CN112805497A - 用于机动车辆用的受压流体储箱的内壳 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车辆用的受压流体储箱(1)的内壳(3)，其特征在于，所述内壳包括：包括至少一个由第一聚合物材料制成的层的空心主体(7)；布置在所述空心主体(7)上并限定所述空心主体(7)的开口(17)的颈部(9)，该颈部(9)构造为用于接收接口零件(5、10)，借助于布置在所述颈部(9)与接口零件(5、10)之间的密封件(19)所述接口零件被密封地添置在所述颈部(9)上，所述颈部(9)由复合材料制成，该复合材料由含有增强纤维的第二聚合物材料构成；该复合材料的抗变形强度高于所述第一聚合物材料的抗变形强度；并且所述颈部(9)通过所述第一聚合物材料的聚合物链与所述第二聚合物材料的聚合物链的分子缠结而连结到所述空心主体(7)。本发明还涉及制造这样的内壳(3)的方法，以及包括这样的内壳(3)的储箱(1)。

Description

用于机动车辆用的受压流体储箱的内壳
技术领域
本发明涉及尤其是机动车辆用的受压流体储箱的领域。更确切地说，本发明涉及一种用于机动车辆用的受压流体储箱的内壳。
背景技术
在现有技术中已知包括内壳(也称作衬里)的受压流体储箱，该内壳设有通过密封件而确保与底座的密封的颈部。然而，问题在于颈部在密封件的作用下变形并产生泄漏。
一种用于确保密封的方案会是设置强度更高的材料，但缺陷在于内壳会变得更厚、更重或更昂贵。另一种方案会是在颈部上设置比如金属的插件，但这样的插件也是重的并使制造过程复杂化。
发明内容
本发明的目的尤其在于提出一种相对轻的同时避免泄漏的内壳。
为此，本发明的主题在于一种用于机动车辆用的受压流体储箱的内壳，其特征在于，所述内壳包括：
-包括至少一个由第一聚合物材料制成的层的空心主体；
-布置在所述空心主体上并限定空心主体的开口的颈部，所述颈部构造为用于接收接口零件，借助于布置在所述颈部与所述接口零件之间的密封件所述接口零件被密封地添置在所述颈部上，所述颈部由复合材料制成，所述复合材料由含有增强纤维的第二聚合物材料构成；
所述复合材料的抗变形强度高于所述第一聚合物材料的抗变形强度；并且
所述颈部通过所述第一聚合物材料的聚合物链与所述第二聚合物材料的聚合物链的分子缠结而连结到所述空心主体。
因此，由于使用了由复合材料制成的颈部，以简单、经济且不显著增加内壳重量的方式，实现了抗变形强度需求更高的颈部区域。
此外，将实现相互之间的聚合物链分子缠结的聚合物材料用于空心主体和颈部，允许以强度特别高的方式将颈部组装在壳的空心主体上。
由于抗变形强度更高，泄漏的风险也更受到限制。特别地，在维护操作期间，在替换比如阀门或密封件的与颈部接触的零件的情况下，内壳变形更少并因此有更大的可能性能够比如与新的阀门或新的密封件一起被再次使用。
所谓第一聚合物材料和第二聚合物材料的“聚合物链分子缠结”应理解为两种聚合物材料在熔融状态下被压在一起以至于发生自粘现象，借助于ISO 3146:2000标准测量出两种压在一起的聚合物材料的熔融温度。这样的自粘描述的是分子间扩散和穿过聚合物界面的分子链缠结(其形成了牢固的连结)的现象。与涉及表面能(或类似与否的两种材料之间的二次化学键)的附着不同，自粘涉及类似的材料(即化学兼容的材料)的聚合物链的二次键和分子链缠结。在理想条件下，当不再能从两种聚合物材料各自的基体中觉察出两种聚合物材料之间的界面时，扩散完成。例如，关于两种热塑性聚合物材料，当在界面处获得了热塑性聚合物-热塑性聚合物接触之后，分子间扩散和缠结对于终止过程和形成良好的焊接来说是必要的。例如出版物《Plastics and Composites Welding Handbook》(塑料和复合材料焊接手册)，ISBN 1-56990-313-1，23页中描述了这样的自粘现象。可尤其通过摩擦、振动、旋转、辐照两种聚合物材料或通过接触或无接触地加热两种聚合物材料的元件，来获得两种聚合物材料的熔融状态。
因此可理解，第一聚合物材料与第二聚合物材料化学兼容。所谓与第二聚合物材料“化学兼容”的第一聚合物材料是指每种聚合物材料包括无需添加额外材料就可焊接在一起的化学物质的事实。换句话说，化学兼容的聚合物材料适于通过熔融而相互紧密地连结，并尤其适于实现相互之间的聚合物链的分子缠结。两种聚合物材料的焊接应理解为使两种聚合物材料接触以便于在接触位置上发生自粘现象。通过在接触位置上提供热量而发生自粘现象。在热量作用下焊接两种材料的操作被称作热焊接。在下文中，“焊接”与“热焊接”同义地被使用。
可通过摩擦、振动、旋转、辐照两种聚合物材料或通过接触或无接触地加热两种聚合物材料的元件来实现焊接。几个焊接技术的例子为：热板焊接、振动焊接、超声波焊接、激光辐射焊接、红外辐射焊接、电磁感应焊接、电阻植入焊接，热气(例如氮气)焊接或旋转焊接。这些技术中的两种或多种的组合也是可行的，例如红外线辐射焊接和振动焊接。
可理解，“抗变形强度”包括抗蠕变强度和/或弹性抗拉强度(也被称作弹性极限)和/或弹性抗压强度。换句话说，第二聚合物材料优选地具有高于第一材料的抗蠕变强度的抗蠕变强度和高于第一材料的弹性抗拉强度的弹性抗拉强度。弹性抗拉强度(换句话说，弹性极限)是材料在其弹性范围中能够承受的最大应力。如果施加的应力大于弹性极限的话，则材料永久变形。可按照ISO 527:2012标准，在室温(23℃)下在以比如50mm/min的拉伸速度经历拉伸的材料样品上，测量材料的弹性极限。在是比如聚酰胺的吸湿材料的情况下，在令试样中的相对湿度达到50％的预处理之后进行拉伸测试。该处理的时长与试样的厚度有关。试样的形状由ISO 527标准定义。优选地，使用1B或1A类型的ISO 527试样。优选地，通过注射来制备这些试样。抗蠕变强度定义了遭受应力的材料的长期变形。一般观察抗蠕变强度两天以上、优选地至少500个小时并在空气中50℃的温度下进行。按照ISO 899-1:2017标准测量抗蠕变强度。根据内壳中、尤其是颈部与密封件接触的区域中所估计的最大应力，来选择在测试期间施加的应力。记录材料随时间的变形。优选地，使用1B或1A类型的ISO 527样品。
第二聚合物材料可以是与第一聚合物材料相同的聚合物材料，或者是比如仅抗变形强度比第一聚合物材料更高的不同的聚合物材料。
在含有增强纤维的聚合物材料中，增强纤维和聚合物材料缠结以形成整体式材料。
根据单独或组合地采用的所述内壳的其它可选特征：
-所述增强纤维选自包括玻璃纤维、碳纤维、聚合物纤维、天然纤维、金属纤维、金属合金纤维、陶瓷纤维和玄武岩纤维的集合。这些纤维允许增加复合材料的抗变形强度。
-所述增强纤维的至少一部分形成织物增强件。这允许简化内壳的制造。
-所述第一聚合物材料是热塑性的，优选地是半结晶的，并且所述第二聚合物材料是热塑性的，优选地是半结晶的。这允许简化内壳的制造。
-所述第一聚合物材料和所述第二聚合物材料属于相同的聚合物族，优选地选自包括聚酰胺(PA)族、聚邻苯二甲酰胺(PPA)族、聚烯烃族、聚酮(PK)族和聚缩醛族的集合的聚合物族。优选地，使用前述族的共聚物和均聚物。因此，特别是由于第一聚合物材料与第二聚合物材料之间的化学兼容性，第一聚合物材料与第二聚合物材料的聚合物链的分子缠结程度更高。
-所述第二聚合物材料与所述第一聚合物材料相同，例如是PA6。在该情况下，化学兼容性是最优的，聚合物链的分子缠结也是最优的。
-所述空心主体包括多个层，至少一个层由所述第一聚合物材料制成。因此，保留了内壳的完整性，同时允许将其它层用于空心主体，所述其它层例如允许增大内壳对连续加注和/或清空和/或对包含在内壳中的受压流体的化学侵蚀的抵抗性。优选地，其它层中的一个由EVOH(基于乙烯和乙烯醇的共聚物)构成，该层有利地布置在两个粘合剂层之间。优选地，粘合剂层是基于经马来酸酐类型基团接枝的低密度聚乙烯的。
本发明的主题还在于一种用于制造上述类型的内壳的方法，该方法包括以下步骤：
-布置设有开口的空心主体；
-布置构造为用于限定空心主体的开口的颈部；
-通过焊接组装所述颈部和所述空心主体。
本发明的主题还在于一种用于制造上述类型的内壳的方法，该方法包括以下步骤：
-将颈部布置在模具中，所述颈部构造为用于限定空心主体的开口，所述颈部由复合材料制成，该复合材料由含有增强纤维的第二聚合物材料构成；
-通过在模具中注射或旋转模制第一聚合物材料来模制空心主体，其中：
在该注射或旋转模制过程中，所述第一聚合物材料环绕所述颈部的复合材料的一部分，并且所述第二聚合物材料在与所述第一聚合物材料接触后至少部分地熔融，以使得在该注射之后，所述颈部被所述第一聚合物材料包覆模制，并且所述颈部通过所述第一聚合物材料的聚合物链与所述第二聚合物材料的聚合物链的分子缠结而连结到所述空心主体。
优选地，在模具中或在将颈部布置在模具中之前预先加热颈部，以促进聚合物链的分子缠结。
本发明的主题还在于一种用于制造上述类型的内壳的方法，该方法包括以下步骤：
-通过经由第一注射孔注射第一聚合物材料而在模具中模制空心主体；
-同时，通过经由第二注射孔注射由含有增强纤维的第二聚合物材料构成的复合材料而在所述模具中共模制限定所述空心主体的开口的颈部，以使得在模制之后，所述颈部通过第一聚合物材料的聚合物链与第二聚合物材料的聚合物链的分子缠结而连结到所述空心主体。
本发明的主题还在于一种用于制造上述类型的内壳的方法，该方法包括以下步骤：
-将增强纤维布置在模具中、在构造为用于变成颈部的区域中，所述颈部构造为用于限制空心主体的开口，所述增强纤维优选地是用比如烷硅的相容剂表面处理过的；
-通过在所述模具中注射或旋转模制或挤出吹塑、优选地通过挤出吹塑第一聚合物材料来模制空心主体和颈部。
本发明的主题还在于一种用于制造上述类型的内壳的方法，该方法包括以下步骤：
-将颈部布置在模具中，该颈部构造为用于限定空心主体的开口，该颈部由复合材料制成，该复合材料由含有增强纤维的第二聚合物材料构成；
-通过在所述模具中挤出吹塑第一聚合物材料来模制空心主体，其中：
在该挤出吹塑过程中，所述第一聚合物材料环绕所述颈部的复合材料的一部分，并且所述第二聚合物材料在与所述第一聚合物材料接触后至少部分地熔融，以使得在该挤出吹塑之后，所述颈部被所述第一聚合物材料包覆模制，并且所述颈部通过所述第一聚合物材料的聚合物链与所述第二聚合物材料的聚合物链的分子缠结而连结到所述空心主体。
优选地，在模具中或在将颈部布置在模具中之前预先加热颈部，以促进聚合物链分子缠结。
本发明的主题还在于一种用于制造上述类型的内壳的方法，该方法包括以下步骤：
-将颈部布置在模具中，所述颈部构造为用于限定空心主体的开口，所述颈部由复合材料制成，该复合材料由含有增强纤维的第二聚合物材料构成；
-借助于被加热到高于第一聚合物材料的熔融温度的温度的模具来旋转模制第一聚合物材料从而模制空心主体，其中：
在该旋转模制过程中，所述第一聚合物材料环绕所述颈部的复合材料的一部分，并且经由所述模具的加热而至少部分地熔融，所述第二聚合物材料在与所述第一聚合物材料接触和/或与所述模具接触后至少部分地熔融，以使得在该旋转模制之后，所述颈部被所述第一聚合物材料包覆模制，并且所述颈部通过所述第一聚合物材料的聚合物链与所述第二聚合物材料的聚合物链的分子缠结而连结到所述空心主体。
优选地，在模具中或在将颈部布置在模具中之前预先加热颈部，以促进聚合物链分子缠结。
最后，本发明的主题在于一种储箱，其为机动车辆用的用于受压流体、优选地用于氢的储箱，所述储箱包括：
-上述类型的内壳；
-在所述颈部外添置到所述内壳的颈部上的底座；
-优选地径向地布置在所述颈部与所述底座之间的密封件；
-外部加固壳，其添置在所述内壳和所述底座的周围。
附图说明
阅读以下仅作为例子提供的并参照附图做出的说明，将更好地理解本发明，在附图中：
-图1是包括根据本发明的第一实施例的内壳的储箱的局部示意性纵向剖视图；
-图2是允许根据第一实施例制造与图1的内壳类似的内壳的模具的局部示意性剖视图；
-图3是示出根据第二实施例制造与图1的内壳类似的内壳的局部示意性剖视图；
-图4是允许根据第三实施例制造与图1的内壳类似的内壳的模具的局部示意性剖视图；
-图5是允许根据第四实施例制造与图1的内壳类似的内壳的模具的局部示意性剖视图；
-图6是包括根据本发明的第二实施例的内壳的储箱的局部示意性纵向剖视图。
具体实施方式
如图1所示，比如机动车辆用的受压流体储箱1包括内壳3和形成底座5的接口零件。储箱的底座5用作比如接收用于加注或清空储箱的储箱连接装置。优选地，底座5是由比如不锈钢的金属制成的。储箱1还可包括未示出的添置在内壳3和底座5周围的外部加固壳，其特别是用于承受流体的压强。储箱1优选地设置为储存加压氢，其压强例如在注满状态下为至少350bar、优选地在注满状态下为至少700bar。700bar的压强对于轻型车辆的应用来说是典型的，而350bar的压强对于重型车辆和公共汽车的应用来说是典型的。
内壳3包括空心主体7和颈部9。底座5在颈部9的外部被添置在内壳3的颈部9上。
空心主体7例如由柱体11(在图1中仅示出柱体11的一部分)构成，该柱体的至少一个端部具有半球形部分13。半球形部分13的与柱体11相对的端部在此呈现出例如设有开口17的盘15状。开口17在该实施例中大致与柱体和对应的半球形部分13的轴线A共轴地取向。
在一个具体的实施例中，柱体11的两个端部均具有半球形部分13、盘15和开口17。
颈部9布置在空心主体7上，并限定空心主体7的开口17。颈部9构造为用于接收底座5。底座5借助于布置在颈部9与底座5之间的密封件19密封地添置在颈部9上。在图1所示的实施例中，颈部9朝向内壳3的外部，并在其外周上接收底座5。
在图1所示的实施例中，底座5通过螺固而被添置在颈部9上。因此，颈部9的外周的至少一部分设有螺纹，底座5通过对应的螺纹而螺固在其上。
密封件19优选地径向地布置在底座5与颈部9之间。在图1所示的实施例中，密封件19是环形的，并径向地布置在底座5的环形容置部21中。
空心主体7包括至少一个由第一聚合物材料制成的层。
例如，空心主体7包括单独一层。
可替代地，空心主体7包括多个层，至少一层由第一聚合物材料制成。例如，可使用尤其是由EVOH制成的形成受压流体的屏障的层。屏障层的作用在于防止受压流体穿过空心主体7的厚度而扩散到内壳3之外。该屏障层例如布置在两个粘合剂层之间。这些粘合剂层确保屏障层与尤其是由聚乙烯制成的聚合物材料层之间的附着。空心主体7的内部层和外部层由例如像聚乙烯、尤其是高密度聚乙烯的聚合物制成。空心主体7可由此通过挤出(尤其是共挤出)、模制、吹塑(即“blow-molding”)、更特别地挤出吹塑、吹膜挤出(即“filmblow extrusion”)、轧制、热成型、旋转模制、或注塑或注塑-吹塑来实现。
颈部9由复合材料制成，该复合材料由含有增强纤维的第二聚合物材料构成。该复合材料的抗变形强度高于第一聚合物材料的抗变形强度。
在颈部9中，增强纤维例如分散在第二聚合物材料内。局部的变形因此更小。
因此，颈部9通过第一聚合物材料的聚合物链与第二聚合物材料的聚合物链的分子缠结而连结到空心主体7。
第一聚合物材料例如是热塑性的，尤其是半结晶的。
第二聚合物材料例如是热塑性的，尤其是半结晶的。
例如，第一聚合物材料和第二聚合物材料属于相同的聚合物族，优选地选自包括聚酰胺(PA)族、聚邻苯二甲酰胺(PPA)族、聚烯烃族、聚酮(PK)族和聚缩醛族的集合的聚合物族。
对于某些聚合物材料，例如聚乙烯(PE)，短链分支分布指数影响抗变形、尤其是抗蠕变的强度。因此，短链分支分布指数更高时，抗变形、尤其是抗蠕变的强度得到了改善。
在一个具体实施例中，第一聚合物材料与第二聚合物材料一致。在该情况下，空心主体7则由没有增强纤维的第一聚合物材料制成，而颈部9则由有增强纤维的相同聚合物材料构成的复合材料制成。
增强纤维22是无机或有机、天然或合成的纤维，其优选地选自包括玻璃纤维、碳纤维、聚合物纤维、天然纤维、金属纤维、金属合金纤维、陶瓷纤维、玄武岩纤维的集合。合成纤维的集合尤其包括芳纶和聚酯。天然纤维的集合尤其包括麻和剑麻。增强纤维可基于玻璃、碳、聚合物。在是聚合物的情况下，可以是例如像芳纶的芳香族聚酰胺。玻璃纤维优选地是E玻璃、S玻璃或其它类型的玻璃的纤维。增强纤维优选地与热塑性材料兼容，一般与聚烯烃、尤其是与HDPE(即高密度聚乙烯)兼容。例如，用例如像硅烷或包括马来酸酐基团的化合物的增容剂对增强纤维进行表面处理。
增强纤维的直径例如介于0.1μm和1mm之间，优选地介于5μm和50μm之间，更优选地介于3μm和30μm之间。
增强纤维可以是短的、长的或连续的。短纤维的长度一般介于1μm和10μm之间。长纤维的长度一般介于1mm和11mm之间。连续纤维的长度至少为数厘米。
在是短或长增强纤维的情况下，增强纤维在复合材料中的含量一般为10重量％至60重量％。在低于10重量％的情况下，对于像抗变形强度的机械特征的改善并不显著。在高于60重量％的情况下，难以将材料用于尤其是注射模制的制造。
可使用由摩尔质量非常高的聚乙烯(也以缩写UHMPE知名)和增强纤维构成的复合材料。例如，有RTP公司的RTP 799X 138861D复合材料，其中的增强纤维是玻璃纤维。尽管其摩尔质量非常高，该复合材料却与注射模制特别兼容。
在是长纤维的情况下，可使用玻璃或碳纤维。
在是连续增强纤维的情况下，增强纤维在复合材料中的含量一般介于30体积％和70体积％之间。连续纤维例如被聚合物材料预先浸渍，因而被称作“预浸料(prepreg)”。它们可以是织造或非织造的(即随机分散)，或单向的。
在是织造的连续纤维的情况下，有例如Lanxess公司的Dynalite(注册商标)111RG600(3)/47％材料。该“预浸料”包含47体积％的预先浸渍有高密度聚乙烯的连续玻璃纤维。
单向的连续纤维例如以单向带的形式呈现，例如Celanese公司的Celstran(注册商标)CFR-TP HDPE-GF70-01。在该情况下，纤维含量例如是70重量％或45体积％。
对于通过注射模制制造的内壳，介绍以下实例：
实例1：
第一聚合物：PA6。23℃时的弹性抗拉强度为大约45MPa至48MPa。例如，UBEINDUSTRIES公司以名称UBE NYLON(注册商标)1218IU销售的聚合物。
复合材料：含有短玻璃纤维的PA6。例如：
-具有10重量％的玻璃纤维的A.Schulman公司的ACCUTECH(注册商标)NY0730G10L1复合材料，弹性抗拉强度为大约102MPa；
-具有20重量％的玻璃纤维的A.Schulman公司的ACCUTECH(注册商标)NY0730G20L复合材料，弹性抗拉强度为大约120MPa；
-具有30重量％的玻璃纤维的A.Schulman公司的ACCUTECH(注册商标)NY0730G30L复合材料，弹性抗拉强度为大约144MPa。
实例2：
第一聚合物：HDPE(即高密度聚乙烯)。弹性抗拉强度为大约22MPa。例如，Lyondellbasell公司的以名称Lupolen(注册商标)GX5038销售的聚合物。
复合材料：含有短玻璃纤维的HDPE(即高密度聚乙烯)。例如：
-具有10重量％的玻璃纤维的Sumika公司的THERMOFIL(注册商标)10F0V2 X066复合材料，弹性抗拉强度为大约30MPa。
可调节增强纤维在复合材料中的取向，以优化在密封件19施加的应力的方向上的比如抗变形强度的机械特征。
例如，增强纤维是织造的。增强纤维则形成织物增强件22。
本发明的所有实施例的共同元件用与图1中所示的实施例的附图标记相同的附图标记来表示。
现在将描述内壳3的数个制造方法的实例。
在图2所示的内壳3的制造方法实例中，提供模具23，该模具例如由定模25和动模27构成。
定模25包括限定空心主体7和颈部9的型腔，以及至少一个第一注射孔29。注射孔29例如轴向地布置并在例如限定空心主体7的区域处通向型腔。
根据图2所示的方法，将颈部9布置在模具23中，具体来说布置在定模25上。颈部9由此预先由复合材料制成，该复合材料由被称作第二聚合物材料的聚合物材料和增强纤维构成。
然后穿过注射孔29注射被称作第一聚合物材料的聚合物材料，以形成空心主体7，并通过第一聚合物材料的聚合物链与第二聚合物材料的聚合物链的分子缠结而实现空心主体7与颈部9的连结。
在注射过程中，熔融的第一聚合物材料环绕颈部9的内周(见图2，附图标记70)，并且第二聚合物在与第一聚合物材料接触后至少部分地熔融。为此，将第一聚合物材料注射到模具23中的温度比第二聚合物材料的熔融温度高至少10℃。在注射之后，颈部9则被第一聚合物材料包覆模制，并且颈部9通过第一聚合物材料的聚合物链与第二聚合物材料的聚合物链的分子缠结而连结到空心主体7。因此形成了内壳3，其包括空心主体7和布置在空心主体7上并限定空心主体7的开口17的颈部9，该空心主体包括由第一聚合物材料制成的层。
在该实例中，第二聚合物材料可以与第一聚合物材料相同或与第一聚合物材料不同。
在图3所示的另一制造方法的实例中，提供预先制造的空心主体7，该空心主体包括开口17。空心主体7由第一聚合物材料制成。还提供预先制造的颈部9。颈部9由复合材料制成，该复合材料由有增强纤维的第二聚合物材料构成。
在图3所示的内壳3的制造方法实例中，通过焊接组装颈部9和空心主体7。例如，在颈部9与空心主体7之间的环形接触区域31处实现焊接。由此，在焊接之后，颈部9通过第一聚合物材料的聚合物链与第二聚合物材料的聚合物链的分子缠结而连结到空心主体7。因此形成了内壳3，其包括空心主体7和布置在空心主体7上并限定空心主体7的开口17的颈部9，该空心主体包括由第一聚合物材料制成的层。
如果第二聚合物材料是聚邻苯二甲酰胺，则可例如使用热气焊接。气体优选地是比如氮的惰性气体，这允许避免氧化聚合物材料。
在该实例中，第二聚合物材料可以与第一聚合物材料相同或与第一聚合物材料不同。
在图4所示的另一制造方法实例中，该实例与图2所示的实例的不同之处在于，不是将颈部9布置在模具23中，而是将连续增强纤维布置在模具23中——在构造为用于变成颈部9的区域中，该颈部9构造为用于限定空心主体7的开口17。由此，将增强纤维布置在例如动模27的轴颈35的周围。在图4所示的实例中，这些增强纤维被织造成织物增强件22的形式。
然后穿过注射孔29将第一聚合物材料注射到模具23中，以通过模制形成空心主体7和颈部9。因此，在该情况下，构成空心主体7的聚合物材料与颈部9的聚合物材料相同。在该情况下，空心主体7由没有增强纤维的第一聚合物材料制成，而颈部9则由含有增强纤维(例如织造成织物增强件22的形式)的相同聚合物材料构成的复合材料制成。此外，空心主体7与颈部9之间的连结通过聚合物材料的聚合物链分子缠结实现。因此形成了内壳3，其包括空心主体7和布置在空心主体7上并限定空心主体7的开口17的颈部9，该空心主体包括由第一聚合物材料制成的层。
在图5所示的最后的制造方法的实例中，与图2所示的实例的不同之处在于，不是将颈部9布置在模具23中，而是模具23至少包括通到构造为用于变成颈部9的区域中的第二注射孔37，该颈部9构造为用于限定空心主体7的开口17。
在该方法的过程中，穿过注射孔29将第一聚合物材料注射到模具23中，以形成空心主体7，与此同时，穿过注射孔37将由含有增强纤维的第二聚合物材料构成的复合材料注射到模具23中，以形成颈部9。在空心主体7与颈部9的连结区域中，模具23具有限定用于第二聚合物材料的注射腔的可动元件(未示出)。当注射了第一和第二聚合物材料之后，就取走可动元件以令第二聚合物材料与第一聚合物材料接触。因此，空心主体7与颈部9之间的连结发生在预定的位置上。可替代地，可在注射第一聚合物材料数秒之前或之后(例如一秒之后)注射第二聚合物材料。在该实例中，第二聚合物材料可以与第一聚合物材料相同或与第一聚合物材料不同。
因此，在注射之后，颈部9通过第一聚合物材料的聚合物链与第二聚合物材料的聚合物链的分子缠结而连结到空心主体7。因此形成了内壳3，其包括空心主体7和布置在空心主体7上并限定空心主体7的开口17的颈部9，该空心主体包括由第一聚合物材料制成的层。
图6示出了包括根据本发明的第二实施例的内壳的储箱。在该实施例变型中，接口零件形成阀门10，并且颈部9构造为用于接收阀门10。阀门10用作例如用于加注或清空储箱的储箱连接装置。阀门10在颈部9内添置在内壳3的颈部9上。借助于布置在颈部9与阀门10之间的密封件24将阀门10密封地添置在颈部9上。在该实施例中，颈部9朝向内壳3的外部，并在其内周上接收阀门10。
在图6示出的实例中，通过将阀门10螺固在底座5上，而将阀门10添置在颈部9上。因此，底座5的内周的至少一部分设有螺纹，阀门10通过相应的螺纹而螺固在其上。
密封件24优选地径向地布置在阀门10与颈部9之间。在图6所示的实例中，密封件24是环形的，并径向地布置在阀门10的环形容置部26中。
在一个实施例变型(未示出)中，接口零件形成密封塞。密封塞用作例如柱体11的端部的封闭装置。
本发明不限于所说明的实施方式，对于本领域技术人员，其它实施方式会是明显的。
尽管图1所示的本发明示出了朝向内壳3外部并在其外周上接收底座5的颈部9，但本领域技术人员会容易地理解这样的颈部9可以朝向内壳3内部并在其内周上接收底座5(未示出)。与图5所示的制造方法类似的另一种制造内壳3的方法与其的不同之处在于，在模具23中，在颈部9的区域中将第二聚合物材料进行原位聚合化。例如，可基于己内酰胺实现聚酰胺的原位聚合化。该方法通常被称作“树脂传递模塑”或英文首字母缩写RTM，即“resin transfer molding”。己内酰胺是PA6的组成单体，己内酰胺具有在聚合化之前的粘性比PA6更低的优点，这允许以更低的压强来浸渍织物增强件。
为此，预先制成数种化合物的混合物，随后通过第二注射孔37进行注射。这些化合物优选地预先在90℃至110℃的温度下熔融。聚合化反应通常持续2至3分钟。
在第一实施例中，第一材料由己内酰胺、活化剂、添加剂和增强纤维构成。在第二实施例中，第一材料由己内酰胺、活化剂、添加剂构成。在该第二实施例中，将增强纤维布置在模具23中——在构造为用于变成颈部9的区域中，该颈部9构造为用于限定空心主体7的开口17。因此，将增强纤维布置在例如动模27的轴颈35的周围。这些增强纤维例如被织造成织物增强件22的形式。在这两个实施例中，第二材料由己内酰胺和催化剂构成。模具的温度优选地为150℃，以优化聚合化反应，同时允许在聚合化之后容易地对内壳脱模。
这两种材料可分开储存，并在注射孔37的上游被混合以形成前述混合物。
在该方法的过程中，穿过注射孔29将第一聚合物材料注射到模具23中，以形成空心主体7，与此同时，穿过注射孔37将前述混合物注射到构造为用于变成颈部9的区域中，该颈部9构造为用于限定空心主体7的开口17。在注射之后，混合物发生原位聚合，并因此形成颈部9。可替代地，可以在注射第一聚合物材料之前，例如一分钟前，注射前述混合物，以使得第二材料在与第一聚合物材料接触之前就开始聚合化反应。

Claims (14)

1.一种用于机动车辆用的受压流体储箱(1)的内壳(3)，其特征在于，所述内壳(3)包括：
-包括至少一个由第一聚合物材料制成的层的空心主体(7)；
-布置在所述空心主体(7)上并限定所述空心主体(7)的开口(17)的颈部(9)，该颈部(9)构造为用于接收接口零件(5、10)，借助于布置在所述颈部(9)与所述接口零件(5、10)之间的密封件(19)所述接口零件被密封地添置在所述颈部(9)上，所述颈部(9)由复合材料制成，该复合材料由含有增强纤维的第二聚合物材料构成；
该复合材料的抗变形强度高于所述第一聚合物材料的抗变形强度；并且
所述颈部(9)通过所述第一聚合物材料的聚合物链与所述第二聚合物材料的聚合物链的分子缠结而连结到所述空心主体(7)。
2.如权利要求1所述的内壳(3)，其中，所述增强纤维选自包括玻璃纤维、碳纤维、聚合物纤维、天然纤维、金属纤维、金属合金纤维、陶瓷纤维和玄武岩纤维的集合。
3.如上述权利要求中任一项所述的内壳(3)，其中，所述增强纤维的至少一部分形成织物增强件(22)。
4.如上述权利要求中任一项所述的内壳(3)，其中：
-所述第一聚合物材料是热塑性的，尤其是半结晶的，并且
-所述第二聚合物材料是热塑性的，尤其是半结晶的。
5.如上述权利要求中任一项所述的内壳(3)，其中，所述第一聚合物材料和所述第二聚合物材料属于相同聚合物族，优选地选自包括聚酰胺(PA)族、聚邻苯二甲酰胺(PPA)族、聚烯烃族、聚酮(PK)族和聚缩醛族的集合的聚合物族。
6.如上述权利要求中任一项所述的内壳(3)，其中，所述第二聚合物材料与所述第一聚合物材料相同。
7.如上述权利要求中任一项所述的内壳(3)，其中，所述空心主体(7)包括多个层，至少一个层由所述第一聚合物材料制成。
8.一种用于制造如上述权利要求中任一项所述的内壳(3)的方法，该方法包括以下步骤：
-布置设有开口(17)的空心主体(7)；
-布置构造为用于限定所述空心主体(7)的开口(17)的颈部(9)；
-通过焊接组装所述颈部(9)和所述空心主体(7)。
9.一种用于制造如权利要求1至7中任一项所述的内壳(3)的方法，该方法包括以下步骤：
-将颈部(9)布置在模具(23)中，所述颈部(9)构造为用于限定空心主体(7)的开口(17)，所述颈部(9)由复合材料制成，该复合材料由含有增强纤维的第二聚合物材料构成；
-通过在模具(23)中注射或旋转模制第一聚合物材料来模制空心主体(7)，其中：
在该注射或旋转模制过程中，所述第一聚合物材料环绕所述颈部(9)的复合材料的一部分，并且所述第二聚合物材料在与所述第一聚合物材料接触后至少部分地熔融，以使得在该注射之后，所述颈部(9)被所述第一聚合物材料包覆模制，并且所述颈部(9)通过所述第一聚合物材料的聚合物链与所述第二聚合物材料的聚合物链的分子缠结而连结到所述空心主体(7)。
10.一种用于制造如权利要求1至7中任一项所述的内壳(3)的方法，该方法包括以下步骤：
-通过经由第一注射孔(29)注射第一聚合物材料而在模具(23)中模制空心主体(7)；
-同时，通过经由第二注射孔(37)注射由含有增强纤维的第二聚合物材料构成的复合材料而在所述模具中共模制限定所述空心主体(7)的开口(17)的颈部(9)，以使得在模制之后，所述颈部(9)通过所述第一聚合物材料的聚合物链与所述第二聚合物材料的聚合物链的分子缠结而连结到所述空心主体(7)。
11.一种用于制造如权利要求1至7中任一项所述的内壳(3)的方法，该方法包括以下步骤：
-将增强纤维布置在模具(23)中、在构造为用于变成颈部(9)的区域中，所述颈部(9)构造为用于限定空心主体(7)的开口(17)，其中，所述增强纤维优选地是用比如硅烷的相容剂进行了表面处理的；
-通过在所述模具(23)中注射或旋转模制或挤出吹塑、优选地通过挤出吹塑第一聚合物材料来模制空心主体(7)和颈部(9)。
12.一种用于制造如权利要求1至7中任一项所述的内壳(3)的方法，该方法包括以下步骤：
-将颈部(9)布置在模具(23)中，该颈部(9)构造为用于限定空心主体(7)的开口(17)，该颈部(9)由复合材料制成，该复合材料由含有增强纤维的第二聚合物材料构成；
-通过在所述模具(23)中挤出吹塑第一聚合物材料来模制空心主体(7)，其中：
在该挤出吹塑过程中，所述第一聚合物材料环绕所述颈部(9)的复合材料的一部分，并且所述第二聚合物材料在与所述第一聚合物材料接触后至少部分地熔融，以使得在该挤出吹塑之后，所述颈部(9)被所述第一聚合物材料包覆模制，并且所述颈部(9)通过所述第一聚合物材料的聚合物链与所述第二聚合物材料的聚合物链的分子缠结而连结到所述空心主体(7)。
13.一种用于制造如权利要求1至7中任一项所述的内壳(3)的方法，该方法包括以下步骤：
-将颈部(9)布置在模具(23)中，所述颈部(9)构造为用于限定空心主体(7)的开口(17)，所述颈部(9)由复合材料制成，该复合材料由含有增强纤维的第二聚合物材料构成；
-借助于被加热到高于第一聚合物材料的熔融温度的温度的模具来旋转模制所述第一聚合物材料从而模制空心主体(7)，其中：
在该旋转模制过程中，所述第一聚合物材料环绕所述颈部(9)的复合材料的一部分，并且经由所述模具的加热而至少部分地熔融，所述第二聚合物材料在与所述第一聚合物材料接触和/或与所述模具接触后至少部分地熔融，以使得在该旋转模制之后，所述颈部(9)被所述第一聚合物材料包覆模制，并且所述颈部(9)通过所述第一聚合物材料的聚合物链与所述第二聚合物材料的聚合物链的分子缠结而连结到所述空心主体(7)。
14.一种用于机动车辆的受压流体储箱(1)，优选为用于存储氢的储箱，所述储箱包括：
-如权利要求1至7中任一项所述的内壳(3)；
-在所述颈部(9)外添置到所述内壳(3)的颈部(9)上的底座(5)；
-优选地径向地布置在所述颈部(9)与所述底座(5)之间的密封件(19)；
-外部加固壳，其添置在所述内壳(3)和所述底座(5)的周围。
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