一种耐高温自密封气瓶的制作方法

1.本发明涉及航空航天压力容器技术领域，具体涉及一种耐高温自密封气瓶。


背景技术：

2.随着航天航空领域的发展，对航天航空动力系统提出了更高的要求。现今，航天航空动力系统正朝着集成化、经济化、轻量化、小型化的趋势发展，航天航空动力系统大量应用高压气瓶，且随着深空领域的探索，使用环境逐渐走向苛刻，在飞行器运行过程中，其内部的温度随着运行时间、外部环境的变化产生巨大变化，会经历高温、低温，对航天航空动力系统的可靠性及零件的耐高温及低温程度有着较高的要求，但目前大部分气瓶一般不能承受高温温度考核，对航天航空动力系统的运行带来危险。同时，为方便气瓶充气放气过程不进行拆卸阀门等过程，减轻整体重量，将气瓶设计为自密封充放气结构，这样可在减轻气瓶重量的同时，保证气瓶密封性。


技术实现要素：

3.本发明提供一种耐高温自密封气瓶，为在严酷条件下的压力容器技术领域提供一个可行性装置，且易于气瓶充放气及密封。
4.本发明所采用的技术方案是一种耐高温自密封气瓶，包括由内到外的内胆、复合材料缠绕层、弹性层、隔热层，所述的内胆包括前端的充放气接口部分和内胆本体，所述的内胆本体与前端充放气接口部分壳体通过焊接连接形成内胆，所述的充放气接口部分包括弹簧、阀芯、活塞、胶圈，所述的弹簧一端安装在内胆本体上的卡槽中，另一端与阀芯相连，所述的阀芯通过弹簧的弹力压靠在内胆前端充放气接口部分的斜面上，所述的活塞非出口锥面端与阀芯接触，通过活塞的运动推动阀芯的运动，所述的活塞上有外螺纹，与内胆前端充放气接口部分壳体上内螺纹连接，活塞上设有安装胶圈的胶圈槽，活塞中后端设有4个用于气体流通的斜通孔，活塞接口端为锥面螺纹接口与外接球头连接。
5.进一步地，所述内胆材料为钛合金，所述的内胆采用旋压工艺进行加工。
6.进一步地，所述的复合材料缠绕层通过树脂结合碳纤维进行湿法缠绕。
7.进一步地，所述的隔热层采用氮化硅工程陶瓷通过特定模具分两部分烧结而成，将所述的内胆、复合材料缠绕层、弹性层依次安放到隔热层内后通过粘性剂将两部分隔热层粘接。
8.进一步地，所述的弹性层材料为工程塑料。
9.本发明的有益效果是：本发明一种耐高温自密封气瓶，可以使气瓶在高温环境下工作，且结构简单，经济性好，并具有体积小、质量轻等特点。在使用时不需使用手阀进行控制气瓶的关闭开启，方便气瓶的安装。本发明使用弹簧配合阀芯、活塞开启和关闭气瓶，保证气体通路无阻，工作稳定性高，整体具有较高的可靠性。耐高温自密封气瓶可适用于航天航空动力装置中的大部分气体，且适用压力范围广，通用性强。
附图说明
10.图1为本发明耐高温自密封气瓶结构示意图。
11.图2为本发明耐高温自密封气瓶的内胆结构示意图。
12.图3为本发明耐高温自密封气瓶的复合材料缠绕层结构示意图。
13.图4为本发明耐高温自密封气瓶的弹性层结构示意图。
14.图5为本发明耐高温自密封气瓶的隔热层结构示意图。
15.图6为本发明耐高温自密封气瓶的弹簧结构示意图。
16.图7为本发明耐高温自密封气瓶的阀芯结构示意图。
17.图8为本发明耐高温自密封气瓶的活塞结构示意图。
18.图中标记：1
‑
内胆，2
‑
复合材料缠绕层，3
‑
弹性层，4
‑
隔热层，5
‑
弹簧，6
‑
阀芯，7
‑
胶圈，8
‑
活塞，9
‑
壳体斜面，10
‑
斜通孔，11
‑
内胆本体，12
‑
充放气接口部分，13
‑
锥面螺纹接口。
具体实施方式
19.现结合附图对发明做进一步的说明，如图1所示，一种耐高温自密封气瓶，结构包括：内胆1、复合材料缠绕层2、弹性层3、隔热层4，所述内胆1前端为充放气接口壳体部分12，内胆1外包裹复合材料缠绕层2，所述复合材料缠绕层2外包裹弹性层3，所述弹性层3外包裹隔热层4，隔热层4与外界环境接触。内胆1作用是将气体密封在气瓶中，复合材料缠绕层2作用是承受气瓶中气体压力，保证气瓶强度，弹性层3作用是在气瓶充放气时抵消气瓶形变，防止气瓶上的复合材料缠绕层2与隔热层4产生硬接触，损坏复合材料缠绕层2和隔热层4。
20.如图2所示的内胆1中，所述内胆1包括前端的充放气接口部分12和内胆本体11，内胆本体11与前端充放气接口部分12壳体通过焊接连接形成内胆1，内胆本体11前端有用于弹簧定位的卡槽，内胆1前端充放气接口部分12壳体内孔中间部位存在壳体斜面9用于与阀芯6密封，且内胆1前端充放气接口部分12前部有内螺纹用于连接活塞8。
21.所述充放气接口部分12包括弹簧5、阀芯6、活塞8、胶圈7。弹簧5一端安装在内胆本体11上的卡槽中，另一端与阀芯6相连，阀芯6通过弹簧5的弹力压靠在内胆1前端充放气接口部分12的壳体斜面9上，起密封作用，活塞8非出口锥面端与阀芯6接触，通过活塞8的运动推动阀芯6的运动，使通路打开关闭。
22.如图8所示的活塞8中，所述活塞8上有外螺纹，与内胆1前端充放气接口壳体上内螺纹连接，活塞8上有胶圈槽，用于安装胶圈7对气瓶起密封作用，活塞8中后端有个斜通孔10，用于气体流通，活塞8接口端为锥面螺纹接口13，可与外接球头连接起到密封作用。
23.如图2所示的内胆1中，所述内胆1材料为钛合金。
24.如图3所示的复合材料缠绕层2中，所述复合材料缠绕层2材料为碳纤维混合树脂。
25.如图4所示的弹性层3中，所述弹性层3材料为工程塑料。
26.如图5所示的隔热层4中，所述隔热层4材料为氮化硅工程陶瓷。
27.如图1所示的一种耐高温自密封气瓶中，内胆1作用是将气体密封在气瓶中，复合材料缠绕层2作用是承受气瓶中气体压力，保证气瓶强度，弹性层3作用是在气瓶充放气时抵消气瓶形变，防止气瓶上的复合材料缠绕层2与隔热层4产生硬接触，损坏复合材料缠绕层2和隔热层4。
28.本实施方式所针对的是耐高温自密封气瓶，在气瓶充放气工作时，气瓶活塞与外
部设备通过螺纹连接输入输出气体，并使用外接球头与锥面密封，在通过旋转活塞8，活塞8推动阀芯6向后运动，使阀芯6与内胆1间的密封面产生空隙，使气体从空隙通过，并且通过活塞8中的4个斜通孔10，完成气瓶的充放气工作，且在气瓶不进行充放气工作时，通过弹簧5、阀芯6与内胆1前端充放气接口部分12的壳体斜面9压紧起到密封效果。
29.此发明的一种耐高温自密封气瓶，可以使气瓶在高温环境下工作，且结构简单，经济性好，并具有体积小、质量轻。在使用时不需使用手阀进行控制气瓶的关闭开启，方便气瓶的安装。气瓶使用弹簧5配合阀芯6、活塞8开启和关闭气瓶，保证气体通路无阻，工作稳定性高，整体具有较高的可靠性，且适用大部分气体、应用压力范围广，通用性强，对极端环境下的压力容器提供了一种新的方案。


技术特征：
1.一种耐高温自密封气瓶，其特征在于：包括由内到外的内胆、复合材料缠绕层、弹性层、隔热层，所述的内胆包括前端的充放气接口部分和内胆本体，所述的内胆本体与前端充放气接口部分壳体通过焊接连接形成内胆，所述的充放气接口部分包括弹簧、阀芯、活塞、胶圈，所述的弹簧一端安装在内胆本体上的卡槽中，另一端与阀芯相连，所述的阀芯通过弹簧的弹力压靠在内胆前端充放气接口部分的斜面上，所述的活塞非出口锥面端与阀芯接触，通过活塞的运动推动阀芯的运动，所述的活塞上有外螺纹，与内胆前端充放气接口部分壳体上内螺纹连接，活塞上设有安装胶圈的胶圈槽，活塞中后端设有4个用于气体流通的斜通孔，活塞接口端为锥面螺纹接口与外接球头连接。2.根据权利要求1所述的一种耐高温自密封气瓶，其特征在于：所述内胆材料为钛合金，所述的内胆采用旋压工艺进行加工。3.根据权利要求1所述的一种耐高温自密封气瓶，其特征在于：所述的复合材料缠绕层通过树脂结合碳纤维进行湿法缠绕。4.根据权利要求1所述的一种耐高温自密封气瓶，其特征在于：所述的隔热层采用氮化硅工程陶瓷通过特定模具分两部分烧结而成，将所述的内胆、复合材料缠绕层、弹性层依次安放到隔热层内后通过粘性剂将两部分隔热层粘接。5.根据权利要求1所述的一种耐高温自密封气瓶，其特征在于：所述的弹性层材料为工程塑料。

技术总结
本发明公开了一种耐高温自密封气瓶，包括由内到外的内胆、复合材料缠绕层、弹性层、隔热层，所述的内胆包括前端的充放气接口部分和内胆本体，所述的内胆本体与前端充放气接口部分壳体通过焊接连接形成内胆，所述的充放气接口部分包括弹簧、阀芯、活塞、胶圈，所述的弹簧一端安装在内胆本体上的卡槽中，另一端与阀芯相连，所述的阀芯通过弹簧的弹力压靠在内胆前端充放气接口壳体的斜面上，所述的活塞非出口锥面端与阀芯接触，通过活塞的运动推动阀芯的运动，本发明可以使气瓶在高温环境下工作，且结构简单，经济性好，并具有体积小、质量轻等特点。点。点。


技术研发人员：王维东 刘博 廉彬 胡森 苏雷
受保护的技术使用者：沈阳航天新光集团有限公司
技术研发日：2021.07.01
技术公布日：2021/9/9