[发明专利]一种具有多层结构的复合材料低温压力容器及制造方法

说明书

本发明涉及复合材料压力容器制造技术，具体涉及一种具有多层结构的复合材料低温压力容器及制造方法，该复合材料低温压力容器具有重量轻、保温效果好等特点，可用于贮存低温液体介质，且可承受较高的内压；包括铝合金内胆(1)，所述铝合金内胆(1)上依次包覆有复合材料承力层(2)和保温层(3)和复合材料缓冲层(4)，所述复合材料承力层(2)和保温层(3)和复合材料缓冲层(4)依次包覆在铝合金内胆(1)上。

技术领域

本发明涉及复合材料压力容器制造技术，具体涉及一种具有多层结构的复合材料低温压力容器及制造方法。

背景技术

随着工业生产的需要和国民经济的高速发展，低温介质在国民经济建设和国防现代化进程中有着不可替代的作用。常见的低温介质主要有液氮、液氩、液氦、液氧、液氢、液化天然气和液态二氧化碳等。随着我国低温液体介质产量的大幅提高，供应地区和范围的不断扩大，低温介质的应用也日趋广泛，同时低温液体介质的贮运市场也在逐步扩大。

目前用于贮存低温液体介质的贮罐均有金属材料制成，其自重较大，给液体介质的贮存和运输带来诸多不便，且所花费的运输成本高昂。碳纤维增强环氧树脂基复合材料由于高比强度、高比模量、低密度、低热导率、耐腐蚀耐疲劳等优点正在国民经济各个领域广泛应用。因此，如果将碳纤维增强环氧树脂基复合材料应用于低温液体介质贮罐，将大幅降低贮罐的自身重量，节约运输成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题克服现有的缺陷，提供了一种具有多层结构的复合材料低温压力容器及制造方法，该复合材料低温压力容器具有重量轻、保温效果好等特点，可用于贮存低温液体介质，且可承受较高的内压。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：一种具有多层结构的复合材料低温压力容器，包括铝合金内胆，所述铝合金内胆上依次包覆有复合材料承力层和保温层和复合材料缓冲层，所述复合材料承力层和保温层和复合材料缓冲层依次包覆在铝合金内胆上。

作为优选，还包括基座，所述基座与铝合金内胆连通并依次穿过复合材料承力层和保温层和复合材料缓冲层。

作为优选，所述基座包括内胆固定层、真空抽气口、压力真空表、真空阀门和尾部顶针固定槽，所述内胆固定层与铝合金内胆连接，所述真空抽气口与内胆固定层连接且与铝合金内胆连通，所述真空抽气口还分别与压力真空表和真空阀门连通，所述压力真空表和真空阀门位于复合材料缓冲层外部，所述尾部顶针固定槽设在内胆固定层的底部。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：一种具有多层结构的复合材料低温压力容器的制造方法，包括如下步骤：

步骤一：根据复合材料低温压力容器的容积、尺寸、重量、工作温度和工作内压，设计铝合金内胆、复合材料承力层的厚度及纤维铺层方式、保温层厚度、复合材料缓冲层的厚度及纤维铺层方式、基座的尺寸参数，并利用有限元软件进行数值模拟和强度、刚度的校核；

步骤二：按照步骤一的设计要求制作铝合金内胆和底部的基座，并用环氧胶黏剂将基座粘接在铝合金内胆底部；

步骤三：按照步骤一设计的复合材料承力层在螺旋向和环向缠绕，并根据要求进行角度和层数的调整，然后放入烘箱中加热固化成型；

步骤四：按照步骤一设计的保温层结构，将保温材料包覆在固化成型后的复合材料承力层外部；

步骤五：按照步骤一设计的复合材料缓冲层在螺旋向和环向缠绕，并根据要求进行角度和层数的调整，然后放入烘箱中加热固化成型，从而完成具有多层结构的复合材料压力容器的制造；

步骤六：通过步骤一所述基座的真空抽气口将保温层内真空度抽至-1个标准大气压，之后关闭真空阀门，通过基座上连接的压力真空表实时监测保温层中的真空度。