本实用新型专利技术涉及移动式压力容器技术领域，具体涉及一种大容积钢质内胆纤维编织高压储氢气瓶。所述大容积钢质内胆纤维编织高压储氢气瓶，包括密封端塞、钢质内胆和依次包覆在钢质内胆外壁的绝缘树脂层和碳纤维复合材料层；所述钢质内胆包括瓶口、直筒瓶身，以及连接瓶口和直筒瓶身的瓶肩，所述瓶肩的外轮廓曲线为椭圆曲线。该大容积钢质内胆纤维编织高压储氢气瓶，具有承压能力高，耐疲劳，结构刚度大，无应力缺陷集中，耐高低温冲击稳定性好，重量相对较轻，安全可靠的优势。安全可靠的优势。安全可靠的优势。
【技术实现步骤摘要】
大容积钢质内胆纤维编织高压储氢气瓶
[0001]本技术涉及移动式压力容器
，具体涉及一种大容积钢质内胆纤维编织高压储氢气瓶。
技术介绍
[0002]氢能产业链整体分为上游制取、中游储运、下游应用三大环节，其中氢气储运处在产业链中游，是氢能产业基础设施的重要组成，起着承上启下的作用，其成本约占总成本的30％。此外，由于氢能属于二次能源，且氢气具有密度低、易爆炸等特性，因此，成本控制、储氢密度、安全性能是氢能储运行业关注和发展的重点。目前我国氢气的输运几乎都依赖长管拖车，满足不了大规模氢气使用和氢能源产业的发展。国内氢气运输基本采用公称压力20MPa大容积钢质无缝气瓶组装的长管拖车及管束式集装箱，钢质无缝气瓶自重大、运量小，运输半径有限，成本较高，不利于节能减排。
[0003]目前，国内企业采用碳纤维丝束浸渍环氧树脂之后，在钢质内胆进行环向缠绕，然后固化成型后脱模制成，提升储氢气瓶的公称压力，增加储氢密度，提高运输效率，降低运输成本。但是从厚度截面上看，是通过连续纤维环向交替缠绕成型，在固化成型后，厚度面上的纤维主要是二维叠层基本纤维排布形式，这种排布的纤维与纤维丝层间成为高耐压环境下的应力集中薄弱点，耐疲劳性能和耐高低温冲击稳定性相对较差。此外，瓶口到直筒段的大变径过渡段没有纤维包覆，成为应力缺陷集中点。环向缠绕的储气气瓶在爆裂情况下，会出现碎片横飞，造成严重的事故伤害，因此存在严重的安全隐患。
技术实现思路
[0004]本技术要解决的技术问题是：提供一种大容积钢质内胆纤维编织高压储氢气瓶，具有承压能力高，耐疲劳，结构刚度大，无应力缺陷集中，耐高低温冲击稳定性好，重量相对较轻，安全可靠的优势。
[0005]为实现上述目的，本技术提供一种大容积钢质内胆纤维编织高压储氢气瓶，包括密封端塞、钢质内胆和依次包覆在钢质内胆外壁的绝缘树脂层和碳纤维复合材料层；所述钢质内胆包括瓶口、直筒瓶身，以及连接瓶口和直筒瓶身的瓶肩，所述瓶肩的外轮廓曲线为椭圆曲线。
[0006]优选的，钢质内胆与密封端塞采用螺纹连接。
[0007]优选的，钢质内胆的壁厚为10
‑
25mm，容积为2000
‑
4000L，其直筒瓶身外径为559
‑
711mm。钢质内胆采用牌号为30CrMoE、30CrMo、42CrMoE等材质大口径无缝钢管热旋压而成，钢质内胆表面进行喷砂，除去表面杂质，可以增加钢质内胆外表面与绝缘树脂层的结合强度。
[0008]优选的，为了应对瓶口到直筒瓶身过渡部分的较大变径，瓶肩需要选用较为平缓的内胆外轮廓曲线结构，使得纤维在过渡段分布更均匀，减少或避免出现纤维的堆积，提升气瓶的可靠性。故瓶肩的外轮廓曲线拟合为椭圆曲线：x2/a2+y2/b2＝1，其中，a、b分别为椭
圆曲线的长短周半径。瓶肩的外轮廓曲线随着直筒瓶身直径及瓶口直径的变化，拟合曲线也会相应调整。
[0009]优选的，绝缘树脂层厚度为1
‑
2mm。
[0010]优选的，绝缘树脂层通过热喷涂方式包覆在钢质内胆外壁，其材质为环氧树脂，作用是防止碳纤维与钢发生电偶腐蚀，同时绝缘树脂层和碳纤维复合材料层的结合强度高。
[0011]优选的，碳纤维复合材料层厚度为5
‑
8mm。
[0012]优选的，碳纤维复合材料层通过纤维编织方式包覆在绝缘树脂层表面，其材质为包含T700碳纤维和环氧树脂的碳纤维复合材料。
[0013]本技术的大容积钢质内胆纤维编织高压储氢气瓶，容积为2000
‑
4000L，公称压力可达到10
‑
50MPa；通过调整钢质内胆壁厚和碳纤维复合材料层厚度，可设计成适应不同压力需求的轻量化储氢气瓶，如常用的20MPa或高气压50MPa等。
[0014]与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：
[0015](1)本技术的大容积钢质内胆纤维编织高压储氢气瓶，采用纤维编织方式替代现有环向缠绕方式，进行碳纤维复合材料层的包覆，解决了厚度面上纤维与纤维丝层间成为高耐压环境下的应力集中薄弱点，耐疲劳性能和耐高低温冲击稳定性相对较差的问题；
[0016](2)本技术的大容积钢质内胆纤维编织高压储氢气瓶，采用纤维编织方式，同时解决了在瓶口到直筒瓶身段的大变径过渡瓶肩段没有纤维包覆的问题，杜绝瓶肩成为应力缺陷集中点，且瓶肩选用较为平缓的内胆外轮廓曲线，使得纤维在过渡段分布更均匀，减少或避免出现纤维的滑纱和堆积，提升气瓶的可靠性；
[0017](3)本技术的大容积钢质内胆纤维编织高压储氢气瓶，采用包含具有防腐性能的绝缘树脂层，能够避免钢质内胆与碳纤维直接接触造成电偶腐蚀，同时通过对钢质内胆外表面进行喷砂粗化处理和采用与复合材料层固化剂相同材质的绝缘树脂层，提高了钢质内胆与绝缘树脂层以及绝缘树脂层与碳纤维复合材料层之间的结合力，避免出现孔隙，降低承压能力和腐蚀；
[0018](4)本技术的大容积钢质内胆纤维编织高压储氢气瓶，具有承压能力高，耐疲劳，结构刚度大，无应力缺陷集中，耐高低温冲击稳定性好，重量相对较轻，安全可靠的优势。
附图说明
[0019]图1为本技术大容积钢质内胆纤维编织高压储氢气瓶的结构示意图；
[0020]图中：1、密封端塞；2、钢质内胆；201、瓶口；202、瓶肩；203、直筒瓶身；3、绝缘树脂层；4、碳纤维复合材料层。
具体实施方式
[0021]以下将对本技术的具体实施方式进行详细描述。为了避免过多不必要的细节，在以下实施例中对属于公知的结构或功能将不进行详细描述。除有定义外，以下实施例中所用的技术和科学术语具有与本技术所属领域技术人员普遍理解的相同含义。
[0022]实施例1
[0023]如图1所示，本技术的一种大容积钢质内胆纤维编织高压储氢气瓶，包括密封端塞1、钢质内胆2和依次包覆在钢质内胆2外壁的绝缘树脂层3和碳纤维复合材料层4；所述钢质内胆2包括瓶口201、直筒瓶身203，以及连接瓶口201和直筒瓶身203的瓶肩202，所述瓶肩202的外轮廓曲线为椭圆曲线。
[0024]所述钢质内胆2与密封端塞1采用螺纹连接。
[0025]所述钢质内胆2的壁厚为10
‑
25mm，容积为2000
‑
4000L，其直筒瓶身203外径为559
‑
711mm。钢质内胆2采用牌号为30CrMoE、30CrMo、42CrMoE等材质大口径无缝钢管热旋压而成，钢质内胆2表面进行喷砂，除去表面杂质，可以增加钢质内胆2外表面与绝缘树脂层3的结合强度。
[0026]为了应对瓶口201到直筒瓶身203过渡部分的较大变径，瓶肩202需要选用较为平缓的内胆外轮廓曲线结构，使得纤维在过渡段分布更均匀，减少或避免出现纤维的堆积，提升气瓶的可靠性。故瓶肩202的外轮廓曲线拟合为椭圆曲线：x2/a2+本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种大容积钢质内胆纤维编织高压储氢气瓶，其特征在于：包括密封端塞（1）、钢质内胆（2）和依次包覆在钢质内胆（2）外壁的绝缘树脂层（3）和碳纤维复合材料层（4）；所述钢质内胆（2）包括瓶口（201）、直筒瓶身（203），以及连接瓶口（201）和直筒瓶身（203）的瓶肩（202），所述瓶肩（202）的外轮廓曲线为椭圆曲线；钢质内胆（2）的壁厚为10
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25mm，容积为2000
‑
4000L，其直...
【专利技术属性】
技术研发人员：于修水，张振翀，郭兴龙，韩恒，
申请(专利权)人：淄博国创中心先进车用材料技术创新中心，
类型：新型
国别省市：
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