BE1029997B1 - IMPROVED PRESSURE VESSEL AND METHOD FOR ITS MANUFACTURE - Google Patents

Abstract

De huidige uitvinding heeft betrekking op een vervaardigingswerkwijze voor een drukvat en op het volgens deze werkwijze vervaardigde drukvat. De werkwijze omvat het wikkelen van een thermoplastische barrièrelaag, een eerste en een tweede vezelversterkte thermoplastische versterkingslaag omheen een demonteerbare metalen mal, en het achtereenvolgens consolideren van deze lagen bij middel van warmte en druk. Het vat wordt afgesloten met een deksel, bevattende een metalen kern en een thermoplastisch omhulsel, dat samen met voornoemde lagen geconsolideerd wordt. De zo vervaardigde vaten kunnen aangewend worden voor bewaring van gassen, bijvoorbeeld waterstof, onder extreem hoge drukken zonder dat dit aanleiding geeft tot barsten of breuken.The present invention relates to a manufacturing method for a pressure vessel and to the pressure vessel manufactured by this method. The method comprises wrapping a thermoplastic barrier layer, a first and a second fiber-reinforced thermoplastic reinforcing layer around a demountable metal mold, and sequentially consolidating these layers by means of heat and pressure. The vessel is closed with a lid containing a metal core and a thermoplastic sheath, which is consolidated together with the aforementioned layers. The vessels manufactured in this way can be used for the storage of gases, for example hydrogen, under extremely high pressures without this giving rise to cracks or fractures.

Description

1 BE2021/00891 BE2021/0089

Titel : VERBETERD DRUKVAT EN WERKWIJZE VOOR HAAR VERVAARDIGINGTitle : IMPROVED PRESSURE VESSEL AND METHOD FOR ITS MANUFACTURE

SITUERING VAN DE UITVINDING :SITUATION OF THE INVENTION :

De huidige uitvinding heeft betrekking op een verbeterd drukvat en op een werkwijze voor de vervaardiging hiervan.The present invention relates to an improved pressure vessel and to a method for its manufacture.

Meer in het bijzonder betreft de uitvinding een verbeterd drukvat, bestand tegen zeer hoge drukken in de orde van grootte van 600 tot 700 bar. Tevens betreft de uitvinding een verbeterde werkwijze waarbij de bedrijfszekerheid van het op die wijze vervaardigde drukvat ten opzichte van de volgens de stand van de techniek vervaardigde drukvaten merkelijk verhoogd is.More particularly, the invention relates to an improved pressure vessel, resistant to very high pressures in the order of magnitude of 600 to 700 bar. The invention also relates to an improved method in which the operational reliability of the pressure vessel manufactured in this way is considerably increased compared to pressure vessels manufactured according to the prior art.

ACHTERGROND VAN DE UITVINDINGBACKGROUND OF THE INVENTION

In de stand van de techniek zijn tot op heden verschillende types van drukvaten beschreven, die dienen om vloeistoffen of gassen, mogelijk onder hoge druk op te slaan.To date, various types of pressure vessels have been described in the prior art, which serve to store liquids or gases, possibly under high pressure.

Traditioneel worden dergelijke drukvaten vervaardigd uit staal, bij voorkeur roestvast staal. Een nadeel van dergelijke bekende drukvaten is het hoge gewicht.Traditionally, such pressure vessels are made of steel, preferably stainless steel. A disadvantage of such known pressure vessels is the high weight.

Daarom is er de laatste decennia veel onderzoek verricht naar het vervaardigen van drukvaten op basis van kunststoffen.That is why a great deal of research has been carried out in recent decades into the manufacture of pressure vessels based on plastics.

Als kunststoffen zijn in het verleden veelal thermosets gebruikt.Thermosets have often been used as plastics in the past.

Deze hebben echter het nadeel dat ze niet of zeer moeilijk recycleerbaar zijn. Naast deze slechte recycleerbaarheid is de productie zelf ook niet milieuvriendelijk en stelt bovendien een gezondheidsprobleem. Meer informatie over deze gezondheidsproblemen kan bijvoorbeeld gevonden worden in de betreffende artikels verschenen in Wikipedia. Daarin wordt ondermeer gesteld dat minstens één op de vijf verwerkers van dit type materiaal allergische reacties ontwikkelt indien de harsen onvoldoende uitgehard zijn.However, these have the disadvantage that they are not or very difficult to recycle. In addition to this poor recyclability, the production itself is not environmentally friendly and also poses a health problem. More information about these health problems can be found, for example, in the relevant articles published in Wikipedia. It states, among other things, that at least one in five processors of this type of material develops allergic reactions if the resins are insufficiently hardened.

2 BE2021/00892 BE2021/0089

Daarom is recenter ook onderzoek verricht naar alternatieve vervaardigingswijzen voor drukvaten, waarbij enkel thermoplastische kunststoffen gebruikt zijn.That is why more recently research has also been carried out into alternative manufacturing methods for pressure vessels, in which only thermoplastic plastics are used.

Een voorbeeld van een drukvat vervaardigd uit zuiver thermoplastisch materiaal is beschreven in bijvoorbeeld de internationale PCT octrooiaanvraag, gepubliceerd op datum van 24 November 2011 onder het internationale publicatie nummer WO 2011/143723 A2.An example of a pressure vessel made of pure thermoplastic material is described in, for example, the international PCT patent application, published on November 24, 2011 under the international publication number WO 2011/143723 A2.

In deze octrooiaanvraag is een werkwijze beschreven voor de vervaardiging van een lek-dicht drukvat om een gas of vloeistof te bevatten, omvattende : - een binnenste barrière laag bevattende een thermoplastisch materiaal consolideerbaar onder invloed van warmte; - een buitenste versterkingslaag bevattende een vezel-versterkt thermoplastich materiaal, eveneens consolideerbaar onder invloed van warmte; - een eind-sluitstuk of flens gepositioneerd ofwel aan de binnenzijde van de binnenste barrière laag of tussen de binnenste barrière laag en de buitenste versterkingslaag, die langs haar buitenste concave zijde tenminste gedeeltelijk bedekt is met het onder invloed van warmte consolideerbare thermoplastiche materiaal; omvattende de volgende stappen: (a) het assembleren van een herbruikbare en verwijderbare mal met een afgerond buitenste oppervlak geschikt voor het wikkelen van draden; (b) het plaatsen van het eind-sluitstuk ofwel op de mal of, nadat stap (c) uitgevoerd is, op de binnenste barrière laag gevormd op de mal, waarbij dit eind-sluitstuk voorzien is van een opening die voldoende ruim is voor het via deze opening verwijderen van de mal, na de-assemblage van deze mal; (c) het vormen van de binnenste barrière laag door het wikkelen van een barrière strip bevattende het door warmte consolideerbare thermoplastische materiaal ofwel rond de mal en het eind-sluitstuk of de mal, waarbij een voorafbepaald oppervlak van het afgerond buitenste oppervlak van de mal en het eind- sluitstuk volledig bedekt wordt, waarbij tevens de opening voldoende ruim behouden wordt om de mal te kunnen verwijderen na de-assemblage, waarbij de wikkeling van de barrière strip zodanig toegepast wordt dat deIn this patent application a method is described for the manufacture of a leak-tight pressure vessel for containing a gas or liquid, comprising: - an inner barrier layer containing a thermoplastic material consolidatable under the influence of heat; - an outer reinforcement layer containing a fibre-reinforced thermoplastic material, also consolidatable under the influence of heat; - an end closure piece or flange positioned either on the inside of the inner barrier layer or between the inner barrier layer and the outer reinforcement layer, which is at least partially covered along its outer concave side with the heat-consolidatable thermoplastic material; comprising the steps of: (a) assembling a reusable and removable mold with a rounded outer surface suitable for winding wires; (b) placing the end cap either on the mold or, after step (c) has been carried out, on the inner barrier layer formed on the mould, said end cap being provided with an opening sufficiently wide for the removing the mold through this opening, after disassembling this mold; (c) forming the inner barrier layer by wrapping a barrier strip containing the heat-consolidatable thermoplastic material either around the mold and the end cap or mold, leaving a predetermined area of the rounded outer surface of the mold and the end closing piece is completely covered, while also keeping the opening large enough to allow removal of the mold after disassembly, with the wrapping of the barrier strip being applied in such a way that the

3 BE2021/0089 opeenvolgende wikkelingen van deze barrière strip over tenminste een laterale overlappende afstand met een eerder parallel gewikkelde barrière strip en een volgende parallel te wikkelen barrière strip overlappen; (d) het vormen van de buitenste versterkingslaag door het wikkelen van een materiaal versterkt met vezels zoals bijvoorbeeld glas, koolstof, aramide, vlas enz. over ofwel de barrière laag of de barrière laag en het eind-sluitstuk, waarbij de opening voldoende ruim gehouden wordt om de mal na de- assemblage te verwijderen, en waarbij een druk uitgeoefend wordt op de gewikkelde barrière laag zodanig dat de opeenvolgende wikkelingen van de barrière laag tegen de mal aangedrukt worden en tegen elkaar zodanig dat de materialen van de opeenvolgende wikkelingen aan hun contacterende oppervlakken kunnen geconsolideerd worden; (e) het consolideren van de opeenvolgende wikkelingen van de barrière laag, waarbij een gas en/of vloeistof-dichte laag gevormd wordt en waarbij deze stap toegepast wordt ofwel gedurende en/of volgend op stap (c), en/of waarbij deze stap toegepast wordt volgende op stap (d); (f) het consolideren van de gas en/of vloeistof dichte laag gevormd in stap (e) met het eind-sluitstuk, waarbij een hermetische gas en/of vloeistof dichte verbinding gevormd wordt met het eind-sluitstuk en waarbij deze stap (f) toegepast wordt ofwel gelijktijdig met en/of volgend op stap (e); (g) het consolideren van de gewikkelde versterkingslaag gevormd in stap (d) met het gas en/of vloeistof dichte barrière laag gevormd in stap (e) om op die wijze een geconsolideerde structuur te vormen, waarbij deze stap (g) toegepast wordt ofwel gelijktijdig met en/of volgend op de stappen (e) of (f); (h) het de-assembleren en verwijderen van de mal door de opening.3 BE2021/0089 overlap successive turns of this barrier strip over at least a lateral overlapping distance with a previously parallel wound barrier strip and a following barrier strip to be wound parallel; (d) forming the outer reinforcement layer by wrapping a material reinforced with fibers such as, for example, glass, carbon, aramid, flax, etc., over either the barrier layer or the barrier layer and the end-closing piece, the opening being kept sufficiently wide to remove the mold after disassembly, and a pressure is applied to the wound barrier layer such that the successive turns of the barrier layer are pressed against the mold and against each other such that the materials of the successive turns at their contacting surfaces can be consolidated; (e) consolidating the successive windings of the barrier layer, forming a gas and/or liquid-tight layer and applying this step either during and/or following step (c), and/or wherein this step is applied following step (d); (f) consolidating the gas and/or liquid tight layer formed in step (e) with the end cap, forming a hermetic gas and/or liquid tight seal with the end cap and completing step (f) is applied either simultaneously with and/or following step (e); (g) consolidating the wound reinforcement layer formed in step (d) with the gas and/or liquid tight barrier layer formed in step (e) so as to form a consolidated structure, applying this step (g) either simultaneously with and/or following steps (e) or (f); (h) disassembling and removing the mold through the opening.

Zoals uit bovenstaande beschrijving van deze internationale octrooi-aanvraag blijkt, dient bij toepassing van deze werkwijze de opening in het eind-sluitstuk voldoende ruim gedimensioneerd opdat op het einde van de vervaardigingswerkwijze van het drukvat, met name na de-assemblage van de mal in het drukvat, de verschillendeAs appears from the above description of this international patent application, when this method is used, the opening in the end closing piece must be sufficiently large so that at the end of the manufacturing process of the pressure vessel, in particular after disassembly of the mold in the pressure vessel, the various

4 BE2021/0089 componenten van deze mal via deze opening uit het vervaardigde drukvat zouden kunnen verwijderd worden.4 BE2021/0089 components of this mold could be removed from the manufactured pressure vessel through this opening.

Volgens de werkwijze beschreven in deze internationale octrooi-aanvraag, kan zulk eind-sluitstuk voorzien worden aan beide zijden, dus zowel de boven- als de onderkant van het drukvat.According to the method described in this international patent application, such an end-closing piece can be provided on both sides, i.e. both the top and the bottom of the pressure vessel.

Mogelijk kan de opening van één eind-sluitstuk dan vrij klein gedimensioneerd worden, op voorwaarde dat dan de opening van het tegenovergesteld geplaatste eind- sluitstuk wel voldoende ruim gedimensioneerd wordt om het verwijderen van de mal uit het vervaardigde drukvat mogelijk te maken.Possibly the opening of one end closing piece can then be dimensioned fairly small, provided that the opening of the oppositely placed end closing piece is then dimensioned sufficiently large to allow removal of the mold from the manufactured pressure vessel.

Dus onder alle omstandigheden dient minstens één eind-sluitstuk van het drukvat te beschikken over een voldoende ruime opening, opdat het volgens de werkwijze zoals in deze octrooi-aanvraag beschreven zou kunnen vervaardigd worden. Immers, een kenmerk van de werkwijze beschreven in deze internationale octrooiaanvraag is dat de mal pas op het einde van het vervaardigingsprocédé gedemonteerd wordt en de gedemonteerde mal-segmenten dan via de voldoende ruime opening uit het vervaardigde vat verwijderd worden.Thus, under all circumstances, at least one end closing piece of the pressure vessel must have a sufficiently large opening, so that it can be manufactured according to the method as described in this patent application. After all, a characteristic of the method described in this international patent application is that the mold is only disassembled at the end of the manufacturing process and the disassembled mold segments are then removed from the manufactured vessel via the sufficiently wide opening.

Het voordeel van het behoud van de mal gedurende alle stappen van deze werkwijze - behoudens de laatste stap — is dat de (metalen en dus zeer sterke) inwendige mal steun geeft aan het te vervaardigen vat, waardoor vervorming van het vat in het bijzonder tijdens de opeenvolgende consolidatiestappen van het proces uitgesloten is.The advantage of preserving the mold during all steps of this method - with the exception of the last step - is that the (metal and therefore very strong) internal mold provides support to the vessel to be manufactured, preventing deformation of the vessel, particularly during the consecutive consolidation steps of the process is excluded.

Het nadeel van deze werkwijze is echter dat het op die manier vervaardigde vat niet bestand is tegen erg hoge werkdrukken. Tot middel hoge werkdrukken (in de orde van grootte van 20 à 30 bar) is het volgens deze werkwijze vervaardigde vat bestand, maar hoger is onmogelijk omdat een (te) grote flens of eind-sluitstuk hier niet tegen bestand is, of indien het toch zo uitgevoerd wordt dat het hiertegen bestand zou zijn, dat het stalen sluitstuk dan zeer zwaar en bijgevolg ook zeer duur wordt.The disadvantage of this method, however, is that the vessel manufactured in this way cannot withstand very high operating pressures. The vessel manufactured according to this method can withstand medium-high working pressures (in the order of magnitude of 20 to 30 bar), but higher is impossible because a (too) large flange or end-closing piece cannot withstand this, or if it is nevertheless is designed in such a way that it would be able to withstand this, so that the steel closing piece then becomes very heavy and therefore also very expensive.

Immers als het eind-sluitstuk te groot dient gedimensioneerd omdat het over een voldoende ruime interne opening dient te beschikking voor het verwijderen uit het vervaardigde drukvat van de gedemonteerde mal, dan zal bij erg hoge werkdrukken het risico ontstaan dat dit eindstuk losgerukt wordt van het vat-materiaal.After all, if the end closing piece must be dimensioned too large because it must have a sufficiently large internal opening for removing the disassembled mold from the manufactured pressure vessel, the risk will arise that this end piece will be torn loose from the vessel at very high working pressures. -material.

In de praktijk wordt vastgesteld dat bij hoge werkdrukken in een aantal gevallen een breuk plaatsvindt ter hoogte van de overgang van het eind-sluitstuk naar de ermee geconsolideerde barrière- en versterkingslagen. 5 Met andere woorden, bij hogere werkdrukken schiet dit eind-sluitstuk als deksel van het drukvat onder invloed van de erg hoge werkdruk in het drukvat er gewoon af.In practice, it has been found that, at high operating pressures, in a number of cases a fracture occurs at the transition from the end cap to the barrier and reinforcement layers consolidated with it. 5 In other words, at higher working pressures this end-closing piece as the lid of the pressure vessel simply pops off under the influence of the very high working pressure in the pressure vessel.

Dit probleem is inherent aan deze manier van werken, en beperkt dus in belangrijke mate het toepassingsgebied van deze werkwijze.This problem is inherent to this way of working, and thus significantly limits the scope of this method.

Met name kunnen de in deze octrooiaanvraag beschreven drukvaten bijvoorbeeld goed ingezet worden voor de gebruikelijke koud- of warmwater toepassingen, maar niet voor vaten die aan hogere werkdrukken dienen te weerstaan.In particular, the pressure vessels described in this patent application can, for example, be used well for the usual cold or hot water applications, but not for vessels that have to withstand higher operating pressures.

Een voorbeeld van toepassing voor een dergelijk hoge-druk vat is bijvoorbeeld CNG (Compressed Natural Gas).An example of application for such a high-pressure vessel is, for example, CNG (Compressed Natural Gas).

Dit is op zich een erg spijtige zaak, omdat deze werkwijze juist toelaat drukvaten te vervaardigen door gebruik te maken van zuiver thermoplastische kunststoffen, waardoor het drukvat op het einde van zijn levenscyclus perfect herbruikbaar is en dus een zeer lage ecologische voetafdruk vertoont.This in itself is a very unfortunate matter, because this method allows pressure vessels to be manufactured by using purely thermoplastic plastics, so that the pressure vessel is perfectly reusable at the end of its life cycle and therefore has a very low ecological footprint.

Ook is de kostprijs voor de vervaardiging van zulke drukvaten relatief laag, omdat de ervoor gebruikte mal herbruikbaar is.The cost price for the manufacture of such pressure vessels is also relatively low, because the mold used for it is reusable.

Er bestaat daarom behoefte aan een verbetering van de in hoger genoemde octrooiaanvraag beschreven werkwijze, waarbij enerzijds de voordelen van deze werkwijze volledig behouden blijven, en anderzijds het vervaardigde drukvat wel voor hogere drukken kan toegepast worden.There is therefore a need for an improvement of the method described in the patent application referred to above, in which, on the one hand, the advantages of this method are fully retained, and, on the other hand, the manufactured pressure vessel can be used for higher pressures.

SAMENVATTING VAN DE UITVINDINGSUMMARY OF THE INVENTION

De huidige uitvinding heeft tot doel aan de voornoemde en andere nadelen een oplossing te bieden, doordat zij voorziet in een verbeterde werkwijze voor de vervaardiging van een drukvat alsmede in een drukvat vervaardigd volgens deze verbeterde werkwijze.The present invention has for its object to provide a solution to the aforementioned and other drawbacks by providing an improved method for the manufacture of a pressure vessel as well as a pressure vessel manufactured according to this improved method.

6 BE2021/00896 BE2021/0089

Hiertoe betreft de uitvinding een verbeterde werkwijze voor het vervaardigen van een drukvat, bevattende de volgende stappen: 1) montage van mal-segmenten (1) tot een aan zijn uiteinden afgeronde cylindrische demonteerbare mal voorzien aan één of beide afgeronde uiteinden van een omheen zijn cylindrische as ringvormige opening; 2) wikkelen van een thermoplastische barrière laag (2) omheen de mal; 3) wikkelen van een eerste vezelversterkte thermoplastische versterkingslaag (3) omheen de gewikkelde barrière laag, waarbij een ringvormig oppervlak (4) van de barrière laag, omheen de ringvormige opening van de mal, niet omwikkeld wordt door deze versterkingslaag; 4) consolideren tijdens en/of na stap 2 en/of stap 3 onder invloed van warmte en druk van de barrière laag en de eerste versterkingslaag; 5) verwijderen van: de mal segmenten, na demontage, doorheen de ringvormige opening; 6) plaatsen en consolideren van een deksel (6), op de barrièrelaag, waarbij het deksel voorzien is van een centrale kraag (8) en een aflopend vlak (9) omheen deze kraag, waarbij het deksel een metalen kern (7) bevat, zich uitstrekkende vanuit de centrale kraag tot in het aflopende vlak, waarbij de metalen kern in het aflopende vlak omgeven is door een thermoplastische kunststof (10), waarbij de buitenrand (11) van het aflopend vlak van het deksel aansluit tegen de versterkingslaag en versmolten wordt met het niet-omwikkelde ringvormige oppervlak (4) van de barrière laag; 7) wikkelen van een tweede vezelversterkte thermoplastische versterkingslaag (5) bovenop de eerste versterkingslaag en het aflopend vlak van het deksel, tot tegen de buitenrand van de kraag van het deksel; 8) consolideren tijdens en/of na stap 7 onder invloed van warmte en druk van de tweede versterkingslaag met de voorheen in stap 4 geconsolideerde lagen en het in stap 6 geconsolideerde deksel.To this end, the invention relates to an improved method for manufacturing a pressure vessel, comprising the following steps: 1) assembly of mold segments (1) into a cylindrical demountable mold which is rounded at its ends, provided at one or both rounded ends with a cylindrical shaft annular opening; 2) wrapping a thermoplastic barrier layer (2) around the mould; 3) wrapping a first fiber-reinforced thermoplastic reinforcement layer (3) around the wrapped barrier layer, an annular surface (4) of the barrier layer, around the annular opening of the mould, being unwrapped by this reinforcement layer; 4) consolidation during and/or after step 2 and/or step 3 under the influence of heat and pressure of the barrier layer and the first reinforcement layer; 5) removing: the mold segments, after disassembly, through the annular opening; 6) placing and consolidating a cover (6), on the barrier layer, the cover being provided with a central collar (8) and a sloping face (9) around this collar, the cover containing a metal core (7), extending from the central collar into the descending surface, the metal core in the descending surface being surrounded by a thermoplastic synthetic material (10), the outer edge (11) of the descending surface of the lid adjoining the reinforcing layer and being fused with the unwrapped annular surface (4) of the barrier layer; 7) winding a second fiber-reinforced thermoplastic reinforcement layer (5) on top of the first reinforcement layer and the tapered surface of the lid, up to the outer edge of the collar of the lid; 8) consolidate during and/or after step 7 under the influence of heat and pressure the second strengthening layer with the layers previously consolidated in step 4 and the lid consolidated in step 6.

7 BE2021/00897 BE2021/0089

Volgens een voorkeuruitvoeringsvorm van deze werkwijze vindt het consolideren in stap 6 plaats door verhitten van de buitenrand (11) van het aflopend vlak van het deksel en het niet-omwikkelde ringvormige oppervlak (4) van de barrièrelaag tot ; 5 boven de smelttemperatuur van de thermoplastische kunststof, gevolgd door het aandrukken van beide delen tegen elkaar.According to a preferred embodiment of this method, the consolidation in step 6 takes place by heating the outer edge (11) of the tapered surface of the lid and the unwrapped annular surface (4) of the barrier layer to ; 5 above the melting temperature of the thermoplastic, followed by pressing both parts against each other.

Tevens heeft de huidige uitvinding betrekking op het drukvat vervaardigd volgens deze inventieve werkwijze en voorzien van het speciaal daarvoor ontworpen inventieve deksel.The present invention also relates to the pressure vessel manufactured according to this inventive method and provided with the specially designed inventive lid.

Bij voorkeur omvat het deksel daartoe twee onderdelen, met name een metalen binnenelement of kern, dat deels (in het aflopende vlak) door een thermoplastische kunststof omsloten wordt.To this end, the cover preferably comprises two parts, in particular a metal inner element or core, which is partly enclosed (in the sloping surface) by a thermoplastic synthetic material.

In een voorkeuruitvoeringsvorm van de uitvinding is het metalen binnenelement of kern vervaardigd uit aluminium. Tevens is in een voorkeuruitvoeringsvorm de mal vervaardigd uit segmenten uit aluminium.In a preferred embodiment of the invention, the metal inner element or core is made of aluminium. Also, in a preferred embodiment, the mold is manufactured from aluminum segments.

Meer in het bijzonder omvat de uitvinding de werkwijzen en drukvaten zoals beschreven in de bijgevoegde conclusies en de gedetailleerde beschrijving van de uitvinding zoals hierna en in de figuren weergegeven. Voorkeursuitvoeringsvormen van de uitvinding zijn ondermeer weergegeven in de afhankelijke conclusies.More particularly, the invention includes the methods and pressure vessels as described in the appended claims and the detailed description of the invention as set forth below and in the figures. Preferred embodiments of the invention are set out inter alia in the dependent claims.

KORTE BESCHRIJVING VAN DE TEKENINGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan te tonen, zijn hierna, als voorbeeld zonder enig beperkend karakter, enkele voorkeurdragende uitvoeringsvormen beschreven van een drukvat vervaardigd volgens de uitvinding, met verwijzing naar de bijgaande tekeningen.With the aim of better demonstrating the features of the invention, some preferred embodiments of a pressure vessel manufactured according to the invention are described below, by way of example without any limiting character, with reference to the appended drawings.

In deze tekeningen worden de verschillende stappen van de werkwijze volgens de uitvinding achtereenvolgens weergegeven. Alle tekeningen tonen de mal, resp. het vat in zijn opeenvolgende stappen van vervaardiging, in dwarsdoorsnede.In these drawings, the various steps of the method according to the invention are shown successively. All drawings show the mould, resp. the vessel in its successive steps of manufacture, in cross-section.

8 BE2021/00898 BE2021/0089

Figuur 1 toont een gemonteerde mal op basis van malsegmenten(1), klaar om omwikkeld te worden;Figure 1 shows an assembled jig based on jig segments(1), ready to be wrapped;

Figuur 2 toont de om de mal gewikkelde barrière- (2) en eerste versterkingslaag (3);Figure 2 shows the barrier (2) and first reinforcement layer (3) wrapped around the mold;

Figuur 3 toont een detail van een deel van de mal, van de barrièrelaag en de eerste versterkingslaag; tevens wordt het ringvormige vrije oppervlak (4) van de barrièrelaag getoond, niet omwikkeld door de eerste versterkingslaag;Figure 3 shows a detail of part of the mould, of the barrier layer and the first reinforcement layer; also shown is the annular free surface (4) of the barrier layer, not wrapped by the first reinforcement layer;

Figuur 4 toont de geconsolideerde barrière- en eerste versterkingslaag;Figure 4 shows the consolidated barrier and first reinforcement layer;

Figuur 5 toont het deksel (6) in dwarsdoorsnede, met aanduiding van de kraag (8), het aflopend deel (9), de metalen kern (7) en de thermoplastische omhullling (10) van de kern in het aflopende deel;Figure 5 shows the lid (6) in cross-section, indicating the collar (8), the tapered portion (9), the metal core (7) and the thermoplastic sheath (10) of the core in the tapered portion;

Figuur 6 toont het deksel geplaatst op de geconsolideerde barrière en eerste versterkingslaag;Figure 6 shows the cover placed on the consolidated barrier and first reinforcement layer;

Figuur 7 toont de tweede versterkingslaag (5), omwikkeld omheen de eerste versterkingslaag en het aflopend deel van het deksel, tot tegen de buitenrand van de kraag van het deksel.Figure 7 shows the second reinforcement layer (5) wrapped around the first reinforcement layer and the tapered part of the lid, up to the outer edge of the collar of the lid.

Referentietekens:Reference characters:

In deze tekeningen wordt gebruik gemaakt van volgende referentietekens: 1. wijst op de segmenten van de metalen mal; 2. wijst op de barrièrelaag; 3. wijst op de eerste versterkingslaag; 4. wijst op het ringvormige vrije oppervlak van de barrièrelaag, niet omwikkeld door de eerste versterkingslaag; 5. wijst op de tweede versterkingslaag; 6. wijst op het deksel; 7. wijst op de metalen kern van het deksel; 8. wijst op de kraag van het deksel; 9. wijst op het aflopend deel van het deksel; 10. wijst op de thermoplastische omhulling van de kern van het deksel;These drawings use the following reference characters: 1. indicates the segments of the metal mold; 2. indicates the barrier layer; 3. indicates the first reinforcement layer; 4. indicates the annular free surface of the barrier layer, unwrapped by the first reinforcement layer; 5. indicates the second reinforcement layer; 6. points to the lid; 7. points to the metal core of the lid; 8. points to the collar of the lid; 9. points to the sloping part of the lid; 10. Points to the thermoplastic shell of the core of the lid;

9 BE2021/0089 11. wijst op de onderzijde van het aflopend deel van het deksel ter plaatsing op en consolidatie met het ringvormige vrije oppervlak van de barrièrelaag; 12. wijst op de centrale opening in de kraag van het deksel voor het vullen, resp. het ledigen van het vat.9 BE2021/0089 11. Points to the underside of the tapered part of the lid for placement on and consolidation with the annular free surface of the barrier layer; 12. indicates the central opening in the collar of the lid for filling, resp. emptying the barrel.

BESCHRIJVING VAN DE UITVINDINGDESCRIPTION OF THE INVENTION

Zoals hoger gesteld heeft de uitvinding tot doel een oplossing aan te bieden voor de nadelen en problemen die inherent verbonden zijn bij gebruik van de werkwijze beschreven in de hogervermelde internationale octrooiaanvraag en de volgens deze werkwijze vervaardigde drukvaten. Deze nadelen doen zich in het bijzonder voor indien de drukvaten vervaardigd volgens de in deze octrooiaanvraag beschreven werkwijze voor hoge werkdruk toepassingen worden gebruikt.As stated above, the invention aims to offer a solution to the disadvantages and problems inherently associated with the use of the method described in the above-mentioned international patent application and the pressure vessels manufactured according to this method. These disadvantages arise in particular if the pressure vessels manufactured according to the method described in this patent application are used for high working pressure applications.

De werkwijze volgens de huidige uitvinding omvat de uitvoering van de volgende achtereenvolgende stappen:The method according to the present invention comprises the performance of the following sequential steps:

Stap 1: montage van mal-segmenten tot een aan zijn uiteinden afgeronde cylindrische demonteerbare mal voorzien aan één of beide afgeronde uiteinden van een omheen zijn cylindrische as ringvormige opening;Step 1: assembly of mold segments into a cylindrical demountable mold that is rounded at its ends, provided at one or both rounded ends with an annular opening around its cylindrical axis;

Stap 2: wikkelen van een thermoplastische barrière laag omheen de mal;Step 2: wrapping a thermoplastic barrier layer around the mold;

Stap 3: wikkelen van een eerste vezelversterkte thermoplastische versterkingslaag omheen de gewikkelde barrière laag, waarbij een ringvormig oppervlak van de barrière laag, omheen de ringvormige opening van de mal, niet omwikkeld wordt door deze versterkingslaag;Step 3: wrapping a first fiber-reinforced thermoplastic reinforcement layer around the wrapped barrier layer, an annular surface of the barrier layer, around the annular opening of the mold, not being wrapped by this reinforcement layer;

Stap 4: consolideren tijdens en/of na stap 2 en/of stap 3 onder invloed van warmte en druk van de barrière laag en de eerste versterkingslaag;Step 4: consolidation during and/or after step 2 and/or step 3 under the influence of heat and pressure of the barrier layer and the first reinforcement layer;

Stap 5: verwijderen van de mal segmenten, na demontage, doorheen de ringvormige opening;Step 5: remove the mold segments, after disassembly, through the annular opening;

10 BE2021/008910 BE2021/0089

Stap 6: plaatsen en consolideren van een deksel, op de barrièrelaag, waarbij: - het deksel voorzien is van een centrale kraag en een aflopend vlak omheen deze kraag, - het deksel een metalen kern bevat, zich uitstrekkende vanuit de centrale kraag tot in het aflopende vlak, - de metalen kern in het aflopende vlak omgeven is door een thermoplastische kunststof, - de buitenrand van het aflopend vlak van het deksel aansluit tegen de versterkingslaag en versmolten wordt met het niet-omwikkelde ringvormige oppervlak van de barrière laag;Step 6: placing and consolidating a lid, on the barrier layer, where: - the lid is provided with a central collar and a sloping surface around this collar, - the lid contains a metal core, extending from the central collar into the tapered face, - the metal core in the tapered face is surrounded by a thermoplastic synthetic material, - the outer edge of the tapered face of the cover abuts against the reinforcing layer and is fused to the non-wrapped annular surface of the barrier layer;

Stap 7: wikkelen van een tweede vezelversterkte thermoplastische versterkingslaag bovenop de eerste versterkingslaag en het aflopend vlak van het deksel, tot tegen de buitenrand van de kraag van het deksel;Step 7: winding a second fiber-reinforced thermoplastic reinforcement layer on top of the first reinforcement layer and the tapered surface of the lid, up to the outer edge of the collar of the lid;

Stap 8: consolideren tijdens en/of na stap 7 onder invloed van warmte en druk van de tweede versterkingslaag met de voorheen in stap 4 geconsolideerde lagen en het in stap 6 geconsolideerde deksel.Step 8: consolidate during and/or after step 7 under the influence of heat and pressure the second strengthening layer with the layers previously consolidated in step 4 and the lid consolidated in step 6.

Algemeen:General:

De voorgestelde inventieve oplossing bestaat bijgevolg uit een verbeterde werkwijze, waarin o.m. een verschillende stappensequentie, een nieuw inventief type deksel en een verschillende wikkelwijze (waarbij een ringvormig oppervlak van de barrièrelaag niet omwikkeld wordt door de eerste thermoplastische vezelversterkte versterkingslaag) wordt toegepast ten opzichte van de gekende stand van de techniek.The proposed inventive solution therefore consists of an improved method, in which, among other things, a different step sequence, a new inventive type of lid and a different wrapping method (in which an annular surface of the barrier layer is not wrapped by the first thermoplastic fiber-reinforced reinforcement layer) is applied compared to the known state of the art.

Het resultaat van deze nieuwe en inventieve werkwijze volgens de uitvinding is dat het deksel vast verankerd wordt met het geheel van de geconsolideerde barrière laag en eerste versterkingslaag zonder dat er noemenswaardige spanningen in het vervaardigde lekdicht drukvak optreden.The result of this new and inventive method according to the invention is that the lid is firmly anchored with the whole of the consolidated barrier layer and first reinforcement layer without appreciable stresses occurring in the manufactured leak-tight pressure compartment.

In de vaten vervaardigd volgens de uitvinding wordt het deksel slechts lokaal opgesmolten, met name alleen het ringvormige buitenste deel van het deksel dat na opwarming aangedrukt wordt en daardoor versmolten wordt met het niet (met deIn the vessels manufactured according to the invention, the lid is only melted locally, in particular only the ring-shaped outer part of the lid, which is pressed after heating and is thereby fused with the staple (with the

Il BE2021/0089 eerste versterkingslaag) omwikkelde ringvormige deel van de geconsolideerde barrière laag. Doordat er slechts een lokale opwarming en versmelting van beide onderdelen nodig is, treden er geen noemenswaardige spanningen en bijgevolg ook geen breuken op in het volgens deze inventieve werkwijze vervaardigde vat.Il BE2021/0089 first reinforcement layer) wrapped annular part of the consolidated barrier layer. Because only local heating and fusing of the two parts is required, no appreciable stresses and consequently no fractures occur in the vessel manufactured according to this inventive method.

De uitvinders hebben als gevolg hiervan kunnen vaststellen dat tijdens het gebruik van het drukvat ook bij hogere werkdrukken geen breuken optreden, in tegenstelling met de drukvaten vervaardigd volgens de stand van de techniek.As a result of this, the inventors have been able to establish that during use of the pressure vessel no breaks occur, even at higher working pressures, in contrast to the pressure vessels manufactured according to the prior art.

Samenstelling en vorm van het deksel:Composition and shape of the lid:

In de verbeterde werkwijze volgens de uitvinding wordt een speciaal ontworpen deksel gebruikt.In the improved method according to the invention a specially designed lid is used.

Dit speciaal ontworpen deksel omvat twee vast met elkaar verbonden onderdelen:This specially designed lid consists of two firmly connected parts:

Y een metalen kern of inlegstuk;Y a metal core or insert;

Y een thermoplastische kunststof die een deel van deze metalen kern omhult.Y is a thermoplastic plastic that encases part of this metal core.

Dit deksel bevat qua vorm een (rechtopstaande) kraag, en een omheen deze kraag aflopend ringvormig deel.In terms of shape, this lid comprises an (upright) collar, and an annular part that descends around this collar.

De metalen kern vormt de kraag en loopt verder inwendig in het aflopend ring- of cirkelvormig deel. De thermoplastische kunststof omhult de kern in het cirkelvormig aflopend deel van dit deksel.The metal core forms the collar and continues internally in the tapered annular or circular portion. The thermoplastic plastic encases the core in the circular sloping part of this lid.

De metalen kern wordt bijvoorbeeld vervaardigd uit aluminium of roestvrij staal.The metal core is made, for example, of aluminum or stainless steel.

De opening binnen de kraag van het deksel is merkelijk kleiner dan de opening van de afsluitende flens, beschreven in de hoger geciteerde internationale octrooiaanvraag.The opening within the collar of the lid is noticeably smaller than the opening of the closing flange described in the international patent application cited above.

Bij hogere werkdrukken van het volgens de huidige uitvinding vervaardigde drukvat wordt het deksel niet losgerukt van de rest van het vat, maar is integendeel volledig bestand tegen zulke hogere werkdrukken.At higher working pressures of the pressure vessel manufactured according to the present invention, the lid is not torn loose from the rest of the vessel, but on the contrary is completely resistant to such higher working pressures.

Montage van het deksel:Assembly of the lid:

Deze gewijzigde werkwijze omvat bovendien het gebruik van een speciaal ontworpen deksel, dat op de geconsolideerde barrière laag gemonteerd wordt.This modified method additionally includes the use of a specially designed lid, which is mounted on the consolidated barrier layer.

12 BE2021/008912 BE2021/0089

Zoals beschreven wordt dit specifieke deksel gemonteerd bovenop het niet door de eerste versterkings-laag omwikkelde ringvormige oppervlak van de geconsolideerde barrière laag. Deze montage vindt plaats nadat de metalen malsegmenten via de centrale opening uit het gedeeltelijk vervaardigde drukvat verwijderd zijn.As described, this particular cover is mounted on top of the annular surface of the consolidated barrier layer not wrapped by the first reinforcement layer. This assembly takes place after the metal mold segments have been removed from the partially manufactured pressure vessel via the central opening.

Na montage van dit deksel wordt opnieuw een wikkelstap voorzien, waarbij additioneel thermoplastisch vezelversterkt wikkelmateriaal aangebracht wordt op het gedeeltelijk vervaardigde drukvat.After mounting of this cover, another wrapping step is provided, in which additional thermoplastic fiber-reinforced wrapping material is applied to the partially manufactured pressure vessel.

Hierop vindt de gebruikelijke consolidatie plaats van dit additioneel gewikkelde vezel- versterkte thermoplastische materiaal.The usual consolidation of this additionally wound fibre-reinforced thermoplastic material takes place on this.

Positie van het deksel:Lid position:

Het drukvat vervaardigd volgens de huidige werkwijze kan aan beide afgeronde uiteinden, in de praktijk onderaan of bovenaan, het hoger beschreven deksel bevatten.The pressure vessel manufactured according to the present method can contain the lid described above at both rounded ends, in practice at the bottom or at the top.

Dit is echter niet noodzakelijk. Minstens dient aan één uiteinde, bij verticale opstelling van het drukvat bovenaan of onderaan, een deksel voorzien waarbij een opening naar de buitenwereld voorzien wordt voor het vullen, resp. ledigen van het drukvat tijdens gebruik.However, this is not necessary. At least at one end, when the pressure vessel is positioned vertically at the top or bottom, a lid must be provided, with an opening to the outside world for filling, resp. emptying the pressure vessel during use.

Eén opening volstaat hiertoe. Aan de andere zijde wordt in zulke situatie gebruik gemaakt van een overeenkomstig sluitstuk zonder opening. Zulk sluitstuk kan dan voorzien zijn van een metalen eindstuk voor eenvoudige plaatsing van het drukvat op de grond.One opening is sufficient for this. On the other hand, in such a situation use is made of a corresponding closing piece without an opening. Such a closing piece can then be provided with a metal end piece for simple placement of the pressure vessel on the ground.

In principe kan in de vervaardigingwijze volgens de uitvinding het deksel toegepast worden aan slechts één zijde van het te vervaardigen drukvat, met name de boven- of de onderzijde.In principle, in the manufacturing method according to the invention, the lid can be used on only one side of the pressure vessel to be manufactured, in particular the top or bottom.

Indien de te vervaardigen drukvaten onderling gekoppeld worden, dient het deksel voor de op die wijze gekoppelde drukvaten aan beide uiteinden voorzien te worden.If the pressure vessels to be manufactured are mutually coupled, the lid for the pressure vessels coupled in this way must be provided at both ends.

De betreffende drukvaten kunnen dan in serie met elkaar gekoppeld worden.The relevant pressure vessels can then be connected in series.

Materiaal van de barrière en versterkingslagen:Material of the barrier and reinforcement layers:

Het materiaal van de barrière laag is een thermoplastische kunststof.The material of the barrier layer is a thermoplastic plastic.

13 BE2021/008913 BE2021/0089

Voor meer bijzonderheden over zulk concept wordt verwezen naar de eerder geciteerde Internationale PCT octrooiaanvrage.For more details on such a concept, reference is made to the previously cited International PCT patent application.

Het materiaal van de eerste en tweede versterkingslagen is een met vezels, bijvoorbeeld glasvezel, versterkte thermoplastische kunststof.The material of the first and second reinforcing layers is a thermoplastic plastic reinforced with fibres, for example glass fibre.

Voor de barrière laag en voor de versterkingslagen wordt algemeen gebruik gemaakt van thermoplastische kunststoffen, bijvoorbeeld polyamide (PA). PA geniet de voorkeur wegens zijn goede barrière eigenschappen.Thermoplastic plastics, for example polyamide (PA), are generally used for the barrier layer and for the reinforcement layers. PA is preferred because of its good barrier properties.

Wikkelprocédé:Winding process:

Het wikkelprocédé wordt zodanig uitgevoerd dat de dikte van de gewikkelde barrière laag, van de gewikkelde eerste en van de gewikkelde tweede vezelversterkte versterkingslaag, toeneemt vanaf de cylindrische omtrek van het vat, over het uiteinde van het vat naar de centrale as van het vat toe.The wrapping process is carried out in such a way that the thickness of the wrapped barrier layer, of the wrapped first and of the wrapped second fibre-reinforced reinforcement layer, increases from the cylindrical periphery of the vessel, over the end of the vessel towards the central axis of the vessel.

In het bijzonder met betrekking tot de dikte van de barrière laag is dit bijzonder voordelig doordat op die wijze de dikte van de barrière laag gradueel toeneemt van de omtrek van het vat over één of de beide uiteinden naar de centrale as van het vat toe.Particularly with regard to the thickness of the barrier layer, this is particularly advantageous in that in this way the thickness of the barrier layer gradually increases from the periphery of the vessel over one or both ends towards the central axis of the vessel.

Als gevolg hiervan bedraagt de dikte van de gewikkelde barrière laag en de dikte van de gewikkelde eerste versterkingslaag ter hoogte van de centrale opening aan één of beide uiteinden van het vat, doorgaans het dubbele tot het driedubbele van de diktes van de barrière, resp. van de eerste versterkingslaag ter hoogte van de cylindrische omtrek van het vat.As a result, the thickness of the wrapped barrier layer and the thickness of the wrapped first reinforcement layer at the center opening at one or both ends of the vessel are typically double to triple the thicknesses of the barrier, respectively. of the first reinforcement layer at the level of the cylindrical circumference of the vessel.

Daardoor heeft de binnenring van de barrière-laag die niet door de eerste ' vezelversterkte versterkingslaag omwikkeld wordt voldoende dikte opdat de buitenrand van het deksel er kan op geplaatst worden, ertegen kan aangedrukt worden en er uiteindelijk door versmelting mee geconsolideerd kan worden. Daarbij is, zelfs in afwezigheid van de verwijderde mal-segmenten, het geheel van de gewikkelde barrière laag en de gewikkelde eerste versterkingslaag voldoende stevig opdat dit deels vervaardigde vat zijn oorspronkelijke vorm tijdens de eropvolgende vervaardigingsstappen (met name voor het wikkelen van de tweede versterkingslaag en het consolideren hiervan) kan behouden.Therefore, the inner ring of the barrier layer which is not wrapped by the first fiber-reinforced reinforcing layer has sufficient thickness for the outer edge of the lid to be placed on it, pressed against it and finally fused thereto. In addition, even in the absence of the removed mold segments, the whole of the wound barrier layer and the wound first reinforcement layer is sufficiently rigid for this partly manufactured vessel to retain its original shape during the subsequent manufacturing steps (particularly for winding the second reinforcement layer and consolidating it) can keep.

14 BE2021/008914 BE2021/0089

Wikkelen van de tweede versterkingslaag:Winding the second reinforcement layer:

Volgens de werkwijze van de uitvinding dient de tweede versterkingslaag gewikkeld omheen het vat, bovenop de eerste versterkingslaag tot tegen de buitenrand van de kraag van het deksel. Doordat deze laag gewikkeld wordt tot tegen deze buitenrand, omsluit deze laag het aflopend deel van het deksel, meer in het bijzonder, de metalen kern in deze aflopende laag.According to the method of the invention, the second reinforcement layer serves wrapped around the vessel, on top of the first reinforcement layer up to the outer edge of the collar of the lid. Because this layer is wound against this outer edge, this layer encloses the sloping part of the cover, more particularly, the metal core in this sloping layer.

Doordat de wikkelingen van deze tweede versterkingslaag deze metalen kern omvatten, wordt het deksel in zijn geheel zelfs bij extreem hoge werkdrukken perfect op zijn plaats gehouden en kan het dus niet ‘afschieten’ van het vat.Because the windings of this second reinforcement layer comprise this metal core, the lid as a whole is perfectly held in place even at extremely high working pressures and can therefore not 'shoot off' from the drum.

Bovendien blijft door de consolidatie van het thermoplastische materiaal, omhullende het aflopende deel van het deksel, dat op zijn beurt geconsolideerd is met het vrije oppervlak van het niet door de eerste versterkingslaag omwikkelde barrièrelaag, het deksel lek-dicht en oervast verbonden met de diepere gewikkelde lagen van het vat (de barrière- plus eerste versterkingslaag).In addition, due to the consolidation of the thermoplastic material enclosing the sloping part of the lid, which in turn is consolidated with the free surface of the barrier layer not wrapped by the first reinforcement layer, the lid remains leak-tight and extremely rigidly connected to the deeper wrapped layers of the vessel (the barrier plus first reinforcement layer).

Dikte van de gewikkelde lagen:Thickness of the wrapped layers:

De dikte van de eerste versterkingslaag kan binnen ruime grenzen gekozen worden: ze dient minimaal zo gekozen dat het na stap 4 van de werkwijze volgens de uitvinding vervaardigde ‘intermediaire’ vat voldoende mechanische sterkte bezit opdat de eropvolgende stappen van de werkwijze volgens de uitvinding kunnen doorgevoerd worden zonder dat er een vervorming van het uiteindelijke vervaardigde drukvat optreedt.The thickness of the first reinforcement layer can be chosen within wide limits: it should at least be chosen such that the 'intermediate' vessel manufactured after step 4 of the method according to the invention has sufficient mechanical strength to enable the subsequent steps of the method according to the invention to be carried out. without deforming the final manufactured pressure vessel.

Een minimale dikte van 3 mm voor de eerste versterkingslaag is doorgaans aangewezen.A minimum thickness of 3 mm for the first reinforcement layer is generally recommended.

De dikte van de barrière laag bedraagt doorgaans tussen de 1 en 6 mm, bij voorkeur tussen de 2.5 en 4 mm, bij verdere voorkeur bedraagt deze ongeveer 3 mm.The thickness of the barrier layer is usually between 1 and 6 mm, preferably between 2.5 and 4 mm, more preferably about 3 mm.

De dikte van de tweede versterkingslaag dient bepaald in functie van de werkdrukken waaraan het vat dient te weerstaan, en is mede afhankelijk van de afmeting, meer in het bijzonder van de diameter van het drukvat.The thickness of the second reinforcing layer must be determined as a function of the operating pressures to which the vessel must withstand, and is partly dependent on the size, more particularly on the diameter of the pressure vessel.

Voor een drukvat met een diameter van bijvoorbeeld 460 mm en een werkdruk van 700 bar is een dikte van minimaal 15 mm, bij voorkeur 20 mm, bij verdere voorkeur 30For a pressure vessel with a diameter of, for example, 460 mm and an operating pressure of 700 bar, a thickness of at least 15 mm, preferably 20 mm, more preferably 30

15 BE2021/0089 mm aangewezen voor de tweede versterkingslaag.15 BE2021/0089 mm designated for the second reinforcement layer.

De totale dikte van beide versterkingslagen samen bedraagt dan ongeveer 35 mm.The total thickness of both reinforcing layers together is then approximately 35 mm.

De thermoplastische banden voor de barrière laag en de vezelversterkte thermoplastische banden voor de beide versterkingslagen die omheen de mal gewikkeld worden hebben doorgaans een dikte van 140 tot 160 um.The thermoplastic tapes for the barrier layer and the fiber-reinforced thermoplastic tapes for the two reinforcement layers that are wrapped around the mold usually have a thickness of 140 to 160 µm.

Consolideren:Consolidate:

Het consolideren in de hogervermelde stappen gebeurt bij voorkeur onder invloed van warmte, al dan niet in combinatie met druk.Consolidation in the above-mentioned steps preferably takes place under the influence of heat, whether or not in combination with pressure.

Bij uitvoering van de hierboven beschreven stap 6 fungeren de eerder aangebrachte barrière laag en de eerste versterkingslaag als mal voor het aanbrengen van het deksel en de tweede versterkingslaag. Het is daarbij, en zeker bij de consolidatiestap van de tweede versterkingslaag van groot belang dat de barrière- en eerste versterkingslaag hun vorm behouden opdat ze als mal zouden kunnen functioneren.When performing step 6 described above, the previously applied barrier layer and the first reinforcement layer act as a mold for applying the lid and the second reinforcement layer. It is of great importance here, and certainly in the consolidation step of the second reinforcement layer, that the barrier and first reinforcement layer retain their shape so that they can function as mould.

In het algemeen kan de consolidatie onder invloed van warmte en/of druk van een gewikkelde laag, zij het de barrièrelaag, de eerste of de tweede versterkingslaag betreft, plaatsvinden ofwel tijdens ofwel volgend op het wikkelen, ofwel tijdens beide stappen.In general, the consolidation under the influence of heat and/or pressure of a wound layer, be it the barrier layer, the first or the second reinforcement layer, can take place either during or after the winding, or during both steps.

Opspansysteem tijdens montage en wikkelen:Tensioning system during assembly and winding:

In de vervaardigingswerkwijze volgens de uitvinding worden de verschillende onderdelen gebruikt tijdens de vervaardiging van het vat, met name de mal- segmenten en het deksel bij middel van een opspansysteem rond een centrale as gepositioneerd volgens een op zich voor de vakman gekende werkwijze.In the manufacturing method according to the invention, the various parts are used during the manufacturing of the vessel, in particular the mold segments and the lid by means of a clamping system positioned around a central axis according to a method known per se to the skilled person.

Gezien dit op zich gekende technieken zijn, hebben we deze elementen in de bijgevoegde tekeningen niet mee opgenomen en ook in de beschrijvng niet vermeld.Since these are techniques known in themselves, we have not included these elements in the attached drawings and have not mentioned them in the description.

Opname ervan in het bijzonder in de tekeningen zou immers de klaarheid en duidelijkheid van de inventieve aspecten van de uitvinding bemoeilijken.After all, including them in particular in the drawings would complicate the clarity and clarity of the inventive aspects of the invention.

Toepassing voor de drukvaten volgens de uitvinding:Application for the pressure vessels according to the invention:

16 BE2021/008916 BE2021/0089

Het volgens de inventieve werkwijze vervaardigde verbeterde drukvat is klaar voor gebruik onder hoge werkdrukken, waardoor tal van voorheen niet bereikbare applicaties voor dit type drukvat mogelijk worden.The improved pressure vessel manufactured according to the inventive method is ready for use under high working pressures, making numerous previously unattainable applications possible for this type of pressure vessel.

Proeven hebben aangetoond dat het op de werkwijze volgens de uitvinding vervaardigde drukvat erg hoge werkdrukken aan kan.Tests have shown that the pressure vessel manufactured using the method according to the invention can withstand very high operating pressures.

Daardoor kan het drukvat gebruikt worden voor toepassingen zoals bijvoorbeeld CNG (Compressed Natural Gas). De werkdruk in vaten waarin CNG bewaard wordt kan oplopen tot 250 bar. Dit is afhankelijk van de regio, van de specifieke toepassing van de tank, enz. Dit impliceert dat het vat bestand dient te zijn tegen drukken die het drievoudige hiervan bedragen. Immers volgens de geldende veiligheidsnormen is de ‘burstpressure proof’ of de minimale druk waarbij het vat niet mag barsten of beschadigd worden, het drievoudige van de voorziene werkdruk, dus 250 bar maal drie, is 750 bar.As a result, the pressure vessel can be used for applications such as CNG (Compressed Natural Gas). The working pressure in vessels in which CNG is stored can reach up to 250 bar. This depends on the region, on the specific application of the tank, etc. This implies that the vessel must be able to withstand pressures three times this. After all, according to the applicable safety standards, the 'burst pressure proof' or the minimum pressure at which the vessel may not burst or be damaged is three times the anticipated working pressure, so 250 bar times three, is 750 bar.

Indien het drukvat gebruikt wordt voor de opslag van waterstof - bijvoorbeeld voor toepassingen in de voertuigsector - is de voorziene werkdruk 700 bar. De ‘burstpressure proof’ bedraagt in dit geval dan ongeveer het drievoudige, dus 2 000 bar.If the pressure vessel is used for the storage of hydrogen - for example for applications in the vehicle sector - the expected working pressure is 700 bar. In this case, the 'burst pressure proof' is approximately three times that, i.e. 2,000 bar.

Het drukvat vervaardigd volgens de werkwijze volgens de uitvinding kan dus onder meer voor beide bovengenoemde toepassingen ingezet worden, waardoor het toepassingspotentieel van op dergelijke wijze vervaardigde thermoplastische drukvaten wezenlijk vergroot wordt.The pressure vessel manufactured according to the method according to the invention can therefore be used, inter alia, for both the above-mentioned applications, whereby the application potential of thermoplastic pressure vessels manufactured in this manner is substantially increased.

Claims (3)

17 BE2021/0089 CONCLUSIES17 BE2021/0089 CONCLUSIONS 1. Werkwijze voor het vervaardigen van een lek-dicht vat, bevattende de volgende stappen: 1) montage van mal-segmenten (1) tot een aan zijn uiteinden afgeronde cylindrische demonteerbare mal voorzien aan één of beide afgeronde uiteinden van een omheen zijn cylindrische as ringvormige opening; 2) wikkelen van een thermoplastische barrière laag (2) omheen de mal; 3) wikkelen van een eerste vezelversterkte thermoplastische versterkingslaag (3) omheen de gewikkelde barrière laag, waarbij een ringvormig oppervlak (4) van de barrière laag, omheen de ringvormige opening van de mal, niet omwikkeld wordt door deze versterkingslaag; 4) consolideren tijdens en/of na stap 2 en/of stap 3 onder invloed van warmte en druk van de barrière laag en de eerste versterkingslaag; 5) verwijderen van: de mal segmenten, na demontage, doorheen de ringvormige opening; 6) plaatsen en consolideren van een deksel (6), op de barrièrelaag, waarbij het deksel voorzien is van een centrale kraag (8) en een aflopend vlak (9) omheen deze kraag, waarbij het deksel een metalen kern (7) bevat, zich uitstrekkende vanuit de centrale kraag tot in het aflopende vlak, waarbij de metalen kern in het aflopende vlak omgeven is door een thermoplastische kunststof, waarbij de buitenrand (11) van het aflopend vlak van het deksel aansluit tegen de versterkingslaag (3) en versmolten wordt met het niet-omwikkelde ringvormige oppervlak (4) van de barrière laag (2); 7) wikkelen van een tweede vezelversterkte thermoplastische versterkingslaag (5) bovenop de eerste versterkingslaag (3) en het aflopend vlak van het deksel (9), tot tegen de buitenrand van de kraag (8) van het deksel;CLAIMS 1. Method for manufacturing a leak-tight vessel, comprising the following steps: 1) mounting of mold segments (1) into a cylindrical demountable mold rounded at its ends, provided at one or both rounded ends with a cylindrical axis around its ends annular opening; 2) wrapping a thermoplastic barrier layer (2) around the mould; 3) wrapping a first fiber-reinforced thermoplastic reinforcement layer (3) around the wrapped barrier layer, an annular surface (4) of the barrier layer, around the annular opening of the mould, being unwrapped by this reinforcement layer; 4) consolidation during and/or after step 2 and/or step 3 under the influence of heat and pressure of the barrier layer and the first reinforcement layer; 5) removing: the mold segments, after disassembly, through the annular opening; 6) placing and consolidating a cover (6), on the barrier layer, the cover being provided with a central collar (8) and a sloping face (9) around this collar, the cover containing a metal core (7), extending from the central collar into the descending surface, the metal core in the descending surface being surrounded by a thermoplastic synthetic material, the outer edge (11) of the descending surface of the lid adjoining the reinforcing layer (3) and being fused with the unwrapped annular surface (4) of the barrier layer (2); 7) winding a second fibre-reinforced thermoplastic reinforcement layer (5) on top of the first reinforcement layer (3) and the tapered face of the lid (9), up to the outer edge of the collar (8) of the lid; 18 BE2021/0089 8) consolideren tijdens en/of na stap 7 onder invloed van warmte en druk van de tweede versterkingslaag met de voorheen in stap 4 geconsolideerde lagen en het in stap 6 geconsolideerde deksel.18 BE2021/0089 8) consolidate during and/or after step 7 under the influence of heat and pressure the second reinforcement layer with the layers previously consolidated in step 4 and the lid consolidated in step 6. 2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij het consolideren in stap 6 plaatsvindt door verhitten van de buitenrand (11) van het aflopend vlak van het deksel en het niet- omwikkelde ringvormige oppervlak (4) van de barrièrelaag tot boven de smelttemperatuur van de thermoplastische kunststof, gevolgd door het aandrukken van beide delen tegen elkaar.A method according to claim 1, wherein the consolidation in step 6 takes place by heating the outer edge (11) of the tapered surface of the lid and the unwrapped annular surface (4) of the barrier layer above the melting temperature of the thermoplastic. , followed by pressing both parts together. 3. Lek-dicht vat vervaardigd volgens de werkwijze van conclusie 1 of 2.3. Leak-tight vessel manufactured according to the method of claim 1 or 2.