一种车载液化天然气轻量化气瓶及其内胆用铝合金制造技术

本发明专利技术公开了一种车载液化天然气轻量化气瓶，涉及LNG气瓶技术领域，包括外壳与内胆，所述外壳为不锈钢外壳，所述内胆为铝合金内胆，所述外壳与内胆之间设置真空夹层，所述外壳与内胆由前部支撑和后部支撑连接固定。本发明专利技术的优点在于，本发明专利技术专利能够达到气瓶标准中规范的使用性能，并可满足安全及强度性能。能够降低约40％的重量。

【技术实现步骤摘要】
一种车载液化天然气轻量化气瓶及其内胆用铝合金
本专利技术涉及LNG气瓶
，尤其是涉及一种车载液化天然气轻量化气瓶及其内胆用铝合金。
技术介绍
汽车用LNG气瓶用于储存低温液化气体(LNG)的特种气瓶，主要用于重卡天然气汽车，替代传统的燃油车，其液化天然气(LNG)具储存形式有特殊性。设计依据主要为TSGR0006-2014《气瓶安全技术监察规程》，车用液化天然气焊接绝热气瓶(执行标准GB/T34510《汽车用液化天然气气瓶》)两个标准以及生产气瓶企业的企业标准，其中对气瓶的充装率都有明确的规定以及要求的型式试验。车用LNG气瓶具有双层结构，其夹层具有高真空状态，防止LNG液体与外界进行对流导热；目前存在以下问题：1、通过内胆支撑的传热以及夹层的热辐射都会对气瓶的内胆进行加热；使其气瓶中的LNG液体气化，从而使瓶内压力上升。2、采用不锈钢材质的内胆，虽然其机械性能较好但是自重过大，严重影响汽车能耗。3、采用铝合金材质的内胆虽然能够降低重量，减少能耗，不过依然存在如下问题(1)铝合金热传导高，因此车载LNG气瓶需要气瓶的绝热性能好，因而在设计过程中，需要考虑铝合金的这个特性，优化气瓶结构，尽可能减少传热。(2)铝材在高温下易于空气中的氧反应，生成三氧化二铝薄膜；该氧化膜会提高其耐腐蚀性能，但改氧化膜会对铝合金的焊接质量产生影响，在焊接过程中，需要有良好的保护。(3)焊接时铝合金熔池凝固时的体收缩率约为钢的两倍，因而铝合金焊缝容易产生缩孔、缩松及热裂纹。
技术实现思路
为减轻气瓶重量，克服上述问题，本专利技术采用如下技术方案：一种车载液化天然气轻量化气瓶，包括外壳与内胆，其所述外壳为不锈钢外壳，所述内胆为铝合金内胆，所述外壳与内胆之间设置真空夹层，所述外壳与内胆由前部支撑组件和后部支撑组件连接固定；所述前部支撑组件包括内套管、外套管、衬套和连接盖，所述内套管插入所述套管的内腔，所述衬套设置在所述内套管和外套管之间的间隙的前端，所述连接盖设置在所述内套管外套管之间的间隙的后端，所述衬套为玻璃钢材质；所述后部支撑组件包括第一柱体、第二柱体、轴套和弧形板，所述弧形板固定设置在所述内胆的内腔后部，与所述第一柱体固定连接，所述外壳内腔的后端固定设置有外后封头，所述第二柱体与所述外后封头之间由轴套固定连接。优选的，所述外套管上设置有通孔。优选的，所述内套管的前端连接分配器。优选的，所述外壳的前端固定设置前外封头，与所述分配器、内套管的固定连接。优选的，所述内胆前端固定设置内前封头，与所述外套管固定连接。优选的，所述内胆后端固定设置内后封头，与所述第一柱体固定连接。一种车载液化天然气轻量化气瓶内胆用铝合金，组分包括：Al、Mg、Zn、Mn、Ti、Cu；以及轻质稀土元素和Zr中的至少一种。进一步的，所述组分按重量份计算为：Mg4.95-5.05％，Zn0.15-0.2％，Zr0.08-0.1％，Mn0.3-0.35％，Ti0.1-0.12％，Cu0.12-0.15％，余量为Al。优选的，所述组分按重量份计算为：Mg4.95-5.05％，Zn0.15-0.2％，Mn0.3-0.35％，Ti0.1-0.12％，Cu0.12-0.15％，轻质稀土元素0.15-0.2％，余量为Al。本专利技术的优点在于，本专利技术专利能够达到气瓶标准中规范的使用性能，并可满足安全及强度性能，能够降低约40％的重量，以型号为CDPW850-1000-1.37MPa的气瓶为例，气瓶重量可降低约130Kg。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；图2为前部支撑组件示意图；图3为后部支撑组件示意图。具体实施方式下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步说明。如图1所示，一种车载液化天然气轻量化气瓶，包括外壳1与内胆2，外壳1为不锈钢材质，内胆2为铝合金材质，外壳1与内胆2之间设置真空夹层，外壳1与内胆2由前部支撑组件4和后部支撑组件5连接固定。外壳1的前端固定设置不锈钢材质的前外封头7，与分配器3、内套管41的固定连接。内胆2前端固定设置内前封头8，与外套管42固定连接。内胆2后端固定设置内后封头10，与第一柱体51固定连接。如图2所示，前部支撑组件4包括不锈钢材质的内套管41、铝合金材质的外套管42、玻璃钢材质的衬套43和连接盖44，内套管41插入套管42的内腔，衬套43设置在内套管41和外套管42之间的间隙的前端，连接盖44设置在内套管41和外套管42之间的间隙的后端。外套管42上设置有通孔45。内套管41的前端连接分配器3。如图3所示，后部支撑组件5包括铝合金材质的第一柱体51、不锈钢材质的第二柱体52、不锈钢材质的轴套53和铝合金材质的弧形板21，弧形板21固定设置在内胆2的内腔后部，与第一柱体51固定连接，外壳2内腔的后端固定设置有不锈钢材质的外后封头9，第二柱体52与外后封头9之间由轴套53固定连接。内胆采用变极性熔化极焊接方式进行专机焊接，外壳沿用传统的不锈钢焊接方式。因本专利技术内胆与外胆的连接件采用了过渡方式，由此内外胆的组队与传统不锈钢瓶没有变化，保证了生产的便捷性和统一性。目前市场上常见的铝合金低温压力容器较多的采用5083铝合金，虽然其具有较好的焊接性能和机械性能，不过在实际生产中依然存在一定量的焊接缺陷，焊缝容易产生缩孔、缩松及热裂纹，废品率依然较大。因此为了找到最佳的内胆材质分别做以下实施例进行对比。实施例一、铝合金内胆组分按重量份计算为：Mg5％，Zn0.15％，Zr0.1％，Mn0.35％，Ti0.1％，Cu0.15％，余量为Al。实施例二、铝合金内胆组分按重量份计算为：Mg5％，Zn0.15％，Zr0.1％，Mn0.35％，Ti0.1％，Cu0.15％，轻质稀土元素0.15-0.2％，余量为Al。实施例三、铝合金内胆组分按重量份计算为：Mg5％，Zn0.15％，Mn0.35％，Ti0.1％，Cu0.15％，余量为Al。实验数据如下:5083铝合金实施例一实施例二实施例三焊接性(满分5分)4分4分5分3.5分室温抗拉强度315MPa359Mpa415Mpa295Mpa室温屈服强度230Mpa270Mpa320Mpa213Mpa从上述试验数据可以看出，实施例一和实施例二的焊接性能和机械性能均比市场常用的5083铝合金具有大的提升，但是实施例三的指标却低于5083铝合金，从中能够看出Zr和轻质稀土元素的突出作用，尤其是微量轻质稀土元素的添加能够极大改善焊接性能和机械性能。上述各实施例的铝合金基材的生产工艺均参照5083铝合金的生产工艺。上述虽然结合附图对本专利技术的具体实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种车载液化天然气轻量化气瓶，包括外壳(1)与内胆(2)，其特征在于，所述外壳(1)为不锈钢外壳，所述内胆(2)为铝合金内胆，所述外壳(1)与内胆(2)之间设置真空夹层，所述外壳(1)与内胆(2)由前部支撑组件(4)和后部支撑组件(5)连接固定；所述前部支撑组件(4)包括内套管(41)、外套管(42)、衬套(43)和连接盖(44)，所述内套管(41)插入所述套管(42)的内腔，所述衬套(43)设置在所述内套管(41)和外套管(42)之间的间隙的前端，所述连接盖(44)设置在所述内套管(41)和外套管(42)之间的间隙的后端，所述衬套(43)为玻璃钢材质；所述后部支撑组件(5)包括第一柱体(51)、第二柱体(52)、轴套(53)和弧形板(21)，所述弧形板(21)固定设置在所述内胆(2)的内腔后部，与所述第一柱体(51)固定连接，所述外壳(2)内腔的后端固定设置有外后封头(9)，所述第二柱体(52)与所述外后封头(9)之间由轴套(53)固定连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种车载液化天然气轻量化气瓶，包括外壳(1)与内胆(2)，其特征在于，所述外壳(1)为不锈钢外壳，所述内胆(2)为铝合金内胆，所述外壳(1)与内胆(2)之间设置真空夹层，所述外壳(1)与内胆(2)由前部支撑组件(4)和后部支撑组件(5)连接固定；所述前部支撑组件(4)包括内套管(41)、外套管(42)、衬套(43)和连接盖(44)，所述内套管(41)插入所述套管(42)的内腔，所述衬套(43)设置在所述内套管(41)和外套管(42)之间的间隙的前端，所述连接盖(44)设置在所述内套管(41)和外套管(42)之间的间隙的后端，所述衬套(43)为玻璃钢材质；所述后部支撑组件(5)包括第一柱体(51)、第二柱体(52)、轴套(53)和弧形板(21)，所述弧形板(21)固定设置在所述内胆(2)的内腔后部，与所述第一柱体(51)固定连接，所述外壳(2)内腔的后端固定设置有外后封头(9)，所述第二柱体(52)与所述外后封头(9)之间由轴套(53)固定连接。


2.根据权利要求1所述的车载液化天然气轻量化气瓶，其特征在于，所述外套管(42)上设置有通孔(45)。


3.根据权利要求1所述的车载液化天然气轻量化气瓶，其特征在于，所述内套管(41)的前端连接分配器(3)。


4.根据权利要求1所述的车载液化天...

【专利技术属性】
技术研发人员：王国营，白江坤，王晓东，王伟，张童，
申请(专利权)人：山东奥扬新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37