[发明专利]高压罐及制造高压罐的方法有效
申请号: | 202010069491.0 | 申请日: | 2020-01-21 |
公开(公告)号: | CN111503265B | 公开(公告)日: | 2022-03-04 |
发明(设计)人: | 片野刚司 | 申请(专利权)人: | 丰田自动车株式会社 |
主分类号: | F16J12/00 | 分类号: | F16J12/00;F17C1/06;B29C70/16;B29C70/30 |
代理公司: | 中原信达知识产权代理有限责任公司 11219 | 代理人: | 张建涛;陈砚文 |
地址: | 日本爱知*** | 国省代码: | 暂无信息 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 高压 制造 方法 | ||
本发明涉及高压罐及制造高压罐的方法。高压罐包括:衬里,该衬里用于存储流体;以及增强层,该增强层覆盖衬里的外表面并且包括缠绕在衬里上的纤维和树脂。增强层包括螺旋层组和大角度层,其中,该螺旋层组包括层叠的螺旋层,并且该大角度层与螺旋层组相邻地并且在衬里侧上设置。螺旋层组包括最内层、最外层和中间层,其中,该最内层最靠近衬里并且是分别具有最大纤维缠绕角度和第二最大纤维缠绕角度的第一螺旋层和第二螺旋层中的一个螺旋层,并且该最外层最靠近高压罐的外表面并且是第一螺旋层和第二螺旋层中的另一个螺旋层,并且中间层被布置在最内层和最外层之间并且包括缠绕角度小于最内层和最外层的螺旋层。
技术领域
本发明涉及一种高压罐和一种制造高压罐的方法。
背景技术
被构造成以密封方式存储高压流体的罐的实例包括这样一种罐,该罐包括:限定在其中存储流体的空间的衬里;和增强层,该增强层被设置为使得衬里被增强层覆盖,由包括树脂和纤维的纤维增强塑料(FRP)制成,并且被构造成确保抵抗罐内压力的足够强度。日本未审专利申请特开第2005-106142号(JP 2005-106142A)描述了一种压力容器,该压力容器包括增强层,该增强层包括多个螺旋缠绕部,每个螺旋缠绕部均包括螺旋地缠绕在衬里上的纤维。在增强层中,螺旋缠绕部被布置成使得纤维缠绕角度从靠近衬里设置的内部螺旋缠绕部朝向外部螺旋缠绕部逐渐增加。
发明内容
在高压罐的增强层中,能够以各种顺序布置包括包括被螺旋地缠绕的纤维的螺旋层和包括被缠绕成环向图案的纤维的环向层的各种层。然而,还没有考虑到在增强层中的这些层之间的位置关系地对改善罐性能(诸如整个罐的耐久性)进行充分的研究。
本发明能够在以下方面中实现。
(1)本发明的一个方面涉及一种高压罐。该高压罐包括:衬里,所述衬里具有内部空间,所述内部空间用于存储流体;以及增强层,所述增强层包括缠绕在衬里上的纤维和树脂,并且被设置在衬里的外表面上,使得衬里的外表面被增强层覆盖。增强层包括:螺旋层组,所述螺旋层组包括层叠的螺旋层,在螺旋层中的每一个层中,纤维被螺旋地缠绕;以及大角度层,所述大角度层被设置在与螺旋层组相邻并且在靠近衬里的一侧上的位置处。大角度层在纤维缠绕角度方面大于螺旋层组的螺旋层中的任一个螺旋层。纤维缠绕角度是纤维相对于高压罐的轴线的方向的缠绕角度。螺旋层组包括最内层、最外层和中间层。最内层被布置成最靠近衬里。最内层是在螺旋层组的螺旋层中具有最大纤维缠绕角度的第一螺旋层和在螺旋层组的螺旋层中具有第二最大纤维缠绕角度的第二螺旋层中的一个螺旋层。最外层被布置成最靠近高压罐的外表面。最外层是第一螺旋层和第二螺旋层中的另一个螺旋层。中间层被布置在最内层和最外层之间。中间层包括具有比最内层的纤维缠绕角度和最外层的纤维缠绕角度中的每一个纤维缠绕角度都小的纤维缠绕角度的螺旋层。利用根据该方面的高压罐的构造,能够使得大角度层和螺旋层组之间的纤维缠绕角度差更小。因此,能够将在大角度层和螺旋层组之间产生的剪切应力保持为低,由此能够提高高压罐的耐久性。此外,容易适当地设定螺旋层组中的相邻层之间的纤维缠绕角度差。因此,在螺旋层组中纤维缠绕塌陷的发生能够受到约束。因此,可以容易地抑制由于纤维缠绕塌陷而导致的高压罐的强度和耐久性的降低。作为结果,能提高高压罐的性能。(2)在根据以上方面的高压罐中,在螺旋层组中彼此相邻地布置的螺旋层的纤维缠绕角度可以彼此不同。利用高压罐的这种构造,在螺旋层组中纤维缠绕塌陷的发生能够受到约束。因此,可以增强抑制由于纤维缠绕塌陷而导致的高压罐的强度和耐久性降低的效果。(3)在根据以上方面的高压罐中,最内层可以是第一螺旋层,并且最外层可以是第二螺旋层。利用高压罐的这种构造,可以减小在增强层中产生的应力。因此,可以增强改善高压罐的耐久性的效果。(4)在根据以上方面的高压罐中,螺旋层组的螺旋层可以被以被以如下的顺序层叠起来,即:使得在彼此相邻的所述螺旋层之间的纤维缠绕角度差的集合被用作对象总体的情况下的标准偏差最小化。利用高压罐的这种构造,通过减小在螺旋层组中的相邻螺旋层之间的纤维缠绕角度差的变化,使得使螺旋层组的层的物理性质更加均匀,并且因此能够减小在螺旋层组中应力的产生。除了以上方面之外,本发明可以在各个方面中实现。例如,本发明可以在与制造高压罐的方法有关的方面中实现。
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