DE102008059591B4 - container - Google Patents

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Abstract

Behälter für ein druckbelastetes flüssiges oder gasförmiges Medium, bei dem:
– ein Kessel (1) aus einem nicht tragenden Kernbehälter und mit einem zylindrischen Abschnitt (2) gebildet ist, und
– Druckfestigkeit und eine Funktionstrennung hergestellt sind, indem auf den Kessel (1) eine Längsbandage, die aus einer ersten Bandage (3) aus in Kunstharz eingebetteten Verstärkungsfasern besteht, und eine Querbandage aufgebracht sind, die aus einer zweiten Bandage (4) aus in Kunstharz eingebetteten Verstärkungsfasern besteht,
wobei
– die erste Bandage (3) nur im Bereich des zylindrischen Abschnitts (2) auf den Kessel (1) gewickelt ist und dieser von den sich in Umfangsrichtung erstreckenden Verstärkungsfasern der ersten Bandage (3) radial umschlossen ist,
– die zweite Bandage (4)
– die erste Bandage (3) im Bereich des zylindrischen Abschnittes (2) radial außenseitig umschließt und
– die erste Bandage (3) vor einer mechanischen Beschädigung und Schlagbelastungen schützend ausgeführt ist,
– die...Container for a pressurized liquid or gaseous medium, in which:
- A boiler (1) is formed from a non-supporting core container and with a cylindrical portion (2), and
- Compressive strength and a separation of functions are prepared by the boiler (1) a longitudinal band consisting of a first bandage (3) made of resin-embedded reinforcing fibers, and a transverse bandage are applied from a second bandage (4) in synthetic resin consists of embedded reinforcing fibers,
in which
- The first bandage (3) only in the region of the cylindrical portion (2) is wound on the vessel (1) and this is radially enclosed by the circumferentially extending reinforcing fibers of the first bandage (3),
- the second bandage (4)
- The first bandage (3) in the region of the cylindrical portion (2) radially outside encloses and
The first bandage (3) is protected against mechanical damage and impact loads,
- the...

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft einen Behälter für ein druckbelastetes flüssiges oder gasförmiges Medium. Derartige Behälter gelangen bei der Speicherung der druckbelasteten gasförmigen oder flüssigen Medien zur Anwendung.The The invention relates to a container for a pressure-loaded liquid or gaseous Medium. Such containers arrive at the storage of the pressure-loaded gaseous or liquid Media for use.

Stand der TechnikState of the art

Ein solcher Behälter ist aus der US 4 589 562 A bekannt. Er umfasst einen zylindrischen Zentralbereich und ist an den Stirnseiten durch kalottenförmige Böden verschlossen, die mit dem Zentralbereich verbunden sind. Um dabei eine verbesserte Druckfestigkeit zu erzielen, ist nur der Zentralbereich von einer Bandage aus Glasfilmenten radial umschlossen, die in Kunstharz eingebettet sind. Das hohe Gewicht wird für viele Anwendungen als wenig befriedigend angesehen.Such a container is from the US 4 589 562 A known. It comprises a cylindrical central area and is closed at the front sides by dome-shaped bottoms, which are connected to the central area. In order to achieve an improved compressive strength, only the central region is radially enclosed by a bandage of glass films, which are embedded in synthetic resin. The high weight is considered unsatisfactory for many applications.

Aus der DE 197 51 411 C1 ist ein Behälter bekannt, der in seinem Inneren einen blasgeformten Kessel ohne nennenswerte Festigkeit enthält, der von einer einzelnen Armierung aus in Kunstharz eingebetteten Fasern außenseitig umschlossen ist. Als Fasern werden Kohlenstoff-, Aramid-, Glas- und Borfasern sowie Al2O3-Fasern und Gemische daraus erwähnt. Die einzelnen Faserarten haben voneinander abweichende Eigenschaften und auch eine unterschiedliche Bruchdehnung. Sie sind nach Art von Wicklungen auf den Kessel aufgebracht, der auch als Kunststoffliner bezeichnet wird, und in eine Kunststoffmatrix eingebettet, die aus Epoxid- oder Phenolharz bzw. aus Thermoplasten wie z. B. Polyamid, Polyäthylen oder Polypropylen besteht. Allen Ausbildungen ist gemein, dass die so erhaltene Armierung eine Festigkeit hat, die ausreicht, um den Kräften standzuhalten, die aus einer Druckbelastung des enthaltenen Gases oder der Flüssigkeit resultieren. Die Bruchdehnung ergibt sich vor allem aus den Eigenschaften und der Anordnung der jeweils enthaltenen Fasern. Eine Überlastung kann zum Bersten des Druckbehälters führen, was mit erheblichen Risiken verbunden sein kann. Die Risiken bestehen darin, dass der Behälter bei einer Überlastung plötzlich und unkontrollierbar bersten kann. Aufgrund dieses Versagensverhaltens ist es üblich, diese Behälter mit Faserverbundarmierung mit verhältnismäßig hohen Sicherheitsfaktoren zu belegen. Die Armierungen sind daher erheblich überdimensioniert, was ein hohes Gewicht zur Folge hat. Es werden neben Armierungen aus teuren, hochfesten Kohlenstofffasern auch kostengünstige Glasfasern eingesetzt. Das Problem der Überdimensionierung und des hohen Gewichtes wird dadurch nicht behoben.From the DE 197 51 411 C1 For example, a container is known which contains in its interior a blow-molded kettle of no appreciable strength, which is externally enclosed by a single armor of fibers embedded in synthetic resin. As fibers carbon, aramid, glass and boron fibers and Al2O3 fibers and mixtures thereof are mentioned. The individual fiber types have different properties from each other and also a different elongation at break. They are applied to the type of windings on the boiler, which is also referred to as a plastic liner, and embedded in a plastic matrix made of epoxy or phenolic resin or thermoplastics such. As polyamide, polyethylene or polypropylene. Common to all designs is that the reinforcement thus obtained has a strength sufficient to withstand the forces resulting from compressive loading of the contained gas or liquid. The elongation at break results primarily from the properties and the arrangement of the fibers contained in each case. An overload can cause the pressure vessel to burst, which can be associated with considerable risks. The risks are that the container can burst suddenly and uncontrollably when overloaded. Because of this failure behavior, it is common to occupy these containers with Faserverbundarmierung with relatively high safety factors. The reinforcements are therefore considerably oversized, which has a high weight result. In addition to reinforcements made of expensive, high-strength carbon fibers, inexpensive glass fibers are also used. The problem of oversizing and heavy weight is not resolved.

Das Dokument DE 10 2006 038 713 A1 beschreibt einen druckfesten fluidbeaufschlagbaren Körper mit einem Grundkörper aus Stahl, einer den Grundkörper außenseitig umschließenden ersten Schicht und zumindest einer auf der ersten Schicht angeordneten zweiten Schicht. Die erste Schicht ist aus keramischen Faserverbundstoffen gebildet. Die zweite Schicht ist aus faserverstärktem Kunststoff und/oder faserverstärkter Keramik gebildet.The document DE 10 2006 038 713 A1 describes a pressure-resistant fluid-impactable body with a base body made of steel, a the outer body surrounding the base first layer and at least one disposed on the first layer second layer. The first layer is formed from ceramic fiber composites. The second layer is formed of fiber reinforced plastic and / or fiber reinforced ceramic.

In dem Dokument DE 103 45 159 B4 wird ein Hochdrucktank mit einer zylindrischen Einlage aus einer Aluminiumlegierung und einer verstärkenden Faserschicht offenbart. Die Faseschicht umfasst eine innere Faserschicht, eine Zwischenfaserschicht und eine äußere Faserschicht.In the document DE 103 45 159 B4 discloses a high-pressure tank with a cylindrical insert of an aluminum alloy and a reinforcing fiber layer. The fibrous layer comprises an inner fibrous layer, an intermediate fiber layer and an outer fibrous layer.

Ein Hochdrucktank wird in dem Dokument DE 103 25 598 B4 beschrieben. Der Hochdrucktank ist mit einem zylindrischen Metallliner aus einer Aluminiumlegierung und einer Verstärkungsfaserschicht, welche die äußere Peripherie des Liners abdeckt, gebildet.A high-pressure tank is in the document DE 103 25 598 B4 described. The high-pressure tank is formed with a cylindrical metal liner of an aluminum alloy and a reinforcing fiber layer covering the outer periphery of the liner.

Das Dokument DE 695 30 126 T2 offenbart einen Druckbehälter und ein Verfahren zu seiner Herstellung. Der Druckbehälter umfasst eine Innenhülle und eine druckfeste Außenhülle aus faserverstärktem Kunststoff. Die Außenhülle ist mit mehreren Schichten gebildet.The document DE 695 30 126 T2 discloses a pressure vessel and a method for its manufacture. The pressure vessel comprises an inner shell and a pressure-resistant outer shell made of fiber-reinforced plastic. The outer shell is formed with several layers.

Das Dokument US 3 112 234 A beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Tanks mit einer Verstärkung. Ein faserartiges Material wird um den Tank gewickelt, um dessen Widerstandsfähigkeit zu erhöhen.The document US 3,112,234 A. describes a method of manufacturing a tank with a reinforcement. A fibrous material is wrapped around the tank to increase its resistance.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen solchen Behälter derart weiter zu entwickeln, dass sich eine gut kontrollierbare Druckfestigkeit bei sparsamerem Materialeinsatz und einem geringeren Gewicht ergibt.Of the Invention is based on the object, such a container such to further develop that has a well controllable compressive strength results in more economical use of materials and a lower weight.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Behälter mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Auf vorteilhafte Weiterbildungen nehmen die Unteransprüche Bezug.These The object is achieved by a container solved with the features of claim 1. On advantageous developments take the subclaims Reference.

Die in radialer Richtung wirksamen Kräfte werden durch die hochfeste und dehnungsarme, erste Bandage aus in Kunstharz eingebetteten, hochfesten und hochsteifen Fasern aufgenommen, die so dimensioniert ist, dass die nötige Sicherheit gegen ein Bersten des Kessels parallel zur Längsachse gegeben ist. Die diesbezüglichen Erfordernisse sind sehr genau berechen- und kontrollierbar, was erlaubt, die nötige Sicherheit in radialer Richtung mit geringst möglichen Aufwand an Kosten, Werkstoff und Gewicht zu erzielen. Die hochfesten und hochsteifen Fasern können durch Kohlenstofffasern gebildet sein und sie sind gleichmäßig in Längsrichtung nur des zylindrischen Abschnittes verteilt angeordnet.The forces acting in the radial direction are absorbed by the high-strength and low-stretch, first bandage of embedded in synthetic resin, high-strength and highly rigid fibers, which is dimensioned so that the necessary security against bursting of the boiler is parallel to the longitudinal axis. The relevant requirements can be calculated and controlled very accurately, which allows to achieve the necessary safety in the radial direction with the least possible outlay on costs, material and weight. The high strength and high stiffness fibers may be formed by carbon fibers and they are uniform in the longitudinal direction only arranged cylindrical portion distributed.

Die in Längsrichtung des Behälters wirksamen und auf den stirnseitigen Böden des Kessels lastenden Berstkräfte sind ebenfalls sehr genau berechenbar. Sie werden erfindungsgemäß von einer separat erzeugten, zweiten Bandage aufgefangen, die durch vergleichsweise weniger feste und weniger steife Fasern gebildet ist und die den gesamten Behälter und insbesondere auch die Böden bedeckt und umschließt. Die zweite Bandage kann aus kostengünstigen Glasfasern bestehen und ebenfalls so dimensioniert sein, dass die betriebsbedingt nur in Längsrichtung des Kessels auftretenden Kräfte mit der erforderlichen Sicherheit aufgenommen werden können. Die in dieser Richtung wirksamen Kräfte sind nach der Kesselformel nur halb so groß wie die in Umfangsrichtung des zylindrischen Abschnitts wirksamen Kräfte. Demgemäß resultieren aus des Funktionstrennung der Verstärkung des Kessels in Längs- und Umfangsrichtung deutlich verringerte Herstellkosten und ein deutlich vermindertes Gewicht des Behälters in Bezug auf die Gewährleistung der vorgeschriebenen Druckfestigkeit. Die in der zweiten Bandage enthaltenen Verstärkungsfasern sind gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilt angeordnet und verbinden primär nur die Böden miteinander und mit dem zylindrischen Abschnitt, an dem sie festgelegt sind.The longitudinal of the container effective and load on the frontal bottoms of the boiler bursting forces are also very accurate. They are inventively of a separate produced, second bandage caught by comparatively less solid and less stiff fibers is formed and the entire container and especially the soils covers and encloses. The second bandage may consist of inexpensive glass fibers and also be sized so that the operational only longitudinal the forces occurring in the boiler can be recorded with the necessary security. The effective forces in this direction are according to the boiler formula only half as large as those in the circumferential direction the cylindrical portion effective forces. Accordingly, result from the separation of functions the reinforcement of the boiler in longitudinal and Circumferentially significantly reduced manufacturing costs and a significant reduced weight of the container in terms of warranty the prescribed compressive strength. The second bandage contained reinforcing fibers are uniform in the circumferential direction arranged distributed and connect primarily only the floors with each other and with the cylindrical section where they are fixed.

Da die zweite Bandage die erste Bandage im Bereich des zylindrischen Abschnittes radial außenseitig übergreift, ergibt sich der weitere Vorteil, dass die aus dehnungsärmeren Verstärkungsfasern bestehende, erste Bandage zusätzlich in besonders guter Weise vor einer mechanischen Beschädigung geschützt wird, die sich beispielsweise beim Herabfallen ergeben kann.There the second bandage the first bandage in the area of the cylindrical Section overlaps radially on the outside, There is the further advantage that the low-stretch reinforcing fibers existing, first bandage in addition is protected from mechanical damage in a particularly good way, which may result, for example, when falling down.

Die Fasern der ersten und/oder der zweiten Bandage können in Fasersträngen enthalten und parallel zu einander verlaufend in die jeweilige Bandage eingebettet sein. Die Anzahl der Fasern in einem Faserstrang kann beliebig sein, typischerweise aber je nach Größe des Behälters 1 bis 50 betragen, die gemeinsam in Kunstharz getränkt, unter eine Vorspannung gesetzt und auf den Kessel aufgewickelt und so fixiert werden. Die Herstellung wird dadurch verbilligt.The Fibers of the first and / or second bandages may be contained in fiber strands and parallel to each other running embedded in the respective bandage be. The number of fibers in a fiber strand can be arbitrary, but typically depending on the size of the container 1 to 50, which are soaked in synthetic resin, under a bias set and wound up on the kettle and so fixed. The Production is cheaper.

Die Faserstränge der ersten Bandage (Quer- bzw. Umfangsbandage) sollen mit der Längsachse des zylindrischen Abschnitts einen Winkel von mindestens 70°, typischerweise aber mindestens 85° einschließen. Ihre enorme Zugfestigkeit kommt dadurch in einer besonders effektiven Weise in Umfangsrichtung zum Tragen.The fiber strands the first bandage (transverse or circumferential bandage) should be aligned with the longitudinal axis of the cylindrical portion at an angle of at least 70 °, typically but at least 85 °. Your enormous tensile strength comes thereby in a particularly effective Way in the circumferential direction for carrying.

Die Faserstränge der zweiten Bandage (Längsbandage) sollen mit der Längsachse des zylindrischen Abschnitts einen Winkel von nicht mehr 30°, typischerweise aber nicht mehr als 20° einschließen, um die Böden des Kessels besonders effektiv auf einander abzustützen und unverrückbar aneinander und dem zylindrischen Abschnitt festzulegen. Die Faserstränge der zweiten Bandage schließen mit der Längsachse des zylindrischen Abschnitts zweckmäßig einen Winkel von nicht mehr 10° ein.The fiber strands the second bandage (longitudinal bandage) should be with the longitudinal axis of the cylindrical portion at an angle of not more than 30 °, typically but not more than 20 ° to include the floors the boiler particularly effective to support each other and unalterable to each other and the cylindrical section. The fiber strands of close second bandage with the longitudinal axis of the cylindrical portion expediently an angle of not more 10 °.

Die erste und die zweite Bandage sind jeweils in sich mehrschichtig ausgebildet. Sie können zwischen den einzelnen Schichten, die aus dem Patentanspruch entsprechend orientierten Verstärkungsfasern bestehen, wenige Zwischenschichten aus Strukturfasern enthalten, die die Verstärkungsfasern unter einem steileren Winkel in Querrichtung überschneiden. Hierdurch wird die Eigenfestigkeit und damit die Handhabbarkeit der ersten und der zweiten Bandage verbessert.The first and the second bandage are each multilayered educated. You can choose between the individual layers corresponding to the claim oriented reinforcing fibers contain few intermediate layers of structural fibers, the reinforcing fibers overlap at a steeper angle in the transverse direction. This will the inherent strength and thus the handling of the first and the second bandage improved.

Die Verstärkungsfasern der ersten und der zweiten Bandage sind zweckmäßig in radial übereinanderliegenden Schichten angeordnet, um das zur Aufnahme der aufzunehmenden Kräfte erforderliche Faservolumen zur Verfügung zu haben. Die in den radial aufeinander folgenden Schichten enthaltenen Verstärkungsfasern können sich unter einem kleinen Winkel überkreuzen, um die Strukturfestigkeit innerhalb der Bandagen zu verbessern.The reinforcing fibers the first and the second bandage are expedient in radially superimposed Layers arranged to the required to accommodate the forces to be absorbed fiber volume to disposal to have. The reinforcing fibers contained in the radially successive layers can to cross each other at a small angle, to improve the structural strength within the bandages.

Die Faserstränge der zweiten Bandage übergreifen zweckmäßig die Faserstränge der ersten Bandage und die einander gegenüberliegenden Stirnseiten oder Böden des Kessels zweckmäßig als eine in sich geschlossene, von radial verlaufenden Poren völlig freie Schicht. Der Kessel wird dadurch besonders gut geschützt.The fiber strands overlap the second bandage appropriate the fiber strands the first bandage and the opposing end faces or Floors of the Kessels expedient as a self-contained, completely free from radial pores Layer. The boiler is thus particularly well protected.

Die Faserstränge der ersten und der zweiten Bandage sind zweckmäßig in artverwandte Kunstharze eingebettet und gemeinsam ausgehärtet. Das in beiden Bandagen enthaltene Kunstharz bildet hierdurch nach seiner Aushärtung eine kontinuierlich durchgehend aus gebildete Kunstharzmatrix, was wesentlich zur Erzielung einer guten Brauchbarkeit beiträgt.The fiber strands The first and second bandages are useful in related art resins embedded and hardened together. The synthetic resin contained in both bandages is thereby reproduced its curing a continuously formed continuously from resin matrix, which is essential contributes to the achievement of good usability.

Als besonders geeignet hat es sich erwiesen, wenn die Faserstränge der ersten und der zweiten Bandage in Polyester-Kunstharz, Phenolharz und/oder in thermoplastische Kunststoffe eingebettet sind.When It has proven particularly suitable if the fiber strands of the first and second bandages in polyester resin, phenolic resin and / or embedded in thermoplastics.

Der nichttragende Kessel kann aus einem thermoplastischen Kunststoff oder Metall bestehen. Er kann bei Verwendung eines thermoplastischen Kunststoffs kostengünstig im Blasformverfahren oder Rotationsformverfahren erzeugt sein. Metallische Kessel haben eine besonders gute Diffusionssicherheit. Sie eignen sich dadurch zur Speicherung von Wasserstoff und ähnlich diffusionskritischen Gasen.Of the non-load-bearing boiler can be made of a thermoplastic material or metal. He can when using a thermoplastic economical be produced in the blow molding or rotational molding process. Metallic cauldron have a particularly good diffusion security. They are suitable thereby for the storage of hydrogen and similarly diffusion-critical Gases.

Kurzbeschreibung der ZeichnungBrief description of the drawing

Eine beispielhafte Ausführung der Erfindung ist in der beiliegenden Zeichnung dargestellt. Sie wird nachfolgend näher erläutert.A exemplary embodiment The invention is illustrated in the accompanying drawings. she will be closer below explained.

Es zeigen:It demonstrate:

1 den Kessel eines Druckbehälters vor dem Anbringen der Bandagen. 1 the boiler of a pressure vessel before attaching the bandages.

2 den Kessel eines Druckbehälters nach 1 nach dem Anbringen der ersten Bandage. 2 the boiler of a pressure vessel 1 after attaching the first bandage.

3 den Kessel eines Druckbehälters nach 2 nach dem Anbringen der zweiten Bandage. 3 the boiler of a pressure vessel 2 after attaching the second bandage.

Ausführung der Erfindung:execution the invention:

1 zeigt den Kessel 1 eines Druckbehälters vor dem Anbringen der Bandagen. Ein solcher Behälter ist für ein druckbelastetes, flüssiges oder gasförmiges Medium bestimmt und kann z. B. in einem Land- oder Luftfahrzeug zur Anwendung gelangen. 1 shows the kettle 1 a pressure vessel before attaching the bandages. Such a container is intended for a pressurized, liquid or gaseous medium and may, for. B. in a land or aircraft to apply.

Der darin enthaltene Liner Kessel 1 besteht aus einem Blasformteil aus thermoplastischem Kunststoff, beispielsweise aus Polyäthylen, und hat in allen Teilbereichen eine im wesentlichen übereinstimmende Wandstärke. Er lässt sich insbesondere in einer Massenproduktion sehr kostengünstig erzeugen. Der Kessel hat keine nennenswerte Druckfestigkeit. Er ist von einer Quer- und einer Längsbandage aus Verstärkungsfasern in den Druckbehälter integriert und druckfest gemacht.The contained liner boiler 1 consists of a blow molding of thermoplastic material, such as polyethylene, and has a substantially matching wall thickness in all sub-areas. It can be produced very cost-effectively, especially in mass production. The boiler has no significant compressive strength. It is integrated by a transverse and a longitudinal bandage of reinforcing fibers in the pressure vessel and made pressure resistant.

Durch die Vorspannung der Verstärkungsfasern innerhalb der Längs- und Querbandage ist der Kessel 1 als solcher in Längs- und Umfangsrichtung von Zugspannungen völlig entlastet.Due to the bias of the reinforcing fibers within the longitudinal and transverse bandage is the boiler 1 as such in the longitudinal and circumferential direction of tensile stresses completely relieved.

2 zeigt den Kessel 1 nach 1, bei dem nur der zentral angeordnete, zylindrische Abschnitt 2 von einer darauf aufgewickelten, ersten Bandage 3 aus sich in Umfangsrichtung des zylindrischen Abschnitts 2 erstreckenden Verstärkungsfasern radial umschlossen ist. Die Verstärkungsfasern sind in Kunstharz eingebettet. 2 shows the kettle 1 to 1 in which only the centrally arranged, cylindrical section 2 from a wound up, first bandage 3 out in the circumferential direction of the cylindrical portion 2 extending reinforcing fibers is radially enclosed. The reinforcing fibers are embedded in synthetic resin.

3 zeigt den nächsten Arbeitsschritt bei der Herstellung des Druckbehälters. Zusätzlich zu der ersten Bandage 3 wird dabei eine zweite Bandage 4 aus in Kunstharz eingebetteten Verstärkungsfasern aufgebracht, so dass die Verstärkungsfasern der ersten Bandage 3 durch Kohlenstofffasern und die Verstärkungsfasern der zweiten Bandage 4 durch Glasfasern gebildet sind, wobei die Verstärkungsfasern der zweiten Bandage 4 die einander gegenüberliegenden Stirnseiten 5 des Kessels 1 parallel zur Längsachse des zylindrischen Abschnittes 2 gemeinsam übergreifen und wobei die Verstärkungsfasern der ersten und der zweiten Bandage 3, 4 in Richtung ihres jeweiligen Verlaufs vorgespannt sind. 3 shows the next step in the manufacture of the pressure vessel. In addition to the first bandage 3 is doing a second bandage 4 made of resin-embedded reinforcing fibers, so that the reinforcing fibers of the first bandage 3 by carbon fibers and the reinforcing fibers of the second bandage 4 are formed by glass fibers, wherein the reinforcing fibers of the second bandage 4 the opposite end faces 5 of the boiler 1 parallel to the longitudinal axis of the cylindrical section 2 overlap together and wherein the reinforcing fibers of the first and the second bandage 3 . 4 biased in the direction of their respective course.

Die die Stirnseiten 5 des Kessels 1 begrenzenden Böden sind hierdurch unmittelbar und unverrückbar aneinander und an dem zylindrischen Zentralbereich festgelegt. Auch diese Faserstränge sind als Wicklung auf den Kessel angebracht. Sie schließen aber mit der Längsachse des Kessels 1 einen so flachen Winkel ein, dass keine nennenswerten Kräfte in Umfangsrichtung wirksam werden und dass durch die Schrägstellung der Verstärkungsfasern der zweiten Bandage keine nennenswerten Dehnungen in Längsrichtung verursacht sind.The the front sides 5 of the boiler 1 delimiting floors are thereby fixed directly and immovably to each other and to the cylindrical central area. These fiber strands are also mounted as a winding on the boiler. But they close with the longitudinal axis of the boiler 1 at such a shallow angle that no appreciable forces in the circumferential direction are effective and that caused by the inclination of the reinforcing fibers of the second bandage no significant elongations in the longitudinal direction.

Die zweite Bandage 4 übergreift die erste Bandage 3 im Bereich des zylindrischen Abschnittes 2 radial außenseitig. Sie besteht aus kostengünstigen Glasfasern mit vergleichsweise geringer Steifigkeit und hoher Dehnung, die zugleich die erste Bandage in einer besonders guten Weise vor einer mechanischen Beschädigung und vor eventuellen Schlagbelastungen schützt. Der Transport, die Montage und die Verwendung des Druckbehälters sind dadurch besonders unproblematisch.The second bandage 4 overlaps the first bandage 3 in the area of the cylindrical section 2 radially outside. It consists of inexpensive glass fibers with comparatively low rigidity and high elongation, which at the same time protects the first bandage in a particularly good manner against mechanical damage and against possible impact loads. The transport, assembly and use of the pressure vessel are therefore particularly unproblematic.

Die Verstärkungsfasern der ersten und/oder der zweiten Bandage 3, 4 sind in Fasersträngen enthalten und parallel zu einander verlaufend in die jeweilige Bandage 3, 4 eingebettet.The reinforcing fibers of the first and / or the second bandage 3 . 4 are contained in fiber strands and parallel to each other extending into the respective bandage 3 . 4 embedded.

Die Faserstränge der ersten Bandage 3 schließen mit der Längsachse des zylindrischen Abschnitts 2 einen Winkel von mindestens 70° ein.The fiber strands of the first bandage 3 close to the longitudinal axis of the cylindrical section 2 an angle of at least 70 °.

Die Faserstränge der zweiten Bandage 4 schließen mit der Längsachse des zylindrischen Abschnitts 2 einen Winkel von nicht mehr 20°, vorteilhaft von nicht mehr als 10° ein. Sie werden dadurch maßgeblich unmittelbar in Längsrichtung des Druckbehälters wirksam.The fiber strands of the second bandage 4 close to the longitudinal axis of the cylindrical section 2 an angle of not more than 20 °, advantageously not more than 10 °. They are thus significantly effective directly in the longitudinal direction of the pressure vessel.

Die Faserstränge der ersten und der zweiten Bandage 3, 4 sind in radial übereinanderliegenden Schichten angeordnet und überkreuzen einander in den radial aufeinanderfolgenden Schichten. Die Bandagen sind dadurch auch quer zu ihrer Hauptbelastungsrichtung eigenfest und formbeständig, was für den Fall einer unbeabsichtigten Beschädigung dazu beiträgt, die ursprüngliche Druckfestigkeit weiterhin aufrecht zu erhalten.The fiber strands of the first and the second bandage 3 . 4 are arranged in radially superimposed layers and cross each other in the radially successive layers. As a result, the bandages are inherently strong and dimensionally stable, even transversely to their main load direction, which, in the event of unintentional damage, contributes to maintaining the original compressive strength.

Die Faserstränge der zweiten Bandage 4 überdecken die Faserstränge der ersten Bandage 3 und zugleich die einander gegenüberliegenden Stirnseiten 5 des Kessels 1 zumindest als eine in sich geschlossene, von radial verlaufenden Poren völlig freie Schicht gemeinsam. Der in mechanischer Hinsicht wenig beständige Kessel 1 aus thermoplastischem Kunststoff und die gegen Schlagbelastungen ähnlich empfindlichen Verstärkungsfasern der ersten Bandage 3 sind dadurch in ausgezeichneter Weise geschützt.The fiber strands of the second bandage 4 cover the fiber strands of the first bandage 3 and at the same time the opposite ends 5 of the boiler 1 at least as a self-contained, completely free from radial pores layer together. The in mechanical Hin little stable boiler 1 made of thermoplastic material and the shock loads similar sensitive reinforcing fibers of the first bandage 3 are thus excellently protected.

Die Faserstränge der ersten und der zweiten Bandage 3, 4 sind in artverwandte Kunstharze eingebettet und gemeinsam ausgehärtet. Sie sind dadurch im gebrauchsfertigen Behälter n eine homogene Kunststoffmatrix eingebettet, was die Handhabbarkeit und Festigkeit des Behälters insgesamt verbessert.The fiber strands of the first and the second bandage 3 . 4 are embedded in art-related synthetic resins and cured together. They are thus embedded in the ready container n a homogeneous plastic matrix, which improves the overall handling and strength of the container.

Die Faserstränge der ersten und der zweiten Bandage 3, 4 sind zweckmäßig in Polyester-Kunstharz einbettet. Nach dem Aufwickeln der mit dem unvernetzten Kunstharz imprägnierten Verstärkungsfasern auf den Kessel kann die so erhaltene Wicklung durch Trocken zunächst in sich stabilisiert und nachfolgend durch eine Erwärmung in einer Temperkammer durch chemische Vernetzung dauerhaft und irreversibel ausgehärtet werden. Der Behälter lässt sich dadurch auf vielen Gebieten problemlos zur Anwendung bringen.The fiber strands of the first and the second bandage 3 . 4 are expediently embedded in polyester resin. After winding the impregnated with the uncrosslinked synthetic resin reinforcing fibers on the boiler, the winding thus obtained initially stabilized by dry in itself and are cured by heating in an annealing chamber by chemical crosslinking permanently and irreversibly. The container can thereby be used in many fields without problems.

Claims (12)

Behälter für ein druckbelastetes flüssiges oder gasförmiges Medium, bei dem: – ein Kessel (1) aus einem nicht tragenden Kernbehälter und mit einem zylindrischen Abschnitt (2) gebildet ist, und – Druckfestigkeit und eine Funktionstrennung hergestellt sind, indem auf den Kessel (1) eine Längsbandage, die aus einer ersten Bandage (3) aus in Kunstharz eingebetteten Verstärkungsfasern besteht, und eine Querbandage aufgebracht sind, die aus einer zweiten Bandage (4) aus in Kunstharz eingebetteten Verstärkungsfasern besteht, wobei – die erste Bandage (3) nur im Bereich des zylindrischen Abschnitts (2) auf den Kessel (1) gewickelt ist und dieser von den sich in Umfangsrichtung erstreckenden Verstärkungsfasern der ersten Bandage (3) radial umschlossen ist, – die zweite Bandage (4) – die erste Bandage (3) im Bereich des zylindrischen Abschnittes (2) radial außenseitig umschließt und – die erste Bandage (3) vor einer mechanischen Beschädigung und Schlagbelastungen schützend ausgeführt ist, – die Verstärkungsfasern der ersten Bandage (3) – durch dehnungsärmere und – hinsichtlich der Gewährleistung einer vorgeschriebenen Druckfestigkeit so hochfeste und hochsteife Verstärkungsfasern gebildet sind, – die Verstärkungsfasern der zweiten Bandage (4) – durch vergleichsweise weniger feste und weniger steife Verstärkungsfasern gebildet sind und – einander gegenüberliegende Stirnseiten (5) des Kessels (1) parallel zur Längsachse des zylindrischen Abschnitts (2) außenseitig gemeinsam übergreifen und in Längsrichtung mit dem zylindrischen Abschnitt (2) und einander verpressen, und – die Verstärkungsfasern der ersten und der zweiten Bandage (3, 4) als Faserstränge in Richtung ihres Verlaufs vorgespannt sind.Container for a pressurized liquid or gaseous medium, in which: - a boiler ( 1 ) from a non-supporting core container and with a cylindrical portion ( 2 ), and - pressure resistance and a functional separation are produced by placing on the boiler ( 1 ) a longitudinal bandage consisting of a first bandage ( 3 ) consists of resin-embedded reinforcing fibers, and a transverse bandage are applied, consisting of a second bandage ( 4 ) consists of resin-embedded reinforcing fibers, wherein - the first bandage ( 3 ) only in the area of the cylindrical section ( 2 ) on the boiler ( 1 ) and this of the circumferentially extending reinforcing fibers of the first bandage ( 3 ) is radially enclosed, - the second bandage ( 4 ) - the first bandage ( 3 ) in the region of the cylindrical section ( 2 ) encloses radially on the outside and - the first bandage ( 3 ) is protected against mechanical damage and impact loads, - the reinforcing fibers of the first bandage ( 3 ) - are formed by low-expansion and - in order to ensure a prescribed compressive strength so high strength and high-strength reinforcing fibers, - the reinforcing fibers of the second bandage ( 4 ) - are formed by relatively less strong and less rigid reinforcing fibers and - opposite end faces ( 5 ) of the boiler ( 1 ) parallel to the longitudinal axis of the cylindrical portion ( 2 ) overlap on the outside together and in the longitudinal direction with the cylindrical portion ( 2 ) and press each other, and - the reinforcing fibers of the first and the second bandage ( 3 . 4 ) are biased as fiber strands in the direction of their course. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die hochfesten und hochsteifen Verstärkungsfasern der ersten Bandage (3) durch Kohlenstoff- und/oder hochfeste Glas-, Aramid-, Basaltfasern gebildet sind.Container according to claim 1, characterized in that the high-strength and highly rigid reinforcing fibers of the first bandage ( 3 ) are formed by carbon and / or high-strength glass, aramid, basalt fibers. Behälter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die weniger festen und weniger steifen Verstärkungsfasern der zweiten Bandage (4) durch vergleichsweise weniger feste und weniger steife Glas-, Aramid-, Basalt- und/oder Polyesterfasern gebildet sind als die Verstärkungsfasern der ersten Bandage (3).Container according to claim 1 or 2, characterized in that the less strong and less rigid reinforcing fibers of the second bandage ( 4 ) are formed by comparatively less strong and less rigid glass, aramid, basalt and / or polyester fibers than the reinforcing fibers of the first bandage ( 3 ), Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsfasern der ersten und/oder der zweiten Bandage (3, 4) in Fasersträngen enthalten und parallel zu einander verlaufend in die jeweilige Bandage (3, 4) eingebettet sind.Container according to one of claims 1 to 3, characterized in that the reinforcing fibers of the first and / or the second bandage ( 3 . 4 ) contained in fiber strands and parallel to each other extending into the respective bandage ( 3 . 4 ) are embedded. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserstränge der ersten Bandage (3) mit der Längsachse des zylindrischen Abschnitts (2) einen Winkel von mindestens 70° einschließen.Container according to one of claims 1 to 4, characterized in that the fiber strands of the first bandage ( 3 ) with the longitudinal axis of the cylindrical portion ( 2 ) enclose an angle of at least 70 °. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserstränge der zweiten Bandage (4) mit der Längsachse des zylindrischen Abschnitts (2) einen Winkel von nicht mehr 30° einschließen.Container according to one of claims 1 to 5, characterized in that the fiber strands of the second bandage ( 4 ) with the longitudinal axis of the cylindrical portion ( 2 ) enclose an angle of not more than 30 °. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserstränge der zweiten Bandage (4) mit der Längsachse des zylindrischen Abschnitts (2) einen Winkel von nicht mehr als 25° einschließen.Container according to one of claims 1 to 6, characterized in that the fiber strands of the second bandage ( 4 ) with the longitudinal axis of the cylindrical portion ( 2 ) enclose an angle of not more than 25 °. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserstränge der zweiten Bandage (4) die Faserstränge der ersten Bandage (3) und zugleich die einander gegenüberliegenden Stirnseiten (5) des Kessels (1) zumindest als eine in sich geschlossene, von radial verlaufenden Poren völlig freie Schicht gemeinsam überdecken.Container according to one of claims 1 to 7, characterized in that the fiber strands of the second bandage ( 4 ) the fiber strands of the first bandage ( 3 ) and at the same time the opposite end faces ( 5 ) of the boiler ( 1 ) cover at least as a self-contained, completely free from radial pores layer. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserstränge der ersten und der zweiten Bandage (3, 4) in artverwandte Kunstharze eingebettet und so gemeinsam ausgehärtet sind.Container according to one of claims 1 to 8, characterized in that the fiber strands of the first and the second bandage ( 3 . 4 ) embedded in art-related resins and so together out are hardening. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserstränge der ersten und der zweiten Bandage (3, 4) in Polyester-Kunstharz einbettet sind.Container according to one of claims 1 to 9, characterized in that the fiber strands of the first and the second bandage ( 3 . 4 ) are embedded in polyester resin. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der nichttragende Kessel (1) aus thermoplastischem Kunststoff oder Metall besteht.Container according to one of claims 1 to 10, characterized in that the non-loadbearing vessel ( 1 ) consists of thermoplastic material or metal. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Bandage (3) den zylindrischen Abschnitt (2) in Längsrichtung beiderseits übergreifend im Bereich der Außenseite des Kessels (1) abgerundet in einen kalotteförmigen Boden des Kessels (1) auslaufend gestaltet und von der zweiten Bandage (4) unter Vermeidung einer sprunghaften Richtungsänderung durchgehend übergriffen ist.Container according to one of claims 1 to 11, characterized in that the first bandage ( 3 ) the cylindrical section ( 2 ) in the longitudinal direction on both sides across the outside of the boiler ( 1 ) rounded in a calotte-shaped bottom of the boiler ( 1 ) and designed by the second bandage ( 4 ) is continuously overlapped while avoiding a sudden change in direction.
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