Ինչ է կոմպոզիտային գազի մխոցը

1. Ներածություն

Նախապատմել

Մետաղական ավանդական գազի բալոնները (պողպատ կամ ալյումին) գերակշռում են բարձր ճնշման գազի պահեստավորում, բայց տառապում են կրիտիկական սահմանափակումներից. Ծանր քաշ (տրանսպորտային ծախսերի մեծացում), կոռոզիայից մինչեւ ծայրահեղ ճնշման կամ ազդեցության տակ գտնվող պայթյունի ռիսկերը: Նյութերի առաջխաղացումները գիտությունը դիրքավորվում են կոմպոզիտային նյութերը `իրենց ուժեղ ամրության հարաբերակցությամբ եւ կոռոզիոն դիմադրությամբ` որպես հաջորդ սերնդի բալոնների իդեալական ընտրություն: Բաղադրիչ գազի բալոնները նշում են «մետաղական դարաշրջանից» տեղափոխումը 'կոմպոզիտային դարաշրջան' բարձր ճնշման պահեստավորման մեջ:

Կոմպոզիցիոն գազի բալոնների սահմանում

Կոմպոզիցիոն գազի բենդոնը բարձր ճնշման անոթ է, որը պարունակում է պոլիմերային կամ մետաղական ծածկույթ, որը կնքված է մանրաթելային ամրացված նյութերով (օրինակ, ածխածնի կամ ապակե մանրաթելերով), որոնք ներկառուցված են խեժի մատրիցում: Համադրելով մետաղի մեխանիկական առավելությունները կոմպոզիտների մեխանիկական առավելություններով, այս բալոնները 30-70% թեթեւ են, քան մետաղական գործընկերները, առաջարկում են վերադաս պայթյունի դիմադրություն (սովորաբար 15-20 տարի):

2. Կառուցվածք եւ նյութեր

Հիմնական բաղադրիչներ

Liner:

Պատրաստված է բարձր խտության պոլիէթիլենից (HDPE) կամ ալյումինե խառնուրդից, ինքնաթիռը ապահովում է գազի խստությունը: HDPE- ի ծածկոցները դիմադրում են քիմիական կոռոզիային եւ ծախսարդյունավետ են, մինչդեռ մետաղական ծածկոցներ (օրինակ, ալյումին) կոստյում են ծայրահեղ բարձր ճնշման սցենարներ (օրինակ, 70 MPA ջրածնի տանկ):

Ամրապնդող շերտ.

Ածխածնի կամ ապակու մանրաթելերը վեր է վերելակ, ճշգրիտ անկյուններով (± 55 ° կույտային ոլորուն), հավասարաչափ ճնշումը տարածելու համար: Ածխածնի մանրաթել, հինգ անգամ ավելի ուժեղ, քան պողպատից մեկ չորրորդը `քաշի նվազման բանալին է:

Պաշտպանական ծածկույթներ.

Ուլտրամանուշակագույն դիմացկուն ծածկույթները կամ ռետինե շերտերը պաշտպանում են բալոնը շրջակա միջավայրի վնասներից: Ընդլայնված մոդելները կարող են ներառել RFID պիտակներ, ցիկլի հետեւելու համար:

Հիմնական նյութական տեխնոլոգիաներ

Մանրաթելեր.

Ածխածնի մանրաթել. T700 / T800 դասարաններ գերակշռում են, առաձգական ուժով մինչեւ 4.9 GPA, չնայած բարձր գին (> ընդհանուր արտադրության արժեքի 60% -ը) մնում է պատնեշ:

Ապակե մանրաթել. 1/10-ին ածխածնի մանրաթելի արժեքը, այն հարմար է ցածր ճնշման ծրագրերին (օրինակ, հրշեջ բալոններ):

Resin Matrix:

Epoxy Resin- ը նախընտրում է իր կպչունության եւ ջերմային դիմադրության (մինչեւ 120 ° C), մինչդեռ ի հայտ են գալիս վերամշակելի ջերմապլաստիկա (օրինակ, հայացք):

Արտադրության գործընթաց.

Թաց թելերի ոլորուն (խեժի վրա փորագրված մանրաթելեր) ստանդարտ է, ավտոմատացված մեքենաներ, որոնք ապահովում են <0.5 ° անկյուն շեղում: Բուժում է ձվաբջիջները (120-150 ° C) ձգձգում է խեժի խաչաձեւ կապը կառուցվածքային կոշտության համար:

3: Արտադրության գործընթաց

Արտադրության քայլեր

Liner- ի ձեւավորում . Սահուն ծածկոցները ձուլվում են ներարկման միջոցով (HDPE) կամ պտտվող (ալյումին), որին հաջորդում է արտահոսքի փորձարկում:

Օպտիկամանրաթելային ոլորուն . CNC ոլորուն մեքենաներ կիրառվում են խեժով ծածկված մանրաթելեր 3-5 շերտերով `օպտիմիզացված անկյուններով` բեռի կրող հզորության համար:

Բուժում . Վառարանը բուժում է խեժի մատրիցը:

Որակի փորձարկում . Հիդրոստատիկ փորձարկում (1.5 × աշխատանքային ճնշում 30 վայրկյան), պայթեցման փորձարկում (պետք է գերազանցի 2.25 × դիզայնի ճնշումը) եւ ուլտրաձայնային թերությունների հայտնաբերում:

Մակերեւութային բուժում . Պաշտպանիչ ծածկույթներ եւ անվտանգության պիտակներ (օրինակ, առավելագույն ճնշում, կյանքի տեւողություն):

Տեխնիկական մարտահրավերներ

Օպտիկամանրաթելային սթրեսի բաշխում . Անկյունի շեղումները կարող են առաջացնել սթրեսի տեղայնացված կոնցենտրացիաներ եւ վաղաժամ ձախողում:

Բուժում են թերությունները . Անավարտ խեժի բուժումը կարող է ստեղծել փուչիկները կամ շեղումը, պահանջելով ռենտգեն ստուգում `արատների հեռացման համար:

Cycle Life Վավերացում . Փոստ 10,000 մոդելավորված լրացման ջրահեռացման ցիկլեր, ծավալային ընդլայնումը պետք է մնա <5%:

4. Ծրագրեր

Արդյունաբերական եւ բժշկական

Արդյունաբերական գազի պահեստավորում . Բարձր մաքրության ազոտ, կիսահաղորդչային արտադրության համար. Արգոն զոդելու, աշխատավայրի վտանգների նվազեցման համար:

Բժշկական թթվածնի համակարգեր . Թեթեւ բալոններ (3-5 կգ) բարելավված շարժունակությունը սովիմի ժամանակ, որը հիվանդ է:

Էներգիա եւ փոխադրում

Hyd րածնի վառելիքի բջջային տրանսպորտ . Toyota Mirai's Type IV 70 MPA ածխածնի մանրաթելային տանկերը հնարավորություն են տալիս 650 կմ տատանվել:

Aerospace . Spacex- ը օգտագործում է կոմպոզիտային հելիումի բալոններ հրթիռային վառելիքի բաքի ճնշման համար:

Քաղաքացիական եւ մասնագիտացված օգտագործում

Հրդեհաշիջում . Ածխածնի մանրաթելային ինքնուրույն շնչառական ապարատ (SCBA) քաշը կտրում է 8 կգ-ից 4 կգ, բարելավելով շարժունակությունը:

Սուզվել եւ բացօթյա . Կոմպոզիցիոն սուզվելու բալոնները նվազեցնում են բացասական բուանյանը 3 կգ-ով, պահպանելով ջրասուզակ էներգիան:

5. Առավելություններ եւ սահմանափակումներ

Առավելություններ

Թեթեւ քաշ . 9 լ / 300BAR ածխածնային մանրաթելային գլամոնտոն կշռում է 8 կգ-ը `25 կգ պողպատի համար:

Անվտանգություն . Ձախողման ընթացքում վերահսկվող օպտիկամանրաթելային հատվածի մասնատումը վերացնում է մետաղի թփերի ռիսկերը:

Կոռոզիայի դիմադրություն . Դիմադրեք ծովային ջրերի, H2- ներին եւ քիմիական նյութերին առանց ծածկույթների:

Սահմանափակումներ

Բարձր գին . ~ 1,500 դոլար մեկ ածխածնի մանրաթելային մխոց (3-5 տարեկան, քան պողպատից):

Temperature երմաստիճանի զգայունություն . Խեժը փափկացնում է 80 ° C- ից բարձր; մանրաթելերի շեշտը `-40 ° C- ից ցածր:

Վերամշակման դժվարություն . Թերմոզային խեժերը չեն կարող վերափոխվել. Ներկայիս վերամշակումը ներառում է շինարարության լցոնիչի մանրացում:

6. Անվտանգության ստանդարտներ եւ սպասարկում

Միջազգային ստանդարտներ

ISO 11119-3 . Կառավարում է IV տիպի մխոց դիզայն եւ փորձարկում:

DOT -SP 14717. ԱՄՆ-ով ջրածնի մխոցների ռեժիմը պահանջում է ցանկացած 5 տարում հիդրոստատիկ թեստերի միջոցով:

Օգտագործման ուղեցույցներ

Press նշման սահմաններ . Գերլիկացում (օրինակ, 350 միլիարդ մխոցով 350 միլիարդ մխոց) առաջացնում է մանրադիտակներ:

Պահեստավորում . Խուսափեք արեւի ուղիղ ճառագայթներից. պահպանել ջերմաստիճանը -40 ° C- ի եւ 60 ° C- ի միջեւ:

Վնասի վերահսկում . 0,5 մմ խորթ քերծվածքներ պահանջում են անհապաղ ստուգում:

7. Ապագա միտումները

Նորարարություններ

ածր գնով մանրաթելեր Cost . Hyosung- ի Tansome- ի ածխածնի մանրաթելը նվազեցնում է ծախսերը 30% -ով:

Խելացի բալոններ . IOT- ի միացված սենսորները վերահսկում են ճնշումը / ջերմաստիճանը / լարում Bluetooth- ի միջոցով:

Շուկայի աճը

Hyd րածնի տնտեսություն . Ջրոգենի համաշխարհային բաքի շուկան ընդլայնվելու է 1.5B (2023) TO1.5B (2023) TO8B- ից մինչեւ 2030 (24% CAGR):

Բժշկական շարժականություն . Տնային թթվածնի թերապիան 12% տարեկան աճ է մղում կոմպակտ բալոններում:

8. Եզրակացություն

Կոմպոզիցիոն գազի բալոնները հաղթահարում են ավանդական մետաղական բալոնների քաշը, անվտանգությունը եւ ամրության սահմանները, որոնք կարեւոր են ջրածնի պահեստավորման, արտակարգ իրավիճակների արձագանքման եւ օդատիեզերքի համար: Չնայած ծախսերի եւ վերամշակման խոչընդոտներին, մանրաթելերի արտադրության մեջ առաջխաղացում (օրինակ, Չինաստանի 'ածխածնի մանրաթելային տեղայնացում ' նախաձեռնությունը) եւ ջերմապլաստիկ կոմպոզիտորները դիրքավորեցին այս բալոնները որպես կայուն էներգետիկ ենթակառուցվածքների հիմնասանդեր: