nieuws

KoolstofvezelEen composietdrukvat met wikkeling is een dunwandig vat dat bestaat uit een hermetisch afgesloten binnenbekleding en een zeer sterke, vezelversterkte laag, die hoofdzakelijk wordt gevormd door een vezelwikkel- en weefproces. In vergelijking met traditionele metalen drukvaten dient de binnenbekleding van composietdrukvaten voor opslag, afdichting en bescherming tegen chemische corrosie, terwijl de composietlaag voornamelijk de interne drukbelasting draagt. Dankzij de hoge specifieke sterkte en goede ontwerpmogelijkheden van composieten hebben composietdrukvaten niet alleen een aanzienlijk verbeterd draagvermogen, maar ook een aanzienlijk lagere massa in vergelijking met traditionele metalen drukvaten.
De binnenste laag van het vezelversterkte drukvat is hoofdzakelijk een bekledingsstructuur, waarvan de belangrijkste functie is om als afdichtingsbarrière te fungeren en zo lekkage van hogedrukgassen of -vloeistoffen te voorkomen. Tegelijkertijd beschermt deze bekleding de buitenste vezelversterkte laag. Deze laag wordt niet aangetast door de intern opgeslagen materialen. De buitenste laag is een vezelversterkte laag met een harsmatrix, die voornamelijk dient om de meeste drukbelastingen in het drukvat op te vangen.
1. Structuur van vezelversterkte drukvaten
Er zijn vier hoofdvormen voor composietdrukvaten: cilindrisch, bolvormig, ringvormig en rechthoekig. Een cilindrisch vat bestaat uit een cilindervormig gedeelte en twee koppen. Metalen drukvaten worden in eenvoudige vormen gemaakt met extra sterkte in de axiale richting. Bolvormige vaten hebben onder interne druk gelijke spanningen in de schering- en inslagrichting en de helft van de omtrekspanning van cilindrische vaten. De sterkte van het metaal is in alle richtingen gelijk, waardoor een bolvormig metalen vat ontworpen is voor gelijke sterkte en een minimale massa heeft bij een vast volume en druk. De krachtverdeling in een bolvormig vat is het meest ideaal en de wand van het vat kan ook het dunst worden gemaakt. Vanwege de grotere complexiteit van de productie van bolvormige vaten worden ze echter over het algemeen alleen gebruikt in ruimtevaartuigen en andere speciale toepassingen. Ringvormige vaten worden zelden in de industriële productie gebruikt, maar in sommige specifieke gevallen of wanneer deze structuur nodig is, bijvoorbeeld in ruimtevaartuigen om de beperkte ruimte optimaal te benutten, wordt deze speciale structuur toegepast. Rechthoekige containers zijn vooral geschikt voor situaties waar de ruimte beperkt is, om het ruimtegebruik en de constructie optimaal te benutten, zoals bijvoorbeeld rechthoekige tankwagons voor de auto-industrie of de spoorwegen. Dergelijke containers zijn over het algemeen lagedruk- of atmosferische drukcontainers, waarbij een lager gewicht een voordeel is.
De complexiteit van de structuur van decomposietDe constructie van het drukvat zelf, de abrupte veranderingen in de dikte van de bodem en de bodem, de variabele dikte en hoek van de bodem, enzovoort, brengen veel moeilijkheden met zich mee bij het ontwerpen, analyseren, berekenen en vormen. Soms moeten composietdrukvaten niet alleen onder verschillende hoeken en met variabele wikkelsnelheden in het bodemgedeelte worden gewikkeld, maar moeten er ook verschillende wikkelmethoden worden toegepast, afhankelijk van de structuur. Tegelijkertijd moet rekening worden gehouden met praktische factoren zoals de wrijvingscoëfficiënt. Daarom kan alleen een correct en redelijk constructieontwerp het wikkelproces van composietdrukvaten correct begeleiden, zodat lichtgewicht composietdrukvaten worden geproduceerd die aan de ontwerpeisen voldoen.
2. Materiaal van het vezelversterkte drukvat
Als belangrijkste dragende onderdeel moet de vezelwikkellaag een hoge sterkte, hoge modulus, lage dichtheid, thermische stabiliteit en goede harsbevochtigbaarheid bezitten, evenals een goede wikkelbaarheid en een uniforme vezelbundeldichtheid. Veelgebruikte versterkende vezels voor lichtgewicht composietdrukvaten zijn onder andere:koolstofvezels, PBO-vezels,aromatische polyaminevezelsen UHMWPE-vezels.