Vaated: 0 Autor: saidiredaktor Avalda aeg: 2025-03-17 Päritolu: Sait
Traditsioonilised metallist gaasiballoonid (teras või alumiinium) on pikka aega domineerinud kõrgsurvegaasi ladustamisel, kuid kannatavad kriitiliste piirangute all: raske kaal (suurenevad transpordikulud), korrosiooni vastuvõtlikkus (eluea vähendamine) ja plahvatusohus äärmise surve või mõju all. Materjaliteaduse edusammud on positsioneerinud komposiitmaterjalid-koos nende suure tugevuse ja kaalu suhte ja korrosioonikindlusega-ideaalseks valikuks järgmise põlvkonna silindrite jaoks. Komposiitgaasisilindrid tähistavad nihkumist 'metalli ajastult' komposiit-ajastule 'kõrgsurve isoleerimisel.
Komposiitgaasisilinder on kõrgsurve anum, millel on polümeeri või metalli vooder, mis on suletud kiududega tugevdatud materjalidega (nt süsinik- või klaaskiud), mis on manustatud vaigu maatriksisse. Kombineerides metalli tihendusomadused koos komposiitide mehaaniliste eelistega, on need silindrid 30–70% kergemad kui metallist kolleegid, pakuvad suurepäraseid plahvatuskindlust ja uhkeldavad laiendatud eluiga (tavaliselt 15–20 aastat), muutes need hädavajalikuks tööstuslikes, meditsiinilistes ja puhta energia rakendustes.
Valmistatud suure tihedusega polüetüleenist (HDPE) või alumiiniumsulamist, tagab vooderdise gaasi tiheduse. HDPE vooderdised peavad vastu keemilisele korrosioonile ja on kulutõhusad, samas kui metalli vooderdised (nt alumiinium) sobivad ülikõrge rõhu stsenaariumidega (nt 70 MPa vesinikumahutid kütuseelementide jaoks).
Süsiniku või klaaskiud on vooderdise ümber haavatud täpsete nurkade all (± 55 ° spiraalne mähis), et rõhku ühtlaselt jaotada. Kaalu vähendamisel on võti, mis on viis korda tugevam kui teras ühe neljandiku tihedusega.
UV-vastupidavad katted või kummist kihid kaitsevad silindrit keskkonnakahjustuste eest. Täiustatud mudelid võivad sisaldada RFID -silte elutsükli jälgimiseks.
Süsinikkiust: domineerivad T700/T800 klassid, tõmbetugevusega kuni 4,9 GPa, ehkki kõrge maksumus (＞ 60% kogu tootmiskuludest) on endiselt takistuseks.
Klaaskiud: 1/10 süsinikkiu kulude korral sobib see madala rõhuga rakendustele (nt tuletõrjesilindrid).
Selle adhesiooni ja soojustakistuse (kuni 120 ° C) jaoks eelistatakse epoksüvaiku, samas kui taaskasutatavad termoplastid (nt Peek) on tekkiv.
Märg hõõgniidi mähkimine (vaiguga immutatud kiud) on standardvarustuses, automatiseeritud masinad tagavad ＜ 0,5 ° nurga kõrvalekalde. Ahjude kõvendamine (120–150 ° C) käivitab vaigu ristsidumise struktuurilise jäikuse tagamiseks.
vooderdise moodustumine : õmblusteta vooderdised vormitakse sissepritse (HDPE) või ketramise (alumiinium) abil, millele järgneb lekke testimine.
kiudude mähis : CNC mähised. Kandke vaiguga kaetud kiud 3–5 kihis, millel on optimeeritud nurgad koormuse kandmiseks.
Kõvenemine : ahi kõvenemine tahkestab vaigu maatriksit.
kvaliteedikatse : hüdrostaatiline testimine (1,5 -kordne töörõhk 30 sekundi jooksul), lõhkemistestimine (peab ületama 2,25 -kordset disainirõhku) ja ultraheli vea tuvastamise.
Pinna töötlemine : kaitsekatted ja ohutusmärgid (nt maksimaalne rõhk, eluiga).
kiustpinge jaotus : nurga kõrvalekalded võivad põhjustada lokaliseeritud pinge kontsentratsiooni ja enneaegset rikkeid.
kõvendamine Defektide : Vaigu mittetäielik kõvendamine võib tekitada mullid või delaminatsiooni, nõudes defektide eemaldamiseks röntgenkontrolli.
Tsükli eluea valideerimine : Postitage 10 000 simuleeritud täidist tsüklit, mahuline laienemine peab jääma 5%.
tööstuslik gaasi ladustamine : kõrge puhtusastmega lämmastik pooljuhtide tootmiseks; Argoon keevitamiseks, töökoha ohtude vähendamisel.
Meditsiiniline hapnikusüsteemid : kerged silindrid (3–5 kg) parandas kaasaskantavust patsiendi-19-ga transportimisel.
Vesinikkütuseelementide sõidukid : Toyota Mirai IV tüüpi 70 MPa süsinikkiust mahutid võimaldavad vahemikke 650 km.
Aerospace : SpaceX kasutab raketi kütusepaagi survestamiseks komposiit heeliumi silindreid.
Tuletõrje : süsinikkiust iseseisev hingamisaparaat (SCBA) vähendab kaalu 8 kg-lt 4 kg-ni, suurendades liikuvust.
Sukeldumine ja välistingimustes : komposiitide silindrid vähendavad negatiivset ujuvust 3 kg võrra, säästes sukelduja energiat.
Kerge : 9L/300BAR süsinikkiust silindrit kaalub 8 kg ja terase jaoks 25 kg.
Ohutus : kontrollitud kiu kihtide killustumine rikke ajal välistab metallist šrapneli riskid.
korrosioonikindlus : talub merevett, H2 -sid ja katteta kemikaale.
Kõrge kulu : ~ 1500 dollarit süsinikkiust silindri kohta (3–5 × hinnast kui terasest).
Temperatuuri tundlikkus : vanus pehmeneb üle 80 ° C; kiud, mis hõlmavad alla -40 ° C.
Ringlussevõturaskused : termoseti vaikusid ei saa ümber pöörata; Praegune ringlussevõtt hõlmab ehituse täiteaine purustamist.
ISO 11119-3 : reguleerib IV tüüpi silindri kujundust ja testimist.
DOT -SP 14717 : volitab USA vesiniku silindri iga 5 aasta tagant hüdrostaatiliste testide kaudu.
Rõhupiirangud : ületäitumine (nt 350bar 300barilises silindris) põhjustab mikrokraid.
ladustamine : vältige otsest päikesevalgust; säilitada temperatuurid vahemikus -40 ° C kuni 60 ° C.
Kahjukontroll : kriimustused sügavamad kui 0,5 mm vajavad viivitamatut kontrolli.
odavate kiudude : Hyosungi tansoomi süsinikkiust vähendab kulusid 30%.
Nutikad silindrid : IoT-toega andurid jälgivad Bluetoothi kaudu rõhku/temperatuuri/tüve.
Vesinikumajandus : globaalne vesinikupaagi turg laieneb 1,5B (2023) kuni 1,5B (2023) kuni 8B aastaks 2030 (24% CAGR).
Meditsiiniline teisaldamine : Kodu hapnikuravi suurendab kompaktsete silindrite kasvu 12%.
Komposiitgaasisilindrid ületavad traditsiooniliste metallside silindrite kaalu, ohutuse ja vastupidavuse piirangud, mis osutuvad vesiniku säilitamiseks, hädaolukordade reageerimiseks ja kosmoses. Hoolimata kulude ja ringlussevõtu tõkkejooksudest, positsioneerivad kiudainete tootmise läbimurre (nt Hiina 'süsinikkiu lokaliseerimine ' algatus) ja termoplastilised komposiidid neid silindreid säästva energia infrastruktuuri nurgakividena.
