NL1041888B1

NL1041888B1 - Kunststof vat met versterkte vezels

Info

Publication number: NL1041888B1
Application number: NL1041888A
Authority: NL
Inventors: Gerrit Jan Verbree Richard
Original assignee: Inventum Beheer B V
Priority date: 2015-11-24
Filing date: 2016-05-25
Publication date: 2017-06-30
Also published as: NL1041888A; NL1042340B1; NL1042340A

Abstract

Werkwijze voor de vervaardiging van een drukvast vat met drukvaste flensconfiguratie, omvattende een binnenvat (7) van thermoplastische kunststof met een zich naar buiten toe uitstrekkend flensdeel (2), een van een opening (3) voorziene metalen steunflens (4) met een overgangskraag (5) die zich deels over het binnenvat uitstrekt, en een laag (9) versterkingsvezel die is aangebracht over het binnenvat en een deel van de overgangskraag. De laag versterkingsvezel omvat een verschuivingsvrije omwikkeling van versterkingsvezel over het binnenvat en de overgangskraag. De steunflens omvat voorts een buitenrand (10) en een flensplaat (11) en/of flensring (12) met een opstaande buitenrand (18). De steunflens en de flensplaat en/of flensring kunnen met elkaar worden verbonden door middel van een boutverbinding (13-14) of een schroefringverbinding (19).

Description

Titel: Kunststof vat met versterkingsvezels BESCHRIJVING

De uitvinding heeft betrekking op een drukvast vat met een kunststof binnenvat en een laag versterkingsvezel, alsmede op een werkwijze voor de vervaardiging van een dergelijk drukvast vat. In het bijzonder wordt gedacht aan toepassing van het drukvaste vat als boilervat voor heet water.

Een dergelijk drukvast vat en de vervaardiging ervan is bekend uit WO0157429 (gebaseerd op NL1014290). Daarin wordt een werkwijze geopenbaard voor het vervaardigen van een drukvast vat dat een kunststof binnenvat omvat dat bijvoorbeeld door blaasvormen of rotatiegieten 'is vervaardigd en dat daarna verschuivingsvrij wordt omwikkeld door een laag versterkingsvezels, waarbij die versterkingsvezels vrij ten opzichte van elkaar kunnen bewegen en zodanig gewikkeld zijn dat ze bij inwendige druk in het binnenvat uitsluitend in hun lengterichting worden belast. Terwijl de gas- of vloeistofdichtheid door het thermoplastische binnenvat wordt verzorgd, wordt de drukvastheid van het drukvat in hoofdzaak verzorgd door de versterkingsvezels.

De onderhavige uitvinding beoogt voor de dergelijk vat een flensconfiguratie te verschaffen voor het kunnen aanbrengen van een afsluitelement waardoorheen de toe- en afvoerleidingen etc. moeten worden gevoerd. Daarbij moet het probleem worden opgelost dat ter plaatse van de flens en zijn omgeving geen plaats is voor versterkingsvezels, terwijl (ook) daar wel de drukvastheid moet worden gegarandeerd. Een verder probleem doet zich voor als het binnenvat verschuivingsvrij wordt omwikkeld: om te bereiken dat tegenover de flens het binnenvat volledig met versterkingsvezel wordt omwikkeld zonder daar een afzonderlijke versteviging te moeten aanbrengen, is het nodig om de diameter van de doorvoeropening (de hals) van de flens zo klein mogelijk te maken.

Ter voldoening aan deze en andere eisen en wensen voorziet de uitvinding in een drukvast vat met drukvaste flensconfiguratie, omvattende een binnenvat van thermoplastische kunststof met een zich naar buiten toe uitstrekkend flensdeel, een van een opening voorziene, zich aan de zijde van het binnenvat uitstrekkende, metalen steunflens met een overgangskraag die zich deels over het binnenvat uitstrekt, en een laag versterkingsvezel die is aangebracht over het binnenvat en althans een deel van de overgangskraag. Bij voorkeur -niet exclusief- omvat de laag versterkingsvezel een verschuivingsvrije omwikkeling van versterkingsvezel over het binnenvat en -althans deels- de overgangskraag, zoals in de genoemde publicatie WO0157429 werd voorgesteld.

De metalen steunflens en de daarmee verbonden overgangskraag vormen bij voorkeur één geheel, waarbij de steunflens het kunststof flensdeel -dat één geheel vormt met het kunststof binnenvat- ondersteunt en verstevigt, terwijl de (metalen) overgangskraag een verbinding vormt naar de laag versterkingsvezels die over het binnenvat èn over (een deel van de) overgangskraag worden aangebracht.

De flensconfiguratie omvat bij voorkeur tevens een (metalen) flensplaat en/of flensring, aan de andere kant van het kunststof flensdeel, waardoor het kunststof flensdeel aan beide zijden wordt opgevangen door componenten die het flensdeel verstevigen en ter opvanging van de drukbelasting.

Bij voorkeur omvatten de steunflens en/of de flensplaat resp. flensring een in hoofdzaak opstaande, verstevigende buitenrand, die zich bij voorkeur rondom de buitenzijde van het kunststof flensdeel uitstrekt. De steunflens en de flensplaat en/of flensring kunnen worden verbonden door middel van een boutverbinding (via boutopeningen in het kunststof flensdeel) of door middel van een schroefringverbinding, bijvoorbeeld door middel van het aanbrengen van schroefdraad aan de opstaande buitenrand van de steunflens en aan de opstaande buitenrand van de flensplaat resp. flensring, waardoor die op elkaar kunnen worden geschroefd, waarbij het kunststof flensdeel dan tussen die beide wordt opgesloten.

Hierna zal de uitvinding nader worden besproken aan de hand van enige uitvoeringsvoorbeelden, onder verwijzing naar enkele figuren. In het bijzonder zal daarbij ook aandacht worden geschonken aan de werkwijze waarmee het drukvat kan worden vervaardigd.

Figuren la - le tonen een illustratie van een werkwijze voor het vervaardigen van een drukvat volgens een eerste voorkeursuitvoering van de uitvinding, inclusief het aldus vervaardigde drukvat;

Figuren 2a - 2e tonen een illustratie van een werkwijze voor het vervaardigen van een drukvat volgens een tweede voorkeursuitvoering van de uitvinding, inclusief het aldus vervaardigde drukvat;

Figuren 3a - 3c tonen een drietal uitvoeringsvoorbeelden van flensconfiguraties.

De figuren la - le tonen schematisch een werkwijze volgens de uitvinding voor het vervaardigen van een drukvast vat met drukvaste flensconfiguratie en een binnenvat van thermoplastische kunststof dat is omgeven door een laag versterkingsvezel, welke werkwijze omvat: (figuur la) het vervaardigen van een hol voorvormstuk 1 voor het kunststof binnenvat, met een daarmee verbonden, zich radiaal naar buiten toe uitstrekkend flensdeel 2, waarbij het voorvormstuk, of ten minste het zich naar buiten toe uitstrekkende flensdeel 2 wordt vervaardigd door spuitgieten; (figuur lb) het vervaardigen van een van een opening 3 voorziene metalen steunflens 4 met een overgangskraag 5 naar (in de richting van) het te vormen binnenvat; de steunflens 4 is voorts voorzien van een in hoofdzaak opstaande buitenrand 10; (figuur lc) het plaatsen van het voorvormstuk 1 in de opening 3 van de steunflens 4 waarbij de overgangskraag 5 zich uitstrekt aan de van het flensdeel 2 afgewende zijde; (figuur ld) het plaatsen van het voorvormstuk 1 (grotendeels gestippeld getekend) en de overgangskraag 5 van de steunflens 4 in een vormholte 6 waarvan de vorm en afmetingen overeenkomen met de buitenzijde van het te vormen binnenvat 7, het voorzien in een voor plastische vervorming van de kunststof van het voorvormstuk geschikte temperatuur en het voorzien, d.m.v. een blaaspijp 8, in een positief drukverschil (aangegeven door de pijlen binnenin het voorvormstuk 1) tussen de binnen- en buitenzijde van het voorvormstuk, zodanig dat de buitenzijde van het voorvormstuk 1 onder invloed van het drukverschil in hoofdzaak tegen de binnenzijde van de vormholte 6 en voor een deel tegen de overgangskraag 5 van de steunflens 4 wordt bewogen (geblazen en/of eventueel naar de binnenzijde van de vormholte 6 toe gezogen door onderdruk of vacuüm), waarmee aldus het binnenvat 7 wordt gevormd, dat vervolgens uit de vormholte 6 kan worden gelost door die vormholte uit elkaar te bewegen (zie gestippelde deelnaden 6a); (figuur le) het aanbrengen van de laag 9 versterkingsvezel over het binnenvat 7 en (een deel van) de overgangskraag 5.

De figuren 2a en 2b tonen dat, in plaats van door spuitgieten, het zich naar buiten toe uitstrekkende flensdeel ook bijvoorbeeld kan worden vervaardigd door aanvankelijk te voorzien in een met het holle voorvormstuk 1 -dat dient als basis voor het kunststof binnenvat-verbonden buisvormig flensdeel 2' (d.w.z. een met het voorvormstuk 1 verbonden buisvormig gedeelte, dat bedoeld is als basis voor een flensdeel), en vervolgens te voorzien in een voor plastische vervorming van de kunststof van het buisvormige flensdeel 2' geschikte temperatuur en het bij die temperatuur naar buiten toe kralen of trompen van dat flensdeel 2', met als resultaat een zich radiaal naar buiten toe uitstrekkend flensdeel 2.

Wanneer van de in de figuren 2a en 2b getoonde optie gebruik wordt gemaakt kan in de werkwijze een wijziging worden aangebracht die productietechnische voordelen kan hebben. Volgens deze alternatieve werkwijze hoeft de steunflens 4 niet, zoals getoond in figuur lc, in de blaasvorm 6 te worden geplaatst alvorens het voorvormstuk 1 kan worden opgeblazen tot de vorm van het binnenvat 7, maar kan de steunflens 4 daarna worden aangebracht, waarna het (tot dan toe buisvormige) flensdeel 2' radiaal naar buiten toe wordt omgetrompt of -gekraald waardoor het de gewenste vorm van flensdeel 2 verkrijgt.

De figuren 2c - 2e, tezamen met de reeds besproken figuren 2a en lb, illustreren de verschillende stappen van de alternatieve werkwijze voor het vervaardigen van een drukvast vat met drukvaste flensconfiguratie en een binnenvat van thermoplastische kunststof dat is omgeven door een laag versterkingsvezel, welke werkwijze omvat: (figuur 2c) het voorzien in een hol voorvormstuk 1 voor het kunststof binnenvat, met een daarmee verbonden in hoofdzaak buisvormig flensdeel 2'; (figuur lb) het vervaardigen van een van een opening 3 voorziene metalen steunflens 4 met een overgangskraag 5 naar (in de richting van) het te vormen binnenvat; (figuur 2c) het plaatsen van het voorvormstuk 1 (grotendeels gestippeld getekend) in een vormholte 6 waarvan de vorm en afmetingen overeenkomen met de buitenzijde van het te vormen binnenvat 7, het voorzien in een voor plastische vervorming van de kunststof van het voorvormstuk geschikte temperatuur en het voorzien, d.m.v. een blaaspijp 8, in een positief drukverschil (aangegeven door de pijlen binnenin het voorvormstuk 1) tussen de binnen- en buitenzijde van het voorvormstuk, zodanig dat de buitenzijde van het voorvormstuk 1 onder invloed van het drukverschil tegen de binnenzijde van de vormholte 6 wordt bewogen (geblazen en/of eventueel naar de binnenzijde van de vormholte 6 toe gezogen door onderdruk of vacuüm), waarmee aldus het binnenvat 7 wordt gevormd, dat vervolgens uit de vormholte 6 kan worden gelost door die vormholte uit elkaar te bewegen (zie gestippelde deelnaden 6a); (figuur 2d) het plaatsen van de opening 3 van de metalen steunflens 4 over het buisvormige flensdeel 2', waarbij de overgangskraag 5 zich over een deel van het buitenoppervlak van het binnenvat 7 uitstrekt; (figuur 2e) het voorzien in een voor plastische vervorming van de kunststof van het buisvormige flensdeel 2' geschikte temperatuur en het bij die temperatuur naar buiten toe omkralen of -trompen van dat flensdeel 2' rondom de opening 3 van de steunflens 4; en (getoond in dezelfde figuur) het aanbrengen van de laag 9 versterkingsvezel over het binnenvat 7 en de overgangskraag 5.

Het aanbrengen van de laag 9 versterkingsvezel over het binnenvat 7 en de overgangskraag 5 omvat het verschuivingsvrij omwikkelen van dat binnenvat 7 en overgangskraag 5 met versterkingsvezels die vrij ten opzichte van elkaar kunnen bewegen en zodanig gewikkeld zijn dat ze bij inwendige druk in het binnenvat uitsluitend in hun lengterichting worden belast. Terwijl de gas- of vloeistofdichtheid door het thermoplastische binnenvat 7 wordt verzorgd, wordt de drukvastheid van het drukvat in hoofdzaak verzorgd door de versterkingsvezels 9, in de nabijheid van de flens 2 echter, deels door de (metalen) steunflens 4 en overgangskraag 5.

Figuren 3a - 3c tonen enkele mogelijkheden voor het voorzien van de doorvoeropening in de flensconfiguratie, gevormd door het kunststof flensdeel 2 en de steunflens 4, van een flensplaat 11 en/of flensring 12. Zoals bij de bespreking van figuur lb reeds werd aangegeven, is de steunflens 4 bij voorkeur voorzien van een in hoofdzaak opstaande buitenrand 10, in de richting van de overgangskraag 5, zoals in figuur 3a (en de voorgaande figuren), of in tegenovergestelde richting, zoals getoond in de figuren 3b en 3c. Deze buitenrand 10 dient ter versteviging van het tegen de kunststof flens 2 aanliggende vlak.

Figuur 3a toont een configuratie waarbij de steunflens 4 met de flensplaat 11 en de flensring 12 wordt verbonden door middel van een boutverbinding, waartoe de kunststof flens 2, de steunflens 4, de flensplaat 11 en de flensring 12 zijn voorzien van boutgaten voor het doorlaten van bouten 13, die tezamen met moeren 14 de boutverbinding vormen waarmee de kunststof flens 2, de steunflens 4, de flensplaat 11 en de flensring 12 tegen elkaar aan kunnen worden getrokken. Een goede afdichting tussen de flensplaat 11 en het vlak van de kunststof flens 2 kan worden verkregen door toepassing van een 0-ring 15. De flensplaat 11 kan doorvoeringen 16 naar resp. vanuit het inwendige van het kunststof vat 7 omvatten, bijvoorbeeld voor -bij gebruik als boilervat- de toevoer van koud water en de afvoer van warm water, alsmede voor het aanbrengen van een temperatuursensor in het inwendige van het vat 7. Ten slotte kan, zoals in figuur 3a wordt getoond ook de flensplaat 11 zijn voorzien van een opstaande buitenrand 17. Deze dient te versteviging van de flensplaat 11, maar kan tevens dienen voor het aan zijn buitenomtrek opsluiten van de kunststof flens 2, die -immers als thermoplast- de neiging heeft om onder druk (door de boutverbinding) en (eventueel) temperatuursverhoging naar buiten toe te "kruipen", waardoor de afdichtingsdruk kan verminderen. In plaats van aan de flensplaat 11, zou de buitenrand 17 met hetzelfde doel en effect ook met de flensring 12 verbonden kunnen zijn.

Als alternatief kan, zoals figuur 3b toont, de buitenomtrek van de kunststof flens 2 ook worden omsloten door de met de metalen steunflens 4 verbonden opstaande verstevigingsrand 10, die zich daartoe dan uitstrekt langs de buitenomtrek van de flens 2, zodat die buitenomtrek door de rand 10 geheel wordt omsloten en "kruip" van de thermoplastische kunststof aldus wordt tegengegaan.

Figuur 3c toont een configuratie waarbij de steunflens 4 met de flensplaat 11 en/of flensring 12 wordt verbonden door middel van een schroefringverbinding, in de getoonde uitvoering door middel van een opstaande schroefrand 18 rondom de flensring 12 die, ter vervanging van de boutverbinding in de figuren 3a en 3b, op de opstaande verstevigingsrand 10 van de metalen steunflens 4 wordt geschroefd. De schroefrand 18 is aan zijn binnenzijde voorzien van schroefdraad, de buitenzijde van de verstevigingsrand 10 aan zijn buitenzijde, waardoor aldus een schroefdraadverbinding 19 aan de buitenzijde van de flensconfiguratie wordt gevormd, die de kunststof flens 2 vrijwel geheel omsluit. Overigens is het met wat eenvoudige wijzigingen ook mogelijk om in een soortgelijke schroefdraadverbinding 19 te voorzien door een schroefdraadverbinding 19 die wordt gevormd door de schroefrand 18 aan zijn buitenzijde en de verstevigingsrand 10 aan zijn binnenzijde te voorzien van schroefdraad.

Claims

1. Werkwijze voor het vervaardigen van een drukvast vat met drukvaste flensconfiguratie en een binnenvat van thermoplastische kunststof dat is omgeven door een laag versterkingsvezel, welke werkwijze omvat: het vervaardigen van een hol voorvormstuk (1) voor het kunststof binnenvat, met een daarmee verbonden, zich naar buiten toe uitstrekkend flensdeel (2); het vervaardigen van een van een opening (3) voorziene metalen steunflens (4) met een overgangskraag (5) naar het te vormen binnenvat; het plaatsen van het voorvormstuk in de opening van de steunflens waarbij de overgangskraag zich uitstrekt aan de van het flensdeel afgewende zijde; het plaatsen van het voorvormstuk en de overgangskraag van de steunflens in een vormholte (6) waarvan de vorm en afmetingen overeenkomen met de buitenzijde van het te vormen binnenvat, het voorzien in een voor plastische vervorming van de kunststof van het voorvormstuk geschikte temperatuur en het voorzien in een positief drukverschil tussen de binnen- en buitenzijde van het voorvormstuk, zodanig dat de buitenzijde van het voorvormstuk onder invloed van het drukverschil in hoofdzaak tegen de binnenzijde van de vormholte en voor een deel tegen de overgangskraag van de steunflens wordt bewogen, waarmee aldus het binnenvat (7) wordt gevormd dat vervolgens uit de vormholte wordt gelost; het aanbrengen van de laag (9) versterkingsvezel over het binnenvat en de overgangskraag.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij het voorvormstuk of ten minste het zich naar buiten toe uitstrekkende flensdeel (2) wordt vervaardigd door spuitgieten.

3. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij het zich naar buiten toe uitstrekkende flensdeel wordt vervaardigd door te voorzien in een met het holle voorvormstuk voor het kunststof binnenvat verbonden, in hoofdzaak buisvormig flensdeel (2'), en vervolgens te voorzien in een voor plastische vervorming van de kunststof van het buisvormige flensdeel geschikte temperatuur en het bij die temperatuur naar buiten toe kralen of trompen van dat flensdeel.

4. Werkwijze voor het vervaardigen van een drukvast vat met drukvaste flensconfiguratie en een binnenvat van thermoplastische kunststof dat is omgeven door een laag versterkingsvezel, welke werkwijze omvat: het voorzien in een hol voorvormstuk (1) voor het kunststof binnenvat, met een daarmee verbonden in hoofdzaak buisvormig flensdeel (2'); het vervaardigen van een van een opening (3) voorziene metalen steunflens (4) met een overgangskraag (5) naar het te vormen binnenvat; het plaatsen van het voorvormstuk in een vormholte (6) waarvan de vorm en afmetingen overeenkomen met de buitenzijde van het te vormen binnenvat, het voorzien in een voor plastische vervorming van de kunststof van het voorvormstuk geschikte temperatuur en het voorzien in een positief drukverschil tussen de binnen- en buitenzijde van het voorvormstuk, zodanig dat de buitenzijde van het voorvormstuk onder invloed van het drukverschil tegen de binnenzijde van de vormholte wordt bewogen, waarmee aldus het binnenvat (7) wordt gevormd dat vervolgens uit de vormholte wordt gelost; het plaatsen van de opening van de steunflens over het buisvormige flensdeel, waarbij de overgangskraag zich over een deel van het buitenoppervlak van het binnenvat uitstrekt; het voorzien in een voor plastische vervorming van de kunststof van het buisvormige flensdeel geschikte temperatuur en het bij die temperatuur naar buiten toe kralen of trompen van dat flensdeel (2) rondom de opening van de steunflens; het aanbrengen van de laag (9) versterkingsvezel over het binnenvat en de overgangskraag.

5. Werkwijze volgens één of meer van de voorgaande conclusies, waarbij het aanbrengen van de laag versterkingsvezel over het binnenvat en de overgangskraag omvat het verschuivingsvrij omwikkelen van dat binnenvat en overgangskraag met versterkingsvezel.

6. Werkwijze volgens één of meer van de voorgaande conclusies, waarbij de steunflens is of wordt voorzien van een in hoofdzaak opstaande buitenrand (10).

7. Werkwijze volgens één of meer van de voorgaande conclusies, waarbij de flensconfiguratie, gevormd door het kunststof flensdeel en de steunflens, aan de van het binnenvat afgewende zijde van het kunststof flensdeel wordt voorzien van een flensplaat (11) en/of flensring (12).

8. Werkwijze volgens conclusie 7, waarbij de flensplaat en/of flensring is of wordt voorzien van een in hoofdzaak opstaande buitenrand (18).

9. Werkwijze volgens één of meer van de voorgaande conclusies 7-8, waarbij de steunflens met de flensplaat en/of flensring wordt verbonden door middel van een boutverbinding (13-14).

10. Werkwijze volgens één of meer van de voorgaande conclusies 7-8, waarbij de steunflens met de flensplaat en/of flensring wordt verbonden door middel van een schroefringverbinding (19).

11. Werkwijze volgens conclusie 6 en 10, waarbij in de schroefringverbinding wordt voorzien door middel van het aanbrengen van schroefdraad aan de opstaande buitenrand (10) van de steunflens en aan de opstaande buitenrand (18) van de flensplaat resp. flensring.

12. Drukvast vat met drukvaste flensconfiguratie, omvattende een binnenvat (7) van thermoplastische kunststof met een zich naar buiten toe uitstrekkend flensdeel (2), een van een opening (3) voorziene, zich aan de zijde van het binnenvat uitstrekkende, metalen steunflens (4) met een overgangskraag (5) die zich deels over het binnenvat uitstrekt, en een laag (9) versterkingsvezel die is aangebracht over het binnenvat en althans een deel van de overgangskraag.

13. Drukvast vat volgens conclusie 12, waarbij de laag versterkingsvezel een verschuivingsvrije omwikkeling van versterkingsvezel over het binnenvat en de overgangskraag omvat.

14. Drukvast vat volgens één of meer van de voorgaande conclusies vanaf conclusie 12, waarbij de steunflens een in hoofdzaak opstaande buitenrand (10) omvat.

15. Drukvast vat volgens één of meer van de voorgaande conclusies vanaf conclusie 12, waarbij de flensconfiguratie, gevormd door het kunststof flensdeel en de steunflens, aan de van het binnenvat afgewende zijde van het kunststof flensdeel een flensplaat (11) en/of flensring (12) omvat.

16. Drukvast vat volgens conclusie 15, waarbij de flensplaat en/of flensring een in hoofdzaak opstaande buitenrand (18) omvat.

17. Drukvast vat volgens één of meer van de conclusies 15 -16, waarbij de steunflens en de flensplaat en/of flensring zijn of kunnen worden verbonden door middel van een boutverbinding (13-14).

18. Drukvast vat volgens één of meer van de conclusies 15 -16, waarbij de steunflens en de flensplaat en/of flensring zijn of kunnen worden verbonden door middel van een schroefringverbinding (19).

19. Drukvast vat volgens conclusie 14 en 18, waarbij in de schroefringverbinding is voorzien door middel van schroefdraad aan de opstaande buitenrand van de steunflens (10) en aan de opstaande buitenrand (18) van de flensplaat resp. flensring.

20. Drukvast vat vervaardigd volgens een werkwijze volgens één of meer van de conclusies 1-11.