阅读说明：本技术 一种复合材料气瓶固化用通气连接轴 (Ventilation connecting shaft for curing composite material gas cylinder ) 是由 狄成瑞 乔琨 朱波 李哲 赵延滨 吕林 张巍 于 2020-03-16 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种复合材料气瓶固化用通气连接轴,所述连接轴为中空管式结构,所述连接轴侧壁上设置有多个气孔,所述连接轴的两端设置有螺纹。本发明是将固化时对气瓶起连接旋转作用的连接轴加工成多孔的中空轴,使旋转固化炉内的空气能够进入气瓶内部,与气瓶外部的空气同步升降温。解决了气瓶在升降温时气瓶厚度方向上出现的温度梯度问题,特别是对高压气瓶的大厚度复材层需分次固化造成的能耗高,效率低的问题,同时提高了气瓶复材层内外受热均匀性,能够有效减少气瓶质量问题。(The invention relates to a ventilating connecting shaft for curing a composite material gas cylinder, which is of a hollow tubular structure, wherein a plurality of air holes are formed in the side wall of the connecting shaft, and threads are arranged at two ends of the connecting shaft. The invention processes the connecting shaft which has the function of connecting and rotating the gas cylinder during curing into a porous hollow shaft, so that the air in the rotary curing furnace can enter the gas cylinder and be synchronously heated and cooled with the air outside the gas cylinder. The problem of the gas cylinder temperature gradient that appears in the gas cylinder thickness direction when rising and falling the temperature is solved, especially need the energy consumption that the inferior officer solidification led to the fact in grades to the big thickness compound material layer of high-pressure gas cylinder, the inefficiency problem has improved the inside and outside homogeneity of being heated of the compound material layer of gas cylinder simultaneously, can effectively reduce gas cylinder quality problem.)

一种复合材料气瓶固化用通气连接轴

技术领域

本发明属于复合材料气瓶制备领域，具体涉及一种复合材料气瓶固化用通气连接轴及制备使用方法。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

复合材料气瓶作为近代开发的新型气瓶，具有质量轻、耐压高、耐腐蚀、疲劳性好、可设计性强等优点，应用领域越来越广泛。复合材料气瓶一般是在金属内衬或塑料内衬表面通过缠绕连续纤维增强树脂基复合材料后固化而成。为了控制复合材料层的树脂含量及保证树脂含量均匀性和气瓶表面质量，固化方式一般是将气瓶瓶口连接一根实心连接轴固定于可旋转的卡盘或等效工装上进行旋转固化。但在制备高压复合材料气瓶时，需要通过增大复合材料层的厚度来提高气瓶的强度，为保证复合材料层的固化均匀性和固化程度，要么采用分次缠绕多次固化的方式，这样会降低工作效率，增大能耗；要么采用延长升降温时间和保温时间的方式，这样不仅工作效率低，能耗高，还会导致复合材料层出现“外焦里嫩”的问题，使复合材料层内外固化度不一致产生热应力，轻则降低气瓶强度，重则在升降温时由于气瓶内外温差过大，使复合材料层开裂或与内胆脱粘，导致气瓶报废。

发明内容

为了克服上述问题，本发明提供了一种复合材料气瓶固化用通气连接轴及制备使用方法。本发明是将固化时对气瓶起连接旋转作用的连接轴加工成多孔的中空轴，使旋转固化炉内的空气能够进入气瓶内部，与气瓶外部的空气同步升降温。

为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明的第一个方面，提供了一种复合材料气瓶固化用通气连接轴，所述连接轴为中空管式结构，所述连接轴侧壁上设置有多个气孔，所述连接轴的两端设置有螺纹。

本发明的第二个方面，提供了一种复合材料气瓶固化用装置，包括：任一上述的连接轴，将气瓶瓶口连接在所述连接轴上，并固定于可旋转的卡盘或等效工装上。

将固化时对气瓶起连接旋转作用的连接轴加工成多孔的中空轴，使旋转固化炉内的空气能够进入气瓶内部，与气瓶外部的空气同步升降温。

本发明的第三个方面，提供了一种复合材料气瓶成型方法，包括：

将任一上述的连接轴与气瓶连接，放入旋转固化炉内，连接轴的开孔迎向气流运行方向，使鼓风气流能够通过连接轴进入气瓶内部，使气瓶内外同时升降温。能够在气瓶旋转固化时，使炉内气流进入气瓶内胆内部，使气瓶内外升降温同步。解决了气瓶在升降温时气瓶厚度方向上出现的温度梯度问题，特别是对高压气瓶的大厚度复材层需分次固化造成的能耗高，效率低的问题，同时提高了气瓶复材层内外受热均匀性，能够有效减少气瓶质量问题。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明所述的一种复合材料气瓶固化用通气连接轴能够在气瓶旋转固化时，使炉内气流进入气瓶内胆内部，使气瓶内外升降温同步。解决了气瓶在升降温时气瓶厚度方向上出现的温度梯度问题，特别是对高压气瓶的大厚度复材层需分次固化造成的能耗高，效率低的问题，同时提高了气瓶复材层内外受热均匀性，能够有效减少气瓶质量问题。

(2)本申请的装置结构简单、操作方便、成本低、实用性强，易于规模化生产。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1是通气连接轴示意图；1:连接轴表面气孔；2：连接轴连接螺纹；3：连接轴轴向通孔；

图2是S型气瓶(双口)装配图；

图3是T型气瓶(单口)装配图。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，针对目前复合材料气瓶固化效率不高和复合材料层固化均匀性差的问题。因此，本发明提出一种复合材料气瓶固化用通气连接轴，将连接轴加工成通孔管状，并在保证连接轴能够起到支撑气瓶重量的前提下，在连接轴表面尽可能多的打孔，使之与连接轴内部的轴向孔相通。在使用时，尽量使连接轴开孔处迎向炉内鼓风方向，使气流能够进入连接轴内，从而进入气瓶内胆内部。

在一些实施例中，通气连接轴比较适合于金属内胆气瓶，特别是S型复合材料气瓶，即两端开口气瓶；

在一些实施例中，连接轴直径应不小于复合材料气瓶瓶口直径，连接轴一端螺纹与气瓶瓶口螺纹匹配。

如图1所示，本发明是将常用的实心连接轴或空心连接轴加工成轴向通孔、表面开孔的通气轴，具体包括连接轴表面气孔1，连接轴连接螺纹2，连接轴轴向通孔3。

所述的连接轴轴向通孔是等直径孔、变直径孔或横截面为多边形孔的一种或多种组合；

所述的连接轴表面气孔形状是圆柱孔、圆锥孔、鼓形孔、多边形孔、花键孔和其他异形孔的一种或多种组合，表面气孔的数量、大小不限。

所述的连接轴连接螺纹是本发明优选结构形式，包括且不局限于能够起到与气瓶等效连接作用的如“内撑”，“外夹”形式。

一种复合材料气瓶固化用通气连接轴，所述连接轴为中空管式结构，所述连接轴侧壁上设置有多个气孔，所述连接轴的两端设置有螺纹。

本申请将固化时对气瓶起连接旋转作用的连接轴加工成多孔的中空轴，使气瓶内外同时受热，提高了固化效率和复合材料层固化均匀性。

本申请对连接轴的具体结构并不作特殊的限定，因此，在一些实施例中，所述连接轴的横截面为等直径孔、变直径孔或横截面为多边形孔，以适应不同工况的要求。

本申请对连接轴的具体结构并不作特殊的限定，因此，在一些实施例中，所述气孔为圆柱孔、圆锥孔、鼓形孔、多边形孔、花键孔或其他异形孔的一种或多种组合，以适应不同的工况的使用要求，同时便于加工。

在一些实施例中，所述连接轴上，螺纹段中空管的内径小于非螺纹段中空管的内径，以将螺纹段拧入气瓶中，便于与气瓶口贴合、密封。

在一些实施例中，所述气孔的中心线方向与连接轴轴向成42°～48°，提高空气进入气瓶内部的流量和流速，使其能够在T型复合材料气瓶充分的流动，保证气瓶的各处均能够与气瓶外部的空气同步升降温。

在一些实施例中，所述气孔的直径10～15mm，气孔圆心之间间距为30～40mm，在开孔尽可能少的情况下，提高进气效率，便于加工，同时是连接轴具有较好的力学强度。

本发明还提供了一种复合材料气瓶固化用装置，包括：任一上述的连接轴，将气瓶瓶口连接在所述连接轴上，并固定于可旋转的卡盘或等效工装上。

将固化时对气瓶起连接旋转作用的连接轴加工成多孔的中空轴，使旋转固化炉内的空气能够进入气瓶内部，与气瓶外部的空气同步升降温。

下面结合具体的实施例，对本发明做进一步的详细说明，应该指出，所述具体实施例是对本发明的解释而不是限定。

实施例1：

如图2所示，图中缠绕气瓶为容积是60L的S型气瓶，其两端瓶口直径为60mm，瓶口长度为35mm。连接轴以长度40cm，直径80mm的不锈钢棒加工而成，螺纹2连接处轴向通孔3直径为35mm，其他部分轴向通孔3直径为50mm，表面气孔1直径15mm，气孔1圆心之间间距为40mm，连接轴螺纹2与气瓶口螺纹匹配，螺纹2总长度等于瓶口螺纹长度。使用时将连接轴与气瓶连接，放入旋转固化炉内，保证至少连接轴的一端迎向鼓风风向，即鼓风气流能够通过连接轴进入气瓶内部，起到内外同时升降温的目的。

实施例2：

如图3所示，图中缠绕气瓶为容积是20L的T型气瓶，其瓶口直径为32mm，瓶口长度为35mm。连接轴以长度30cm，直径40mm的不锈钢管加工而成，螺纹2连接处轴向通孔3直径为20mm，其他部分轴向通孔3直径为30mm，表面气孔1直径10mm，气孔1圆心之间间距为30mm，且表面气孔1中心线方向与连接轴轴向成45°(连接轴有螺纹端至无螺纹端为正向)，开口连接轴螺纹2与气瓶口螺纹匹配，螺纹2总长度等于瓶口螺纹长度。使用时将连接轴与气瓶连接，放入旋转固化炉内，连接轴的开孔尽量迎向气流运行方向，即鼓风气流能够通过连接轴进入气瓶内部，起到内外同时升降温的目的。

实施例3

一种复合材料气瓶固化用通气连接轴，所述连接轴为中空管式结构，所述连接轴侧壁上设置有多个气孔1，所述连接轴的两端设置有螺纹2。

本申请将固化时对气瓶起连接旋转作用的连接轴加工成多孔的中空轴，使气瓶内外同时受热，提高了固化效率和复合材料层固化均匀性。

实施例4

一种复合材料气瓶固化用通气连接轴，所述连接轴为中空管式结构，所述连接轴侧壁上设置有多个气孔1，所述连接轴的两端设置有螺纹2。

所述连接轴的横截面3为等直径孔、变直径孔或横截面为多边形孔，以适应不同工况的要求。

实施例5

一种复合材料气瓶固化用通气连接轴，所述连接轴为中空管式结构，所述连接轴侧壁上设置有多个气孔1，所述连接轴的两端设置有螺纹2。

所述气孔1为圆柱孔、圆锥孔、鼓形孔、多边形孔、花键孔或其他异形孔的一种或多种组合，以适应不同的工况的使用要求，同时便于加工。

实施例6

一种复合材料气瓶固化用通气连接轴，所述连接轴为中空管式结构，所述连接轴侧壁上设置有多个气孔1，所述连接轴的两端设置有螺纹2。

所述连接轴上，螺纹段中空管的内径小于非螺纹段中空管的内径，以将螺纹段2拧入气瓶中，便于与气瓶口贴合、密封。

实施例7

一种复合材料气瓶固化用通气连接轴，所述连接轴为中空管式结构，所述连接轴侧壁上设置有多个气孔1，所述连接轴的两端设置有螺纹2。

所述气孔1的中心线方向与连接轴轴向成42°～48°，提高空气进入气瓶内部的流量和流速，使其能够在T型复合材料气瓶充分的流动，保证气瓶的各处均能够与气瓶外部的空气同步升降温。

实施例8

一种复合材料气瓶固化用通气连接轴，所述连接轴为中空管式结构，所述连接轴侧壁上设置有多个气孔1，所述连接轴的两端设置有螺纹2。

所述气孔1的直径10～15mm，气孔1圆心之间间距为30～40mm，在开孔尽可能少的情况下，提高进气效率，便于加工，同时是连接轴具有较好的力学强度。

实施例9

一种复合材料气瓶固化用装置，包括：实施例3-8任一所述的连接轴，将气瓶瓶口连接在所述连接轴上，并固定于可旋转的卡盘或等效工装上。

将固化时对气瓶起连接旋转作用的连接轴加工成多孔的中空轴，使旋转固化炉内的空气能够进入气瓶内部，与气瓶外部的空气同步升降温。

实施例10

一种复合材料气瓶成型方法，包括：

将实施例3-8任一所述的连接轴与气瓶连接，放入旋转固化炉内，连接轴的开孔迎向气流运行方向，使鼓风气流能够通过连接轴进入气瓶内部，使气瓶内外同时升降温。能够在气瓶旋转固化时，使炉内气流进入气瓶内胆内部，使气瓶内外升降温同步。解决了气瓶在升降温时气瓶厚度方向上出现的温度梯度问题，特别是对高压气瓶的大厚度复材层需分次固化造成的能耗高，效率低的问题，同时提高了气瓶复材层内外受热均匀性，能够有效减少气瓶质量问题。

最后应该说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。