一种碳纤维复合材料新型风缸内胆的制作方法

1.本实用新型涉及一种新材料应用技术，特别是一种碳纤维复合材料新型风缸内胆。


背景技术：

2.随着节能减排及不断提速的要求，轻量化技术越来越成为轨道交通领域的迫切需求。风缸作为一种低压、低温的储运容器，承担着整个机车乃至列车的正常供风，是列车制动系统的关键部件。传统风缸都采用金属材质制作而成，具有重量大，不耐疲劳、安装不方便、不节能、容易腐蚀等缺点。随着国家双碳计划的深入实施，轻量化逐渐成为轨道列车部件的迫切需求。
3.碳纤维复合材料以其优异的高比强度和高比模量、重量轻、耐腐蚀、耐疲劳、可设计性强、易于加工等特点成为轻量化结构材料的首选，已被广泛应用于军工、航空航天等领域，是压力容器的首选材料，非常适合于制作风缸。尤其是参照iv型氢气瓶的技术特点，塑料内胆的碳纤维风缸在重量方面具有更显著的优势。内胆不仅仅是起到气密作用的关键部件，同时也是碳纤维全缠绕工艺的重要保证。如何同时解决内胆连接和气密问题更是关键中的关键，为了端口连接往往需要在内胆成型时预埋金属件，即使金属件与内胆结合部位设计了复杂的结合结构，但是由于材质性质的不同，长期使用时预埋金属件与塑料内胆之间仍存在较大的漏气风险。


技术实现要素：

4.本实用新型要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提出了一种提升了气密可靠性的碳纤维复合材料新型风缸内胆。
5.本实用新型要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的，一种碳纤维复合材料新型风缸内胆，其特点是：
6.包括内胆本体、中间金属件、头端金属件、外接金属件，内胆本体包括吹塑件筒体和注塑件，所述注塑件是用于与头端金属件配合相接的固定件；吹塑件筒体在吹塑成型过程中与注塑件形成一整体结构，
7.注塑件中间设有通气孔，头端金属件与注塑件通过螺纹连接或胶合方式连接，外接金属件与头端金属件螺纹连接，外接金属件设有伸入到注塑件通气孔的密封部，密封部与注塑件之间装有密封圈；
8.在吹塑件筒体的侧壁上设有凸出的空心连接柱，中间金属件套接在上述空心连接柱上，采用后期胶合工艺连接。
9.本实用新型要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，中间金属件为带内螺纹且具有根部法兰的结构，法兰周边设有至少一个缺口用于与吹塑件筒体互扣。
10.本实用新型要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，所述的吹
塑件壁厚为0.5～5mm。
11.本实用新型与现有技术相比，采用预制注塑件吹塑一体成型的方式成型，气密靠外接金属件密封圈与塑料内胆端口内壁之间进行密封，显著降低了吹塑成型复杂性，提高了成型效率，避免了金属预埋式内胆因材质不同导致的结合面易漏气的风险、气密性更好。本专利技术要点也可应用于其它塑料内胆的纤维全缠绕产品，具有显著的推广意义。
附图说明
12.图1为碳纤维风缸内胆结构图；
13.图2为中间金属件位置示意图；
14.图3为头端金属件与外接金属件与内胆位置示意图；
15.其中：
16.1—内胆、1-1—注塑件、1-2—吹塑件、2—中间金属件、3—头端金属件、4—外接金属件、5—密封圈。
具体实施方式
17.以下进一步描述本发明的具体技术方案，为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，以便于本领域的技术人员进一步地理解本发明，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，而不构成对其权利的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
18.一种碳纤维复合材料新型风缸内胆，
19.包括内胆本体1、中间金属件2、头端金属件3、外接金属件4，内胆本体包括吹塑件筒体1-2和注塑件1-1，所述注塑件是用于与头端金属件配合相接的固定件；吹塑件筒体在吹塑成型过程中与注塑件形成一整体结构，
20.注塑件中间设有通气孔，头端金属件与注塑件通过螺纹连接或胶合方式连接，外接金属件与头端金属件螺纹连接，外接金属件设有伸入到注塑件通气孔的密封部，密封部与注塑件之间装有密封圈5；
21.在吹塑件筒体的侧壁上设有凸出的空心连接柱，中间金属件套接在上述空心连接柱上，采用后期胶合工艺连接。
22.中间金属件为带内螺纹且具有根部法兰的结构，法兰周边设有至少一个缺口用于与吹塑件筒体互扣。
23.所述的吹塑件壁厚为0.5～5mm。
24.所述的内胆为塑料材质，可以是高密度聚乙烯、聚丙烯、尼龙、聚氨酯、聚碳酸酯、丙烯腈/丁二烯/苯乙烯三元共聚物塑料中的任意一种。
25.本实施方式中法兰上设计为梅花造型。
26.所述的内胆的组成分为注塑件与吹塑件，注塑件为前期完成，与吹塑件采用一体吹塑成型而成。
27.所述的中间金属件、头端金属件和外接金属件均为金属材质，包括碳钢、不锈钢、
铜、铝合金或钛合金材料中的任意一种。
28.外接金属件设有伸入到注塑件通气孔的密封部，密封部与注塑件之间装有密封圈。所述的外接金属件与内胆的注塑件之间采用密封圈结构密封，其密封圈的材质为橡胶，石墨，聚四氟乙烯中的任意一种。
29.所述的胶合用的胶黏剂为双组分环氧结构胶，能够满足室温固化要求。
30.胶合固化后再对表面进行打磨，最后得到碳纤维复合材料风缸内胆，可以进行下一步的缠绕处理。


技术特征：
1.一种碳纤维复合材料新型风缸内胆，其特征在于：包括内胆本体、中间金属件、头端金属件、外接金属件，内胆本体包括吹塑件筒体和注塑件，所述注塑件是用于与头端金属件配合相接的固定件；吹塑件筒体在吹塑成型过程中与注塑件形成一整体结构，注塑件中间设有通气孔，头端金属件与注塑件通过螺纹连接或胶合方式连接，外接金属件与头端金属件螺纹连接，外接金属件设有伸入到注塑件通气孔的密封部，密封部与注塑件之间装有密封圈；在吹塑件筒体的侧壁上设有凸出的空心连接柱，中间金属件套接在上述空心连接柱上，采用后期胶合工艺连接。2.根据权利要求1所述的碳纤维复合材料新型风缸内胆，其特征在于：中间金属件为带内螺纹且具有根部法兰的结构，法兰周边设有至少一个缺口用于与吹塑件筒体互扣。3.根据权利要求1所述的碳纤维复合材料新型风缸内胆，其特征在于：所述的吹塑件壁厚为0.5～5mm。

技术总结
一种碳纤维复合材料新型风缸内胆，包括内胆本体、中间金属件、头端金属件、外接金属件，内胆本体包括吹塑件筒体和注塑件，所述注塑件是用于与头端金属件配合相接的固定件；吹塑件筒体在吹塑成型过程中与注塑件形成一整体结构，注塑件中间设有通气孔，头端金属件与注塑件通过螺纹连接或胶合方式连接，外接金属件与头端金属件螺纹连接，外接金属件设有伸入到注塑件通气孔的密封部，密封部与注塑件之间装有密封圈；在吹塑件筒体的侧壁上设有凸出的空心连接柱，中间金属件套接在上述空心连接柱上，采用后期胶合工艺连接。显著降低了吹塑成型复杂性，提高了成型效率，避免了金属预埋式内胆因材质不同导致的结合面易漏气的风险、气密性更好。更好。更好。


技术研发人员：董海涛 尚武林 崔文宇 赵祖强 罗明丰 高常青
受保护的技术使用者：连云港神鹰复合材料科技有限公司
技术研发日：2022.10.20
技术公布日：2023/2/23