BR112019017365A2

BR112019017365A2 - Tampa de polo para o fechamento bem vedado de um vaso de pressão, vaso de pressão reforçado por fibra, método para produzir uma tampa de polo e método para produzir um vaso de pressão reforçado por fibra

Info

Publication number: BR112019017365A2
Application number: BR112019017365-0A
Authority: BR
Inventors: Bäumer Thomas; Castenholz Claus
Original assignee: Nproxx B.V.
Priority date: 2017-02-23
Filing date: 2018-02-16
Publication date: 2020-03-31
Also published as: CA3053051C; ES2909886T3; US11098801B2; CN108506488A; JP2020512506A; KR20190116409A; AU2018226208A1; EP3366975B1; JP7027439B2; EP3366975A1; KR102484769B1; MX2019009905A; WO2018153779A1; US20200088299A1; CA3053051A1; AU2018226208B2

Abstract

a invenção se refere a uma tampa de polo (1) feita de um material plástico para o fechamento bem vedado de um vaso de pressão (100), um vaso de pressão (100) com tal tampa de polo (1) bem como a métodos (200, 300) para produzir tal tampa de polo (1) bem como tal vaso de pressão (100). a tampa de polo (1) compreende um lado interno (11) para o fechamento posterior do vaso de pressão (100), um lado externo (12) para o superenrolamento com um material compósito de fibra (3) após o fechamento do vaso de pressão (100) e um duto aberto em formato de gargalo (13), o qual se projeta para fora do lado externo e tem um contorno interno (13i), cada um feito de material plástico, e compreende um elemento de porta de pressão (2) conectado ao duto (13) para o fechamento do duto (13), em que o elemento de porta de pressão (2) compreende um cone de vedação (21) feito de metal com uma primeira seção (21a) que se projeta para fora através do duto (13) e uma segunda seção (21b) que se afunila pelo menos na área do duto (13) de maneira em formato de cone na direção da primeira seção (21a), que é mantida por meio de um meio de fixação (22), disposto na primeira seção (21a) do lado de fora de um encaixe por pressão bem vedado no contorno interno (13i).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para “TAMPA DE POLO PARA O FECHAMENTO BEM VEDADO DE UM VASO DE PRESSÃO, VASO DE PRESSÃO REFORÇADO POR FIBRA, MÉTODO PARA PRODUZIR UMA TAMPA DE POLO E MÉTODO PARA PRODUZIR UM VASO DE PRESSÃO REFORÇADO POR FIBRA”

CAMPO DA INVENÇÃO [001] A invenção refere-se a uma tampa de polo feita de um material plástico para o fechamento bem vedado de um vaso de pressão; um vaso de pressão com tal tampa de polo bem como a um método para produzir tal tampa de polo bem como tal vaso de pressão.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO [002] O mercado para vasos de pressão reforçados com fibra de material composite de fibra cresce continuamente. A extração crescente de gás natural e gás de fraturação necessita de um armazenamento em vasos de pressão, especialmente em países sem uma rede de encanamento correspondente. Além disso, há o setor de automóveis, o qual é altamente envolvido no desenvolvimento de veículos de célula de combustível, cujo combustível deve ser armazenado na forma de hidrogênio gasoso em vasos de pressão em um estado gasoso ou líquido sob alta pressão. Os vasos de pressão leves são desejáveis para o transporte dos vasos de pressão, devido ao fato de um transporte de vasos de pressão com altos pesos de vaso consumir uma quantidade desnecessariamente grande de energia e, portanto, causar custos de transporte excessivamente altos.

[003] Os vasos de pressão reforçados por fibra usada (CFK) têm uma parte central cilíndrica, na qual as tampas de polo para o fechamento da parte central são localizadas em ambos os lados e que são produzidas, por exemplo, com o uso de um método de enrolamento de fibra. Um revestimento (vaso interno para o vaso de pressão) é usado, o qual, por um lado, atua como um núcleo de enrolamento e, por outro lado, também garante a impermeabilidade do vaso. Para produzir o vaso de pressão, este revestimento é, então, superenrolado com material composite de fibra para reforço, para que o vaso de pressão resultante receba sua estabilidade. Os vasos

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2/25 de pressão de Tipo 3 usam um revestimento metálico de alumínio ou aço, enquanto os vasos de pressão de Tipo 4 usam um revestimento plástico. Os últimos vasos de pressão satisfazem as necessidades técnicas e podem ser produzidas de custobenefício. Por exemplo, os revestimentos plásticos podem ser produzidos por meio de um método de soldagem, por meio de um chamado método de rotomoldagem ou por meio de um método de sopro. Em um método de soldagem, um tubo extrudado de um diâmetro correspondente, espessura de parede e comprimento é produzido e uma tampa de polo adequada é soldada em ambos os lados. Ao fazer isso, ambos os lados das tampas de polo podem ser alcançados, o que não é o caso com os outros métodos.

[004] O pedido de patente alemã DE 25 38 433 A1 revela um recipiente de pressão, em particular um recipiente de gás comprimido, que consiste em um recipiente interno cilíndrico estanque a gás, dimensionalmente estável e em sua região central e duas do exterior nos fundos do recipiente interno peças de polo coaxialmente emendadas e sob detecção das peças de polo na bainha externa enrolada produzida a partir de plástico reforçado com fibra de vidro.

[005] O pedido de patente alemã DE 21 52 123 A1 revela um recipiente de pressão, em particular um recipiente de gás comprimido, que consiste em um recipiente interno dimensionalmente estável, rotativamente simétrico, estanque a gás e cilíndrico em sua região central, duas peças de polo remendadas coaxialmente nos fundos do recipiente interno externamente e uma no recipiente interno fazendo contato com o enrolado do polo externo, feitas de filamentos contínuos e de bainha externa laminada de plástico curado, em que uma parte inferior do recipiente interno e a peça de polo montada no mesmo são fornecidos com uma abertura para conectar de modo vedante uma válvula ou similar.

[006] A publicação n° US 2008/187697 A1 revela um recipiente de gás como uma estrutura compósita de dois elementos e um método de união dos dois elementos, em que as porções de extremidade de um par de elementos de resina podem ser conectadas umas às outras de modo adequado por soldagem a laser. Na estrutura

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3/25 compósita de dois elementos, uma rosca externa, que é fornecida em uma porção de extremidade substancialmente cilíndrica de um membro de resina é parafusada em uma rosca interna fornecida em uma porção de extremidade substancialmente cilíndrica de um membro de resina e é irradiada com um laser para conectar as porções de extremidade das partes de resina umas às outras por soldagem a laser. No recipiente de gás, essa estrutura compósita é aplicada a um revestimento de resina do recipiente de gás, e os componentes do revestimento são parafusados e ligados por soldagem a laser.

[007] A Publicação Japonesa n° JP H10 231997 revela um revestimento de um recipiente de gás para melhorar a confiabilidade de uma vedação estanque a ar entre um revestimento de resina e um bocal metálico. O revestimento é feito por uma moldagem rotativa, tal como resina de polietileno, e um bocal é instalado de modo que um flange que se projeta sobre a periferia da extremidade interna de uma projeção fornecida no bocal é separado do mesmo.

[008] A Publicação Internacional WO 2011/047752 A1 revela um recipiente de pressão para armazenar meio líquido ou gasoso. O recipiente de pressão compreende um recipiente interno plástico com pelo menos uma peça de gargalo, a qual é conectada não integralmente ao mesmo, que é disposta no gargalo do recipiente na região da abertura do recipiente, e disposta também com um recipiente interno plástico e a peça de gargalo encerra o envelope de sustentação pelo menos parcialmente. A peça de gargalo é fornecida com um meio para receber um encaixe de conexão. O recipiente de pressão também tem uma inserção que forma pelo menos parte do gargalo do recipiente e que forma um assento de vedação para que o encaixe seja inserido na peça de gargalo.

[009] A Publicação Européia n° EP 0 271 483 A2 revela um método para proteger a parede interna de cilindros de gás, em particular para gases de alta pureza, contra corrosão, enquanto os cilindros de gás são transportados ou armazenados antes de serem preenchidos com gás útil. A invenção revela ainda um dispositivo para proteção contra corrosão da parede interna dos cilindros de gás.

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4/25 [010] A Publicação n° US 2016/123538 A1 revela um recipiente de pressão que tem um revestimento formado por moldagem por sopro e que tem uma porção de armazenamento que armazena líquido ou gás e um gargalo preenchedor em um formato cilíndrico que sobressai da porção de armazenamento. Ademais, o recipiente de pressão tem um bocal que tem uma porção incorporada na direção circunferencial por meio da dobradura do gargalo preenchedor para dentro em uma porção de extremidade na direção radial, e compreende uma porção exposta formada continuamente da porção incorporada para servir como a parede interna do gargalo preenchedor. Ademais, o recipiente de pressão tem um prendedor montado dentro da porção exposta na direção radial, e um membro de vedação que veda um vão entre o gargalo preenchedor e o prendedor.

[011] Os problemas com esses vasos de pressão, entre outras coisas, é a porta metálica necessária para uma válvula de vaso de pressão para tais vasos de pressão CFK com revestimento plástico. Ao fazer isso, a peça de conexão metálica (também chamada de conexão-chefe ou de revestimento) deve ser facilmente montável e permanecer conectada ao revestimento de maneira à prova de vazamento por toda a vida útil do vaso de pressão.

[012] Portanto, seria desejável fornecer uma peça de conexão para o vaso interno (conexão de revestimento), o qual é fácil de montar e permanece conectado ao revestimento de maneira à prova de vazamento ao longo de toda a vida útil.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO [013] Portanto, é um objetivo da invenção fornecer uma peça de conexão para o vaso interno, o qual é fácil de montar e permanece conectado ao vaso interno (revestimento) à prova de vazamentos ao longo da vida útil inteira.

[014] Este objetivo é alcançado por uma tampa de polo para o fechamento bem vedado de um vaso de pressão, em que a tampa de polo compreende um lado interno para o fechamento posterior do vaso de pressão, um lado externo para o superenrolamento com um material compósito de fibra após o fechamento do vaso de pressão e um duto aberto em formato de gargalo com um contorno interno que se

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5/25 projeta para fora para o lado externo, cada um feito de material plástico, e um elemento de porta de pressão conectado ao duto para o fechamento do duto, em que o elemento de porta de pressão compreende um cone de vedação feito de metal com uma primeira seção que se projeta para fora através do duto e uma segunda seção que se afunila pelo menos na área do duto de maneira em formato de cone na direção a primeira seção, que é mantida por meio de um meio de fixação disposto na primeira seção do lado de fora em um encaixe por pressão bem vedado no contorno interno.

[015] Os vasos de pressão na definição da invenção são todos vasos adequados para o armazenamento de fluidos e gases com uma pressão aumentada em relação às adjacências do vaso de pressão, que compreende um vaso interno feito de material plástico e um reforço feito de material composite de fibra. Em geral, estes vasos de pressão têm formato de cilindro com terminações curvadas para fora em ambos os lados da parte central em formato de cilindro. Estas terminações são denominadas como tampas de polo e servem para o fechamento bem vedado da parte central. No vaso de pressão posterior, o lado interno da tampa de polo aqui é parte da parede interna do vaso de pressão voltada para a carga (fluido ou gás) do vaso de pressão. Consequentemente, o lado externo é o lado oposto da tampa de polo. Para o reforço do vaso de pressão, o dito lado externo é superenrolado com um material composite de fibra, o qual pode formar ao mesmo tempo o lado externo do vaso de pressão. Após a soldagem das tampas de polo à parte central, um vaso interno é produzido, cujo aperto de pressão depende apenas do aperto de pressão da tampa de polo com o elemento de porta de pressão, em particular, o cone de vedação. Com a tampa de polo da invenção, a tampa de polo é configurada de maneira bem vedada e, portanto, o vaso interno inteiro é configurado de maneira bem vedada.

[016] A fim de dotar o vaso de pressão de uma carga ou poder remover esta carga do vaso de pressão, o vaso de pressão deve compreender uma abertura reversivelmente trancável. Com vasos de pressão, tal abertura é disposta em uma das tampas de polo por meio de um duto aberto em formato de gargalo que se projeta para fora do lado externo, e que tem um elemento de porta de pressão com um

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6/25 contorno interno para o fechamento do duto disposto no mesmo. O contorno em formato de cone do corpo de vedação torna possível que um cone de vedação inserido do lado interno da tampa de polo no duto tenha um encaixe por pressão no contorno interno do duto em formato de gargalo. Neste caso, com contornos internos do duto em formato de gargalo, os quais não são adaptados ao formato de cone da segunda seção do cone de vedação, o cone de vedação pode, por exemplo, deslocar o material da tampa de polo na área do contorno interno de tal maneira que o contorno interno se apoie no contorno em formato de cone da segunda seção. O cone de vedação, junto com outros componentes, forma, então, o elemento de porta de pressão por meio do qual o carregamento pode ser introduzido ou descarregado do vaso de pressão. Um meio de fixação, disposto do lado externo no elemento de porta de pressão (por exemplo, uma porca de aperto ou um anel de mola que se encaixa no cone de vedação) tem o efeito de que o cone de vedação é empurrado no duto (pressionado) ou permanece na posição empurrada (pressionada) e, desse modo, o lado externo do mesmo repousa o lado interno do duto de tal maneira que uma carga do vaso de pressão, sob pressão em excesso, não possa escapar através do duto.

[017] Devido a razões de peso e custo, a tampa de polo em si consiste em material plástico (bem como o vaso interno restante). O material plástico pode se deformar pelo tempo de operação devido à pressão que prevalece no vaso de pressão, para que o vazamento possa ocorrer entre a peça de conexão e a tampa de polo. Devido à sua construção com um duto especificamente configurado e um elemento de porta de pressão correspondente, a tampa de polo de acordo com a invenção impede que o material plástico do duto em formato de gargalo possa se deformar e, portanto, dota uma tampa de polo de peça de conexão para o vaso interno, que é fácil de montar e permanece conectada à tampa de polo ao longo da vida útil inteira e assim com o vaso interno posterior (revestimento) de maneira à prova de vazamento. A estrutura da tampa de polo de acordo com a invenção com um elemento de porta de pressão foi mudada de tal maneira que [018] até mesmo com pressões de superfície muito altas como resultado da

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7/25 pressão interna do vaso de pressão, o material plástico não possa fluir para longe na superfície de conexão entre o elemento de porta de pressão e o duto em formato de gargalo, devido ao fato de que o material plástico aqui é em câmara pelo formato de cone do contorno interno do duto e o cone de vedação. Devido à estrutura cônica do cone de vedação e do contorno interno consequentemente em repouso contra o cone de vedação de maneira adaptada em forma, um vão estreito resulta em uma direção para fora, a qual efetua a vedação da porta de pressão. O material plástico precisaria fluir através deste vão estreito, se fosse desejável fluir para longe da superfície pressão do cone de vedação. Mas isso seria apenas possível aumentando-se adicionalmente a pressão de superfície, o que não ocorrería visto que o contorno interno do duto repousa no contorno em formato de cone do cone de vedação e com a área de sustentação grande alcançada, desse modo, com um efeito de vedação muito satisfatório, apenas uma baixa pressão de superfície por unidade de superfície em relação à técnica anterior é causada. Na técnica anterior, o cone de vedação e o duto são conectados entre si apenas por meio de um rosqueamento, em que altas pressões locais são produzidas por meio das quais o material plástico é deformado sob o cone de vedação e podem fluir para longe sob o cone de vedação no caso de pressão de superfície muito alta. Na técnica anterior, um compromisso é, portanto, necessário entre o torque de aperto e consequentemente o aperto sob altas pressões e pressão de superfície excessiva e, desse modo, o fluxo do material plástico, o que resulta em vasos de pressão da técnica anterior não sendo adequados para pressões muito altas. Ao contrário, os vasos de pressão com a tampa de polo de acordo com a invenção são adequados até as pressões nas quais o reforço de fibra do vaso de pressão falharia. Com a construção de acordo com a invenção, o efeito de vedação do cone de vedação é adicionalmente aumentado sob alta pressão no vaso de pressão. Para este fim, o cone de vedação é pressionado da direção do vaso de pressão interior para a abertura de gargalo do duto, que aumenta o efeito de vedação. Por meio do meio de fixação no outro lado da abertura de gargalo do duto, o cone de vedação é puxado até alcançar a posição de extremidade de maneira controlada em

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8/25 torque ou até travar no meio de fixação e, desse modo, se manter em sua posição de vedação pretendida. Devido ao projeto do cone de vedação, a área de superfície do cone de vedação voltada para o lado interno do vaso de pressão (alta pressão) é maior do que a área de superfície do cone de vedação voltada para o lado externo do vaso de pressão (baixa pressão, por exemplo, pressão normal). A diferença entre as áreas de superfície multiplicadas pela pressão de gás cria uma force proporcional à pressão em direção do efeito de vedação, desse modo, a pressão de gás produz um efeito de vedação mais alto com pressão mais alta. A tampa de polo que tem um elemento de porta de pressão de acordo com a invenção é, desse modo, redundante contra vazamentos.

[019] E m uma modalidade, o contorno interno se afunila pelo menos em uma área do duto de maneira em formato de cone para fora ao longo do duto, em que o contorno interno em formato de cone é adaptado à segunda seção em formato de cone. Desse modo, o encaixe por força entre o cone de vedação e o contorno interno é melhorado, o que melhora o efeito de vedação e o assento do cone de vedação no duto em formato de gargalo. Em uma modalidade preferencial, o contorno interno em formato de cone é, para esse fim, adaptado ao formato de cone da segunda seção do cone de vedação de maneira precisamente encaixada. Esse contorno interno adaptado em formato de cone permite que um cone de vedação do lado interno da tampa de polo, consequentemente adaptado ao formato desse contorno interno, seja inserido no duto, o qual leva a uma melhora adicional.

[020] Em uma modalidade, o contorno interno em formato de cone do duto se estende do lado interno para a extremidade do gargalo no lado externo. Um cone de vedação conformado de maneira consequentemente adaptada à extensão do contorno interno tem, desse modo, uma área de contato maior com o contorno interno, que distribui a força de pressão aplicada do cone de vedação para o contorno interno em uma superfície maior e, desse modo, a pressão de superfície por unidade de superfície e, assim, o risco do material plástico do duto em formato de gargalo fluir é adicionalmente reduzido.

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9/25 [021] E m outra modalidade, o cone de vedação se projeta com sua segunda seção do duto além do lado interno. Como resultado, a porca de aperto, por exemplo, pode ser aparafusada do lado de fora para o cone de vedação, o que facilita a montagem do cone de vedação no duto em formato de gargalo.

[022] Em outra modalidade a tampa de polo compreende adicionalmente um elemento de afixação para se afixar ao duto em formato de gargalo, em que o elemento de afixação compreende uma primeira área de contato, a qual se estende de maneira plana em direção radial do duto em formato de gargalo ao longo do lado externo e é adaptada ao contorno do lado externo e é fornecida para o superenrolamento com o material compósito de fibra, e uma segunda área de contato, cujo formato interno é adaptado a um formato externo do duto em formato de gargalo de tal maneira, que a segunda área de contato impeça uma deformação do formato externo do duto em formato de gargalo em direção radial. Após o conjunto do elemento de afixação no duto em formato de gargalo, a tampa de polo com elemento de afixação é superenrolada com material compósito de fibra da mesma maneira que a tampa de polo de acordo com a invenção sem tal elemento de afixação. A direção radial neste caso se refere à direção que aponta para longe do centro do duto. Com vasos de pressão cilíndricos, as tampas de polo são configuradas de modo semelhante de maneira circular em termos de sua circunferência. Em geral, o elemento de conexão é disposto no centro da tampa de polo, como resultado cuja direção radial coincide com a direção radial ao eixo geométrico de simetria (eixo geométrico de cilindro) do vaso de pressão. A primeira área de contato do elemento de afixação pode ser, assim, afixada ao lado externo, que é especificamente configurado na área de contato para o elemento de afixação, por exemplo, o lado externo pode ter uma depressão que recebe a área de contato, para que a tampa de polo com o elemento de afixação tenha o mesmo formato externo como uma tampa de polo, que não é fornecida para ser adicionalmente equipada com um elemento de afixação. Os materiais plásticos mais macios, como polietileno, também podem ser usados aqui para as tampas de polo ou o vaso interno do vaso de pressão, devido ao fato de que, no caso da tampa de polo

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10/25 de acordo com a invenção, o efeito de vedação é mantido como resultado de sua configuração e não há perigo de o vaso de pressão se tornar prematuramente não apertado sob alta pressão ou após uma pluralidade de mudanças de carga.

[023] Em uma modalidade preferencial, o formato externo do duto compreende uma borda circunferencial na extremidade do gargalo, preferencialmente a borda é uma superfície plana perpendicular à direção longitudinal do duto ou o vaso de pressão posterior. Nesse caso, a segunda área de contato cobre a borda circunferencial pelo menos parcialmente, para que uma deformação do formato externo do duto também seja, além disso, impedido perpendicular à direção radial.

[024] Em outra modalidade, a segunda área de contato se estende adicionalmente ao longo da primeira seção do cone de vedação, em que a primeira seção compreende uma vedação adequadamente disposta circunferencialmente em torno da primeira seção para a vedação bem vedada em relação à segunda área de contato do elemento de afixação.

[025] Em outra modalidade, o meio de fixação, que é disposto do lado de fora na primeira seção, é uma porca de aperto aparafusada na primeira seção, com a qual a segunda seção é puxada no contorno interno para a vedação bem vedada. A porca de aperto pode, assim, por um lado, ser presa diretamente ou indiretamente ao cone de vedação por meio de um rosqueamento e puxa, por outro lado, diretamente ou indiretamente no duto em formato de gargalo, para que o cone de vedação seja pressionado contra o contorno interno do duto.

[026] Em outra modalidade, o elemento de afixação compreende adicionalmente uma terceira área na direção longitudinal acima da segunda área de contato, a qual compreende um lado interno voltado para a primeira seção, em que o lado interno da terceira área é disposto de tal maneira que um vão circunferencial seja formado entre o lado interno e a primeira seção do cone de vedação na direção radial, em que o vão é fornecido e projetado para o recebimento da porca de aperto. Aqui, a direção longitudinal se refere à direção ao longo do duto do lado de dentro para o lado de fora ou a direção ao longo do eixo geométrico de cilindro do vaso de pressão posterior.

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Por meio da terceira área, a porca de aperto é protegida de estresse mecânico externo.

[027] Em outra modalidade, a segunda área de contato forma uma área de sustentação para a porca de aperto, para que, além disso, o elemento de afixação por meio da porca de aperto seja preso por meio da área de sustentação na tampa de polo que se pressiona no duto em formato de gargalo. Desse modo, o elemento de afixação pode ser preso facilmente de modo semelhante à tampa de polo e por meio de seu efeito de sustentação de formato ao duto em formato de gargalo.

[028] Em outra modalidade, o formato interno da segunda área de contato do elemento de afixação estende-se ao longo da primeira seção do cone de vedação e tem uma reentrância em uma área oposta à primeira seção, em que o meio de fixação, disposto a partir do exterior da primeira seção, é disposto no tipo de um anel de mola elástico e a primeira seção do cone de vedação compreende uma reentrância de anel, que é adaptada ao anel de mola, em uma posição adaptada ao mesmo ao longo do eixo geométrico longitudinal, em que o anel de mola, após um pressionamento do cone de vedação no duto, trava e, assim, fixa o cone de vedação no encaixe por pressão bem vedado no contorno interno. A fixação do cone de vedação por meio do anel de mola em uma posição definida pelo anel de mola e pela reentrância de anel permite o estabelecimento simples e rápido de um encaixe por pressão, que constitui um apoio bem vedado do cone de vedação no duto. O anel de mola pode ser produzido a partir de materiais convencionais para anéis de mola com o uso de métodos convencionais, como resultado do qual o anel de mola tem sua elasticidade usual.

[029] Em outra modalidade, o elemento de afixação é aparafusado com sua segunda área de contato no formato externo do duto em formato de gargalo, por exemplo, por meio de uma rosca autoatarraxante. Como resultado, o elemento de afixação pode ser preso à tampa de polo em formato de gargalo, independentemente de uma porca de aperto, que é aparafusada à mesma posteriormente. A preensão possivelmente adicional do elemento de afixação por meio de uma conexão de rosca

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12/25 e pressionamento contra o mesmo por meio da porca de aperto aumenta o encaixe apertado do elemento de afixação no duto em formato de gargalo da tampa de polo. Em outra modalidade, o elemento de afixação e o duto em formato de gargalo são, nesse caso, configurados de tal maneira que o elemento de afixação seja aparafusado de cima no duto em formato de gargalo, até o primeiro contato direto da primeira área de contato no lado externo. Como resultado, o elemento de afixação é posicionado de modo preso no lado externo e é fácil para o montador detectar se o posicionamento está correto.

[030] Em outra modalidade, o material plástico pelo menos do duto em formato de gargalo da tampa de polo é um material plástico mole e a segunda área de contato do elemento de afixação é dotada de uma rosca para aparafusamento autocortante na tampa de polo. Como resultado, uma disposição de uma rosca no duto em formato de gargalo é impedida, o que reduz o esforço de produção.

[031] A invenção refere-se, ainda, a um vaso de pressão reforçado com fibra que compreende um vaso interno de um material plástico, que compreende uma parte central em formato de cilindro e duas tampas de polo, em que, cada uma, fecha a parte central em ambos os lados e uma camada externa produzida a partir de material composite de fibra e é enrolada no vaso interno, em que uma das tampas de polo é uma tampa de polo de acordo com a invenção. De modo que um preenchimento possa ser armazenado sob pressão nesse vaso de pressão, as superfícies cilíndricas da parte central são fechadas com as tampas de polo. No caso de uma geometria hemisférica das tampas de polo, uma razão de tensão de 2:1 entre a tensão circunferencial (tensão na parede interna da parte média cilíndrica) e a tensão axial (tensão nas superfícies de cobertura) podería existir, que podería colocar um grande estresse na área de borda entre a parte central e as tampas de polo. Essas considerações geométricas se aplicam a todos os vasos de pressão, mesmo àqueles com um vaso interno e uma camada externa enrolada sobre o vaso interno para reforçar o vaso interno, por exemplo, com um vaso interno produzido a partir de material plástico. Por outro lado, tais vasos têm um peso muito baixo, que, por

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13/25 exemplo, é importante para uso em meios de transporte, e, por outro lado, preenchimentos, tal como, por exemplo, hidrogênio, podem ser armazenados sob alta pressão com baixa perda, visto que plástico tem permeabilidade a hidrogênio muito baixo e a resistência necessária é fornecida pela camada externa do material compósito de fibra. O vaso de pressão de acordo com a invenção, assim, compreende um vaso interno com tampas de polo, que são, de preferência, configurados como tampas de polo do tipo domo, que têm um formato que difere de um hemisfério, que têm uma curvatura mais forte na área de borda de tampa adjacente à parte central cilíndrica do vaso interno em comparação com uma superfície de hemisfério, enquanto a área central das tampas de polo tem uma curvatura menor em comparação com uma superfície de hemisfério. Com essa tampa de polo do tipo domo, a rigidez e salto de carga e a razão de tensão causada como resultado dos mesmos entre a direção circunferencial (parte central) e a direção axial (superfícies da tampa de polo) podem ser absorvidos particularmente bem pelas primeiras fibras dispostas axialmente na tampa de polo na área central. Tal tampa de polo em formato de domo particularmente adequada é também denominada isotensoide. Um isotensoide, portanto, refere-se a um formato que, enrolado no topo de uma camada externa de material compósito de fibra produz uma tensão constante nas fibras em todos os pontos da trajetória de fibra. [032] Em geral, um material compósito de fibra consiste em dois componentes principais, nesse caso, fibras, incorporados em um material de matriz que produz o compósito sólido entre as fibras. O material compósito de fibra pode, assim, ser encolado com uma ou mais fibras, em que a fibra (ou fibras) é enrolada firmemente em contato. Isso cria uma camada de fibras em que as fibras estão enroladas em outras camadas de fibra, até o material compósito de fibra ter a espessura desejada e constitui uma camada de fibras correspondente com essa espessura. Em uma modalidade, as camadas de fibra da primeira e/ou outras fibras, por exemplo, segundas fibras, em que cada uma compreende múltiplas camadas de fibra. O compósito dota o material compósito de fibra de propriedades de qualidade mais alta, tal como, por exemplo, uma resistência maior do que qualquer um dos dois

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14/25 componentes individuais envolvidos podería fornecer. O efeito de reforço das fibras na direção de fibra ocorre quando o módulo de elasticidade da fibra é maior na direção longitudinal do que o módulo de elasticidade do material de matriz, quando o alongamento na ruptura do material de matriz é maior que o alongamento na ruptura das fibras e quando a resistência à ruptura da fibra é maior que a resistência à ruptura do material de matriz. Fibras de todos os tipos podem ser usadas, por exemplo, fibras de vidro, fibras de carbono, fibras cerâmicas, fibras de aço, fibras naturais ou fibras sintéticas. Termorrígidos, elastômeros ou termoplásticos podem ser usados como materiais de matriz, por exemplo. As propriedades de material das fibras e dos materiais de matriz são conhecidas pela pessoa versada na técnica, de modo que a pessoa versada na técnica possa selecionar uma combinação adequada de fibras e materiais de matriz para produzir o material compósito de fibra para a respectiva aplicação. Nesse caso, as camadas de fibras individuais na área de compósito de fibra podem compreender uma única fibra ou diversas fibras idênticas ou diferentes.

[033] A invenção refere-se, ainda, a um método para produzir uma tampa de polo de acordo com a invenção produzida a partir de material plástico para o fechamento bem vedado de um vaso de pressão que compreende as etapas de:

- dotar a tampa de polo de um lado interno para o fechamento posterior do vaso de pressão, um lado externo para o superenrolamento com um material compósito de fibra após fechamento do vaso de pressão e um duto em formato de gargalo que se projeta a partir do lado externo para fora com um contorno interno para a subsequente introdução de um cone de vedação como parte de um elemento de porta de pressão;

- introduzir um cone de vedação produzido a partir de metal a partir do lado interno no duto, em que o cone de vedação compreende uma primeira seção e uma segunda seção que afunila pelo menos na área do duto de uma maneira em formato de cone em direção à primeira seção até a primeira seção se projetar para fora a partir do duto em formato de gargalo;

- estabelecer uma vedação bem vedada entre o cone de vedação e o lado

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15/25 interno do duto por meio de meio de fixação, disposta a partir do lado externo na primeira seção, que mantém o cone de vedação em um encaixe por pressão bem vedado no contorno interno.

[034] Assim, é fornecido um método com o qual uma tampa de polo com uma peça de conexão para o vaso interno é fácil de produzir, que é adequada para manterse conectada de uma maneira à prova de vazamentos com o vaso interno (forro) durante toda a vida útil.

[035] Em outra modalidade, o método compreende a etapa adicional de afixar um elemento de afixação ao duto em formato de gargalo para impedir uma deformação do formato externo do duto na direção radial, em que o elemento de afixação compreende uma primeira área de contato, que se estende de modo plano na direção radial a partir do duto em formato de gargalo ao longo do lado externo e é adaptada ao contorno do lado externo e fornecida para o superenrolamento com o material compósito de fibra, e uma segunda área de contato com um formato interno adaptado a um formato externo do duto em formato de gargalo.

[036] Em uma modalidade do método, em que o meio de fixação, que é disposto do lado de fora na primeira seção, ser uma porca de aperto ou um anel de mola, em que a etapa para produzir a vedação bem vedada compreende a etapa de

- exercer uma força de tração no cone de vedação por meio de uma porca de aperto aparafusada na primeira seção do lado de fora, ou

- pressionar o cone de vedação no duto, em que o cone de vedação compreende uma reentrância de anel na primeira seção, que é adaptada ao anel de mola, em uma posição adaptada ao mesmo ao longo do eixo geométrico longitudinal, e trancamento subsequente do anel de mola na reentrância de anel do cone de vedação, em que o anel de mola é mantido elasticamente em uma reentrância no formato interno da segunda área de contato do elemento de afixação, que se estende ao longo da primeira seção do cone de vedação.

[037] A invenção refere-se, ainda, a um método para produzir um vaso de pressão reforçado com fibra de acordo com a invenção que compreende as etapas

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16/25 de:

- prover uma parte central em formato de cilindro produzida a partir de material plástico;

- prover duas tampas de polo produzidas a partir de um material plástico para o fechamento da parte central, da qual pelo menos uma das tampas de polo é uma tampa de polo, de acordo com a invenção;

- soldar as tampas de polo que compreendem a tampa de polo com um elemento de porta de pressão já conectado à parte central para produzir um vaso interno feito de material plástico; e

- superenrolar a parte interna com material compósito de fibra para produzir o vaso de pressão reforçado por fibra.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS [038] Esses e outros aspectos da invenção são mostrados em detalhes nas figuras conforme segue.

Figura 1: uma modalidade de uma tampa de polo de acordo com a invenção com um elemento de porta de pressão;

Figura 2: outra modalidade de uma tampa de polo de acordo com a invenção com um elemento de porta de pressão;

Figura 3: uma modalidade de um vaso de pressão de acordo com a invenção com uma tampa de polo de acordo com a invenção;

Figura 4: outra modalidade de um vaso de pressão de acordo com a invenção com uma tampa de polo de acordo com a invenção;

Figura 5: uma modalidade de um método de acordo com a invenção para produzir a tampa de polo de acordo com a invenção; e

Figura 6: uma modalidade de um método de acordo com a invenção para produzir um vaso de pressão reforçado com fibra de acordo com a invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES EXEMPLIFICATIVAS [039] A Figura 1 mostra uma modalidade de uma tampa de polo 1 de acordo com a invenção com um elemento de porta de pressão 2 adequado para o fechamento

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17/25 bem vedado de um vaso de pressão 100. A tampa de polo 1 assim compreende um lado interno 11, voltado para o interior do vaso de pressão para o fechamento posterior do vaso de pressão 100, um lado externo 12 fornecido para o superenrolamento com um material compósito de fibra 3 após o fechamento do vaso de pressão 100 e um duto aberto em formato de gargalo 13 que se projeta para fora até o lado externo com um contorno interno em formato de cone 13i em uma segunda seção entre o lado interno 11 e o lado externo 12, que se afunila para fora ao longo do duto 13 nessa área, cada uma produzida a partir de material plástico. A tampa de polo 1 compreende adicionalmente um elemento de porta de pressão 2 conectado ao duto 13 para o fechamento do duto 13, em que o elemento de porta de pressão 2 compreende um cone de vedação 21 produzido a partir de metal com uma primeira seção 21a que se projeta para fora através do duto 13 e com uma segunda seção 21 b adaptada de modo correspondente a seu contorno interno em formato de cone 13i pelo menos na área do duto 13. A seção 21 b tem um formato de cone externo, correspondente ao contorno interno 13i, em uma direção longitudinal LR do duto 13 com uma primeira superfície circular A1 em ou acima do lado interno 11 e uma segunda superfície circular A2, voltada para o lado externo 12 da tampa de polo 1, em que, nessa modalidade, a primeira e a segunda superfícies A1 e A2 são alinhadas perpendicularmente à direção longitudinal do duto 13. O cone de vedação 21 tem, além disso, um canal de passagem em formato de cilindro 21D em seu interior para o preenchimento do vaso de pressão 100 posteriormente com fluidos ou gases ou para a descarga dos mesmos. Devido ao fato de que a primeira superfície A1 é maior que a segunda superfície A2 e a alta pressão interna do vaso de pressão 100 é aplicada à primeira superfície A1, em correspondência à razão de superfície entre a primeira e a segunda superfícies A1, A2, o cone de vedação 21 são está pressionado, devido à pressão interna no vaso de pressão, no contorno interno em formato de cone 13i do duto 13, de modo que um bom efeito de vedação entre o cone de vedação 21 e o duto 13 seja garantido. Adicionalmente, o cone de vedação 21 é pressionado por meio de uma porca de aperto 22z, aparafusada na primeira seção 21a a partir do exterior, como o meio de

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18/25 fixação 22, que é disposto a partir do exterior na primeira seção 21a, para a vedação bem vedada no contorno interno em formato de cone 13i, pelo fato de que a porca de aperto na extremidade do gargalo 13h do duto em formato de gargalo 13 pressiona a borda circunferencial 13r do duto 13 na extremidade de gargalo 13h e, como resultado, puxa o cone de vedação 21 para o duto 13. Por meio da porca de aperto 22z, um apoio fixo do cone de vedação 21 no duto 13 é também garantido no estágio, em que a tampa de polo não está ainda soldada na parte central do vaso interno ou o vaso de pressão posterior 100 não é ainda aplicada com pressão interna. Para essa finalidade, o cone de vedação 21 se projeta para fora do duto além do lado interno 11 com sua segunda seção 21 b, o que facilita a montagem da porca de aperto 22z. O formato da porca de aperto 22z e da rosca correspondente 16 na segunda seção 21 b do cone de vedação 21 pode ser adequadamente projetado por uma pessoa versada na técnica. De preferência, o contorno interno em formato de cone 13i do duto 13 pode assim também se estender a partir do lado interno 11 até a extremidade do gargalo 13h no lado externo 12.

[040] A Figura 2 mostra outra modalidade de uma tampa de polo 1 de acordo com a invenção com um elemento de porta de pressão 2. Nessa modalidade, a tampa de polo 1 compreende, ainda, adicionalmente à tampa de polo da Figura 1, um elemento de afixação 14, que é afixado ao duto em formato de gargalo 13. O elemento de afixação 14 compreende, assim, uma primeira área de contato 14a, que se estende de forma plana na direção radial a partir do duto em formato de gargalo 13 ao longo do lado externo 12 e é adaptado ao contorno do lado externo 12 e é fornecido para o superenrolamento com material composite de fibra 3. O lado externo 12 tem uma depressão até essa extremidade, pela qual o elemento de afixação 14 é acomodada, respectivamente, recebida de tal maneira que o contorno do lado externo 12 fora da primeira área de contato 14a seja continuado sem mudança na área com a primeira área de contato 14a no lado externo 12 na direção do duto 13. O elemento de afixação 14 compreende adicionalmente uma segunda área de contato 14b para cobrir o duto em formato de gargalo ao longo da direção longitudinal do duto 13. O formato externo

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19/25 do duto em formato de gargalo 13 aqui tem um formato cilíndrico em torno do formato interno em formato de cone 13i. De modo correspondente, o formato interno da segunda área de contato 14b similarmente tem um formato cilíndrico, que é adaptado à dimensão do formato externo do duto 13, de modo que a segunda área de contato 14b impeça uma deformação do formato externo do duto em formato de gargalo 13 na direção radial RR. Adicionalmente, nessa modalidade, o formato externo do duto 13 compreende uma borda circunferencial 13r na extremidade do gargalo 13h, em que a segunda área de contato 14b é conformada de tal forma que cubra a borda circunferencial 13r para cima (perpendicular à direção longitudinal), de modo que uma deformação do formato externo do duto 13 seja também impedida perpendicularmente à direção radial RR. A segunda área de contato 14b se estende, ainda, ao longo da primeira seção 21a do cone de vedação, em que, aqui, na primeira seção 21a está disposta uma vedação 23 circunferencialmente em torno da primeira seção 21a, por exemplo, uma vedação de anel em O, para a vedação bem vedada em relação à segunda área de contato 14b do elemento de afixação 14. Aqui, o elemento de afixação 14 compreende adicionalmente uma terceira área 14c, disposta na direção longitudinal LR acima da segunda área de contato 14b. A terceira área 14c compreende um lado interno 14i voltado para a primeira seção 21a, que define um vão circunferencial 15 entre o lado interno 14i e a primeira seção 21a do cone de vedação 21 na direção radial RR, de modo que, nesse vão 15, a porca de aperto 22z de um meio de fixação 22, que é disposto a partir do exterior na primeira seção 21a, possa ser disposta no cone de vedação 21 e ser aparafusada na mesma. A segunda área de contato 14b abaixo da terceira área 14c, assim, forma uma área de suporte 14z para a porca de aperto 22z, de modo que o elemento de afixação 14 por meio da porca de aperto 22z seja adicionalmente preso por meio da área de suporte 14z na tampa de polo 1 que pressiona o duto em formato de gargalo 13. O formato da porca de aperto 22z e da rosca correspondente 16 na segunda seção 21b do cone de vedação 21 pode ser adequadamente projetado por uma pessoa versada na técnica. Adicional ou alternativamente, e de acordo com outras modalidades, nessa

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20/25 modalidade, o elemento de afixação 14, com sua segunda área de contato 14b, é aparafusado no formato externo do duto em formato de gargalo 13, em que, nesse caso, o elemento de afixação 14 é aparafusado de cima até o contato direto da primeira área de contato 14a com o lado externo 12 no duto em formato de gargalo 13. Nesse caso, a segunda área de contato 14b do elemento de afixação 14 pode compreender uma rosca autoatarraxante 16 para o propósito dessa etapa de aparafusamento, na medida em que o material plástico pelo menos do duto em formato de gargalo 13 da tampa de polo 1 é um material plástico mole. Nesse caso, nenhuma rosca podería ser disposta no formato externo do duto em formato de gargalo 13. Se o material plástico for muito duto para autoatarraxamento, roscas correspondentes poderíam precisar ser dispostas no formato externo do duto em formato de gargalo 13 assim como no formato interno da segunda área de contato 14b. Para a entrada e saída de fluidos ou gases para dentro/fora do vaso de pressão, uma afixação de válvula é disposta no cone de vedação 21, que pode compreender aberturas de entrada e/ou saída correspondentes, um disposto de abertura para as aberturas de entrada e/ou saída e, se necessário, outros componentes, tal como um visor de pressão.

[041] A Figura 3 mostra outra modalidade de uma tampa de polo 1 de acordo com a invenção com um elemento de porta de pressão 2, em que a porca de aperto 22z, como o elemento de fixação 22, conforme mostrado na Figura 2, foi substituído aqui por um anel de mola 22f. Nesse caso, o formato interno da segunda área de contato 14b do elemento de afixação 14 se estende similarmente ao longo da primeira seção 21 a do cone de vedação 21 e tem, em uma área oposta à primeira seção 21 a, uma reentrância 14d, em que o meio de fixação 22, que é disposto a partir do exterior na primeira seção 21 a, é disposto no formato de um anel de mola elástico 22f (círculo preto). A primeira seção 21 a do cone de vedação 21 compreende uma reentrância de anel 21 e, que é adaptada ao anel de mola 22f (aqui completamente preenchida pelo anel de mola 22f), em uma posição adaptada ao mesmo ao longo do eixo geométrico longitudinal LR, em que o anel de mola 22f trava-se no duto 13 após um

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21/25 pressionamento do cone de vedação 21 ao longo do eixo geométrico longitudinal LR e, assim, fixa o cone de vedação 21 no encaixe por pressão bem vedado, mostrado aqui, no contorno interno 13i. Adicionalmente, conforme mostrado aqui, como na Figura 2, um anel de vedação 23 é disposto. Para detalhes em relação ao anel de vedação, é feita referência à Figura 2.

[042] A Figura 4 mostra uma modalidade de um vaso de pressão 100 de acordo com a invenção com uma tampa de polo 1 de acordo com a invenção. Aqui, o vaso de pressão reforçado com fibra 100 compreende um vaso interno 110 produzido a partir de um material plástico com uma parte central em formato de cilindro 120 e duas tampas de polo 1, Γ, em cada caso dispostas em ambos os lados da parte central 120, que fecham a parte central 120 em ambos os lados. Visto que tanto a parte central 120 assim como as tampas de polo 1,1' são produzidas a partir de material plástico, as tampas de polo 1,1' podem ser conectadas de uma maneira bem vedada com a parte central 120 com o uso de métodos de soldagem convencionais, de modo que o vaso interno 110 seja completamente produzido. Uma camada externa produzida a partir de material composite de fibra 3 é enrolada no vaso interno 110 após sua produção, a fim de reforçar o vaso interno 110 para a aplicação desejada de tal forma que o vaso de pressão resultante 100 tenha a resistência necessária contra cargas de pressão.

[043] A Figura 5 mostra uma modalidade de um método 200 de acordo com a invenção para produzir a tampa de polo 1 de acordo com a invenção. Para a modalidade específica detalhada da tampa de polo, é feita referência às figuras 1 a 3. O método 200 compreende as etapas da provisão 210 da tampa de polo 1 com um lado interno 11 para o fechamento posterior do vaso de pressão 100, um lado externo 12 para o superenrolamento com um material composite de fibra 3 após fechamento do vaso de pressão 100 e um duto aberto em formato de gargalo 13, projetando-se para forma até o lado externo 12, com um contorno interno 13i para a introdução subsequente de um cone de vedação 21 como parte de um elemento de porta de pressão 2; da introdução 220 de um cone de vedação 21 produzido a partir de metal

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22/25 do lado interno 13i para o duto 13, em que o cone de vedação 21 compreende uma primeira seção 21a e uma segunda seção 21b que se afunila pelo menos na área do duto 13 de uma maneira em formato de cone na direção da primeira seção 21 a, até a primeira seção 21a se projetar para fora a partir do duto em formato de gargalo 13; e do estabelecimento 260 de uma vedação bem vedada entre o cone de vedação 21 e o lado interno 13i do duto 13 por meio de um meio de fixação 22, que é disposto a partir do exterior na primeira seção 21a, que mantém o cone de vedação em um encaixe por pressão bem vedado no contorno interno 13i. Nesse caso, o método 200 em uma modalidade compreende a etapa adicional de afixar 230 um elemento de afixação 14 ao duto em formato de gargalo 13 para impedir uma deformação do formato externo do duto 13 na direção radial RR, em que o elemento de afixação 14 compreende uma primeira área de contato 14a, que se estende de maneira plana na direção radial do duto em formato de gargalo 13 ao longo do lado externo 12 e é adaptado ao contorno do lado externo 12 e é dotado para o superenrolamento do material composite de fibra 3, e uma segunda área de contato 14b com um formato interno adaptado para um formato externo do duto em formato de gargalo 13. Se o meio de fixação 22, que é disposto a partir do exterior na primeira seção 21 a, for uma porca de aperto 22z ou um anel de mola 22f, a etapa para o estabelecimento 240 da vedação bem vedada pode compreender, ainda, exercer 240 uma força de tração sobre o cone de vedação 21 por meio da porca de aperto 22z aparafusada a partir do exterior na primeira seção 21a, ou pressionamento 250 do cone de vedação 21 no duto 13, em que o cone de vedação 21 na primeira seção 21a compreende uma reentrância de anel 21 e, que é adaptada ao anel de mola 22f, em uma posição adaptada ao mesmo ao longo do eixo geométrico longitudinal LR, e um trancamento subsequente in 255 do anel de mola 22f na reentrância de anel 21 e do cone de vedação 21, em que o anel de mola 22f é mantido elasticamente em uma reentrância 14d no formato interno da segunda área de contato 14b do elemento de afixação 14, que se estende ao longo da primeira seção 21 a do cone de vedação 21.

[044] A Figura 6 mostra uma modalidade de um método 300 de acordo com a

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23/25 invenção para produzir um vaso de pressão reforçado com fibra 100 de acordo com a invenção que compreende as etapas da provisão 310 de uma parte central em formato de cilindro 21 produzida a partir de material plástico, a provisão 320 de duas tampas de polo 1,1' produzidas a partir de material plástico para o fechamento da parte central 120, dentre as quais uma das tampas de polo 1, T é uma tampa de polo 1 de acordo com a invenção, em que a soldagem 330 das tampas de polo 1,1' compreende a tampa de polo 1 com o elemento de porta de pressão já conectado 2 à parte central 120 para produzir um vaso interno 110 produzido a partir de material plástico, e o superenrolamento 340 do vaso interno 110 com material compósito de fibra 3 para produzir o vaso de pressão reforçado com fibra 100. Para essa finalidade, de preferência, todas as superfícies do vaso interno 110 são superenroladas com material compósito de fibra 3, exceto pelo elemento de porta de pressão 2. O método de soldagem para produzir o vaso interno 110 (forro de material plástico) é caracterizado pelo fato de que é adequado para números de unidade pequenos, médios e grandes, devido ao fato de que os pré-produtos, tubo extrudado (parte central 120) e tampas de polo moldadas por injeção 1 podem ser produzidos de uma maneira muito simples e com boa relação custo/benefício. Esse método 200 é particularmente adequado pelo fato de que apenas com esse método elementos de porta de pressão 2 (ou elementos de válvula) podem ser montados de ambos os lados 11, 12 da tampa de polo 1, visto que isso não é possível com outros métodos. Isso pode ser executado antes do processo de soldagem, contanto que ambos os lados 11, 12 da tampa de polo 1 sejam ainda livremente acessíveis, o que não é possível com os outros métodos (rotomoldagem ou método de sopro por mangueira) ou apenas por meio do duto 13 (abertura de tampa de polo).

[045] As modalidades mostradas aqui constituem apenas exemplos da presente invenção e não devem, portanto, ser entendidas como limitantes. Modalidades alternativas, que são consideradas pela pessoa versada na técnica, estão igualmente dentro do escopo da presente invenção.

LISTA DE CARACTERES DE REFERÊNCIA

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24/25

1,1’ Tampa de polo

Lado interno da tampa de polo

Lado externo da tampa de polo

Duto em formato de gargalo que se projeta a partir do lado externo

13i Contorno interno do duto

13h Extremidade de gargalo do duto em formato de gargalo

13r Borda circunferencial da extremidade de gargalo

Elemento de afixação

14a Primeira área de contato do elemento de afixação

14b Segunda área de contato do elemento de afixação

14z Área de suporte da segunda área de contato para a porca de aperto

14c Terceira área do elemento de afixação

14d Reentrância no contorno interno da segunda área de contato

14i Lado interno da terceira área do elemento de afixação

Vão entre o lado interno 14i e a primeira seção 21 a

Rosca (para elemento de afixação ou porca de aperto)

Elemento de porta de pressão

Cone de vedação

21a Primeira seção do cone de vedação b Segunda seção do cone de vedação

21D Canal de passagem do cone de vedação e Reentrância de anel na primeira seção do cone de vedação

Meio de fixação

22f Anel de mola como o meio de fixação

22z Porca de aperto como o meio de fixação

Vedação

Afixação de válvula

Camada externa de material compósito de fibra

100 Vaso de pressão de acordo com a invenção

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25/25

110 Vaso interno

120 Parte central em formato de cilindro do vaso interno

200 Método para produzir a tampa de polo de acordo com a invenção

210 Provisão da tampa de polo

220 Introdução do cone de vedação no duto

230 Afixar um elemento de afixação ao duto em formato de gargalo

240 Exercer uma força de tração no cone de vedação por meio de uma porca de aperto aparafusada na primeira seção do lado de fora

250 Pressionamento do cone de vedação no duto

255 Trancamento subsequente do anel de mola na reentrância de anel do cone de vedação

260 Estabelecimento de uma vedação bem vedada entre o cone de vedação e o lado interno do duto

300 Método para produzir o vaso de pressão reforçado com fibra de acordo com a invenção

310 Provisão de uma parte central em formato de cilindro produzida a partir de material plástico

320 Provisão de duas tampas de polo produzidas a partir de material plástico

330 Soldagem das tampas de polo à parte central

340 Superenrolamento da parte interna com material compósito de fibra

A1 Primeira superfície do cone de vedação em direção ao lado interno 11 A2 Segunda superfície do cone de vedação em direção ao lado externo 12 FVM Material compósito de fibra

LR Direção longitudinal

RR Direção radial

Z Eixo geométrico de cilindro da parte central cilíndrica

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Tampa de polo (1) para o fechamento bem vedado de um vaso de pressão (100), sendo que a tampa de polo (1) é caracterizada por compreender um lado interno (11) para o fechamento posterior do vaso de pressão (100), um lado externo (12) para o superenrolamento com um material compósito de fibra (3) após o fechamento do vaso de pressão (100) e um duto aberto em formato de gargalo (13) que se projeta para fora do lado externo e tem um contorno interno (13i), cada um feito de material plástico, e compreende um elemento de porta de pressão (2) conectado ao duto (13) para o fechamento do duto (13), em que o elemento de porta de pressão (2) compreende um cone de vedação (21) feito de metal com uma primeira seção (21a) que se projeta para fora através do duto (13) e com uma segunda seção (21 b) que se afunila pelo menos na área do duto (13) de maneira em formato de cone na direção da primeira seção (21a), que é mantida por meio de um meio de fixação (22) disposto na primeira seção (21a) do lado de fora em um encaixe por pressão bem vedado no contorno interno (13i), em que o contorno interno (13i) se afunila pelo menos em uma área do duto (13) de maneira em formato de cone para fora ao longo do duto (13), em que o contorno interno em formato de cone (13i), preferencialmente encaixado por pressão, é adaptado à segunda seção em formato de cone (21b), preferencialmente o contorno interno em formato de cone (13i) do duto (13) se estende do lado interno (11) para a extremidade de gargalo (13h) no lado externo (12).
2. Tampa de polo (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por o cone de vedação (21) se projetar com sua segunda seção (21b) do duto (13) além do lado interno (11).
3. Tampa de polo (1), de acordo com uma das reivindicações 1 a 2, caracterizada por a tampa de polo (1) compreende adicionalmente um elemento de afixação (14) para afixar o duto em formato de gargalo (13), em que o elemento de afixação (14) compreende uma primeira área de contato (14a), que se estende de maneira

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2/6 plana na direção radial do duto em formato de gargalo (13) ao longo do lado externo (12) e é adaptado para o contorno do lado externo (12) e é dotado para o superenrolamento do material compósito de fibra (3), e compreende uma segunda área de contato (14b), cujo formato interno é adaptado a um formato externo do duto em formato de gargalo (13) de tal maneira, que a segunda área de contato (14b) impede uma deformação do formato externo do duto em formato de gargalo (13) na direção radial (RR).
4. Tampa de polo (1), de acordo com a reivindicação 3, caracterizada por o formato externo do duto (13) na extremidade do gargalo (13h) compreender uma borda circunferencial (13r) e a segunda área de contato (14b) cobrir a borda circunferencial (13r) pelo menos parcialmente, para que uma deformação do formato externo do duto (13) também seja impedida perpendicular à direção radial (RR).
5. Tampa de polo (1), de acordo com a reivindicação 4, caracterizada por adicionalmente, a segunda área de contato (14b) se estender ao longo da primeira seção (21a) do cone de vedação (21), em que a primeira seção (21a) compreende uma vedação adequadamente disposta (23) circunferencialmente em torno da primeira seção (21a) para vedação bem vedada em relação à segunda área de contato (14b) do elemento de afixação (14).
6. Tampa de polo (1), de acordo com uma das reivindicações 3 a 5, caracterizada por o meio de fixação (22), que é disposto do lado de fora na primeira seção (21 a), ser uma porca de aperto (22z) aparafusada na primeira seção (21 a), com a qual a segunda seção (21b) é pressionada no contorno interno (13i) para a vedação bem vedada.
7. Tampa de polo (1), de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por

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3/6 o elemento de afixação (14) compreender adicionalmente uma terceira área (14c) na direção longitudinal (LR) oposto ao lado de dentro (11) da tampa de polo (1, 1') da segunda área de contato (14b), a qual compreende um lado interno (14i) voltado para a primeira seção (21a), em que o lado interno (14i) da terceira área (14c) é disposto de tal maneira que um vão circunferencial (15) seja formado entre o lado interno (14i) e a primeira seção (21 a) do cone de vedação (21) na direção radial (RR), em que o vão (15) é fornecido e projetado para o recebimento da porca de aperto (22).
8. Tampa de polo (1), de acordo com uma das reivindicações 3 a 5, caracterizado por o formato interno da segunda área de contato (14b) do elemento de afixação (14) se estender ao longo da primeira seção (21a) do cone de vedação (21) e ter uma reentrância (14d) em uma área oposta à primeira seção (21a) em que a reentrância do meio de fixação (22), que é disposta do lado de fora na primeira seção (21a), é disposta no tipo de um anel de mola elástico (22f), e a primeira seção (21a) do cone de vedação (21) compreende uma reentrância de anel (21 e), adaptada ao anel de mola (22f), em uma posição adaptada ao mesmo ao longo do eixo geométrico longitudinal (LR), em que o anel de mola (22f), após um pressionamento do cone de vedação (21) no duto (13), trava e, desse modo, fixa o cone de vedação (21) no encaixe por pressão bem vedado no contorno interno (13i).
9. Tampa de polo (1), de acordo com uma das reivindicações 3 a 8, caracterizado por o elemento de afixação (14) com sua segunda área de contato (14b) ser aparafusado no formato externo do duto em formato de gargalo (13), preferencialmente o elemento de afixação (14) e o duto em formato de gargalo (13) são configurados de tal maneira que o elemento de afixação (14) seja aparafusado de cima até o contato direto da primeira área de contato (14a) com o lado externo (12) no duto em formato de gargalo (13).
10. Tampa de polo (1), de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por

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4/6 o material plástico de pelo menos o duto em formato de gargalo (13) da tampa de polo (1) ser um material plástico mole e a segunda área de contato (14b) do elemento de afixação (14) ser dotada de um rosqueamento (16) para aparafusamento autocortante na tampa de polo (1).
11. Vaso de pressão reforçado por fibra (100) caracterizado por compreender um vaso interno (110) feito de material plástico que compreende uma parte central em formato de cilindro (120) e duas tampas de polo (1, Γ) em que cada um fecha a parte central (120) em ambos os lados e uma camada externa enrolada no vaso interno (110) feita de material compósito de fibra (3), em que uma das tampas de polo (1) é configurada, de acordo com a reivindicação 1.
12. Método (200) para produzir uma tampa de polo (1) feita de um material plástico para o fechamento bem vedado de um vaso de pressão (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por as etapas de

- provisão (210) da tampa de polo (1) com um lado interno (11) para o fechamento posterior do vaso de pressão (100), um lado externo (12) para o superenrolamento com um material compósito de fibra (3) após o fechamento do vaso de pressão (100) e um duto em formato de gargalo (13) que se projeta do lado externo (12) para fora com um contorno interno (13i) para a introdução subsequente de um cone de vedação (21) como parte de um elemento de porta de pressão (2);

- introdução (220) de um cone de vedação (21) feito de metal do lado interno (13i) no duto (13), em que o cone de vedação (21) compreende uma primeira seção (21a) e uma segunda seção (21b) que se afunila pelo menos na área do duto (13) de maneira em formato de cone na direção da primeira seção (21 a) até a primeira seção (21 a) se projetar para fora do duto em formato de gargalo (13);

- estabelecimento (260) de uma vedação bem vedada entre o cone de vedação (21) e o lado interno (13i) do duto (13) por meio de um meio de fixação (22), que é disposto do lado de fora na primeira seção (21 a), e que retém o cone de vedação em um encaixe por pressão bem vedado no contorno interno (13i).

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13. Método (200), de acordo com a reivindicação 12, caracterizado por compreender a etapa adicional de afixar (230) um elemento de afixação (14) ao duto em formato de gargalo (13) para impedir uma deformação do formato externo do duto (13) na direção radial, em que o elemento de afixação (14) compreende uma primeira área de contato (14a), que se estende de maneira plana na direção radial do duto em formato de gargalo (13) ao longo do lado externo (12) e é adaptado ao contorno do lado externo (12) e é dotado para o superenrolamento do material compósito de fibra (3), e uma segunda área de contato (14b) com um formato interno adaptado para um formato externo do duto em formato de gargalo (13).
14. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por o meio de fixação (22), que é disposto a partir do exterior na primeira seção (21a), ser uma porca de aperto (22z) ou um anel de mola (22f), a etapa para o estabelecimento (240) da vedação bem vedada compreende uma das etapas de exercício (240) de uma força de tração sobre o cone de vedação (21) por meio da porca de aperto (22z) aparafusada na primeira seção (21a) do lado de fora, ou pressionamento (250) do cone de vedação (21) no duto (13), em que o cone de vedação compreende na primeira seção (21a) uma reentrância de anel (21 e), que é adaptada ao anel de mola (22f), em uma posição adaptada ao mesmo ao longo do eixo geométrico longitudinal (LR), e o trancamento subsequente (255) do anel de mola (22f) na reentrância de anel do cone de vedação, em que o anel de mola (22f) é mantido elasticamente em uma reentrância (14d) no formato interno da segunda área de contato (14b) do elemento de afixação (14), que se estende ao longo da primeira seção (21 a) do cone de vedação (21).
15. Método (300) para produzir um vaso de pressão reforçado por fibra (100), de acordo com a reivindicação 12, que compreende a etapa de:

provisão (310) de uma parte central em formato de cilindro (21) feita de um material plástico;

caracterizado pelas etapas adicionais de:

provisão (320) de duas tampas de polo (1,1') feitas de um material plástico

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6/6 para o fechamento da parte central (120), da qual pelo menos uma das tampas de polo (1,1') é uma tampa de polo (1), de acordo com a reivindicação 1;

soldagem (330) das tampas de polo (1, Γ) que compreendem a tampa de polo (1) com um elemento de porta de pressão (2) já conectado à parte central (120) para produzir um vaso interno (2) feito de material plástico; e superenrolamento (340) do vaso interno (110) com material composite de fibra (3) para produzir o vaso de pressão reforçado por fibra (100).