[发明专利]用于空气动力车的高压气瓶

说明书

技术领域

本发明涉及高压气瓶制造领域，尤其涉及一种用于空气动力车的高压气瓶。

背景技术

随着社会的发展，汽车已经成为人们生活中必不可少的交通工具，而汽车使用的动力原料——石油却在日益枯竭，而且会使全球的环境遭到破坏。因此，相继出现天然气汽车（CNG、LNG）、醇类汽车，但是这些代用燃料仍有排放污染和热效应。与此同时，大量电动汽车、混合动力汽车、燃料电池电动车等也相继出现，但是也存在电池的污染、制造成本高、系统较复杂等一直制约其发展。人们期待一种无污染、用之不竭的新型能源，于是采用压缩空气驱动的汽车应运而生。压缩空气动力汽车行驶的能量由存储在高压压缩空气中的压力来提供。为此，需要有一种安全可靠的储气装置来存储高压的压缩空气。然而，现在市场上常见的高压气瓶大多存在缺陷，不适合用于空气动力车，例如，高压气瓶往往采用全钢材料，虽然耐用但是自重较大，提高了车辆的能耗；而铝制内胆的气瓶虽然重量轻，但是选材困难，在制造过程中易出现划痕缺陷，且对成型工艺要求高，导致整体的成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种重量轻，耐压性能好的用于空气动力车的高压气瓶。

本发明的目的通过提供以下技术方案来实现：

一种用于空气动力车的高压气瓶，所述高压气瓶的壁由内到外依次包括：由钢制成的内胆；由尼龙材料制成的结合涂层；由碳纤维-环氧体系复合材料制成的强度层；外保护层。

该技术方案的有益效果主要体现在：高压气瓶内层采用优质成型的钢内胆，强度层采用高性能碳纤维复合材料结构，具有耐高压，安全性高，耐用等特点。

优选的，所述内胆由铬钼钢管旋压成型，并进行整体调质处理。

优选的，所述结合涂层厚度在200um至300um之间。

该技术方案进一步的有益效果为，既能够有效防止气瓶内部内胆和强度层间的腐蚀和分离，同时在长期充装的条件下不会出现涂层开裂的现象，也能够表现出与金属内胆很好的附着力，亦不会出现涂层脱落的现象。

优选的，所述结合涂层为使用静电涂层粉末，采用热喷涂法在内胆表面均匀喷涂而成。

该技术方案进一步的有益效果为，形成的涂层具有良好的光泽度，厚度均匀。

优选的，所述静电涂层粉末为热塑性高分子材料，粉末为球形颗粒。

该技术方案进一步的有益效果为，球形颗粒易于流平、能均匀涂覆内胆的封头和瓶嘴及工件边缘。

优选的，所述的热喷涂法包括以下步骤：首先，将内胆进行预热；然后，在高压静电场环境下，用喷枪将静电涂层粉末均匀喷到内胆表面；在预定的温度条件下固化10分钟到20分钟。

该技术方案进一步的有益效果为，产生的涂层具有很好的力学性能，其抗拉强度，韧性，耐反复冲击振动，耐应力开裂，绝缘性能，耐磨性能，耐油性，耐水性能突出，并且在金属材料上的附着力强，抗撕裂性能优异。

优选的，所述强度层在缠绕在内胆外表面时，首先对碳纤维施加一定的预应力，再经胶液体系浸润后缠绕于内胆表面，以使内胆和强度层之间形成预定的拉-压应力。

该技术方案进一步的有益效果为，在自紧水压后，使内胆具有压应力，强度层具有拉应力，有利于提高气瓶的疲劳性能，延长使用寿命到至少15年。

优选的，所述碳纤维-环氧体系材料缠绕形成强度层的步骤为：选用抗拉强度不低于4200MPa的碳纤维，按抽纱方向装入纱架；将碳纤维按照过纱路径引入盛有胶液的胶槽，穿至绕纱嘴；按不大于60m/min的速度，采用环向缠绕、纵向缠绕和螺旋缠绕重叠的方式进行缠绕；缠绕完成后，将得到的产品放入固化炉进行升温固化。

优选的，所述碳纤维-环氧体系材料在形成强度层的缠绕过程中，逐层降低缠绕的张力。

该技术方案进一步的有益效果为，使其气瓶强度达到要求，爆破压力远远高于工作压力，提高使用过程中的安全性能。

优选的，所述外保护层由玻璃纤维-环氧体系复合材料制成。

该技术方案进一步的有益效果为，外保护层抗冲击性能好，补偿了碳纤维复合材料抗冲击性能较差的不足。

优选的，所述高压气瓶的容积为35L至200L，工作压力不低于35MPa。

综上所述，本发明的内胆采用优质的薄壁铬钼钢管，采用特殊旋压工艺旋压成型，并采用调质处理，使内胆具备优异的力学性能。采用上述工艺成型的内胆缠绕成型的气瓶与铝内胆碳纤维全缠绕气瓶和全钢气瓶相比，在性能，重量，成本上都具有优越性。