DE102018009829B4 - Pressure vessel and method of manufacturing the pressure vessel - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Druckbehälter und eine Verfahren zur Herstellung eines Druckbehälters aus Kunststoff für ein druckbelastetes, fließfähiges oder gasförmiges Medium für Drücke bis 700 bar und darüber. Druckbehälter besteht aus einem Innenbehälter (1) aus Kunststoff mit Stirnseiten (3,4) und an den Stirnseite (3,4) angeordneten Kragen (9) sowie aus einem Außenmantel (2) aus einer faserverstärkten Armierung, wobei zwischen Innenbehälter (1) und dem Außenmantel (2) an den Stirnseiten (3,4) Anschlusstücke (6,7) in Vertiefungen (5) angeordnet sind, wobei der Innenbehälter (1) mit einem in die aufgeschmolzene Außenhaut des Innenbehälters (1) eingearbeiteten Gewebe (15) versehen ist und in den gewölbten Flansche (8) der Anschlussstücke (6,7) Bohrungen (16) angeordnet sind, über die eine formschlüssige Verbindung durch Verschweißen des Innenbehälter (1) mit den gewölbten Flanschen (8) mittels tropfenbildendes Verbrennen von Kunststoff hergestellt und der Innenbehälter (1) gegenüber den gewölbten Flanschen (8) der Anschlusstücke (6,7) mit Silikon und Kleber abgedichtet ist.The invention relates to a pressure vessel and a method for producing a pressure vessel made of plastic for a pressurized, flowable or gaseous medium for pressures of up to 700 bar and above. Pressure vessel consists of an inner container (1) made of plastic with end faces (3, 4) and a collar (9) arranged on the end face (3, 4) as well as an outer jacket (2) made of fiber-reinforced reinforcement, with between the inner container (1) and the outer casing (2) at the end faces (3, 4) connecting pieces (6, 7) are arranged in depressions (5), the inner container (1) being provided with a fabric (15) worked into the melted outer skin of the inner container (1) is and in the curved flanges (8) of the connecting pieces (6,7) bores (16) are arranged, via which a positive connection is established by welding the inner container (1) to the curved flanges (8) by means of drop-forming burning of plastic and the Inner container (1) is sealed against the curved flanges (8) of the connecting pieces (6,7) with silicone and adhesive.
Description
Die Erfindung betrifft einen Druckbehälter und ein Verfahren zur Herstellung eines Druckbehälters aus Kunststoff für ein druckbelastetes, fließfähiges oder gasförmiges Medium für Drücke bis 700 bar und darüber.The invention relates to a pressure vessel and a method for producing a pressure vessel made of plastic for a pressurized, flowable or gaseous medium for pressures of up to 700 bar and above.
Im Stand der Technik werden Druckbehälter für druckbelastete, fließfähige oder gasförmige Medien für hohe Drücke als Composite- Druckbehälter bestehend aus einem Kunststoffliner mit faserverstärkter Armierung beschrieben.In the prior art, pressure vessels for pressurized, flowable or gaseous media for high pressures are described as composite pressure vessels consisting of a plastic liner with fiber-reinforced reinforcement.
Die
In der
Die
Die
Die
Die Erfindung gemäß der
Dadurch, dass eine Spaltöffnung zwischen den Mänteln bis an eine Stelle herangeführt ist, bei der die Mäntel in koaxialer Anordnung in Anlage miteinander sind, und dass bis zu dieser Stelle eine keilartige Verjüngung eines Außenstützringes, der einstückig ausgebildet ist oder sich aus mindestens zwei ringförmigen Einzelsegmenten aus Metall zusammensetzt, führt, ist eine dichte Behälter- oder Speicheranordnung geschaffen, die mit geringen Herstellkosten realisierbar ist.The fact that a gap opening between the jackets is brought up to a point at which the jackets are in a coaxial arrangement in contact with one another, and that up to this point there is a wedge-like taper of an outer support ring, which is formed in one piece or consists of at least two annular individual segments composed of metal, leads, a tight container or storage arrangement is created, which can be realized with low manufacturing costs.
Die
In der
Die
In der äußeren Baulage/Außenlage ist eine Öffnung definiert, an der ein ringförmiger Vorsprung, der in der Öffnung positioniert ist und eine Innenbohrung besitzt, angeordnet. Die innere Auskleidungslage ist in der äußeren Baulage positioniert, wobei die innere Auskleidungslage einen Halsabschnitt umfasst, der sich durch die Innenbohrung des Vorsprungs erstreckt. Der Halsabschnitt umfasst einen äußeren ringförmigen Flansch, der an dem Vorsprung an einer Stelle außerhalb der Außenlage positioniert ist. Ein Tankventil, das an dem Vorsprung montiert ist erstreckt sich durch den Halsabschnitt der inneren Auskleidungslage. Ein O-Ring, der zwischen einem Basisabschnitt des Tankventils und dem ringförmigen Flansch positioniert ist, dichtet die Hochdrucktankanordnung gegenüber seiner Umgebung ab. Durch Schrauben, die durch den Basisabschnitt in den Vorsprung geschraubt sind, wird das Tankventil an die Hochdrucktankanordnung befestigt, wobei Dichtungsscheiben um die Schrauben herum zwischen dem Basisabschnitt und einem Abschnitt des Vorsprungs positioniert sind.An opening is defined in the outer structural layer / outer layer, on which an annular projection, which is positioned in the opening and has an inner bore, is arranged. The inner liner ply is positioned in the outer structural ply, the inner liner ply including a neck portion that extends through the inner bore of the protrusion. The neck portion includes an outer annular flange that is positioned on the protrusion at a location outside the backsheet. A tank valve mounted on the boss extends through the neck portion of the inner liner ply. An O-ring positioned between a base portion of the tank valve and the annular flange seals the high pressure tank assembly from its surroundings. The tank valve is secured to the high pressure tank assembly by bolts screwed into the boss through the base portion with sealing washers positioned around the bolts between the base portion and a portion of the boss.
Die
In der Innenschale ist ein Bandteil mit einem Kragen befestigt, wobei der Kragen eine radiale Dichtfläche aufweist. Ein Mundring mit einer abgestuften Innenbohrung und mit zwei unterschiedlich großen Innengewinden sowie mit einem Außengewinde ist um den Kragen angeordnet.A band part with a collar is fastened in the inner shell, the collar having a radial sealing surface. A mouth ring with a stepped internal bore and two internal threads of different sizes as well as an external thread is arranged around the collar.
Der Mundring wird durch die äußere Hülle auf die Innenschale gepresst. Mittels eines einschraubbaren Presselementes und einer ersten Dichtung in Form eines O- Ringes wird der Mundring gegenüber der radialen Dichtfläche des Kragens abgedichtet. Ein einschraubbares Ventil wird mit einer weiteren Dichtung in Form eines O- Ringes gegenüber dem Presselementes und mittels eines weiteren O- Ringes am Kopfteil des Mundringes abgedichtet. Der Mundring wird mittels seines Außengewindes auf die äußere Hülle befestigt.The mouth ring is pressed onto the inner shell through the outer shell. The mouth ring is sealed off from the radial sealing surface of the collar by means of a screw-in press element and a first seal in the form of an O-ring. A screw-in valve is sealed with a further seal in the form of an O-ring against the pressing element and by means of a further O-ring on the head part of the mouth ring. The mouth ring is attached to the outer shell by means of its external thread.
Die
Die
Die
In der
Alle im Stand der Technik dargestellten Lösungen zur Abdichtung von Armaturen oder Ventilen in Druckbehältern mit einem inneren Behälter und einer äußeren Armierung, insbesondere für Druckbehälter, die für hohe Drücke ausgelegt sind bestehen aus einer Vielzahl von Bauteilen, sind kompliziert im Aufbau und verwenden als Dichtelemente O- Ringe. Die Dichtelemente müssen nach bestimmten Nutzungszeiten gewechselt werden, da diese mit der Zeit altern und undicht werden. Weiterhin entstehen durch die Vielzahl von Bauteilen solcher Abdichtungen und durch deren Verbindung miteinander Spalten, die die Gefahr von Leckagen erhöht. Da diese Druckbehälter auch für die Lagerung und Speicherung von Wasserstoff eingesetzt werden, ist damit die Gefahr von Explosionen gegeben. Außerdem wird durch die Anzahl der Bauelemente die Fertigung solcher Druckbehälter wesentlich verteuert.All of the solutions presented in the prior art for sealing fittings or valves in pressure vessels with an inner vessel and an outer armoring, especially for pressure vessels designed for high pressures, consist of a large number of components, are complex in structure and use O as sealing elements - Rings. The sealing elements must be changed after certain periods of use, as they age and become leaky over time. Furthermore, the large number of components of such seals and their connection to one another create gaps that increase the risk of leakage. Since these pressure vessels are also used for storing and storing hydrogen, there is a risk of explosions. In addition, the number of components makes the production of such pressure vessels considerably more expensive.
Bei der Lösung gemäß der
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Druckbehälter zu entwickeln, der diese hohen Druckbelastungen über 700 bar Betriebsdruck standhält, die für die Aufnahme der Armaturen und Ventile dienenden Flache an den Stirnseiten nicht ausreißen und bei dem die Abdichtung von Armaturen und Ventilen gegenüber dem Innenbehälter und der äußeren Armierung zuverlässig erfolgt und durch eine Verringerung der Anzahl der Bauteile solcher Abdichtung die Kosten für solch einen Behälter reduziert werden.The object of the invention is to develop a pressure vessel that withstands these high pressure loads over 700 bar operating pressure, does not tear out the area on the end faces used to accommodate the fittings and valves and in which the fittings and valves are sealed against the inner container and the outer reinforcement takes place reliably and the cost of such a container can be reduced by reducing the number of components of such a seal.
Die Aufgabe der Erfindung wird gemäß Anspruch 1 gelöst unter Bezug auf einen Druckbehälter bestehend aus einem Innenbehälter (
Die Anschlussstücke (
Der Innenbehälter (
Das in die Außenhaut des Innenbehälters (
Die gewölbten Flansche (
Als Kunststoff sind alle bei der Verbrennung tropfenbildenden Kunststoffe, wie Polyethylene (PE) oder Polyoxymethylene (POM) oder Polyamide (PA) oder Propylene (PP) geeignet.All plastics that form droplets during combustion, such as polyethylene (PE) or polyoxymethylene (POM) or polyamides (PA) or propylene (PP) are suitable as plastics.
Bei dem Verfahren zur Herstellung eines Druckbehälters aus Kunststoff mit einer faserverstärkten Armierung wird ein Innenbehälter (
Die Anschlussstücke (
Die Erfindung soll an Hand eines Beispiels näher erläutert werden, wobei die
- 1
- Innenbehälter
- 2
- Außenmantel aus einer faserverstärkte Armierung
- 3
- Stirnseite des Innenbehälters
- 4
- Stirnseite des Innenbehälters
- 5
- Vertiefung in den Stirnseiten (
3 ,4 ) - 6
- Anschlussstück
- 7
- Anschlussstück
- 8
- gewölbter Flansch der Anschlussstücke (
6 ,7 ) - 9
- Kragen
- 10
- axiale Bohrungen im Kragen (
9 ) - 11
- Innengewinde im Kragen (
9 ) - 12
- zylindrisches Mittelteil der Anschlussstücke (
6 ,7 ) - 13
- Innenbohrung des Mittelteils (
12 ) der Anschlussstücke (6 ,7 ) - 14
- kegliges, selbstabdichtendes Außengewinde
- 15
- Gewebe
- 16
- Bohrung
- 17
- aufgeschmolzene Außenhaut des Innenbehälters (
1 ) mit Gewebe
- 1
- Inner container
- 2
- Outer jacket made of fiber-reinforced reinforcement
- 3
- Front side of the inner container
- 4th
- Front side of the inner container
- 5
- Recess in the front sides (
3 ,4th ) - 6th
- Connector
- 7th
- Connector
- 8th
- curved flange of the connecting pieces (
6th ,7th ) - 9
- collar
- 10
- axial holes in the collar (
9 ) - 11
- Internal thread in the collar (
9 ) - 12
- cylindrical middle part of the connection pieces (
6th ,7th ) - 13
- Inner bore of the middle part (
12 ) the connectors (6th ,7th ) - 14th
- conical, self-sealing male thread
- 15th
- tissue
- 16
- drilling
- 17th
- Melted outer skin of the inner container (
1 ) with fabric
Der Innenbehälter (
Die metallische Anschlussstücke (
Danach wird der Innenbehälter (
Der Innenbehälter (
Mit dem erfindungsgemäßen Druckbehälter wird eine Druckbehälter geschaffen, der auf Grund seines Aufbaus für die Lagerung und Speicherung von fluiden und gasförmigen Medien für sehr hohe Drücke, insbesondere für 700 bar und darüber geeignet ist. Durch die eingesetzten Materialien, wie Polyethylen, und das Fehlen von Nähten im Innenbehälter und Fluorieren des Innenbehälters ist die Gefahr der Diffusion von Gasen durch den Innenbehälter ausgeschlossen. Damit eignet sich dieser Druckbehälter insbesondere für die Lagerung und Speicherung von Wasserstoff. Aber auch andere leichtdiffundierende Medien können gelagert und gespeichert werden.With the pressure vessel according to the invention, a pressure vessel is created which, due to its design, is suitable for the storage and storage of fluid and gaseous media for very high pressures, in particular for 700 bar and above. Due to the materials used, such as polyethylene, and the lack of seams in the inner container and fluorination of the inner container, the risk of gases diffusing through the inner container is excluded. This pressure vessel is therefore particularly suitable for storing and storing hydrogen. But other easily diffusing media can also be stored and stored.
Außerdem können durch die Ausgestaltung der Stirnseiten (
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |