具备结构健康自感知监测功能的气瓶及其制备方法和气瓶系统技术方案

本发明专利技术涉及压力容器及健康监测领域，公开了具备结构健康自感知监测功能的气瓶及其制备方法和气瓶系统

【技术实现步骤摘要】
为加氢枪；9为储氢气瓶的瓶阀；
10
为上位机云平台
。
[0008]上述方法虽然均通过预先在复合材料内部埋入传感器，都能取得一定的在线健康监测效果，但无一例外的在气瓶的制备过程中通过植入传感器将在缠绕层形成较大的缺陷，给气瓶的结构安全带来挑战
。
[0009]此外，这些内置的传感器与结构本身相对独立，庞大的传感器数量增加了结构重量和安装难度，且存在应变承受能力不高
、
对服役环境敏感及本身机械性能与复合材料难以匹配等问题，造成复合材料结构件原始性能的损失
。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的是为了克服现有的具有在线健康监测功能的压力容器其安全性能不佳的问题，提供了具备结构健康自感知监测功能的气瓶及其制备方法和气瓶系统
。
该气瓶能够在提高缠绕层强度
、
气密性的同时，利用其电阻
/
应变响应效应，实现气瓶的原位自感知结构健康监测
。
[0011]为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种具备结构健康自感知监测功能的气瓶，所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种具备结构健康自感知监测功能的气瓶，其特征在于，所述气瓶包括内胆，且所述内胆的外表面上依次层叠设置有碳纤缠绕层
、
玻纤绝缘层
、
智能感知层和玻纤防护层；其中：所述碳纤缠绕层含有碳纤维和固化树脂
I
；所述玻纤绝缘层含有玻璃纤维
I
和固化树脂
II
；所述智能感知层含有玻璃纤维束
、
固化环氧树脂和分散在所述固化环氧树脂中的少层石墨烯；所述玻纤防护层含有玻璃纤维
II
和固化树脂
III。2.
根据权利要求1所述的气瓶，其中，所述内胆的材质为金属和
/
或塑料；所述金属选自铝合金
、
镁合金和钛合金中的至少一种；所述塑料为尼龙
、
高密度聚乙烯和改性聚乙烯中的至少一种；和
/
或，所述内胆的壁厚为
1mm
至
10mm
，所述内胆的容积为
3L
至
680L。3.
根据权利要求1所述的气瓶，其中，所述碳纤缠绕层的厚度为4‑
18mm
；和
/
或，所述碳纤缠绕层中，所述碳纤维为聚丙烯腈基碳纤维；所述聚丙烯腈基碳纤维的丝束大小为
12K
至
24K。4.
根据权利要求1‑3中任意一项所述的气瓶，其中，所述碳纤缠绕层中，所述固化树脂
I
由含有树脂
I
和固化剂
I
的混合物经固化处理得到；所述树脂
I
选自环氧树脂和
/
或乙烯基树脂；所述固化剂
I
选自三乙烯四胺
、
钛酸叔胺酯
、
改性聚醚胺和过氧化甲乙酮中的至少一种
。5.
根据权利要求1‑3中任意一项所述的气瓶，其中，所述玻纤绝缘层的厚度为4‑
10mm
；和
/
或，所述玻璃纤维
I
为
E
‑
玻璃纤维；所述玻纤绝缘层中，所述固化树脂
II
由含有树脂
II
和固化剂
II
的混合物经固化处理得到；所述树脂
II
选自环氧树脂和
/
或乙烯基树脂；所述固化剂
II
选自三乙烯四胺
、
钛酸叔胺酯
、
改性聚醚胺和过氧化甲乙酮中的至少一种
。6.
根据权利要求1‑3中任意一项所述的气瓶，其中，所述智能感知层的厚度为
6mm
至
12mm
；和
/
或，所述少层石墨烯的厚度为2‑
10nm
，横向尺寸为
10
‑
50
μ
m。7.
根据权利要求1‑3中任意一项所述的气瓶，其中，所述智能感知层中，所述固化环氧树脂由含有环氧树脂和固化剂
III
的混合物经固化处理得到；所述固化剂
III
为三乙烯四胺
、
钛酸叔胺酯和改性聚醚胺中的至少一种
。8.
根据权利要求1‑3中任意一项所述的气瓶，其中，所述智能感知层中还含有分散剂；所述分散剂选自氯代十六烷基吡啶和
/
或聚乙烯吡咯烷酮；所述分散剂的含量为所述少层石墨烯的含量的2‑
6.5wt
％
。9.
根据权利要求1‑3中任意一项所述的气瓶，其中，所述玻纤防护层的厚度为2‑
5mm
；和
/
或，所述玻璃纤维
II
选自
E
‑
玻璃纤维和
/
或
S
‑
玻璃纤维；所述玻纤防护层中，所述固化树脂
III
由含有树脂
III
和固化剂
IV
的混合物经固化处理得到；所述树脂
III
选自环氧树脂和
/
或乙烯基树脂；所述固化剂
IV
选自三乙烯四胺
、
钛酸叔胺酯
、
改性聚醚胺和过氧化甲乙酮中的至少一种
。10.
一种制备权利要求1‑9中任意一项所述的具备结构健康自感知监测功能的气瓶的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)
碳纤缠绕层的制备：将浸渍有树脂
I
和固化剂
I
的碳纤维缠绕在内胆的外表面，得到预制气瓶
I
；
(2)
玻纤绝缘层的制备：将浸渍有树脂
II
和固化剂
II
的玻璃纤维
I
缠绕在所述预制气瓶
I
的外表面，得到预制气瓶
II
；
(3)
智能感知层的制备：将含有少层石墨烯
、
环氧树脂和固化剂
III
的凝胶混合物涂覆在所述预制气瓶
II
的外表面，形成涂覆层，然后在所述涂覆层的外表面缠绕玻璃纤维束，形成玻璃纤维束层，所述涂覆与所述缠绕依次交替进行，得到预制气瓶
III
；
(4)
玻纤防护层的制备：将浸渍有树脂
III
和固化剂
IV
的玻璃纤维
II
缠绕在所述预制...

【专利技术属性】
技术研发人员：付玲，蒋凯歌，任亚科，刘延斌，姚远超，郭伦文，文杰，
申请(专利权)人：中联重科股份有限公司，
类型：发明
国别省市：