DE102016120893A1 - Verfahren zur Herstellung eines Druckspeichers - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Druckspeichers (1), insbesondere zur Speicherung von Wasserstoff in Kraftfahrzeugen, wobei zunächst, vorzugsweise mittels eines Kunststoff-Blasformverfahrens, ein Inliner (3) des Druckspeichers (1) hergestellt wird, wobei anschließend der Inliner (3) außenseitig mit einer Verstärkungsfasern (8) aufweisenden, mehrlagigen Armierungsschicht (9) versehen, vorzugsweise umflochten wird, und wobei hiernach die Armierungsschicht (9) mit einem Harz, vorzugsweise einem Epoxidharz, getränkt wird, welches nach seiner Aushärtung die Lage der Verstärkungsfasern (8) in der Armierungsschicht (9) fixiert. Erfindungsgemäß erfolgt die Tränkung beginnend vom Kontaktbereich (K) der Außenoberfläche des Inliners (3) mit der Armierungsschicht (9) hin zum Außenbereich der Armierungsschicht (9).
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Druckspeichers, insbesondere zur Speicherung von Wasserstoff in Kraftfahrzeugen,
- - wobei zunächst, vorzugsweise mittels eines Kunststoff-Blasformverfahrens, ein Inliner des Druckspeichers hergestellt wird,
- - wobei anschließend der Inliner außenseitig mit einer Verstärkungsfasern aufweisenden, mehrlagigen Armierungsschicht versehen, vorzugsweise umflochten wird und
- - wobei hiernach die Armierungsschicht mit einem Harz, vorzugsweise einem Epoxidharz getränkt wird, welches nach seiner Aushärtung die Lage der Verstärkungsfasern in der Armierungsschicht fixiert.
- Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise aus der
WO 2015/078555 A1 - Gegenüber Wasserstoff-Druckspeichern z.B. aus Metall zeichnen sich Druckspeicher mit einem Inliner aus Kunststoff durch ein geringeres Gewicht aus. Um jedoch den bei der Speicherung einer ausreichend großen Wasserstoffmenge erforderlichen hohen Drücken, üblicherweise ca. 700 bar, standhalten zu können, müssen derartige Kunststoff-Inliner regelmäßig mit einer Armierungsschicht versehen werden. Diese wird beispielsweise in einem Flecht- oder auch Wickelverfahren auf den Inliner aufgebracht. Ein Ziel bei der Herstellung der Armierungsschicht ist es, die einzelnen Verstärkungsfasern der Armierungsschicht, welche z.B. als Carbon- und / oder Glasfasern ausgebildet sein können, im Betrieb möglichst gleichmäßig zu belasten. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die mechanische Belastbarkeit der einzelnen Verstärkungsfasern möglichst gut ausgenutzt wird. Nach Aufbringung der Armierungsschicht wird der im Herstellungsprozess befindliche Druckspeicher (auch Preform genannt) hierzu in ein geeignetes Werkzeug eingebracht und mit einem Harz, vorzugsweise einem Epoxidharz getränkt, welches nach seiner Aushärtung die Lage der Verstärkungsfasern in der Armierungsschicht fixiert. Das Harz kann mittels eines vakuumunterstützten RTM-Verfahrens (Resin-Transfer-Moulding) in die Armierungsschicht eingebracht werden. Um ein Kollabieren des Inliners während der Tränkung, der sog. Infiltration zu vermeiden, wird der Druckspeicher mit einem inneren Überdruck beaufschlagt, so dass er unter Presswirkung an der inneren Oberfläche des Werkzeugs anliegt. Zur vollständigen Aushärtung des Harzes wird der Inliner entlastet und der Druckspeicher aus dem Werkzeug entnommen.
- Durch das ausgehärtete Harz ist sichergestellt, dass die einzelnen Armierungsfasern der Armierungsschicht sich während des Betriebs nicht bzw. lediglich geringfügig verschieben können, also die Armierungsschicht in einem sozusagen eingefrorenen Zustand verbleibt. Hierdurch wird eine dauerhaft hohe Performance der Armierungsschicht während des ggf. jahrzehntelangen Einsatzes des Druckspeichers gewährleistet. Üblicherweise erfolgt die Einbringung des Harzes von einer Seite des Werkzeugs, d.h. von einem oder mehreren Angusspunkten wird das Harz in die Werkzeugkavität eingebracht und soll von dort aus gesehen die ganze Armierungsschicht möglichst gleichmäßig durchtränken. Dies Vorgehen ist zwar bei dünnwandigen Bauteilen unproblematisch, nicht aber bei der Armierung eines gattungsgemäßen Hohlkörpers. Wie bereits erläutert, wird der Inliner während der Harztränkung der Armierungsschicht mit einem inneren Überdruck beaufschlagt. Dies führt jedoch dazu, dass insbesondere im Kontaktbereich der äußeren Oberfläche des Inliners mit der Armierungsschicht die dort befindlichen Verstärkungsfasern sehr stark komprimiert werden und somit die Zwischenräume zwischen diesen verkleinert werden. Dies erschwert die Tränkung dieser innenliegenden Bereiche der Armierungsschicht. Dieser Effekt verstärkt sich mit zunehmender Anzahl an Verstärkungsfaserlagen. So sind z.B. bei einem zur Speicherung von Wasserstoff bei mehreren hundert bar geeigneten Druckspeicher in der Regel mindestens 30 Verstärkungsfaserlagen vorgesehen. Wenn die Fließfront des Harzes nun von außen nach innen vordringt, werden die inneren, noch ungetränkten Lagen durch den Harzdruck weiter komprimiert. Im Ergebnis verbleiben in der Praxis an verschiedenen Stellen, insbesondere im inneren Bereich der Armierungsschicht Lufteinschlüsse bzw, ungetränkte Bereiche, welche lokal zu einer fehlenden Fixierung der Armierungsschicht durch das Harz führen. Dies beeinträchtigt im erheblichen Maße die Performance der Armierungsschicht.
- Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren mit den eingangs beschriebenen Merkmalen anzugeben, welches eine gleichmäßige Tränkung der Armierungsschicht mit dem Harz ermöglicht.
- Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Tränkung beginnend vom Kontaktbereich der Außenoberfläche des Inliners mit der Armierungsschicht hin zum Außenbereich der Armierungsschicht erfolgt. Erfindungsgemäß wird also vom üblichen Verfahren Abstand genommen, die Tränkung an der Außenoberfläche der Armierungsschicht zu starten. Durch die Harztränkung der Armierungsschicht von innen nach außen, beispielsweise durch das vakuumunterstütze RTM-Verfahren, wird erfindungsgemäß sichergestellt, dass insbesondere auch die im genannten Kontaktbereich befindlichen Verstärkungsfasern gleichmäßig mit dem Harz getränkt, die Zwischenräume zwischen den Fasern somit vom Harz geschlossen und entsprechend nach der Harzaushärtung die Fasern relativ zueinander genau fixiert werden. Dieser Kontaktbereich wird durch das erfindungsgemäße Verfahren während der Tränkung von Beginn an und dauerhaft mit dem Harz beaufschlagt, so dass sich auch die kleinen Zwischenräume zwischen den Verstärkungsfasern in diesem Bereich ausreichend, vorzugsweise vollständig, mit Harz füllen können. Dies führt insgesamt zu einer deutlich verbesserten Performance der Armierungsschicht, da eine Fixierung der Armierungsfasern zueinander durch das Harz homogen über den gesamten Querschnittsbereich der Armierungsschicht gewährleistet ist.
- Zweckmäßigerweise wird zur Unterstützung des Fließvorgangs des Harzes im genannten Kontaktbereich die äußere Oberfläche des Inliners mit mehreren, z.B. mindestens 8, insbesondere mindestens 16, bahnförmigen Vertiefungen versehen. Die Vertiefungen sind vorzugsweise gleichmäßig über den Umfang des Inliners verteilt angeordnet. Zweckmäßigerweise verlaufen sie in einem zylindrischen Bereich des Inliners zumindest im Wesentlichen parallel zur Rotationsachse des Druckspeichers. Die Vertiefungen können eine Tiefe von 0,2 - 10 mm, z.B. 0,5 - 5 mm aufweisen. Die Breite der Vertiefungen beträgt zweckmäßigerweise 1 - 20 mm, z.B. 2-10 mm. Durch die Vertiefungen wird der Fluss des Harzes entlang der Außenoberfläche des Inliners im Kontaktbereich mit der Armierungsschicht erleichtert. Zweckmäßigerweise erstrecken sich die Vertiefungen bis in die in einer Seitenansicht gekrümmten Polbereiche des Inliners. Somit ist auch im Polbereich eine Unterstützung des Fließprozesses des Harzes entlang der äußeren Oberfläche des Inliners gewährleistet.
- Vorzugsweise ist der Inliner in mindestens einem Polbereich mit einem Polkappenanbauteil versehen, in das mindestens ein Fließkanal eingebracht ist, durch den das Harz zum genannten Kontaktbereich geleitet wird. Bei diesem Polkappenanbauteil kann es sich beispielsweise um eine später noch im Einzelnen erläuterte Faservorratskappe oder auch um einen Anschlussstutzen, insbesondere einen sog. „Boss“ handeln. Ein als Boss bezeichneter Anschlussstutzen des Druckspeichers ist mit einer Öffnung versehen, die zur Befüllung bzw. zur Abgabe von Wasserstoff dient. Die an dem gegenüberliegenden Ende des Druckspeichers vorgesehene Polkappe kann ferner einen sog. Blindboss (vorzugsweise ohne Öffnung) aufweisen, welcher lediglich zur Montage des Druckspeichers im Fahrzeug dient. Mittels des Fließkanals ist es möglich, das Harz zunächst gezielt über das entsprechend ausgerüstete Polkappenanbauteil zum Kontaktbereich zu leiten und entsprechend dort mit der Harztränkung der Armierungsschicht zu beginnen. Zweckmäßigerweise weist das Polkappenanbauteil mehrere, z.B. mindestens vier Fließkanäle auf, die vorzugsweise gleichmäßig über den Umfang verteilt sind.
- Zweckmäßigerweise wird der Inliner aus einem steifen, sich nur geringfügig elastisch verformenden Kunststoff gefertigt, z.B. Polyamid. Dies hat den Vorteil, dass bei einer Beaufschlagung des Inliners mit einem inneren Überdruck die vorbeschriebene Kompression der Verstärkungsfasern insbesondere im Kontaktbereich weniger stark ausgeprägt ist als bei einem Inliner, der sich bei einer inneren Druckbeaufschlagung stark verformt.
- Wie bereits erläutert, kann der im Herstellungsverfahren befindliche Druckspeicher nach Auftragung der Armierungsschicht zur Durchführung der Harztänkung in ein die Armierungsschicht umschließendes Werkzeug eingebracht werden. Dieses Werkzeug ist zweckmäßigerweise mit mindestens einem Absaugstutzen versehen, durch den während der Tränkung innerhalb des Werkzeuges ein Unterdruck aufrechterhalten wird. Die Tränkung erfolgt vorzugsweise mittels eines vakuumunterstützten RTM-Verfahrens. Wie ebenfalls bereits erläutert, kann der Inliner zweckmäßigerweise während der Tränkung mit einem inneren Überdruck beaufschlagt werden, so dass der Druckspeicher unter Presswirkung an der inneren Oberfläche des Werkzeugs anliegt. Vorzugsweise wird die Armierungsschicht durch die Aushärtung des Harzes in dem durch den inneren Überdruck aufgeweiteten Zustand eingefroren.
- Im Rahmen der Erfindung liegt es ferner, dass die Armierungsschicht vor der Einbringung in das Werkzeug mit einer Beschichtung, vorzugsweise einem Vlies umgeben wird, welches Toleranzen zur inneren Oberfläche des Werkzeuges hin ausgleicht. Hierdurch wird ein Fluss des Harzes in einem Spalt zwischen Armierungsschicht und innerer Werkzeugoberfläche, ein sogenanntes direktes Überschießen von Harz in diesen Ringspalt verhindert. Eine derartige Beschichtung hat weiterhin den Vorteil, dass sie durch die Tränkung mit Harz dauerhaft am Druckspeicher verbleibt und somit als äußere Schutzschicht des Druckspeichers dienen kann. Im Rahmen der Erfindung liegt es ferner insbesondere, dass in mindestens einem Polbereich des Inliners mindestens ein zwischen Armierungsschicht und Werkzeug angeordneter Dichtring an die innere Oberfläche des Werkzeugs angepresst wird, der während der Tränkung das Harz zum Kontaktbereich hin lenkt. Auch durch diese Maßnahme wird verhindert, dass das Harz vorzeitig in den Außenbereich der Armierungsschicht wandert, bevor eine vollständige Tränkung des inneren Bereiches, insbesondere im Kontaktbereich vorliegt. Dieser Dichtring kann nach Beendigung des Herstellungsprozesses dauerhaft am Druckspeicher verbleiben.
- Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Druckspeicher, welcher mit einem der vorbeschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde. Wie bereits erläutert, dient der erfindungsgemäß hergestellte Druckspeicher insbesondere zur Speicherung von Wasserstoff in Kraftfahrzeugen, z.B. bei 500 bar Überdruck und mehr. Andere Anwendungsfälle werden hierdurch jedoch nicht ausgeschlossen.
- Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlich erläutert. Es zeigen schematisch:
-
1a, b : einen erfindungsgemäß hergestellten Druckspeicher im fertig hergestellten Zustand; -
2a, b : den in den1a, b gezeigten Druckspeicher während der Aufbringung von Verstärkungsfasern in einer ausschnittsweisen Querschnittsdarstellung bzw. in einer Seitenansicht; -
3 : den in den1a, b gezeigten Druckspeicher während der erfindungsgemäßen Tränkung der Verstärkungsfasern mit einem Harz; -
4a ,b: den in den1 -3 schematisch gezeigten Inliner in einer in einer dreidimensionalen Einzeldarstellung sowie in einer Einzelseitenansicht; -
5a ,b: zwei verschiedene Ausführungsformen eines in den1 -3 grundsätzlich bereits dargestellten Boss, welcher zur Betankung bzw. zur Entnahme von Wasserstoff dient, und -
6 : den in5b dargestellten Boss in einer Querschnittsdarstellung. - Die
1a, b zeigen einen Druckspeicher1 zur Speicherung von Wasserstoff in einem Kraftfahrzeug. Der Druckspeicher1 besitzt einen zwei Polkappen2 ,2' aufweisenden, aus Kunststoff hergestellten Inliner3 mit einem zylindrischen Mittelabschnitt4 . An diesen Mittelabschnitt4 sind endseitig die beiden Polkappen2 ,2' angeformt. Die Polkappe2 des Druckspeichers1 umfasst zur Befüllung bzw. zur Abgabe von Wasserstoff zusätzlich einen auch als Boss bezeichneten Stutzen5 mit einer Öffnung6 . Die an dem gegenüberliegenden Ende des Druckspeichers1 vorgesehene Polkappe2' umfasst im Ausführungsbeispiel zusätzlich einen sog. Blindboss7 , also einen Boss ohne Öffnung, welcher lediglich zur Montage des Druckspeichers1 im Fahrzeug dient. Auf den Inliner3 ist außenseitig eine Verstärkungsfasern8 aufweisende, geflochtene, mehrlagige Armierungsschicht9 aufgebracht. Die Verstärkungsfasern8 sind im Ausführungsbeispiels als Carbon-Fasern ausgebildet und in den1a, b zwecks Verbesserung der Übersichtlichkeit lediglich einzeln angedeutet. Ebenso ist zum besseren Verständnis die mehrlagige, z.B. mehr als 30 Verstärkungsfaserlagen aufweisende Armierungsschicht9 in der1a nur schematisch dargestellt. Den1a, b ist zu entnehmen, dass zwischen den Polkappen2 ,2' und der Armierungsschicht9 jeweils seine sogenannte Faservorratskappe10 ,10' vorgesehen ist, die während der Aufbringung der Verstärkungsfasern8 auf den Inliner einen Faservorrat22 (vgl.2a ) für die inneren Lagen der Armierungsschicht9 sicherstellt. Der2a kann entnommen werden, dass während der Aufbringung der Armierungsschicht9 die Vorratskappe10 und die Polkappe2 gemeinsam einen Hohlraum11 bilden und die Faservorratskappe10 durch eine Fixiervorrichtung12 in einer entsprechenden Position fixiert ist. Analog sind auch die Faservorratskappe10' und die Polkappe2' zueinander positioniert (s.2b ). Die Faservorratskappen10 ,10' sind jeweils dünnwandig mit einer mittleren Wanddicke < 5 mm ausgebildet und aus Kunststoff hergestellt. Die1a und b zeigen, dass - im Gegensatz zu den2a ,b - im fertig hergestellten Zustand des Druckspeichers1 die Gestalt der Faservorratskappen 10, 10' an die Außenkontur der Polkappen2 ,2' angepasst ist. Hierzu weisen die Faservorratskappen10 ,10' im Außenbereich13 (2a ) eine elastische Verformbarkeit auf, die die Anpassung an die Außenkontur der Polkappe2 ,2' ermöglicht. - Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung des Druckspeichers
1 wird nun anhand der2a ,2b und3 erläutert. Zunächst wird mittels eines Kunststoff-Blasformverfahrens der aus einem zylindrischen Mittelabschnitt4 mit endseitigen Polkappen2 ,2' aufgebaute Inliner3 (s.4a ,4b ) des Druckspeichers1 hergestellt. An den Polkappen2 ,2' ist jeweils ein Polkappenanbauteil in Form eines, vorzugsweise jeweils aus Metall hergestellten, Boss5 bzw. einen Blindboss7 angebracht, die nach dem Blasformverfahren montiert wurden (s.1a ,1b ). Anschließend wird der Inliner3 außenseitig mit der Verstärkungsfasern8 aufweisenden, mehrlagigen Armierungsschicht9 umflochten. An den beiden Polkappen2 ,2' werden vor der Aufbringung der Verstärkungsfasern8 weitere Polkappenanbauteile in Form von jeweils einer Faservorratskappe10 ,10' angebracht, deren äußere Oberfläche vom Polbereich21 ,21' der entsprechenden Polkappe2 ,2' beabstandet ist (s.2b ). Während der Aufbringung der Armierungsschichten9 werden die Verstärkungsfasern8 auf den Körper des Inliners3 und in den Polbereichen21 ,21' entsprechend auf die äußere Oberfläche der Faservorratskappen10 ,10' aufgebracht. Aufgrund der Distanz zwischen der äußeren Oberfläche der Faservorratskappen10 ,10' und dem Polbereich21 ,21' der Polkappen2 ,2' werden die von den Verstärkungsfasern8 gebildeten inneren Lagen der Armierungsschicht9 in den Polbereichen21 ,21' mit einem Faservorrat22 versehen (2a ). Die Faservorratskappe10 und die Polkappe2 mit dem Boss5 bilden während der Aufbringung der Armierungsschicht9 gemeinsam einen Hohlraum11 . Die Faservorratskappe10 wird bei der Aufbringung der Armierungsschicht9 von einer Fixiervorrichtung12 fixiert, die während dieses Arbeitsschrittes die Beabstandung der Faservorratskappe10 vom Polbereich21 sicherstellt. - Nach Aufbringen der kompletten Armierungsschicht
9 wird der im Herstellungsverfahren befindliche Druckspeicher1 in ein in3 dargestelltes, die Armierungsschicht9 vollständig umschließendes, an die äußere Kontur der Armierungsschicht9 angepasstes, zwei Werkzeughälften31 ,32 aufweisendes Werkzeug30 eingebracht, welches zur Tränkung der Armierungsschicht mit einem Harz H im vakuumunterstützten RTM-Verfahren dient. Die Fixiervorrichtung12 wird gelöst und der Inliner3 mit einem inneren Überdruck pi beaufschlagt. Hierbei legt sich die Armierungsschicht9 unter Presswirkung an der inneren Oberfläche der beiden Werkzeughälften31 ,32 des Werkzeugs30 an. Aufgrund der Zugspannung der aufgebrachten Verstärkungsfasern8 verschiebt sich die Faservorratskappe10 zum Polbereich21 in Pfeilrichtung X (2a ) und hierbei wird der Faservorrat22 freigegeben. Bei der Freigabe des Faservorrats22 passen sich die Faservorratskappen10 ,10' an die - zum Teil jeweils vom Boss5 bzw. Blindboss7 gebildete - Außenkontur der Polkappen2 ,2' an (vgl. auch1a, b ). Hierzu ist der Außenbereich13 der Faservorratskappen10 ,10' elastisch ausgebildet. Im Ausführungsbeispiel entspricht der Übergang vom starren Innenbereich16 zum elastischen Außenbereich der Faservorratskappe10 in Bezug auf die äußere Oberfläche der Polkappe im Wesentlichen den Übergang vom Boss zum Blasformteil des Inliners. D.h., der starre Innenbereich16 der Faservorratskappe legt sich an die Oberfläche des Boss5 an, wohingegen sich der Außenbereich13 unter einer elastischen Verformung einer umlaufenden Materialschwächung14 der Faservorratskappen10 ,10' an die angrenzende Oberflächenkontur des Blasformteils des Inliners3 anpasst. Ferner ist anhand der2a erkennbar, dass vor der Freigabe des Faservorrats22 die einzelnen Lagen der Armierungsschicht9 derart aufgebracht wurden, dass die auf der Faservorratskappe10 entstehenden Umkehrpunkte23 am Übergang zwischen den einzelnen Lagen mit zunehmender Schichtdicke axial in Richtung Inliner3 verschoben sind. Die Faservorratskappe10 selbst stellt einen vorgegebenen Abstand Δ X zur Polkappe2 sicher, der maßgeblich die Größe des Faservorrats22 bestimmt. Durch die Faservorratskappen10 ,10' können die Faserlängen in allen Lagen exakt vorgehalten und positioniert werden. - Nachdem sich die Faservorratskappen
10 ,10' an die Polkappen2 ,2' angelegt haben, wird die Armierungsschicht9 im Werkzeug30 mit dem Harz H getränkt, um die zwischen den einzelnen Verstärkungsfasern8 befindlichen Freiräume aufzufüllen und die Festigkeit der Armierungsschicht9 hierdurch weiter zu stärken. Erfindungsgemäß beginnt nun die Tränkung in Form einer Injektion beginnend vom Kontaktbereich K der Außenoberfläche des Inliners3 mit einer Armierungsschicht9 hin zum Außenbereich der Armierungsschicht9 . Dies wird in3 durch die den Fluss des Harzes H darstellenden Pfeile dargestellt. Die Pfeile zeigen, dass das Harz H während der Tränkung der Armierungsschicht9 zunächst entlang des Kontaktbereiches K fließt und von dort mit einer radialen Strömungskomponente nach außen wandert. Hierzu wird das Harz H zunächst durch sowohl im Boss5 als auch im Blindboss7 vorgesehene, jeweils gleichmäßig über den Umfang verteilte Fließkanäle40 eingebracht, durch die das Harz H zum Kontaktbereich K geleitet wird. In den Polbereichen21 ,21' erreicht die Fließfront des Harzes H hierbei in der Regel früher den Außenbereich der Armierungsschicht9 als dies im Bereich des zylindrischen Mittelabschnitts4 des Inliners3 der Fall ist. Die Tränkung der Armierungsschicht9 im Kontaktbereich K wird ferner dadurch unterstützt, dass die äußere Oberfläche des Inliners3 während des Blasformverfahrens mit bahnförmigen Vertiefungen50 versehen wurde (4a ,b), die gleichmäßig über den Umfang des Inliners3 verteilt angeordnet sind. Im zylindrischen Bereich des Inliners3 verlaufen die Vertiefungen50 parallel zur Rotationsachse x des Druckspeichers1 . Anhand der4a, b ist erkennbar, dass sich die Vertiefungen50 bis in die in einer Seitenansicht gekrümmten Polbereiche21 ,21' des Inliners3 erstrecken. Der Inliner3 ist aus Polyamid gefertigt und verformt sich daher nur geringfügig aufgrund des inneren Überdrucks pi elastisch. Das Werkzeug30 ist mit einem Absaugstutzen33 versehen, durch den während der Infiltration innerhalb des Werkzeugs30 ein Unterdruck aufrechterhalten wird. Aufgrund des inneren Überdrucks pi im Inliner3 liegt der Druckspeicher1 unter Presswirkung an der inneren Oberfläche des Werkzeugs30 an. Bei der Aushärtung des Harzes H wird die Armierungsschicht9 in dem durch den inneren Überdruck pi etwas aufgeweiteten Zustand eingefroren. Vor der Einbringung in das Werkzeug30 wurde die Armierungsschicht9 mit einem Vlies70 umgeben, welches Toleranzen zur inneren Oberfläche der beiden Werkzeughälften31 ,32 des Werkzeugs30 hin ausgleicht und somit ein direktes Überschießen von Harz H in diesen Bereich verhindert. Anhand der3 ist ferner erkennbar, dass beim Zusammenfügen der beiden Werkzeughälften31 ,32 in beiden Polbereichen21 ,21' des Inliners3 jeweils ein Dichtring60 an die innere Oberfläche des Werkzeugs30 angepresst wird, die während der nachfolgenden Tränkung des Harzes H das Harz zum Kontaktbereich K hin lenken. - Das vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine sehr gleichmäßige Tränkung der Armierungsschicht
9 mit dem Harz H, so dass sich insbesondere auch die Zwischenräume zwischen den einzelnen Verstärkungsfasern8 im Kontaktbereich K mit Harz füllen können. Dadurch sind die einzelnen Verstärkungsfasern8 innerhalb der gesamten Armierungsschicht9 sehr gut relativ zueinander fixiert, wodurch eine hohe Performance der Armierungsschicht9 gewährleistet ist. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- WO 2015/078555 A1 [0002]
Claims (12)
- Verfahren zur Herstellung eines Druckspeichers (1), insbesondere zur Speicherung von Wasserstoff in Kraftfahrzeugen, - wobei zunächst, vorzugsweise mittels eines Kunststoff-Blasformverfahrens, ein Inliner (3) des Druckspeichers (1) hergestellt wird, - wobei anschließend der Inliner (3) außenseitig mit einer Verstärkungsfasern (8) aufweisenden, mehrlagigen Armierungsschicht (9) versehen, vorzugsweise umflochten wird, und - wobei hiernach die Armierungsschicht (9) mit einem Harz, vorzugsweise einem Epoxidharz, getränkt wird, welches nach seiner Aushärtung die Lage der Verstärkungsfasern (8) in der Armierungsschicht (9) fixiert, dadurch gekennzeichnet, dass die Tränkung beginnend vom Kontaktbereich (K) der Außenoberfläche des Inliners (3) mit der Armierungsschicht (9) hin zum Außenbereich der Armierungsschicht (9) erfolgt.
- Verfahren nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zur Unterstützung des Fließvorgangs des Harzes (H) im Kontaktbereich (K) die äußere Oberfläche des Inliners (3) mit bahnförmigen Vertiefungen (50) versehen wird, die vorzugsweise gleichmäßig über den Umfang des Inliners (3) verteilt verlaufen. - Verfahren nach
Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, dass sich die Vertiefungen (50) bis in die in einer Seitenansicht gekrümmten Polbereiche (21, 21') des Inliners (3) erstrecken. - Verfahren nach einem der
Ansprüche 1 bis3 , dadurch gekennzeichnet, dass der Inliner (3) in mindestens einem Polbereich (21, 21') mit einem Polkappenanbauteil (5, 7, 10, 10') versehen wird, in das mindestens ein Fließkanal (40) eingebracht ist, durch den das Harz (H) zum Kontaktbereich (K) geleitet wird. - Verfahren nach einem der
Ansprüche 1 bis4 , dadurch gekennzeichnet, dass der Inliner (3) aus Polyamid gefertigt wird. - Verfahren nach einem der
Ansprüche 1 bis5 , dadurch gekennzeichnet, dass der im Herstellungsverfahren befindliche Druckspeicher (1) nach Auftragung der Armierungsschicht (9) zur Durchführung der Harztränkung in ein die Armierungsschicht (9) umschließendes Werkzeug (30) eingebracht wird. - Verfahren nach
Anspruch 6 , dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (30) mit einem Absaugstutzen (33) versehen ist, durch den während der Tränkung innerhalb des Werkzeugs (30) ein Unterdruck aufrecht erhalten wird. - Verfahren nach
Anspruch 6 oder7 , dadurch gekennzeichnet, dass der Inliner (3) während der Tränkung mit einem inneren Überdruck (pi) beaufschlagt wird, so dass der Druckspeicher (1) unter Presswirkung an der inneren Oberfläche des Werkzeugs (30) anliegt. - Verfahren nach
Anspruch 8 , dadurch gekennzeichnet, dass die Armierungsschicht (9) durch die Aushärtung des Harzes (H) im durch den inneren Überdruck (pi) aufgeweiteten Zustand eingefroren wird. - Verfahren nach einem der
Ansprüche 6 bis9 , dadurch gekennzeichnet, dass die Armierungsschicht (9) vor der Einbringung in das Werkzeug (30) mit einer Beschichtung (70), vorzugsweise einem Vlies umgeben wird, welches Toleranzen zur inneren Oberfläche des Werkzeugs (30) hin ausgleicht. - Verfahren nach einem der
Ansprüche 6 bis10 , dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einem Polbereich (21, 21') des Inliners (3) mindestens ein zwischen Armierungsschicht (9) und Werkzeug (30) angeordneter Dichtring (60) an die innere Oberfläche des Werkzeugs (30) angepresst wird, der während der Tränkung das Harz (H) zum Kontaktbereich (K) hin lenkt. - Druckspeicher (1), hergestellt mit einem Verfahren nach einem der
Ansprüche 1 bis11 .
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