一种高压不锈钢瓶碳纤维全缠绕气瓶内胆的制作方法

1.本实用新型涉及高压容器技术领域，尤其涉及一种高压不锈钢瓶碳纤维全缠绕气瓶内胆。


背景技术：

2.随着新能源资源的开发利用，新能源技术及储存能源基础设施的研究和建设已引起国家的高度关注。目前高压气瓶在航空航天、建筑、汽车制造等领域都得到广泛的应用，所以工业生产中对于车用气瓶以及运气瓶等高压储气瓶的工作压力以及储气量有了更高的要求，企业需要制造性能好、使用寿命更长、成本更低的高压气瓶以满足工业生产的需求。影响高压气瓶寿命和成本的因素包括材料的热塑成形工艺、热处理工艺、旋压收口工艺和纤维铺层等。目前三型瓶铝内胆碳纤维全缠绕气瓶为6061材料加工而成，需要经过冲压拉伸、冷旋减薄、热旋压收口、热处理、瓶口加工等诸多繁杂工序。且其内胆的瓶肩与口部是通过收口而成，无法保证形状、壁厚、表面质量及强度，口部有可能发生褶皱。内胆的筒体为旋压减薄而成，壁厚的公差相对较大。由于奥氏体不锈钢具有良好的塑性成形技术，因此本实用新型选择奥氏体不锈钢为内胆材质。


技术实现要素：

3.为解决现有技术的不足，本实用新型提出一种高压不锈钢瓶碳纤维全缠绕气瓶内胆，封头外侧设有锯齿状结构，增强了瓶口承受的拉应力，使气瓶内胆受力更加合理，抗拉强度高，提高了气瓶的抗疲劳性且工艺流程简化。本实用新型的气瓶内胆结构简单、设计科学合理，使用方便，具有重量轻、耐压性能好、以及疲劳性能好的特点。
4.为实现以上目的，本实用新型所采用的技术方案包括：
5.一种高压不锈钢瓶碳纤维全缠绕气瓶内胆，包括内胆筒体和至少一个封头，所述封头焊接在所述内胆筒体的端部，所述封头包括瓶肩、瓶口及锯齿状结构，锯齿状结构设置在封头的外表面。
6.所述内胆筒体的两侧端部各焊接有第一封头和第二封头。
7.所述封头为不锈钢锻件制成的。
8.所述封头的瓶肩、瓶口及锯齿状结构为一体化部件。
9.所述内胆筒体为奥氏体不锈钢管材料制成。
10.所述内胆筒体的容积为20～140l，所述内胆筒体的公称外径为φ200～400mm，所述内胆筒体的长度不大于3m，内胆筒体的壁厚为3～8mm。
11.所述封头的内表面粗糙度为1.6μm，外表面粗糙度为3.2μm。
12.本实用新型的有益效果为：通过在瓶口加工锯齿状结构，气瓶在进行碳纤维全缠绕时，分担瓶口与肩部交界处的轴向拉力，使气瓶在爆破时失效位置未发生在瓶口，更好的体现气瓶的爆破压力。由于内胆瓶口、瓶口的加强(锯齿状)与内胆筒体为一体制成，其受力更加合理。内胆采用奥氏体不锈钢材料，简化工艺，不需要热处理。气瓶内胆材料的抗拉强
度高，提高了气瓶的抗疲劳性。
附图说明
13.图1为本实用新型气瓶内胆的横截面示意图。
14.图2为本实用新型双瓶口气瓶内胆的横截面示意图。
15.图中：1、第一封头；2、内胆筒体；3、锯齿状结构；4、瓶肩；5、第一瓶口； 6、焊接点；7、第二瓶口；8、第二封头。
具体实施方式
16.下面将对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
17.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型创造的限制。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
18.在本实用新型的描述中，本实用新型中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
19.如图1所示为本实用新型高压不锈钢瓶碳纤维全缠绕气瓶内胆的第一实施例横截面示意图，包括第一封头1、内胆筒体2，内胆筒体的端部拉伸形成了一个第一瓶口5，第一封头1以焊接的方式连接在第一瓶口5上，第一瓶口5的直径与第一封头1的直径是相匹配的。第一封头1外侧设有锯齿状结构3。在缠绕碳纤维时，锯齿状结构3能够分担第一瓶口与肩部交界处的轴向拉力。
20.内胆筒体2为奥氏体不锈钢管材料制成，容积为20～140l，公称外径为φ 200～400mm，长度不大于3m，壁厚为3～8mm。奥氏体不锈钢的材料，抗拉强度与断后伸长率比6061铝合金内胆材料高，提升了气瓶的耐疲劳性。内胆从材料上直接增强瓶口的强度。内胆筒体部分为不锈钢管，壁厚均匀，提高内外表面粗糙度。
21.第一封头1为不锈钢锻件制成，第一封头1的内表面粗糙度为1.6μm，外表面粗糙度为3.2μm。
22.本实用新型的气瓶工作压力为35～70mpa。
23.如图2所示为本实用新型高压不锈钢瓶碳纤维全缠绕气瓶内胆的第二实施例横截面示意图，本实用新型采用奥氏体不锈钢为原材料加工出来的两端封头的超高压气瓶内胆，具有可靠性高、壁薄、质量轻的特点；其材料组织均匀致密，整体强度效果优异，具有耐高压特性。
24.在内胆筒体2的两侧端部均拉伸形成瓶口，即两个瓶口，分为第一瓶口5 和第二瓶口7；在第一瓶口5和第二瓶口7上焊接有第一封头1和第二封头8。第一瓶口的直径与第一封
头的直径是相匹配的，第二瓶口的直径与第二封头的直径是相匹配的。第一封头和第二封头的外侧均设有锯齿状结构。
25.内胆的容积为20～140l，公称外径为φ200～400mm，内胆筒体的长度不大于3m，壁厚为3～8mm。
26.封头为不锈钢锻件经机加工而成，内表面粗糙度ra＝1.6μm，外表面粗糙度ra＝3.2μm。加工完成的封头与筒体使用焊接的方式进行连接。
27.除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本实用新型专利实用新型说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。
28.以上所述仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换等都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。


技术特征：
1.一种高压不锈钢瓶碳纤维全缠绕气瓶内胆，其特征在于，包括内胆筒体和至少一个封头，所述封头焊接在所述内胆筒体的端部，所述封头包括瓶肩、瓶口及锯齿状结构，锯齿状结构设置在封头的外表面。2.如权利要求1所述的高压不锈钢瓶碳纤维全缠绕气瓶内胆，其特征在于，所述内胆筒体的两侧端部各焊接有第一封头和第二封头。3.如权利要求1或2所述的高压不锈钢瓶碳纤维全缠绕气瓶内胆，其特征在于，所述封头为不锈钢锻件制成的。4.如权利要求1或2所述的高压不锈钢瓶碳纤维全缠绕气瓶内胆，其特征在于，所述封头的瓶肩、瓶口及锯齿状结构为一体化部件。5.如权利要求1或2所述的高压不锈钢瓶碳纤维全缠绕气瓶内胆，其特征在于，所述内胆筒体为奥氏体不锈钢管材料制成。6.如权利要求1或2所述的高压不锈钢瓶碳纤维全缠绕气瓶内胆，其特征在于，所述内胆筒体的容积为20～140l，所述内胆筒体的公称外径为φ200～400mm，所述内胆筒体的长度不大于3m，内胆筒体的壁厚为3～8mm。7.如权利要求1或2所述的高压不锈钢瓶碳纤维全缠绕气瓶内胆，其特征在于，所述封头的内表面粗糙度为1.6μm，外表面粗糙度为3.2μm。

技术总结
本实用新型涉及一种高压不锈钢瓶碳纤维全缠绕气瓶内胆，包括内胆筒体和至少一个封头，封头焊接在内胆筒体的端部，封头包括瓶肩、瓶口及锯齿状结构，锯齿状结构设置在封头的外表面。封头外侧设有锯齿状结构，封头的瓶肩、瓶口及锯齿状结构为一体化部件，增强了瓶口承受的拉应力。内胆筒体的容积为20～140L，内胆筒体的公称外径为Φ200～400mm，内胆筒体的长度不大于3m，内胆筒体的壁厚为3～8mm。本实用新型气瓶选用奥氏体不锈钢管为材料制成，通过在封头外表面设置锯齿状结构，使内胆受力更加合理，抗拉强度高，提高了气瓶的抗疲劳性且工艺流程简化。流程简化。流程简化。


技术研发人员：李渊 詹合林 岳增柱 郝姣姣 王菲菲 柴成有 杨晓伟 唐凯
受保护的技术使用者：北京天海氢能装备有限公司
技术研发日：2021.12.14
技术公布日：2022/5/15