nieuws

KoolstofvezelEen wikkelcomposiet drukvat is een dunwandig vat bestaande uit een hermetisch afgesloten voering en een zeer sterke vezelgewikkelde laag, die voornamelijk wordt gevormd door middel van vezelwikkeling en weefproces. Vergeleken met traditionele metalen drukvaten dient de voering van composiet drukvaten als opslag, afdichting en chemische corrosiebescherming, en wordt de composietlaag voornamelijk gebruikt om de interne drukbelasting te dragen. Dankzij de hoge specifieke sterkte en goede ontwerpbaarheid van composieten hebben composiet drukvaten niet alleen hun draagvermogen aanzienlijk verbeterd, maar ook de massa van het vat aanzienlijk verminderd in vergelijking met traditionele metalen drukvaten.
De binnenste laag van het met vezels omwikkelde drukvat bestaat voornamelijk uit een voeringstructuur, waarvan de belangrijkste functie is om te fungeren als een afdichtingsbarrière om lekkage van onder hoge druk opgeslagen gassen of vloeistoffen te voorkomen en tegelijkertijd de buitenste, met vezels omwikkelde laag te beschermen. Deze laag wordt niet aangetast door het intern opgeslagen materiaal en de buitenste laag is een met vezels omwikkelde laag, versterkt met een harsmatrix, die voornamelijk wordt gebruikt om de meeste drukbelastingen in het drukvat te weerstaan.
1. Structuur van met vezels omwikkelde drukvaten
Er zijn vier hoofdstructuren voor composiet drukvaten: cilindrisch, bolvormig, ringvormig en rechthoekig. Een cilindrisch vat bestaat uit een cilindergedeelte en twee koppen. Metalen drukvaten worden vervaardigd in eenvoudige vormen met een overmatige sterktereserve in axiale richting. Bolvormige vaten hebben gelijke spanningen in de schering- en inslagrichting onder inwendige druk en zijn de helft van de omtrekspanning van cilindrische vaten. De sterkte van het metaal is in alle richtingen gelijk, dus de bolvormige container van metaal is ontworpen voor gelijke sterkte en heeft de minimale massa bij een bepaald volume en druk. De krachttoestand van de bolvormige container is het meest ideaal, de containerwand kan ook het dunst worden gemaakt. Vanwege de grotere moeilijkheidsgraad bij de productie van bolvormige containers, worden ze over het algemeen alleen gebruikt in ruimtevaartuigen en andere speciale gelegenheden. Ringvormige containers in industriële productie zijn zeer zeldzaam, maar in sommige specifieke gevallen of bij behoefte aan deze structuur, bijvoorbeeld ruimtevaartuigen om de beperkte ruimte volledig te benutten, zal deze speciale structuur worden gebruikt. Rechthoekige containers zijn vooral bedoeld voor situaties waarin de ruimte beperkt is, om de ruimte optimaal te benutten en om constructies te gebruiken, zoals rechthoekige autotankwagons, treintankwagons, enz. Dergelijke containers zijn over het algemeen lagedrukcontainers of atmosferische drukcontainers en aan de kwaliteitseisen geldt: hoe lichter, hoe beter.
De complexiteit van de structuur van desamengesteldDe drukvaten zelf, de plotselinge verandering van de dikte van de kop en de variabele dikte en hoek van de kop, enz., brengen veel moeilijkheden met zich mee bij het ontwerp, de analyse, de berekening en de vormgeving. Soms moeten composiet drukvaten niet alleen onder verschillende hoeken en met variabele snelheidsverhoudingen in het kopgedeelte worden gewikkeld, maar moeten ze ook verschillende wikkelmethoden gebruiken, afhankelijk van de verschillende structuren. Tegelijkertijd moet rekening worden gehouden met de invloed van praktische factoren zoals de wrijvingscoëfficiënt. Daarom kan alleen een correct en redelijk structureel ontwerp het wikkelproces van composiet drukvaten correct begeleiden, om zo lichtgewicht composiet drukvatproducten te produceren die voldoen aan de ontwerpeisen.
2. Materiaal van de met vezels omwikkelde drukvat
Als belangrijkste dragende onderdeel moet de vezelwikkellaag een hoge sterkte, hoge modulus, lage dichtheid, thermische stabiliteit en goede bevochtigbaarheid van de hars hebben, evenals een goede wikkelverwerkbaarheid en een gelijkmatige dichtheid van de vezelbundel. Veelgebruikte versterkende vezels voor lichtgewicht composiet drukvaten zijn onder andere:koolstofvezels, PBO-vezels,aromatische polyaminevezels, en UHMWPE-vezels.