本实用新型专利技术的目的在于提供一种车用压缩天然气气瓶，所述气瓶由内到外依次为铝合金内衬(1)、层间粘结协调层(2)以及缠绕层，层间粘结协调层(2)为涂料层，其特征在于：所述缠绕层由内到外依次为玄武岩纤维复合层(3)、碳纤维复合层(4)以及玻璃纤维复合材料外防护层(5)，缠绕层均由纤维材料缠绕气瓶瓶体制成。该气瓶在有效节省成本的同时，具有更高的工作压力和更好的抗冲击性能。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及压缩天然气气瓶，特别提供一种具有更高工作压力和更好抗冲击性能的车用压缩天然气气瓶。
技术介绍
目前，我国车用压缩天然气的存贮已使用了钢制气瓶、玻璃纤维环向缠绕钢制气瓶和碳纤维缠绕铝合金气瓶。钢制气瓶和玻璃纤维环向缠绕钢制气瓶虽然成本较低，但相对比较笨重，且工作压力一般都低于20MPa，承装气体量较少；碳纤维缠绕铝合金气瓶虽然具有质轻高强的特点，也存在层间剪切性能较差的问题，尤其是受冲击后复合材料的强度下降明显；另外碳纤维成本较高，也影响了碳纤维缠绕铝合金气瓶的使用性。
技术实现思路
针对上述问题及不足，本技术提供了一种车用压缩天然气气瓶，该气瓶在有效节省成本的同时，具有更高的工作压力和更好的抗冲击性能。本技术具体提供了一种车用压缩天然气气瓶，所述气瓶由内到外依次为铝合金内衬1、层间粘结协调层2以及缠绕层，层间粘结协调层2为涂料层，其特征在于:所述缠绕层由内到外依次为玄武岩纤维复合层3、碳纤维复合层4以及玻璃纤维复合材料外防护层5，缠绕层均由纤维材料缠绕气瓶瓶体制成。其中铝合金内衬I即气瓶内胆，由铝合金制成，在铝合金内衬I外部涂覆有双酚A类环氧树脂或聚氨酯涂料，构成层间粘结协调层2，涂覆厚度优选为0.1-0.5mm。所述各缠绕层均由环向缠绕层和螺旋缠绕层交替缠绕构成，气瓶具体制备步骤为:①、层间粘结协调层涂覆在铝合金内衬I的外表面涂覆层间粘结协调层2，该层厚度为0.1-0.5_，选用双酚A类环氧树脂或聚氨酯涂料涂覆；②、玄武岩纤维复合层缠绕配制环氧树脂基体胶液，胶液成分及质量比为环氧树脂:碳纳米管:固化剂:消泡剂:促进剂=100:0.5-10:60-80:0.1-5:0.1-5 ;其中环氧树脂为均匀掺杂碳纳米管的热固性酚醛类环氧树脂或双酚A类环氧树脂，固化剂优选为甲基四氢苯酐，消泡剂优选为有机硅酮复合物，促进剂优选为甲基六氢苯酐。环向缠绕和螺旋缠绕交替缠绕玄武岩纤维复合层3，其中环向纤维缠绕厚度为1.2-2.4mm，螺旋纤维缠绕厚度为0.8-1.2mm，缠绕角为25-60°，形成玄武岩纤维复合层3 ;③、碳纤维复合层缠绕步骤②完成后，将玄武岩纤维更换为碳纤维，环向缠绕和螺旋缠绕交替缠绕碳纤维复合层4，其中环向纤维缠绕厚度为4.6-6.8mm，螺旋纤维缠绕厚度为2.8-3.9mm，缠绕角度为15-45°，形成碳纤维复合层4;④、玻璃纤维复合层缠绕待步骤③完成后，将碳纤维更换为玻璃纤维，依次进行螺旋和环向缠绕，其中螺旋缠绕厚度为0.6-0.9mm，缠绕角度为15°，环向缠绕厚度为0.3-0.5mm，形成玻璃纤维复合材料外防护层5 ；⑤、复合层固化将上述混杂叠加缠绕成型后的气瓶放入固化炉内固化，固化制度为900C /2.5h+125°C /4.5h:其中90°C固化的2.5h区间内，气瓶瓶体保持每15秒钟360°的转动，使气瓶表面树脂流动均匀。其中缠绕工艺采用湿法连续缠绕，分别牵引玄武岩纤维、碳纤维及玻璃纤维粗纱通过树脂胶槽浸润树脂胶液以环向或螺旋排纱方式进行连续缠绕成型。缠绕过程中张力波动范围控制在±2N内。本技术所述车用压缩天然气气瓶，其特征在于:所述气瓶的公称容积为70L，公称工作压力为30MPa ;其中铝合金内衬I的外径为Φ326+2πιπι，最小设计壁厚5.0mm，重量小于17Kg ;所述气瓶瓶体整体缠绕后直径为Φ348+2πιπι，气瓶长度为1080+lmm ;气瓶瓶嘴长度为50mm，瓶嘴螺纹为M50 X 1.5-6H规格，气瓶总重小于34Kg。本技术所述车用压缩天然气气瓶的有益效果为:该气瓶的防碰撞性能更高，确保气瓶具有更高的安全性；玄武岩纤维增强材料的综合性能优越:抗拉强度高、弹性模量高，化学稳定性好，具有优良的耐候性；另外玄武岩纤维的原料来源广泛、生产成本低，具有明显的成本优势。因此，采用玄武岩纤维与碳纤维混杂复合材料在保证气瓶承压能力的同时，有效的降低了车用压缩天然气气瓶的成本。【附图说明】图1本技术车用压缩天然气气瓶结构简图。图2本技术车用压缩天然气气瓶轴向剖面示意图。附图标号说明:1、铝合金内衬，2、层间粘结协调层，3、玄武岩纤维复合层，4、碳纤维复合层，5、玻璃纤维复合材料外防护层，L1、气瓶瓶嘴长度，L、气瓶长度。【具体实施方式】实施例如图所示，本实施例所述车用压缩天然气气瓶瓶体由内到外依次为铝合金内衬1、层间粘结协调层2以及缠绕层，其中缠绕层由内到外依次为玄武岩纤维复合层3、碳纤维复合层4以及玻璃纤维复合材料外防护层5。层间粘结协调层2为涂料层，用毛刷蘸取白色高固丙烯酸聚氨酯水性涂料涂覆于铝合金内衬I外表面，确保铝胆外表面被全部涂覆，且涂覆均匀，该层厚度为0.3mm。所述玄武岩纤维复合层3、碳纤维复合层4和玻璃纤维复合材料外防护层5均由环向缠绕层和螺旋缠绕层交替缠绕而成。玄武岩纤维复合层3由玄武岩纤维缠绕制成，按照892/352/892的缠绕顺序完成缠绕，环向缠绕层厚度为1.7mm，螺旋缠绕层厚度为0.8mm，缠绕张力依次为20N/18N/16N，形成玄武岩纤维复合层3。碳纤维复合层4 按照 892/152/892/202/892/452/892/232/892/162/893的缠绕顺序由碳纤维完成缠绕，环向缠绕层厚度为6.5mm，螺旋缠绕层厚度为3.4mm，环向张力由30N递减至25N，螺旋张力由27N递减至23N，形成碳纤维复合层4。玻璃纤维复合材料外防护层5由玻璃纤维缠绕制成，按照152/892的缠绕顺序完成缠绕，环向缠绕层厚度为0.5mm，螺旋缠绕厚度为0.6mm，缠绕张力为20N/18N，形成玻璃纤维复合材料外防护层5。该气瓶公称容积70L，公称工作压力30MPa，铝合金内衬I外径为Φ 327mm，最小设计壁厚5.0mm，铝合金内衬重量为16.7Kg ;气瓶整体缠绕后直径为Φ349mm，气瓶长度L为1080mm，气瓶瓶嘴长度LI为50mm，瓶嘴螺纹为M50 X 1.5-6H规格，气瓶总重为31.9Kg。制备所得气瓶直接进行水压爆破，结果为135MPa ;另取一只经1.Sm高空坠落实验之后水压爆破，结果为132MPa，显示出该车用压缩天然气气瓶具有良好的承压效果，并且具有良好的耐冲击性能。上述实施例只为说明本技术的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本技术的内容并据以实施，并不能以此限制本技术的保护范围。凡根据本技术精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本技术的保护范围之内。【主权项】1.一种车用压缩天然气气瓶，所述气瓶由内到外依次为铝合金内衬(I)、层间粘结协调层(2)以及缠绕层，层间粘结协调层(2)为涂料层，其特征在于:所述缠绕层由内到外依次为玄武岩纤维复合层(3)、碳纤维复合层(4)以及玻璃纤维复合材料外防护层(5)，缠绕层由纤维材料缠绕气瓶瓶体制成。2.按照权利要求1所述车用压缩天然气气瓶，其特征在于:所述玄武岩纤维复合层(3)、碳纤维复合层(4)和玻璃纤维复合材料外防护层(5)均由环向缠绕层和螺旋缠绕层交替缠绕构成，玄武岩纤维复合层(3)环向缠绕层厚度为1.2-2.4mm，螺旋缠绕层厚度为0.8-1.2mm ;碳纤维复合层(4)环向缠绕层厚度为4.6-6.8本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种车用压缩天然气气瓶，所述气瓶由内到外依次为铝合金内衬（1）、层间粘结协调层（2）以及缠绕层，层间粘结协调层（2）为涂料层，其特征在于：所述缠绕层由内到外依次为玄武岩纤维复合层（3）、碳纤维复合层（4）以及玻璃纤维复合材料外防护层（5），缠绕层由纤维材料缠绕气瓶瓶体制成。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：齐磊，刘扬涛，宋维凤，
申请(专利权)人：沈阳中复科金压力容器有限公司，
类型：新型
国别省市：辽宁;21
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