CN212456246U - 一种塑料内胆全缠绕复合气瓶 - Google Patents
一种塑料内胆全缠绕复合气瓶 Download PDFInfo
- Publication number
- CN212456246U CN212456246U CN202021607919.4U CN202021607919U CN212456246U CN 212456246 U CN212456246 U CN 212456246U CN 202021607919 U CN202021607919 U CN 202021607919U CN 212456246 U CN212456246 U CN 212456246U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- winding
- angle
- plastic liner
- gas cylinder
- plastic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
Abstract
本实用新型涉及一种塑料内胆全缠绕复合气瓶，利用多种缠绕角度组合实现气瓶内胆的均匀受力，保证内胆外形完整不变形，制得的气瓶复合层与塑料内胆贴合紧密、形状均匀，有效提高气瓶整体尺寸稳定性，能够在更严苛的使用环境下提供更稳定、持久的寿命。
Description
技术领域
本实用新型涉及压力容器技术领域，尤其涉及一种塑料内胆全缠绕复合气瓶。
背景技术
气瓶通常是指可重复充气使用，用于盛装永久性气体、液化气体或溶解气体的移动式压力容器。随着复合材料成型技术的发展与轻量化的市场发展趋势，复合气瓶，尤其是非金属内胆全缠绕气瓶迅猛发展，已经成为国际上的主流。复合气瓶由复合层和内胆两部分组成。其中，内胆为非金属材料的气瓶具有格外的优势。与其他气瓶产品相比，非金属内胆缠绕气瓶具有：不会产生应力腐蚀和氢脆现象、优异的抗疲劳性能、优越的耐腐蚀性能(耐酸、碱腐蚀)及优越的抗冲击性能。
但是在实际制备非金属内胆全缠绕气瓶过程中，由于塑料内胆自身的强度和刚度较低，直接于内胆上进行复合层缠绕时，会由于无法承受缠绕层的张力而导致变形，以致内胆和缠绕层无法有效贴合存在较大空隙，同时气瓶的椭圆度和直线度的偏差较大。这样的气瓶具有非常大的缺陷，得到的产品质量不可控，不良率较高，难以适用于高压的应用环境。
实用新型内容
为解决现有技术的不足，本实用新型提出一种塑料内胆全缠绕复合气瓶，利用多种缠绕角度组合实现气瓶内胆的均匀受力，保证内胆外形完整不变形，制得的气瓶复合层与塑料内胆贴合紧密、形状均匀，能够在更严苛的使用环境下提供更稳定、持久的寿命。
为实现以上目的，本实用新型所采用的技术方案包括：
一种塑料内胆全缠绕复合气瓶，其特征在于，包括塑料内胆、复合层和至少一个金属阀座；
所述塑料内胆为采用滚塑工艺一体成型在所述金属阀座内壁面上的塑料桶体，形成柱形的塑料内胆桶身、至少一个开口的塑料内胆端部和连接所述塑料内胆桶身与所述塑料内胆端部的圆滑曲面塑料内胆肩部；
所述复合层包括多层由加强纤维致密缠绕的缠绕层，且所述多层缠绕层具有多种不同的缠绕角度并覆盖所述塑料内胆整体外表面和所述金属阀座部分外壁面；所述缠绕角度为所述加强纤维缠绕指向与所述塑料内胆桶身中轴线之间的锐角和/或直角夹角角度；
所述金属阀座通过所述塑料内胆滚塑工艺固定连接于所述塑料内胆端部形成瓶口结构。
进一步地，所述金属阀座内壁面还设置有连接螺纹；所述气瓶通过所述连接螺纹与阀门相连接。
进一步地，所述气瓶还包括覆盖包裹所述复合层的保护层。
进一步地，所述缠绕角度包括依角度从大到小依次排列的高角度、中角度和低角度。
进一步地，缠绕角度为高角度的加强纤维缠绕包裹所述塑料内胆桶身形成高角度缠绕层；缠绕角度为中角度的加强纤维缠绕包裹所述塑料内胆桶身和所述塑料内胆肩部形成中角度缠绕层；缠绕角度为低角度的加强纤维缠绕包裹所述塑料内胆桶身以及所述塑料内胆端部与所述金属阀座形成的瓶口结构形成低角度缠绕层。
进一步地，所述复合层包括层数相同和/或不同的若干高角度缠绕层、若干中角度缠绕层和若干低角度缠绕层；所述复合层各位置厚度差异不大于正负5毫米。
进一步地，所述加强纤维包括碳纤维，所述缠绕层由所述碳纤维缠绕并由树脂固化形成；所述保护层包括玻璃纤维和树脂。
制作本实用新型所述塑料内胆全缠绕复合气瓶时，可以优选的采用一种用于制备塑料内胆全缠绕复合气瓶的复合层缠绕方法，其特征在于，所述方法包括在复合层缠绕过程中根据已缠绕在塑料内胆上的缠绕层数量动态调整塑料内胆的充载压力，并维持所述充载压力直至所述复合层固化过程结束。
进一步地，所述动态调整塑料内胆的充载压力包括根据高角度缠绕层、中角度缠绕层和低角度缠绕层分别施加高角度补偿压力、中角度补偿压力和低角度补偿压力；所述补偿压力为在塑料内胆已有充载压力基础上的额外增加压力。
进一步地，所述高角度补偿压力为1至3bar，所述中角度补偿压力为0至2bar，所述低角度补偿压力为0bar。
本实用新型的有益效果为：
本实用新型所述塑料内胆全缠绕复合气瓶是一种高良品率的耐高压气瓶，通过复合层中多种不同缠绕角度的缠绕层互相配合，能够在塑料内胆外表面形成均匀的耐压层结构，且复合层与内胆贴合紧密、一致性好，能够有效提高气瓶整体尺寸稳定性和使用寿命。
附图说明
图1为本实用新型塑料内胆全缠绕复合气瓶第一实施例示意图。
图2为本实用新型塑料内胆全缠绕复合气瓶第二实施例示意图。
附图编号说明：1-塑料内胆、2-复合层、3-金属阀座、4-金属尾堵、5-保护层。
具体实施方式
为了更清楚的理解本实用新型的内容，将结合附图和实施例详细说明。
如图1所示为本实用新型塑料内胆全缠绕复合气瓶第一实施例示意图，包括塑料内胆1、复合层2、保护层5、设置在塑料内胆1一端的金属阀座3以及设置在塑料内胆1另一端的金属尾堵4。所述塑料内胆1材质可选用聚乙烯或聚酰胺等，采用滚塑工艺一体成型在所述金属阀座3内壁面上的塑料桶体，形成柱形的塑料内胆1桶身、至少一个开口的塑料内胆1端部和连接所述塑料内胆1桶身与所述塑料内胆1端部的圆滑曲面塑料内胆1肩部；采用此方法加工成型的塑料内胆1，省去了塑料热熔焊接的步骤，塑料内胆1的整体性较好，在高压氢气瓶的长时间使用中，即能承受充装氢气时短时的高温高压，又有韧性较强的塑料提供超长寿命，特别是能够适用于生产800L以上大容积气瓶，满足如重型氢能源运输车辆等的使用需求。所述复合层2包括多层由加强纤维致密缠绕的缠绕层，特别是可以采用高强度高模量的碳纤维和树脂组成，且所述多层缠绕层具有多种不同的缠绕角度并覆盖所述塑料内胆1整体外表面和所述金属阀座3部分外壁面；所述缠绕角度为所述加强纤维缠绕指向与所述塑料内胆1桶身中轴线之间的锐角和/或直角夹角角度。优选的，所述缠绕角度包括依角度从大到小依次排列的高角度、中角度和低角度；其中缠绕角度为高角度的加强纤维缠绕包裹所述塑料内胆1桶身形成高角度缠绕层；缠绕角度为中角度的加强纤维缠绕包裹所述塑料内胆1桶身和所述塑料内胆1肩部形成中角度缠绕层；缠绕角度为低角度的加强纤维缠绕包裹所述塑料内胆1桶身以及所述塑料内胆1端部与所述金属阀座3形成的瓶口结构形成低角度缠绕层；所述复合层2包括层数相同和/或不同的若干高角度缠绕层、若干中角度缠绕层和若干低角度缠绕层；所述复合层2各位置厚度差异不大于正负5毫米。所述金属阀座3通过所述塑料内胆1滚塑工艺固定连接于所述塑料内胆1端部形成瓶口结构，且所述金属阀座3内壁面还设置有连接螺纹，并可通过所述连接螺纹与阀门相连接。所述金属阀座3，其材质一般为铝合金或不锈钢，外表面需光滑；金属阀座3内表面还可以优选的进行喷砂处理，可增大塑料与金属的接触面积，使塑料与金属连接更加紧密，阀座口内部有凹槽，塑料在加工过程流入凹槽中，冷却后固化，防止气瓶在使用过程中塑料内胆1与阀座脱离。所述保护层5覆盖包裹所述复合层2，优选的采用玻璃纤维和树脂制作，能够防止复合层2在安装、使用过程中被磕碰、划伤，影响气瓶的强度和使用寿命。实施例1为一种单瓶口气瓶，优选的设置有金属尾堵4，所述金属尾堵4在塑料内胆1制造完成后通过胶水粘合，作用是为了在缠绕过程中提供支撑点，方便连接缠绕工装。
如图2所示为本实用新型第二实施例示意图，区别于第一实施例，第二实施例为一种双瓶口气瓶，其在塑料内胆1两端各设置有一个金属阀座3，同时不需要再设置金属尾堵4。
塑料内胆1的强度和刚度较低，内胆直接缠绕时，无法承受缠绕层的张力，内胆会发生变形，以致内胆和缠绕层无法有效贴合存在较大空隙，同时气瓶的椭圆度和直线度的偏差较大。本实用新型据此还涉及一种用于制备塑料内胆全缠绕复合气瓶的复合层2缠绕方法，包括在复合层2缠绕过程中根据已缠绕在塑料内胆1上的缠绕层数量动态调整塑料内胆1的充载压力，依据塑料内胆1的特性，气瓶缠绕时，塑料内胆1需充装至一定压力以抵抗缠绕层张力而防止内胆变形，保证内胆充装压力与缠绕层张力的平衡，气瓶缠绕后尺寸的稳定性。特别是，所述动态调整塑料内胆1的充载压力包括根据高角度缠绕层、中角度缠绕层和低角度缠绕层分别施加高角度补偿压力、中角度补偿压力和低角度补偿压力；所述补偿压力为在塑料内胆1已有充载压力基础上的额外增加压力，优选的，所述高角度补偿压力为1至3bar，所述中角度补偿压力为0至2bar，所述低角度补偿压力为0bar。例如，当一种缠绕组合包括依次进行的两组高角度缠绕、两组低角度缠绕和两组中角度缠绕，同时优选高角度补偿压力为1bar，所述中角度补偿压力为0.5bar，所述低角度补偿压力为0bar，则在缠绕过程中塑料内胆充压大小变化依次为1bar-2bar-2bar-2bar-2.5bar-3bar。
缠绕过程中主要采用强化筒部的环向缠绕、强化边缘的高角度螺旋缠绕和强化底部的低角度螺旋缠绕，三种缠绕方式的合理分配可确保气瓶整体受力的均匀性。
环向缠绕通过使高应力区集中在内层来确保瓶体的环向强度。高角度螺旋缠绕通过改变塑料内胆1的形状，优化筒体部位的缠绕圈数，在筒部辅以环向缠绕来确保纵向强度和边缘强度。低角度螺旋缠绕通过减小瓶底的开口部位，在筒部辅以环向缠绕来减小了表面压力来确保纵向强度。
由于复合层缠绕后仍需要对其中树脂部分完成固化过程才能得到稳定的受力结构，因此在缠绕过程中的内胆充压应保持至固化过程完全结束。
以上所述仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换等都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种塑料内胆全缠绕复合气瓶，其特征在于，包括塑料内胆、复合层和至少一个金属阀座；
所述塑料内胆为采用滚塑工艺一体成型在所述金属阀座内壁面上的塑料桶体，形成柱形的塑料内胆桶身、至少一个开口的塑料内胆端部和连接所述塑料内胆桶身与所述塑料内胆端部的圆滑曲面塑料内胆肩部；
所述复合层包括多层由加强纤维致密缠绕的缠绕层，且所述多层缠绕层具有多种不同的缠绕角度并覆盖所述塑料内胆整体外表面和所述金属阀座部分外壁面；所述缠绕角度为所述加强纤维缠绕指向与所述塑料内胆桶身中轴线之间的锐角和/或直角夹角角度；
所述金属阀座通过所述塑料内胆滚塑工艺固定连接于所述塑料内胆端部形成瓶口结构。
2.如权利要求1所述的气瓶，其特征在于，所述金属阀座内壁面还设置有连接螺纹；所述气瓶通过所述连接螺纹与阀门相连接。
3.如权利要求1所述的气瓶，其特征在于，所述气瓶还包括覆盖包裹所述复合层的保护层。
4.如权利要求3所述的气瓶，其特征在于，所述缠绕角度包括依角度从大到小依次排列的高角度、中角度和低角度。
5.如权利要求4所述的气瓶，其特征在于，缠绕角度为高角度的加强纤维缠绕包裹所述塑料内胆桶身形成高角度缠绕层；缠绕角度为中角度的加强纤维缠绕包裹所述塑料内胆桶身和所述塑料内胆肩部形成中角度缠绕层；缠绕角度为低角度的加强纤维缠绕包裹所述塑料内胆桶身以及所述塑料内胆端部与所述金属阀座形成的瓶口结构形成低角度缠绕层。
6.如权利要求5所述的气瓶，其特征在于，所述复合层包括层数相同和/或不同的若干高角度缠绕层、若干中角度缠绕层和若干低角度缠绕层；所述复合层各位置厚度差异不大于正负5毫米。
7.如权利要求3至6任一项所述的气瓶，其特征在于，所述加强纤维包括碳纤维，所述缠绕层由所述碳纤维缠绕并由树脂固化形成；所述保护层包括玻璃纤维和树脂。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202021607919.4U CN212456246U (zh) | 2020-08-05 | 2020-08-05 | 一种塑料内胆全缠绕复合气瓶 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202021607919.4U CN212456246U (zh) | 2020-08-05 | 2020-08-05 | 一种塑料内胆全缠绕复合气瓶 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN212456246U true CN212456246U (zh) | 2021-02-02 |
Family
ID=74475624
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202021607919.4U Active CN212456246U (zh) | 2020-08-05 | 2020-08-05 | 一种塑料内胆全缠绕复合气瓶 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN212456246U (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113696519A (zh) * | 2021-07-06 | 2021-11-26 | 江阴市富仁高科股份有限公司 | 一种用于控制储氢罐内胆壁厚均匀的工装 |
| CN114060707A (zh) * | 2020-08-05 | 2022-02-18 | 北京天海工业有限公司 | 一种塑料内胆全缠绕复合气瓶及复合层缠绕方法 |
| CN114383037A (zh) * | 2021-12-22 | 2022-04-22 | 连云港神鹰复合材料科技有限公司 | 一种碳纤维复合材料风缸的制备方法 |
-
2020
- 2020-08-05 CN CN202021607919.4U patent/CN212456246U/zh active Active
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114060707A (zh) * | 2020-08-05 | 2022-02-18 | 北京天海工业有限公司 | 一种塑料内胆全缠绕复合气瓶及复合层缠绕方法 |
| CN113696519A (zh) * | 2021-07-06 | 2021-11-26 | 江阴市富仁高科股份有限公司 | 一种用于控制储氢罐内胆壁厚均匀的工装 |
| CN114383037A (zh) * | 2021-12-22 | 2022-04-22 | 连云港神鹰复合材料科技有限公司 | 一种碳纤维复合材料风缸的制备方法 |
| CN114383037B (zh) * | 2021-12-22 | 2023-08-11 | 连云港神鹰复合材料科技有限公司 | 一种碳纤维复合材料风缸的制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN212456246U (zh) | 一种塑料内胆全缠绕复合气瓶 | |
| US8474647B2 (en) | Metallic liner with metal end caps for a fiber wrapped gas tank | |
| CN1325838C (zh) | 碳纤维复合材料高压气瓶 | |
| US20220275909A1 (en) | Pressure Vessel | |
| US8727174B2 (en) | Tank and manufacturing method thereof | |
| EP2438346B1 (en) | Gas cylinder | |
| CN100491805C (zh) | 碳纤维复合材料高压气瓶的制造方法 | |
| US20090095796A1 (en) | Wire wrapped pressure vessels | |
| CN114060707A (zh) | 一种塑料内胆全缠绕复合气瓶及复合层缠绕方法 | |
| JPH10332082A (ja) | 耐圧容器 | |
| CN109838682B (zh) | 一种35MPa铝合金内胆全缠绕玄武岩纤维的压缩天然气瓶 | |
| WO2023284459A1 (zh) | 高压储氢瓶 | |
| CN113970060B (zh) | 一种智能监控玄武岩纤维气瓶 | |
| JPH10332085A (ja) | 耐圧容器 | |
| JPH10332083A (ja) | 耐圧容器 | |
| US11285658B2 (en) | Manufacturing method for high pressure tank | |
| CN108870062A (zh) | 一种变刚度变强度复合材料高压气瓶缠绕方法 | |
| US20210404603A1 (en) | Compressed gas storage unit with preformed endcaps | |
| CN210107049U (zh) | 一种非金属内胆全缠绕复合气瓶的端部阀座 | |
| JP2005113971A (ja) | 耐圧容器用ライナ | |
| CN213954980U (zh) | 一种碳纤维全缠绕压力气瓶的金属接头 | |
| JP2024517462A (ja) | 複合織合せガス格納容器組立体 | |
| CN114413163A (zh) | 一种相交球壳内衬复合材料缠绕压力容器 | |
| CN112124284A (zh) | 复合材料贮气筒 | |
| CN111120864A (zh) | 一种塑料内胆全缠绕气瓶、瓶口连接结构和瓶嘴 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20230529 Address after: 101109 Room 101, floor 2, building 2, yard 1, Nansi street, Xi county, Tongzhou District, Beijing Patentee after: Beijing Tianhai hydrogen energy equipment Co.,Ltd. Address before: No. 9 Tianying North Road, Chaoyang District, Beijing, 100121 Patentee before: BEIJING TIANHAI INDUSTRY Co.,Ltd. |