专利名称：用于运气车的高压气瓶的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及高压气瓶制造领域，尤其涉及一种用于运气车上的高压气瓶。
背景技术：
随着CNG汽车的普及和发展，高压运输气体半挂车在CNG气体的运输中发挥着越来越重要的作用。目前使用较多的是CNG长管拖车，长管拖车气瓶属于特大型管制钢瓶，每 辆拖车上几只或十余只固定集装在拖车上，用于储存运输气体。由于长管拖车用管制钢瓶装载量大，对原材料要求高，制造也比较困难，需要ー些大型设备。同吋，受车辆重量和容积设计的限制，每辆拖车的运气量也受到限制。所以，人们把目光投入到复合材料气瓶上，与普通以压缩天然气作为能源的车用CNG储罐不同的是，运气车用气瓶对其疲劳性能要求更高，每天充放气2次以上，气体在充装和排放时的温度变化对气瓶的性能也是一大考验；另外，由于运气车大多采用的是半挂拖车，所以不像CNG汽车用气瓶放置在后备箱或者其他封闭的空间中，运气车气瓶是直接裸露在外的，所以对气瓶外表面承受机械损伤和抵御化学腐蚀的能力要求更高。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种疲劳能力，抗物理碰撞和化学腐蚀性能好的用于运气车的高压气瓶。本实用新型的目的通过提供以下技术方案来实现一种用于运气车的高压气瓶，包括位于中部的筒身段，分别位于两端的两个瓶ロ和连接筒身段和瓶ロ的封头，所述高压气瓶的壁由内到外依次包括由铬钥钢管以旋压收ロ的方式加工成形的内胆；由聚氨酯材料制成的结合涂层；由玻璃纤维-环氧体系复合材料缠绕制成的复合材料层；外保护膜。优选的，所述结合涂层厚度大于60 μ m。优选的，所述复合材料层中，中间有2至6层为相对于所述高压气瓶的中轴线成60°至80°螺旋缠绕而成，其他各层为环向缠绕而成。优选的，所述高压气瓶的容积为200L至400L，工作压カ在25MPa到35MPa。本实用新型的有益效果主要体现在采用钢制的内胆和玻璃纤维-环氧体系的复合材料层，疲劳性能和耐冲击能力好，满足运气车用高压气瓶的特殊要求；采用特殊热处理手段处理内胆，使内胆具有优异稳定的机械性能；采用聚氨酯材料作为结合涂层，厚度大且保证了内胆和复合材料层的紧密结合性和粘接性能，使内胆和复合材料层受カ更加协调，粘接剪切强度大于40MPa ；复合材料层部分采用螺旋缠绕，使玻璃纤维能够承载一部分的轴向强度，提高气瓶的使用寿命；气瓶在固化炉中固化时保持水平自转，保证了产品的表面质量，固化过程使热固性树脂体系发生交联，赋予了复合材料层一定程度的抗剪切、抗腐蚀、化学稳定性和传递纤维应力等综合性能；固化时的温区设置包括温度较低的第三温度，保证固化后的复合材料层逐步降温，避免直接空冷造成树脂脆性增加。复合材料层外包裹了外保护膜，避免空气中的湿气以及具有腐蚀性质的物质侵蚀复合材料层外表面，影响气瓶性能和使用寿命；采用红外加热箱加热收缩，包裹气瓶，避免了使用普通烘箱的热风影响外保护膜的成型，使其能牢固的包裹在气瓶的表面。
以下结合附图
对本实用新型技术方案作进一步说明图I为本实用新型的具体实施例的闻压气瓶的不意图。
具体实施方式
如图I所示，该用于运气车的高压气瓶为一种钢内胆玻璃纤维环向缠绕气瓶，容积在200 L 400L，使用工作压力在25MPa 35MPa之间。高压气瓶包括位于中部的筒身段，分别位于两端的两个瓶口和连接筒身段和瓶口的封头，其壁由内到外依次包括由钢制成的内胆I ;由聚氨酯材料制成的结合涂层2 ;由玻璃纤维-环氧体系复合材料制成的复合材料层3 ;外保护膜。内胆I由铬钥钢管以旋压收口的方式加工成形，其为储存压缩天然气提供空间，与充装介质直接接触，起密封闭气作用，承担一部分的压力。内胆I在加工成形后，需进行热处理，步骤为将内胆放入加热炉中，加热到860°C至910°C并保温时间40分钟到60分钟；在水溶性淬火液中冷却，然后进行回火处理。该热处理方式能显著的提高内胆的机械性能,热处理后内胆的金相组织为回火索氏体,整体性能均匀性好，内胆个体间和个体内的抗拉强度偏差不超过40MPa，延伸率达到12%以上。内胆I上用数控车床加工出满足尺寸和精度要求的螺纹。内胆I的表面进行防腐处理，采用静电涂装的方式喷漆，有效的保证了内胆I表面漆膜的均匀性、一致性和良好的光泽度。结合涂层2为采用静电涂装工艺将聚氨酯粉末涂料均匀喷涂于内胆I表面而成，厚度大于60 μ m。采用聚氨酯材料作为结合涂层2，厚度大且保证了内胆和复合材料层的紧密结合性和粘接性能，使内胆和复合材料层受力更加协调，粘接剪切强度大于40MPa。复合材料层3由在内胆I的外表面，使用浸溃了树脂基体的玻璃纤维进行环向缠绕而成，缠绕时浸润有树脂基体的玻璃纤维上施加有预设的张力。具体缠绕中，首先在内胆I的两端装上与缠绕机、固化炉配套的工装，将高强度玻璃纤维浸溃树脂基体后，预设一定的张力缠绕在内胆I的筒体上，根据高压气瓶的设计铺层厚度，环向缠绕、多层覆盖，中间可以有2至6层为相对于所述高压气瓶的中轴线成60°至80°螺旋缠绕而成，其他各层为环向缠绕而成。这样纤维能够承载一部分的轴向强度，有效提高气瓶的使用寿命。缠绕后的高压气瓶按以下方式进行固化将高压气瓶放入连续固化炉中，依次在第一温区、第二温区和第三温区中进行固化，第一温区的温度低于第二温区，所述第三温区的温度低于第一温区和第二温区，这样能保证固化后的复合材料层逐步降温，避免直接空冷造成树脂脆性增加；在固化过程中保持高压气瓶水平自转，这样能够得到较好的气瓶表面质量。具体的，第一温区温度为90°C到110°C，第二温区温度为130°C到140°C，第三温区温度为70°C到90°C，总的固化时间在4. 5小时至6. 5小时之间。总体上，固化使热固性树脂体系发生交联，赋予了复合材料层3 —定程度的抗剪切、抗腐蚀、化学稳定性和传递纤维应力等。固化后的高压气瓶需做自紧水压试验、以及内壁烘干处理。由于高压气瓶安装后有部分暴露在空气中，因此复合材料层3需要有有效的方式来保护以防止复合材料层表面受到腐蚀而影响气瓶的性能。为此，高压气瓶表面设有前述的外保护膜，其采用热收缩膜包裹形成，步骤如下将筒状的热收缩膜套在筒身段，移入135°C到140°C的烘箱，优选为红外加热箱中，I分钟到2分钟后，将所述高压气瓶移出烘箱，优选为红外加热箱。 该热收缩膜采用高分子受热取向原理，在适当的温度下能够很服帖，牢固的包裹在高压气瓶的表面，防止空气中的湿气以及具有腐蚀性质的物质侵蚀复合材料层外表面；且使用红外加热箱加热，避免了使用普通烘箱的热风影响外保护膜的成型。热收缩膜包裹步骤放置于自紧水压的烘干之后，还可以覆盖自紧水压气瓶表面不可避免产生的环向裂纹，保护气瓶的表面。本实用新型并不限于前述实施方式，本领域技术人员在本实用新型技术精髓的启示下，还可能做出其他变更，但只要其实现的功能与本实用新型相同或相似，均应属于本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种用于运气车的高压气瓶，包括位于中部的筒身段，分别位于两端的两个瓶口和连接筒身段和瓶口的封头，其特征在于所述高压气瓶的壁由内到外依次包括由铬钥钢管以旋压收口的方式加工成形的内胆；由聚氨酯材料制成的结合涂层；由玻璃纤维-环氧体系复合材料缠绕制成的复合材料层；外保护膜。
2.根据权利要求I所述的用于运气车的高压气瓶，其特征在于，所述结合涂层厚度大于 60 u m0
3.根据权利要求I所述的用于运气车的高压气瓶，其特征在于，所述复合材料层中，中间有2至6层为相对于所述高压气瓶的中轴线成60°至80°螺旋缠绕而成，其他各层为环向缠绕而成。
4.根据权利要求I中所述的用于运气车的高压气瓶，其特征在于所述高压气瓶的容积为200L至400L，工作压力在25MPa到35MPa。
专利摘要本实用新型提供了一种用于运气车的高压气瓶，包括位于中部的筒身段，分别位于两端的两个瓶口和连接筒身段和瓶口的封头，所述高压气瓶的壁由内到外依次包括由钢制成的内胆；由聚氨酯材料制成的结合涂层；由玻璃纤维-环氧体系复合材料制成的复合材料层；外保护膜。本实用新型的有益效果主要体现在采用钢制的内胆和玻璃纤维-环氧体系的复合材料层，疲劳性能和耐冲击能力好，满足运气车用高压气瓶的特殊要求；复合材料层外包裹了外保护膜，避免空气中的湿气以及具有腐蚀性质的物质侵蚀复合材料层外表面，影响气瓶性能。
文档编号F17C1/10GK202371443SQ201120525670
公开日2012年8月8日 申请日期2011年12月15日 优先权日2011年12月15日
发明者匡欢, 吴锋, 李欢欢, 王骏, 米宽, 谷有珑 申请人:中材科技(苏州)有限公司