CN209386002U - 一种复合材料贮气筒 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种复合材料贮气筒，包括端盖、筒身和管接头；所述筒身的两侧通过焊接固定对称安装有两个端盖；两个所述端盖的一侧均固定设置有四个管接头。相较传统金属质贮气筒及其制造流程，本装置的主要优势在于整体非金属材料的使用，在保证产品工作强度的同时，较大减轻了质量，且优化设计了贮气筒上对应的管接头(包括其进/排气管接头及放水接头的位置及结构)以避免纤维缠绕过程中发生干涉。

Description

一种复合材料贮气筒

技术领域

本实用新型属于汽车配件技术领域，更具体地说，特别涉及一种复合材料贮气筒。

背景技术

贮气筒为汽车制动系统中的气体储存装置，可以用来储存空气压缩机(气泵)压缩出来的气体，用于汽车制动、鸣笛等系统，卡车上用气的地方有许许多多，小到汽笛，大到刹车等，如果没有贮气筒，单凭空压机泵出的气量，远远不够。这时就需要先将空压机泵出的空气存储在贮气筒中，等待关键时刻使用。

例如，中国专利CN204452436U所公开的复合材料贮气筒，筒身是复合材料的，但是贮气筒的端盖是金属的，没有解决端盖轻量化这一关键技术，此举是我们提出的第一个问题；

再例如中国专利CN201448584是工程塑料材质的，能有效降低产品重量，但其使用的工程塑料为热塑性材质，在长期高压环境下，由于自身蠕变会导致强度进一步下降，无法满足大型高标准车型的制动要求，此举是我们提出的第二个问题；

再例如中国专利CN2017210921613所公开的复合材料贮气筒，复合材料纤维缠绕多用于轻量化的高压力容器，例如消防员的呼吸气瓶，天然气气瓶等。传统的这种天然气瓶一般为线性生产流程(金属/塑料-吹塑或浇铸)，所用纤维为凯夫拉，玻纤或者碳纤维，预浸透热固性树脂，缠绕完毕后固化成型。而缠绕过程中，唯一的干涉为瓶身侧面的管接头(如车用贮气筒的放水接头)，如果确实需要侧管接头，一般来说，会在缠绕过程结束后在瓶身上钻孔，之后在相应位置安装配件，这一操作会弱化纤维缠绕的机械强度，亦可能会造成潜在的泄漏点，此举是我们提出的第三个问题。

基于上述专利检索中的三个问题，以及我们还发现，现在的贮气筒使用最广泛的材料为钢质，轻量化贮气筒为铝合金材质，钢质的贮气筒质量重，不耐腐蚀；铝合金储气筒受加工工艺的制约，成本高，相对非金属材质储气筒也比较重。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种复合材料贮气筒，以解决背景技术中提出的三个问题外加一个大方向的问题。

为实现上述目的，本实用新型由以下具体技术手段所达成：

一种复合材料贮气筒，包括端盖、筒身和管接头；所述筒身的两侧通过焊接固定对称安装有两个端盖；两个所述端盖的一侧均固定设置有四个管接头。

进一步的，所述端盖和筒身的外侧还固定设置有一层缠绕层，缠绕层为浸润热固化型树脂的玻璃纤维，通过热固化型树脂材料与筒身固化结合，固化方式为热固化，加热温度为130-170℃，维持时间为10min-50min。

进一步的，所述筒身为塑料材质，筒身的成型方式可采用片材卷曲、注塑、挤出、缠绕、浇铸或3D打印方式成型。

进一步的，所述缠绕层至少包含一个环向层和一个轴向层，“环向”指以筒身轴线为0°，纤维缠绕角度为70°至90°间，“轴向”指以筒身轴线为0°，纤维缠绕角度为30°到60°。

进一步的，所述端盖的材料采用纤维增强树脂，制造方法可以通过注射成型或模压成型方式，且端盖内侧结构包含加强筋，两端端盖可通过注射成型和模压成型。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

相较传统金属质贮气筒及其制造流程，本装置的主要优势在于整体非金属材料的使用，在保证产品工作强度的同时，较大减轻了质量，且优化设计了贮气筒上对应的管接头(包括其进/排气管接头及放水接头的位置及结构)以避免纤维缠绕过程中发生干涉。

附图说明

图1是本实用新型的轴侧结构示意图。

图2是本实用新型的主视结构示意图。

图3是本实用新型的主剖视结构示意图。

图4是本实用新型图3的局部放大结构示意图。

图中，部件名称与附图编号的对应关系为：

端盖-1；筒身-2；管接头-3。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不能用来限制本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例1：

如附图1至附图4所示：

本实用新型提供一种复合材料贮气筒，包括端盖1、筒身2和管接头3；筒身2的两侧通过焊接固定对称安装有两个端盖1；两个端盖1的一侧均固定设置有四个管接头3。

其中，所述端盖1和筒身2的外侧还固定设置有一层缠绕层，缠绕层为浸润热固化型树脂的玻璃纤维，通过热固化型树脂材料与筒身2固化结合，固化方式为热固化，加热温度为130-170℃，维持时间为10min-50min。

其中，所述筒身2为塑料材质，筒身2的成型方式可采用片材卷曲、注塑、挤出、缠绕、浇铸或3D打印方式成型。

其中，所述缠绕层至少包含一个环向层和一个轴向层，“环向”指以筒身轴线为0°，纤维缠绕角度为70°至90°间，“轴向”指以筒身轴线为0°，纤维缠绕角度为30°到60°。

其中，所述端盖1的材料采用纤维增强树脂，制造方法可以通过注射成型或模压成型方式，且端盖1内侧结构包含加强筋，两端端盖1可通过注射成型和模压成型。

实施例2：

如附图1至附图4所示：

其中，所述端盖1和筒身2的外侧还固定设置有一层缠绕层，缠绕层为浸润热固化型树脂的玻璃纤维，通过热固化型树脂材料与筒身2固化结合，固化方式为热固化，加热温度为130-170℃，维持时间为10min-50min。

其中，所述筒身2为塑料材质，筒身2的成型方式可采用片材卷曲、注塑、挤出、缠绕、浇铸或3D打印方式成型。

其中，所述缠绕层至少包含一个环向层和一个轴向层，“环向”指以筒身轴线为0°，纤维缠绕角度为70°至90°间，“轴向”指以筒身轴线为0°，纤维缠绕角度为30°到60°。

其中，所述端盖1的材料采用纤维增强树脂，制造方法可以通过注射成型或模压成型方式，且端盖1内侧结构包含加强筋，两端端盖1可通过注射成型和模压成型。

其中，所述筒身2通过尼龙片材(通常为挤出成型)卷曲成筒状，于拼接处焊接或粘接定型，筒身2使用片材卷曲的原因在于，不同的设计长度及筒身2直径只需要简单裁剪即可，不需要因调整设计尺寸而支出额外的模具成本，例如模塑，以该法制作的筒身2作为外层缠绕的内模，并防止气体泄漏，产品主要抗压强度由端盖及外层缠绕提供。

实施例3：

如附图1至附图4所示：

其中，所述端盖1和筒身2的外侧还固定设置有一层缠绕层，缠绕层为浸润热固化型树脂的玻璃纤维，通过热固化型树脂材料与筒身2固化结合，固化方式为热固化，加热温度为130-170℃，维持时间为10min-50min。

其中，所述筒身2为塑料材质，筒身2的成型方式可采用片材卷曲、注塑、挤出、缠绕、浇铸或3D打印方式成型。

其中，所述缠绕层至少包含一个环向层和一个轴向层，“环向”指以筒身轴线为0°，纤维缠绕角度为70°至90°间，“轴向”指以筒身轴线为0°，纤维缠绕角度为30°到60°。

其中，所述端盖1的材料采用纤维增强树脂，制造方法可以通过注射成型或模压成型方式，且端盖1内侧结构包含加强筋，两端端盖1可通过注射成型和模压成型。

其中，所述筒身2以尼龙注塑或挤出成型，筒身2使用注射或挤出成型的原因在于，生产速度快效率高，适合大批量生产，以该法制作的筒身2作为外层缠绕的内模，并防止气体泄漏，产品主要抗压强度由端盖及外层缠绕提供。

本实施例的具体使用方式与作用：

本实用新型中，采用浸润热固化型树脂的纤维直接缠绕于模具上，加热固化后脱模成型，筒身2厚度为2mm-4mm，筒身2使用缠绕成型的原因在于，采用与外层缠绕相同的工艺，节约物料成本及设备投入，且内胆具有一定抗压强度，与外层缠绕协同配合承担产品的工作压力，然后进行筒身2与端盖1的连接，上述工序完成后，可进行外层纤维缠绕，纤维在缠绕过程中角度可进行调整，之后纤维仅缠绕端盖局部，以避开端盖1上的管接头3，而中间管身则可以完全包覆缠绕层，外层缠绕厚度为0.5mm-1.5mm，之后产品送入烘箱内进行缠绕层的固化过程,加热温度为160℃，维持时间为35min，完成固化，最终产品应可以承受足够大的压力，由于贮气筒被设计用于商用车的气制动系统，零件内部应承受五倍的额定工作静压力，按照国内商用车标准来说，一般是5MPa，此外，端盖1可以在底部设计一个放水接头，这一位置同与之对应配件的连接方式与金属贮气筒相同，所有的配件可通过排液口的螺纹连接，因为纤维/树脂基材不会完全包覆两侧端盖，所以端盖1中设计有一系列加强筋结构，以增强端盖强度，纤维缠绕包含两个缠绕层，环向层及轴向层，环向层几乎为环形缠绕，缠绕角度为70-90°，轴向层的缠绕角度为30°到60°，轴向层包覆了两端端盖的局部，可以辅助固定端盖。

本实用新型的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本实用新型限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本实用新型的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本实用新型从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (5)

1.一种复合材料贮气筒，其特征在于：该复合材料贮气筒包括端盖(1)、筒身(2)和管接头(3)；所述筒身(2)的两侧通过焊接固定对称安装有两个端盖(1)；两个所述端盖(1)的一侧均固定设置有四个管接头(3)。

2.如权利要求1所述复合材料贮气筒，其特征在于：所述端盖(1)和筒身(2)的外侧还固定设置有一层缠绕层，缠绕层为浸润热固化型树脂的玻璃纤维。

3.如权利要求1所述复合材料贮气筒，其特征在于：所述筒身(2)为塑料材质，筒身(2)的成型方式可采用片材卷曲、注塑、挤出、缠绕、浇铸或3D打印方式成型。

4.如权利要求2所述复合材料贮气筒，其特征在于：所述缠绕层至少包含一个环向层和一个轴向层，“环向”指以筒身轴线为0°，纤维缠绕角度为70°至90°间，“轴向”指以筒身轴线为0°，纤维缠绕角度为30°到60°。

5.如权利要求1所述复合材料贮气筒，其特征在于：所述端盖(1)的材料采用纤维增强树脂，制造方法可以通过注射成型或模压成型方式，且端盖(1)内侧结构包含加强筋，两端端盖(1)可通过注射成型和模压成型。