碳纤维复合材料压力容器接头[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 108332051 A(43)申请公布日 2018.07.27

(21)申请号 201810326809.1(22)申请日 2018.04.12

(71)申请人 江苏恒神股份有限公司

地址 212314 江苏省镇江市丹阳市通港路

北侧777号(72)发明人 王飞　张佳卫　孟梦　

(74)专利代理机构 南京正联知识产权代理有限

公司 32243

代理人 郭俊玲(51)Int.Cl.

F17C 13/00(2006.01)

权利要求书1页 说明书2页 附图2页

(54)发明名称

碳纤维复合材料压力容器接头

(57)摘要

本发明提供一种碳纤维复合材料压力容器接头的生产方法，采用高强高模碳纤维和高性能树脂制备预浸料，通过变截面递增铺层铺贴制造碳纤维复合材料压力容器接头；沿压力容器接头环向定义为横向即90°方向，沿压力容器接头的母线方向定义为纵向即0°方向，采用碳纤维纵横向铺层比例0°、±45°、90°为40:40:20；该种碳纤维复合材料压力容器接头的生产方法，充分发挥碳纤维复合材料比强度高、比模量大、耐疲劳、抗腐蚀的优点，进而得到性能优越的碳纤维复合材料压力容器接头，在保证相同承力条件下，能够使接头较同类金属产品减重30%以上，容积效率提高15%，爆破压强提高10%。

CN 108332051 ACN 108332051 A

权　利　要　求　书

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1.一种碳纤维复合材料压力容器接头的生产方法，其特征在于：采用高强高模碳纤维和高性能树脂制备预浸料，通过变截面递增铺层铺贴制造碳纤维复合材料压力容器接头；沿压力容器接头环向定义为横向即90°方向，沿压力容器接头的母线方向定义为纵向即0°方向，采用碳纤维纵横向铺层比例0°、±45°、90°为40:40:20。

2.如权利要求1所述的碳纤维复合材料压力容器接头的生产方法，其特征在于：采用的高强高模碳纤维为拉伸强度高于5800MPa、拉伸模量高于290GPa的碳纤维，采用的高性能树脂为常温下黏度小于500cps且适用期大于8小时的树脂。

3.如权利要求1所述的碳纤维复合材料压力容器接头的生产方法，其特征在于：在碳纤维复合材料压力容器接头的法兰面设有24个连接孔，每个连接孔内安装插销螺套，形成螺纹孔。

4.如权利要求1-3任一项所述的碳纤维复合材料压力容器接头的生产方法，其特征在于：通过变截面递增铺层铺贴制造碳纤维复合材料压力容器接头时，在模具上进行铺贴，每隔10层进行预压实一次，铺贴完毕后进罐固化，固化完毕后进行后加工，即在碳纤维复合材料压力容器接头的法兰面上进行开孔，然后带胶安装插销螺套，即得到最终的碳纤维复合材料压力容器接头成品。

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CN 108332051 A

说　明　书

碳纤维复合材料压力容器接头

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技术领域

[0001]本发明涉及一种碳纤维复合材料压力容器接头的生产方法。

背景技术

[0002]众所周知，压力容器接头是压力容器与外部连接的重要零件，过去已经由钢材替换为铝合金材质，依然存在重量较重，承载较弱的缺点。新形势下，特别是在航天飞行器上，对压力容器容积效率和爆破压强的要求越来越高，需要通过采用新材料来减轻压力容器制件重量。

[0003]上述问题是在压力容器接头的设计与加工过程中应当予以考虑并解决的问题。发明内容

[0004]本发明的目的是提供一种碳纤维复合材料压力容器接头的生产方法，能有效的降低接头重量并提高接头承载能力，对提高压力容器容积效率和爆破压强具有显著效果，解决现有技术中存在的重量较重，承载较弱的缺点的问题。[0005]为了克服现有技术的不足，本发明提供一种碳纤维复合材料压力容器接头的生产方法，能够得到重量轻、强度高、刚性好、耐疲劳、抗腐蚀的碳纤维复合材料压力容器接头，通过科学设计，合理施工，充分发挥碳纤维比强度高、比模量大、耐疲劳、抗腐蚀的优点，进而得到性能优越的压力容器接头。[0006]本发明的技术解决方案是：

一种碳纤维复合材料压力容器接头的生产方法，采用高强高模碳纤维和高性能树脂制备预浸料，通过变截面递增铺层铺贴制造碳纤维复合材料压力容器接头；沿压力容器接头环向定义为横向即90°方向，沿压力容器接头的母线方向定义为纵向即0°方向，采用碳纤维纵横向铺层比例0°、±45°、90°为40:40:20。[0007]进一步地，采用的高强高模碳纤维为拉伸强度高于5800MPa、拉伸模量高于290GPa的碳纤维，采用的高性能树脂为常温下黏度小于500cps且适用期大于8小时的树脂。[0008]进一步地，在碳纤维复合材料压力容器接头的法兰面设有24个连接孔，每个连接孔内安装插销螺套，形成螺纹孔。[0009]进一步地，通过变截面递增铺层铺贴制造碳纤维复合材料压力容器接头时，在模具上进行铺贴，每隔10层进行预压实一次，铺贴完毕后进罐固化，固化完毕后进行后加工，即在碳纤维复合材料压力容器接头的法兰面上进行开孔，然后带胶安装插销螺套，即得到最终的碳纤维复合材料压力容器接头成品。[0010]本发明的有益效果是：该种碳纤维复合材料压力容器接头的生产方法，充分发挥碳纤维复合材料比强度高、比模量大、耐疲劳、抗腐蚀的优点，进而得到性能优越的碳纤维复合材料压力容器接头，在保证相同承力条件下，能够使接头较同类金属产品减重30%以上，容积效率提高15%，爆破压强提高10%。

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说　明　书

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附图说明

[0011]图1是本发明实施例中碳纤维复合材料压力容器接头的结构示意图；

图2是实施例中碳纤维复合材料压力容器接头的铺贴角度方向定义的示意图；图3是实施例中碳纤维复合材料压力容器接头的铺层示意图；其中：1-碳纤维复合材料压力容器接头，2-螺纹孔，3-贴膜面，4-丢层起始边界。具体实施方式

[0012]下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。实施例

一种碳纤维复合材料压力容器接头的生产方法，采用高强高模碳纤维和高性能树

脂制备预浸料，通过变截面递增铺层铺贴制造碳纤维复合材料压力容器接头1；如图2，沿压力容器接头环向定义为横向即90°方向，沿压力容器接头的母线方向定义为纵向即0°方向，采用碳纤维纵横向铺层比例0°、±45°、90°为40:40:20。[0014]该种碳纤维复合材料压力容器接头的生产方法，充分发挥碳纤维复合材料比强度高、比模量大、耐疲劳、抗腐蚀的优点，进而得到性能优越的碳纤维复合材料压力容器接头1，在保证相同承力条件下，能够使接头较同类金属产品减重30%以上，容积效率提高15%，爆破压强提高10%。[0015]实施例中，采用的高强高模碳纤维为拉伸强度高于5800MPa、拉伸模量高于290GPa的碳纤维，采用的高性能树脂为常温下黏度小于500cps且适用期大于8小时的树脂。[0016]如图1，在碳纤维复合材料压力容器接头1的法兰面设有24个连接孔，每个连接孔内安装插销螺套，形成螺纹孔2，与外部接口连接。

[0017]实施例在通过变截面递增铺层铺贴制造碳纤维复合材料压力容器接头1时，在模具上进行铺贴，每隔10层进行预压实一次，铺贴完毕后进罐固化，固化完毕后进行后加工，即在碳纤维复合材料压力容器接头1的法兰面上进行开孔，然后带胶安装插销螺套，即得到最终的碳纤维复合材料压力容器接头1成品。

[0018]该种碳纤维复合材料压力容器接头铺层如图3所示，共有120层，贴膜面3为铺层起始面，即从P1层逐次往上铺到P120层。丢层起始边界4为渐变铺层的基准线，用以对渐变铺层的定位。图3中每10层为一组，共12组铺层。前6组和后6组铺层角度对称。前6组和后6组每组铺层均一致。[0019]举例：前6组第一组铺层即P1-P10为（45/90/-45/0/0/45/0/0/-45/90），

后6组第一组铺层即P61-P70为（90/-45/0/0/45/0/0/-45/90/45）。[0020]实施例碳纤维复合材料压力容器接头1替代压力容器金属接头，能够充分发挥碳纤维复合材料比强度大、比模量高、耐疲劳、抗腐蚀的优点，大幅提高压力容器容积效率和爆破压强。

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说　明　书　附　图

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图1

图2

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说　明　书　附　图

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图3

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