[發明專利]兩端封頭的超高壓氣瓶內膽及其制造方法

有效

• 申請號: 201811601576.8
• 申請日: 2018-12-26
• 公開（公告）號: CN109630863B
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發明（設計）人: 王東坡;馬世成;汪宇羿;趙文龍;張月倩;孫昂
• 申請（專利權）人: 航天特種材料及工藝技術研究所
• 主分類號: F17C1/00
• 分類號: F17C1/00
• 代理公司: 北京五洲洋和知識產權代理事務所(普通合伙) 11387
• 代理人: 劉春成;劉素霞

本發明提供一種兩端封頭的超高壓氣瓶內膽及其制造方法，所述超高壓氣瓶內膽為兩端收口成型封頭及瓶口的一體式無縫結構的鋁合金內膽；鋁合金內膽的長度小于5m，直筒段的公稱外徑為Ф406?Ф850mm，超高壓氣瓶的額定壓力為35?70Mpa。本發明總體采用旋壓的加工方法，產品整體無焊縫，制備工藝簡單，操作方便，能耗低，污染小，節約原材料成本。本發明采用管坯為原材料加工出來的兩端封頭的超高壓氣瓶內膽，具有可靠性高、壁薄、質量輕的特點；其材料組織均勻致密，整體強度效果優異，具有耐高壓特性，對超高壓氣瓶的制造具有重要的意義。

技術領域

本發明屬于高壓容器技術領域，具體涉及一種兩端封頭的超高壓氣瓶內膽及其制造方法。

背景技術

隨著氫燃料電池和電動汽車的迅速發展與產業化,氫源技術及氫能基礎設施的研究和建設已引起發達國家的高度關注。安全經濟的氫氣儲運技術是氫能利用推向實用化、產業化的關鍵。使用壓力達到35-70MPa超高壓氣瓶高壓儲氫是最常用和最直接的儲氫方式。高壓儲氫可在常溫下使用,通過閥門的調節就可以直接將氫氣釋放出來,具有儲氫氣瓶結構簡單、壓縮氫氣制備的能耗較少、充裝速度快等優點，已成為現階段氫能儲運的主要方式。

目前，鋁合金內膽碳纖維全纏繞超高壓氣瓶具有眾多優點，采用鋁合金內膽高壓復合氫氣瓶具有以下優點：

(1)氣瓶重量輕、剛性好、強度高，同等性能下材料厚度僅為鋼瓶的50％-70％，且密度更低，因而其重量僅為傳統鋼瓶的35％-40％；

(2)金屬材料的疲勞破壞通常是沒有明顯預兆的突發性破壞，而復合材料中的增強物與基體的結合既能有效地傳遞載荷，又能阻止裂紋的擴展，提高了氣瓶的斷裂韌性；

(3)復合材料中的大量增強纖維使得材料過載而少數纖維斷裂時，載荷會迅速重新分配到未破壞的纖維上，使整個氣瓶在短期內不至于失去承載能力；

(4)復合材料氣瓶在受到撞擊或高速沖擊發生破壞時不會產生具有危險性的碎片，從而減少或避免了對人員的傷害；

(5)無需特殊處理就能滿足耐腐蝕的要求；

(6)與無縫鋼質氣瓶需要的復雜工序相比，纖維纏繞工藝更加靈活，容易變換，工序更為簡化，也容易實現自動化，且能耗遠遠低于鋼質氣瓶的生產過程；

(7)纖維纏繞為超高壓提供了便捷、可靠的技術方案，是實現70MPa超高壓儲氫的最有效方案。

例如，外徑Ф406-Ф850mm、長度不大于5m的鋁合金內膽碳纖維全纏繞氣瓶主要用作重型卡車、中型運輸車、巴士、工程車等類型車輛的燃料氣瓶，以及模塊化氫燃料氣瓶組儲運氣瓶等移動使用大容積超高壓氣瓶。

但是受材料生產以及技術能力的限制，我國目前還未能生產直徑大于Φ406mm的鋁合金內膽碳纖維全纏繞超高壓氣瓶，其核心問題就是鋁合金內膽無法制造。

在上述背景下，為了進一步掌握具有自主產權的大型氫氣儲運裝置的關鍵技術及產品，迫切的需要開發具有直徑大、質量輕、高可靠等特性的兩端封頭的超高壓氣瓶內膽產品。

發明內容

本發明的目的在于提出一種兩端封頭的超高壓氣瓶內膽及其制造方法。以至少解決目前超高壓氣瓶容積小，質量過重，可靠性差的問題。

為了實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種兩端封頭的超高壓氣瓶內膽，兩端封頭的超高壓氣瓶內膽作為纏繞氣瓶的內膽用于儲存壓縮氣體，所述兩端封頭的超高壓氣瓶內膽為兩端收口成型封頭及瓶口的一體式無縫結構的鋁合金內膽，包括A瓶口、A封頭、直筒段、B封頭和B瓶口，所述A封頭和B封頭分別位于所述直筒段的兩端，所述A瓶口和B瓶口分別位于所述A封頭和B封頭上；所述兩端封頭的超高壓氣瓶內膽的長度小于5m，所述直筒段的公稱外徑為Ф406-Ф850mm，所述超高壓氣瓶的額定壓力為35-70Mpa。