用于低温绝热容器外壳的筒体制造技术

本申请公开了用于低温绝热容器外壳的筒体，筒体采用纤维复合材料制成，筒体包括波纹段和位于波纹段两端的连接结构，波纹段与连接结构一体成型；筒体的尺寸满足以下关系式：其中，

【技术实现步骤摘要】
用于低温绝热容器外壳的筒体、低温绝热容器及制造设备


[0001]本申请涉及储氢低温绝热容器
，具体涉及用于低温绝热容器外壳的筒体
、
低温绝热容器及制造设备
。

技术介绍

[0002]随着低温技术的不断发展，工业低温液体，如液氮
、
液氨
、
液氧等的应用日趋广泛，航空航天
、
能源化工
、
食品医疗等各行各业对储运低温液体容器的需求量也逐年增长，如今全球范围内服役数量已经超过了
30
万台
。
低温绝热容器是典型的储运低温液态介质的设备，主要由外容器
、
内容器
、
绝热层以及内支撑结构等部件构成
。
为满足储运需求，大容积化已经成为了低温绝热容器的发展趋势，在低温绝热容器中，外容器是隔绝绝热层与外部环境的屏障，其服役情况会直接影响低温绝热容器的绝热性能
。
作为主要承受外压的部件，外容器在内部真空绝热层与外容器外部支撑压力共同作用下容易发生屈曲失稳等失效
。
同时随着服役温度降低
、
金属热收缩将引发结构连续性问题，进一步加剧了结构外压失稳的失效行为；而在容器大容积化发展趋势下，低温绝热容器外压失稳现象会更加突出
。
另外，出于制造成本和运输成本等因素考虑，容器重量也应尽量减重
。
因此，如何实现轻量化以及加强抗外压能力成为了此类低温绝热容器亟待解决的问题
>。

技术实现思路

[0003]本申请旨在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一
。
为此，本申请提供了用于低温绝热容器外壳的筒体
、
低温绝热容器及制造设备
。
[0004]为了达到上述目的，本申请采用如下技术方案：用于低温绝热容器外壳的筒体，所述筒体采用纤维复合材料制成，所述筒体包括波纹段和位于波纹段两端的连接结构，所述波纹段与所述连接结构一体成型；所述筒体的尺寸满足以下关系式：
[0005][0006]其中，
D
为筒体的轴向长度，
d
为波纹段的轴向长度
。
[0007]应用本申请具有以下有益效果：通过将筒体大部分设计为波纹段，可加强筒体的抗压能力，这样在抗压能力满足要求的前提下，由于该筒体完全使用纤维复合材料制成，可显著降低筒体重量以及成本
。
[0008]可选的，所述波纹段的尺寸满足以下关系式：
[0009]1.1R
in
≤R
out
≤1.2R
in
；
[0010]H≤L≤2H
；
[0011]其中，
R
in
为波纹段的内径尺寸，
R
out
为波纹段的外径尺寸，
H
为波纹段的波高，
L
为波纹段的波距
。
[0012]可选的，所述连接结构包括直边段和筒体翻边，所述直边段与波纹段连接，所述筒体翻边与直边段连接
。
[0013]此外，本申请还提供了低温绝热容器，所述低温绝热容器包括内胆和设置于所述内胆外侧的外壳，所述内胆与外壳间隔设置，所述外壳包括封头和如上述技术方案中任一项所述的用于低温绝热容器外壳的筒体，所述封头与所述连接结构密封连接
。
本申请所提供的低温绝热容器与前述筒体的有益效果推理过程相似，在此不再赘述
。
[0014]此外，本申请还提供了筒体制造设备，所述制造设备包括模具和支撑结构，所述模具具有成型腔，所述成型腔包括波纹结构段和位于所述波纹结构段两侧的连接结构段，所述波纹结构段的内表面为波纹表面，所述成型腔的尺寸满足以下关系式：
[0015][0016]其中，
D0为成型腔的轴向长度，
d0为波纹结构段的轴向长度；所述支撑结构可分离地设置于所述成型腔内，并且所述支撑结构用于抵压支撑由纤维复合材料制成的且铺设于所述波纹表面的预浸料
。
应用该制造设备能够制造出完全使用纤维复合材料的筒体，显著减轻筒体的重量和成本
。
同时，通过设置支撑结构，可制作大尺寸的筒体而不用担心其在固化过程中发生破裂
、
脱离等问题
。
[0017]可选的，所述连接结构段包括平滑结构段，所述平滑结构段具有平滑的圆柱内表面以及与所述圆柱内表面连接的环形端面
。
[0018]可选的，所述模具包括座体和盖体，所述座体与盖体可拆卸地固定连接，所述成型腔包括位于座体上的第一部分和位于盖体上的第二部分，并且所述第一部分与第二部分相同
。
[0019]可选的，所述支撑结构具有收缩状态和撑起状态，当所述支撑结构处于所述收缩状态时能够进出所述成型腔，当所述支撑结构处于所述撑起状态时能够将铺设于所述波纹表面的预浸料压紧
。
[0020]可选的，所述支撑结构为橡胶筒；或，所述支撑结构包括支撑架和支撑环，所述支撑架包括支撑座和至少
N
个可伸缩的支撑杆，
N≥2
，所述支撑杆的一端固定于所述支撑座，所述支撑环固定于所述支撑杆的另一端，所述支撑环用于抵压铺设于所述成型腔的内壁上的预浸料
。
[0021]可选的，所述支撑环为橡胶管；或，所述支撑环包括
N
根间隔设置的呈弧状的刚性件，
N
根所述刚性件一一对应地固定于
N
个所述支撑杆
。
[0022]本申请的这些特点和优点将会在下面的具体实施方式以及附图中进行详细的揭露
。
本申请最佳的实施方式或手段将结合附图来详尽表现，但并非是对本申请技术方案的限制
。
另外，在每个下文和附图中出现的这些特征
、
要素和组件是具有多个，并且为了表示方便而标记了不同的符号或数字，但均表示相同或相似构造或功能的部件
。
附图说明
[0023]下面结合附图对本申请作进一步说明：
[0024]图1为本申请提供的用于低温绝热容器外壳的筒体的示意图；
[0025]图2为图1中
A
部分的放大示意图；
[0026]图3为本申请提供的低温绝热容器的示意图；
[0027]图4为封头的示意图；
[0028]图5为封头翻边的示意图；
[0029]图6为对比实验中计算惯性矩的示意图；
[0030]图7为本申请提供的筒体制造设备的结构示意图；
[0031]图8为制造设备的爆炸图；
[0032]图9为支撑结构的示意图；
[0033]图
10
为另一种支撑结构的示意图
。
[0034]其中，
1.
筒体，
10.
波纹段，...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
用于低温绝热容器外壳的筒体，其特征在于，所述筒体
(1)
采用纤维复合材料制成，所述筒体
(1)
包括波纹段
(10)
和位于波纹段
(10)
两端的连接结构，所述波纹段
(10)
与所述连接结构一体成型；所述筒体
(1)
的尺寸满足以下关系式：其中，
D
为筒体
(1)
的轴向长度，
d
为波纹段
(10)
的轴向长度
。2.
如权利要求1所述的用于低温绝热容器外壳的筒体，其特征在于，所述波纹段
(10)
的尺寸满足以下关系式：
1.1R
in
≤R
out
≤1.2R
in
；
H≤L≤2H
；其中，
R
in
为波纹段
(10)
的内径尺寸，
R
out
为波纹段
(10)
的外径尺寸，
H
为波纹段
(10)
的波高，
L
为波纹段
(10)
的波距
。3.
如权利要求1或2所述的用于低温绝热容器外壳的筒体，其特征在于，所述连接结构包括直边段
(11)
和筒体翻边
(12)
，所述直边段
(11)
与波纹段
(10)
连接，所述筒体翻边
(12)
与直边段
(11)
连接
。4.
低温绝热容器，所述低温绝热容器包括内胆
(3)
和设置于所述内胆
(3)
外侧的外壳，所述内胆
(3)
与外壳间隔设置，其特征在于，所述外壳包括封头
(2)
和如权利要求1至3中任一项所述的用于低温绝热容器外壳的筒体，所述封头
(2)
与所述连接结构密封连接
。5.
筒体制造设备，其特征在于，所述制造设备包括模具
(6)
和支撑结构
(7)
，所述模具
(6)
具有成型腔
(62)
，所述成型腔
(62)
包括波纹结构段
(620)
和位于所述波纹结构段
(620)
两侧的连接结构段，所述波纹结构段
(620)
的内表面为波纹表面，所述成型腔
(62)
的尺寸满足以下关系式：其中，
D0为成型腔
(62)
的轴向长度，
d0为波纹结...

【专利技术属性】
技术研发人员：施建峰，曹壮壮，葛周天，郑津洋，姚日雾，戚亮亮，王中震，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：