CN110834418A - 一种纤维增强复合材料压力容器及其制备方案 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种压力容器，是一种以纤维增强、塑料为基材的复合材料制造的压力容器，包括圆筒管、两端的封头、连接装置,圆筒管采用多轴向碳纤维无纺预浸布卷筒成型及固化，封头也釆用相同的预浸布叠层，用热模压固化、连接装置是在圆筒管两端及封头端设置有相适配的连接梯型凸缘,釆用螺旋型钢条卡接带卡接紧固。本压力容器具有重量轻、承受力强、制造速度快、成本低的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种复合材料压力容器，尤其是一种以纤维增强、塑料为基材的复合材料制造的压力容器。
背景技术
现有的复合材料压力容器，例如氧、氢压力容器为了轻质化，釆用以纤维增强、塑料为基材的复合材料制造，例如，公告号为CN108692181A的中国发明专利，公开了“一种复合材料气甁的制备方法”，其通过螺旋向缠绕层釆用逐渐扩孔的方式，制造方法是缠绕方法, 从压力容器的一端移动旋转缠绕至另一端, 再往复循环进行。这种加工方法及工艺，速度慢、成本高，缠绕而成的复合材料中纤维方向只有双轴向受力。
发明内容
为了克服现有技术中制造速度慢、成本高、复合材料中纤维方向只有双轴向受力的问题。本发明提供一种多轴向碳纤维长丝无纺预浸布、经向平型卷绕成圆筒管、圆筒管两端有连接凸缘，两端包括相连接的封头，封头采用所述的预浸布剪成圆型、叠加多层，经过热模压成型，封头包括相对应的连接凸缘，圆筒管与两端的封头连接，连接采用一种螺旋型钢条卡带的连接装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种纤维增强复合材料压力容器及其制备方案，包括圆筒管（1）、两端的封头（2）、连接装置（3），其特征在于圆筒管（1）采用多轴向长丝无纺预浸布，预浸布沿经向平型卷成圆筒，所述的圆筒两端有连接梯型凸缘，封头（2）采用所述的预浸布剪成圆型，叠加多层，再采用热模压，封头（2）外周包括设置有与圆筒两端梯型凸缘相对应的凸缘，圆筒管（1）与两端的封头（2）通过连接装置（3）连接成压力容器。
所述的无纺预浸布还包括采用未预浸树脂的无纺布，所述的卷成圆筒过程中还包括涂抹树脂。
所述的封头（2）也包括采用所述的预浸布剪成圆型，中间部分圆型逐渐缩小。
所述的圆筒两端连接梯形凸缘，无纺预浸布在梯形凸缘转角处至连接边沿部分处，将经向丝层剪去，以上所述还包括未预浸树脂的无纺布。
所述的圆筒两端连接梯形凸缘部分，从连接处边沿经凸缘部分向圆筒中部延伸，增加的沿圆筒轴向的单向丝层为增加丝层，以上所述还包括未预浸树脂的无纺布。
所述的连接装置（3）中，在连接梯型凸缘内槽中，设置圆圈型内垫块（4）。
所述的连接装置（3）中，圆筒管（1）与两端封头（2）及圆圈型内垫块（4）的相连接的缝隙部分，涂抹添加短纤维的树脂。
所述的圆筒管（1）和封头（2）的预浸布丝层中，包括未预浸树脂的无纺布丝层中，还包括丝层中采用含有部分延伸性纤维丝、螺旋型纤维丝中两种或仼一种。
本发明的有益效果是，本发明压力容器采用多轴向纤维布沿经向平型卷筒成型，加工速度快，技术要求低，成本低，多轴向的0°+45°+ -45°+90°比双轴向承受力更均匀，多轴向比双轴向的复合材料强度更高，封头采用多轴向纤维布叠加模压，速度快，成本低，所采用的连接装置连接强度高，连接装置中的圆圈型内垫块，具有承受力强，可以支撑连接处梯形凸缘槽的弯曲受力，还增加了连接缝隙面而分散减弱压强，成本占比低，总重量与丝束或丝片双轴向移动旋转缠绕的压力容器相近。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明俯视示意图；
图2为圆筒管的横切面的示意图；
图3为连接装置剖面示意图。
图中1. 圆筒管，2. 封头，3. 连接装置，4. 圆圈型内垫块，5. 螺旋型钢条连接卡带，6. 连接卡带两侧有三角型，7. 紧固带。
具体实施方式
【实施例1】
一种纤维增强复合材料压力容器及制备方案，压力容器包括圆筒管1、两端的封头2、连接装置3，圆筒管1采用多轴向碳纤维长丝无纺预浸布，预浸布丝层中加入少量具有延伸性的螺旋型丝或者氨纶丝，多轴向是0°+45°+ -45°+90°，每个轴向角度容差容许上下5°，预浸布按经向平型卷成多层的圆筒，圆筒两端设置有连接梯型凸缘，预浸布在圆筒凸缘的位置起至凸缘边沿部分剪去经向丝层，
戓者在制造纤维布的过程中将上述经丝删除 , 还包括沿筒管轴向增加轴向单向丝层、增加部分包括剪去戓删除部分的全部、及再向筒管的中部延伸一部分的宽度，增加在各层或部分卷层中、还可包括卷层的內层及外层，增加部分是补强连接梯型凸缘处碳纤维、玻璃纤维类呈脆性丝因弯曲造成的强力损失补充，如采用超高分子量聚乙烯纤维可以减少补强戓不补强。包括凸缘部分卷筒卷完后，再加温定型，封头2也采用圆筒相同的预浸布，剪成多个圆型叠加而成，中间有部分是逐渐缩小直径的圆型，叠加其中，做为补强，封头2外周设置有与圆筒凸缘相对应的连接梯形凸缘，之后封头2采用热模压成型，连接装置3的圆型凸缘与相对应的封头2凸缘对齐，凸缘内的凹槽中设置有圆圈型内垫块4，内垫块的作用是承受压强和支撑连接梯形凸缘的压强，圆筒与封头2凸缘边沿对齐后形成的外周，采用螺旋形钢条连接卡带5，连接卡带两侧有三角型6，连接卡带6卡入凸缘连接，三角型中设置紧固带7，紧固带7用螺栓拧紧，圆筒凸缘与相对应的封头2凸缘边沿对齐处的缝隙中，和凸缘内的凹槽中与圆圈型内垫块4的缝隙中，采用添加有短纤维的树脂粘接和填充，短纤维在树脂中起增强作用，之后在封头一端设置孔洞，还可以在模压前或模压中设置孔洞。
【实施例2】
圆筒管1、两端的封头2可采用的多轴向碳纤维长丝无纺布、无纺布采用人工涂抹树脂，还可釆用玻璃纤维布、超高分子量聚乙烯纤维布，容器里也可设置內套。
Claims (8)
1.一种纤维增强复合材料压力容器及其制备方案，包括圆筒管（1）、两端的封头（2）、连接装置（3），其特征在于圆筒管（1）采用多轴向长丝无纺预浸布，预浸布沿经向平型卷成圆筒，所述的圆筒两端有连接梯型凸缘，封头（2）采用所述的预浸布剪成圆型，叠加多层，再采用热模压，封头（2）外周包括设置有与圆筒两端梯型凸缘相对应的凸缘，圆筒管（1）与两端的封头（2）通过连接装置（3）连接成压力容器。
2.根据权利要求1所述的一种纤维增强复合材料压力容器及其制备方案，其特征在于所述的无纺预浸布还包括采用未预浸树脂的无纺布，所述的卷成圆筒过程中还包括涂抹树脂。
3.根据权利要求1所述的一种纤维增强复合材料压力容器及其制备方案，其特征在于所述的封头（2）也包括采用所述的预浸布剪成圆型，中间部分圆型逐渐缩小。
4.根据权利要求1所述的一种纤维增强复合材料压力容器及其制备方案，其特征在于所述的圆筒两端连接梯形凸缘，无纺预浸布在梯形凸缘转角处至连接边沿部分处，将经向丝层剪去，以上所述还包括未预浸树脂的无纺布。
5.根据权利要求1所述的一种纤维增强复合材料压力容器及其制备方案，其特征在于所述的圆筒两端连接梯形凸缘部分，从连接处边沿经凸缘部分向圆筒中部延伸，增加沿圆筒轴向的单向丝层为增加丝层，以上所述还包括未预浸树脂的无纺布。
6.根据权利要求1所述的一种纤维增强复合材料压力容器及其制备方案，其特征在于所述的连接装置（3）中，在连接梯型凸缘内槽中，设置圆圈型内垫块（4）。
7.根据权利要求1所述的一种纤维增强复合材料压力容器及其制备方案，其特征在于所述的连接装置（3）中，圆筒管（1）与两端封头（2）及圆圈型内垫块（4）的相连接的缝隙部分，涂抹添加短纤维的树脂。
8.根据权利要求1所述的一种纤维增强复合材料压力容器及其制备方案，其特征在于所述的圆筒管（1）和封头（2）的预浸布丝层中，包括未预浸树脂的无纺布丝层中，还包括丝层中采用含有部分延伸性纤维丝、螺旋型纤维丝中两种或仼一种。
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