一种大容积钢质内胆环向缠绕气瓶制造技术

一种大容积钢质内胆环向缠绕气瓶，气瓶的水容积为400‑4000L，公称压力为10‑30MPa，气瓶包括钢质内胆、复合材料缠绕保护层、前端塞和后端塞，钢质内胆的两端加工内外螺纹，钢质内胆的一端通过内螺纹与前端塞旋紧固定，另一端通过内螺纹与后端塞旋紧固定，钢质内胆的表面固化有复合材料缠绕保护层，复合材料缠绕保护层由碳纤维缠绕保护层和玻璃纤维缠绕保护层组成，玻璃纤维缠绕保护层设置在碳纤维缠绕保护层的外侧。该气瓶水容积400‑4000L，公称压力10‑30MPa，用于充装天然气、空气、氮气等高压气体，具有容重比大、安全可靠、耐疲劳性能好等特点。

A kind of gas cylinder with large volume of steel liner

【技术实现步骤摘要】
一种大容积钢质内胆环向缠绕气瓶
本技术涉及移动式压力容器领域，具体说的是一种大容积钢质内胆环向缠绕气瓶。
技术介绍
天然气作为一种清洁高效的能源，在石油化工和城市民用等各个行业应用越来越广泛，这也使天然气在我国城市能源结构中所占据的位置越来越重要。天然气资源开发的扩张也带动了天然气运输装备——天然气运输长管拖车及大容积长管拖车气瓶的快速发展。在半挂车满载总质量愈发严格的要求下，盛装介质的装载质量的增加受到了限制。为了提高运输效率，降低运输成本，研发容积重量比更大的金属内胆纤维环向缠绕气瓶及长管拖车成为了行业的研究方向。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本技术提供一种容积钢质内胆环向缠绕气瓶，水容积400-4000L，公称压力10-30MPa，用于充装天然气、空气、氮气等高压气体，具有容重比大、安全可靠、耐疲劳性能好等特点。为实现上述技术目的，所采用的技术方案是：一种大容积钢质内胆环向缠绕气瓶，气瓶的水容积为400-4000L，公称压力为10-30MPa，气瓶包括钢质内胆、复合材料缠绕保护层、前端塞和后端塞，钢质内胆的两端加工内外螺纹，钢质内胆的一端通过内螺纹与前端塞旋紧固定，另一端通过内螺纹与后端塞旋紧固定，钢质内胆的表面固化有复合材料缠绕保护层，复合材料缠绕保护层由碳纤维缠绕保护层和玻璃纤维缠绕保护层组成，玻璃纤维缠绕保护层设置在碳纤维缠绕保护层的外侧。碳纤维缠绕保护层由碳纤维以60-90°缠绕角并排环向缠绕在钢质内胆的表面上缠绕多层，玻璃纤维缠绕保护层由玻璃纤维以90-120°并排环向缠绕在钢质内胆的表面上缠绕多层。复合材料缠绕保护层的厚度为3-6mm,碳纤维缠绕保护层和玻璃纤维缠绕保护层（2-2）的总层数为10-30层。本技术有益效果是：采用钢质内胆实现大容积安全性高等优点，同时，在钢质内胆的外侧缠绕复合材料缠绕保护层，在减少壁厚的情况下，利用该种复合材料缠绕保护层，即可以免受内部的钢质内胆受到环增影响，同时，因为碳纤维缠绕保护层保护层的高强度和高模量以及玻璃纤维缠绕的高抗拉强度和高弹性系数，使玻璃纤维在外侧，碳纤维在内侧，将受力分层过度，降低内胆的应力，内胆壁厚可以相应的减少，提高了产品的介质装载量，同时本专利技术复合材料层可以保证钢质内胆在极端情况下（如内胆超压爆破等）不会飞出碎片，保证外部人员财产安全。附图说明图1为本技术的结构示意图；图中：1、钢质内胆，2、复合材料缠绕保护层，3、前端塞，4、后端塞，2-1、碳纤维缠绕保护层，2-2、玻璃纤维缠绕保护层。具体实施方式一种大容积钢质内胆环向缠绕气瓶，气瓶的水容积为400-4000L，公称压力为10-30MPa，气瓶包括钢质内胆1、复合材料缠绕保护层2、前端塞3和后端塞4，钢质内胆1通过钢管经热旋压一体成型，钢质内胆1的两端加工内外螺纹，钢质内胆1的一端通过内螺纹与前端塞3旋紧固定，另一端通过内螺纹与后端塞4旋紧固定，端塞与内螺纹之间可加入垫圈进行密封，钢质内胆1的表面固化有复合材料缠绕保护层2，复合材料缠绕保护层2固化在钢质内胆1的中部部位，即比较平坦表变弧度变化较小的部位，复合材料缠绕保护层2由碳纤维缠绕保护层2-1和玻璃纤维缠绕保护层2-2组成，玻璃纤维缠绕保护层2-2设置在碳纤维缠绕保护层2-1的外侧。碳纤维缠绕保护层2-1由碳纤维以60-90°缠绕角并排环向缠绕在钢质内胆1的表面上缠绕多层，玻璃纤维缠绕保护层2-2由玻璃纤维以90-120°并排环向缠绕在钢质内胆1的表面上缠绕多层。碳纤维缠绕保护层2-1和玻璃纤维缠绕保护层2-2的缠绕方向相交叉，该种设置不仅可以充分发挥两个保护层的性能，还能对外部环境污染进行更好的隔绝，同时，两层保护层。复合材料缠绕保护层2的厚度为3-6mm,碳纤维缠绕保护层2-1和玻璃纤维缠绕保护层2-2的总层数为10-30层。钢质内胆1设置有连接内、外螺纹和密封结构，钢质内胆3采用牌号为4130X、30CrMo、4142等材质大口径无缝钢管（公称外径φ406-φ660mm，壁厚5-20mm）热旋压而成。实测容积达到500L以上。钢质内胆1两端内螺纹分别与两个端塞旋接，在端塞内螺纹上连接外部管路，实现充、放空气的功能；所述钢质内胆1两端外螺纹旋接外部法兰，安装在特定的框架上，将多个高压空气罐组装成集装管束，安装在长管拖车底盘上，满足不同的使用需求。所述复合材料缠绕保护层2由高强度碳纤维、环氧树脂和玻璃纤维成。环氧树脂由CYD128环氧树脂、甲基六氢苯酐固化剂和二甲基苄胺促进剂按照一定的比例（100∶80～100∶25～60∶0.2）调制而成。通过专用的纤维缠绕设备将碳纤维（在环氧树脂中浸润）按照缠绕角90°缠绕在钢质内胆1上，所述复合材料层厚度为3-6mm，层数为10-30层。将缠绕好的钢质内胆1置入固化炉中烘干、固化。根据本专利技术的大容积纤维缠绕气瓶与现有大容积钢质气瓶的不同之处在于现有技术采用单层钢管制造，在同样的承压能力下，现有技术壁厚较大，同等条件下装载的介质更少。现有技术单层钢瓶由于外部没有保护层，在长期的使用过程中，表面容易受到环境影响，发生金属腐蚀，影响产品的安全性。本专利技术采用高强度碳纤维缠绕保护层并配合外保护玻璃纤维缠绕保护层，利用了碳纤维的高强度和高模量，和玻璃纤维的的高抗拉强度和高弹性系数，显著地降低了内胆的应力，内胆壁厚可以相应的减少，提高了产品的介质装载量，同时本专利技术复合材料层可以保证钢质内胆在极端情况下（如内胆超压爆破等）不会飞出碎片，保证外部人员财产安全。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大容积钢质内胆环向缠绕气瓶，其特征在于：气瓶的水容积为400-4000L，公称压力为10-30MPa，气瓶包括钢质内胆（1）、复合材料缠绕保护层（2）、前端塞（3）和后端塞（4），钢质内胆（1）的两端加工内外螺纹，钢质内胆（1）的一端通过内螺纹与前端塞（3）旋紧固定，另一端通过内螺纹与后端塞（4）旋紧固定，钢质内胆（1）的表面固化有复合材料缠绕保护层（2），复合材料缠绕保护层（2）由碳纤维缠绕保护层（2-1）和玻璃纤维缠绕保护层（2-2）组成，玻璃纤维缠绕保护层（2-2）设置在碳纤维缠绕保护层（2-1）的外侧。/n

【技术特征摘要】
1.一种大容积钢质内胆环向缠绕气瓶，其特征在于：气瓶的水容积为400-4000L，公称压力为10-30MPa，气瓶包括钢质内胆（1）、复合材料缠绕保护层（2）、前端塞（3）和后端塞（4），钢质内胆（1）的两端加工内外螺纹，钢质内胆（1）的一端通过内螺纹与前端塞（3）旋紧固定，另一端通过内螺纹与后端塞（4）旋紧固定，钢质内胆（1）的表面固化有复合材料缠绕保护层（2），复合材料缠绕保护层（2）由碳纤维缠绕保护层（2-1）和玻璃纤维缠绕保护层（2-2）组成，玻璃纤维缠绕保护层（2-2）设置在碳纤维缠绕保护层（2-1）...

【专利技术属性】
技术研发人员：任方杰，张向东，武春学，梅鹏程，张永峰，
申请(专利权)人：洛阳双瑞特种装备有限公司，
类型：新型
国别省市：河南;41