轻量化碳纤维全缠绕气瓶及制作方法技术

本发明专利技术涉及气瓶结构及加工技术领域，公开了一种轻量化碳纤维全缠绕气瓶及制作方法，包括内胆、设于内胆外壁上的碳纤维复合层，以及设于碳纤维复合层外表面上的玻璃纤维保护层；所述内胆采用钢板拉深成型工艺制成，且所述内胆为单边收口成型；所述碳纤维复合层包括缠绕角度呈第一预设角度的螺旋缠绕层和缠绕角度呈第二预设角度的环向缠绕层。本发明专利技术提供的气瓶性能稳定且重量较轻，便于制造，能够有效降低制造及运输成本，实现气瓶的轻量化和低成本化。化。化。

【技术实现步骤摘要】
轻量化碳纤维全缠绕气瓶及制作方法


[0001]本专利技术涉及气瓶结构及加工
，具体涉及一种轻量化碳纤维全缠绕气瓶及制作方法。

技术介绍

[0002]货物运输是现代运输主要方式之一，也是构成陆上货物运输的两个基本运输方式之一。它在整个运输领域中占有重要的地位，并发挥着愈来愈重要的作用。货物运输由于受气候和自然条件影响较小，且运输能力及单车装载量大，在运输的经常性上占据了优势。
[0003]卡车作为大量使用的陆路货运交通汽车，随着其数量的不断增加，在市场上燃油供应量有限的条件下，卡车的货运成本不断增加。为降低货运成本，运输成本更低的货运卡车成为目前市场的主要需求，而天然气(CNG)卡车正符合了这样的市场需求，尤其对于在新疆等天然气丰富(车用天然气不到2元/立方)的地区进行长途货运的天然气卡车，其运输成本相比于传统的柴油卡车每年可节省20多万元，并且，其尾气排放更为环保，更具环保效益。
[0004]然而，天然气卡车作为以天然气为燃料的一种气体燃料重型汽车，其运行时需要大量的天然气以保证其运输续航能力；而天然气的持续供应需要在其车身上携带着数个大容量气瓶(压缩天然气储罐)，这些气瓶的设置为天然气卡车增加了许多附重，对车辆的承载能力提升存在一定影响；气瓶本身较大的自重也使得天然气卡车实际装载的天然气量相对较少，续航能力难以提升。为进一步优化天然气卡车的承载、续航及经济性，气瓶的轻量化和低成本化是有效手段之一。但如何降低气瓶自重和气瓶成本仍是目前亟需解决的问题。
[0005]此外，在气瓶本身的运输中，由于单辆卡车可装载的货物重量有限，在现有的天然气气瓶运输中，气瓶自重往往占据了单次货物装载重量的较大部分，这也导致现有气瓶的自运输成本较高。

技术实现思路

[0006]本专利技术意在提供一种轻量化碳纤维全缠绕气瓶及制作方法，气瓶性能稳定且重量较轻，便于制造，能够有效降低制造及运输成本，实现气瓶的轻量化和低成本化。
[0007]为达到上述目的，本专利技术提供的基础方案为：
[0008]方案一
[0009]轻量化碳纤维全缠绕气瓶，包括内胆和设于内胆外壁上的碳纤维复合层；所述内胆采用钢板拉深成型工艺制成，且所述内胆为单边收口成型；所述碳纤维复合层包括缠绕角度呈第一预设角度的螺旋缠绕层和缠绕角度呈第二预设角度的环向缠绕层。
[0010]进一步，所述第一预设角度为8
°
—15
°
。
[0011]进一步，所述第二预设角度为85
°
—90
°
。
[0012]进一步，所述内胆包括依次设置的瓶口部、上封头部、筒身部和下封头部；所述螺
旋缠绕层缠绕设置于内胆上；所述环向缠绕层缠绕设置于筒身部。
[0013]进一步，还包括设于碳纤维复合层外表面上的玻璃纤维保护层；所述玻璃纤维保护层环向缠绕于筒身部。
[0014]进一步，所述筒身部的壁厚为3.7mm—4.3mm。
[0015]进一步，所述下封头部的底面上设置有尾塞；所述尾塞包括一体制成的上连接部和下连接部；所述上连接部中心处开设有螺纹孔；所述下连接部底面为圆形弧面。
[0016]方案二
[0017]轻量化碳纤维全缠绕气瓶的制作方法，用于制作如方案一所述的轻量化碳纤维全缠绕气瓶；包括以下步骤：
[0018]步骤1：选用钢板作为坯料；采用拉深成型工艺将坯料拉深成杯形体；
[0019]步骤2：对杯形体进行热旋压收口，得到单头设瓶口的内胆；
[0020]步骤3：在内胆上缠绕设置碳纤维复合层；在碳纤维复合层上缠绕设置玻璃纤维保护层。
[0021]进一步，在步骤2中，还包括，在内胆的下封头部的底面上粘接尾塞；所述尾塞的下连接部底面与下封头部底面贴合。
[0022]本专利技术的工作原理及优点在于：
[0023]首先，本方案的内胆为由钢板拉深成型并经单边热旋压收口而制成的钢制内胆，整体壁厚分布均匀，气瓶质量稳定；并采用单边收口，进一步减小了内胆壁厚，特别是筒身部的壁厚减小至3.7mm—4.3mm，并可保证将壁厚波动控制在0.6mm内，生产质量较高，制造效率较高。相较于常规的通过对钢管两端收口成形而得到的双头内胆，受其工艺限制，其制造时壁厚波动较大(大于等于1mm)且筒身壁厚往往大于10mm，双头的设置也使得其上封头部和下封头部的壁厚都不均匀，整体内胆较重。本方案则通过工艺改良和结构改进有效优化了内胆质量，在同等容量条件下，本方案的壁厚分布更均匀，结构性能更稳定，内胆重量更轻，能够大幅降低运输成本。
[0024]其次，本方案在减小并均匀内胆壁厚的同时，还能够保证内胆的承压能力充分达标。本方案对碳纤维复合层和玻璃纤维保护层的缠绕方式做了细致限定。将碳纤维复合层分设为螺旋缠绕层和环向缠绕层，并特别限定了各自的缠绕角度和缠绕区域，在此缠绕条件下，本方案能够以相较于常规缠绕时更少的缠绕材料，辅助内胆达到更优的承压性能；能够进一步减轻气瓶重量的同时，还节省了碳纤维复合层用料，能够大幅降低生产成本。此外，尾塞的设置配合以单边瓶口，使得内胆两端便于连接工装等以获得支撑，方便流水线生产，有助于提升气瓶的生产效率。
附图说明
[0025]图1为本专利技术轻量化碳纤维全缠绕气瓶及制作方法实施例的整体结构示意图；
[0026]图2为本专利技术轻量化碳纤维全缠绕气瓶及制作方法实施例的图1中的I处结构的放大示意图；
[0027]图3为本专利技术轻量化碳纤维全缠绕气瓶及制作方法实施例的瓶口部结构示意图；
[0028]图4为本专利技术轻量化碳纤维全缠绕气瓶及制作方法实施例的下封头部结构示意图；
[0029]图5为本专利技术轻量化碳纤维全缠绕气瓶及制作方法实施例的螺旋缠绕层的缠绕方式示意图；
[0030]图6为本专利技术轻量化碳纤维全缠绕气瓶及制作方法实施例的环向缠绕层的缠绕方式示意图。
具体实施方式
[0031]下面通过具体实施方式进一步详细的说明：
[0032]说明书附图中的标记包括：内胆1、瓶口部2、瓶口21、瓶口螺纹22、上封头部3、筒身部4、下封头部5、尾塞6、上连接部61、下连接部62、螺旋缠绕层7、环向缠绕层8、玻璃纤维保护层9。
[0033]实施例基本如附图1所示：轻量化碳纤维全缠绕气瓶，包括内胆1、设于内胆1外壁上的碳纤维复合层，以及设于碳纤维复合层外表面上的玻璃纤维保护层9。
[0034]所述内胆1采用钢板拉深成型工艺制成，且所述内胆1为单边收口成型。所述内胆1包括依次设置的瓶口部2、上封头部3、筒身部4和下封头部5；其中，瓶口部2的瓶口21内壁处设置有瓶口螺纹22，用于在气瓶生产过程中连接定位工装，以便于气瓶加工，还用于在气瓶使用时连接瓶阀，便于组装，如附图3所示。上封头部3的壁厚大于筒身部4的壁厚，且上封头部3自靠近瓶口21处到靠近筒身处的壁厚大小呈递减趋势，此结构条件下，上封头部3壁厚变化均匀，与筒身部4壁厚衔接均匀，且可保证瓶口21处的强本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.轻量化碳纤维全缠绕气瓶，其特征在于，包括内胆和设于内胆外壁上的碳纤维复合层；所述内胆采用钢板拉深成型工艺制成，且所述内胆为单边收口成型；所述碳纤维复合层包括缠绕角度呈第一预设角度的螺旋缠绕层和缠绕角度呈第二预设角度的环向缠绕层。2.根据权利要求1所述的轻量化碳纤维全缠绕气瓶，其特征在于，所述第一预设角度为8
°
—15
°
。3.根据权利要求1所述的轻量化碳纤维全缠绕气瓶，其特征在于，所述第二预设角度为85
°
—90
°
。4.根据权利要求1所述的轻量化碳纤维全缠绕气瓶，其特征在于，所述内胆包括依次设置的瓶口部、上封头部、筒身部和下封头部；所述螺旋缠绕层缠绕设置于内胆上；所述环向缠绕层缠绕设置于筒身部。5.根据权利要求4所述的轻量化碳纤维全缠绕气瓶，其特征在于，还包括设于碳纤维复合层外表面上的玻璃纤维保护层；所述玻璃纤维保护层...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄敏，李世洪，唐勇，冯存江，李明，龚清波，何佳超，漆娜，杨春梅，
申请(专利权)人：中材科技成都有限公司，
类型：发明
国别省市：