WO2018182459A2 - Method for producing a strengthening liner of a polymer composite high-pressure gas cylinder - Google Patents
Method for producing a strengthening liner of a polymer composite high-pressure gas cylinder Download PDFInfo
- Publication number
- WO2018182459A2 WO2018182459A2 PCT/RU2018/000193 RU2018000193W WO2018182459A2 WO 2018182459 A2 WO2018182459 A2 WO 2018182459A2 RU 2018000193 W RU2018000193 W RU 2018000193W WO 2018182459 A2 WO2018182459 A2 WO 2018182459A2
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- cylinder
- winding
- horizontal axis
- winding angle
- container
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 9
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title abstract description 14
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 title abstract 6
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 title abstract 3
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 87
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 18
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 claims abstract description 12
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims abstract description 12
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 3
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims description 10
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims description 10
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 claims description 7
- 229920003319 Araldite® Polymers 0.000 claims description 6
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 claims description 6
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 claims description 6
- 239000004848 polyfunctional curative Substances 0.000 claims description 6
- 150000008064 anhydrides Chemical class 0.000 claims description 5
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 5
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 claims description 4
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 claims description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 3
- FZZMTSNZRBFGGU-UHFFFAOYSA-N 2-chloro-7-fluoroquinazolin-4-amine Chemical compound FC1=CC=C2C(N)=NC(Cl)=NC2=C1 FZZMTSNZRBFGGU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 8
- 239000000446 fuel Substances 0.000 abstract description 4
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 abstract description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 101710181118 Cyclic nucleotide-gated cation channel alpha-4 Proteins 0.000 description 2
- 102100029141 Cyclic nucleotide-gated cation channel beta-1 Human genes 0.000 description 2
- 101710093674 Cyclic nucleotide-gated cation channel beta-1 Proteins 0.000 description 2
- 239000012783 reinforcing fiber Substances 0.000 description 2
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000002372 labelling Methods 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 230000035899 viability Effects 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C1/00—Pressure vessels, e.g. gas cylinder, gas tank, replaceable cartridge
- F17C1/02—Pressure vessels, e.g. gas cylinder, gas tank, replaceable cartridge involving reinforcing arrangements
- F17C1/04—Protecting sheathings
- F17C1/06—Protecting sheathings built-up from wound-on bands or filamentary material, e.g. wires
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C1/00—Pressure vessels, e.g. gas cylinder, gas tank, replaceable cartridge
Definitions
- the invention relates to methods for manufacturing a power shell of a polymer-composite high-pressure gas cylinder (hereinafter referred to as the CNG-4 type cylinder) for storing natural gas as a fuel on a vehicle.
- the prior art various methods for the manufacture of power shells of polymer-composite gas cylinders (RU 2175088, RU 2234021, US 08727174, EP 2581638, US 20160084437, EP 2418412).
- the closest analogue of the proposed method is a method of manufacturing a power shell of a polymer-composite high-pressure gas cylinder type KPG-4, designed to store natural gas as fuel on a vehicle, including winding onto the gas-tight inner shell of a reinforcing fiber cylinder in the form of a tape, in spiral turns (EP 2418412).
- the disadvantage of the closest analogue is the low weight efficiency due to the lack of a hybrid structure of the power shell.
- the objective of the proposed method is to create a power shell of the cylinder type KPG-4, made according to the reinforcement scheme for the combined composite shell in a certain ratio of carbon and glass reinforcing fibers, i.e. having a hybrid structure and providing optimal technical characteristics of the cylinder type KPG-4 and the necessary strength.
- the method of manufacturing the power shell of the cylinder type KPG-4 includes winding on the gas-tight inner shell of the cylinder type KPG-4 reinforcing carbon fiber in the form of a tape pre-impregnated with an epoxy binder according to the following reinforcement scheme:
- the above combination achieves the technical result, which consists in creating the design of a new polymer-composite high-pressure gas cylinder having a hybrid structure of a composite power shell providing optimal technical characteristics, in particular, high weight efficiency (0.42 kg / l.).
- carbon fiber of the brand 37-800WD ZOK or Tansome H2550 24K, or Torayca T 700SC 24 K, or Aksa A-49 24K can be used as reinforcing carbon fiber.
- the cylinder type KPG-4 can have the following overall dimensions: the length of the cylinder is 1360 mm, the outer diameter of the cylinder is 327 mm, the volume of the cylinder is 80 l, and the working pressure is 250 bar.
- said epoxy binder for impregnation of each of said tapes may contain ARALDITE LY 564 SP epoxy resin, ARADUR 917 brand anhydride hardener, ACCELERATOR 960 amine curing accelerator in the following ratio, wt%,%:
- each of the mentioned tapes for winding can be made of 4 bundles
- the winding of the reinforcing carbon fiberglass in the form of a tape is carried out with a tension of 17 +3 N / bundle
- the mass fraction of the binder is 31-33%
- the said binder is carried out in a bath with a binder temperature of 40 ° C
- curing of the shell during subsequent heat treatment of the shell is carried out for ⁇ 45 minutes at a temperature of 65 + 5 ° C, then the temperature is increased to 95 + 5 ° C for ⁇ 4 hours .
- Stage 1 - winding onto a gas-tight inner shell of a cylinder of a reinforcing carbon fiber in the form of a tape pre-impregnated with an epoxy binder according to the following reinforcement scheme: an annular turn at a winding angle of 87.81 ° to the horizontal axis of the cylinder, a spiral turn at a winding angle of 14.2 ° to the horizontal axis cylinder, spiral turn at a winding angle of 14.1 ° to the horizontal axis of the cylinder, ring turn at a winding angle of 87.72 ° to the horizontal axis of the cylinder, spiral turn at a winding angle of 20.0 ° to the horizontal axis of the cylinder, ring winding ok at a winding angle of 87.76 ° to the horizontal axis of the cylinder, a spiral turn at a winding angle of 14.4 ° to the horizontal axis of the cylinder, an annular turn at a winding angle of 87.79 °
- Stage 2 the formation of a protective layer of the power shell, which is an integral part of the power shell, made by winding a tape formed from glass roving, previously impregnated with the mentioned epoxy binder according to the following reinforcement scheme: spiral coil at a winding angle of 13.6 ° to the horizontal axis of the cylinder, spiral coil under a winding angle of 30.0 ° to the horizontal axis of the cylinder, a spiral winding angle of 40.0 ° to the horizontal axis of the cylinder, a spiral winding angle of 65.0 ° to the horizontal axis of the cylinder,
- Table 1 presents the characteristics of the cylinder type CNG-4, obtained by the claimed method.
- TU CF-036, ver. 3 (manufacturer - Grafil Inc.), a valid analogue is carbon fiber of the Tansome brand N2550 24K or Togaus T 700SC 24 K, or Aksa A-49 24K.
- ARALDITE LY 564 SP epoxy resin As an epoxy binder for impregnating the tape, we used ARALDITE LY 564 SP epoxy resin, ARADUR 917 brand anhydride hardener, ACCELERATOR 960 amine curing accelerator in the following ratio, wt%,%: ARALDITE LY 564 SP epoxy resin - 49.8 , ARADUR 917 anhydride hardener - 48.8; ACCELERATOR 960 amine curing accelerator - 1.4.
- the claimed method obtained power shell polymer-composite gas cylinder of high pressure, designed for storage on a vehicle of natural gas as fuel, having a hybrid structure and providing optimal characteristics of the cylinder type KPG-4, in particular high weight efficiency (0.42 kg / l.)
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
- Moulding By Coating Moulds (AREA)
- Reinforced Plastic Materials (AREA)
Abstract
The invention relates to methods for producing a strengthening liner of a polymer composite high-pressure gas cylinder for storing natural gas as fuel on a vehicle (hereinafter, a CNG-4-type cylinder). The present method involves winding reinforcing carbon fibre in the form of a band which is pre-impregnated with an epoxy binder onto the gas-impermeable inner liner of a CNG-4-type cylinder according to the following reinforcing pattern: a hoop winding at a winding angle of 87.81° to the horizontal axis of the cylinder, a helical winding at a winding angle of 14.2° to the horizontal axis of the cylinder, a helical winding at a winding angle of 14.1° to the horizontal axis of the cylinder, a hoop winding at a winding angle of 87.72° to the horizontal axis of the cylinder, a helical winding at a winding angle of 20.0° to the horizontal axis of the cylinder, a hoop winding at a winding angle of 87.76° to the horizontal axis of the cylinder, a helical winding at a winding angle of 14.4° to the horizontal axis of the cylinder, and a hoop winding at a winding angle of 87.79° to the horizontal axis of the cylinder. A protective layer of the strengthening liner is then formed, which constitutes an integral part of the strengthening liner and is formed by winding on a band formed from fibreglass roving pre-impregnated with the aforementioned epoxy binder, according to the following reinforcing pattern: a helical winding at a winding angle of 13.6° to the horizontal axis of the cylinder, a helical winding at a winding angle of 30.0° to the horizontal axis of the cylinder, a helical winding at a winding angle of 40.0° to the horizontal axis of the cylinder, a helical winding at a winding angle of 65.0° to the horizontal axis of the cylinder, a helical winding at a winding angle of 70.0° to the horizontal axis of the cylinder, and a hoop winding at a winding angle of 88.1° to the horizontal axis of the cylinder; the strengthening liner is then heat treated. The technical result consists in creating a structure of a novel polymer composite high-pressure gas cylinder having a hybrid composite strengthening liner structure which provides optimal technical characteristics, in particular high weight efficiency (0.42 kg/l).
Description
Способ изготовления силовой оболочки полимерно-композитного газового баллона высокого давления A method of manufacturing a power shell of a polymer-composite high pressure gas cylinder
Изобретение относится к способам изготовления силовой оболочки полимерно- композитного газового баллона высокого давления (далее - баллон тип КПГ-4), предназначенного для хранения на транспортном средстве природного газа как топлива. Из уровня техники известны различные способы изготовления силовых оболочек полимерно-композитных газовых баллонов (RU 2175088, RU 2234021, US 08727174, ЕР 2581638, US 20160084437, ЕР 2418412). The invention relates to methods for manufacturing a power shell of a polymer-composite high-pressure gas cylinder (hereinafter referred to as the CNG-4 type cylinder) for storing natural gas as a fuel on a vehicle. The prior art various methods for the manufacture of power shells of polymer-composite gas cylinders (RU 2175088, RU 2234021, US 08727174, EP 2581638, US 20160084437, EP 2418412).
Наиболее близким аналогом заявляемого способа является способ изготовления силовой оболочки полимерно-композитного газового баллона высокого давления тип КПГ-4, предназначенного для хранения на транспортном средстве природного газа как топлива, включающий намотку на внутреннюю газонепроницаемую оболочку баллона армирующего волокна в виде ленты, спиральными витками (ЕР 2418412). The closest analogue of the proposed method is a method of manufacturing a power shell of a polymer-composite high-pressure gas cylinder type KPG-4, designed to store natural gas as fuel on a vehicle, including winding onto the gas-tight inner shell of a reinforcing fiber cylinder in the form of a tape, in spiral turns (EP 2418412).
Недостатком наиболее близкого аналога является низкая весовая эффективность за счет отсутствия гибридной структуры силовой оболочки. The disadvantage of the closest analogue is the low weight efficiency due to the lack of a hybrid structure of the power shell.
Задачей заявляемого способа является создание силовой оболочки баллона тип КПГ-4, изготовленной по схеме армирования для комбинированной композиционной оболочки в определенном соотношении углеродного и стеклянного армирующего волокна, т.е. имеющей гибридную структуру и обеспечивающей оптимальные технические характеристики баллона тип КПГ-4 и необходимую прочность. The objective of the proposed method is to create a power shell of the cylinder type KPG-4, made according to the reinforcement scheme for the combined composite shell in a certain ratio of carbon and glass reinforcing fibers, i.e. having a hybrid structure and providing optimal technical characteristics of the cylinder type KPG-4 and the necessary strength.
Задача решается тем, что способ изготовления силовой оболочки баллона тип КПГ-4, включает намотку на внутреннюю газонепроницаемую оболочку баллона тип КПГ-4 армирующего углеволокна в виде ленты, предварительно пропитанной эпоксидным связующим, по следующей схеме армирования: The problem is solved in that the method of manufacturing the power shell of the cylinder type KPG-4, includes winding on the gas-tight inner shell of the cylinder type KPG-4 reinforcing carbon fiber in the form of a tape pre-impregnated with an epoxy binder according to the following reinforcement scheme:
- кольцевой виток под углом намотки 87,81° к горизонтальной оси баллона, - an annular coil at a winding angle of 87.81 ° to the horizontal axis of the container,
- спиральный виток под углом намотки 14,2° к горизонтальной оси баллона, - spiral coil at a winding angle of 14.2 ° to the horizontal axis of the container,
- спиральный виток под углом намотки 14,1° к горизонтальной оси баллона, - spiral coil at a winding angle of 14.1 ° to the horizontal axis of the container,
- кольцевой виток под углом намотки 87,72° к горизонтальной оси баллона, - an annular coil at a winding angle of 87.72 ° to the horizontal axis of the container,
- спиральный виток под углом намотки 20,0° к горизонтальной оси баллона, - spiral coil at a winding angle of 20.0 ° to the horizontal axis of the container,
- кольцевой виток под углом намотки 87,76° к горизонтальной оси баллона, - an annular coil at a winding angle of 87.76 ° to the horizontal axis of the container,
- спиральный виток под углом намотки 14,4° к горизонтальной оси баллона, - spiral coil at a winding angle of 14.4 ° to the horizontal axis of the container,
- кольцевой виток под углом намотки 87,79° к горизонтальной оси баллона.
После чего осуществляют формирование защитного слоя, являющегося неотъемлемой частью силовой оболочки, выполненного путем намотки сформированной из стеклоровинга ленты, предварительно пропитанной упомянутым эпоксидным связующим, по следующей схеме армирования: - An annular coil at a winding angle of 87.79 ° to the horizontal axis of the cylinder. After that, a protective layer is formed, which is an integral part of the power shell made by winding a tape formed from glass roving, previously impregnated with the mentioned epoxy binder, according to the following reinforcement scheme:
- спиральный виток под углом намотки 13,6° к горизонтальной оси баллона, - spiral coil at a winding angle of 13.6 ° to the horizontal axis of the container,
- спиральный виток под углом намотки 30,0° к горизонтальной оси баллона, - spiral coil at a winding angle of 30.0 ° to the horizontal axis of the cylinder,
- спиральный виток под углом намотки 40,0° к горизонтальной оси баллона, - spiral coil at a winding angle of 40.0 ° to the horizontal axis of the cylinder,
- спиральный виток под углом намотки 65,0° к горизонтальной оси баллона, - spiral coil at a winding angle of 65.0 ° to the horizontal axis of the container,
-спиральный виток под углом намотки 70,0° к горизонтальной оси баллона, spiral coil at a winding angle of 70.0 ° to the horizontal axis of the cylinder,
-кольцевой виток под углом намотки 88,1° к горизонтальной оси баллона, - a ring turn at a winding angle of 88.1 ° to the horizontal axis of the cylinder,
и последующую термообработку комбинированной композиционной силовой оболочки баллона тип КПГ-4. and subsequent heat treatment of the combined composite power shell of the cylinder type KPG-4.
Вышеуказанной совокупностью достигается технический результат, заключающийся в создании конструкции нового полимерно-композитного газового баллона высокого давления, имеющего гибридную структуру композиционной силовой оболочки, обеспечивающей оптимальные технические характеристики, в частности высокую весовую эффективностью (0,42 кг/л.). The above combination achieves the technical result, which consists in creating the design of a new polymer-composite high-pressure gas cylinder having a hybrid structure of a composite power shell providing optimal technical characteristics, in particular, high weight efficiency (0.42 kg / l.).
В частном случае выполнения заявляемого изобретения в качестве армирующего углеволокна могут использовать углеволокно марки 37-800WD ЗОК или Tansome Н2550 24К, или Torayca Т 700SC 24 К , или Aksa А-49 24К. In the particular case of the invention, carbon fiber of the brand 37-800WD ZOK or Tansome H2550 24K, or Torayca T 700SC 24 K, or Aksa A-49 24K can be used as reinforcing carbon fiber.
В частном случае выполнения заявляемого изобретения баллон тип КПГ-4 может иметь следующие габаритные размеры: длина баллона равна 1360 мм, наружный диаметр баллона равен 327 мм, объем баллона 80 л, рабочее давление 250 бар. In the particular case of the invention, the cylinder type KPG-4 can have the following overall dimensions: the length of the cylinder is 1360 mm, the outer diameter of the cylinder is 327 mm, the volume of the cylinder is 80 l, and the working pressure is 250 bar.
В частном случае выполнения заявляемого изобретения упомянутое эпоксидное связующее для пропитки каждой из упомянутых лент может содержать эпоксидную смолу марки ARALDITE LY 564 SP, ангидридный отвердитель марки ARADUR 917, аминовый ускоритель отверждения марки ACCELERATOR 960 при следующем соотношении компонентов, мас.доля, %: In the particular case of the implementation of the claimed invention, said epoxy binder for impregnation of each of said tapes may contain ARALDITE LY 564 SP epoxy resin, ARADUR 917 brand anhydride hardener, ACCELERATOR 960 amine curing accelerator in the following ratio, wt%,%:
- эпоксидная смола марки ARALDITE LY 564 SP - 49,8 - epoxy resin brand ARALDITE LY 564 SP - 49.8
- ангидридный отвердитель марки ARADUR 917 - 48,8 - anhydride hardener brand ARADUR 917 - 48.8
- аминовый ускоритель отверждения марки ACCELERATOR 960 - 1,4. - amine curing accelerator brand ACCELERATOR 960 - 1.4.
В частном случае выполнения заявляемого изобретения каждую из упомянутых лент для намотки могут выполнять из 4 жгутов, намотку армирующего угле- стекловолокна в виде ленты осуществляют с натяжением 17 +3 Н/жгут, массовая доля связующего 31-33 % , волокна 67-69 %, при этом предварительную пропитку армирующего угле- стекловолокна
в виде ленты упомянутым связующим осуществляют в ванне с температурой связующего 40 °С, а отверждение оболочки при последующей термической обработке оболочки осуществляют в течение ≥ 45 минут при температуре 65 +5 °С, затем повышают температуру до 95 + 5 °С на≥ 4 часов. In the particular case of the implementation of the claimed invention, each of the mentioned tapes for winding can be made of 4 bundles, the winding of the reinforcing carbon fiberglass in the form of a tape is carried out with a tension of 17 +3 N / bundle, the mass fraction of the binder is 31-33%, fibers 67-69% while preliminary impregnation of reinforcing carbon fiberglass in the form of a tape, the said binder is carried out in a bath with a binder temperature of 40 ° C, and curing of the shell during subsequent heat treatment of the shell is carried out for ≥ 45 minutes at a temperature of 65 + 5 ° C, then the temperature is increased to 95 + 5 ° C for ≥ 4 hours .
Пример осуществления заявленного способа. An example implementation of the claimed method.
Технологическая схема производства баллона тип КПГ-4 состоит из следующих процессов: The technological scheme for the production of a cylinder type KPG-4 consists of the following processes:
- Выдув (производство полиэтиленового лейнера); - Blowing (production of a polyethylene liner);
- Подготовка лейнера для намотки силовой оболочки: интеграции шифтов в лейнер, образования пластиковой резьбы для вентилей, вкручивание вентилей в лейнер, обработка пламенем, предварительный наддув и тест на герметичность лейнеров. - Preparation of the liner for winding the power shell: the integration of shifters into the liner, the formation of plastic threads for the valves, screwing the valves into the liner, flame treatment, preliminary pressurization and tightness test of the liners.
- Намотка в два этапа для создания комбинированной композиционной силовой оболочки баллона: - Winding in two stages to create a combined composite power shell of the cylinder:
1 этап - намотка на внутреннюю газонепроницаемую оболочку баллона армирующего углеволокна в виде ленты, предварительно пропитанной эпоксидным связующим по следующей схеме армирования: кольцевой виток под углом намотки 87,81° к горизонтальной оси баллона, спиральный виток под углом намотки 14,2° к горизонтальной оси баллона, спиральный виток под углом намотки 14,1° к горизонтальной оси баллона, кольцевой виток под углом намотки 87,72° к горизонтальной оси баллона, спиральный виток под углом намотки 20,0° к горизонтальной оси баллона, кольцевой виток под углом намотки 87,76° к горизонтальной оси баллона, спиральный виток под углом намотки 14,4° к горизонтальной оси баллона, кольцевой виток под углом намотки 87,79° к горизонтальной оси баллона; Stage 1 - winding onto a gas-tight inner shell of a cylinder of a reinforcing carbon fiber in the form of a tape pre-impregnated with an epoxy binder according to the following reinforcement scheme: an annular turn at a winding angle of 87.81 ° to the horizontal axis of the cylinder, a spiral turn at a winding angle of 14.2 ° to the horizontal axis cylinder, spiral turn at a winding angle of 14.1 ° to the horizontal axis of the cylinder, ring turn at a winding angle of 87.72 ° to the horizontal axis of the cylinder, spiral turn at a winding angle of 20.0 ° to the horizontal axis of the cylinder, ring winding ok at a winding angle of 87.76 ° to the horizontal axis of the cylinder, a spiral turn at a winding angle of 14.4 ° to the horizontal axis of the cylinder, an annular turn at a winding angle of 87.79 ° to the horizontal axis of the container;
2 этап - формирование защитного слоя силовой оболочки, являющегося неотъемлемой частью силовой оболочки, выполненного путем намотки сформированной из стеклоровинга ленты, предварительно пропитанной упомянутым эпоксидным связующим по следующей схеме армирования: спиральный виток под углом намотки 13,6° к горизонтальной оси баллона, спиральный виток под углом намотки 30,0° к горизонтальной оси баллона, спиральный виток под углом намотки 40,0° к горизонтальной оси баллона, спиральный виток под углом намотки 65,0° к горизонтальной оси баллона, Stage 2 - the formation of a protective layer of the power shell, which is an integral part of the power shell, made by winding a tape formed from glass roving, previously impregnated with the mentioned epoxy binder according to the following reinforcement scheme: spiral coil at a winding angle of 13.6 ° to the horizontal axis of the cylinder, spiral coil under a winding angle of 30.0 ° to the horizontal axis of the cylinder, a spiral winding angle of 40.0 ° to the horizontal axis of the cylinder, a spiral winding angle of 65.0 ° to the horizontal axis of the cylinder,
спиральный виток под углом намотки 70,0° к горизонтальной оси баллона;
- Термообработка: ≥ 45 минут при температуре 65 +5 °С, затем повышение температуры до 95 ± 5 °С на≥ 4 часов; spiral coil at a winding angle of 70.0 ° to the horizontal axis of the cylinder; - Heat treatment: ≥ 45 minutes at a temperature of 65 +5 ° C, then a temperature increase to 95 ± 5 ° C for ≥ 4 hours;
- Обработки баллонов после отверждения (взвешивание, испытание на герметичность, приклеивание этикеток). - Processing of cylinders after curing (weighing, leak test, labeling).
- Гидравлическое испытание баллонов тип КПГ-4 давлением 30,0 МПа. - Hydraulic testing of cylinders type KPG-4 with a pressure of 30.0 MPa.
- Упаковка готовых баллонов тип КПГ-4. - Packaging of finished cylinders type KPG-4.
В таблице 1 представлены характеристики баллона тип КПГ-4, полученного заявляемым способом. Table 1 presents the characteristics of the cylinder type CNG-4, obtained by the claimed method.
При намотке на первом этапе использовали углеродное волокно марки 37-800WD ЗОК When winding at the first stage, carbon fiber of the brand 37-800WD ZOK was used
ТУ CF-036, вер. 3 (производитель - компания Grafil Inc.), допустимый аналог - углеволокно марки Tansome Н2550 24К или Тогауса Т 700SC 24 К, или Aksa А-49 24К.TU CF-036, ver. 3 (manufacturer - Grafil Inc.), a valid analogue is carbon fiber of the Tansome brand N2550 24K or Togaus T 700SC 24 K, or Aksa A-49 24K.
Качественные характеристики углеродного волокна представлены в таблице 2. Qualitative characteristics of carbon fiber are presented in table 2.
При намотке на втором этапе использовали стеклоровинг SE 2400 tex Owens Corning, When winding in the second stage, glass roving SE 2400 tex Owens Corning was used,
Advantex®. Advantex®.
В качестве эпоксидного связующего для пропитки ленты использовали эпоксидную смолу марки ARALDITE LY 564 SP, ангидридный отвердитель марки ARADUR 917, аминовый ускоритель отверждения марки ACCELERATOR 960 при следующем соотношении компонентов, мас.доля, %: эпоксидная смола марки ARALDITE LY 564 SP - 49,8, ангидридный отвердитель марки ARADUR 917 - 48,8, аминовый ускоритель отверждения марки ACCELERATOR 960 - 1,4. As an epoxy binder for impregnating the tape, we used ARALDITE LY 564 SP epoxy resin, ARADUR 917 brand anhydride hardener, ACCELERATOR 960 amine curing accelerator in the following ratio, wt%,%: ARALDITE LY 564 SP epoxy resin - 49.8 , ARADUR 917 anhydride hardener - 48.8; ACCELERATOR 960 amine curing accelerator - 1.4.
Качественные характеристики эпоксидного связующего: Qualitative characteristics of the epoxy binder:
жизнеспособность при 40 °С: 6 - 8 ч, вязкость при 25 °С: прибл. 500 МПа*сек, температура отверждения: максимум 100 °С, температура стеклования (TG) +/-100 °С, прочность на сдвиг: минимум 13.8 МПа (в отвержденном виде). viability at 40 ° C: 6-8 hours, viscosity at 25 ° C: approx. 500 MPa * s, curing temperature: maximum 100 ° C, glass transition temperature (TG) +/- 100 ° C, shear strength: at least 13.8 MPa (in cured form).
Таким образом, заявляемым способом получена силовая оболочки полимерно- композитного газового баллона высокого давления, предназначенного для хранения на транспортном средстве природного газа как топлива, имеющая гибридную структуру и обеспечивающей оптимальные характеристики баллона тип КПГ-4, в частности высокую весовую эффективностью (0,42 кг/л.) Thus, the claimed method obtained power shell polymer-composite gas cylinder of high pressure, designed for storage on a vehicle of natural gas as fuel, having a hybrid structure and providing optimal characteristics of the cylinder type KPG-4, in particular high weight efficiency (0.42 kg / l.)
Claims
1. Способ изготовления силовой баллона тип КПГ-4, включающий намотку на внутреннюю газонепроницаемую оболочку баллона армирующего углеволокна в виде ленты, предварительно пропитанной эпоксидным связующим, по следующей схеме армирования: 1. A method of manufacturing a power cylinder type KPG-4, including winding on an inner gas-tight shell of a cylinder of reinforcing carbon fiber in the form of a tape pre-impregnated with an epoxy binder, according to the following reinforcement scheme:
- кольцевой виток под углом намотки 87,81° к горизонтальной оси баллона, - an annular coil at a winding angle of 87.81 ° to the horizontal axis of the container,
- спиральный виток под углом намотки 14,2° к горизонтальной оси баллона, - spiral coil at a winding angle of 14.2 ° to the horizontal axis of the container,
- спиральный виток под углом намотки 14,1° к горизонтальной оси баллона, - spiral coil at a winding angle of 14.1 ° to the horizontal axis of the container,
- кольцевой виток под углом намотки 87,72° к горизонтальной оси баллона, - an annular coil at a winding angle of 87.72 ° to the horizontal axis of the container,
- спиральный виток под углом намотки 20,0° к горизонтальной оси баллона, - spiral coil at a winding angle of 20.0 ° to the horizontal axis of the container,
- кольцевой виток под углом намотки 87,76° к горизонтальной оси баллона, - an annular coil at a winding angle of 87.76 ° to the horizontal axis of the container,
- спиральный виток под углом намотки 14,4° к горизонтальной оси баллона, - spiral coil at a winding angle of 14.4 ° to the horizontal axis of the container,
- кольцевой виток под углом намотки 87,79° к горизонтальной оси баллона, - an annular coil at a winding angle of 87.79 ° to the horizontal axis of the container,
с последующим формированием защитного слоя силовой оболочки, являющегося неотъемлемой частью силовой оболочки, выполненного путем намотки сформированной из стеклоровинга ленты, предварительно пропитанной упомянутым эпоксидным связующим, по следующей схеме армирования: with the subsequent formation of a protective layer of the power shell, which is an integral part of the power shell, made by winding a tape formed from glass roving, previously impregnated with said epoxy binder, according to the following reinforcement scheme:
- спиральный виток под углом намотки 13,6° к горизонтальной оси баллона, - spiral coil at a winding angle of 13.6 ° to the horizontal axis of the container,
- спиральный виток под углом намотки 30,0° к горизонтальной оси баллона, - spiral coil at a winding angle of 30.0 ° to the horizontal axis of the cylinder,
- спиральный виток под углом намотки 40,0° к горизонтальной оси баллона, - spiral coil at a winding angle of 40.0 ° to the horizontal axis of the cylinder,
- спиральный виток под углом намотки 65,0° к горизонтальной оси баллона, - spiral coil at a winding angle of 65.0 ° to the horizontal axis of the container,
-спиральный виток под углом намотки 70,0° к горизонтальной оси баллона, spiral coil at a winding angle of 70.0 ° to the horizontal axis of the cylinder,
-кольцевой виток под углом намотки 88,1° к горизонтальной оси баллона, - a ring turn at a winding angle of 88.1 ° to the horizontal axis of the cylinder,
и последующую термообработку силовой угле-стеклопластиковой оболочки. and subsequent heat treatment of the power carbon-fiberglass shell.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве армирующего углеволокна используют углеволокно марки 37-800WD ЗОК или Tansorae Н2550 24К, или Тогауса Т 700SC 24 К , или Aksa А-49 24К. 2. The method according to claim 1, characterized in that carbon fiber of the brand 37-800WD ZOK or Tansorae H2550 24K, or Togaus T 700SC 24 K, or Aksa A-49 24K is used as reinforcing carbon fiber.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что баллон тип КПГ-4 имеет следующие габаритные размеры: длина баллона равна 1360 мм, наружный диаметр баллона равен 327 мм, объем баллона 80 л, рабочее давление 250 бар.. 3. The method according to claim 1, characterized in that the cylinder type KPG-4 has the following overall dimensions: cylinder length is 1360 mm, cylinder outer diameter is 327 mm, cylinder volume is 80 l, working pressure is 250 bar ..
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что упомянутое эпоксидное связующее для пропитки каждой из упомянутых лент содержит эпоксидную смолу марки ARALDITE LY 564 SP, ангидридный отвердитель марки ARADUR 917, аминовый ускоритель
отверждения марки ACCELERATOR 960 при следующем соотношении компонентов, мае. доля, %: 4. The method according to claim 1, characterized in that said epoxy binder for impregnation of each of said tapes contains an epoxy resin of the brand ARALDITE LY 564 SP, an anhydride hardener of the brand ARADUR 917, an amine accelerator curing of ACCELERATOR 960 in the following ratio, May. share,%:
эпоксидная смола марки ARALDITE LY 564 SP - 49,8 epoxy resin brand ARALDITE LY 564 SP - 49.8
ангидридный отвердитель марки ARADUR 917 - 48,8 ARADUR 917 anhydride hardener - 48.8
аминовый ускоритель отверждения марки ACCELERATOR 960 - 1 ,4. ACCELERATOR 960 - 1, 4 amine curing accelerator.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что каждую из упомянутых лент для намотки выполняют из 4 жгутов, намотку армирующего угле- стекловолокна в виде ленты осуществляют с натяжением 17 +3 Н/жгут, массовая доля связующего 31-33 % , волокна 67-69 %, при этом предварительную пропитку армирующего угле- стекловолокна в виде ленты упомянутым связующим осуществляют в ванне с температурой связующего 40 °С, а отверждение оболочки при последующей термической обработке оболочки осуществляют в течение ≥ 45 минут при температуре 65 +5 °С, затем повышают температуру до 95 + 5 °С на≥ 4 часов.
5. The method according to claim 1, characterized in that each of the mentioned tapes for winding is made of 4 bundles, the winding of the reinforcing carbon fiberglass in the form of a tape is carried out with a tension of 17 +3 N / bundle, the mass fraction of the binder is 31-33%, fiber 67-69%, while the preliminary impregnation of the reinforcing carbon fiberglass in the form of a tape with the said binder is carried out in a bath with a binder temperature of 40 ° C, and curing of the shell during subsequent heat treatment of the shell is carried out for ≥ 45 minutes at a temperature of 65 +5 ° C, then increase the temperature to 9 5 + 5 ° C for ≥ 4 hours.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017111501 | 2017-03-30 | ||
| RU2017111501A RU2670289C2 (en) | 2017-03-30 | 2017-03-30 | Method of manufacture of power strip of polymeric composite gas cylinder of high pressure |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2018182459A2 true WO2018182459A2 (en) | 2018-10-04 |
| WO2018182459A3 WO2018182459A3 (en) | 2019-01-24 |
Family
ID=63677652
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2018/000193 WO2018182459A2 (en) | 2017-03-30 | 2018-03-30 | Method for producing a strengthening liner of a polymer composite high-pressure gas cylinder |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2670289C2 (en) |
| WO (1) | WO2018182459A2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2750827C1 (en) * | 2020-12-01 | 2021-07-05 | Олег Станиславович Клюнин | Method for manufacturing high-pressure vessel and apparatus for impregnating reinforcing material with binding agent for implementation thereof |
| RU2765217C1 (en) * | 2020-12-30 | 2022-01-26 | Закрытое акционерное общество Научно-производственное предприятие "Маштест" | Metal composite cylinder for a breathing apparatus |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69530126T2 (en) * | 1995-12-04 | 2003-12-11 | Toray Industries | PRESSURE TANKS AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF |
| JPH10220691A (en) * | 1997-02-06 | 1998-08-21 | Nkk Corp | Frp pressure vessel |
| RU8774U1 (en) * | 1998-02-09 | 1998-12-16 | Дочернее открытое акционерное общество "Оргэнергогаз" Российского акционерного общества "Газпром" | COMBINED COMPRESSED GAS STORAGE CYLINDER |
| RU2190150C1 (en) * | 2001-06-28 | 2002-09-27 | Открытое акционерное общество "Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения" | Reinforced envelope for high pressure made from laminate composite (versions) |
| CN102388256B (en) * | 2009-04-10 | 2015-03-18 | 丰田自动车株式会社 | Tank and fabrication method thereof |
-
2017
- 2017-03-30 RU RU2017111501A patent/RU2670289C2/en active
-
2018
- 2018-03-30 WO PCT/RU2018/000193 patent/WO2018182459A2/en active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2018182459A3 (en) | 2019-01-24 |
| RU2670289C2 (en) | 2018-10-22 |
| RU2017111501A (en) | 2018-10-04 |
| RU2017111501A3 (en) | 2018-10-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105705856B (en) | The method of high-pressure composite containers and manufacture high-pressure composite containers | |
| US20150292677A1 (en) | Method of manufacturing a compressed gas cylinder | |
| EP2581638B1 (en) | High-pressure tank and manufacturing method of high pressure tank. | |
| CN106217915B (en) | The manufacturing method of tank | |
| US20170191618A1 (en) | Method for manufacturing a pressure vessel | |
| EP1526324A2 (en) | Pressure container manufacturing method | |
| CN102211405A (en) | Process for forming light-weight and high-pressure gas bottle made of composite material | |
| CN101723086A (en) | Containing ring of aircraft engine fan made of fiber-reinforced composite material | |
| AU2018268783A2 (en) | Polar cap-reinforced pressure container | |
| WO2018182459A2 (en) | Method for producing a strengthening liner of a polymer composite high-pressure gas cylinder | |
| CN104743087B (en) | A kind of ship D braided composites propeller blade and preparation method thereof | |
| TW200934976A (en) | Vessel for a compressed gas, method for producing the vessel and a production plant | |
| US6325108B1 (en) | Prestressed composite cryogenic piping | |
| JP2018146001A (en) | High-pressure tank | |
| CN109282139B (en) | Composite material gas cylinder and preparation method thereof | |
| JP2012052588A (en) | Method for manufacturing pressure vessel, and pressure vessel | |
| CN1673607A (en) | Method for producing high pressure air cylinder for respirator | |
| JP2016097561A (en) | Composite container manufacturing method and composite container | |
| CN109707989B (en) | Composite material spherical gas cylinder and preparation method thereof | |
| CN210126324U (en) | Novel high-strength fiber pultrusion pipeline | |
| CN108139024B (en) | Pressure vessel with continuous fibers | |
| JP2020142418A (en) | Method for manufacturing pressure vessel and pressure vessel | |
| KR101794469B1 (en) | Resin composition for pressure vessel and pressure vessel including the same | |
| CA3130661C (en) | Composite coil spring with carbon and glass fiber layers | |
| JP4431351B2 (en) | Pressure vessel manufacturing method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 18777330 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A2 |