[发明专利]塑料内胆碳纤维全缠绕气瓶及其制造方法

说明书

本发明公开了一种塑料内胆碳纤维全缠绕气瓶及其制造方法包括瓶嘴装配：对内胆的外表面及需要安装在内胆上的瓶嘴和尾顶使用99％以上浓度的无水乙醇清洗，去除表面的污渍，将密封圈与密封垫与瓶嘴装配形成待装配体，待装配体安装在内胆的瓶口上，尾顶安装在内胆的尾部上且与瓶口位置相对，待装配体、尾顶与内胆进行冷装配，将保证内胆与待装配体、尾顶在其工作温度下气瓶不会再次收缩。解决内胆与纤维缠绕层易脱离的问题，解决密封性能失效问题，密封效果越好，内胆与纤维缠绕层粘结紧密，不易出现分层，提高了气瓶使用的稳定性。

技术领域

本发明特别涉及一种塑料内胆碳纤维全缠绕气瓶及其制造方法。

背景技术

随着经济发展与现代技术的推广应用，新能源产业得到极大发展，优化了以化学燃料为主的能源结构，新旧能源转换已是大势所趋，人心所向，发展新能源汽车就需要有相配套的装备：高压气瓶，即车用CNG/LNG气瓶，其公称工作压力为20MPa。在制作高压气瓶时，本领域内普遍采用的技术方案是采用塑料内胆加热后在内部多次充入气体，使气瓶内胆在保持压力的状态下进行瓶体缠绕，按照传统的方法需要进行多次充装，不仅耗费人力而且浪费时间，降低了生产效率。气瓶内胆通常采用塑料内胆，塑料内胆气瓶的散热性能差，导致温差较大的使用环境下或充放气过程中，塑料内胆的尺寸变化较为明显，有可能会导致塑料内胆与增强层的脱离，影响疲劳寿命，还可能会使内胆与金属瓶嘴之间形成间隙，使气瓶的密封性能失效。本新型设计仅针对塑料内胆碳纤维全缠绕气瓶，这种气瓶重量更轻、成本更低、安全性更好，产品寿命长，有广阔的发展前景。

基于上述问题，研发一种塑料内胆碳纤维全缠绕气瓶及其制造方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种解决内胆与纤维缠绕层易脱离的问题，解决密封性能失效问题，密封效果越好，内胆与纤维缠绕层粘结紧密，不易出现分层，提高了气瓶使用的稳定性的塑料内胆碳纤维全缠绕气瓶及其制造方法。

为解决上述技术问题，本方法包括以下步骤：

步骤一、瓶嘴装配：对内胆的外表面及需要安装在内胆上的瓶嘴和尾顶使用99％以上浓度的无水乙醇清洗，去除表面的污渍，将密封圈与密封垫与瓶嘴装配形成待装配体，待装配体安装在内胆的瓶口上，尾顶安装在内胆的尾部上且与瓶口位置相对，待装配体、尾顶与内胆进行冷装配，将保证内胆与待装配体、尾顶在其工作温度下气瓶不会再次收缩；

步骤二、缠绕固定：使用缠绕工装将带瓶嘴的内胆固定在四棱数控缠绕机上；

步骤三、表面处理：对内胆外表面进行热处理8-10分钟，内胆表面温度在65-75℃，用红外线测温仪监控测量数据，去除内胆外表面的钝化层增加内胆外表面的附着能力；

步骤四、配胶缠绕：配制粘度指数为25℃粘度6700MP·S的固化树脂，将固化树脂放入烘箱中加热保温一小时，加热温度40-50℃，使固化树脂达到凝胶时间大于8小时状态，将固化树脂与脂环族多胺环氧树脂固化剂按照重量组份5:4比例混合搅拌均匀，搅拌时间8-15分钟，将混合固化剂后的固化树脂倒入胶槽加热，胶槽加热温度48-52℃，将碳素纤维浸胶后进行纤维缠绕层的缠绕，缠绕范围为气瓶的尾顶与瓶嘴之间的外壁，缠绕方式为环形螺旋缠绕且缠绕12-18层，缠绕时碳素纤维张力控制为22-25N到10-15N由内向外逐层递减，纤维缠绕层的总厚度为1.5mm-7.5mm，在由内向外径向缠绕时，对内胆内部进行密封充气逐渐打压；

步骤五、保护层缠绕：在纤维缠绕层外缠绕保护层，保护层的缠绕范围为气瓶的尾顶与瓶嘴之间的圆柱体的外侧壁。

步骤六、固化：将带有纤维缠绕层的内胆在10-20分钟内转移到固化炉中进行两次升温保温直至固化；

步骤七、装阀及整体气密：施加200N·m-250N·m的力矩在瓶嘴安装阀门进行气密试验。

步骤八、包装入库：对气密合格的气瓶进行包装入库。