[實用新型]一種三維編織壓力氣瓶

有效

• 申請號: 201721248929.1
• 申請日: 2017-09-27
• 公開（公告）號: CN210372853U
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發明（設計）人: 朱波;曹偉偉;喬琨;王永偉
• 申請（專利權）人: 山東中恒景新碳纖維科技發展有限公司
• 主分類號: F17C1/04
• 分類號: F17C1/04;B29C70/48
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 王志坤

本實用新型公開了一種三維編織壓力氣瓶，壓力氣瓶，包括金屬內膽層、介質進出口和三維編織復合材料外層，介質進出口設置與金屬內膽層一端的開口處共同構成氣瓶內層，使得氣體能夠通過介質進出口進出金屬內膽層，三維編織復合材料外層包覆在氣瓶內層外部，三維編織復合材料外層由三維編織立體織物與樹脂重復浸漬復合而成，三維編織立體織物由內向外依次包括三維編織復合材料內層和三維編織復合材料表層，同時三維編織復合材料內層和三維編織復合材料表層通過二維鋪縫強化結構進行縫合強化。該壓力氣瓶采用新型的混雜材質和結構，能夠適應不同的耐壓環境，同時可適應不同的應用氣候環境，有效避免層間薄弱造成的壓力容器破壞問題。

技術領域

本實用新型涉及一種新型結構的壓力容器，特別涉及一種利用碳纖維及其它纖維混雜材質的三維編織與層間鋪縫強化復合結構壓力氣瓶。

背景技術

復合材料壓力容器具有重量輕、耐腐蝕、剛性好、耐沖擊性強、可設計性強以及失效前期可預測以及破壞殺傷力小等諸多優點，已經廣泛運用在航空航天、船舶、汽車，搶險救生、醫療衛生等多個領域。

目前復合材料壓力容器的制作主要是利用高性能纖維浸漬樹脂之后，在筒狀或管狀模具表面進行縱向和環向纏繞，然后固化成型后脫模制備。此種復合材料壓力容器的結構中包括內襯骨架芯模，同時在外部才是復合材料纏繞層，從厚度截面上看，是通過連續纖維縱向或環向交替纏繞成型，在固化成型后，厚度面上的纖維仍然是二維疊層基本纖維排布形式。因此這種二維排布的纖維與纖維單絲層間將必然成為耐壓環境的力學薄弱點。在復合材料壓力容器的結構研究及應用嘗試方面，美國一直走在世界前列，在軍用飛機、軍用戰艦等軍事裝備上大量使用復合材料壓力氣瓶，到目前為止，為了解決輕量化的需求，國內許多公司也在進行復合材料壓力氣瓶的研究，但是壓力容器氣瓶的耐壓穩定性和耐沖擊以及耐腐蝕等壽命仍然受到了纏繞工藝的限制，也成為復合材料壓力氣瓶制備和設計的技術難點。

鑒于此，迫切需要找到一種新型結構在解決復合材料壓力氣瓶的層間力學性能較差的問題，發揮復合材料整體性能，提高層與層之間的協同效應，提高壓力氣瓶的耐壓強度、耐疲勞和耐爆破特性。

實用新型內容

為克服現有技術的缺陷，本實用新型提供了一種三維編織壓力氣瓶及其制備方法，該壓力氣瓶采用新型的混雜材質和結構，能夠適應不同的耐壓環境，同時可適應不同的應用氣候環境，有效避免層間薄弱造成的壓力容器破壞問題。

為實現上述目的，本實用新型的技術方案為：

一種三維編織壓力氣瓶，包括金屬內膽層、介質進出口和三維編織復合材料外層，所述介質進出口設置與金屬內膽層一端的開口處共同構成氣瓶內層，使得氣體能夠通過介質進出口進出金屬內膽層，所述三維編織復合材料外層包覆在氣瓶內層外部，所述三維編織復合材料外層由三維編織立體織物與樹脂重復浸漬復合而成，所述三維編織立體織物由內向外依次包括三維編織復合材料內層和三維編織復合材料表層，同時所述三維編織復合材料內層和三維編織復合材料表層通過二維鋪縫強化結構進行縫合強化。

所述二維鋪縫強化結構為在三維編織復合材料內層和三維編織復合材料表層疊層后進行Z向縫合的紗線。

優選的，所述屬內膽層的材質為高強度鋁合金、鈦合金或合金不銹鋼，所述介質進出口的材質為高強度鋁合金、鈦合金或合金不銹鋼。

優選的，所述三維編織復合材料內層和三維編織復合材料表層采用的纖維均為玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維、UHMWPE纖維中的一種或多種。

優選的，所述三維編織復合材料內層和三維編織復合材料表層的結構均為三維四向、三維五向、三維六向、三維七向中的一種或多種編織結構組合。

優選的，所述三維編織復合材料內層的厚度為4-50mm。

優選的，所述三維編織復合材料表層的厚度為3-30mm。