一种高压大容积塑料内胆全缠绕复合材料气瓶及制造方法技术

本发明专利技术涉及一种高压大容积塑料内胆全缠绕复合材料气瓶及制造方法，包括：制作带有封头的塑料内胆；缠绕碳纤维缠绕承压层；碳纤维缠绕承压层在塑料内胆的封头部位采用10

【技术实现步骤摘要】
一种高压大容积塑料内胆全缠绕复合材料气瓶及制造方法


[0001]本专利技术涉及压力容器
，尤其涉及一种高压大容积塑料内胆全缠绕复合材料气瓶及制造方法。

技术介绍

[0002]车载高压气瓶是汽车的关键零部件之一，在天然气领域和氢气领域，高压大容积气瓶的轻量化是一个重要的发展方向，目前大容积复合材料气瓶为钢制或者铝制金属内胆，重容比较大，搭载在车辆中能耗较大。因此，塑料材质的内胆逐步应用于高压气瓶的内胆制作中，但由于塑料内胆自身的强度和刚度较低，在缠绕过程中，无法承受缠绕层的张力易发生变形。且现有的缠绕方式，未考虑到内胆不同部位的角度，缠绕角度不合理，造成了内胆的特定部位的缠绕层数过多，纤维缠绕的分布无法更适应的贴合内胆，造成了过度缠绕，增加了碳纤维的用量。

技术实现思路

[0003]为解决现有技术的不足，本专利技术提出一种高压大容积塑料内胆全缠绕复合材料气瓶及制造方法，可制造出高压大容积塑料内胆全缠绕复合材料气瓶，大容器塑料内胆全缠绕气瓶重量轻，重容比小，解决了金属内胆重容比较高的问题，降低能耗；塑料内胆一体成型，塑料内胆结构均匀，不会发生应力集中；纤维复合层采用较大带宽进行缠绕，缩短缠绕时间，提高缠绕效率；内胆加压缠绕，保障缠绕过程内胆不变形的同时，增加复合层的致密性；缠绕线型采用变角度缠绕，阶梯式排列，减少过渡层，减轻气瓶重量同时提高缠绕效率。
[0004]为实现以上目的，本专利技术所采用的技术方案包括：
[0005]一种高压大容积塑料内胆全缠绕复合材料气瓶制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
[0006]S1、制作带有封头的塑料内胆；
[0007]S2、缠绕碳纤维缠绕承压层；
[0008]所述碳纤维缠绕承压层在塑料内胆的封头部位采用10
‑
25度的低角度缠绕、塑料内胆肩部采用30
‑
80度的高角度缠绕以及塑料内胆桶身采用90度的环向缠绕，组合交替缠绕在塑料内胆的外表面形成碳纤维缠绕承压层，并在缠绕同时向内胆充装预载有设定压力的压缩空气；
[0009]S3、缠绕玻璃纤维复合保护层；
[0010]S4、将缠绕完成的气瓶内胆转移至固化炉中烘干和固化。
[0011]进一步地，所述带有封头的塑料内胆包括对向设置的两个瓶口结构及对应的两个封头。
[0012]进一步地，所述步骤S1包括子步骤：
[0013]S11、采用滚塑工艺一体成型生产塑料内胆，形成柱形的塑料内胆桶身、至少一个开口的塑料内胆端部和连接所述塑料内胆桶身与所述塑料内胆端部的圆滑曲面塑料内胆
肩部；
[0014]S12、将封头通过滚塑工艺固定连接于所述塑料内胆端部形成瓶口结构。
[0015]进一步地，所述步骤S2还包括：使用内胆表面清洗剂清洗带有封头的塑料内胆表面，所述内胆表面清洗剂为95％浓度酒精。
[0016]进一步地，所述缠绕玻璃纤维复合保护层包括：
[0017]在碳纤维缠绕承压层的外表面缠绕玻璃纤维，形成完全包裹碳纤维缠绕承压层的璃纤维复合保护层。
[0018]进一步地，所述碳纤维缠绕承压层采用10至15股、丝束带宽为30至50mm的T700碳纤维丝制作。
[0019]进一步地，所述封头部位采用逐层增加缠绕角度的低角度缠绕。
[0020]进一步地，所述向内胆充装预载有设定压力的压缩空气包括：初始充气压力0.5至1bar；低角度缠绕时增加0～1bar充气压力；环向缠绕时增加1
‑
2bar充气压力；高角度缠绕时增加0.5～1.5bar充气压力。
[0021]进一步地，所述固化包括以固化温度100℃在固化炉中进行8小时固化。
[0022]本专利技术还涉及一种高压大容积塑料内胆全缠绕复合材料气瓶，包括塑料内胆、碳纤维缠绕承压层、玻璃纤维复合保护层和至少一个封头，其特征在于，采用如上述的高压大容积塑料内胆全缠绕复合材料气瓶制造方法制备。
[0023]本专利技术的有益效果为：
[0024]采用本专利技术所述一种高压大容积塑料内胆全缠绕复合材料气瓶及制造方法，可制造出高压大容积塑料内胆全缠绕复合材料气瓶，具有如下优点：
[0025]1.大容器塑料内胆全缠绕气瓶重量轻，重容比小，解决了金属内胆重容比较高问题，降低能耗。
[0026]2.塑料内胆一体成型，塑料内胆结构均匀，不会发生应力集中。
[0027]3,纤维复合层采用较大带宽进行缠绕，缩短缠绕时间，提高缠绕效率。
[0028]4.内胆加压缠绕，保障缠绕过程内胆不变形的同时，增加复合层的致密性。
[0029]5.缠绕线型采用变角度缠绕，阶梯式排列，减少过渡层，减轻气瓶重量同时提高缠绕效率。
附图说明
[0030]图1为本专利技术一种高压大容积塑料内胆全缠绕复合材料气瓶的横截面示意图。
[0031]图2为本专利技术一种高压大容积塑料内胆全缠绕复合材料气瓶制造方法的步骤示意图。
[0032]图中：1、塑料内胆；2、瓶口结构；3、封头；4、塑料内胆肩部；5、塑料内胆桶身；6、碳纤维缠绕承压层；7、玻璃纤维保护层。
具体实施方式
[0033]下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0034]下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术创造的限制。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0035]在本专利技术的描述中，本专利技术中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
[0036]如图1所示为本专利技术一种高压大容积塑料内胆全缠绕复合材料气瓶内胆的横截面示意图，高压大容积塑料内胆全缠绕复合材料气瓶制造方法包括如下步骤：
[0037]采用滚塑工艺一体成型生产塑料内胆，形成柱形的塑料内胆桶身5、至少一个开口的塑料内胆端部和连接所述塑料内胆桶身5与所述塑料内胆端部的圆滑曲面塑料内胆肩部4；
[0038]将封头3通过滚塑工艺固定连接于所述塑料内胆端部形成瓶口结构2。
[0039]使用内胆表面清洗剂清洗带有封头的塑料内胆表面，所述内胆表面清洗剂为95％浓度酒精。
[0040]将内胆表面清洗干净后，缠绕碳纤维缠绕承本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高压大容积塑料内胆全缠绕复合材料气瓶制造方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、制作带有封头的塑料内胆；S2、缠绕碳纤维缠绕承压层；所述碳纤维缠绕承压层在塑料内胆的封头部位采用10
‑
25度的低角度缠绕、塑料内胆肩部采用30
‑
80度的高角度缠绕以及塑料内胆桶身采用90度的环向缠绕，组合交替缠绕在塑料内胆的外表面形成碳纤维缠绕承压层，并在缠绕同时向内胆充装预载有设定压力的压缩空气；S3、缠绕玻璃纤维复合保护层；S4、将缠绕完成的气瓶内胆转移至固化炉中烘干和固化。2.如权利要求1所述的高压大容积塑料内胆全缠绕复合材料气瓶制造方法，其特征在于，所述带有封头的塑料内胆包括对向设置的两个瓶口结构及对应的两个封头。3.如权利要求1所述的一种高压大容积塑料内胆全缠绕复合材料气瓶制造方法，其特征在于，所述步骤S1包括子步骤：S11、采用滚塑工艺一体成型生产塑料内胆，形成柱形的塑料内胆桶身、至少一个开口的塑料内胆端部和连接所述塑料内胆桶身与所述塑料内胆端部的圆滑曲面塑料内胆肩部；S12、将封头通过滚塑工艺固定连接于所述塑料内胆端部形成瓶口结构。4.如权利要求1所述的一种高压大容积塑料内胆全缠绕复合材料气瓶制造方法，其特征在于，所述步骤S2还包括：使用内胆表面清洗剂清洗带有封头的塑料内胆表面，所述内胆表面清洗剂为95％浓度酒精。5.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：臧传起，石凤文，张增营，邵天佳，田浩，刘雅振，
申请(专利权)人：北京天海工业有限公司，
类型：发明
国别省市：