CN218626400U - 一种双侧带有翻边法兰的纤维缠绕压力容器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出了一种双侧带有翻边法兰的纤维缠绕压力容器，属于纤维缠绕复合材料压力容器。解决了现有纤维缠绕压力容器在其工作状态条件下与其它部件之间的轴向连接时轴向强度不足的问题。它包括内衬层、复合材料结构层、两个金属接头和两个外翻法兰裙，所述内衬层、复合材料结构层、金属接头和外翻法兰裙均为回转体结构，所述内衬层、复合材料结构层、金属接头和外翻法兰裙的回转轴均在同一轴线上，所述复合材料结构层为等极孔结构，所述两个金属接头分别设置在内衬层的两端，所述复合材料结构层包覆在内衬层外侧，所述复合材料结构层的两端分别与两个金属接头连接。它主要用于金属裙与复合容器粘接界面性能验证容器。
Description
技术领域
本实用新型属于纤维缠绕复合材料压力容器领域，特别是涉及一种双侧带有翻边法兰的纤维缠绕压力容器。
背景技术
纤维缠绕固体火箭发动机壳体往往需要与其他部件对接，对接方式为裙法兰打孔通过螺栓连接，以承受轴向、弯曲载荷，现有纤维缠绕压力容器在其工作状态条件下与其它部件之间的轴向连接时轴向强度不足。为验证其机械连接性能，同时，考察在使用期内经过环境老化后的性能变化情况，判断产品是否可以继续使用，有必要使用验证容器来模拟壳体裙粘接。目前尚未有专门用于验证壳体裙粘接性能的标准容器，如使用真实产品验则成本很大、生产周期长、不适合多个试验样本的批量验证。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型旨在提出一种双侧带有翻边法兰的纤维缠绕压力容器,以解决现有纤维缠绕压力容器在其工作状态条件下与其它部件之间的轴向连接时轴向强度不足的问题。
为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：一种双侧带有翻边法兰的纤维缠绕压力容器，它包括内衬层、复合材料结构层、两个金属接头和两个外翻法兰裙，所述内衬层、复合材料结构层、金属接头和外翻法兰裙均为回转体结构，所述内衬层、复合材料结构层、金属接头和外翻法兰裙的回转轴均在同一轴线上，所述复合材料结构层为等极孔结构，所述两个金属接头分别设置在内衬层的两端，所述复合材料结构层包覆在内衬层外侧，所述复合材料结构层的两端分别与两个金属接头连接，所述复合材料结构层包括直筒部和设置在直筒部两端的曲面部，所述复合材料结构层的直筒部的两端均设有第一凹槽，所述两个外翻法兰裙分别嵌于复合材料结构层的直筒部两端的第一凹槽设置。
更进一步的，所述金属接头的外侧设置有环形凸起，所述内衬层的两端均设置有第二凹槽，所述环形凸起嵌于第二凹槽设置。
更进一步的，所述外翻法兰裙设有外翻法兰部和裙延伸部，所述外翻法兰部的两侧分别为竖直立面与锥面，所述外翻法兰部的锥面一侧与裙延伸部连接，所述裙延伸部嵌于第一凹槽设置。
更进一步的，所述外翻法兰部两侧的竖直立面与锥面的夹角范围为0°至35°之间。
更进一步的，所述外翻法兰裙与复合材料结构层之间设置有弹性缓冲层。
更进一步的，所述外翻法兰裙的裙延伸部为倒圆锥形，所述裙延伸部的底面与外翻法兰裙的轴线夹角范围为0.5°至2.5°之间。
更进一步的，所述外翻法兰裙的外翻法兰部上沿圆周均匀间隔设置有多个槽孔。
更进一步的，所述复合材料结构层的材料为玻璃纤维环氧复合材料或碳纤维环氧复合材料。
更进一步的，所述复合材料结构层采用纤维螺旋缠绕工艺成型，纤维螺旋缠绕的缠绕角度为10°至30°之间。
更进一步的，所述内衬层的材质为橡胶。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
1、本实用新型采用等极孔的结构形式，复合材料结构层采用纤维螺旋缠绕工艺成型，在工艺上保证纤维缠绕角度一致，使两侧纤维缠绕线型稳定，容器在生产过程中工艺实施稳定性好；
2、本实用新型的外翻法兰裙设计结构简单并且加工步骤少，外翻法兰裙的裙翻边结构承载能力高，满足轴向承载试验用压力容器的性能要求；
3、本实用新型的压力容器双侧外翻法兰裙为对称形式，通过简单的螺栓和螺母即可联接，压力容器两侧同轴性好；
4、本实用新型的压力容器既可用来作为气体储存用压力容器，又可作为金属裙与复合容器粘接界面性能验证容器使用。
附图说明
构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1为本实用新型所述的一种双侧带有翻边法兰的纤维缠绕压力容器的整体结构的主视剖面示意图；
图2为本实用新型所述的一种双侧带有翻边法兰的纤维缠绕压力容器的部分结构的主视剖面示意图；
图3为本实用新型所述的一种双侧带有翻边法兰的纤维缠绕压力容器的外翻法兰裙部分结构的剖面示意图；
图4为本实用新型所述的一种双侧带有翻边法兰的纤维缠绕压力容器的整体结构的侧视示意图。
1-金属接头，2-内衬层，3-复合材料结构层，4-外翻法兰裙。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地阐述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
参见图1-4说明本实施方式，一种双侧带有翻边法兰的纤维缠绕压力容器，它包括内衬层2、复合材料结构层3、两个金属接头1和两个外翻法兰裙4，所述内衬层2、复合材料结构层3、金属接头1和外翻法兰裙4均为回转体结构，所述内衬层2、复合材料结构层3、金属接头1和外翻法兰裙4的回转轴均在同一轴线上，所述复合材料结构层3为等极孔结构，所述两个金属接头1分别设置在内衬层2的两端，所述复合材料结构层3包覆在内衬层2外侧，所述复合材料结构层3的两端分别与两个金属接头1连接，所述复合材料结构层3包括直筒部和设置在直筒部两端的曲面部，所述复合材料结构层3的直筒部的两端均设有第一凹槽，所述两个外翻法兰裙4分别嵌于复合材料结构层3的直筒部两端的第一凹槽设置，所述金属接头1的外侧设置有环形凸起，所述内衬层2的两端均设置有第二凹槽，所述环形凸起嵌于第二凹槽设置。
本实施例以容器直径范围为300mm-800mm，金属接头1端距小于或等于1000mm的双侧带有翻边法兰的纤维缠绕压力容器为例，其整体结构为回转体结构，双侧外翻法兰裙4的尺寸、材料以及界面性质一致，本实施例采用等极孔的结构形式，并且双侧外翻法兰裙为4对称形式，通过简单的螺栓和螺母即可连接，压力容器两侧同轴性好，外翻法兰裙4设计结构简单并且加工步骤少，外翻法兰裙4的裙翻边结构承载能力高，通过外翻法兰裙4的设置满足了轴向承载试验用压力容器的性能要求。
本实施例中所述外翻法兰裙4设有外翻法兰部和裙延伸部，所述外翻法兰部的两侧分别为竖直立面与锥面，所述外翻法兰部的锥面一侧与裙延伸部连接，所述裙延伸部嵌于第一凹槽设置，外翻法兰裙4的裙延伸部埋缠入纤维缠绕复合材料结构层3中，裙延伸段及外翻法兰部的回转轴在同一轴线上。
本实施例中所述外翻法兰部两侧的竖直立面与锥面的夹角范围为0°至35°之间，所述外翻法兰裙4的裙延伸部为倒圆锥形，所述裙延伸部的底面与外翻法兰裙4的轴线夹角范围为0.5°至2.5°之间，如图3所示，其中夹角a表示外翻法兰部两侧的竖直立面与锥面的夹角，夹角b表示裙延伸部的底面与外翻法兰裙4的轴线夹角范围。
本实施例中所述外翻法兰裙4与复合材料结构层3之间设置有弹性缓冲层，外翻法兰裙4与复合材料结构层3之间为弹性连接，保证外翻法兰裙4与复合材料结构层3之间在内压条件下具有一定形变空间，弹性缓冲层为弹性粘接剂，粘接强度≥5MPa，成型时随容器一体固化。
本实施例中外翻法兰裙4与容器的连接位置，可使用高强玻璃纤维方格布或单向布进行补强，补强层次为1-3层。
本实施例中所述外翻法兰裙4的外翻法兰部上沿圆周均匀间隔设置有多个槽孔，外翻法兰裙4的材质为铝合金、不锈钢或TC4钛合金，本实施例中槽孔的宽度范围为2-3mm，长度范围为50mm-150mm，槽孔的个数在20个至60个之间，螺栓通过槽孔并与其他构件进行连接，槽孔上还设置有沉孔，沉孔大小可以容纳与孔螺栓相对应的螺母。
本实施例中所述复合材料结构层3的材料为玻璃纤维环氧复合材料或碳纤维环氧复合材料。
本实施例中所述容器轴向拉力大于或等于200KN，爆破压力大于或等于15MPa
本实施例中所述复合材料结构层3采用纤维螺旋缠绕工艺成型，纤维螺旋缠绕的缠绕角度为10°至30°之间，复合材料结构层3采用纤维螺旋缠绕工艺成型，在工艺上保证纤维缠绕角度一致，使两侧纤维缠绕线型稳定，容器在生产过程中工艺实施稳定性好。
本实施例中所述内衬层2的材质为橡胶。
本实施例中所述的压力容器既可用来作为气体储存用压力容器，又可作为金属裙与复合容器粘接界面性能验证容器使用。
以上公开的本实用新型实施例只是用于帮助阐述本实用新型。实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。
Claims (10)
1.一种双侧带有翻边法兰的纤维缠绕压力容器，其特征在于：它包括内衬层(2)、复合材料结构层(3)、两个金属接头(1)和两个外翻法兰裙(4)，所述内衬层(2)、复合材料结构层(3)、金属接头(1)和外翻法兰裙(4)均为回转体结构，所述内衬层(2)、复合材料结构层(3)、金属接头(1)和外翻法兰裙(4)的回转轴均在同一轴线上，所述复合材料结构层(3)为等极孔结构，所述两个金属接头(1)分别设置在内衬层(2)的两端，所述复合材料结构层(3)包覆在内衬层(2)外侧，所述复合材料结构层(3)的两端分别与两个金属接头(1)连接，所述复合材料结构层(3)包括直筒部和设置在直筒部两端的曲面部，所述复合材料结构层(3)的直筒部的两端均设有第一凹槽，所述两个外翻法兰裙(4)分别嵌于复合材料结构层(3)的直筒部两端的第一凹槽设置。
2.根据权利要求1所述的一种双侧带有翻边法兰的纤维缠绕压力容器，其特征在于：所述金属接头(1)的外侧设置有环形凸起，所述内衬层(2)的两端均设置有第二凹槽，所述环形凸起嵌于第二凹槽设置。
3.根据权利要求1所述的一种双侧带有翻边法兰的纤维缠绕压力容器，其特征在于：所述外翻法兰裙(4)设有外翻法兰部和裙延伸部，所述外翻法兰部的两侧分别为竖直立面与锥面，所述外翻法兰部的锥面一侧与裙延伸部连接，所述裙延伸部嵌于第一凹槽设置。
4.根据权利要求3所述的一种双侧带有翻边法兰的纤维缠绕压力容器，其特征在于：所述外翻法兰部两侧的竖直立面与锥面的夹角范围为0°至35°之间。
5.根据权利要求3所述的一种双侧带有翻边法兰的纤维缠绕压力容器，其特征在于：所述外翻法兰裙(4)与复合材料结构层(3)之间设置有弹性缓冲层。
6.根据权利要求3所述的一种双侧带有翻边法兰的纤维缠绕压力容器，其特征在于：所述外翻法兰裙(4)的裙延伸部为倒圆锥形，所述裙延伸部的底面与外翻法兰裙(4)的轴线夹角范围为0.5°至2.5°之间。
7.根据权利要求3所述的一种双侧带有翻边法兰的纤维缠绕压力容器，其特征在于：所述外翻法兰裙(4)的外翻法兰部上沿圆周均匀间隔设置有多个槽孔。
8.根据权利要求1所述的一种双侧带有翻边法兰的纤维缠绕压力容器，其特征在于：所述复合材料结构层(3)的材料为玻璃纤维环氧复合材料或碳纤维环氧复合材料。
9.根据权利要求1所述的一种双侧带有翻边法兰的纤维缠绕压力容器，其特征在于：所述复合材料结构层(3)采用纤维螺旋缠绕工艺成型，纤维螺旋缠绕的缠绕角度为10°至30°之间。
10.根据权利要求1所述的一种双侧带有翻边法兰的纤维缠绕压力容器，其特征在于：所述内衬层(2)的材质为橡胶。
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