复合材料贮气筒

摘要

本发明涉及一种复合材料贮气筒。该贮气筒，包括内胆，内胆两侧端部布置有嵌件，两侧嵌件上均布置有排气管接头和排水管接头，两侧排水管接头上均连接有内部排水管，内部排水管末端连接内胆内最底部；内胆外层设有纤维树脂复合缠绕层，纤维树脂复合缠绕层包括轴向缠绕层和径向缠绕层。本发明实现了筒身径向及轴向缠绕的全覆盖；此外，本发明的排水孔及排气孔接头布置于端部铝合金嵌件上，除了嵌件自身作为金属件具备较佳强度外，嵌件还可以被轴向缠绕延筒身轴线方向的投影所包覆，保证了贮气筒两侧的安全强度。

权利要求

1.一种复合材料贮气筒，包括内胆(A)，其特征在于：所述内胆(A)两侧端部布置有嵌件(B)，两侧的所述嵌件上均布置有排气管接头(C)和排水管接头(D)，至少一侧的所述排水管接头(D)上连接有内部排水管(E)，所述内部排水管(E)末端连接内胆(A)内最底部；所述内胆(A)外层设有纤维树脂复合缠绕层，所述纤维树脂复合缠绕层包括轴向缠绕层(H)和径向缠绕层(G)；所述轴向缠绕层(H)纤维缠绕方向与筒身轴线夹角小于60°，所述径向缠绕层(G)纤维缠绕方向与筒身轴线夹角大于60°，贮气筒两侧端盖的塑料部分由轴向缠绕层(H)围绕嵌件(B)实现完全包覆；所述嵌件(B)上设有多道沟槽，所述嵌件(B)被轴向缠绕层(H)沿轴向方向的投影所包覆；

所述内胆(A)采用吹塑一体成型，所述内胆(A)吹塑所用材料为尼龙6、尼龙66、聚丙烯和聚乙烯中的一种或多种；或所述内胆(A)包括采用注塑成型的两半结构，所述两半结构通过焊接凸台焊接形成完整的内胆(A)；所述焊接凸台(I)朝外侧布置，或向内侧布置；所述内胆(A)注塑所用材料为尼龙6和玻璃纤维，尼龙66和玻璃纤维，及聚丙烯和玻璃纤维中的一种或多种；

一侧的所述嵌件(B)上至少布置一个排气管接头(C)，最多布置一个排水管接头(D)；所述纤维树脂复合缠绕层，其材料组成包括树脂基材及连续纤维，其中树脂基材为乙烯基，环氧基和聚酯基树脂中的一种或几种组合，连续纤维为玻璃纤维、碳纤维和芳纶纤维中的一种或多种。

说明书

复合材料贮气筒

技术领域

[0001] 本发明涉及汽车零部件技术领域，尤其是涉及一种复合材料贮气筒。

背景技术

[0002] 现有车用贮气筒多为钢制或铝合金材质材料，前者材料密度大，不符合汽车轻量化趋势，且内部需做表面防锈处理；后者成型工艺复杂，制备成本高，相较非金属类材料，材料密度仍然略大。

[0003] 现有车辆进气干燥设备无法完全除湿，使得贮气筒长期工作后会在内部积水，影响零件工效和冬季使用安全，因此需要定期排水。而由于重力自流原因，现有贮气筒将排水阀布置于筒身最底部。

[0004] 纤维缠绕为一项使用较为广泛的复合材料增强技术，其原理为使用浸有树脂基材的连续纤维按照一定角度缠绕被增强产品，固化后，使得被缠绕层包覆的部位能够得到增强，被广泛应用于航天燃料、高压气瓶等领域，但其对被缠绕体的形状要求较为苛刻，被缠绕体必须是可完全轴对称的桶或棒状，否则缠绕纤维会因为形成“架桥”而导致局部强度缺陷。

[0005] CN209386002U、CN109253387A和CN107893905A涉及的贮气筒，虽采用了复合材料，实现了部分轻量化，但其放水管接头布置在了筒身底部，干扰了外层缠绕路线，使得缠绕只能延径向缠绕，其没有对两侧端盖进行缠绕，端盖的强度无法保证，且端盖与筒身的连接强度也会薄弱。

[0006] CN107351835A和CN111256025A涉及的贮气筒，其内胆两侧分别注塑/吹塑成型，两侧焊接为一体，放水孔布置在筒身中间，外层辅以径向缠绕。其缺陷在于：1、放水孔位于筒身中间最底部干扰了外层缠绕路线，其无法进行轴向缠绕，且径向缠绕无法增强放水孔侧，甚至要于放水孔附近切断纤维以避免干涉，导致贮气筒放水孔处存在强度隐患；2、放水孔靠近内胆焊接线附近，导致焊接线附近强度弱化，失效风险极高；3、两侧排气孔直接安置在塑料内胆上，且无法通过纤维缠绕强化，端盖处强度薄弱。

[0007] 因为车用贮气筒为直接承担车辆制动的安全零件，关乎驾驶安全，上述专利均不能针对筒体实现完全的轴向及径向缠绕，不能实现全包覆，安全方面存在较大隐患。因此，迫切需要开发一种复合材料贮气筒，在满足安全性的前提下，实现贮气筒轻量化。

发明内容

[0008] 为解决以上问题，本发明提供一种轻量化、强度可靠的复合材料贮气筒。

[0009] 本发明采用的技术方案是：一种复合材料贮气筒，包括内胆，其特征在于：所述内胆两侧端部布置有嵌件，两侧的所述嵌件上均布置有排气管接头和排水管接头，至少一侧的所述排水管接头上连接有内部排水管，所述内部排水管末端连接内胆内最底部；所述内胆外层设有纤维树脂复合缠绕层，所述纤维树脂复合缠绕层包括轴向缠绕层和径向缠绕层。

[0010] 作为优选，所述内胆包括采用注塑成型的两半结构，所述两半结构通过焊接凸台焊接形成完整的内胆。

[0011] 进一步的，所述内胆注塑所用材料为尼龙6和玻纤，尼龙66和玻纤，及聚丙烯和玻纤中的一种或多种。

[0012] 进一步的，所述焊接凸台朝外侧布置，或向内侧布置。

[0013] 作为优选，所述内胆采用吹塑一体成型。

[0014] 进一步的，所述内胆吹塑所用材料为尼龙6、尼龙66、聚丙烯和聚乙烯中的一种或多种。

[0015] 作为优选，所述嵌件上设有多道沟槽，所述嵌件被轴向缠绕层沿轴向方向的投影所包覆。

[0016] 作为优选，一侧的所述嵌件上至少布置一个排气管接头，最多布置一个排水管接头。

[0017] 作为优选，所述纤维树脂复合缠绕层，其材料组成包括树脂基材及连续纤维，其中树脂基材为乙烯基，环氧基和聚酯基树脂中的一种或几种组合，连续纤维为玻璃纤维、碳纤维和芳纶纤维中的一种或多种。

[0018] 作为优选，所述轴向缠绕层纤维缠绕方向与筒身轴线夹角小于60°，所述径向缠绕层纤维缠绕方向与筒身轴线夹角大于60°，贮气筒两侧端盖的塑料部分由轴向缠绕层围绕嵌件实现完全包覆。

[0019] 本发明取得的有益效果是：与现有复合材料贮气筒相比，本发明解决了排水孔位于筒身最底部导致外层纤维缠绕被干扰而无法全覆盖内胆，贮气筒强度存在隐患的缺陷，实现了筒身径向及轴向缠绕的全覆盖。此外，本发明的排水孔及排气孔接头布置于端部铝合金嵌件上，除了嵌件自身作为金属件具备较佳强度外，嵌件还可以被轴向缠绕延筒身轴线方向的投影所包覆，保证了贮气筒两侧的安全强度。

附图说明

[0020] 图1为本发明的剖面图(展示内部结构)；

[0021] 图2为本发明的结构示意图；

[0022] 图3为采用注塑内胆，焊接凸台朝外布置的示例；

[0023] 图4为采用注塑内胆，焊接凸台朝外布置，焊接完成后的内胆示例；

[0024] 图5为本发明中，采用吹塑内胆的示例；

[0025] 图6为为本发明中，采用注塑内胆，焊接凸台朝内布置的示例；

[0026] 图7为本发明中，端部嵌件附近的剖面图。

具体实施方式

[0027] 下面结合附图和具体实施例对本发明作更进一步的说明。

[0028] 实施例一

[0029] 如图1‑7所示，本发明的一种复合材料贮气筒，其内胆A两侧端部布置有嵌件B，嵌件B上布置排气管接头C及排水管接头D，内部排水管E连接于排水管接头D上，内部排水管E末端连接贮气筒内最底部，外层为纤维树脂复合缠绕层，纤维树脂复合缠绕层包括轴向缠绕层H和径向缠绕层G(即采用轴向缠绕和径向缠绕)。

[0030] 本实施例中，嵌件B上预设3个螺纹孔，如图2所示等角度排布，嵌件B提前埋设于模具中，随内胆A一同注塑成型，内胆A用材为尼龙66+GF33材料，如图3所示，内胆A中的焊接凸台I向外侧布置。

[0031] 结合图4，内胆A包括两半，两半内胆A采用热板+振动焊接，通过焊接凸台I焊接形成一个整体，之后将焊接凸台I多余的凸出部分采用数控车床清除来保证内胆A表面光滑。

[0032] 对内胆A表面进行纤维缠绕，本实施例中，缠绕纤维用材为环氧树脂+连续玻璃纤维，先进行角度为23°的轴向缠绕(轴向缠绕层H)，对端盖完成全包覆后，在切换角度为82°的径向缠绕(径向缠绕层G)，缠绕总厚度为3mm。

[0033] 缠绕层(轴向缠绕层H和径向缠绕层G)固化后，向两侧嵌件B安装排气管接头C，排水管接头D及内部排水管E。本实施例中，在单侧安装1个排水管接头D及内部排水管E，剩余5个孔位安装排气管接头C。

[0034] 实施例二

[0035] 一种复合材料贮气筒，其内胆A两侧端部布置有嵌件B，嵌件B上布置排气管接头C及排水管接头D，内部排水管E连接于排水管接头D上，内部排水管E末端连接贮气筒内最底部，外层为纤维树脂复合缠绕层，纤维树脂复合缠绕层包括轴向缠绕层H和径向缠绕层G(即采用轴向缠绕和径向缠绕)。

[0036] 本实施例中，嵌件B上预设3个螺纹孔，如图2所示等角度排布，嵌件B提前埋设于模具中，随内胆A一同注塑成型，内胆A用材为尼龙6+GF25材料，结合图6，内胆中的焊接凸台I向内侧布置。

[0037] 内胆A包括两半，两半内胆A采用热板+振动焊接，通过焊接凸台I焊接形成一个整体，之后将内胆A焊接线附近打磨平整。

[0038] 对内胆A表面进行纤维缠绕，本实施例中，缠绕纤维用材为环氧树脂+连续玻璃纤维，先进行角度为23°的轴向缠绕(轴向缠绕层H)，对端盖完成全包覆后，在切换角度为82°的径向缠绕(径向缠绕层G)，缠绕总厚度为3.5mm。

[0039] 缠绕层固化后，向两侧嵌件B安装排气管接头C，排水管接头D及内部排水管E。本实施例中，在两侧均安装1个排水管接头D及内部排水管E，剩余4个孔位安装排气管接头C。

[0040] 实施例三

[0041] 一种复合材料贮气筒，其内胆A两侧端部布置有嵌件B，嵌件B上布置排气管接头C及排水管接头D，内部排水管E连接于排水管接头D上，内部排水管E末端连接贮气筒内最底部，外层为纤维树脂复合缠绕层，纤维树脂复合缠绕层包括轴向缠绕层H和径向缠绕层G(即采用轴向缠绕和径向缠绕)。

[0042] 本实施例中，嵌件B上预设3个螺纹孔，如图2所示等角度排布，嵌件B提前埋设于模具中，随内胆A一同吹塑成型，内胆A用材为PE材料。内胆A表面采用800目砂纸打磨一遍，之后对内胆表面进行纤维缠绕，本实施例中，缠绕纤维用材为环氧树脂+连续玻璃纤维，先进行角度为23°的轴向缠绕层H，对端盖完成全包覆后，在切换角度为82°的径向缠绕层G，缠绕总厚度为4.5mm。

[0043] 缠绕层固化后，向两侧嵌件B安装排气管接头C，排水管接头D及内部排水管E。本实施例中，在一侧安装1个排水管接头D及内部排水管E，剩余5个孔位安装排气管接头C。

[0044] 以上显示和描述了本发明的基本原理和主要结构特征。本发明不受上述实例的限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。