一种全缠绕储气瓶制造技术

本实用新型专利技术公开了一种全缠绕储气瓶，属于高压储气瓶技术领域，来源于中国交通部的《基于新能源汽车用碳纤维全缠绕氢燃料储运设备的研发与应用》项目，包括内胆和全覆盖在内胆外表面的缠绕层；所述缠绕层包括交叉层叠缠绕多层碳纤维层；相邻碳纤维层分别为环向缠绕层和螺旋缠绕层；所述全缠绕储气瓶的重容比在0.28和0.43之间或者在0.4和0.5之间。本实用新型专利技术通过高性能纤维全缠绕技术，为气瓶的内承压提供了足够的强度。

A fully wound gas storage bottle

【技术实现步骤摘要】
一种全缠绕储气瓶
本技术涉及高压储气瓶
，具体涉及一种全缠绕储气瓶。
技术介绍
燃料电池，是一种通过燃烧燃料气体来将其他能量转化为电能的一种电池。燃料电池是一种清洁能源，也是当下环境保护越来越受重视的情况下，用以解决能源污染的有效途径之一。燃料电池，一般包括用来进行燃料气体存储的储气瓶。燃料电池的续航能力，直接跟储气瓶的气体储存能力相关。因此，为了增加燃料电池的续航能力，往往需要从提高储气瓶的气体储存能力进行研究。目前，为了提高储气瓶的气体储存能力，通过在储气瓶的内胆外缠绕纤维材料来增加整个储气瓶的耐压能力，进而提高整个储气瓶的气体容纳能力。为了保持储气瓶内胆的各个位置都能够达到相同的耐压能力，缠绕纱在缠绕的时候一般都全面覆盖在内胆的外表面，我们称其为全缠绕。然而，现在的储气瓶，其全缠绕仅仅是沿着同一个缠绕方向将内胆缠绕覆盖而已，极易因为缠绕方式单一，导致碳纤维层分布不均匀，使内胆各个位置上耐压能力不一致，进而降低整个储气瓶的耐压能力和气体存储能力。此外，采用金属纤维材料，其缠绕形成的缠绕层对于内胆的增压保护有限，不能有效提高储气瓶的气体存储能力。
技术实现思路
本技术意在提供一种全缠绕储气瓶，以解决现有全缠绕气瓶因为缠绕方式单一容易出缠绕分布不均匀的情况。为了解决以上问题，提供如下方案：本方案中的全缠绕储气瓶，包括内胆和全覆盖在内胆外表面的缠绕层；所述缠绕层包括交叉层叠缠绕多层碳纤维层；相邻碳纤维层分别为环向缠绕层和螺旋缠绕层；所述全缠绕储气瓶的重容比在0.28和0.43之间或者在0.4和0.5之间。名词解释：重容比：指的是气瓶的重量与满口容量之比，重容比越小，气瓶的轻量化越好。本方案的优点在于：本方案通过交叉层叠缠绕，比起单一的缠绕方式能够更加有效地避免缠绕分布不均的情况，能够有效保证被缠绕层全覆盖的内胆外表面上各个位置都能够有一致的耐压能力。用碳纤维代替金属纤维，可以较大程度的降低储气瓶的整体重量，达到轻量化的目的，进而使单位重量的气体存储密度增加，间接达到提高气体存储能力的目的。因为储气瓶中的气体更多的是在进行环向运动，因此储气瓶的轴向位置上受力最多。而然纤维环向缠绕和螺旋缠绕，能够更好地增加储气瓶这些位置的受力能力，起到增强作用。其次，本方案通过限定重容比，来限定全缠绕储气瓶整体的形状。重容比越小，在同样的规格下，单位重量气体储存密度越大，更有利于提高燃料电池的续航能力。因为现在全缠绕储气瓶常分为无人机用和车用两种类型，因此对应的重容比也会有差异，当重容比在0.28和0.43之间时，为无人机用全缠绕储气瓶，当重容比在0.4和0.5之间时，为车用全缠绕储气瓶。进一步，所述全缠绕储气瓶的重容比为0.292。当重容比为0.292时，此时的全缠绕储气瓶最适合无人机轻量化和安全性的使用要求。进一步，所述全缠绕储气瓶的重容比为0.44.当重容比为0.44时，此时的全缠绕储气瓶最适合汽车使用。进一步，所述内胆包括依次连接的瓶口端封头、内胆筒体和尾塞端封头；所述缠绕层中的每层碳纤维均匀分布在内胆筒体外部。内胆筒体部分受力最多，每层碳纤维都均匀缠绕，有助于对内胆筒体部分提供一致的增强和支撑。进一步，缠绕层中相邻两层碳纤维的缠绕方向不同。通过不同的缠绕方式，尽可能避免出现缠绕不均匀而导致的受力不均匀的情况。进一步，所述缠绕层外还设有光固化树脂层。通过光固化树脂层来提高气瓶耐候性及美化外观。附图说明图1为本技术实施例一的结构示意图。图2为本技术实施例三中的支撑座的结构示意图。具体实施方式下面通过具体实施方式进一步详细说明：说明书附图中的附图标记包括：轻质壳体10、内胆11、尾塞端封头21、尾塞端211、瓶口端封头22、瓶口端221、第一直径R1、第二直径R2、第三直径R3、第一轴长D1、第二轴长D2、第三轴长D3、封头深度H1、第二深度H2、第三深度H3、第一卡槽110、开口部120、第一卡板100、填充板200、支撑条b、第二卡板400、第二卡槽410。实施例一实施例一基本如附图1所示：全缠绕储气瓶，包括内胆11和紧贴并全覆盖内胆11上的轻质壳体10。轻质壳体10包括缠绕层和涂覆在缠绕层外表面的光固化树脂层。其中，光固化树脂层不是必须的，当没有光固化树脂层的时候，轻质壳体10就是缠绕层。其中，内胆11包括左边的尾塞端封头21和右边的瓶口端封头22。尾塞端封头21的中心位置处焊接有向左伸出，穿过轻质壳体10的尾塞端211。尾塞端211与内胆11同轴，尾塞端211朝向外侧的方向上开有连接口，通过连接口能够使尾塞端211与其他固定结构连接，方便对内胆11或者整个全缠绕储气瓶的固定。瓶口端封头22的中心位置处连通有向外伸出的管状瓶口端221。瓶口端221与内胆11和尾塞端211同轴。内胆11轴线的中心点O为内胆筒体的重心，内胆11以过中心点O并垂直于轴线的横截面为分界面，内胆筒体部分从其两端向着分界面的壁厚逐渐地缓慢地减薄。封头(包括瓶口端封头22和尾塞端封头21)到内胆筒体之间的分别连接有瓶口端曲面和尾塞端曲面，瓶口端曲面和尾塞端曲面自身两个端部的距离相同，且分别称为前封头深度和后封头深度，两个封头深度都为H1。2*(H1+H2+H3)＝D1，D1为内胆11除去瓶口端221部分的轴线长度，称之为第一轴长D1。其中，第二深度H2和第三深度H3是内胆筒体分界面一端的近似分法，在此只是为了方便表示，实际上整个内胆筒体两端厚中间薄的过渡是十分均匀和缓慢的。内胆筒体部分的内部平均直径为第一直径R1，内胆筒体部分的外部平均直径为第二直径R2，轻质壳体10与内胆筒体部分对应的结构外部的平均直径为第三直径R3，则内胆筒体部分的平均厚度为(R2-R1)/2≤1.5mm。其中，第三圆筒的平均厚度(即H3长度内的内胆筒体壁平均厚度)要小于第二圆筒的平均厚度(即H2长度内的内胆筒体壁平均厚度)。其中，第三圆筒的壁厚最薄可以做到1.2mm。相比于现在储气瓶的壁厚通常在1.5mm以上，本方案生产出来的全缠绕储气瓶能够在保证内胆11质量变得更轻，有效容积更大，即单位重量储氢密度更高，本实施例中的单位重量储氢密度全部在7.5％以上。轻质壳体10，为包裹在内胆11外表面，形成的与内胆11形状相匹配的结构。轻质壳体10与内胆11一样，同样具有尾塞端封头21和瓶口端封头22以及连接瓶口端封头22和尾塞端封头21之间的壳体筒体部分。本实施例中的轻质壳体10，采用按照一定规律缠绕的碳纤维-环氧体系复合材料缠绕后涂覆树脂而成。内胆11的瓶口端封头22和尾塞端封头21外表面端部之间的距离为第二轴长D2，内胆11瓶口端封头22和尾塞端封头21的平均厚度为(D2-D1)/2。(D2-D1)/2≥1.5mm。而轻质壳体10的瓶口端封本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全缠绕储气瓶，包括内胆和全覆盖在内胆外表面的缠绕层；其特征在于：所述缠绕层包括交叉层叠缠绕多层碳纤维层；相邻碳纤维层分别为环向缠绕层和螺旋缠绕层；所述全缠绕储气瓶的重容比在0.28和0.43之间或者在0.4和0.5之间。/n

【技术特征摘要】
1.一种全缠绕储气瓶，包括内胆和全覆盖在内胆外表面的缠绕层；其特征在于：所述缠绕层包括交叉层叠缠绕多层碳纤维层；相邻碳纤维层分别为环向缠绕层和螺旋缠绕层；所述全缠绕储气瓶的重容比在0.28和0.43之间或者在0.4和0.5之间。


2.根据权利要求1所述的一种全缠绕储气瓶，其特征在于：所述全缠绕储气瓶的重容比为0.292。


3.根据权利要求2所述的一种全缠绕储气瓶，其特征在于：所述全缠绕...

【专利技术属性】
技术研发人员：李明，杨明高，冯存江，凌建，黄敏，
申请(专利权)人：中材科技成都有限公司，
类型：新型
国别省市：四川;51