[发明专利]一种35MPa铝合金内胆全缠绕玄武岩纤维的压缩天然气瓶

说明书

本发明公开一种35MPa铝合金内胆全缠绕玄武岩纤维的压缩天然气瓶，包括具有铝合金内胆的天然气瓶，铝合金内胆在外表面按铺层次序全缠绕设有玄武岩纤维缠绕层，玄武岩纤维缠绕层包括缠绕铝合金内胆筒身的环向缠绕层和缠绕铝合金内胆筒身及两端封头的螺旋缠绕层，铝合金内胆筒身及两端封头的螺旋缠绕方向一致且连续缠绕，铝合金内胆先经过喷丸处理，再缠绕玄武岩纤维缠绕层，缠绕铝合金内胆后，玄武岩纤维缠绕层的外表面涂覆有防护层，防护层为双酚A类环氧树脂；该天然气瓶能够提高车用CNG气瓶工作压力到35MPa，能够提高储气利用率，提升CNG汽车续驶里程与汽油车相当，加强铝合金内胆的强度，提高了天然气瓶的抗压能力、屈服压力、爆破压力和抗疲劳能力。

技术领域

本发明涉及压缩天然气气瓶技术领域，具体而言，涉及一种35MPa铝合金内胆全缠绕玄武岩纤维的压缩天然气瓶。

背景技术

车用压缩天然气(CNG)气瓶是燃气汽车的重要储能设备。目前，车用CNG气瓶主要采用传统玻璃纤维(GF)、芳纶纤维(NF)、碳纤维(CF)等纤维缠绕复合材料气瓶以及钢质气瓶。这两类气瓶的工作压力低于20MPa，装的气体较少，续驶里程短。另外，金属气瓶安全性低，复合材料气瓶虽在安全性上弥补了金属气瓶的不足外，也提高了气瓶的使用性能，但是，传统玻璃纤维缠绕铝合金气瓶质量大，碳纤维缠绕铝合金气瓶层间剪切性能较差，并且受到冲击后，强度明显下降，同时碳纤维成本较高，所以碳纤维缠绕铝合金气瓶的使用性不高。

为提高CNG汽车续航里程，降低CNG气瓶生产成本，提高CNG气瓶使用性能，实现气瓶制造的供给侧改革，促成我国车用气瓶使用标准的升级。35MPa车载高压天然气储气瓶是国内外燃气汽车储能设备的发展目标及研究重点。受传统材料及现有技术能力的限制，我国还没有生产35MPa的车载高压天然气储气瓶。

玄武岩纤维是四川省特色资源，性能方面，其具有较高的拉伸强度，比碳纤维略低，高于一般GF和NF，是理想的增强材料；其次，玄武岩纤维化学性能稳定，有较高的抗碱液腐蚀性，保证了它在使用过程中的可靠性和使用效率。价格方面，它的造价与E-玻璃纤维相当，比S-玻璃纤维和碳纤维低很多，而性能却优于普通的玻璃纤维。因此，利用性能优良、资源丰富、低碳环保、成本低廉的玄武岩纤维制备车用CNG气瓶具备更好的性价比。

玄武岩纤维全缠绕复合材料压缩天然气气瓶是一种35MPa铝合金内胆全缠绕玄武岩纤维的压缩天然气瓶以铝合金为内胆玄武岩纤维缠绕层为强度结构层的轻质高压储气容器，该类气瓶提高车用CNG工作压力到35MPa，能有效的提高储气利用率，提升CNG汽车续驶里程与汽油车相当。

现有压缩天然气气瓶的研制多集中于工作压力为20MPa及以下车用压缩天然气气瓶，导致压缩天然气汽车行驶里程较低，专利文献CN104913185A中所公开的CNG气瓶是利用玄武岩纤维和碳纤维混杂缠绕制得，虽然该复合材料气瓶的工作压力达到了35MPa，但是，该复合材料气瓶的强度结构层为玄武岩纤维和碳纤维混杂纤维缠绕层，没有体现出现玄武岩纤维特有的优越性能。

因此，针对的现状，基于四川省科技厅四川省重点研发项目(2019YFG0238)“基于玄武岩纤维缠绕增强的35MPa高压天然气储运设备研制”过程中暂未公开的技术，开发出一种35MPa铝合金内胆全缠绕玄武岩纤维的压缩天然气瓶采用新型缠绕纤维、工作压力为35MPa、容积为70L、容重比大、耐腐蚀、未爆先漏、安全使用性好的新型储存压缩天然气的高压轻质气瓶。

发明内容

本发明的目的在于提供一种35MPa铝合金内胆全缠绕玄武岩纤维的压缩天然气瓶，其能够提高车用CNG气瓶工作压力到35MPa，能够提高储气利用率，提升CNG汽车续驶里程与汽油车相当，加强铝合金内胆的强度，提高了天然气瓶的抗压能力、屈服压力、爆破压力和抗疲劳能力。

本发明的实施例是这样实现的：