[发明专利]一种非金属内胆全缠绕复合气瓶及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于压力气瓶机械领域，涉及复合气瓶及制造技术；特别涉及一种非金属内胆全缠绕复合气瓶及其制造方法。

背景技术

矿石开采、金属冶炼生产能力过剩，过度消费能源造成大气污染和污染环境。限制该类产业的发展势在必行，因此采用替代金属制品且更加节能环保的复合材料应运而生。

在压力气瓶领域，现有技术中的钢质气瓶或钢质内胆环向缠绕气瓶重量大，铝内胆碳纤维全缠绕复合气瓶成本高、应用范围窄，均存在较大的局限性。与此相对的，非承压内胆全缠绕复合气瓶由于其先进的技术特性以及先进的加工技术和材料，具有安全性能高、重量轻、耐腐蚀、成本低等特点，已成为气瓶的发展趋势，市场应用需求也愈发广阔。

非承压内胆全缠绕复合气瓶，主要用于盛装压缩气体和液化气体，这类容器通常由非承压内胆，复合纤维缠绕层，阀座组件三部分组成。非承压内胆设计及制造主要有两种：一种是非承压的金属内胆，由于非承压的金属内胆易腐蚀，寿命低等特点，该类产品不利于推广发展；另一种是非承压的非金属内胆，非金属内胆具有耐腐蚀强，使用寿命长等特点，但是处理与金属的接口以及复合缠绕层的连接是技术难点。

发明内容

为了解决背景技术中存在技术问题，本发明采用一种非金属内胆全缠绕复合气瓶的设计技术以及提供一种新颖的一种非金属内胆全缠绕复合气瓶制造方法。用此设计技术和制造方法制作的复合气瓶具有质量高、重容比小(重量/容积)、耐腐蚀性能好以及环保等优点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明提供了一种非金属内胆全缠绕复合气瓶，包括：非金属内胆组件(1)和复合材料层(6)，其中非金属内胆组件(1)包括非金属内胆(2)和阀座组件(3)，所述复合材料层(6)通过全缠绕方式缠绕在非金属内胆(2)的外表面上，所述阀座组件(3)包括金属阀座(4)和非金属阀座衬套(5)，所述金属阀座(4)、与非金属阀座衬套(5)注塑成型，所述非金属阀座衬套(5)与非金属内胆(2)熔接在一起，所述金属阀座(4)口部(11)设有连接机构。所述连接机构可为阀门连接螺纹。

优选地，本发明所述非金属内胆全缠绕复合气瓶，还包括保护涂层(7)和/或装饰材料层，所述保护涂层(7)或装饰材料层设于复合材料层(6)外表面，当同时包含保护涂层(7)和装饰材料层时，装饰材料层设于保护涂层(7)外表面。

优选地，所述复合材料层(6)中的复合材料由树脂体系与纤维材料组成，所述树脂基体为环氧树脂、固化剂以及助剂中的一种或多种，所述纤维材料为玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维中的一种或多种。

优选地，所述复合材料中，树脂体系的质量百分比为：环氧树脂50％～62％、固化剂37.5％～49.5％、其它促进剂0.5％～4％。

优选地，本发明所述非金属内胆全缠绕复合气瓶中，所述非金属内胆(2)和/或非金属阀座衬套(5)由HDPE、PP加工而成；所述金属阀座(2)由不锈钢或其他合金材料加工而成；所述保护涂层材料为光敏树脂。

本复合气瓶满足合理的应力分布，保证复合气瓶在使用最小的纤维用量条件下能承受最大的爆破压力，具有持久的良好气密性能和安全性能。缠绕层中的树脂材料使得内胆与纤维复合材料紧密地粘结在一起，解决了现有复合气瓶充放气时金属内胆与复合材料界面开裂以及金属表面易腐蚀的问题。采用本发明制作的该复合气瓶具有质量高、重容比小(重量/容积)、耐腐蚀性能好、环保以及制造成本低等优点，有很广的应用和市场前景。

本发明还提供了一种制造前述非金属内胆全缠绕复合气瓶的制造方法，包括：

制造非金属内胆(2)的步骤；

制造阀座组件(3)的步骤；

将非金属内胆(2)与阀座组件(3)熔接的步骤；

将复合材料层(6)全缠绕与非金属内胆(2)外表面上的步骤。

优选地，所述制造非金属内胆(2)的步骤通过以下方式实现：

(一)材料选型，根据非金属内胆的设计要求选取HDPE(高密度聚乙烯)颗粒原料，按照技术要求检验材料的颗粒大小，确认材料组分；

(二)吹塑成型，将HDPE原料加热熔融后，通过吹塑成型、切除尾料得到非金属内胆(2)，其外径尺寸的偏差为1％，筒体段壁厚偏差为±0.2mm；

优选地，制造阀座组件(3)的步骤通过以下方式实现：

(一)金属阀座(4)由不锈钢、低合金钢、高强度钢或铜制成；