专利名称：车用压缩天然气钢质内胆环向缠绕大容积钢瓶的制作方法
技术领域：
实用新型涉及一种压缩气体钢瓶，特别涉及一种车用压缩天然气钢质内胆环向缠 绕大容积钢瓶。
背景技术：
以往大容积钢质无缝气瓶设计为单一钢质层结构，壁厚较厚且瓶体较重，设计壁 厚约16. 8mm同时由于瓶体较重也大大的较低了汽车的有效利用空间造成资源的极度浪费。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种车用压缩天然气钢质内胆环向缠绕大容积钢瓶。车用压缩天然气钢质内胆环向缠绕大容积钢瓶，瓶体包括合金钢内胆层，合金钢 内胆层外缠绕着纤维层。所述的纤维层为玻璃纤维或碳纤维。所述的合金钢内胆层优选4130x。本实用新型的有益效果是本实用新型钢瓶壁厚约8. 9mm，重量比同类产品轻了 1000kg，在不改变工作压力 下大大减轻了钢瓶重量，增加了钢瓶容积和使用寿命。本实用新型可得到壁厚为5. 6mm 16. 8mm,公称工作压力为20 25Mpa，公称水容积为1000L 3000L，工作温度为-40°C 65°C，使用寿命为15年的钢瓶。
图1为本实用新型结构图；图2为本实用新型前端瓶塞结构主视图；图3为本实用新型前端瓶塞结构俯视图；图4为本实用新型后端瓶塞结构主视图；图5为本实用新型后端瓶塞结构俯视图；其中1.瓶体，2.前端瓶塞，3.后端瓶塞，4.合金钢内胆层，5.纤维层。
具体实施方式
车用压缩天然气钢质内胆环向缠绕大容积钢瓶，包括瓶体1、前端瓶塞2，后端瓶 塞3，瓶体1包括合金钢内胆层4，合金钢内胆层4外缠绕着纤维层5。内胆层采用优质的4130x，纤维层缠绕材料采用玻璃纤维或碳纤维，钢瓶仅用于充 装符合GB18047的车用压缩天然气；且天然气应满足经脱水、脱硫和脱轻油处理后，每标 准立方米水含量不超过8mg以及硫化氢含量不超过20mg。设计参数
3[0018]表1设计参数表
工作温度。C-40 65计算容积L2433工作压力MPa20气密性试验压力MPa20水压试验压力MPa33. 4最小拉伸强度MPa720介质名称压缩天然气最小屈服强度MPa530主体材料4130X瓶体长度mm10950热处理淬火+回火瓶体夕卜径mm559(1)壁厚计算根据ISOl 1120壁厚计算公式和参照IS09809壁厚计算公式
「 D0 Γ, IlOFRe-^Ph…a=—I-J-e-.. .......................(1)
2 \ IOFRe同时壁厚还应满足+ l......................................(1)
250,式中a-内胆设计壁厚，mm ；Ph-水压试验压力，bar ；Pb-内胆最小爆破压力，Mpa ；D。_ 内胆外径，mm;Re-屈服强度保证值，Mpa ；Rg-为最小抗拉强度保证值，Mpa ；F-设计应力因子(变量)，试验压力(Ph)下当量壁应力与最小屈服应力保
证值(Re)之比。F= ^ff =0.89式中F值取0. 65/(Re/Rg)或0. 85中的较小值，且Re/Rg不的超过0. 9，所以取0. 85 将 Ph = Pb/1· 6 = 162. 5bar,D0 = 559mm ；Re = 720Mpa，Rg = 530Mpa 代入公式得 a = 8. 9mm 满足a彡D。= 250+1 = 3. 23mm的要求。(2)环向缠绕纤维层设计计算取玻璃纤维每股抗拉强度> 1700Mpa,缠绕层数按如下公式进行计算PbX 2 il — . 1
Nxmxf xk其中η-缠绕层数，层；K-纤维发挥系数0. 8 ；N-环向缠绕纱片的纤维股数，股/系m-环向缠绕纱片的密度，条/cm Pb-爆破压力，kg/cm2 ；D0-公称外径，cm f-每股纤维的平均受力，kg/股；
4[0044] 其中ld =玻璃线密度，k/cm ；ρ -玻纤维体密度，k/cm3 ；σ -玻纤抗拉强度，kg/cm2 ；将以上数据带入公式得n = 7. 9，圆整后取η = 8层。(3)瓶体重量计算气瓶长度计算应用AUTOCAD软件进行计算。已知的气瓶参数DQ = 559，a = 9，V =2433L，1 = 10950考虑到实际工艺，计算重量和容积时壁厚按9mm。W = Ji X (D-9) X 1X7. 85xa= 3· 14X (0· 559-0. 009) X 10. 95X7. 85X9= 1336kg(4)缠绕层重量计算缠绕层厚度为5mm，缠绕层重量为W; = pxlx j[(D0 +ΙΟ)2'D02]其中P =缠绕层密度，kg/mm3 ；L =缠绕层长度，mm ；Dtl=内胆外径，mm;将数值ρ = 2.01Xl(r6kg/mm3，L值是10221，Dtl = 559代入公式可得缠绕层重量 W= 231kg复合气瓶总质量为1567kg。(5)瓶塞的选择根据Q/ZYTY01-2009中对安全附件的要就进行设计和强度计算瓶阀材质为 35CrMoIII，瓶塞材料应符合JB4726-2000《压力容器用碳素钢和低和金钢锻件》的规定III 级锻件要求，并需经调质处理。瓶塞外螺纹采用G3精度按GB/T7307《非螺纹密封的管螺 纹》标准A级执行。锥管螺纹精度按GB/T12716标准执行。
权利要求车用压缩天然气钢质内胆环向缠绕大容积钢瓶，其特征是瓶体包括合金钢内胆层，合金钢内胆层外缠绕着纤维层。
2.按照权利要求1所述的车用压缩天然气钢质内胆环向缠绕大容积钢瓶，其特征是， 所述的纤维层为玻璃纤维或碳纤维。
专利摘要本实用新型涉及一种车用压缩天然气钢质内胆环向缠绕大容积钢瓶，瓶体包括合金钢内胆层，合金钢内胆层外缠绕着纤维层。本实用新型钢瓶壁厚约8.9mm，重量比同类产品轻了1000kg，在不改变工作压力下大大减轻了钢瓶重量，增加了钢瓶容积和使用寿命。本实用新型可得到壁厚为5.6mm～16.8mm，公称工作压力为20～25MPa，公称水容积为1000L～3000L，工作温度为-40℃～65℃，使用寿命为15年的钢瓶。
文档编号F17C1/06GK201651752SQ201020111380
公开日2010年11月24日 申请日期2010年2月10日 优先权日2010年2月10日
发明者周忠文, 杨长涛, 王福江, 苏长顺 申请人:鲁西工业装备有限公司