一种碳纤维材料空气压缩储能罐的制作方法

本技术属于储能罐，尤其涉及一种碳纤维材料空气压缩储能罐及方法。

背景技术：

1、传统金属空气压缩储能罐在一些特定领域存在一些不足之处。首先，金属空气压缩储能罐重量较大，无法满足一些对重量要求较高的应用场景，如航空航天、汽车等领域。其次，金属空气压缩储能罐存在腐蚀和疲劳等问题，使用寿命较短。此外，金属空气压缩储能罐的制造和加工成本较高，不利于大规模生产。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种碳纤维材料空气压缩储能罐。为了克服传统金属空气压缩储能罐的局限性，采用碳纤维复合材料制备空气压缩储能罐。与传统金属空气压缩储能罐相比，碳纤维复合材料制备的空气压缩储能罐具有明显的优势，具有轻量化、高强度、耐腐蚀、耐疲劳等特点。

2、本申请中碳纤维复合材料均为现有材料，具体材质根据相应的性能要求进行选择。

3、本实用新型所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种碳纤维材料空气压缩储能罐，包括由内往外依次设置的内胆、绝热层、缠绕层和保护层，所述储能罐设置有与内胆相连的接口；

4、所述内胆、绝热层、缠绕层和保护层相邻之间设置有粘结层；

5、所述内胆、绝热层、缠绕层和保护层均采用碳纤维复合材料制备。

6、进一步的，所述内胆为碳纤维增强环氧树脂复合材料。碳纤维增强树脂基复合材料具有优异的抗疲劳性能和耐腐蚀性能。

7、进一步的，所述绝热层为碳纤维陶瓷复合材料。陶瓷一类的无机材料在耐热、抗氧化、耐磨、耐腐蚀、电性能等方面有很多突出的优点，但是抗机械冲击、抗热震性能较差，“脆性”是致命的弱点。用碳纤维与陶瓷组成复合材料能大幅度地提高断裂功和抗热震性能，改善陶瓷的脆性。而陶瓷又保护了碳纤维，使它在高温下不受氧化，因而具有很高的高温强度和弹性模量。如碳纤维增强的氮化硅陶瓷可在1400℃的温度下长期使用。

8、进一步的，所述缠绕层碳纤维树脂复合材料。碳纤维通常和环氧树脂、酚醛树脂、聚四氟乙烯等组成复合材料。它们不仅保持了玻璃钢的许多优点，而且许多性能优于玻璃钢。这类材料的密度比铝轻，强度与钢接近。弹性模量比铝合金大，疲劳强度高，冲击韧性高，同时耐水和湿气，化学稳定性高，导热性好，受x射线辐射时其强度和模量不变化等。它还具有优良的耐磨减摩性及自润滑性、耐腐蚀、耐热等优点。

9、进一步的，所述保护层为碳纤维布。碳纤维布又称碳素纤维布、碳纤布、碳纤维编织布、碳纤维预浸布、碳纤维加固布、碳布、碳纤维织物、碳纤维带、碳纤维片材(预浸布)等。碳纤维布具有强度高、密度小、厚度薄的优点，基本不增加加固构件自重及截面尺寸。

10、进一步的，所述接口以预埋件埋入内胆的石膏芯模之中与内胆一体成型。具体的在制作石膏芯模时将接口放入其中，使得在制作内胆时可以直接将接口进行粘结连接，不仅加大了接口与各层之间的连接强度，更加稳固，还更容易实现各层之间的同轴。

11、进一步的，所述接口的轴线与所述内胆、绝热层、缠绕层和保护层的轴线同轴设置。所述接口位置处于罐体两端，分别为进气口和出气口，同轴的目的主要考虑各层制作的精确平衡，使得其质量均衡分布，保证产品壁厚均匀。

12、进一步的，所述储能罐的主体为圆柱形，两端为穹顶状弧面结构。

13、进一步的，所述储能罐的两端各设置一个接口。在储能罐的两端各设置一个接口，分别作为进气口和出气口。

14、本实用新型与现有技术相比，具有以下有益效果：本实用新型的空气压缩储能罐包括由内往外依次设置的内胆、绝热层、缠绕层和保护层，所述储能罐设置有与内胆相连的接口；并在内胆、绝热层、缠绕层和保护层相邻之间设置有粘结层。由于内胆、绝热层、缠绕层和保护层均采用碳纤维复合材料制备，实现了空气压缩储能罐在服役过程中的高强及轻量化需求。

15、由于绝热层、缠绕层和保护层的多层保护，使空气压缩储能罐具有抗爆性好、轻量化、承载能力强、耐酸碱、耐高温等优势，是一种新型空气压缩储能罐，具有广阔的应用场景。

技术特征：

1.一种碳纤维材料空气压缩储能罐，其特征在于：包括由内往外依次设置的内胆(1)、绝热层(2)、缠绕层(3)和保护层(4)，所述储能罐设置有与内胆(1)相连的接口(6)；

2.根据权利要求1所述的碳纤维材料空气压缩储能罐，其特征在于：所述内胆(1)为碳纤维增强环氧树脂复合材料。

3.根据权利要求1所述的碳纤维材料空气压缩储能罐，其特征在于：所述绝热层(2)为碳纤维陶瓷复合材料。

4.根据权利要求1所述的碳纤维材料空气压缩储能罐，其特征在于：所述缠绕层(3)为碳纤维树脂复合材料。

5.根据权利要求1所述的碳纤维材料空气压缩储能罐，其特征在于：所述保护层(4)为碳纤维布。

6.根据权利要求1所述的碳纤维材料空气压缩储能罐，其特征在于：所述接口(6)以预埋件埋入内胆(1)的石膏芯模之中与内胆(1)一体成型。

7.根据权利要求1所述的碳纤维材料空气压缩储能罐，其特征在于：所述接口(6)的轴线与所述内胆(1)、绝热层(2)、缠绕层(3)和保护层(4)的轴线同轴设置。

8.根据权利要求1所述的碳纤维材料空气压缩储能罐，其特征在于：所述储能罐的主体为圆柱形，两端为穹顶状弧面结构。

9.根据权利要求1所述的碳纤维材料空气压缩储能罐，其特征在于：所述储能罐的两端各设置一个接口(6)。

技术总结本技术属于储能罐技术领域，本技术公开了一种碳纤维材料空气压缩储能罐。本技术的空气压缩储能罐包括由内往外依次设置的内胆、绝热层、缠绕层和保护层，所述储能罐设置有与内胆相连的接口；并在内胆、绝热层、缠绕层和保护层相邻之间设置有粘结层。由于内胆、绝热层、缠绕层和保护层均采用碳纤维复合材料制备，实现了空气压缩储能罐在服役过程中的高强及轻量化需求。由于绝热层、缠绕层和保护层的多层保护，使空气压缩储能罐具有抗爆性好、轻量化、承载能力强、耐酸碱、耐高温等优势，是一种新型空气压缩储能罐，具有广阔的应用场景。技术研发人员：王硕,王象东,刘建国,胡德鹏,刘长付,何水苗受保护的技术使用者：山东瑞城宇航碳材料有限公司技术研发日：20231215技术公布日：2024/7/18