RU2317477C2 - Композитный баллон высокого давления - Google Patents
Композитный баллон высокого давления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2317477C2 RU2317477C2 RU2005140900/06A RU2005140900A RU2317477C2 RU 2317477 C2 RU2317477 C2 RU 2317477C2 RU 2005140900/06 A RU2005140900/06 A RU 2005140900/06A RU 2005140900 A RU2005140900 A RU 2005140900A RU 2317477 C2 RU2317477 C2 RU 2317477C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- composite
- layers
- tank
- cylinder
- circular
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/32—Hydrogen storage
Landscapes
- Actuator (AREA)
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
Abstract
Изобретение относится к устройствам для хранения и транспортировки сжатых газов под давлением, в частности к баллонам для хранения кислорода, водорода, природного газа и других газов, и может быть использовано в различных отраслях промышленности, на транспорте и других объектах народного хозяйства, где применяется сжатый, сжиженный газ. Композитный баллон высокого давления содержит внешнюю силовую оболочку из композитного материала, полученного намоткой кольцевых и спиральных слоев, и внутреннюю герметичную оболочку из металла с вваренными металлическими фланцами, установленными на противоположных полюсах баллона. На герметичную оболочку вначале наматывают один кольцевой слой композита из низкомодульного армирующего материала, затем спиральные слои из высокомодульного материала и последние слои выполняют кольцевой намоткой из низкомодульного материала. Использование изобретения позволит минимизировать массу баллона и стоимость его изготовления. 1 ил.
Description
Изобретение относится к баллонам для хранения и транспортировки сжатых газов под давлением, в частности к баллонам для хранения кислорода, водорода и других газов, и может найти применение как необходимая часть снаряжения альпинистов, аквалангистов, а также для автомобилей на сжатом и сжиженном природном газе.
Известен стеклопластиковый баллон высокого давления, содержащий внешнюю силовую оболочку из композиционного материала и внутреннюю герметичную оболочку из газонепроницаемого материала. Баллон также содержит два металлических фланца, одинаковых по конструкции и установленных на противоположных полюсах баллона, один из которых имеет отверстие. Внутренняя герметичная оболочка выполнена из тонкостенного нижнего слоя и верхнего слоя из композиционного материала. Нижний слой герметичной оболочки выполнен из слоев алюминиевой фольги, охватывающей цилиндрическую часть баллона и торцевых чашек из тонколистового алюминия, прилегающих внахлест на фольгу и являющихся днищами баллона.
В способе изготовления стеклопластикового баллона вначале формируют нижний слой внутренней оболочки нанесением на обечайку слоев фольги, на которые внахлест с обеих сторон накладывают торцевые чашки, при этом их соединяют адгезивом. Затем осуществляют намотку заготовки из стеклоленты, пропитанной полимерным связующим, формуют внутреннюю герметичную оболочку. После отверждения связующего ее разрезают перпендикулярно продольной оси на две равные половины, в днищах которых калибруют отверстия и устанавливают фланцы. Все части склеивают адгезивом. Затем, используя внутреннюю оболочку как оправку, повторно наматывают стеклоленту до образования внешней силовой оболочки. Способ позволяет повысить технологичность изготовления баллона [1].
Недостатками баллона являются сложность и длительность изготовления и высокие требования к адгезионным материалам.
Цель изобретения - достижение оптимального соотношения "прочность/стоимость" за счет использования разных композитных материалов при намотке спиральных и кольцевых слоев баллона.
В качестве композитного материала спиральных слоев силовой оболочки могут быть использованы любые высокомодульные композиты из числа известных, включая углепластик, боропластик. В качестве композитного материала кольцевых слоев силовой оболочки могут быть использованы любые низкомодульные композиты из числа известных, включая стеклопластик, базальтопластик.
Оптимальное соотношение "прочность/стоимость" достигается тем, что в известном газовом баллоне, содержащем внешнюю силовую оболочку из композитного материала, на внутреннюю герметизирующую оболочку из металла и металлические фланцы с отверстиями наматывают кольцевой слой из низкомодульного материала, затем - спиральные слои из высокомодульного материала и последние слои композитного материала образуются намоткой кольцевых слоев из низкомодульного материала.
Поскольку жесткость (модуль Юнга вдоль волокон) композита из низкомодульного армирующего материала на кольцевых слоях используется в полной мере, мы можем выбрать материал с оптимальным соотношением "прочность/стоимость".
Спиральные слои выполнены из высокомодульного композита, поскольку он реализует свою жесткость не в полной мере, особенно в зоне полюсных отверстий. Высокомодульный компонент обеспечивает герметичность внутренней металлической оболочки на требуемом интервале давлений.
На чертеже представлен баллон с внутренним диаметром 510 мм, длиной 1388 мм, рабочим давлением 20,0 МПа. Баллон содержит герметизирующую оболочку из металла (1) и фланцы (2). На металл наносится один кольцевой слой базальтового ровинга, затем 26 слоев спиральной укладки из углеродного волокна и 32 слоя кольцевой намотки из базальтового ровинга.
Баллон имеет вес комбинированного композитного материала 57,4 кг, из них 23,9 кг - углепластик (13,1 кг углеродное волокно УКН-5000, полимерная матрица 10,8 кг), 33,5 кг - базальтопластик (27,5 кг базальтовый ровинг, 8 кг полимерная матрица). Для сравнения - бак из углепластика имеет вес 55,4 кг. При цене углеродного волокна 2083 руб./ кг, базальтового ровинга 125 руб./кг (цены 2002 г.) без учета стоимости полимерной матрицы стоимость баллона при комбинации базальтопластик + углепластик составит 30724 руб., а из углепластика - 63323 руб. Таким образом, при практически равной прочности баллон из комбинированного композитного материала дешевле в 2 раза, чем из высокомодульного композитного материала.
Источник информации
1. Патент РФ №2144644, МКИ7 F17С 1/00, В21D 51/24.
Claims (1)
- Композитный баллон высокого давления, содержащий внешнюю силовую оболочку из композитного материала, полученного намоткой кольцевых и спиральных слоев, и внутреннюю герметичную оболочку из металла с вваренными металлическими фланцами, установленными на противоположных полюсах баллона, отличающийся тем, что, с целью минимизации массы баллона и стоимости его изготовления, на герметичную оболочку вначале наматывают один кольцевой слой композита из низкомодульного армирующего материала, затем спиральные слои из высокомодульного материала и последние слои выполняют кольцевой намоткой из низкомодульного материала.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005140900/06A RU2317477C2 (ru) | 2005-12-27 | 2005-12-27 | Композитный баллон высокого давления |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005140900/06A RU2317477C2 (ru) | 2005-12-27 | 2005-12-27 | Композитный баллон высокого давления |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2005140900A RU2005140900A (ru) | 2007-07-10 |
| RU2317477C2 true RU2317477C2 (ru) | 2008-02-20 |
Family
ID=38316299
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005140900/06A RU2317477C2 (ru) | 2005-12-27 | 2005-12-27 | Композитный баллон высокого давления |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2317477C2 (ru) |
-
2005
- 2005-12-27 RU RU2005140900/06A patent/RU2317477C2/ru not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2005140900A (ru) | 2007-07-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7918956B2 (en) | Method for manufacturing an inner liner for a storage tank | |
| US10830394B2 (en) | Composite pressure vessel having internal load support | |
| US5865923A (en) | Method of fabricating a dual chamber composite pressure vessel | |
| WO2011154994A1 (ja) | 高圧タンクおよび高圧タンクの製造方法 | |
| US20190375535A1 (en) | Method for Producing a Leak-Tight Vessel, and a Leak-Tight Vessel | |
| US9618157B2 (en) | Concentric shells for compressed gas storage | |
| US11353160B2 (en) | Pressure vessel | |
| WO2013083662A4 (en) | Ultra-high operating pressure vessel | |
| NO960005D0 (no) | Mobil lagringsmodul for komprimert gass og lettvekts komposittsylindre | |
| CN105705856A (zh) | 高压复合容器和制造高压复合容器的方法 | |
| CN103672387A (zh) | 70MPa高压车载铝合金内胆碳纤维全缠绕储氢气瓶 | |
| JP2020525735A (ja) | 改良された圧力容器 | |
| US20150267866A1 (en) | Cryogenic fluid storage tank and truck comprising such a tank | |
| KR101846733B1 (ko) | 섬유강화 복합재 압력 용기 및 그 제조 방법 | |
| RU2317477C2 (ru) | Композитный баллон высокого давления | |
| CN103383058B (zh) | 一种短切碳纤维掺杂的加强筋型高压气瓶 | |
| JP2005113971A (ja) | 耐圧容器用ライナ | |
| JPH10267195A (ja) | 軽量圧力容器 | |
| JP2008291944A (ja) | 搭載型軽量水素ガス貯蔵タンク | |
| US20220065399A1 (en) | Composite gas storage tank | |
| US20040020932A1 (en) | Tubular conduit or container for transporting or storing cryogenic | |
| RU23947U1 (ru) | Баллон высокого давления | |
| KR20240095931A (ko) | 수소압력용기 및 그 제작방법 | |
| US20060138150A1 (en) | Pressurised container | |
| US11879594B2 (en) | Method for manufacturing high-pressure tanks |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20091228 |