高强玻璃纤维增强铝内胆全缠绕复合气瓶制造技术

本实用新型专利技术高强玻璃纤维增强铝内胆全缠绕复合气瓶涉及压力容器技术领域。以“设置高强度玻璃纤维缠绕层及高强度玻璃纤维保护层”关键技术，包括铝内胆，铝内胆上设置有高强度玻璃纤维缠绕层、高强度玻璃纤维缠绕层上设置有高强度玻璃纤维保护层；其铝内胆与高强度玻璃纤维缠绕层以缠绕的方式相连接，高强度玻璃纤维缠绕层与高强度玻璃纤维保护层以粘接的方式相连接。用于盛装各种压缩气体。韧性好，其安全性、疲劳寿命、耐腐蚀性、抗火烧性等均较强，如遇意外事故，其破裂属泄漏模式而纤维不宜拉断，瓶壁碎片不会飞出伤人。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术高强玻璃纤维增强铝内胆全缠绕复合气瓶，涉及压力容器
； 特别涉及铝内胆类压力容器
；具体涉及滚轮式高强玻璃纤维增强铝内胆全缠绕复合气瓶的

技术介绍
目前，就储存气体类气瓶可分为全金属类气瓶通称I型瓶，金属内衬环向缠绕气瓶通称II型瓶，金属内衬全缠绕气瓶通称III型瓶，非金属内衬全缠绕气瓶通称IV型瓶。 本实用型高强玻璃纤维增强铝内胆全缠绕复合气瓶属于金属内衬全缠绕气瓶的III型气瓶，它主要作为呼吸器的高压供气部件，普遍应用于煤矿救生、医疗、消防安全等行业，用于充装空气、氧气、氮气等各类气体。相对于I型、II型气瓶，本专利技术的气瓶具有质量轻、耐腐蚀、耐高温等优势，IV型气瓶为非金属内衬全缠绕气瓶，由于内衬常用的为热塑性材料，对于温度相对于金属内衬更为敏感，一方面在快速充装气体过程中，温度急剧上升，非金属内衬会有不同程度的软化，影响内衬承压能力及金属瓶口与非金属内衬的结合的密封性，相对于IV型气瓶，本专利技术与I型、II型气瓶一样具有快速充装气体的优势，另一方面，相对于 IV型气瓶，本专利技术生产工艺简单、瓶口密封性能好、抗热性能好等优点。相对于国内市场上最常见的III型碳纤维增强铝内胆复合气瓶而言，本专利技术在没有明显增加重量的情况下， 达到碳纤维增强铝内胆复合气瓶的性能，由于高强玻璃纤维的高韧性非常不易拉断，气瓶破裂时就算内衬产生碎片，也会包覆在纤维内，故在安全性上也有了大幅度的提升，具有成本低、易生产，高安全性等优势。基于专利技术人的专业知识与工作经验及对事业的不懈追求， 在认真而充分的调查、了解、分析、总结、研究已有公知技术及现状基础上，采取“设置高强度玻璃纤维缠绕层及高强度玻璃纤维保护层”关键技术，研制成功了本技术。
技术实现思路
本技术采取“设置高强度玻璃纤维缠绕层及高强度玻璃纤维保护层”关键技术，包括铝内胆，铝内胆上设置有高强度玻璃纤维缠绕层、高强度玻璃纤维缠绕层上设置有高强度玻璃纤维保护层；其铝内胆与高强度玻璃纤维缠绕层以缠绕的方式相连接，高强度玻璃纤维缠绕层与高强度玻璃纤维保护层以粘接的方式相连接。通过本技术达到的目的是①、采取“设置高强度玻璃纤维缠绕层及高强度玻璃纤维保护层”关键技术，提供“高强玻璃纤维增强铝内胆全缠绕复合气瓶”的新产品。②、 使本技术的构思独特实用、设计科学合理、结构简单巧妙、效果显著可靠。③、解决已有公知技术及现状的不足、缺陷与弊端。④、使本技术的韧性好，其安全性、疲劳寿命、 耐腐蚀性、抗火烧性等均较强，如遇意外事故，其破裂属泄漏模式而纤维不宜拉断，就算内衬产生碎片，也会被包覆在纤维层内，而不会因碎片飞出而伤人。⑤、使本技术便于制作而成本低、方便使用而利于广泛推广应用。⑥、设置了高强纤维保护层，大大减少了气瓶在使用过程中，因磕、碰、磨、划等对压力承载主体的纤维造成的损伤，从而延长气瓶使用寿命。为实现上述目的，本技术提供的技术方案为一种高强玻璃纤维增强铝内胆全缠绕复合气瓶，包括铝内胆，所述铝内胆上设置有高强度玻璃纤维缠绕层、所述高强度玻璃纤维缠绕层上设置有高强度玻璃纤维保护层；所述高强玻璃纤维增强铝内胆全缠绕复合气瓶，其所述铝内胆与所述高强度玻璃纤维缠绕层以缠绕的方式相连接，其所述高强度玻璃纤维缠绕层与所述高强度玻璃纤维保护层以粘接的方式相连接。所述的高强玻璃纤维增强铝内胆全缠绕复合气瓶，所述铝内胆为瓶胆状结构，所述高强度玻璃纤维缠绕层为纵向缠绕的玻璃纤维层与环向缠绕的玻璃纤维层以铺层次序交替缠绕的复合高强度玻璃纤维缠绕层，所述高强度玻璃纤维保护层为薄膜状结构。所述的高强玻璃纤维增强铝内胆全缠绕复合气瓶，所述铝内胆由铝内胆的筒体部分、铝内胆的瓶底部分、铝内胆的瓶肩部分、铝内胆的瓶口部分构成。本技术的基本状况与制作过程是随着玻璃钢应用领域的发展，高强玻璃纤维被逐渐用于铝内胆全缠绕复合材料气瓶。它与钢质气瓶相比具有重量轻、耐腐蚀、安全性好和使用寿命长等优点，同时，与铝内胆碳纤维全缠绕复合气瓶相比较，更具有经济性，将它用于煤矿氧气呼吸器，在保证应用功能的前提下，可提供成本相对较低的装备。铝内胆高强玻璃纤维全缠绕复合气瓶是一种储存压缩空气、氧气等气体的容器，是氧气呼吸器的高压供气部件。钢质高压气瓶如遇到意外事故，其破裂属突发性破片模式，用高强玻璃纤维全缠绕的复合气瓶因其具有连续的玻璃纤维，破裂属泄漏模式，相比碳纤维有更好的韧性，破裂时纤维不宜拉断，所以不会有碎片飞出伤人，其安全性能、疲劳寿命、耐腐蚀性能、抗火烧性能等都远好于钢质气瓶。高强玻璃纤维增强铝内胆全缠绕复合气瓶的设计和制造是需要探索的高新
设计、制造的铝内胆全缠绕复合气瓶主要技术指标为安全系数11 > 3. 4，疲劳循环次数N > 10000次。对于铝内胆玻璃纤维全缠绕复合材料气瓶的复合材料结构应用有限元分析，对高强玻纤增强铝内胆全缠绕复合气瓶的结构铺层进行优化设计，使其获得良好的结构性能，并通过“自紧”处理，最大限度地提高其疲劳寿命。对于高强玻璃纤维增强铝内胆全缠绕气瓶所使用的铝内胆为申请人自行制造提供。本技术的目的在于针对复合气瓶用原材料——高端碳纤维被国外所垄断控制，而提供一种新型高强玻璃纤维增强铝内胆全缠绕复合气瓶，使之具有较轻的重量、良好的性能结构、实用性和经济性，并使其主要技术指标完全达到国际先进水平。本技术的目的在于应用现有技术提供一种全新的铝内胆玻璃纤维全缠绕复合气瓶，为实现目的，本技术以申请人自行制造的无缝铝内胆为芯模、铝内胆表面上按优化设计的铺层顺序进行高强玻璃纤维缠绕，在制造过程中对复合气瓶进行“自紧”处理。本技术根据高强玻璃纤维增强铝内胆全缠绕复合气瓶的功能要求，采用复合材料结构有限元分析对铝内胆玻璃纤维全缠绕复合气瓶进行铺层次序的优化设计。高强玻璃纤维增强铝内胆全缠绕复合气瓶的主要承载结构是由铝内胆和高强玻璃纤维缠绕层。铝内胆主要包括瓶底、筒体、瓶肩和瓶口部分。铝内胆筒体部分上的缠绕层是由纵向缠绕纤维层和环向缠绕纤维层按优化设计所得的铺层次序交替缠绕而成，玻璃纤维全缠绕层的表面上刷涂光敏树脂作为复合气瓶的保护层。本技术设计的高强玻璃纤维增强铝内胆全缠绕复合气4瓶满足合理的应力场分布，保证复合气瓶在使用最少的纤维用量的条件下能够承受最大的爆破压力(安全系数η > 3. 4)。使其破裂位置起始于复合气瓶的筒体部位、无碎片，在工作压力下复合气瓶的铝内胆始终处于弹性变形状态，保证复合气瓶具有持久、良好的气密性能和最佳的安全性能。由于采用了本技术提供的技术方案；由于采用了 “设置高强度玻璃纤维缠绕层及高强度玻璃纤维保护层”关键技术；由于本技术的基本状况与制作过程所述；由于本技术包括铝内胆，铝内胆上设置有高强度玻璃纤维缠绕层、高强度玻璃纤维缠绕层上设置有高强度玻璃纤维保护层，其铝内胆与高强度玻璃纤维缠绕层以缠绕的方式相连接，高强度玻璃纤维缠绕层与高强度玻璃纤维保护层以粘接的方式相连接。使得本技术与已有公知技术及现状相比，获得的有益效果是1、在采取“设置高强度玻璃纤维缠绕层及高强度玻璃纤维保护层”关键技术基础上，提供了 “高强玻璃纤维增强铝内胆全缠绕复合气瓶”的新产品。2、本技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：解越美，谭轶谦，张增营，岳增柱，张瑜，
申请(专利权)人：上海天海德坤复合气瓶有限公司，北京天海工业有限公司，
类型：实用新型
国别省市：