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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