一种高压气瓶的渗漏试样的制备方法及测试方法技术

本发明专利技术提供一种高压气瓶渗漏试样的制备方法及测试方法。所述测试方法包括：提供渗漏试样和用于渗漏性能检测的检测装置；将所述渗漏试样安装于所述第一夹具的所述凹槽，其中，所述碳纤维试样和所述第一包覆层收容于所述凹槽内，所述第二包覆层嵌入所述第一通道内或者所述第二通道内；将所述检测装置的各部件连接完成后，按照预设的测试工艺对所述渗漏试样的渗漏情况进行测试，并获取所述氦质谱检漏仪的示值。本发明专利技术通过将具有与第一包覆层不同外径的第二包覆层嵌入氦气入口或者氦气出口内以解决厚度差带来的不方便密封的技术问题，具有方便测试且测试准确率高的优点。有方便测试且测试准确率高的优点。有方便测试且测试准确率高的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种高压气瓶的渗漏试样的制备方法及测试方法


[0001]本专利技术属于高压气瓶渗漏测试
，具体涉及一种高压气瓶渗漏试样的制备方法及测试方法。

技术介绍

[0002]随着航天空间技术的快速发展，航天飞行器需执行繁重且复杂的航天任务。目前，航天系统中的大部分飞行器，如人造卫星、航天飞机、运载火箭以及空间站中都需要大量压力容器以储存各类液体或气体用以维持分系统的正常工作，研制高性能的高压气瓶对航天飞行器长期在轨飞行至关重要。
[0003]气瓶按应用和结构可分为两大类：金属气瓶和复合材料气瓶。目前复合材料气瓶在液氢环境和液氧环境下工作时，需要解决渗透性和液氧相容性问题。相关技术，采用金属内衬+复合材料层+金属包覆层的复合结构来解决该技术问题，具体地，由于高压气瓶包括位于中部的筒身、分设于所述筒身两端的封底和封头、以及与所述封头连接的瓶口，在进行金属包覆层包覆时，采用分段包覆的方式，筒身与封底的连接处、筒身与封头的连接处及封头与瓶口的连接处，均需要设置搭接部。搭接部的存在会造成样件表面存在厚度差，难以进行渗漏试样的密封。
[0004]专利申请号为CN202111441863.9使用分布式光纤传感器测定施载的纯复合材料压力容器应变最大位置，并测得此位置的渗漏率，通过线性插值、三次B样条插值以及最小二乘法等，建立了复合材料压力容器的应变
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渗漏关联规律，但是该方法测试过程中需要粘贴若干分布式光纤传感器和温度传感器，然后对温度波动较大区域进行应变补偿，最后对复合材料气瓶整体进行应变重构，操作过程较为复杂，数据处理较为繁琐，即使采用上述方法，也无法有效测定胶结处的渗漏性能。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种具有搭接部的渗漏试样的制备方法及测试方法，通过将具有与第一包覆层不同外径的第二包覆层嵌入氦气入口或者氦气出口内以解决厚度差带来的不方便密封的技术问题，具有方便测试且测试准确率高的优点。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供一种具有搭接部的高压气瓶的渗漏试样的制备方法，所述高压气瓶在液氧环境或液氢环境下使用，所述高压气瓶的壳体壁为多层结构，且位于最外侧的金属层包括正好包覆次外侧的金属层或复合材料层的本体部、及自所述本体部延伸的瓶体搭接部，所述渗漏试样的制备方法包括以下步骤：
[0007](1)按照预设的模压成型工艺制备得到碳纤维包覆层，并将所述碳纤维包覆层切割为具有预设直径的圆形的碳纤维试样；
[0008](2)提供同心环状的第一包覆层、及用于盖设于所述第一包覆层的中心通孔的第二包覆层，所述第一包覆层的外径与所述碳纤维试样的预设直径相同，所述第二包覆层的直径大于所述第一包覆层的内径且小于所述第一包覆层的外径；
[0009](3)在所述第一包覆层的上表面和下表面分别涂覆预处理的DW
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3低温胶，并将所述第一包覆层分别与所述碳纤维试样和所述第二包覆层进行连接，得到待固化的渗漏试样，其中，所述第一包覆层夹设于所述碳纤维试样和所述第二包覆层之间，所述第二包覆层盖设于所述中心通孔上，且所述碳纤维试样的中轴线、所述第一包覆层的中轴线和所述第二包覆层的中轴线均位于同一直线上，所述第一包覆层与所述第二包覆层连接的部分为试样搭接部；
[0010](4)将待固化的渗漏试样密封后置于热压罐内，按照预设的固化工艺进行固化处理得到所述渗漏试样。
[0011]在一种具体的实施方式中，所述预设的模压成型工艺包括：从室温以1.5℃/min的升温速率升温至90℃，保温1h，再以1.5℃/min的升温速率升温至120℃，保温2h，再以1.5℃/min的升温速率升温至150，保温3h，最后自然冷却。
[0012]在一种具体的实施方式中，所述预设的固化工艺包括：从室温以1.5℃/min的升温速率升温至40℃
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55℃，热压罐内的压力以0.02Mpa/min的升压速率升至0.05
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0.1MPa，保温7
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9h，且整个过程包裹待固化的渗漏试样的真空袋内抽0.1Mpa真空。
[0013]在一种具体的实施方式中，所述DW
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3低温胶的预处理包括依次进行的脱泡工艺和加热处理工艺。
[0014]在一种具体的实施方式中，所述脱泡工艺在真空搅拌脱泡机中进行，所述脱泡工艺包括依次进行的第四个阶段，在第一阶段，搅拌机的转速0r/min，脱泡机内的真空度为30Kpa；在第二阶段，搅拌机的转速为500r/min，脱泡机内的真空度为7
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9Kpa；在第三阶段，搅拌机的转数为1900
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2100r/min，脱泡机内的真空度为3
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5Kpa；在第四阶段，搅拌机的转数450
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600r/min，脱泡机内的真空度为30Kpa。
[0015]在一种具体的实施方式中，所述第一阶段对应的时间为第0
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10s，所述第二阶段对应的时间为第11
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25s，所述第三阶段对应的时间为第26
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115s，所述第四阶段对应的时间为第116
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125s。
[0016]在一种具体的实施方式中，所述加热处理工艺的参数为：加热温度为60℃～70℃：保温时间为50～70min。
[0017]在一种具体的实施方式中，所述步骤(1)包括以下步骤：
[0018]提供平板模板，将浸渍在胶槽中的碳纤维丝按照预设的缠绕工艺缠绕在所述平板模板上得到待固化的碳纤维包覆层；
[0019]提供用于模压成型的成型模具，所述成型模具包括结构相同的上模具和下模具，所述上模具和所述下模具均包括模具本体、自所述模具本体延伸的凸起部、及分别在所述模具本体的两侧开设的多个螺孔；
[0020]将所述待固化的碳纤维包覆层夹设于所述上模具的凸起部和所述下模具的凸起部之间，并通过螺栓将所述上模具和所述下模具锁紧得到闭合的成型模具；
[0021]将闭合的所述成型模具置于加热炉内，按照所述预设的模压成型工艺对碳纤维丝进行固化得到碳纤维包覆层；
[0022]将所述碳纤维包覆层切割为具有预设直径的圆形的碳纤维试样。
[0023]本专利技术提供一种渗漏试样，所述渗漏试样为采用上文所述的制备方法制备得到的渗漏试样，所述渗漏试样包括第一包覆层、分别设置于所述第一包覆层两侧且与所述第一
包覆层通过DW
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3低温胶连接的碳纤维试样和所述第二包覆层，所述第一包覆层为同心环状结构，所述第二包覆层盖设于所述第一包覆层的中心通孔上，且所述第一包覆层的中轴线、所述碳纤维试样的中轴线和所述第二包覆层的中轴线均位于同一直线上。
[0024]本专利技术还提供一种渗漏试样的测试方法，包括以下步骤：
[0025]提供渗漏试样和用于渗漏性能检测的检测装置；其中，
[0026]所述渗漏试样为上文所述的渗漏试样；
[0027]所述检测装置包括测试夹具，所述测试本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有搭接部的高压气瓶的渗漏试样的制备方法，所述高压气瓶在液氧环境或液氢环境下使用，所述高压气瓶的壳体壁为多层结构，且位于最外侧的金属层包括正好包覆次外侧的金属层或复合材料层的本体部、及自所述本体部延伸的瓶体搭接部，所述渗漏试样的制备方法包括以下步骤：(1)按照预设的模压成型工艺制备得到碳纤维包覆层，并将所述碳纤维包覆层切割为具有预设直径的圆形的碳纤维试样；(2)提供同心环状的第一包覆层、及用于盖设于所述第一包覆层的中心通孔的第二包覆层，所述第一包覆层的外径与所述碳纤维试样的预设直径相同，所述第二包覆层的直径大于所述第一包覆层的内径且小于所述第一包覆层的外径；(3)在所述第一包覆层的上表面和下表面分别涂覆预处理的DW
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3低温胶，并将所述第一包覆层分别与所述碳纤维试样和所述第二包覆层进行连接，得到待固化的渗漏试样，其中，所述第一包覆层夹设于所述碳纤维试样和所述第二包覆层之间，所述第二包覆层盖设于所述中心通孔上，且所述碳纤维试样的中轴线、所述第一包覆层的中轴线和所述第二包覆层的中轴线均位于同一直线上，所述第一包覆层与所述第二包覆层连接的部分为试样搭接部；(4)将待固化的渗漏试样密封后置于热压罐内，按照预设的固化工艺进行固化处理得到所述渗漏试样。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述预设的模压成型工艺包括：从室温以1.5℃/min的升温速率升温至90℃，保温1h，再以1.5℃/min的升温速率升温至120℃，保温2h，再以1.5℃/min的升温速率升温至150，保温3h，最后自然冷却。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述预设的固化工艺包括：从室温以1.5℃/min的升温速率升温至40℃
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55℃，热压罐内的压力以0.02Mpa/min的升压速率升至0.05
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0.1MPa，保温7
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9h，且整个过程包裹待固化的渗漏试样的真空袋内抽0.1Mpa真空。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述DW
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3低温胶的预处理包括依次进行的脱泡工艺和加热处理工艺。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述脱泡工艺在真空搅拌脱泡机中进行，所述脱泡工艺包括依次进行的第四个阶段，在第一阶段，搅拌机的转速0r/min，脱泡机内的真空度为30Kpa；在第二阶段，搅拌机的转速为500r/min，脱泡机内的真空度为7
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9Kpa；在第三阶段，搅拌机的转数为1900
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2100r/min，脱泡机内的真空度为3
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5Kpa；在第四阶段，搅拌机的转数450
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600r/min，脱泡机内的真空度为30Kpa。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述第一阶段对应的时间为第0
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10s，所述第二阶段对应的时间为第11
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25s，所述第三阶段对应的时...

【专利技术属性】
技术研发人员：湛利华，张德超，马博林，熊邦，冯景鹏，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：