[发明专利]一种车载质轻全缠绕纤维增强铝内衬高压储氢气瓶

说明书

本发明公开了一种车载质轻全缠绕纤维增强铝内衬高压储氢气瓶，该储氢气瓶包括变厚度无缝铝合金内衬（100）、安装在变厚度无缝铝合金内衬（100）的连肩瓶嘴（104）上的补强套管（200）、安装在变厚度无缝铝合金内衬（100）外表面和补强套管（200）外表面上的碳纤维缠绕层（300）、安装在碳纤维缠绕层（300）外表面和补强套管（200）外表面上的玻璃纤维抗冲击层（400），采用铝合金制成的补强套管（200）的内表面上的套管直螺纹（201）和连肩瓶嘴（104）外表面上的瓶嘴直螺纹（105）螺纹连接。本发明结构紧凑、质轻、容重比大、工作压力高、疲劳循环次数多，能够改善瓶嘴结构与安全性能，确保运行质量。

技术领域

本发明涉及车载储氢气瓶技术领域，具体地说是一种质轻、容重比大、工作压力高、疲劳循环次数多的车载质轻全缠绕纤维增强铝内衬高压储氢气瓶。

背景技术

高压储氢气瓶是新能源车应用的关键装置，工作压力可达35～70MPa。受限于氢气密度，其储氢量很难大幅提升。现有技术的储氢气瓶在高压和高周疲劳时，采用增加内衬厚度方法，重量急剧增加，影响续航里程。高压下，气瓶瓶嘴常采用热胀连接钢套增强，可能导致瓶嘴螺纹变形与钢套外窜，钢套与瓶嘴或铝合金内衬间难以圆滑过渡，影响缠绕纤维应力分布，严重影响储氢气瓶质量。

发明内容

本发明的目的是针对现有储氢气瓶高压和高周疲劳时重量急剧增加、续航里程较低、瓶嘴螺纹变形与钢套外窜的问题，提供一种质轻、容重比大、工作压力高、疲劳循环次数多的车载质轻全缠绕纤维增强铝内衬高压储氢气瓶。

本发明的目的是通过以下技术方案解决的：

一种车载质轻全缠绕纤维增强铝内衬高压储氢气瓶，其特征在于：该储氢气瓶包括变厚度无缝铝合金内衬、安装在变厚度无缝铝合金内衬的连肩瓶嘴上的补强套管、安装在变厚度无缝铝合金内衬外表面和补强套管外表面上的碳纤维缠绕层、安装在碳纤维缠绕层外表面和补强套管外表面上的玻璃纤维抗冲击层，采用铝合金制成的补强套管的内表面上的套管直螺纹和连肩瓶嘴外表面上的瓶嘴直螺纹螺纹连接。

所述的变厚度无缝铝合金内衬包括椭球封底、与椭球封底光滑无缝相连的中间筒体、与中间筒体光滑无缝相连的过渡瓶肩、和与过渡瓶肩光滑无缝相连的连肩瓶嘴，所述的过渡瓶肩为球形圆弧且其圆弧直径与中间筒体的内径一致，所述连肩瓶嘴的内外表面上均开设瓶嘴直螺纹。

所述椭球封底与中间筒体的过渡区域、中间筒体与过渡瓶肩的过渡区域、过渡瓶肩与连肩瓶嘴的过渡区域采用等强度补强或极限载荷补强。

所述的瓶嘴直螺纹上铺设有厌氧型密封胶，该厌氧型密封胶采用丙烯酸树脂、引发剂、促进剂和稳定剂配置而成。

所述的补强套管的管口内表面上设有套管直螺纹，补强套管的外表面上设有沿补强套管的轴向设置的环向微凸，环向微凸的纵向截面为正弦曲面结构且环向微凸的微凸高度以10%～20%的增长率逐级递增，在最后一级微凸的后侧制成圆弧，圆弧的曲率与变厚度无缝铝合金内衬上的连肩瓶嘴和过渡瓶肩的过渡部分一致。

所述的碳纤维缠绕层和玻璃纤维抗冲击层朝连肩瓶嘴的开口方向依次铺设于环向微凸的表面，以提高补强套管的强度并避免补强套管外窜。

所述的变厚度无缝铝合金内衬和碳纤维缠绕层之间设有粘结层，该粘结层在碳纤维缠绕层缠绕前涂刷于变厚度无缝铝合金内衬的外表面，粘接层材料为树脂类液体填料。

所述的碳纤维缠绕层采用T1400碳纤维经浸渍树脂混合胶体，T1400碳纤维含量超过0.52；所述浸渍树脂混合胶体由环氧树脂或改性环氧树脂、固化剂、添加剂配置而成，环氧树脂或改性环氧树脂、固化剂、添加剂的质量比为1:0.4～0.6:0.1～0.2。