一种长寿命高可靠的气瓶结构的制作方法

1.本实用新型涉及卫星技术领域，具体为一种长寿命高可靠的气瓶结构。


背景技术：

2.气瓶是一种在正常环境温度下为－40～60℃，公称容积范围为0.4～3000l，公称压力范围为0.2～35mpa，压力与容积的乘积大于或者等于1.0mpa
·
l，且盛装介质的移动式压力容器，可盛装的介质包括压缩气体、液化气体、溶解气体、低于60℃液体以及混合气体。目前气瓶类别主要由无缝气瓶、焊接气瓶、焊接绝热气瓶、缠绕气瓶和内部装有填料的气瓶。
3.气瓶带有压力，具有发生爆炸的风险，而盛装的介质有可能为可燃或者有毒，一旦发生泄漏，可能引起火灾、人员中毒等安全事故。因此，气瓶的设计、形式实验、制造、充装、运输、储存、使用等等需满足一定的要求，其中气瓶设计是气瓶寿命周期内的重要环节。对于承压气瓶，掌握其失效模式，在建造阶段采取有效的防治措施，是保证产品本质安全的关键所在。气瓶虽然结构简单，但在服役条件较为复杂的情况下，不但承受内部介质引起的压力腐蚀等作用，还承受外部环境的机械作用、化学作用、热作用、光作用等，因此气瓶设计需要考虑众多失效模式，包括脆性断裂、延性断裂、疲劳断裂、失稳失效、腐蚀失效、应力作用下的腐蚀断裂、纤维气瓶缠绕层的失效、低温绝热气瓶的绝热失效等等。
4.针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种长寿命高可靠的气瓶结构，具备结构强度高、防腐蚀等优点，解决了气瓶受力导致破裂，不耐腐蚀以及腐蚀后开裂等问题。


技术实现要素：

5.(一)解决的技术问题
6.针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种长寿命高可靠的气瓶结构，具备强度高密封性好等优点，解决了气瓶受力导致破裂，不耐腐蚀以及腐蚀后开裂的问题。
7.(二)技术方案
8.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种长寿命高可靠的气瓶结构，包括第一内胆和气瓶本体，所述第一内胆内部与气瓶本体交接，所述第一内胆外部设置有次内胆，所述次内胆外部设置有次外层，所述次外层外部设置有涂层，气瓶共包括五层，第一层为第一内胆，使用材料为铝合金，最薄壁厚大于2mm，第一内胆内部结构含有沿圆周方向或轴向均匀分布的四条加强筋，可有助于增加机械强度，瓶体上、下两端采用圆滑结构，第二层为次内胆，为不锈钢和钛合金金属复合材料，靠内层为不锈钢。
9.优选的，所述气瓶一侧设置有密封垫片，所述密封垫片一侧设置有气瓶接头，所述气瓶接头与气瓶本体螺纹旋接，气瓶接头与气瓶本体采用螺纹进行连接，然后采用真空电子束焊的方式进行连接，真空电子束焊接后需要进行热处理，真空热处理温度为150～200
°
保温1～2h，消除应力。
10.与现有技术相比，本实用新型提供了一种长寿命高可靠的气瓶结构，具备以下有
益效果：
11.1、该长寿命高可靠的气瓶结构，通过选取具有良好韧性和塑性的铝合金材料，焊接后对无缝气瓶进行消应力热处理，同时，次内层选用强度较高钛钢金属复合材料，防止出现延性断裂情况，次外层采用碳纤维复合材料，通过不同方向缠绕，有效防止纤维缠绕气瓶缠绕层的失效。
12.2、该长寿命高可靠的气瓶结构，瓶体结构采用圆滑过渡，并且内含加强筋，有效防止疲劳失效，增加了气瓶的设计使用年限，气瓶接头设计考虑接头密封性能，采用密封垫片、螺纹和焊接相结合的方式，多级增强密封效果。
附图说明
13.图1为本实用新型气瓶本体结构示意图。
14.其中：1、气瓶接头；2、密封垫片；3、第一内胆；4、次内胆；5、次外层；6、涂层。
具体实施方式
15.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
16.请参阅图1，一种长寿命高可靠的气瓶结构，包括第一内胆3和气瓶本体，第一内胆3内部与气瓶本体交接，第一内胆3外部设置有次内胆4，次内胆4 外部设置有次外层5，次外层5外部设置有涂层6。
17.通过上述技术方案，该气瓶共包括五层，第一层为第一内胆3，使用材料为铝合金，最薄壁厚大于2mm，第一内胆3内部结构含有沿圆周方向或轴向均匀分布的四条加强筋，可有助于增加机械强度，瓶体上、下两端采用圆滑结构，第二层为次内胆4，为不锈钢和钛合金金属复合材料，靠内层为不锈钢，外层为钛合金，钛因优良的耐蚀性能，钢具有很好结构强度，既能抗腐蚀性能又能显著增强结构强度，第三层为次外层5，为非金属复合材料碳纤维与环氧树脂复合材料，其比强度和比模量均比内层大数倍，还具有优良的化学稳定性、耐磨性、耐热和耐疲劳和蠕变性能以及电绝缘性，次外层5为碳纤维与环氧树脂复合材料，缠绕沿筒体环缠绕，层数大于二层，第一层角度为 +80～+90
°
、第二层角度为－80～-90
°
，每层与上一层方向交叉缠绕。然后再进行螺旋缠绕，层数大于二层，第一层角度为+30～+40
°
、第二层角度为－ 30～-40
°
，每层与上一层方向交叉缠绕，第四层为涂层6，防止外部腐蚀介质进入。
18.具体的，气瓶一侧设置有密封垫片2，密封垫片2一侧设置有气瓶接头1，气瓶接头1与气瓶本体螺纹旋接。
19.通过上述技术方案，气瓶接头1与气瓶本体采用螺纹进行连接，然后采用真空电子束焊的方式进行连接，真空电子束焊接后需要进行热处理，真空热处理温度为150～200
°
保温1～2h，消除应力，气瓶接头1与气瓶采用密封垫片2进行密封，垫片材料为橡胶或者聚四氟乙烯、尼龙等材料。
20.在使用时，该长寿命高可靠的气瓶结构，通过选取具有良好韧性和塑性的铝合金
材料，焊接后对无缝气瓶进行消应力热处理，同时，次内层选用强度较高钛钢金属复合材料，防止出现延性断裂情况，次外层5采用碳纤维复合材料，通过不同方向缠绕，有效防止纤维缠绕气瓶缠绕层的失效。
21.该长寿命高可靠的气瓶结构，瓶体结构采用圆滑过渡，并且内含加强筋，有效防止疲劳失效，增加了气瓶的设计使用年限，气瓶接头设计考虑接头密封性能，采用密封垫片2、螺纹和焊接相结合的方式，多级增强密封效果。
22.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。


技术特征：
1.一种长寿命高可靠的气瓶结构，包括第一内胆(3)和气瓶本体，其特征在于：所述第一内胆(3)内部与气瓶本体交接，所述第一内胆(3)外部设置有次内胆(4)，所述次内胆(4)外部设置有次外层(5)，所述次外层(5)外部设置有涂层(6)。2.根据权利要求1所述的一种长寿命高可靠的气瓶结构，其特征在于：所述气瓶一侧设置有密封垫片(2)，所述密封垫片(2)一侧设置有气瓶接头(1)，所述气瓶接头(1)与气瓶本体螺纹旋接。

技术总结
本实用新型涉及卫星技术领域，且公开了一种长寿命高可靠的气瓶结构，包括第一内胆和气瓶本体，第一内胆内部与气瓶本体交接，第一内胆外部设置有次内胆，次内胆外部设置有次外层，次外层外部设置有涂层。该长寿命高可靠的气瓶结构，通过选取具有良好韧性和塑性的铝合金材料，焊接后对无缝气瓶进行消应力热处理，次内层选用强度较高钛钢金属复合材料，防止出现延性断裂情况，次外层采用碳纤维复合材料，通过不同方向缠绕，有效防止纤维缠绕气瓶缠绕层的失效，瓶体结构采用圆滑过渡，并且内含加强筋，有效防止疲劳失效，增加了气瓶的设计使用年限，气瓶接头设计考虑接头密封性能，采用密封垫片、螺纹和焊接相结合的方式，多级增强密封效果。密封效果。密封效果。


技术研发人员：陈磊
受保护的技术使用者：北京宇航天驰动力科技有限公司
技术研发日：2021.11.25
技术公布日：2022/4/8