CN216896764U - 能大幅度降低成本的35MPa-40MPa高压气瓶 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种能大幅度降低成本的35MPa‑40MPa高压气瓶，用于储存高压天然气燃料，包括：碳纤维和高强度玄武岩纤维分层缠绕的35MPaⅢ型车用气瓶和钢丝环向和纵向分层缠绕的40MPaⅢ型站用气瓶，用以节省Ⅲ型气瓶中的碳纤维用量。碳纤维和高强度玄武岩纤维分层缠绕的35MPaⅢ型车用气瓶包括：无缝高强度金属内胆，树脂铺层，碳纤维螺旋线式缠绕内层，高强度玄武岩纤维螺旋线式缠绕外层和玻璃纤维树脂保护层，可节省车用气瓶约一半用量的碳纤维线材；钢丝环向和纵向分层缠绕的40MPaⅢ型站用气瓶包括：无缝高强度金属内胆，树脂铺层，高强度钢丝环向缠绕内层，高强度钢丝纵向缠绕外层和玻璃纤维树脂保护层，可节省站用气瓶的全部碳纤维线材的用量。

Description

能大幅度降低成本的35MPa-40MPa高压气瓶

技术领域

本实用新型涉及压缩天然气汽车和压缩天然气汽车加气站中储存高压天然气的气瓶领域，尤其是涉及一种能大幅降低成本的35MPa-40MPa高压气瓶。

背景技术

2021年6月28日、国家住建部批准了《汽车加油加气加氢站技术标准》 GB50156-2021，将于2021年10月10日起实施。至此，我国压缩天然气汽车加气站站用气瓶的储存压力限值将从目前的25Mpa提高到40Mpa，压缩天然气汽车CNGV车用气瓶的储存压力限值就要从目前的20Mpa提高到35Mpa，将使小型乘用车的续驶里程从目前的200公里提高到约400公里，运营效率大为提高。

提高车用气瓶的储存压力、使之达到≥35Mpa的目标、在技术上已经没有难度，只需采用ISO标准规定的碳纤维全缠结构的Ⅲ型或Ⅳ型气瓶即可。

按照ISO有关规定，工作压力超过了25Mpa，环向缠绕结构的Ⅱ型气瓶就不允许采用了，必须采用螺旋线式全缠结构的Ⅲ型或者Ⅳ型气瓶；玻璃纤维也不能作为预应力缠绕线材了，因为玻璃纤维的抗拉强度太低，在≥25MPa的环境下容易失效。

T700碳纤维是理想的线材，其强度高、性能稳定，且自重轻。但是碳纤维线材的价格昂贵，不利于推广应用。

目前的小型天然气乘用车大都采用20Mpa、75L的玻璃纤维Ⅱ型气瓶，价格是1200元/只，一次充气续驶200公里；但是如果将压力提高到35Mpa，就需要采用碳纤维全缠结构的Ⅲ型气瓶，续驶里程可达约400公里，但是碳纤维全缠结构的Ⅲ型气瓶价格却要达到5400元，增加了四倍多。为此，必需探索开发出一种能够大幅度降低成本的35Mpa 高压气瓶，才能支持和推动CNGV的压力升级。

降低所述高压气瓶的成本，首先必须满足ISO标准规定或建议采用的有关原则：1、35Mpa-40Mpa的高压气瓶的结构必须采用全缠型的Ⅲ型或Ⅳ型结构，不得再采用环缠型的Ⅱ型结构；2、35Mpa-40Mpa的高压气瓶缠绕材料的抗拉强度和弹性模量、应高于玻璃纤维的标准数值，抗拉强度≥3000Mpa、弹性模量＞90Gpa；

天然气汽车中高压气瓶分为车用气瓶和站用气瓶两类；车用气瓶是车载储气装备，每天充气1-2次，寿命为10-15年，寿命不用超过10000次。轻量化是车用气瓶的主要指标，对自重有严格要求；站用气瓶是加气站的储存装备，对自重没有严格要求。但每天要充气、放气几千次，耐疲劳是站用气瓶的主要指标，缠绕线材最好能选用内胆的同质材料，例如高强度钢丝。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种能大幅降低成本的35MPa-40MPa高气瓶，所述高压气瓶存储压力高，且制造成本低，造价便宜，便于推广应用。

根据本实用新型实施例的能大幅度降低成本的35MPa-40MPa高压气瓶，用于在天然气车辆和加气站内储存高压天然气燃料，其特征在于，包括：碳纤维和高强度玄武岩纤维分层缠绕的35MPaⅢ型车用气瓶或钢丝环向和纵向分层缠绕的40MPaⅢ型站用气瓶，其中，所述碳纤维和高强度玄武岩纤维分层缠绕的35MPaⅢ型车用气瓶包括：无缝高强度金属内胆、树脂铺层、碳纤维螺旋线式缠绕内层、高强度玄武岩纤维螺旋线式缠绕外层和玻璃纤维树脂保护层，所述碳纤维螺旋线式缠绕内层位于所述高强度玄武岩纤维螺旋线式缠绕外层的内侧；所述钢丝环向和纵向分层缠绕的40MPaⅢ型站用气瓶包括：无缝高强度金属内胆、树脂铺层、高强度钢丝环向缠绕内层、高强度钢丝纵向缠绕外层和玻璃纤维树脂保护层，所述高强度钢丝环向缠绕内层位于所述高强度钢丝纵向缠绕外层的内侧。

根据本实用新型实施例的高压气瓶，其中一种实施例为碳纤维和高强度玄武岩纤维分层缠绕的35MPaⅢ型车用气瓶，用高强度玄武岩纤维线材和碳纤维线材分层缠绕在无缝高强度金属内胆上，可节约一半用量的碳纤维线材；而另一种实施例为钢丝环向和纵向分层缠绕的40MPaⅢ型站用气瓶，用高强度钢丝线材缠绕在无缝高强度金属内胆上，可节省全部碳纤维线材的用量，从而降低生产制造成本。

在一些实施例中，当所述能大幅度降低成本的35MPa-40MPa高压气瓶为所述碳纤维和高强度玄武岩纤维分层缠绕的35MPaⅢ型车用气瓶时，所述碳纤维螺旋线式缠绕内层沿所述无缝高强度金属内胆的轴线，作螺旋式缠绕布置，所述高强度玄武岩纤维螺旋线式缠绕外层沿所述无缝高强度金属内胆的轴线，作螺旋式缠绕布置，所述碳纤维螺旋线式缠绕内层适于向所述无缝高强度金属内胆提供＞60％的所需预压应力，所述高强度玄武岩纤维螺旋线式缠绕外层只需向所述无缝高强度金属内胆提供小部分的预压应力，其中，所述预压应力包括环向预应力和轴向预应力。

在一些实施例中，所述碳纤维螺旋线式缠绕内层包括：T700碳纤维线材和树脂；所述高强度玄武岩纤维螺旋线式缠绕外层包括：高强度玄武岩纤维线材和树脂，所述高强度玄武岩纤维线材的抗拉强度Rm满足：Rm≥3000MPa，所述高强度玄武岩纤维线材的弹性模量E满足：E≥90GPa；所述T700碳纤维线材和所述高强度玄武岩纤维线材适于采用同一种环氧树脂浸渍处理。

在一些实施例中，当所述能大幅度降低成本的35MPa-40MPa高压气瓶为所述钢丝环向和纵向分层缠绕的40MPaⅢ型站用气瓶时，所述高强度钢丝环向缠绕内层适于向所述无缝高强度金属内胆提供环向预应力，所述高强度钢丝纵向缠绕外层适于向所述无缝高强度金属内胆提供轴向预应力，所述轴向预应力数值约为所述环向预应力数值的三分之一，所述玻璃纤维树脂保护层用于保护内部的钢丝线材不会受到外力冲击损伤，所述高强度钢丝环向缠绕内层和所述高强度钢丝纵向缠绕外层的线材均为高强度钢丝线材，所述高强度钢丝环向缠绕内层和所述高强度钢丝纵向缠绕外层均为干型缠绕层；所述玻璃纤维树脂保护层包括：树脂和玻璃纤维线材，所述玻璃纤维树脂保护层为湿型缠绕层。

具体地，所述钢丝环向和纵向分层缠绕的40MPaⅢ型站用气瓶的所述高强度钢丝环向缠绕内层和所述高强度钢丝纵向缠绕外层均作压紧处理，所述高强度钢丝线材在缠绕内胆两圈后，将所述高强度钢丝线材的起头处用人工打结或人工塞入附近缠绕层，使附近所述缠绕层能将所述高强度钢丝线材的起头处压紧；将所述高强度钢丝线材的结尾处剪断后，插入预埋穿针或预埋钢丝绳套的孔内，塞入附近所述缠绕层的下部，能使附近所述缠绕层将所述高强度钢丝线材的结尾处压紧。

具体地，所述高强度钢丝环向缠绕内层的线材，所述高强度钢丝纵向缠绕外层的线材与所述无缝高强度金属内胆，均为含碳量在0.7％的优质碳素共析钢件，所述高强度钢丝线材和所述无缝高强度金属内胆的弹性模量和热胀系数相同，能提高所述高强度钢丝环向缠绕内层和所述高强度钢丝纵向缠绕外层的疲劳寿命，所述高强度钢丝线材的抗拉强度Rm满足：Rm≥3500MPa，所述高强度钢丝线材的直径L满足：L≥0.3mm。

在一些实施例中，所述无缝高强度金属内胆包括位于轴向两端的第一端和第二端，所述高强度钢丝纵向缠绕外层包括：经过所述无缝高强度金属内胆在轴向上的两端的第一缠绕丝，所述第一缠绕丝沿对角线纵向交叉缠绕，可避免钢丝在所述气瓶球形端面处缠绕时出现的滑丝故障；所述第一缠绕丝首先沿第一对角线轨迹缠绕在所述无缝高强度金属内胆上，所述第一缠绕丝从所述第一端的顶部朝向所述第二端的底部延伸，缠绕到所述第二端底部的所述第一缠绕丝继续延伸，覆盖过所述第二端后，从第二端的底部朝向所述第一端的顶部延伸回到所述第一端的顶部，所述第一缠绕丝沿第一对角线轨迹继续缠绕操作，直至所述第一缠绕丝布满所述第一对角线轨迹的表面；其次所述第一缠绕丝沿所述第一端的瓶嘴处转动180°到所述第一端的底部，沿第二对角线轨迹缠绕在所述无缝高强度金属内胆上，所述第一缠绕丝从所述第一端的底部朝向所述第二端的顶部延伸，缠绕到所述第二端顶部的所述第一缠绕丝继续延伸，覆盖过所述第二端后，从第二端的顶部朝向所述第一端的底部延伸回到所述第一端的底部，所述第一缠绕丝沿第一对角线轨迹继续缠绕操作，直至所述第一缠绕丝布满所述第二对角线轨迹的表面；所述第一缠绕丝再沿所述第一端的瓶嘴处转动90°到所述第一端的前部，沿第三对角线轨迹缠绕在所述无缝高强度金属内胆上，所述第一缠绕丝从所述第一端的前部朝向所述第二端的后部延伸，缠绕到所述第二端后部的所述第一缠绕丝继续延伸，覆盖过所述第二端后，从第二端的后部朝向所述第一端的前部延伸回到所述第一端的前部，所述第一缠绕丝沿第三对角线轨迹继续缠绕操作，直至所述第一缠绕丝布满所述第三对角线轨迹的表面；所述第一缠绕丝再沿所述第一端的瓶嘴处转动180°到所述第一端的后部，沿第四对角线轨迹缠绕在所述无缝高强度金属内胆上，所述第一缠绕丝从所述第一端的后部朝向所述第二端的前部延伸，缠绕到所述第二端前部的所述第一缠绕丝继续延伸，覆盖过所述第二端后，从第二端的前部朝向所述第一端的后部延伸回到所述第一端的后部，所述第一缠绕丝沿第四对角线轨迹继续缠绕操作，直至所述第一缠绕丝布满所述第四对角线轨迹的表面，继续缠绕直至所述无缝高强度金属内胆的两个端面和侧面均匀地布满所述第一缠绕丝，达到能承担所述无缝高强度金属内胆所需的足够轴向预应力时，可结束缠绕；所述高强度钢丝环向缠绕内层沿所述无缝高强度金属内胆的环向缠绕布置。

在一些实施例中，所述无缝高强度金属内胆包括：周壁部以及设置所述周壁部在轴向上的两端的底壁部，所述底壁部的外周面构造为圆台面，所述底壁部的横截面积在远离所述周壁部的方向上逐渐减小，所述底壁部包括第一底壁部和第二底壁部；所述高强度钢丝纵向缠绕外层包括：多个经过所述无缝高强度金属内胆在轴向上的两端且首尾相连的第二缠绕丝，所述第二缠绕丝平行于轴向线的纵向缠绕，可避免钢丝在所述气瓶球形端面处缠绕时出现的滑丝故障；所述第二缠绕丝从所述第一底壁部的顶部处开始缠绕，所述第二缠绕丝首先缠绕在所述第一底壁部上，随后所述第二缠绕丝在所述周壁部上平行于所述无缝高强度金属内胆的轴线方向延伸，所述第二缠绕丝在经过所述周壁部后延伸至所述第二底壁部，缠绕到所述第二底壁部的第二缠绕丝继续沿所述无缝高强度金属内胆的轴向延伸，覆盖过所述第二底壁部后，沿所述周壁部平行与所述无缝高强度金属内胆的轴线方向回到所述第一底壁部的顶部，随后将所述无缝高强度金属内胆旋转一个预设角度，第二缠绕丝与原起点偏离预设角度后继续延伸，如此重复，继续缠绕直至所述无缝高强度金属内胆的两个所述底壁部和所述周壁部均匀地布满所述第二缠绕丝，达到能承担所述无缝高强度金属内胆所需的足够轴向预应力时，可结束缠绕；所述高强度钢丝环向缠绕内层沿所述无缝高强度金属内胆的环向缠绕布置。

在一些实施例中，所述碳纤维和高强度玄武岩纤维分层缠绕的35MPaⅢ型车用气瓶和所述钢丝环向和纵向分层缠绕的40MPaⅢ型站用气瓶均需进行热固化处理，其中，所述碳纤维和高强度玄武岩纤维分层缠绕的35MPaⅢ型车用气瓶在90℃-130℃的环境下保温一小时以上，使所述无缝高强度金属内胆、所述碳纤维螺旋线式缠绕内层和所述高强度玄武岩纤维螺旋线式缠绕外层及所述玻璃纤维树脂保护层形成永久性的力学并行结构；所述钢丝环向和纵向分层缠绕的40MPaⅢ型站用气瓶在90℃-130℃的环境下保温一小时以上，使所述无缝高强度金属内胆、所述高强度钢丝环向缠绕内层和所述高强度钢丝纵向缠绕外层以及玻璃纤维树脂保护层能够形成永久性的力学并行结构。

进一步地，所述碳纤维和高强度玄武岩纤维分层缠绕的35MPaⅢ型车用气瓶在热固化处理后、需进行水压自紧处理，所述碳纤维和高强度玄武岩纤维分层缠绕的35MPa Ⅲ型车用气瓶全部浸在水中，所述无缝高强度金属内胆内部充满软质水，随后对所述碳纤维和高强度玄武岩纤维分层缠绕的35MPaⅢ型车用气瓶的内部水质进行加压，直至所述无缝高强度金属内胆发生塑性变形，保压几分钟后，撤销水压，所述无缝高强度金属内胆中即出现环向和轴向的预压应力，所述碳纤维螺旋线式缠绕内层和所述高强度玄武岩纤维螺旋线式缠绕外层出现预拉应力；所述钢丝环向和纵向分层缠绕的40MPaⅢ型站用气瓶在热固化处理后也需进行水压自紧处理，所述钢丝环向和纵向分层缠绕的40MPa Ⅲ型站用气瓶全部浸在水中，所述无缝高强度金属内胆内部充满软质水，随后对所述钢丝环向和纵向分层缠绕的40MPaⅢ型站用气瓶的内部水质进行加压，直至所述无缝高强度金属内胆发生塑性变形，保压几分钟后，撤销水压，所述无缝高强度金属内胆中即出现环向和轴向的预压应力，所述高强度钢丝环向缠绕内层和所述高强度钢丝纵向缠绕外层出现预拉应力。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本实用新型实施例的碳纤维和高强度玄武岩纤维分层缠绕的35MPaⅢ型车用气瓶的结构示意图；

图2是根据本实用新型实施例的钢丝环向和纵向分层缠绕的40MPaⅢ型站用气瓶的结构示意图；

图3是根据本实用新型第二实施例的钢丝环向和纵向分层缠绕的40MPaⅢ型站用气瓶的高强度钢丝环向缠绕内层结构示意图；

图4是根据本实用新型第二实施例的钢丝环向和纵向分层缠绕的40MPaⅢ型站用气瓶的高强度钢丝纵向缠绕外层结构示意图；

图5是根据本实用新型第三实施例的钢丝环向和纵向分层缠绕的40MPaⅢ型站用气瓶的高强度钢丝纵向缠绕外层的立体外形图；

图6是根据图5所示实施例的钢丝环向和纵向分层缠绕的40MPaⅢ型站用气瓶的主视图；

图7是根据图5所示实施例的钢丝环向和纵向分层缠绕的40MPaⅢ型站用气瓶的侧视图。

附图标记：

碳纤维和高强度玄武岩纤维分层缠绕的35MPaⅢ型车用气瓶100、

钢丝环向和纵向分层缠绕的40MPaⅢ型站用气瓶200、

无缝高强度金属内胆1、周壁部11、底壁部12、第一底壁部121、第二底壁部122、第一端13、第二端14、

树脂铺层2、

碳纤维螺旋线式缠绕内层3、

高强度玄武岩纤维螺旋线式缠绕外层4、

玻璃纤维树脂保护层5、

高强度钢丝环向缠绕内层6、

高强度钢丝纵向缠绕外层7、第一缠绕丝71、第二缠绕丝72、

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上。在本实用新型的描述中，第一特征在第二特征“之上”或“之下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。

下面参考图1-图7描述根据本实用新型实施例的能大幅度降低成本的 35MPa-40MPa高压气瓶。

根据本实用新型实施例的能大幅度降低成本的35MPa-40MPa高压气瓶，用于储存高压天然气燃料，高压气瓶工作压力较大，要求高压气瓶的承载压力较高，而用新型实施例的能大幅度降低成本的高压气瓶的存储压力可达到35MPa-40MPa。

现有技术中，Ⅱ型气瓶由金属内胆和经树脂固化的玻璃纤维缠绕层组成，玻璃纤维缠绕层沿气瓶圆周方向顺序地连续缠绕在金属内胆表面，玻璃纤维缠绕层向金属内胆提供环向预应力。Ⅲ型气瓶由金属内胆和经树脂固化的碳纤维缠绕层组成，碳纤维缠绕层以多层、左右螺旋线轨迹，均匀、连续地缠绕在金属内胆的全部表面，向金属内胆提供环向预应力和轴向预应力。可以理解的是，相比于Ⅱ型气瓶，Ⅲ型气瓶的承压能力更强，能够承受更大的载荷，但是Ⅲ型气瓶采用了昂贵的碳纤维线材作为缠绕层，并且应用复杂的全缠绕工艺，生产制造的时间成本和造价远远大于Ⅱ型气瓶。

而本申请的能大幅降低成本的高压气瓶，其中一种实施例为碳纤维和高强度玄武岩纤维分层缠绕的35MPaⅢ型车用气瓶100，用高强度玄武岩纤维线材和碳纤维线材缠绕在无缝高强度金属内胆1上，可节约一半用量的碳纤维线材；而另一种实施例为钢丝环向和纵向分层缠绕的40MPaⅢ型站用气瓶200，用高强度钢丝线材缠绕在无缝高强度金属内胆1上，可节省全部碳纤维线材的用量，从而降低生产制造成本。

而本申请的能大幅降低成本的高压气瓶为Ⅲ型气瓶，其中一种实施例为碳纤维和高强度玄武岩纤维分层缠绕的35MPaⅢ型车用气瓶100，用高强度玄武岩纤维线材和碳纤维线材按螺旋式轨迹，以多层、全缠绕的方式在无缝高强度金属内胆1上；而另一种实施例为钢丝环向和纵向分层缠绕的40MPaⅢ型站用气瓶200，高强度钢丝线材以环缠绕和全缠绕方式缠绕在无缝高强度金属内胆1上。缠绕层适于向内胆提供环向预应力和轴向预应力，达到Ⅲ型气瓶标准要求。

由于本实用新型实施例的能大幅度降低成本的35MPa-40MPa高压气瓶能达到Ⅲ型气瓶标准要求，ISO标准不再要求Ⅲ型气瓶的内胆必须通过内胆的单独水压疲劳试验，因此本实用新型实施例的无缝高强度金属内胆1可设计的更轻巧，降低重量，更显示出本实用新型实施例的轻量化效果。具体的，标准中，20Mpa、100升的玻璃纤维Ⅱ型气瓶自重约为100kg，重容比为1，而20Mpa、100升的碳纤维Ⅲ型气瓶自重约为45kg，重容比为0.45。

因此本实用新型实施例所提出的一种能大幅度降低成本的35MPa-40MPa高压气瓶，不但可提高气瓶的承载压力，还可降低气瓶的生产制造成本，能大幅提升的市场竞争力。

实施例一

如图1所示，本申请实施例的能大幅度降低成本的35MPa-40MPa高压气瓶为碳纤维和高强度玄武岩纤维分层缠绕的35MPaⅢ型车用气瓶100，一般用于压缩天然气汽车上，包括：无缝高强度金属内胆1、树脂铺层2、碳纤维螺旋线式缠绕内层3、高强度玄武岩纤维螺旋线式缠绕外层4和玻璃纤维树脂保护层5。

高强度玄武岩纤维螺旋线式缠绕外层4采用玄武岩纤维线材为缠绕层，玄武岩纤维是一种火山岩石料在1450℃～1500℃熔融后，通过铂铑合金拉丝漏板、高速拉制而成的连续纤维。玄武岩纤维不仅强度高，还具有电绝缘、耐腐蚀、耐高温、低低温等多项优异性能，而且价格非常低廉。玄武岩纤维已在纤维增强复合材料、摩擦材料、造船材料、隔热材料、汽车行业、高温过滤织物及防护领域等多方面得到了广泛的应用。

玄武岩纤维经加工后形成高强度玄武岩纤维线材，而本申请实施例中高强度玄武岩纤维线材的抗拉强度Rm大于等于3000MPa，高强度玄武岩纤维线材的弹性模量E大于等于90GPa。而碳纤维螺旋线式缠绕内层3包括T700碳纤维线材和树脂，在碳纤维螺旋线式缠绕内层3和高强度玄武岩纤维螺旋线式缠绕外层4缠绕时，应对高强度玄武岩纤维和T700碳纤维采用同一种环氧树脂浸渍处理，提升碳纤维螺旋线式缠绕内层3和高强度玄武岩纤维螺旋线式缠绕外层4的粘性、可缠绕性和抗腐蚀性。

在对气瓶的受力分析可知，气瓶上各缠绕层中各个层级承受的应力是不相同的，其中靠近内胆中心方向上的应力大于远离内中心方向上的应力。因此在本申请实施例中，将结构强度较高的碳纤维螺旋线式缠绕内层3设置在靠近无缝高强度金属内胆1中心处，将高强度玄武岩纤维螺旋线式缠绕外层4设置在远离无缝高强度金属内胆1处，使得碳纤维螺旋线式缠绕内层3能承受气瓶载荷的60％，高强度玄武岩纤维螺旋线式缠绕外层4只需承受小部分气瓶载荷。这种设计方式不但可满足内胆的承压能力，提升碳纤维和高强度玄武岩纤维分层缠绕的35MPaⅢ型车用气瓶100的安全性，还可节约一半用量的碳纤维线材，降低生产制造成本。

下面简述碳纤维螺旋线式缠绕内层3和高强度玄武岩纤维螺旋线式缠绕外层4的缠绕方式。

碳纤维螺旋线式缠绕内层3构造为在贴近无缝高强度金属内胆1的中心方向上的依次叠置的多层，高强度玄武岩纤维螺旋线式缠绕外层4构造为在远离无缝高强度金属内胆1的中心方向上的依次叠置的多层，碳纤维螺旋线式缠绕内层3沿无缝高强度金属内胆1的轴线作螺旋式缠绕布置，高强度玄武岩纤维螺旋线式缠绕外层4沿无缝高强度金属内胆1的轴线作螺旋式缠绕布置，从而全缠绕在无缝高强度金属内胆1上，碳纤维螺旋线式缠绕内层3和高强度玄武岩纤维螺旋线式缠绕外层4适于向无缝高强度金属内胆 1，综合提供环向预应力和提供轴向预应力。

这种缠绕方式可在无缝高强度金属内胆1内部填充高压气体时，无缝高强度金属内胆1所受的拉伸载荷可部分与碳纤维螺旋线式缠绕内层3和高强度玄武岩纤维螺旋线式缠绕外层4的预应力相抵充，从而提升了无缝高强度金属内胆1的承载能力。通过对无缝高强度金属内胆1提供足够的环向预应力和轴向预应力，无缝高强度金属内胆1在环向和纵向两个方向的拉伸载荷都可与环向预应力和轴向预应力相抵充。

而本申请实施例的碳纤维和高强度玄武岩纤维分层缠绕的35MPaⅢ型车用气瓶100，在碳纤维螺旋线式缠绕内层3和高强度玄武岩纤维螺旋线式缠绕外层4缠绕在无缝高强度金属内胆1上后，在无缝高强度金属内胆1的全部外表面上形成缠绕层，应对缠绕层进行加热固化，将碳纤维和高强度玄武岩纤维分层缠绕的35MPaⅢ型车用气瓶 100在90℃-130℃的环境下保温一小时，使无缝高强度金属内胆1、碳纤维螺旋线式缠绕内层3和高强度玄武岩纤维螺旋线式缠绕外层4形成永久性的力学并行结构，提升碳纤维和高强度玄武岩纤维分层缠绕的35MPaⅢ型车用气瓶100的强度，确保缠绕层线材之间能够独立承担载荷，不会因缠绕层线材局部断裂而影响缠绕层整体承载。

加热固化后的碳纤维和高强度玄武岩纤维分层缠绕的35MPaⅢ型车用气瓶100还需经水压自紧处理，形成预应力。将碳纤维和高强度玄武岩纤维分层缠绕的35MPaⅢ型车用气瓶100全部浸在水中，使无缝高强度金属内胆1内部充满软质水，随后对碳纤维和高强度玄武岩纤维分层缠绕的35MPaⅢ型车用气瓶100内胆中的软质水进行加压，为工作压力的1.15倍，直至无缝高强度金属内胆1发生塑性变形，保压几分钟后，撤销水压，无缝高强度金属内胆1中出现环向和轴向的预压应力，碳纤维螺旋线式缠绕内层3和高强度玄武岩纤维螺旋线式缠绕外层4均出现预拉应力。在无缝高强度金属内胆1内部填充高压气体时，无缝高强度金属内胆1受到外界载荷作用、无缝高强度金属内胆1圆周切线方向所受的拉伸载荷和无缝高强度金属内胆1的预压应力相抵充，减小了危险端面的最大拉应力，提升无缝高强度金属内胆1的承载能力。

本申请实施例的碳纤维和高强度玄武岩纤维分层缠绕的35MPaⅢ型车用气瓶100的高强度玄武岩纤维螺旋线式缠绕外层4还可选用其他缠绕层结构，比如：芳伦纤维缠绕层和高分子聚合物纤维缠绕层，或者使用上述任意几项缠绕层分层的混合缠绕层。

实施例二

如图2-图4所示，本申请实施例的能大幅度降低成本的35MPa-40MPa高压气瓶为钢丝环向和纵向分层缠绕的40MPaⅢ型站用气瓶200，本申请实施例的钢丝环向和纵向分层缠绕的40MPaⅢ型站用气瓶200一般用于加气站上，包括：无缝高强度金属内胆1、树脂铺层2、高强度钢丝环向缠绕内层6、高强度钢丝纵向缠绕外层7和玻璃纤维树脂保护层5。

高强度钢丝环向缠绕内层6采用高强度钢丝线材缠绕形成，高强度钢丝纵向缠绕外层7也采用高强度钢丝线材缠绕形成，所述高强度钢丝缠绕层的线材和无缝高强度金属内胆的材质相近，为含碳量0.7％的优质碳素共析钢T7，弹性模量和热胀系数相同，能提高所述钢丝缠绕层的疲劳寿命。高强度钢丝线材的抗拉强度Rm大于等于3500MPa，高强度钢丝线材直径L大于等于0.3mm。

高强度钢丝环向缠绕内层6和高强度钢丝纵向缠绕外层7为干型缠绕层，玻璃纤维树脂保护层5为湿式缠绕层。高强度钢丝环向缠绕内层6、高强度钢丝纵向缠绕外层7 和玻璃纤维树脂保护层5在无缝高强度内胆上的缠绕顺序依次为：首先缠绕高强度钢丝环向缠绕内层6，随后缠绕高强度钢丝纵向缠绕外层7，最后缠绕玻璃纤维树脂保护层5，使得钢丝环向和纵向分层缠绕的40MPaⅢ型站用气瓶200从内向外的顺序依次为：无缝高强度金属内胆1、树脂铺层2、高强度钢丝环向缠绕内层6、高强度钢丝纵向缠绕外层 7和玻璃纤维树脂保护层5。

本实用新型实施例的钢丝环向和纵向分层缠绕的40MPaⅢ型站用气瓶200还采用全新的“对角线交叉纵向”缠绕的方式，相比于现有的碳纤维螺旋线式全缠绕方式，不但可以避免钢丝在气瓶的球冠形端面缠绕时容易出现故障，而且，本申请的钢丝环向和纵向分层缠绕的40MPaⅢ型站用气瓶200缠绕工艺所需时间短，承压能力高。

下面参考图3和图4简述高强度钢丝环向缠绕内层6和高强度钢丝纵向缠绕外层7的缠绕方式。

高强度钢丝环向缠绕内层6和高强度钢丝纵向缠绕外层7、都为依次叠置的多层结构，高强度钢丝环向缠绕内层6沿无缝高强度金属内胆1的环向缠绕布置，高强度钢丝环向缠绕内层6的多股高强度钢丝线材整齐排列，按螺旋线递进，环向连续地卷绕在无缝高强度金属内胆1上，高强度钢丝环向缠绕内层6的钢丝起头处和结尾处线材都压紧在附近高强度钢丝环向缠绕内层6下面，实现自压紧，高强度钢丝线材缠绕方向与高强度钢丝线材缠绕对应处的无缝高强度金属内胆1周向的切线方向相同。

在高强度钢丝环向缠绕内层6缠绕完成后，再缠绕高强度钢丝纵向缠绕外层7。无缝高强度金属内胆1包括位于轴向两端的第一端13和第二端14，高强度钢丝纵向缠绕外层7包括：经过无缝高强度金属内胆1在轴向上的两端的第一缠绕丝71，第一缠绕丝 71为多股高强度钢丝线材整齐排列形成，第一缠绕丝71为多个，第一缠绕丝71沿对角线纵向交叉缠绕，采用“对角线交叉纵向”缠绕的方式，可避免钢丝在气瓶球形端面处缠绕时出现的滑丝故障。

首先，第一缠绕丝71首先沿第一对角线轨迹缠绕在无缝高强度金属内胆1上，第一缠绕丝71从第一端的13顶部朝向第二端14的底部延伸，缠绕到第二端14底部的第一缠绕丝71继续延伸，覆盖过第二端14后，从第二端14的底部朝向第一端13的顶部延伸回到第一端13的顶部，第一缠绕丝71沿第一对角线轨迹继续缠绕操作，直至第一缠绕丝71布满第一对角线轨迹的表面；其次，第一缠绕丝71沿第一端的瓶嘴处转动 180°到第一端13的底部，沿第二对角线轨迹缠绕在无缝高强度金属内胆1上，第一缠绕丝71从第一端13的底部朝向第二端14的顶部延伸，缠绕到第二端14顶部的第一缠绕丝71继续延伸，覆盖过第二端14后，从第二端14的顶部朝向第一端13的底部延伸回到第一端13的底部，第一缠绕丝71沿第二对角线轨迹继续缠绕操作，直至第一缠绕丝71布满第二对角线轨迹的表面；随后，第一缠绕丝71再沿第一端13的瓶嘴处转动 90°到第一端13的前部，沿第三对角线轨迹缠绕在无缝高强度金属内胆1上，第一缠绕丝71从第一端13的前部朝向第二端14的后部延伸，缠绕到第二端14后部的第一缠绕丝71继续延伸，覆盖过第二端14后，从第二端14的后部朝向第一端13的前部延伸回到第一端13的前部，第一缠绕丝71沿第三对角线轨迹继续缠绕操作，直至第一缠绕丝71布满第三对角线轨迹的表面；最后，第一缠绕丝71再沿第一端的瓶嘴处转动180°到第一端13的后部，沿第四对角线轨迹缠绕在无缝高强度金属内胆1上，第一缠绕丝71从第一端13的后部朝向第二端14的前部延伸，缠绕到第二端14前部的第一缠绕丝 71继续延伸，覆盖过第二端14后，从第二端14的前部朝向第一端13的后部延伸回到第一端13的后部，第一缠绕丝71沿第四对角线轨迹继续缠绕操作，直至第一缠绕丝71 布满第四对角线轨迹的表面，继续缠绕直至无缝高强度金属内胆1的两个端面和侧面均匀地布满第一缠绕丝71，达到能承担无缝高强度金属内胆所需的足够轴向预应力时，可结束缠绕。

高强度钢丝环向缠绕内层6适于向无缝高强度金属内胆1提供环向预应力，高强度钢丝纵向缠绕外层7适于向无缝高强度金属内胆1提供轴向预应力，相比于现有的螺旋线式全缠绕方式，本实用新型实施例将缠绕层分为环向缠绕层和纵向缠绕层，高强度钢丝环向缠绕内层6和高强度钢丝纵向缠绕外层7分别独立缠绕在无缝高强度金属内胆1 上，这种缠绕方式工艺简单，可降低缠绕层的缠绕时间，降低生产的时间成本，提升制造效率，并且可对无缝高强度金属内胆1提供环向预应力和轴向预应力，可提高气瓶的承载压力。

这种缠绕方式可在无缝高强度金属内胆1内部填充高压气体时，无缝高强度金属内胆1所受的拉伸载荷可部分与高强度钢丝环向缠绕内层6和高强度钢丝纵向缠绕外层7的预应力相抵充，从而提升无缝高强度金属内胆1的承载能力。通过对无缝高强度金属内胆1提供足够的环向预应力和轴向预应力，无缝高强度金属内胆1在环向和纵向两个方向的拉伸载荷都可于环换向预应力和轴向预应力相抵充。

而本申请实施例的能大幅度降低成本的35MPa-40MPa高压气瓶，在高强度钢丝环向缠绕内层6和高强度钢丝纵向缠绕外层7缠绕在无缝高强度金属内胆1上后，在无缝高强度金属内胆1表面形成缠绕层，对缠绕层进行加热固化，将钢丝环向和纵向分层缠绕的40MPaⅢ型站用气瓶200在90℃-130℃的环境下保温一小时，使无缝高强度金属内胆1、高强度钢丝环向缠绕内层6和高强度钢丝纵向缠绕外层7以及玻璃纤维树脂保护层5能够形成永久性的力学并行结构，提升钢丝环向和纵向分层缠绕的40MPaⅢ型站用气瓶200的强度，确保缠绕层线材之间能够独立承担载荷，不会因缠绕层线材局部断裂而影响缠绕层整体承载。

加热固化后的钢丝环向和纵向分层缠绕的40MPaⅢ型站用气瓶200还需经水压自紧处理，形成预应力。将钢丝环向和纵向分层缠绕的40MPaⅢ型站用气瓶200全部浸在水中，使无缝高强度金属内胆1内部充满软质水，随后对内胆中的软质水进行加压，挤压压力为工作压力的1.15倍，直至无缝高强度金属内胆1发生塑性变形，保压几分钟后，撤销水压，无缝高强度金属内胆1中出现环向和轴向的预压应力，高强度钢丝环向缠绕内层6和高强度钢丝纵向缠绕外层7均出现预拉应力。在无缝高强度金属内胆1内部填充高压气体时，无缝高强度金属内胆1受到外界载荷作用、无缝高强度金属内胆1圆周切线方向所受的拉伸载荷和无缝高强度金属内胆1的预压应力相抵充，减小了危险端面的最大拉应力，提升无缝高强度金属内胆1的承载能力。

实施例三

如图2、图5-图7所示，本申请实施例的能大幅度降低成本的35MPa-40MPa高压气瓶为钢丝环向和纵向分层缠绕的40MPaⅢ型站用气瓶200，本申请实施例的钢丝环向和纵向分层缠绕的40MPaⅢ型站用气瓶200一般用于加气站上，包括：无缝高强度金属内胆1、树脂铺层2、高强度钢丝环向缠绕内层6、高强度钢丝纵向缠绕外层7和玻璃纤维树脂保护层5。

无缝高强度金属内胆1包括：周壁部11以及设置周壁部11在轴向上的两端的底壁部12，底壁部12的外周面构造为圆台面，底壁部12的横截面积在远离周壁部11的方向上逐渐减小，底壁部12包括第一底壁部121和第二底壁部122。通过将底壁部12的外周面构造为圆台面，相比于球形底壁部12的内胆，圆台面的底壁部12可提升纵向缠绕层与内胆的紧固力，从而可提升高强度钢丝纵向缠绕外层7的纵向预紧力，并且圆台面的摩擦力较大，不易打滑，便于高强度钢丝纵向缠绕外层7的机器作业，提升生产效率。

而可以理解的是，将底壁的外周面构造为圆台面会在底壁出制造出应力集中的连接面，本实用新型的一些实施例采用在无缝高强度金属内胆1对应的力集中区域增加壁厚，从而提升其局部强度，提升钢丝环向和纵向分层缠绕的40MPaⅢ型站用气瓶200的承压能力。

高强度钢丝环向缠绕内层6采用高强度钢丝线材缠绕形成，高强度钢丝纵向缠绕外层7也采用高强度钢丝线材缠绕形成，高强度钢丝环向缠绕内层6和高强度钢丝纵向缠绕外层7的线材与无缝高强度金属内胆的材质相近，为含碳量0.7％的优质碳素共析钢 T7，弹性模量和热胀系数相同，能提高所述钢丝缠绕层的疲劳寿命。高强度钢丝线材的抗拉强度Rm大于等于3500MPa，高强度钢丝线材直径L大于等于0.3mm。

高强度钢丝环向缠绕内层6和高强度钢丝纵向缠绕外层7为干型缠绕层，玻璃纤维树脂保护层5为湿式缠绕层。高强度钢丝环向缠绕内层6、高强度钢丝纵向缠绕外层7 和玻璃纤维树脂保护层5在无缝高强度内胆上的缠绕顺序依次为：首先缠绕高强度钢丝环向缠绕内层6，随后缠绕高强度钢丝纵向缠绕外层7，最后缠绕玻璃纤维树脂保护层5，使得钢丝环向和纵向分层缠绕的40MPaⅢ型站用气瓶200从内向外的顺序依次为：无缝高强度金属内胆1、树脂铺层2、高强度钢丝环向缠绕内层6、高强度钢丝纵向缠绕外层 7和玻璃纤维树脂保护层5。

本实用新型实施例的钢丝环向和纵向分层缠绕的40MPaⅢ型站用气瓶200还采用全新的“平行于轴线的纵向缠绕”方式，相比于现有的碳纤维螺旋线式全缠绕方式，不但可以避免钢丝在气瓶的球冠形端面缠绕时容易出现故障，而且，本申请的钢丝环向和纵向分层缠绕的40MPaⅢ型站用气瓶200缠绕工艺所需时间短，承压能力高。

下面参考图3和图5-图7简述本申请实施例高强度钢丝环向缠绕内层6和高强度钢丝纵向缠绕外层7的缠绕方式。

高强度钢丝环向缠绕内层6和高强度钢丝纵向缠绕外层7都为依次叠置的多层，高强度钢丝环向缠绕内层6沿无缝高强度金属内胆1的环向缠绕布置，高强度钢丝环向缠绕内层6的多股高强度钢丝线材整齐排列，按螺旋线递进，环向连续地卷绕在无缝高强度金属内胆1上，高强度钢丝环向缠绕内层6的两端钢丝线头都压紧在附近的高强度钢丝环向缠绕内层6的下面，实现自压紧。

在高强度钢丝环向缠绕内层6缠绕完成后，再缠绕高强度钢丝纵向缠绕外层7。高强度钢丝纵向缠绕外层7包括：第二缠绕丝72，第二缠绕丝72为多股高强度钢丝线材整齐排列形成，第二缠绕丝72为多个。第二缠绕丝72采用“平行于轴线的纵向缠绕”方式，可避免钢丝在气瓶球形端面处缠绕时出现的滑丝故障。

第二缠绕丝72从无缝高强度金属内胆1的第一底壁部121的顶部处开始缠绕，第二缠绕丝72先缠绕在第一底壁部121上，然后在周壁部11上沿无缝高强度金属内胆1 的轴向延伸，在周壁部11的第二缠绕丝72的延伸方向与无缝高强度金属内胆1的轴线方向平行，第二缠绕丝72在经过周壁部11后延伸至第二底壁部122，第二缠绕丝72 然后在周壁部11沿无缝高强度金属内胆1的轴向延伸，最终回到第一底壁部121的顶部。随后将无缝高强度金属内胆1旋转一个预设角度，第二缠绕丝72与原起点偏离预设角度后，第二缠绕丝72再次继续沿第一底壁部121、周壁部11、第二底壁部122和周壁部11延伸，随后无缝高强度金属内胆1再次旋转预设角度，如此重复；无缝高强度金属内胆1在多次旋转后，在底壁部12和周壁部11上都均匀布置第二缠绕丝72，在底壁部12处的第二缠绕丝72相互交错设置，提升第二缠绕丝72的稳定性，并可实现叠层缠绕，位于周壁部11上的多个第二缠绕丝72相互平行设置，直至无缝高强度金属内胆1的两个底壁部12和周壁部11均匀地布满第二缠绕丝72，达到能承担无缝高强度金属内胆1所需的足够轴向预应力时，可结束缠绕。

高强度钢丝环向缠绕内层6适于向无缝高强度金属内胆1提供环向预应力，高强度钢丝纵向缠绕外层7适于向无缝高强度金属内胆1提供轴向预应力，相比于现有的碳纤维Ⅲ型气瓶的全缠绕方式，本实用新型实施例将缠绕层分为环向缠绕层和纵向缠绕层，高强度钢丝环向缠绕内层6和高强度钢丝纵向缠绕外层7分别独立缠绕在无缝高强度金属内胆1上，这种缠绕方式工艺简单，可降低缠绕层的缠绕时间，降低生产的时间成本，提升制造效率，并且可对无缝高强度金属内胆1提供较大数值的环向预应力和轴向预应力，可提高气瓶的承载压力。

这种缠绕方式可在无缝高强度金属内胆1内部填充高压气体时，无缝高强度金属内胆1所受的拉伸载荷可部分与高强度钢丝环向缠绕内层6和高强度钢丝纵向缠绕外层7的预应力相抵充，从而提升无缝高强度金属内胆1的承载能力。通过对无缝高强度金属内胆1提供环向预应力和轴向预应力，无缝高强度金属内胆1在环向和纵向两个方向的拉伸载荷都可与环向预应力和轴向预应力相抵充。

而本申请实施例的能大幅度降低成本的35MPa-40MPa高压气瓶，在高强度钢丝环向缠绕内层6和高强度钢丝纵向缠绕外层7缠绕在无缝高强度金属内胆1上后，在无缝高强度金属内胆1表面形成缠绕层，对缠绕层进行加热固化，将钢丝环向和纵向分层缠绕的40MPaⅢ型站用气瓶200在90℃-130℃的环境下保温一小时，使无缝高强度金属内胆1、高强度钢丝环向缠绕内层6和高强度钢丝纵向缠绕外层7以及玻璃纤维树脂保护层5能够形成永久性的力学并行结构，提升钢丝环向和纵向分层缠绕的40MPaⅢ型站用气瓶200的强度，确保缠绕层线材之间能够独立承担载荷，不会因局部断裂而影响缠绕层整体承载。

加热固化后的钢丝环向和纵向分层缠绕的40MPaⅢ型站用气瓶200还需经水压自紧处理，形成预应力。将钢丝环向和纵向分层缠绕的40MPaⅢ型站用气瓶200全部浸在水中，使无缝高强度金属内胆1内部充满软质水，内胆中的软质水进行加压，挤压压力为工作压力的1.15倍，直至无缝高强度金属内胆1发生塑性变形，保压几分钟后，撤销水压，无缝高强度金属内胆1中出现环向和轴向的预压应力，高强度钢丝环向缠绕内层6 和高强度钢丝纵向缠绕外层7均出现预拉应力。在无缝高强度金属内胆1内部填充高压气体时，无缝高强度金属内胆1受到外界载荷作用、无缝高强度金属内胆1圆周切线方向所受的拉伸载荷和无缝高强度金属内胆1的预压应力相抵充，减小了危险端面的最大拉应力，提升无缝高强度金属内胆1的承载能力。

根据本实用新型实施例的高压气瓶100的其他构成例如内胆1和加热固化等以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种能大幅度降低成本的35MPa-40MPa高压气瓶，用于在天然气车辆和加气站内储存高压天然气燃料，其特征在于，包括：碳纤维和高强度玄武岩纤维分层缠绕的35MPaⅢ型车用气瓶或钢丝环向和纵向分层缠绕的40MPaⅢ型站用气瓶，其中，

所述碳纤维和高强度玄武岩纤维分层缠绕的35MPaⅢ型车用气瓶包括：无缝高强度金属内胆、树脂铺层、碳纤维螺旋线式缠绕内层、高强度玄武岩纤维螺旋线式缠绕外层和玻璃纤维树脂保护层，所述碳纤维螺旋线式缠绕内层位于所述高强度玄武岩纤维螺旋线式缠绕外层的内侧；

所述钢丝环向和纵向分层缠绕的40MPaⅢ型站用气瓶包括：无缝高强度金属内胆、树脂铺层、高强度钢丝环向缠绕内层、高强度钢丝纵向缠绕外层和玻璃纤维树脂保护层，所述高强度钢丝环向缠绕内层位于所述高强度钢丝纵向缠绕外层的内侧。

2.根据权利要求1所述的能大幅度降低成本的35MPa-40MPa高压气瓶，其特征在于，当所述能大幅度降低成本的35MPa-40MPa高压气瓶为所述碳纤维和高强度玄武岩纤维分层缠绕的35MPaⅢ型车用气瓶时，

所述碳纤维螺旋线式缠绕内层沿所述无缝高强度金属内胆的轴线，作螺旋式缠绕布置，所述高强度玄武岩纤维螺旋线式缠绕外层沿所述无缝高强度金属内胆的轴线，作螺旋式缠绕布置，所述碳纤维螺旋线式缠绕内层适于向所述无缝高强度金属内胆提供＞60％的所需预压应力，所述高强度玄武岩纤维螺旋线式缠绕外层只需向所述无缝高强度金属内胆提供小部分的预压应力，其中，所述预压应力包括环向预应力和轴向预应力。

3.根据权利要求2所述的能大幅度降低成本的35MPa-40MPa高压气瓶，其特征在于，所述碳纤维螺旋线式缠绕内层包括：T700碳纤维线材和树脂；所述高强度玄武岩纤维螺旋线式缠绕外层包括：高强度玄武岩纤维线材和树脂，所述高强度玄武岩纤维线材的抗拉强度Rm满足：Rm≥3000MPa，所述高强度玄武岩纤维线材的弹性模量E满足：E≥90GPa；所述T700碳纤维线材和所述高强度玄武岩纤维线材适于采用同一种环氧树脂浸渍处理。

4.根据权利要求1所述的能大幅度降低成本的35MPa-40MPa高压气瓶，其特征在于，当所述能大幅度降低成本的35MPa-40MPa高压气瓶为所述钢丝环向和纵向分层缠绕的40MPaⅢ型站用气瓶时，

所述高强度钢丝环向缠绕内层适于向所述无缝高强度金属内胆提供环向预应力，所述高强度钢丝纵向缠绕外层适于向所述无缝高强度金属内胆提供轴向预应力，所述轴向预应力数值约为所述环向预应力数值的三分之一，所述玻璃纤维树脂保护层用于保护内部的钢丝线材不会受到外力冲击损伤，所述高强度钢丝环向缠绕内层和所述高强度钢丝纵向缠绕外层的线材均为高强度钢丝线材，所述高强度钢丝环向缠绕内层和所述高强度钢丝纵向缠绕外层均为干型缠绕层；所述玻璃纤维树脂保护层包括：树脂和玻璃纤维线材，所述玻璃纤维树脂保护层为湿型缠绕层。

5.根据权利要求4所述的能大幅度降低成本的35MPa-40MPa高压气瓶，其特征在于，所述钢丝环向和纵向分层缠绕的40MPaⅢ型站用气瓶的所述高强度钢丝环向缠绕内层和所述高强度钢丝纵向缠绕外层均作压紧处理，所述高强度钢丝线材在缠绕内胆两圈后，将所述高强度钢丝线材的起头处用人工打结或人工塞入附近缠绕层，使附近所述缠绕层能将所述高强度钢丝线材的起头处压紧；将所述高强度钢丝线材的结尾处剪断后，插入预埋穿针或预埋钢丝绳套的孔内，塞入附近所述缠绕层的下部，使附近所述缠绕层能将所述高强度钢丝线材的结尾处压紧。

6.根据权利要求4所述的能大幅度降低成本的35MPa-40MPa高压气瓶，其特征在于，所述高强度钢丝环向缠绕内层的线材，所述高强度钢丝纵向缠绕外层的线材与所述无缝高强度金属内胆，均为优质碳素钢件，所述高强度钢丝线材和所述无缝高强度金属内胆的弹性模量和热胀系数相同，能提高所述高强度钢丝环向缠绕内层和所述高强度钢丝纵向缠绕外层的疲劳寿命，所述高强度钢丝线材的抗拉强度Rm满足：Rm≥3500MPa，所述高强度钢丝线材的直径L满足：L≥0.3mm。

7.根据权利要求4所述的能大幅度降低成本的35MPa-40MPa高压气瓶，其特征在于，所述无缝高强度金属内胆包括位于轴向两端的第一端和第二端，所述高强度钢丝纵向缠绕外层包括：经过所述无缝高强度金属内胆在轴向上的两端的第一缠绕丝，所述第一缠绕丝沿对角线纵向交叉缠绕，可避免钢丝在所述气瓶球形端面处缠绕时出现的滑丝故障；

所述第一缠绕丝首先沿第一对角线轨迹缠绕在所述无缝高强度金属内胆上，所述第一缠绕丝从所述第一端的顶部朝向所述第二端的底部延伸，缠绕到所述第二端底部的所述第一缠绕丝继续延伸，覆盖过所述第二端后，从第二端的底部朝向所述第一端的顶部延伸回到所述第一端的顶部，所述第一缠绕丝沿第一对角线轨迹继续缠绕操作，直至所述第一缠绕丝布满所述第一对角线轨迹的表面；其次所述第一缠绕丝沿所述第一端的瓶嘴处转动180°到所述第一端的底部，沿第二对角线轨迹缠绕在所述无缝高强度金属内胆上，所述第一缠绕丝从所述第一端的底部朝向所述第二端的顶部延伸，缠绕到所述第二端顶部的所述第一缠绕丝继续延伸，覆盖过所述第二端后，从第二端的顶部朝向所述第一端的底部延伸回到所述第一端的底部，所述第一缠绕丝沿第二对角线轨迹继续缠绕操作，直至所述第一缠绕丝布满所述第二对角线轨迹的表面；所述第一缠绕丝再沿所述第一端的瓶嘴处转动90°到所述第一端的前部，沿第三对角线轨迹缠绕在所述无缝高强度金属内胆上，所述第一缠绕丝从所述第一端的前部朝向所述第二端的后部延伸，缠绕到所述第二端后部的所述第一缠绕丝继续延伸，覆盖过所述第二端后，从第二端的后部朝向所述第一端的前部延伸回到所述第一端的前部，所述第一缠绕丝沿第三对角线轨迹继续缠绕操作，直至所述第一缠绕丝布满所述第三对角线轨迹的表面；所述第一缠绕丝再沿所述第一端的瓶嘴处转动180°到所述第一端的后部，沿第四对角线轨迹缠绕在所述无缝高强度金属内胆上，所述第一缠绕丝从所述第一端的后部朝向所述第二端的前部延伸，缠绕到所述第二端前部的所述第一缠绕丝继续延伸，覆盖过所述第二端后，从第二端的前部朝向所述第一端的后部延伸回到所述第一端的后部，所述第一缠绕丝沿第四对角线轨迹继续缠绕操作，直至所述第一缠绕丝布满所述第四对角线轨迹的表面，继续缠绕直至所述无缝高强度金属内胆的两个端面和侧面均匀地布满所述第一缠绕丝，达到能承担所述无缝高强度金属内胆所需的足够轴向预应力时，可结束缠绕；

所述高强度钢丝环向缠绕内层沿所述无缝高强度金属内胆的环向缠绕布置。

8.根据权利要求4所述的能大幅度降低成本的35MPa-40MPa高压气瓶，其特征在于，所述无缝高强度金属内胆包括：周壁部以及设置所述周壁部在轴向上的两端的底壁部，所述底壁部的外周面构造为圆台面，所述底壁部的横截面积在远离所述周壁部的方向上逐渐减小，所述底壁部包括第一底壁部和第二底壁部；

所述高强度钢丝纵向缠绕外层包括：多个经过所述无缝高强度金属内胆在轴向上的两端且首尾相连的第二缠绕丝，所述第二缠绕丝平行于轴向线的纵向缠绕，可避免钢丝在所述气瓶球形端面处缠绕时出现的滑丝故障；

所述第二缠绕丝从所述第一底壁部的顶部处开始缠绕，所述第二缠绕丝首先缠绕在所述第一底壁部上，随后所述第二缠绕丝在所述周壁部上平行于所述无缝高强度金属内胆的轴线方向延伸，所述第二缠绕丝在经过所述周壁部后延伸至所述第二底壁部，缠绕到所述第二底壁部的第二缠绕丝继续沿所述无缝高强度金属内胆的轴向延伸，覆盖过所述第二底壁部后，沿所述周壁部平行与所述无缝高强度金属内胆的轴线方向回到所述第一底壁部的顶部，随后将所述无缝高强度金属内胆旋转一个预设角度，第二缠绕丝与原起点偏离预设角度后继续延伸，如此重复，继续缠绕直至所述无缝高强度金属内胆的两个所述底壁部和所述周壁部均匀地布满所述第二缠绕丝，达到能承担所述无缝高强度金属内胆所需的足够轴向预应力时，可结束缠绕；

所述高强度钢丝环向缠绕内层沿所述无缝高强度金属内胆的环向缠绕布置。

9.根据权利要求2或4所述的能大幅度降低成本的35MPa-40MPa高压气瓶，其特征在于，所述碳纤维和高强度玄武岩纤维分层缠绕的35MPaⅢ型车用气瓶和所述钢丝环向和纵向分层缠绕的40MPaⅢ型站用气瓶均需进行热固化处理，其中，

所述碳纤维和高强度玄武岩纤维分层缠绕的35MPaⅢ型车用气瓶在90℃-130℃的环境下保温一小时以上，使所述无缝高强度金属内胆、所述碳纤维螺旋线式缠绕内层和所述高强度玄武岩纤维螺旋线式缠绕外层及所述玻璃纤维树脂保护层形成永久性的力学并行结构；

所述钢丝环向和纵向分层缠绕的40MPaⅢ型站用气瓶在90℃-130℃的环境下保温一小时以上，使所述无缝高强度金属内胆、所述高强度钢丝环向缠绕内层和所述高强度钢丝纵向缠绕外层以及玻璃纤维树脂保护层能够形成永久性的力学并行结构。

10.根据权利要求9所述的能大幅度降低成本的35MPa-40MPa高压气瓶，其特征在于，所述碳纤维和高强度玄武岩纤维分层缠绕的35MPaⅢ型车用气瓶在热固化处理后、需进行水压自紧处理，所述碳纤维和高强度玄武岩纤维分层缠绕的35MPaⅢ型车用气瓶全部浸在水中，所述无缝高强度金属内胆内部充满软质水，随后对所述碳纤维和高强度玄武岩纤维分层缠绕的35MPaⅢ型车用气瓶的内部水质进行加压，直至所述无缝高强度金属内胆发生塑性变形，保压几分钟后，撤销水压，所述无缝高强度金属内胆中即出现环向和轴向的预压应力，所述碳纤维螺旋线式缠绕内层和所述高强度玄武岩纤维螺旋线式缠绕外层出现预拉应力；

所述钢丝环向和纵向分层缠绕的40MPaⅢ型站用气瓶在热固化处理后也需进行水压自紧处理，所述钢丝环向和纵向分层缠绕的40MPaⅢ型站用气瓶全部浸在水中，所述无缝高强度金属内胆内部充满软质水，随后对所述钢丝环向和纵向分层缠绕的40MPaⅢ型站用气瓶的内部水质进行加压，直至所述无缝高强度金属内胆发生塑性变形，保压几分钟后，撤销水压，所述无缝高强度金属内胆中即出现环向和轴向的预压应力，所述高强度钢丝环向缠绕内层和所述高强度钢丝纵向缠绕外层出现预拉应力。

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