一种大容量高压储氢容器缠绕复合壳层的制作方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105333302A(43)申请公布日2016.02.17(21)申请号201510619882.4(22)申请日2015.09.25(71)申请人石家庄安瑞科气体机械有限公司地址051430河北省石家庄市裕翔街169号(72)发明人张强王红霞李萌刘超胡龙飞潘晓娥(74)专利代理机构石家庄众志华清知识产权事务所(特殊普通合伙)13123代理人王苑祥(51)Int.Cl.F17C1/06(2006.01)B21D22/14(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图4页(54)发明名称一种大容量高压储氢容器缠绕复合壳层的制作方法(57)摘要一种大容量高压储氢容器缠绕复合壳层的制作方法，属于大容量高压储气设备制造技术领域，该方法基于经旋压成型并达到设计要求的钢内胆为胎，包括对于瓶口、瓶肩、瓶体三部位分别借助热固性树脂实现高强纤维的包络、固化的形成复合结构的工艺，使用的步骤包括：钢内胆外表面处理，在钢内胆外表面上制作隔离内层，在隔离内层上分段处理制作强力碳纤维复合层，在强力碳纤维复合层外表面上制作保护层，将缠绕好复合层的钢内胆置入固化炉中烘干、固化，整形处理。在钢内胆的瓶体、瓶肩、瓶口处全方位高强纤维缠绕强化，使储氢容器工作压力可达100MPa，容积达到500L以上要求。CN105333302ACN105333302A权利要求书1/2页1.一种大容量高压储氢容器缠绕复合壳层的制作方法，该方法基于经旋压成型并达到设计要求的钢内胆（1）为胎，包括对于瓶口、瓶肩、瓶体三部位分别借助热固性树脂实现高强纤维的包络、固化的形成复合结构的工艺，其特征在于上述方法中使用的步骤包括：步骤一、钢内胆（1）外表面处理：包括除油、净化、防腐处理；步骤二、在钢内胆（1）外表面上制作隔离内层：经树脂浸渍、并经压轧处理的玻璃纤维束，从瓶左端口处沿轴向螺旋往复式环绕在瓶左端口、瓶左肩、瓶体部、瓶右肩、瓶右端口之间，形成厚度为2-6mm玻璃纤维隔离内层（1-1），步骤三、在隔离内层上分段处理制作强力碳纤维复合层：1）左、右端口强化复合层制作：经浸渍树脂、和压轧成片状的碳纤维束，在瓶左端口设计好的区域往复式螺旋缠绕、形成厚度为5-20mm厚度的左端口强力复合层（1-2-1），左端口强力复合层（1-2-1）端面距离瓶左肩5-15mm形成变向方位槽（1-2-3）；借助变向方位槽（1-2-3）将碳纤维束导引至瓶右端口；用同样的步骤对称绕制对称位置上的右端口强力复合层（1-2-2）；2）左、右瓶肩强化复合层预制作：借助变向方位槽（1-2-3）的转向设定碳纤维束的缠绕螺旋角变化增量实现左、右端口之间的往复式缠绕，达到对左、右瓶肩的全覆盖、并使所形成的左、右瓶肩强化复合层（1-2-4、1-2-5）的厚度达到设计厚度的70%-85%；3）瓶体强化复合层的制作：借助于变向方位槽（1-2-3）实现瓶体端头处反绕螺旋角的设定，在整个瓶体范围实现螺旋角为48-65°的往复式缠绕，在形成瓶体强化复合层（1-2-6）设计厚度的同时实现对左、右瓶肩强化复合层（1-2-4、1-2-5）的加厚；步骤四、在强力碳纤维复合层外表面上制作保护层：经树脂浸渍、并经压轧处理的玻璃纤维束，从瓶左端口处沿轴向螺旋往复式环绕在瓶左端口、瓶左肩、瓶体部、瓶右肩、瓶右端口之间，形成厚度为4-10mm玻璃纤维保护外层（1-3）；步骤五、将缠绕好复合层的钢内胆（1）置入固化炉中烘干、固化，整形处理。2.根据权利要求1所述的大容量高压储氢容器缠绕复合壳层的制作方法，其特征在于：在步骤三中，在钢内胆（1）瓶肩和瓶体交接部位铺放由单向纤维布浸渍纤维胶液预制而成的纤维补强层。3.根据权利要求1所述的大容量高压储氢容器缠绕复合壳层的制作方法，其特征在于：在步骤三中，在钢内胆（1）瓶肩和瓶口交接部位铺放由单向纤维布浸渍纤维胶液预制而成的纤维补强层。4.根据权利要求1所述的大容量高压储氢容器缠绕复合壳层的制作方法，其特征在于：在步骤三中，强力碳纤维复合层（1-2）的缠绕厚度为30-80mm，并在强力碳纤维复合层（1-2）缠绕过程中厚度过半时，将钢内胆（1）置入固化炉内，采用80-100°的炉温进行预固化处理，预固化程度以胶液出现凝胶状态为止。5.根据权利要求1所述的大容量高压储氢容器缠绕复合壳层的制作方法，其特征在于：在步骤三中，强力碳纤维复合层（1-2）的缠绕过程中喷涂短碳纤维或晶须。6.根据权利要求1所述的大容量高压储氢容器缠绕复合壳层的制作方法，其特征在于：在步骤五中固化炉中采用阶梯固化处理方式，最高固化温度在100-180°之间，处理时2CN105333302A权利要求书2/2页间为6-18h。3CN105333302A说明书1/4页一种大容量高压储