CN201081083Y - 高压复合材料储氢气瓶 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于一种高压复合材料储氢气瓶，采用呈圆柱形的气瓶两端设有瓶阀和瓶堵口，气瓶由内向外依次设有内胆、内层保护层、承载结构层和外保护层。本实用新型具有重量轻、安全性高、闭气性好、耐腐蚀的优点。

Description

高压复合材料储氢气瓶

技术领域

本实用新型属于一种高压复合材料储氢气瓶。

背景技术

传统的氢气瓶通常采用金属气瓶、钢内胆的设计结构，这种设计结构重量大，体积大，耐压低，储量小，搬运起来十分不方便，在潮湿的地方使用，易对瓶体造成腐蚀，产生气体泄露，对操作人员的生命安全造成很大的危害。

发明内容

本实用新型的目的是设计一种高压复合材料储氢气瓶，具有重量轻、安全性高、闭气性好、耐腐蚀的优点。为此，本实用新型采用呈圆柱形的气瓶两端设有瓶阀和瓶堵口，气瓶由内向外依次设有内胆、内层保护层、承载结构层和外保护层。上述结构设计实现了本实用新型的目的。

本实用新型具有以下优点：

安全性：选用具有优良的塑性、粘合力和与碳纤维及玻璃纤维有良好亲和性的改性环氧树脂为基本材料，采用螺旋缠绕与环向缠绕叠加的铺层结构，在封头处采用扩径缠绕，从而减少封头处纤维“架空”带来的弊端。缠绕过程中碳纤维各层的缠绕张力通过计算机控制，逐渐递减。树脂固化之前先进行“凝胶处理”，以消除基本内的气泡，减少孔隙率。固化工艺采用“梯度温度”，使基本材料能够充分固化，避免基体材料在固化过程中产生龟裂现象，有较高的安全性和抗压性。即使气瓶产生疲劳失效时仅是内胆疲劳开裂失效，而复合材料层不发生失效，保证了失效模式是只泄不爆。

闭气性：内胆采用整体连续变形的无缝结构，没有任何焊点和焊缝，保证了内胆具有较高的闭气性。

耐蚀性：内胆采用具有抗晶间腐蚀和应力腐蚀的铝合金6061-T6材料，保证在使用过程中不产生晶间腐蚀和应力腐蚀。内胆内外表面采用阳极氧化处理，其氧化膜具有高绝缘性，具有绝缘性的玻璃纤维和树脂隔离层将碳纤维与内胆隔离，保证了在潮湿等能生成电化学反应的环境中不产生电化学腐蚀。

可设计性：利用碳纤维的各向异性特点和受内压的筒形件抗轴向和环向的差异对气瓶的筒身强度进行设计，保证气瓶爆破破口发生在指定的设计位置。

重量轻：由于内胆材料和复合材料的密度较小，因此，次种气瓶的重量在同等强度、同等直径及同等容积条件下，重量较不及金属气瓶、钢内胆环绕气瓶的一半。

本实用新型的工作压力：35MPa，实验压力52.5MPa，爆破压力82.5MPa，容积150L，压力循环次数10000次，应力比2.35，具有良好的使用效果。

附图说明

图为本实用新型的结构示意图

具体实施方式

如图所示，一种高压复合材料储氢气瓶，主要由内胆1、内层保护层2、承载结构层3和外保护层4所组成，呈圆柱形的气瓶两端设有瓶阀和瓶堵口5，气瓶由内向外依次设有内胆、内层保护层、承载结构层和外保护层。

所述的内胆由经过处理阳极氧化处理的铝合金6061材料制成，是充装介质的直接载体，主要起密封闭气作用，承担很小部分的内压，同时起到复合材料缠绕层的成型摸具作用，内胆经过阳极氧化处理，进一步提高内胆的抗介质腐蚀能力和抗电化学腐蚀能力。

所述的内层保护层由玻璃纤和改性环氧树脂制成，玻璃纤维具有高绝缘性，防止金属与碳纤维产生电化学反应。

所述的承载结构层由碳纤维和改性环氧树脂制成，碳纤维具有高强度、高弹性模量、高耐热性，优良的抗压缩性、低密度、热膨胀系数小、耐化学腐蚀性能高等优点，特别是具有良好的高温形状和尺寸稳定性，但碳纤维是一种脆性材料，碳纤维的抗冲击性能差，第一承载结构层设在气瓶的内层，主要承载气瓶的主要载荷，同时能够发挥碳纤维的低应变特性，约束铝内胆在循环载荷作用下发生的形变，利于增加铝内胆的抗疲劳寿命。

所述的外保护层由S-2高强玻璃纤维和改性环氧树脂制成，S-2高强玻璃纤维具有良好的抗冲击性能，将S-2高强玻璃纤维复合材料作为保护层设在气瓶的外层，主要承担气瓶外部的冲击载荷，以发挥S-2高强玻璃纤维高冲击韧性的特点。

总之，本实用新型能具有重量轻、安全性高、闭气性好、耐腐蚀、使用效果好的优点，可推广使用。

Claims (2)

1.一种高压复合材料储氢气瓶，主要由内胆和外保护层所组成，其特征在于：呈圆柱形的气瓶两端设有瓶阀和瓶堵口，气瓶由内向外依次设有内胆、内层保护层、承载结构层和外保护层。

2.按权利要求1所述的高压复合材料储氢气瓶，其特征在于：所述的内胆由经过处理阳极氧化处理的铝合金6061材料制成。

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