DE102004050957A1

DE102004050957A1 - Hochdruckbehälter und dessen Herstellung

Info

Publication number: DE102004050957A1
Application number: DE102004050957A
Authority: DE
Inventors: Masahiko Toyota Kimbara; Daigoro Toyota Mori; Makoto Kariya Tsuzuki; Akiko Kariya Kumano
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-10-22
Filing date: 2004-10-19
Publication date: 2005-06-23
Also published as: KR20050039603A; US20050087537A1; JP2005127388A; CN1609500A

Abstract

Ein Hochdrucktank 10 hat eine Metallummantelung 20 mit einer gewünschten Tankgestalt und eine Hülle 30 aus einem zusammengesetzten Werkstoff, die an den Umfang der Metallummantelung 20 ausgebildet ist. Die Metallummantelung 20 hat einen zylindrischen Tonnenabschnitt 21, ein Mundstück 22, das an jedem der zwei Endabschnitte gelegen ist, und einen Deckelabschnitt 23, der den Tonnenabschnitt 21 mit dem Mundstück 22 verbindet. Ausdehnbare Abschnitte 211 eines Balgaufbaus sind entlang der gesamten Länge der Metallummantelung 20 in die axiale Richtung (Längsrichtung) ausgebildet. Die ausdehnbaren Abschnitte 211 bewirken eine elastische Wirkung durch Öffnen und Schließen (eine Verformung) ihrer Basisabschnitte 211b, um dadurch zu verhindern, dass ein Schlupf zwischen dem Metalltonnenabschnitt 21 und der Hülle 30 aus dem zusammengesetzten Werkstoff auftritt, wenn der Hochdrucktank 10 sich ausdehnt und zusammenzieht.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Bereich der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Hochdruckbehälter und ein Verfahren zum Herstellen eines Hochdruckbehälters.

Beschreibung des zugehörigen Stands der Technik

Hochdruckbehälter, die aus einer Metallummantelung aufgebaut sind, die in einer Hülle von einem zusammengesetzten Stoff anstelle des herkömmlichen Stahls gehüllt sind, sind hauptsächlich zum Speichern von Gas kommerziell brauchbar als Hochdruckbehälter geworden.

Hochdruckbehälter, die eine Metallummantelung verwenden, haben ein Problem hinsichtlich einer Ermüdung der Metallummantelung, die mit der Ausdehnung und Kontraktion des Behälters während des Befüllens mit und Gas und des Ausstoßes desselben auftritt. Mit Hüllen aus zusammengesetzten Werkstoff wird andererseits die Verringerung der Menge von Fasern zum Absenken der Kosten und des Gewichts die Wirkung der Erhöhung des Betrags einer Ausdehnung und einer Kontraktion, was die Anzahl begrenzt, mit der gestattet ist, dass der Behälter befüllt und abgelassen wird.

Somit würde ein Druckbehälter mit einem gewölbten Abschnitt an einer Sektion der Metallummantelung zum Verbessern einer Schwankung vorgeschlagen, die in die axiale Richtung aufgrund einer Schwankung eines Innendrucks auftritt.

Da jedoch mit der vorstehend beschriebenen Technologie nur eine Sektion der Metallummantelung einen gewölbten Abschnitt hat, der eine erkennbare Verformung (elastische Verformung) gestattet, unterscheidet sich das Ausmaß der Verformung der Metallummantelung von dem Ausmaß der Verformung der Hülle aus zusammengesetzten Werkstoff, was einen Schlupf zwischen den beiden erzeugt. Demgemäß wird unter einem hohen Flächendruck eine Scherkraft zwischen der Metallummantelung und der Hülle aus dem zusammengesetzten Werkstoff ausgeübt, was eine Reibung an einigen Schlupfabschnitten erzeugt, während an Abschnitten, die nicht gleiten, dass Ausmaß der Verformung der Metallummantelung und der Hülle aus dem zusammengesetzten Werkstoff im Wesentlichen gleich bleibt; demgemäß war es nicht möglich, Ermüdungseinschränkungen bei der Metallummantelung zu beseitigen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorstehende Thematik dadurch zu behandeln, dass ein Hochdruckbehälter vorgesehen wird, bei dem eine Verformung der Metallauskleidung und der Hülle aus dem zusammengesetzten Werkstoff im Wesentlichen gleich sind, was verhindert, dass ein Schlupf zwischen der Metallummantelung und der Hülle aus dem zusammengesetzten Werkstoff auftritt.

Bei einem ersten Gesichtspunkt zum Behandeln des Problems schafft die Erfindung einen Hochdruckbehälter. Der Hochdruckbehälter gemäß dem ersten Gesichtspunkt der Erfindung hat eine Metallummantelung, die einen hohlen Tonnenabschnitt hat, der über die gesamte axiale Länge davon mit axial verformbaren Abschnitte versehen ist, wie eine elastische Verformung in die axiale Richtung gestatten, und Endabschnitte; und eine Hülle aus zusammengesetzten Werkstoff, die den Umfang der Metallummantelung umfasst.

Gemäß dem Hochdruckbehälter gemäß dem ersten Gesichtspunkt der Erfindung sind axial verformbare Abschnitte, die eine elastische Verformung in die axiale Richtung gestatten, entlang der gesamten axialen Länge eines hohlen Tonnenabschnittes vorgesehen, wodurch eine Verformung der Metallummantelung und der Hüllen aus dem zusammengesetzten Werkstoff bei dem Hochdruckbehälter im Wesentlichen gleich gemacht werden kann, was verhindert, dass ein Schlupf in die axiale Richtung zwischen der Metallummantelung und der Hülle aus dem zusammengesetzten Werkstoff auftritt.

Bei dem Hochdruckbehälter gemäß dem ersten Gesichtspunkt der Erfindung kann der axial verformbare Abschnitt einstückig mit einem Balgaufbau bei dem Tonnenabschnitt ausgebildet sein und können die Endabschnitte einstückig mit dem Tonnenabschnitt ausgebildet sein. In diesem Fall wird durch eine elastische Verformung des axial verformbaren Abschnittes des Balgaufbaus gestattet, dass der Tonnenabschnitt der Metallummantelung eine Ausdehnung und eine Kontraktion in Zusammenhang mit einer axialen Ausdehnung und Kontraktion der Hülle aus zusammengesetztem Werkstoff durchläuft.

Bei dem Hochdruckbehälter gemäß dem ersten Gesichtspunkt der Erfindung kann die Metallummantelung durch eine Vielzahl von Tonnenbauteilen ausgebildet werden, die die axial verformbaren Abschnitte bilden und ebenso den Tonnenabschnitt ausbilden; und aus Endabschnittbauteilen, die die Endabschnitte von dem Tonnenabschnitt trennen und die zum schichtenweisen Einfassen der Vielzahl der Bauteile angeordnet sind. In diesem Fall wird eine axiale Ausdehnung und Kontraktion der Metallummantelungstonne in Zusammenhang mit einer axialen Ausdehnung und Kontraktion der Hülle aus dem zusammengesetzten Werkstoff durch den axial verformbaren Abschnitt gestattet, der aus einer Vielzahl von Tonnenbauteilen zusammengesetzt ist. Der Gestalt der Tonnenbauteile kann frei ausgewählt werden.

Bei dem Hochdruckbehälter gemäß dem ersten Gesichtspunkt der Erfindung kann der Tonnenabschnitt um seinen gesamten Umfang einen in Durchmesserrichtung verformbaren Abschnitt haben, die eine elastische Verformung in die Durchmesserrichtung gestattet. In diesem Fall wird eine Ausdehnung und Kontraktion in Durchmesserrichtung der Metallummantelungstonne in Zusammenhang mit einer Ausdehnung und Kontraktion der Hülle aus dem zusammengesetzten Werkstoff in die Durchmesserrichtung (Umfangsrichtung) durch einen in Durchmesserrichtung verformbaren Abschnitt vorgesehen. Demgemäß kann verhindert werden, dass ein Schlupf in die Durchmesserrichtung zwischen der Metallummantelung und der Hülle aus dem zusammengesetzten Werkstoff auftritt.

Die Erfindung gemäß ihrem zweiten Gesichtspunkt schafft einen Hochdruckbehälter. Der Hochdruckbehälter gemäß dem zweiten Gesichtspunkt der Erfindung ist gekennzeichnet durch eine Hülle aus einem zusammengesetzten Werkstoff; und einer Metallummantelung, die durch die Hülle aus dem zusammengesetzten Werkstoff umfasst ist und einen hohlen Tonnenabschnitt hat, der eine elastische Änderung über die gesamte axiale Länge gemäß einer axialen elastischen Änderung der Hülle aus dem zusammengesetzten Werkstoff durchläuft, und Endabschnitte.

Gemäß dem Hochdruckbehälter gemäß dem zweiten Gesichtspunkt der Erfindung kann, da der hohle Tonnenabschnitt eine elastische Änderung über die gesamte axiale Länge gemäß einer axialen elastischen Änderung der Hülle aus dem zusammengesetzten Werkstoff durchläuft, eine Verformung der Metallummantelung und der Hülle aus dem zusammengesetzten Werkstoff bei dem Hochdruckbehälter im Wesentlichen gleich gemacht werden, was verhindert, dass ein Schlupf in die axiale Richtung zwischen der Metallummantelung und der Hülle aus dem zusammengesetzten Werkstoff auftritt.

Bei dem Hochdruckbehälter gemäß dem zweiten Gesichtspunkt der Erfindung kann der Tonnenabschnitt einstückig mit einem Balgaufbau ausgebildet sein und kann der Endabschnitt einstückig mit dem Tonnenabschnitt ausgebildet werden. In diesem Fall wird gestattet, dass durch die elastische Verformung des Tonnenabschnitts des Balgaufbaus der Tonnenabschnitt der Metallummantelung eine Ausdehnung und Kontraktion in Zusammenhang mit einer axialen Ausdehnung und Kontraktion der Hülle aus dem zusammengesetzten Werkstoff durchläuft.

Bei dem Hochdruckbehälter gemäß dem zweiten Gesichtspunkt der Erfindung kann die Metallummantelung durch eine Vielzahl von Tonnenbauteilen, die den Tonnenabschnitt ausbilden; und durch Endabschnittbauteile ausgebildet werden, die die Endabschnitte getrennt von dem Tonnenabschnitt ausbilden und zum Einfassen der Vielzahl der Bauteile angeordnet sind. In diesem Fall wird eine axiale Ausdehnung und Kontraktion der Metallummantelungstonne in Zusammenhang mit einer axialen Ausdehnung und Kontraktion der Hülle aus dem zusammengesetzten Werkstoff durch den Tonnenabschnitt gestattet, der aus einer Vielzahl von Tonnenbauteilen besteht. Die Gestalt der Tonnenbauteile kann frei ausgewählt werden.

Bei dem Hochdruckbehälter gemäß dem zweiten Gesichtspunkt der Erfindung kann der Tonnenabschnitt zusätzlich eine elastische Änderung um seinen gesamten Umfang gemäß einer elastischen Änderung der Hülle aus dem zusammengesetzten Werkstoff in die Umfangsrichtung durchlaufen. Da in diesem Fall der Tonnenabschnitt eine elastische Änderung um seinen gesamten Umfang gemäß einer elastischen Änderung der Hülle aus dem zusammengesetzten Werkstoff in die Umfangsrichtung durchläuft, ist der Tonnenabschnitt der Metallummantelung fähig, sich in die Durchmesserrichtung des Tonnenabschnittes in Zusammenhang mit einer Ausdehnung und Kontraktion der Hülle des zusammengesetzten Werkstoffes in die Durchmesserrichtung (Umfangsrichtung) auszudehnen und zusammenzuziehen. Demgemäß kann verhindert werden, dass ein Schlupf in die Durchmesserrichtung zwischen der Metallummantelung und der Hülle aus dem zusammengesetzten Werkstoff auftritt.

Bei dem Hochdruckbehälter gemäß dem ersten oder zweiten Gesichtspunkt kann die Metallummantelung in die axiale Richtung vorbelastet sein. In diesem Fall kann die Ermüdungsgrenze der Metallummantelung erhöht werden. Wenn ebenso der Tonnenabschnitt aus einer Vielzahl von Tonnenabschnittsbauteilen besteht, kann ein verbessertes Niveau einer Gasdichtungsfähigkeit zwischen den Tonnenabschnittsbauteilen vorgesehen werden.

Bei einem Hochdruckbehälter gemäß dem ersten oder zweiten Gesichtspunkt kann die Metallummantelung eine Innenverstärkungsplatte haben, die orthogonal zu ihrer Achse angeordnet ist. In diesem Fall kann eine Verformung des Hochdruckbehälters in die Durchmesserrichtung durch die Verstärkungsplatte unter Kontrolle gehalten werden. Wenn zusätzlich die Verstärkungsplatte aus einem höchst wärmeleitfähigen Werkstoff hergestellt wird, kann die Wärmeübertragungsrate mit Bezug auf die Hülle aus dem zusammengesetzten Werkstoff erhöht werden.

Die Erfindung schafft in ihren dritten Gesichtspunkt einen Hochdruckbehälter. Der Hochdruckbehälter gemäß dem dritten Gesichtspunkt der Erfindung ist durch eine Metallummantelung, die einen hohlen Tonnenabschnitt, der über seinen gesamten Umfang mit in Durchmesserrichtung verformbaren Abschnitten versehen ist, die eine elastische Verformung in die Durchmesserrichtung gestatten, und Endabschnitte hat; und durch eine Hülle aus zusammengesetzten Werkstoff, die den Umfang der Metallummantelung einfasst.

Gemäß dem Hochdruckbehälter gemäß dem dritten Gesichtspunkt der Erfindung ist der hohle Tonnenabschnitt über seinen gesamten Umfang mit in Durchmesserrichtung verformbaren Abschnitten versehen, wodurch eine Verformung der Metallummantelung und der Hülle aus dem zusammengesetzten Werkstoff bei dem Hochdruckbehälter im Wesentlichen gleich gemacht werden kann, was verhindert, dass ein Schlupf in die Durchmesserrichtung zwischen der Metallummantelung und der Hülle aus dem zusammengesetzten Werkstoff auftritt.

Die Erfindung schafft in ihrem vierten Gesichtspunkt einen Hochdruckbehälter. Der Hochdruckbehälter gemäß dem vierten Gesichtspunkt der Erfindung ist durch eine Hülle aus zusammengesetzten Werkstoff; und einer Metallummantelung gekennzeichnet, die durch die Hülle aus dem zusammengesetzten Werkstoff umfasst ist und die einen hohlen Tonnenabschnitt hat, der eine elastische Änderung über den gesamten Umfang gemäß einer elastischen Änderung in Umfangsrichtung der Hülle aus dem zusammengesetzten Werkstoff durchläuft und Endabschnitte.

Gemäß dem Hochdruckbehälter gemäß dem vierten Gesichtspunkt der Erfindung durchläuft der hohle Tonnenabschnitt eine elastische Änderung über den gesamten Umfang gemäß einer elastischen Änderung in Umfangsrichtung der Hülle aus dem zusammengesetzten Werkstoff, wodurch eine Verformung der Metallummantelung der Hülle aus dem zusammengesetzten Werkstoff bei dem Hochdruckbehälter im Wesentlichen gleich gemacht werden können, was verhindert, dass ein Schlupf in die Durchmesserrichtung zwischen der Metallummantelung und der Hülle aus dem zusammengesetzten Werkstoff auftritt.

Bei einem Hochdruckbehälter gemäß einem des ersten bis vierten Gesichtspunkts kann der Metallummantelungsinnenraum eine Wasserstoffspeicherlegierung enthalten. In diesem Fall wird es möglich, das Füllniveau des Wasserstoffs, das zum Füllen des Behälters verwendet wird, zu erhöhen.

Die Erfindung schafft in ihrem fünften Gesichtspunkt ein Verfahren zum Herstellen eines Hochdruckbehälters. Das Verfahren zum Herstellen eines Hochdruckbehälters gemäß dem fünften Gesichtspunkt der Erfindung umfasst ein Aufreihen in einer Reihe einer Vielzahl von Tonnenabschnittsbauteilen zum Aufbauen eines Tonnenabschnitts; ein Anordnen eines Endabschnittsbauteils zum Aufbauen eines Endabschnitts an jedem der zwei Enden der Vielzahl der Tonnenabschnittsbauteile; ein Aussetzten der Endabschnittsbauteile einer Belastung in Richtung auf die Tonnenabschnittsbauteile; Umwickeln der Tonnenabschnittsbauteile und der Endabschnittsbauteile mit einer Verstärkungsfaser in einem belasteten Zustand; und ein Sichern der gewickelten Verstärkungsfaser mit einem Harzmittel.

Gemäß dem Verfahren zum Herstellen eines Hochdruckbehälters gemäß dem fünften Gesichtspunkt der Erfindung ist es möglich, Hochdruckbehälter herzustellen, die die ersten bis vierten Gesichtspunkte ermöglichen.

Die Erfindung schafft in ihrem sechsten Gesichtspunkt einen Hochdruckbehälter. Der Hochdruckbehälter gemäß dem sechsten Gesichtspunkt der Erfindung ist gekennzeichnet durch einen hohlen Metallummantelungstonnenabschnitt, der einen eingekerbten Querschnitt über die gesamte axiale Richtung, die gesamte Umfangsrichtung oder die gesamte axiale und Umfangsrichtung hat, so dass dann, wenn er einer Verformung über die gesamte axiale Richtung, die gesamte Umfangsrichtung oder die gesamte axiale und Umfangsrichtung ausgesetzt wird, eher eine elastische Verformung gestattet, die größer als sie wäre, wenn sie aus einer ebenen Fläche aufgebaut wäre; zwei Endabschnitt, die durchgehend mit der Metallummantelung sind; und eine Hülle aus einem zusammengesetzten Werkstoff, die die Metallummantelung und die Endabschnitte einfasst.

Gemäß dem Hochdruckbehälter gemäß dem sechsten Gesichtspunkt der Erfindung ist ein hohler Metallummantelungstonnenabschnitt vorgesehen, der einen eingekerbten Querschnitt über die gesamte axiale Richtung, die gesamte Umfangsrichtung oder die gesamte axiale und Umfangsrichtung hat, so dass dann, wenn er einer Verformung über die gesamte axiale Richtung, die gesamte Umfangsrichtung oder die gesamte axiale und Umfangsrichtung ausgesetzt wird, eher eine elastische Änderung gestattet, die größer ist, als wenn sie aus einer ebenen Fläche aufgebaut wäre, wodurch eine Verformung der Metallummantelung und der Hülle aus dem zusammengesetzten Werkstoff bei dem Hochdruckbehälter im Wesentlichen gleich gemacht werden kann, wodurch verhindert wird, dass ein Schlupf in die axial-und Umfangsrichtungen zwischen der Metallummantelung und der Hülle aus dem zusammengesetzten Werkstoff auftritt.

Bei dem Hochdruckbehälter gemäß dem sechsten Gesichtspunkt kann der Spalt zwischen einer äußeren Umfangsseite des Metallummantelungstonnenabschnitts und der inneren Umfangsseite der Hülle aus dem zusammengesetzten Werkstoff mit Harz oder Gummi gefüllt sein.

Bei dem Hochdruckbehälter gemäß dem sechsten Gesichtspunkt können der Metallummantelungstonnenabschnitt und die zwei Endabschnitte einstückig ausgebildet sein.

Bei dem Hochdruckbehälter gemäß dem sechsten Gesichtspunkt kann der Metallummantelungstonnenabschnitt aus einer Vielzahl von Tonnenabschnittsbauteilen aufgebaut werden, wobei die Bauteile einen Austritt von Gas aus dem Metallummantelungstonnenabschnitt durch Kontakt, ein Abdichtungsmaterial oder durch Schweißen verhindert.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Die folgende Beschreibung des Hochdruckbehälters und des Hochdruckbehälterherstellungsverfahren gemäß der Erfindung durch Arbeitsbeispiele nimmt Bezug auf die beigefügten Zeichnungen, in denen
1 eine Teilschnittansicht ist, die das Innere eines Hochdrucktanks gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel darstellt;
2 eine Darstellung ist, die das Äußere des Hochdrucktanks gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel darstellt;
3 eine Darstellung ist, die eine Abwandlung 1 des Hochdrucktanks gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
4 eine Detaildarstellung ist, die Details des Inneren des Hochdrucktanks gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiels zeigt;
5 eine Darstellung ist, die eine erste Abwandlung des Hochdrucktanks gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt;
6 eine Darstellung ist, die eine zweite Abwandlung des Hochdrucktanks gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt;
7 eine Darstellung ist, die eine dritte Abwandlung des Hochdrucktanks gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt;
8 eine Darstellung ist, die eine vierte Abwandlung des Hochdrucktanks gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt;
9 eine Darstellung ist, die eine fünfte Abwandlung des Hochdrucktanks gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt;
10 ein Ablaufdiagramm ist, das den Herstellungsprozess für den Hochdruckbehälter gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt;
11 eine Darstellung ist, die den Herstellungsprozess für den Hochdruckbehälter gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt;
12 eine Darstellung ist, die den Herstellungsprozess für den Hochdruckbehälter gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt;
13 eine Darstellung ist, die eine sechste Abwandlung des Hochdrucktanks gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt;
14 eine Detaildarstellung ist, die Details des Inneren des Hochdrucktanks gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel zeigt;
15 eine Darstellung ist, die eine Innenanordnung des Hochdruckbehälters gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel zeigt;
16 eine Detaildarstellung ist, die ein Verfahren zum Verbinden der Scheiben- und Tonnenabschnittsbauteile bei dem Hochdruckbehälter zeigt, der in 15 gezeigt ist;
17 eine Detaildarstellung ist, die ein weiteres Verfahren zum Verbindung der Scheiben- und Tonnenabschnittsbauteile bei dem Hochdruckbehälter zeigt, der in 15 gezeigt ist;
18 eine Darstellung ist, die eine erste Abwandlung des Hochdrucktanks gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel zeigt;
19 eine Detaildarstellung ist, die ein weiteres Verfahren zum Verbinden der Scheiben- und Tonnenabschnittsbauteile bei dem Hochdruckbehälter gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel zeigt;
20 eine Darstellung ist, die eine zweite Abwandlung des Hochdrucktanks gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel zeigt;
21 eine Detaildarstellung ist, die Details des Inneren des Hochdrucktanks gemäß einem fünften Ausführungsbeispiels zeigt;
22 eine Darstellung ist, die eine Innenanordnung des Hochdruckbehälters gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel zeigt;
23 eine Endansicht ist, die eine fragmentarische Queransicht des Hochdruckbehälters gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel zeigt;
24 eine Endansicht ist, die eine weitere fragmentarische Queransicht des Hochdruckbehälters gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel zeigt;
25 eine Darstellung ist, die eine Innenanordnung des Hochdruckbehälters gemäß siebten Ausführungsbeispiels zeigt; und
26 eine Endansicht ist, die eine fragmentarische Queransicht des Hochdruckbehälters gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel zeigt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE ERSTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL
Die folgende Beschreibung des Hochdrucktanks gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel nimmt Bezug auf die 1-3. 1 ist eine Teilschnittansicht, die das Innere eines Hochdrucktanks gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel darstellt. 2 ist eine Darstellung die das Äußere des Hochdrucktanks gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt. 3 ist eine Darstellung, die eine Abwandlung 1 des Hochdrucktanks gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt.
Wie 2 gezeigt ist, hat der Hochdrucktank 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel eine zylindrische Gestalt; und wie in 1 gezeigt ist weist er eine Metallummantelung 20 mit einer erforderlichen Tankgestalt sowie eine Hülle 30 aus zusammengesetzten Werkstoff auf, die an den Umfang der Metallummantelung 20 ausgebildet ist. Die Metallummantelung 20 kann aus Edelstahl oder Aluminium beispielsweise hergestellt werden.
Die Metallummantelung 20 weist einen zylindrischen Tonnenabschnitt 21, ein Mundstück 22, das an jedem der Endabschnitte gelegen ist, und einen Deckelabschnitt 23 auf, der den Tonnenabschnitt 21 mit dem Mundstück 22 verbindet. Bei der Metallummantelung 20 gemäß diesem Arbeitsbeispiel werden der Tonnenabschnitt 21, die Mundstücke 22 und die Deckelabschnitt 23 einstückig geformt. Wie in 1 gezeigt ist, hat der Tonnenabschnitt 21 ausdehnbare Segmente 211 aus einem Balgaufbau, der sich über die gesamte Länge der Metallummantelung 20 in ihre axiale Richtung (Längsrichtung) ausdehnt. Die entfernten Endabschnitte 211a der außen dehnbaren Segmente 211 haben einen Doppelrückenaufbau mit kleinem Durchmesser, um eine plastische Verformung aufgrund des Innendrucks zu vermeiden.
Durch eine elastische Wirkung, die durch Öffnen und Schließen (eine Verformung) ihrer Basisabschnitte 211b ausgeübt wird, verhindern die ausdehnbaren Segmente 211, dass ein Schlupf zwischen dem Metalltonnenabschnitt 21 und der Hülle 30 aus dem zusammengesetzten Werkstoff auftritt, wenn der Hochdrucktank 10 sich ausdehnt und zusammenzieht. In diesem Arbeitsbeispiel hat der Tonnenabschnitt 21 ausdehnbare Segmente 211 über seine gesamte Länge und ist somit fähig sich über seine gesamte Länge in Verbindung mit einer Verformung der Hülle 30 aus dem zusammengesetzten Werkstoff zu verformen. Das Niveau der Ausdehnung, die nämlich für den Tonnenabschnitt 21 erforderlich ist, ist über die gesamte Länge des Tonnenabschnitts 21 durch die ausdehnbaren Segmente 211 verteilt.
Die Hülle 30 aus dem zusammengesetzten Werkstoff ist durch Wickeln des Umfangs der Metallummantelung 20 mit Verstärkungsfasern, beispielsweise Kohlefasern oder keramischen Fasern, durch ein Schraubenwickel- und -endewickelverfahren ausgebildet und wird dann an dem Ort durch Imprägnieren mit Harz, wie zum Beispiel einem Epoxydharz fixiert. Demgemäß wird die Hülle 30 aus dem zusammengesetzten Werkstoff ein unterschiedliches Schichtschnittprofil in Abhängigkeit von dem Wickelverfahren haben; in den Zeichnungen ist das Schichtschnittprofil nicht im Detail dargestellt. Wenn die Metallummantelung 20 mit Verstärkungsfasern umwickelt wird, ist es wichtig Sorge zu tragen, so dass die Verstärkungscharakteristiken der Verstärkungsfasern wirksam verwirklicht werden.
Nach dem Ausbilden der Hülle 30 aus dem zusammengesetzten Werkstoff an der Metallummantelung 20 wird ein Verbindungsventil 25 an dem Mundstück 22 der Metallummantelung 20 über einen O-Ring 24 zum Vervollständigen des Hochdrucktanks eingebaut.
Da die ausdehnbaren Segmente 211 nur ausgebildet zu werden brauchen, um auf den Tonnenabschnitt 21 eine elastische Änderung auszuüben, die derjenigen der Hülle 30 aus dem zusammengesetzten Werkstoff ähnlich ist, können sie ebenso beispielsweise ausgebildet werden, wie 3 gezeigt ist. Der in 3 gezeigte Hochdrucktank 10 hat ausdehnbare Segmente 212, die im Allgemeinen eine große U-Gestalt haben, die entfernte Endabschnitte 212a mit einem Doppelrückenaufbau mit kleinem Durchmesser haben, und die eine elastische Wirkdung durch ein Öffnen und Schließen (eine Verformung) ihrer Basisabschnitte 212b ausüben.
Da gemäß dem Hochdrucktank 10 des ersten Ausführungsbeispiels, wie angemerkt ist, die ausdehnbare Segmente 211 über die gesamte Länge des Tonnenabschnitts 21 ausgebildet sind, kann dann, wenn der Hochdrucktank 10 eine Ausdehnung und Kontraktion in die axiale Richtung durchläuft, wenn er mit Inhalten befüllt oder von diesen entleert wird, beispielsweise einem Gas, ein Schlupf, der in die axiale Richtung zwischen dem Tonnenabschnitt 21 (der Metallummantelung 20) und der Hülle 30 aus dem zusammengesetzten Werkstoff auftritt verhindert werden. Der Tonnenabschnitt 21 ermöglicht nämlich dadurch, dass er mit den ausdehnbaren Segmenten 211 über die gesamte Länge des Tonnenabschnitts 21 versehen ist, dass die Metallummantelung 20 sich gleichmäßig in die axiale Richtung auf die gleiche Art und Weise ausdehnt und zusammenzieht wie sich die Hülle 30 aus dem zusammengesetzten Werkstoff gleichmäßig in die axiale Richtung in Zusammenhang mit der Ausdehnung und Kontraktion des Hochdrucktanks 10 ausdehnt und zusammenzieht, so dass ein Schlupf, der in die axiale Richtung zwischen dem Tonnenabschnitt 21 und der Hülle 30 aus dem zusammengesetzten Werkstoff auftritt, verhindert werden kann.
Durch Verhindern des Schlupfs zwischen dem Tonnenabschnitt 21 (der Metallummantelung 20) und der Hülle 30 aus dem zusammengesetzten Werkstoff wird es möglich, zu verhindern, dass Reibung zwischen den beiden 21 (20), 30 erzeugt wird, so dass eine Abnutzung des Tonnenabschnitts 21 (der Metallummantelung 20) und der Hülle 30 aus dem zusammengesetzten Werkstoff verhindert werden kann, die in Verbindung mit einer derartigen Reibung auftritt. Als Ergebnis kann die Lebensdauer des Hochdrucktanks 10 verlängert werden.
Da die Metallummantelung 20 die elastische Änderung als Ergebnis der Tatsache durchläuft, dass sie mit den ausdehnbaren Segmenten 211 versehen ist, kann die Ermüdungslebensdauer der Metallummantelung 20 verbessert werden.
ZWEITES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL
Die folgende Beschreibung des Hochdrucktanks gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel nimmt Bezug auf die 4 – 12. 4 ist eine Detaildarstellung, die Details des inneren des Hochdrucktanks gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt. 5 ist eine Darstellung, die eine erste Abwandlung des Hochdrucktanks gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt. 6 ist eine Darstellung, die eine zweite Abwandlung des Hochdrucktanks gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt. 7 ist eine Darstellung, die eine dritte Abwandlung des Hochdrucktanks gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt. 8 ist eine Darstellung, die eine vierte Abwandlung des Hochdrucktanks gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt. 9 ist eine Darstellung, die eine fünfte Abwandlung des Hochdrucktanks gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt. 10 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Herstellungsprozess für den Hochdrucktank gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt. Die 11 und 12 sind Darstellungen, die den Herstellungsprozess für den Hochdruckbehälter gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigen.
Der Hochdrucktank 11 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem Hochdrucktank 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel dahingehend, dass der Tonnenabschnitt 41 der Metallummantelung 40 aus einer Vielzahl von Tonnenabschnittsbauteilen 42 ausgebildet ist und die Enden der Metallummantelung 40 durch Endabschnittsbauteile 43 ausgebildet sind, die von den Tonnenabschnittsbauteilen 42 getrennt sind. Eine Vielzahl von Tonnenabschnittsbauteilen 42 bildet nämlich einen ausdehnbaren Abschnitt, der eine Ausdehnung und Kontraktion einer Metallummantelung 40 in Zusammenhang mit einer axialen Ausdehnung und Kontraktion der Hülle 30 aus dem zusammengesetzten Werkstoff gestattet. Da andererseits die Hülle 30 aus dem zusammengesetzten Werkstoff, das Verbindungsventil 25 usw. denjenigen bei dem Hochdrucktank 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel analog sind, werden diese mit identischen Symbolen bezeichnet und werden nicht beschrieben. Zusätzlich ist die äußere Erscheinung des Hochdrucktanks 11 mit der Erscheinung des Hochdrucktanks 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel identisch, wobei Bezug auf 2 ohne den Bedarf nach einer zusätzlichen Zeichnung genommen werden kann.
Wie angemerkt, besteht der Tonnenabschnitt 41 der Metallummantelung 40 in dem zweiten Ausführungsbeispiel aus einer Vielzahl von Tonnenabschnittsbauteilen 42. Die Tonnenabschnittsbauteile 42 können beispielsweise aus ringförmigen Elementen mit einem C-förmigen Querschnitt zusammengesetzt sein, die eine elastische Verformung ausüben, wenn ihre offenen Enden sich nahe an oder entfernt voneinander als Reaktion auf einen Druck bewegen, der in die axiale Richtung des Hochdrucktanks 11 ausgeübt wird. Der Tonnenabschnitt 41 besteht aus Tonnenabschnittsbauteilen 42, die in einer Vielzahl in die axiale Richtung des Hochdrucktanks 11 aufgereiht sind. Die Tonnenabschnittsbauteile 42 können einfach in engen Kontakt (Kontaktabdichtung) angeordnet werden oder durch einen Klebstoff miteinander gefügt werden.
Die Endabschnittsbauteile 43, die die Metallummantelung 40 in dem zweiten Ausführungsbeispiel bilden, weisen eine erste Öffnung 431 entsprechend dem Mundstück 22 der Metallummantelung 20 in dem ersten Ausführungsbeispiel und eine zweite Öffnung 432 auf, die eine Öffnungsfläche hat, die größer als die erste Öffnung 431 ist und dem Deckelabschnitt 23 der Metallummantelung 20 in dem ersten Ausführungsbeispiel entspricht. Durch den Umfangsrandabschnitt 433 der zweiten Öffnung 432 stützt das Endabschnittsbauteil 43 die Tonnenabschnittsbauteile 42, die von der Vielzahl der Tonnenabschnittsbauteile 42, die in eine Reihe aufgereiht sind, an den zwei Enden gelegen sind.
Neben den ringförmigen Elementen mit dem C-förmigen Querschnitt könnten die ringförmigen Elemente, die in den 5 – 9 dargestellt sind, als Tonnenabschnittsbauteile 42 verwendet werden. In einer ersten Abwandlung, die in 5 gezeigt ist, werden ringförmige Tonnenabschnittsbauteile 42a mit einem U-förmigen Querschnitt verwendet. In einer zweiten Abwandlung, die in 6 gezeigt ist, werden einzelflanschige ringförmige Tonnenabschnittsbauteile 42b mit einem U-förmigen Querschnitt verwendet, wobei Positionen von angrenzenden Tonnenabschnittsbauteilen 42b relativ zueinander durch die Flansche reguliert werden, um die Ausrichtung der Tonnenabschnittsbauteile 42b zu vereinfachen. In einer dritten Abwandlung, die in 7 gezeigt ist, werden ringförmige Tonnenabschnittsbauteile 42b mit einem U-förmigen Querschnitt und doppelflanschige ringförmige Tonnenabschnittsbauteile 42c mit einem U-förmigen Querschnitt verwendet.
In einer vierten Abwandlung, die in 8 gezeigt ist, werden ringförmige (rohrringförmige) Tonnenabschnittsbauteile 42d mit einem O-förmigen Querschnitt verwendet. Tonnenabschnittsbauteile 42d können eine Vielzahl von Löchern haben, die in diesen ausgebildet sind (insbesondere in Richtung auf die Ringmitte). In diesem Fall wird der Innendruck auf die Innenseite der Tonnenabschnittsbauteile 42d durch die Löcher aufgebracht, was den Kontaktdruck zwischen den Tonnenabschnittsbauteilen 42d erhöht, um den engen Kontakt zu verbessern. Durch Verbessern des engen Kontakts kann dann, wenn die Tonnenabschnittsbauteile 42d miteinander verbunden werden, die Kraft verringert werden, die dazu neigt, die verbunden Abschnitte auseinander zu ziehen. In einer fünften Abwandlung, die in 9 gezeigt ist, werden ringförmige Tonnenabschnittsbauteile 42a und Abdichtungselemente 44 verwendet, die aus einem Elastomer, insbesondere aus Gummi oder Teflonharz bestehen. In dieser Abwandlung werden mit Metalltonnenabschnittsbauteile 42a und nicht metallische Abdichtungselemente 44 abwechselnd angeordnet. Durch Zwischenlegen von Abdichtungselementen 44 kann die Abdichtung zwischen den Tonnenabschnitt 41 und der Hülle 30 aus dem zusammengesetzten Werkstoff verbessert werden.
Die folgende kurze Beschreibung des Herstellungsprozesses für den Hochdrucktank 11 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel nimmt Bezug auf die 10 – 12. Wie in 11 gezeigt ist, wird zunächst eine Vielzahl von Tonnenabschnittsbauteilen 42 gemäß der erforderlichen Menge des Hochdrucktanks 11 aufgereiht und wird ein Endbauteil 43 an jedem der zwei Enden des Tonnenabschnitts 41 angeordnet, der durch die Vielzahl der Tonnenabschnittsbauteile 42 ausgebildet wird, um den Zusammenbau (die Ausbildung) der Metallummantelung 40 durchzuführen (Schritt S10). Beim Aufreihen und Anordnen der Tonnenabschnittsbauteile 42 und der Endabschnittsbauteile 43 zum Ausbilden der Metallummantelung 40 wird die Positionierung unter Verwendung einer Einspannvorrichtung 45 durchgeführt, während ein vorbestimmtes Niveau eines Drucks in die axiale Richtung aufgebracht wird, wie in der Zeichnung gezeigt ist.
Wenn die Ausbildung der Metallummantelung 40 beendet ist, wie in 12 gezeigt ist, wird die Baugruppe aus der Einspannvorrichtung 45 gezogen, während fortgesetzt der Druck in die axiale Richtung beibehalten wird, und wird die Baugruppe der Metallummantelung 40 mit Verstärkungsfasern 31 unter Verwendung eines Fadenwicklers 46 umwickelt (Schritt S11). Wenn die Verstärkungsfasern 31 umwickelt werden, werden Schraubenwickel- und -bindewickelverfahren verwendet. Typischerweise wird Bindewickel für den Tonnenabschnitt 41 verwendet und wird Schraubenwickeln für den Tonnenabschnitt 41 und den Endabschnitt (die Endabschnittsbauteile 43) verwendet. Durch Umwickeln der Verstärkungsfasern 31 werden die Tonnenabschnittsbauteile 42 und die Endabschnittsbauteile 43 sicher an dem Ort fixiert. In 12 ist der Faserwickler 46 konzeptartig gezeigt.
Die umwickelten Verstärkungsfasern 31 werden dann mit Harz, wie z.B. einem Epoxydharz imprägniert, um die Verstärkungsfasern 31 zu sichern und die Hülle 30 aus dem zusammengesetzten Werkstoff auszubilden (Schritt S12). Abschließend werden die Verbindungsventile 25 und andere zugehörige Bauteile angebracht (Schritt S13), um den Hochdrucktank 11 zu vervollständigen.
Gemäß dem Hochdrucktank 11 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel, wie vorstehend beschrieben ist, werden die folgende Vorteile zusätzlich zu denjenigen erhalten, die durch den Hochdrucktank 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel erzielt werden. Während der Tonnenabschnitt 41 der Metallummantelung 40 des Hochdrucktanks 11 aus einer Vielzahl von Tonnenabschnittsbauteilen 42 ausgebildet ist, kann, da er in einem vorbelasteten Zustand in die axiale Richtung hergestellt wird, die Gasdichtigkeit zwischen den Tonnenabschnittsbauteilen 42 verbessert werden. Während die Tonnenabschnittsbauteile 42 und die Endabschnittsbauteile 43 durch die Vorbelastung und den Innendruck, wenn sie einmal mit Inhalt gefüllt sind, kontaktabgedichtet sind, kann die Abdichtung zwischen den Elementen 42, 43 verbessert werden und die Gasdichtigkeit beibehalten werden.
Da zusätzlich die Metallummantelung 40 einer Vorbelastung in die axiale Richtung ausgesetzt wird, kann die Ermüdungsgrenze der Metallummantelung 40 erhöht werden. Das zweite Ausführungsbeispiel kann ebenso auf die 13 gezeigte Art und Weise in die Praxis umgesetzt werden. 13 ist eine Darstellung, die eine sechste Abwandlung des Hochdrucktanks gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt. In dieser sechsten Abwandlung werden bei dem Hochdrucktank 11 Tonnenabschnittsbauteile 42a mit einem U-förmigen Querschnitt nicht durch Kontakt oder Fügen verbunden, sondern durch Schweißen, wie durch Schweißabschnitte 47 angedeutet ist. Der Hochdrucktank 11 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel wird in einem vorbelasteten Zustand dadurch hergestellt, dass der mit Verstärkungsfasern 31 umwickelt wird, und da die Tonnenabschnittsbauteile 42a eine elastische Verformung aufprägen, kann eine Spannungskonzentration an den Schweißabschnitten 47 während der Ausdehnung und Kontraktion des Hochdrucktanks 11 vermieden werden. Demgemäß kann die Lebensdauer der Metallummantelung 40 auch dann verbessert werden, wenn die Tonnenabschnittsbauteile 42a durch Schweißen verbunden werden. Schweißen kann über den gesamten Umfang durchgeführt werden oder kann punktartig ausgeführt werden.
In dem zweiten Ausführungsbeispiel ist die Vorbelastung der Metallummantelung 40 nicht auf die axiale Richtung ausschließlich beschränkt, sondern sie kann sowohl in die axiale als auch in die Umfangsrichtung durchgeführt werden. Das Mittel zum Vorbelasten kann aus entweder dem Aufbringen eines mechanischen Drucks oder der Verwendung eines Fluids zum Verringern des Druck in dem Inneren oder dem Aufbringen eines Drucks von Außen bestehen.
DRITTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL
Die folgende Beschreibung des Hochdrucktanks gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel nimmt Bezug auf 14. 14 ist eine Detaildarstellung, die Details des Innern des Hochdrucktanks gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel darstellt. Die Metallummantelung 50 des Hochdrucktanks 12 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel ist durch ein Tonnenabschnittsbauteil 52, dass einen einstückig ausgebildeten Tonnenabschnitt 51 mit einer schraubenförmigen Vertiefung ausbildet, die als die ausdehnbaren Abschnitte dienen, und ein Endabschnittsbauteil 53 ausgebildet, dass mit dem Tonnenabschnittsbauteil 52 gewindeartig gepaart ist. Andere Bauteile des Hochdrucktanks 12 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel sind den Bauteilen des Hochdrucktanks 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel analog; Demgemäß werden diese mit identischen Symbolen bezeichnet und nicht beschrieben.
Gemäß dem Hochdrucktank 12 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel ist das Endabschnittsbauteil 53 gewindeartig mit dem Tonnenabschnittsbauteil 52 gepaart, um die Metallummantelung 50 auszubilden, so dass die Metallummantelung 50 einfach ausgebildet werden kann. Da zusätzlich das Tonnenabschnittsbauteil 52 eine Vertiefung hat, die als die ausdehnbaren Abschnitte dient und einen kurvigen längsgerichteten Abschnitt hat, erzielt der Hochdrucktank 12 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel die Arbeitswirkungen, die dem Hochdrucktank gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel analog sind.
VIERTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL
Die folgende Beschreibung des Hochdrucktanks gemäß dem vierten Ausführungsbeispiels nimmt Bezug auf die 15 – 20. 15 ist eine Darstellung, die eine Innenanordnung des Hochdruckbehälters gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel zeigt. 16 ist eine Detaildarstellung, die ein Verfahren zum Verbinden der Scheiben- und Tonnenabschnittsbauteile bei dem Hochdruckbehälter zeigt, der in 15 gezeigt ist. 17 ist eine Detaildarstellung, die ein weiteres Verfahren zum Verbinden der Scheiben- und Tonnenabschnittsbauteile bei dem Hochdruckbehälter zeigt, der in 15 gezeigt ist. 18 ist eine Darstellung, die eine erste Abwandlung des Hochdrucktanks gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel zeigt. 19 ist eine Detaildarstellung, die ein weiteres Verfahren zum Verbinden der Scheiben- und Tonnenabschnittsbauteile bei dem Hochdruckbehälter gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel zeigt. 20 ist eine Darstellung, die eine zweite Abwandlung des Hochdrucktanks gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel zeigt.
Beim Hochdrucktank 13 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel wird wie der Hochdrucktank 11 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Tonnenabschnitt 61 der Metallummantelung 60 aus einer Vielzahl von Tonnenabschnittsbauteilen 62 ausgebildet, die als ausdehnbare Abschnitte dienen, wobei die zwei Enden der Metallummantelung 60 aus Endabschnittsbauteilen 63 ausgebildet sind, die von den Tonnenabschnittsbauteilen 62 getrennt sind. Scheiben 64 werden zwischen die Tonnenabschnittsbauteile 62 gesetzt. Andere Bauteile des Hochdrucktanks 13 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel sind den Bauteilen des Hochdrucktanks 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel oder dem Hochdrucktank 11 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel analog; Demgemäß werden diese mit identischen Symbolen bezeichnet und nicht beschrieben.
Wie 15 gezeigt ist, sind beispielsweise die Tonnenabschnittsbauteile 62 in dem vierten Ausführungsbeispiel ringförmige Elemente mit einem U-förmigen Querschnitt, die eine elastische Verformung ausführen, wenn ihre offenen Enden sich nah aneinander oder voneinander weg aufgrund einer Spannung bewegen, die in die axiale Richtung des Hochdrucktanks 13 aufgebracht wird. Wenn die Scheibe 64 zwischen den Tonnenabschnittsbauteilen 62 eingefasst sind, werden eine Vielzahl von Tonnenabschnittsbauteilen 62 in die axiale Richtung des Hochdrucktanks 13 zum Bilden des Tonnenabschnitts 61 aufgereiht.
Scheiben 64 bestehen aus einem Metall, wie z.B. Kupfer oder Aluminium, oder aus FRP; wie in 15 gezeigt ist, haben sie eine Vielzahl von Löchern 641, die eine Bewegung von Gasinhalten gestatten. Durch Vorsehen der Scheibe 64 kann eine Verformung des Hochdrucktanks 13 in die Umfangsrichtung kontrolliert werden. Bei diesem Arbeitsbeispiel können die Tonnenabschnittsbauteile 62 aus Edelstahl, Aluminium oder ähnlichem ausgebildet werden; Jedoch ist Edelstahl schwierig zu verbinden, während er eine hohe Festigkeit hat. Demgemäß können diese, wenn Edelstahl für die Tonnenabschnittsbauteile 62 verwendet wird, plattierte Werkstoff sein, die mit Kupfer oder Aluminium beschichtet sind, um die Verbindbarkeit mit den Scheiben 64 zu verbessern.
Da ebenso typischerweise Gase einfach durch die Hülle 30 aus dem zusammengesetzten Werkstoff hindurchdringen, können die Flächen der Scheibe 64 beschichtet sein, um ein Hindurchdringen von Gasinhalten zu verhindern.
Beschichtungswerkstoff zur Verwendung beim Beschichten können Fluorharze und andere derartige Harze oder Aluminium, Gold, Kupfer und andere Metalle umfassen.
Wie in 16 gezeigt ist, werden die Tonnenabschnittsbauteile 62 und die Scheiben 64 miteinander verbunden, wobei das Tonnenabschnittsbauteil 62 und das Endabschnittsbauteil 63 an jedem Ende des Tonnenabschnitts 61 kontaktgedichtet ist. Oder wenn die Scheiben 64 an beiden Enden des Tonnenabschnitts 61 gelegen sind, werden die Scheiben 64 und die Endabschnittsbauteile 63 verbunden. Ebenso kann, wenn Scheiben 642 einer Gestalt eingesetzt werden, die ihre Dicke in Richtung auf den Umfangsrand in der Nähe des Umfangs vergrößern, wie in 17 gezeigt ist, eine Kontaktabdichtung zwischen den Tonnenabschnittsbauteile 62 und den Scheiben 64 erzeugt werden. In diesem Fall wird der Innendruck des Hochdrucktanks 13 dem Kontaktdruck zwischen den Tonnenabschnittsbauteilen 62 und den Scheiben 64 erhöhen, so dass ausreichende Abdichtungscharakteristiken durch die Kontaktabdichtung erhalten werden können. Wenn die Metallummantelung 60 während der Herstellung des Hochdrucktanks 13 vorbelastet wird, wird der Kontaktdruck durch Vorbelasten ebenso zusätzlich zu dem Innendruck des Hochdrucktanks 13 erhöht.
Wie in 18 gezeigt ist, kann der Hochdrucktank 13 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel eine Wasserstoffspeicherlegierung MH enthalten und an seinem Zentralabschnitt Scheiben 65 mit großen Öffnungen 651 angeordnet haben. In der Öffnung 651 jeder Scheibe 65 ist ein Filter 66 zum Isolieren einer Basis einer Durchgangsscheibe 65 der Wasserstoffspeicherlegierung MH angeordnet, die gleichmäßig darin verteilt wurde. Durch Vorsehen von Scheiben 65 ist es möglich, die Rate der Übertragung der Wärme zu der Hülle 30 aus dem zusammengesetzten Werkstoff, die bei der Wasserstoffspeicherlegierung MH während des Befüllens mit Wasserstoff erzeugt wird, zu verbessern. Es ist bekannt, dass dann, wenn die Behälterinnentemperatur des Hochdrucktanks 13 ansteigt, das speicherbare Ladungsniveau abfällt; Gemäß dieser Abwandlung ist es möglich, die Behälterinnentemperatur des Hochdrucktanks 13 abzusenken, so dass das Wasserstoffladeniveau für den Hochdrucktank 13 erhöht werden kann.
Ein weiteres Verfahren zum Verbinden der Tonnenabschnittsbauteile 62 und der Scheiben 64 bei dem Hochdrucktank 13 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel wird unter Bezugnahme auf 19 beschrieben. Bei dem Verbindungsverfahren, das in 19 gezeigt ist, werden Scheibenmontierabschnitt 621 zum Aufnehmen der Ränder der Scheiben 64 an den Tonnenabschnittsbauteilen 62 ausgebildet, so dass die Tonnenabschnittsbauteile 62 und die Scheiben an diesen Scheibenmontierabschnitten 621 verbunden, gefügt und miteinander gepaart werden.
Die folgende Beschreibung einer zweiten Abwandlung des Hochdrucktanks gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel bezieht sich auf 20. Bei dieser zweiten Abwandlung ist zum Verhindern, dass sich eine Spannungskonzentration an der Öffnung 671 ausbildet, die an der Scheibe 67 vorgesehen ist, eine Verstärkungsplatte 672 mit der Öffnung 671 verbunden oder deckt diese ab. Durch Vorsehen einer Verstärkungsplatte 672 kann die Festigkeit der Öffnung 671 verbessert werden und kann die Konzentration einer Spannung an der Öffnung 671 verhindert werden.
Wie vorstehend beschrieben ist, sind gemäß dem Hochdrucktank 13 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel Scheiben 64, 65, 67 in der Metallummantelung 60 angeordnet, wodurch die Verformung in der Durchmesserrichtung der Metallummantelung 60 (des Hochdrucktanks 13) in Zusammenhang mit der Ausdehnung des Hochdrucktanks 13 verhindert werden kann. Da ebenso die Tonnenabschnittsbauteile 62 einen U-förmigen Querschnitt haben, erzielt der Hochdrucktank 13 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel Arbeitswirkungen, die zu dem Hochdrucktank 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel analog sind.
FÜNFTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL
Die folgende Beschreibung des Hochdrucktanks gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel nimmt Bezug auf 21. 21 ist eine Detaildarstellung, die Details des Innern des Hochdrucktanks gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel zeigt.
Bei dem Hochdrucktank 14 gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel hat eine Metallummantelung 70 Tonnenabschnittsbauteile 72, die einen Tonnenabschnitt 71 bilden, Endabschnittsbauteile 73, die die Tonnenabschnittsbauteile 72 an beiden Enden stützen, und Scheiben 74, die durch die Tonnenabschnittsbauteile 72 gehalten sind. Da die Hülle 30 aus dem zusammengesetzten Werkstoff, Verbindungsventile 25 usw. zu denjenigen des Hochdrucktanks 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel analog sind, werden diese mit identischen Symbolen bezeichnet und nicht beschrieben.
Wie in 21 gezeigt ist, halten bei dem Hochdrucktank 14 gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel die Tonnenabschnittsbauteile 72 die Scheiben 74 durch Umfassen des Umfangsrands der Scheibe 74. Zum Sicherstellen einer Zuverlässigen Verriegelung der Tonnenabschnittsbauteile 72 mit den Scheiben 74 ist es vorzuziehen, dass der Umfangsrandabschnitt 741 einer Scheibe 74 eine vergrößerte Dicke hat. Da die Tonnenabschnittsbauteile 72 dem Innendruck des Hochdrucktanks 14 ausgesetzt werden und die Umfangsrandabschnitte 471 der Scheiben 74 klemmen, ist es erforderlich, dass die Gasdichtigkeit zuverlässig zwischen den Tonnenabschnittsbauteilen 72 und den Scheiben 74 aufrechterhalten wird, d.h., dass es ein ausreichendes Druckdifferenzial zwischen dem Innendruck innerhalb des Hochdrucktanks 14 und dem Druck in den Räumen gibt, die durch die Tonnenabschnittsbauteile 72 und die Scheiben 74 definiert sind.
SECHSTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL
Die folgende Beschreibung des Hochdrucktanks gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel nimmt Bezug auf die 22 – 24. 22 ist eine Darstellung, die eine Innenandordnung des Hochdruckbehälters gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel zeigt. 23 ist eine Endansicht, die einen fragmentarischen Querschnitt des Hochdruckbehälters gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel zeigt. 24 ist eine Endansicht, die einen weiteren fragmentarischen Querschnitt des Hochdruckbehälters gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel zeigt. In den 23 und 24 sind nur wesentliche Bauteile zum Vereinfachen der Beschreibung gezeigt.
Bei dem Hochdrucktank 15 gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel ist ein Tonnenabschnitt 81 einer Metallummantelung 80 aus einer Vielzahl von linearen Tonnenabschnittsbauteilen 82 ausgebildet, wobei die zwei Enden der Metallummantelung 80 aus Endabschnittsbauteilen 83 ausgebildet sind, die von den Tonnenabschnittsbauteilen 82 getrennt sind. Während bei dem Hochdrucktank 11 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel eine Vielzahl von ringförmigen Tonnenabschnittsbauteilen 41 zum Ermöglichen eingesetzt wird, dass die Metallummantelung 40 sich in die axiale Richtung in Verbindung mit der Ausdehnung und Kontraktion der Hülle 30 aus dem zusammengesetzten Werkstoff in die axiale Richtung ausdehnt und zusammenzieht, wird bei dem Hochdrucktank 15 gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel eine Vielzahl von linearen Tonnenabschnittsbauteilen 82 eingesetzt, um zu ermöglichen, dass die Metallummantelung 80 sich in die Durchmesserrichtung in Zusammenhang mit der Ausdehnung und der Kontraktion der Hülle 30 aus dem zusammengesetzten Werkstoff in die Durchmesserrichtung (Umfangsrichtung) ausdehnt und zusammenzieht. Da die Hülle 30 aus dem zusammengesetzten Werkstoff, Verbindungsventile 25 usw. zu denjenigen des Hochdrucktanks 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel analog sind, werden diese mit identischen Symbolen bezeichnet und nicht beschrieben. Zusätzlich kann, da die äußere Erscheinung des Hochdrucktanks 15 identisch zu der Erscheinung des Hochdrucktank 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist, Bezug auf 2 ohne den Bedarf nach einer zusätzlichen Zeichnung genommen werden.
Wie angemerkt ist, besteht der Tonnenabschnitt 81 der Metallummantelung 80 in dem fünften Ausführungsbeispiel aus einer Vielzahl von Tonnenabschnittsbauteilen 82. Wie in dem Querschnitt in 23 gezeigt ist, können beispielsweise die Tonnenabschnittsbauteile 82 Elemente mit einer linearen Gestalt sein, die einen U-förmigen Querschnitt haben, die eine elastische Verformung ausführen, wenn ihre offenen Enden sich näher zueinander oder voneinander weg aufgrund einer Spannung bewegen, die in die Durchmesserrichtung des Hochdrucktanks 15 aufgebracht wird. Der Tonnenabschnitt 81 besteht aus Tonnenabschnittsbauteilen 82, die in einer Vielzahl in die Durchmesserrichtung (Umfangsrichtung) des Hochdrucktanks 15 aufgereiht sind. Die Tonnenabschnittsbauteile 82 können einfach in engen Kontakt (Kontaktabdichtung) angeordnet sein, können durch einen Klebstoff miteinander gefügt sein oder durch schweißen verbunden sein.
Ein Endabschnittsbauteil 83, dass die Metallummantelung 80 in dem sechsten Ausführungsbeispiel bildet, hat eine erste Öffnung 831 entsprechend dem Mundstück 22 der Metallummantelung 20 im ersten Ausführungsbeispiel und eine zweite Öffnung 832, die eine Öffnungsfläche hat, die größer als die erste Öffnung 831 ist und den Deckelabschnitt 23 der Metallummantelung 20 in dem ersten Ausführungsbeispiel entspricht. Endabschnittsbauteile 83 stützen die zwei Enden der Reihe der Tonnenabschnittsbauteile 82 durch den Umfangsrand 833 der zweiten Öffnung 832.
Der Hochdrucktank 15 gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel kann ebenso gemäß der ersten Abwandlung verwirklicht werden, die in 24 dargestellt ist. Die Tonnenabschnittsbauteile 84 in der ersten Abwandlung haben einen gerippten Aufbau. Die Tonnenabschnittsbauteile 84 können durch maschinelles Bearbeiten einer einzigen Platte in einen gerippten Aufbau beispielsweise hergestellt werden. In diesem Fall wird die Ausdehnung und Kontraktion der Metallummantelung 80 in die Durchmesserrichtung in Zusammenhang mit der Ausdehnung und Kontraktion der Hülle 30 aus dem zusammengesetzten Werkstoff in die Durchmesserrichtung durch eine Ausdehnung und Kontraktion der gerippten Abschnitte verwirklicht.
Alternativ können die Tonnenabschnittsbauteile 84 einen kreisförmigen Querschnitt, einen C-förmigen Querschnitt oder einen O-förmigen Querschnitt haben.
Wie vorstehend beschrieben ist, werden gemäß dem Hochdrucktank 15 gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel durch die Tonnenabschnittsbauteile 82 ausdehnbare Abschnitte über die gesamte Durchmesserrichtung (den gesamten Umfang) der Metallummantelung 80 ausgebildet, wodurch bei dem Vorgang einer Ausdehnung oder Kontraktion des Hochdrucktanks 15 in Zusammenhang mit dem Befüllen oder Ausstoß von Inhalten (beispielsweise eines Gases) es nicht desto trotz möglich ist, zu verhindern, dass ein Schlupf in die Durchmesserrichtung zwischen dem Tonnenabschnitt 81 (der Metallummantelung 80) und der Hülle 30 aus dem zusammengesetzten Werkstoff auftritt. Da nämlich der Tonnenabschnitt 81 durch lineare Tonnenabschnittsbauteile 82 eines U-förmigen Querschnitts ausgebildet ist, die als ausdehnbare Abschnitte funktionieren, kann er eine elastische Änderung in die Umfangsrichtung als Reaktion auf ein niedrigeres Niveau einer Spannung durchlaufen. Als Ergebnis kann die Metallummantelung 80 sich einheitlich in die Umfangsrichtung auf eine ähnliche Art und Weise wie die Hülle 30 aus dem zusammengesetzten Werkstoff ausdehnen und zusammenziehen, die sich einheitlich in die Umfangsrichtung in Zusammenhang mit einer Ausdehnung oder Kontraktion des Hochdrucktanks 15 ausdehnt und zusammenzieht, so dass verhindert werden kann, dass ein Schlupf zwischen dem Tonnenabschnitt 81 und der Hülle 30 aus dem zusammengesetzten Werkstoff auftritt.
Durch Verhindern des Auftritts des Schlupfs zwischen dem Tonnenabschnitt 81 (der Metallummantelung 80) und der Hülle 30 aus dem zusammengesetzten Werkstoff wird es möglich, zu verhindern, dass Reibung zwischen den beiden 81, 30 erzeugt wird, so dass eine Abnutzung des Tonnenabschnitts 81 und der Hülle 30 aus dem zusammengesetzten Werkstoff in Zusammenhang mit einer derartigen Reibung verhindert werden kann. Als Ergebnis kann die Lebensdauer des Hochdrucktanks 15 verlängert werden.
SIEBTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL
Die folgende Beschreibung des Hochdrucktanks gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel nimmt Bezug auf die 25 und 26. 25 ist eine Darstellung, die eine Innenanordnung des Hochdruckbehälters gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel zeigt. 26 ist eine Endansicht, die einen fragmentarischen Querschnitt des Hochdruckbehälters gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel zeigt. In den 25 und 26 sind nur wesentliche Bauteile zum Vereinfachen der Beschreibung gezeigt.
Bei dem Hochdrucktank 16 gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel ist der Tonnenabschnitt 91 der Metallummantelung 90 durch eine Vielzahl von linearen oder ringförmigen Tonnenabschnittsbauteilen 92 mit abwechselnd konvexen und konkaven Abschnitten ausgebildet, wobei die zwei Enden der Metallummantelung 90 durch Endabschnittsbauteile 93 ausgebildet sind, die getrennt von den Tonnenabschnittsbauteilen 92 sind. Während bei den vorhergehend beschriebenen Arbeitsbeispielen die Metallummantelungen ausdehnbar entweder in axiale Richtung oder die Durchmesserrichtung in Zusammenhang mit einer Ausdehnung der Hülle 30 aus dem zusammengesetzten Werkstoff in entweder die axiale Richtung oder die Durchmesserrichtung beschrieben sind, ist bei dem Hochdrucktank gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel die Metallummantelung 90 in sowohl die Axial- als auch die Durchmesserrichtung in Zusammenhang mit einer Ausdehnung in die Axial- und Durchmesserrichtung (Umgangsrichtung) ausdehnbar, die bei der Hülle 30 aus dem zusammengesetzten Werkstoff auftritt. Da die Hülle 30 aus dem zusammengesetzten Werkstoff, die Verbindungsventile 25 usw. zu denjenigen des Hochdrucktanks 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel analog sind, werden diese mit identischen Symbolen bezeichnet und nicht beschrieben. Da zusätzlich die äußere Erscheinung des Hochdrucktanks 16 identisch zu der Erscheinung des Hochdrucktanks 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist, wird Bezug auf 2 ohne den Bedarf nach einer zusätzlichen Zeichnung genommen.
Bei dem Hochdrucktank 16 gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel weist die Metallummantelung 90 einen Tonnenabschnitt 91 mit einer Vielzahl von konkaven Abschnitten 92a und konvexen Abschnitten 92b in einer abwechselnden Anordnung auf. Der Tonnenabschnitt 91 kann beispielsweise durch Pressformen eines plattenförmigen Elements zum Erzeugen der konkaven Abschnitte 92a und der konvexen Abschnitte 92b ausgebildet werden. Wenn der Tonnenabschnitt 91 aus einer Vielzahl von ringförmigen Tonnenabschnittsbauteilen besteht, werden alternativ die Vielzahl von Tonnenabschnittsbauteilen in die axiale Richtung aufgereiht, in engen Kontakt angeordnet und in einem vorbelasteten Zustand mit Verstärkungsfasern umwickelt, um diese an dem Ort zu sichern.
Wie in den 25 und 26 gezeigt ist, hat der Tonnenabschnitt 91 einen gerippten Querschnitt in sowohl die im Quer- als auch dem Längsschnitt. Demgemäß hat die Metallummantelung 90 in dem siebten Ausführungsbeispiel ausdehnbare Abschnitte, die durch eine Vielzahl von konkaven Abschnitten 92a und konvexen Abschnitten 92b über die gesamte axiale Länge und dem gesamten diametralen Umfang ausgebildet sind. Alternativ kann der Tonnenabschnitt 91 aus einer Reihe von Tonnenabschnittsbauteilen ausgebildet werden, die aus gerippten ringförmigen Elementen mit einem U- oder C-förmigen Querschnitt bestehen, oder aus Tonnenabschnittsbauteilen, die aus gerippten linearen Elementen mit einem U- oder C-förmigen Querschnitt bestehen, oder kann aus bandförmigen Elemente ausgebildet werden, die in die axiale und die diametrale Richtung zu einer dreidimensionalen Gestalt zusammengebaut werden. In jedem Fall ist es ausreichend, dass eine erkennbare elastische Änderung in sowohl die Axial- als die Durchmesserrichtung gestattet wird.
Wie vorstehend beschrieben ist, werden gemäß dem Hochdrucktank 16 gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel ausdehnbare Abschnitte durch eine Vielzahl von konkaven Abschnitten 92a und konvexen Abschnitten 92b über die gesamte axiale Länge und dem gesamten diametralen Umfang der Metallummantelung 90 ausgebildet, wodurch verhindert werden kann, dass ein Schlupf sowohl in die Axial- als auch die Durchmesserrichtung zwischen dem Tonnenabschnitt 91 (Metallummantelung 90) und der Hülle 30 aus dem zusammengesetzten Werkstoff austritt. Da nämlich der Tonnenabschnitt 91 durch ein Element einer Plattenform mit einer abwechselnden Anordnung von konkaven Abschnitten 92a und konvexen Abschnitten 92b, die als ausdehnbare Abschnitte dienen, oder durch eine Vielzahl von ringförmigen Tonnenabschnittsbauteilen ausgebildet ist, kann er eine elastische Änderung in die Axial- und Durchmesserrichtung als Reaktion auf ein niedrigeres Niveau einer Spannung durchlaufen. Als Ergebnis kann sich die Metallummantelung 90 einheitlich in die Umfangsrichtung ihr einer ähnlichen Art und Weise ausdehnen und zusammenziehen, wie sich die Hülle 30 aus dem zusammengesetzten Werkstoff einheitlich in die Umfangsrichtung in Zusammenhang mit einer Ausdehnung oder Kontraktion des Hochdrucktanks 16 ausdehnt und zusammenzieht, so dass verhindert werden kann, dass ein Schlupf zwischen dem Tonnenabschnitt 91 und der Hülle 30 aus dem zusammengesetzten Werkstoff auftritt.
ANDERE AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

(1) Während bei den vorstehend genannten Arbeitsbeispielen die Verwendung der Hochdrucktanks 10, 11 mit den Verbindungsventilen 25 an beiden Enden beschrieben wurde, kann das Verbindungsventil 25 nur an einem Ende vorgesehen sein.
(2) Bei den vorstehend genannten Arbeitsbeispielen könnte eine Folie oder ein Band um den Umfang der Metallummantelung vor dem Umwickeln von Verstärkungsfasern auf dem Umfang der Metallummantelung gewickelt werden. Alternativ könnten konvexe Abschnitte (ausdehnbare Abschnitte), die an dem Umfang der Metallummantelung (dem Tonnenabschnitt) ausgebildet sind, mit einer Harzform gefüllt werden. Wenn die Verstärkungsfasern unter Verwendung von Harz fixiert werden, ist es möglich, dass der Harz aus den konvexen Abschnitten (ausdehnbaren Abschnitten) herausfällt, die an dem Umfang einer Metallummantelung (einen Tonnenabschnitt) ausgebildet sind. Das Herausfallen des Harzes kann Harzmangelabschnitte (Formdefekte) bei der Hülle aus dem zusammengesetzten Werkstoff zur Folge haben.

Um das zu verhindern, können die konvexen Abschnitte (ausdehnbaren Abschnitte), die an dem Umfang der Metallummantelung (dem Tonnenabschnitt) ausgebildet sind, mit einer Folie, einem Band, einer Harzform oder ähnlichem abgedeckt oder damit im Voraus abgedichtet werden, um zu Verhindern, dass die Harzmangelabschnitte (Formdefekte) bei der Hülle aus dem zusammengesetzten Werkstoff auftreten. Wenn eine Harzform verwendet wird, wird, da die konkaven Abschnitte gefüllt werden, die Kontaktfläche zwischen der Metallummantelung und der Hülle aus dem zusammengesetzten Werkstoff ausdehnt und der Innendruck des Hochdrucktanks auf eine größere Fläche auf die Innenseite der Hülle aus dem zusammengesetzten Werkstoff übertragen.
Ein beispielhafter Film, ein Band und Harzwerkstoffe sind Polyethylen, Nylon-6, Epoxidharze, faserverstärkte Kunststoffe (FRP) und dergleichen. Harzformen können aus einer vorhergehend hergestellten Harzform bestehen, die den Bearbeitungsprozessen ausgesetzt wird, oder können durch Fließen von Harzwerkstoff in die konvexen Abschnitte (die ausdehnbaren Abschnitte) hergestellt werden, die an dem Umfang der Metallummantelung (Tonnenabschnitt) ausgebildet werden, um Formen zu erzeugen, die den konvexen Abschnitten entsprechen.
Während der Hochdrucktank und das Hochdrucktankherstellungsverfahren gemäß der Erfindung unter Bezugnahme auf Arbeitsbeispiele gezeigt und beschrieben ist, ist beabsichtigt, dass die Ausführungsbeispiele der Erfindung, die hier vorgelegt sind, das Verständnis der Erfindung unterstützten und nicht als Beschränkung der selben herangezogen werden sollen. Verschiedenartige Abwandlungen und Verbesserungen sind ohne Abweichung von dem Anwendungsbereich und dem Grundgedanken der Erfindung möglich, wie in den Ansprüchen vorgelegt ist, und derartige Äquivalente werden natürlich von Erfindung umfasst.
Somit hat der Hochdrucktank 10 hat eine Metallummantelung 20 mit einer gewünschten Tankgestalt; und eine Hülle 30 aus einem zusammengesetzten Werkstoff, die an den Umfang der Metallummantelung 20 ausgebildet ist. Die Metallummantelung 20 hat einen zylindrischen Tonnenabschnitt 21, ein Mundstück 22, das an jedem der zwei Endabschnitte gelegen ist, und einem Deckelabschnitt 23, der den Tonnenabschnitt 21 mit dem Mundstück 22 verbindet. Ausdehnbare Abschnitte 211 eines Balgaufbaus sind entlang der gesamten Länge der Metallummantelung 20 in die axiale Richtung (Längsrichtung) ausgebildet. Die ausdehnbaren Abschnitte 211 bewirken eine elastische Wirkung durch Öffnen und Schließen (eine Verformung) ihrer Basisabschnitte 211b aus, um dadurch zu verhindern, dass ein Schlupf zwischen dem Metalltonnenabschnitt 21 und der Hülle 30 aus dem zusammengesetzten Werkstoff auftritt, wenn der Hochdrucktank 10 sich ausdehnt und zusammenzieht.

Claims

Hochdruckbehälter mit: einer Metallummantelung mit einer hohlen Tonne, die über ihre gesamte axiale Länge mit axial verformbaren Abschnitten, die eine elastische Verformung in die axiale Richtung gestatten, und Endabschnitten versehen ist; und einer Hülle aus einem zusammengesetzten Werkstoff, die den Umfang der Metallummantelung umhüllt.
Hochdruckbehälter gemäß Anspruch 1, wobei der axiale verformbare Abschnitt einstückig mit einem Balgaufbau bei dem Tonnenabschnitt ausgebildet ist und die Endabschnitt einstückig mit dem Tonnenabschnitt ausgebildet sind.
Hochdruckbehälter gemäß Anspruch 1, wobei die Metallummantelung durch eine Vielzahl von Tonnenbauteilen, die die axial verformbaren Abschnitte bilden und ebenso den Tonnenabschnitt ausbilden; und durch Endabschnittsbauteile ausgebildet ist, die die Endabschnitte getrennt von dem Tonnenabschnitt ausbilden und die Vielzahl von Bauteilen einfassend angeordnet sind.
Hochdruckbehälter mit: einer Metallummantelung mit einer hohlen Tonne, die über ihren gesamten Umfang mit axial verformbaren Abschnitten, die eine elastische Verformung in die axiale Richtung gestatten, und über ihren gesamten Umfang mit in Durchmesserrichtung verformbaren Abschnitten, die eine elastische Verformung in die Durchmesserrichtung gestatten, und Endabschnitten versehen ist, und einer Hülle aus einem zusammengesetzten Werkstoff, der den Umfang der Metallummantelung umhüllt.
Hochdruckbehälter mit: einer Hülle aus einem zusammengesetzten Werkstoff; und einer Metallummantelung, die durch die Hülle aus dem zusammengesetzten Werkstoff umhüllt ist und einen hohlen Tonnenabschnitt, der eine elastische Änderung über die gesamte axiale Länge gemäß einer axialen elastischen Änderung der Hülle aus dem zusammengesetzten Werkstoff durchläuft, und Endabschnitte hat.
Hochdruckbehälter gemäß Anspruch 5, wobei der Tonnenabschnitt einstückig mit einem Balgaufbau ausgebildet ist und wobei die Endabschnitte einstückig mit dem Tonnenabschnitt ausgebildet sind.
Hochdruckbehälter gemäß Anspruch 5, wobei die Metallummantelung durch eine Vielzahl von Tonnenbauteilen, die den Tonnenabschnitt ausbilden; und Endabschnittsbauteilen ausgebildet ist, die die Endabschnitte getrennt von dem Tonnenabschnitt ausbilden und die Vielzahl der Bauteile einfassend angeordnet sind.
Hochdruckbehälter gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei der Tonnenabschnitt zusätzlich eine elastische Änderung um seine gesamte Umfangslänge gemäß einer elastischen Änderung der Hülle aus dem zusammengesetzten Werkstoff in die Umfangsrichtung durchläuft.
Hochdruckbehälter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Metallummantelung in die axiale Richtung vorbelastet ist.
Hochdruckbehälter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Metallummantelung eine innere Verstärkungsplatte hat, die orthogonal zu ihrer Achsenrichtung angeordnet ist.
Hochdruckbehälter mit: einer Metallummantelung, die einen hohlen Tonnenabschnitt, der über seinen gesamten Umfang mit in Durchmesserrichtung verformbaren Abschnitten versehen ist, der eine elastische Verformung in die Durchmesserrichtung gestattet, und Endabschnitten versehen ist; und einer Hülle aus einem zusammengesetzten Werkstoff, die den Umfang der Metallummantelung umhüllt.
Hochdruckbehälter mit: einer Hülle aus einem zusammengesetzten Werkstoff; und einer Metallummantelung, die durch die Hülle aus dem zusammengesetzten Werkstoff umhüllt ist und einen hohlen Tonnenabschnitt hat, der eine elastische Änderung über den gesamten Umgang gemäß einer elastischen Umfangsänderung der Hülle aus dem zusammengesetzten Werkstoff durchläuft, und Endabschnitte hat.
Hochdruckbehälter gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei das Innere der Metallummantelung eine Wasserstoffspeicherlegierung enthält.
Verfahren zum Herstellen eines Hochdruckbehälters mit: Anordnen in einer Reihe einer Vielzahl von Tonnenabschnittsbauteilen zum Bilden eines Tonnenabschnitts; Anordnen eines Endabschnittsbauteils zum Bilden eines Endabschnitts an jedem der zwei Enden der Vielzahl der Tonnenabschnittsbauteile; Aussetzen der Endabschnittsbauteile einer Last in Richtung auf die Tonnenabschnittsbauteile; Umwickeln der Tonnenabschnittsbauteile und der Endabschnittsbauteile mit einer Verstärkungsfaser in einem belasteten Zustand und Sichern der umwickelten Verstärkungsfaser mit einem Harzmittel.
Hochdruckbehälter mit: einer hohlen Metallummantelung, die einen gekerbten Querschnitt über die gesamte axiale Richtung, die gesamte Umfangsrichtung oder die gesamten Axial- und Umfangsrichtung hat, um dann, wenn sie eine Verformung über die gesamte axiale Richtung, die gesamte Umfangsrichtung oder die gesamte Axial- und Umfangsrichtung ausgesetzt wird, eine elastische Änderung zu gestatten, die größer als diejenige ist, die durch eine ebene Fläche gestattet wird; zwei Endabschnitten, die durchgehend mit der Metallummantelung sind; und einer Hülle aus einem zusammengesetzten Werkstoff, die die Metallummantelung und die Endabschnitte umhüllt.
Hochdruckbehälter gemäß Anspruch 15, wobei der Spalt zwischen einer äußeren Umfangsseite der Metallummantelung und der inneren Umfangsseite der Hülle aus dem zusammengesetzten Werkstoff mit Harz oder Gummi gefüllt ist.
Hochdruckbehälter gemäß Anspruch 15 oder 16, wobei der Metallummantelungstonnenabschnitt und die zwei Endabschnitte einstückig ausgebildet sind.
Hochdruckbehälter gemäß Anspruch 15 oder 16, wobei der Metallummantelungstonnenabschnitt aus einer Vielzahl von Tonnenabschnittsbauteilen besteht, wobei die Bauteile einen Austritt von Gas aus dem Metallummantelungstonnenabschnitt durch Kontakt, einen Abdichtungswerkstoff oder durch Schweißen verhindern.