DE102009039888A1 - Pressure container for use in vehicle, is made of plastic, and has reinforcement element, which is arranged at outer contour, where frame structure is provided, which is arranged in one or multiple constrictions of pressure container - Google Patents

Pressure container for use in vehicle, is made of plastic, and has reinforcement element, which is arranged at outer contour, where frame structure is provided, which is arranged in one or multiple constrictions of pressure container Download PDF

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Abstract

The pressure container (1) is made of plastic, and has a reinforcement element, which is arranged at the outer contour. A frame structure (3,4,5) is provided, which is arranged in one or multiple constrictions (8) of a pressure container wall (2) in sections. The frame structure is formed by a tubing or profile frame. An independent claim is also included for a method for manufacturing a pressure container.

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckbehälter aus Kunststoff gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Die Erfindung betrifft auch geeignete Verfahren zur Herstellung eines derartigen Druckbehälters gemäß den jeweiligen Merkmalskombinationen der Ansprüche 13, 14 und 15.The invention relates to a pressure vessel made of plastic according to the preamble of claim 1. The invention also relates to suitable methods for producing such a pressure vessel according to the respective feature combinations of claims 13, 14 and 15.

Es ist allgemein bekannt, flüssige und gasförmige Medien mittels Behältern respektive Tanks zu lagern und/oder zu transportieren, wobei besagte Behälter bzw. Tanks in Abhängigkeit von den Eigenschaften des zu lagernden und/oder zu transportierenden flüssigen oder gasförmigen Mediums, den Lager- und/oder Transportbedingungen an sich und/oder anderen an sich bekannten Randbedingungen unterschiedlichste Ausführungsformen aufweisen können.It is generally known to store and / or transport liquid and gaseous media by means of containers or tanks, said containers or tanks, depending on the properties of the liquid or gaseous medium to be stored and / or transported, the storage and / or or transport conditions per se and / or other per se known boundary conditions may have very different embodiments.

So ist aus der DE 198 02 307 A1 ein Transport- oder Lagerbehälter für Flüssigkeiten bekannt, der sich insbesondere zur besseren Handhabung mittels gängiger Transportgeräte aus einem Innenbehälter aus Kunststoff, einem Außenmantel aus Metall, einer auf einem Untergestell angebrachten Bodenwanne aus Metall zur Aufnahme des Kunststoff-Innenbehälters und einem auf dem Außenmantel abnehmbar befestigten Metalldeckel zusammensetzt, wobei das Untergestell zur Handhabung des Transport- und Lagerbehälters mittels Gabelstapler, Regalbediengerät oder dgl. eingerichtet ist. Weiter ist aus der DE 42 21 766 A1 ein Kunststoff-Kraftstoffbehälter bekannt, dessen im Betrieb einer Fahrzeug-Brennkraftmaschine formänderungsgefährdete Wände mit zumindest einem formschlüssig gehaltenen stabförmigen Metallprofil versteift sind. Der Formschluss kann dabei durch Umblasen des Metallprofils während der Herstellung des Behälters durch einen Blasvorgang gewonnen sein. Die DE 1 536 248 A1 beschreibt des Weiteren einen Behälter zur Aufnahme eines beliebigen Stoffes, z. B. eines unter Druck stehenden Gases, einer Flüssigkeit oder auch eines festen pulverförmigen Stoffes. Um dem von der Ladung ausgeübten Druck standhalten zu können, ist besagter Behälter beispielsweise durch eine die Behälterwand bildende Vielzahl von Bahnen aus starrem Material gebildet, beispielsweise aus Stahlblech, welche von Zylinderabschnitten, Kegelstumpfabschnitten oder Ringkörperabschnitten gebildet sind, deren Leitlinie einen Bogen einer Kurve zweiten Grades oder ein Korbbogen ist. Ferner sind Verbindungsglieder, welche benachbarte Bahnen miteinander verbinden, Versteifungsglieder, welche die Verbindungsglieder ihrerseits miteinander verbinden, und Tragelemente zum Stützen des Behälters, welche mit den Verbindungsgliedern verbunden sind, vorgesehen. Schließlich ist aus der DE 10 2007 026 817 B3 ein Kraftstoffbehälter aus einem thermoplastischen Kunststoff als Satteltank für Kraftfahrzeuge bekannt, welcher über zwei nebeneinander angeordnete Hauptvolumina verfügt, die über eine im Querschnitt etwa U-förmige Einschnürung der Behälterwandung miteinander kommunizieren. Der Kraftstoffbehälter weist wenigstens ein Versteifungselement auf, das in der Einschnürung der Behälterwandung angeordnet ist, wobei als Versteifungselement mehrere mit Abstand zueinander angeordnete, metallene, dem Querschnitt der Einschnürung angepasste Versteifungsbügel oder ein dem Querschnitt der Einschnürung angepasstes tunnelförmiges Versteifungsblech vorgesehen sind, welche form- und/oder stoffschlüssig mit der Außenwandung des Kraftstoffbehälters derart zusammenwirken, dass die Versteifungselemente einer durch Innendruck des Kraftstoffbehälters bedingten Deformation entgegenwirken.So is out of the DE 198 02 307 A1 a transport or storage container for liquids known in particular for better handling by means of common transport equipment from an inner container made of plastic, an outer sheath made of metal, mounted on a base metal base tray for receiving the plastic inner container and a detachably mounted on the outer sheath Assembled metal cover, wherein the base for handling the transport and storage container by means of a forklift, storage and retrieval unit or the like. Is set up. Next is from the DE 42 21 766 A1 a plastic fuel tank known, which are stiffened in the operation of a vehicle internal combustion engine deformation-endangered walls with at least one positively held rod-shaped metal profile. The positive connection can be obtained by blowing the metal profile during the manufacture of the container by a blowing process. The DE 1 536 248 A1 further describes a container for holding any substance, e.g. As a pressurized gas, a liquid or a solid powdery substance. For example, in order to withstand the pressure exerted by the charge, said container is formed by a plurality of sheets of rigid material constituting the container wall, for example sheet steel, formed by cylindrical sections, truncated cone sections or annular body sections whose guideline is a curve of a second degree curve or a basket bow is. Further, connecting members interconnecting adjacent tracks are provided with stiffening members which in turn interconnect the connecting members and support members for supporting the receptacle connected to the connecting members. Finally, out of the DE 10 2007 026 817 B3 a fuel tank made of a thermoplastic material known as a saddle tank for motor vehicles, which has two juxtaposed main volumes which communicate via a cross-sectionally approximately U-shaped constriction of the container wall with each other. The fuel tank has at least one stiffening element, which is arranged in the constriction of the container wall, being provided as a stiffening element a plurality of spaced apart, metal, the cross-section of the constriction adapted stiffening bracket or a cross-section of the constriction adapted tunnel-shaped stiffening sheet, which form and / or cooperate cohesively with the outer wall of the fuel tank such that the stiffening elements counteract a deformation caused by internal pressure of the fuel tank.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen im Hinblick auf den einleitend beschriebenen Stand der Technik alternativen Druckbehälter aus Kunststoff zu schaffen, der seinerseits mittels zumindest eines auf der Außenkontur desselben angeordneten Versteifungselementes gegen nach außen gerichtete kritische Deformationen seiner Behälterwandung infolge erhöhten Innendruckes versteift und einfach in der Herstellung und kostengünstig ist, sowie Innendrücken von 300 bar und mehr standhält. Aufgabe der Erfindung ist es auch, geeignete Verfahren zur Herstellung eines derart versteiften Druckbehälters anzugeben.The object of the invention is to provide an alternative to the initially described prior art pressure vessel made of plastic, in turn stiffened by means of at least one of the outer contour of the same arranged stiffening element against outward critical deformation of its container wall due to increased internal pressure and easy in the Manufacture and is cost-effective, as well as withstand internal pressures of 300 bar and more. The object of the invention is also to provide suitable methods for producing a stiffened pressure vessel of this type.

Ausgehend von einem Druckbehälter aus Kunststoff, der seinerseits mittels zumindest eines auf der Außenkontur desselben angeordneten Versteifungselementes gegen nach außen gerichtete kritische Deformationen seiner Druckbehälterwandung infolge erhöhten Innendruckes versteift ist, wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, dass das zumindest eine Versteifungselement durch eine den Druckbehälter in ausgewählten Bereichen desselben, die infolge erhöhten Innendruckes zu einer Deformation nach außen neigen, umschlingende geschlossene Rahmenstruktur gebildet ist.Starting from a pressure vessel made of plastic, which in turn is stiffened by means of at least one arranged on the outer contour of the stiffening element against outward critical deformation of its pressure vessel wall due to increased internal pressure, the object is achieved in that the at least one stiffening element by a pressure vessel in selected Areas thereof, which tend to deform outward due to increased internal pressure, looped closed frame structure is formed.

Aufgrund der geschlossenen Rahmenstruktur der Versteifungselemente kann ein erhöhter Widerstand gegen eine etwaige nach außen ausweichende Behälterwandung aus Kunststoff infolge erhöhten Innendruckes aufgebracht werden, welches vorteilhaft die Verwendung des Druckbehälters zur Aufnahme von flüssigen oder gasförmigen Medien gestattet, die ihrerseits mit Innendrücken bis 300 bar und mehr gelagert werden, und welches insbesondere bei der Verwendung des Druckbehälters zur Aufnahme von LPG (LPG = Liquified Petroleum Gas) und CNG (CNG = Compressed Natural Gas) angezeigt ist.Due to the closed frame structure of the stiffening an increased resistance to any evasive outwardly plastic container wall due to increased internal pressure can be applied, which advantageously allows the use of the pressure vessel for receiving liquid or gaseous media, which in turn stored with internal pressures up to 300 bar and more and which is indicated in particular when using the pressure vessel for holding LPG (LPG) and CNG (CNG = compressed natural gas).

Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen oder Ausgestaltungen der Erfindung. The subclaims describe preferred developments or refinements of the invention.

So können die besagten ausgewählten Bereiche des Druckbehälters, die infolge erhöhten Innendruckes zu einer Deformation nach außen neigen, vorteilhaft empirisch im Rahmen von Versuchen und/oder rechnerisch ermittelt werden. Weiter vorteilhaft kann die zumindest eine Rahmenstruktur durch einen Rohr- und/oder Profilrahmen gebildet sein, der sich einfach und kostengünstig herstellen und an beliebige Behältergrößen und -formen anpassen lässt. Des Weiteren kann es angezeigt sein, die zumindest eine Rahmenstruktur zumindest abschnittsweise in einer oder mehreren Einschnürungen der Druckbehälterwandung anzuordnen, wodurch vorteilhaft ein zumindest abschnittsweise realisierter Formschluss zwischen der Rahmenstruktur und der Druckbehälterwandung mit einer Erhöhung der Eigensteifigkeit des Kunststoff-Druckbehälters kombiniert ist. Besonders vorteilhaft können zwei oder mehr Rahmenstrukturen direkt oder über ein oder mehrere Verbindungselemente miteinander starr verbunden sein, wodurch die Erstellung eines Verbundes zwischen besagten Rahmenstrukturen und dem Kunststoff-Behälter erleichtert bzw. vereinfacht ist und die Steifigkeit des realisierten Zusammenbaus noch weiter erhöht ist. Die zumindest eine Rahmenstruktur kann aus Metall, einem faserverstärkten Kunststoff oder jedwedem anderen geeigneten Werkstoff bestehen. Ferner kann die zumindest eine Rahmenstruktur bereits Mittel zur Befestigung des Verbundes aus dem Druckbehälter und der zumindest einen Rahmenstruktur an einer besagten Verbund tragenden Struktur ausbilden, wodurch die Montage desselben an oder in der tragenden Struktur erleichtert ist. So kann die besagten Verbund tragende Struktur beispielsweise durch eine Karosseriestruktur eines Fahrzeugs, insbesondere Kraftfahrzeugs, gebildet sein. Was den Druckbehälter an sich anbelangt, kann dieser bevorzugt aus einem thermoplastischen Kunststoff bestehen, welcher gestattet, den Druckbehälter, der wie bereits oben angedeutet, beispielsweise als Kraftstoffbehälter zur Aufnahme von LPG oder CNG Verwendung finden kann, nach einem an sich bekannten Blasformverfahren herzustellen.Thus, the said selected areas of the pressure vessel, which tend to a deformation due to increased internal pressure to the outside, advantageously empirically determined in the context of experiments and / or computationally. Further advantageously, the at least one frame structure may be formed by a tubular and / or profile frame, which can be easily and inexpensively manufactured and adapted to any container sizes and shapes. Furthermore, it may be appropriate to arrange the at least one frame structure at least in sections in one or more constrictions of the pressure vessel wall, which advantageously combines an at least partially realized positive connection between the frame structure and the pressure vessel wall with an increase in inherent rigidity of the plastic pressure vessel. Particularly advantageously, two or more frame structures can be rigidly connected to one another directly or via one or more connecting elements, whereby the creation of a bond between said frame structures and the plastic container is simplified or simplified and the rigidity of the realized assembly is increased even further. The at least one frame structure may be made of metal, a fiber reinforced plastic, or any other suitable material. Furthermore, the at least one frame structure can already form means for fastening the composite from the pressure vessel and the at least one frame structure to a said composite-bearing structure, whereby the assembly of the same is facilitated on or in the supporting structure. Thus, the said composite-bearing structure may be formed, for example, by a body structure of a vehicle, in particular a motor vehicle. As far as the pressure vessel itself is concerned, it can preferably consist of a thermoplastic which allows the pressure vessel, which can be used, for example, as a fuel tank for holding LPG or CNG, as already indicated above, to be produced by a blow-molding process known per se.

Die Erfindung betrifft auch ein Kraftfahrzeug mit einem Druckbehälter der erfindungsgemäßen Art.The invention also relates to a motor vehicle with a pressure vessel of the type according to the invention.

Ein einfach und kostengünstig umsetzbares und demgemäß bevorzugtes Verfahren zur Herstellung eines Druckbehälters der oben beschriebenen Art zeichnet sich durch folgende Verfahrensschritte aus:

  • – Bereitstellung zweier zunächst separat ausgebildeter Rahmenstruktur-Ebenen, die ihrerseits jeweils zumindest aus einem oder aus mehreren, ggf. untereinander starr verbundenen offenen Rahmenstrukturelementen bestehen, wobei besagte Rahmenstruktur-Ebenen untereinander zu einer oder mehreren geschlossenen Rahmenstrukturen fest verbindbar sind,
  • – Einlegen der Rahmenstrukturelemente besagter Rahmenstruktur-Ebenen in Werkzeughälften eines Blasformwerkzeuges, welches als Negativform weitestgehend die Außenkontur des herzustellenden Druckbehälters nachbildet,
  • – Einbringen eines Vorformlings in Form einer Kunststoffblase aus einem thermoplastischen Kunststoff in den von den Rahmenstrukturelementen umschlossenen Raum,
  • – Aufblasen der Kunststoffblase unter Wärmeeinwirkung, wobei die Kunststoffblase sich an die Kontur der Rahmenstrukturelemente sowie an die Innenkontur des Blaswerkzeugs anschmiegt und nach Abkühlung erstarrt,
  • – kraft-, form- und/oder stoffschlüssige Verbindung der Rahmenstrukturelemente besagter Rahmenstruktur-Ebenen zu geschlossenen Rahmenstrukturen.
A simple and inexpensive to implement and accordingly preferred method for producing a pressure vessel of the type described above is characterized by the following method steps:
  • Provision of two initially separately formed frame structure levels, each of which in turn consists of at least one or more, optionally rigidly interconnected open frame structure elements, wherein said frame structure levels are permanently connectable to one another or more closed frame structures,
  • Inserting the frame structure elements of said frame structure planes into tool halves of a blow molding tool, which as a negative mold simulates as far as possible the outer contour of the pressure vessel to be produced,
  • - introducing a preform in the form of a plastic bladder made of a thermoplastic material in the space enclosed by the frame structure elements space,
  • Inflating the plastic bladder under the effect of heat, wherein the plastic bladder conforms to the contour of the frame structure elements and to the inner contour of the blow mold and solidifies after cooling,
  • - Force, shape and / or material connection of the frame structure elements of said frame structure levels to closed frame structures.

Demgegenüber bietet sich auch ein Herstellungsverfahren mit folgenden Verfahrensschritten an:

  • – Bereitstellung einer fertig vorgeformten Kunststoffblase,
  • – Bereitstellung zweier zunächst separat ausgebildeter Rahmenstruktur-Ebenen, die ihrerseits jeweils zumindest aus einem oder aus mehreren, ggf. untereinander starr verbundenen offenen Rahmenstrukturelementen bestehen, wobei besagte Rahmenstruktur-Ebenen untereinander zu einer oder mehreren geschlossenen Rahmenstrukturen fest verbindbar sind,
  • – Positionieren der Kunststoffblase zwischen den Rahmenstrukturelementen besagter Rahmenstruktur-Ebenen,
  • – kraft-, form- und/oder stoffschlüssige Verbindung der Rahmenstrukturelemente besagter Rahmenstruktur-Ebenen zu geschlossenen Rahmenstrukturen.
In contrast, a production process with the following process steps is also suitable:
  • Provision of a preformed plastic bladder,
  • Provision of two initially separately formed frame structure levels, each of which in turn consists of at least one or more, optionally rigidly interconnected open frame structure elements, wherein said frame structure levels are permanently connectable to one another or more closed frame structures,
  • Positioning the plastic bubble between the frame structure elements of said frame structure planes,
  • - Force, shape and / or material connection of the frame structure elements of said frame structure levels to closed frame structures.

Schließlich kann es von Vorteil sein, ein Verfahren zur Herstellung eines Druckbehälters anzuwenden, welches sich durch folgende Verfahrensschritte auszeichnet:

  • – Einlegen einer oder mehrerer vorbereiteter, ggf. untereinander starr verbundener geschlossener Rahmenstrukturen in ein Blasformwerkzeug, welches als Negativform weitestgehend die Außenkontur des herzustellenden Druckbehälters nachbildet,
  • – Einbringen eines Vorformlings in Form einer Kunststoffblase aus einem thermoplastischen Kunststoff in den von der/den Rahmenstruktur/en umschlossenen Raum,
  • – Aufblasen der Kunststoffblase unter Wärmeeinwirkung, wobei die Kunststoffblase sich an die Kontur der Rahmenstruktur/en sowie an die Innenkontur des Blaswerkzeugs anschmiegt und nach Abkühlung erstarrt.
Finally, it may be advantageous to use a method for producing a pressure vessel, which is characterized by the following method steps:
  • Inserting one or more prepared, optionally rigidly interconnected closed frame structures into a blow molding tool, which as a negative mold largely reproduces the outer contour of the pressure vessel to be produced,
  • Inserting a preform in the form of a plastic bladder made of a thermoplastic in the space enclosed by the frame structure (s),
  • - Inflating the plastic bubble under the action of heat, wherein the plastic bubble conforms to the contour of the frame structure / s and to the inner contour of the blow mold and solidifies after cooling.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment schematically illustrated in the drawings. Show it:

1 die perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäß mittels einer Mehrzahl Versteifungselemente in Form geschlossener Rahmenstrukturen versteiften Kunststoff-Druckbehälters, und 1 the perspective view of a according to the invention by means of a plurality of stiffening elements in the form of closed frame structures stiffened plastic pressure vessel, and

2 die perspektivische Ansicht der Rahmenstrukturen nach 1 in einer Einzelteilansicht mit lediglich angedeuteten Außenkonturen des zu versteifenden Kunststoff-Druckbehälters. 2 the perspective view of the frame structures 1 in an item view with only indicated outer contours of the plastic pressure vessel to be stiffened.

1 zeigt danach einen Druckbehälter 1 aus Kunststoff, vorzugsweise aus einem thermoplastischen Kunststoff, als Kraftstoffbehälter für ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug. 1 then shows a pressure vessel 1 made of plastic, preferably of a thermoplastic material, as a fuel tank for a vehicle, in particular a motor vehicle.

Der Druckbehälter 1 respektive Kraftstoffbehälter verfügt über eine Außenkontur, die vorteilhaft an den zur Verfügung stehenden Bauraum innerhalb der Fahrzeugkarosserie angepasst ist, wobei vorliegend ein weitestgehend unsymmetrischer bzw. unregelmäßiger Hohlkörper ausgebildet ist.The pressure vessel 1 Respective fuel tank has an outer contour, which is advantageously adapted to the available space within the vehicle body, in the present case a largely asymmetrical or irregular hollow body is formed.

Um erhöhten Innendrücken standhalten zu können und nach außen gerichtete kritische Deformationen der Druckbehälterwandung 2 infolge besagter erhöhter Innendrücke zu vermeiden, ist der Druckbehälter 1 in ausgewählten, insbesondere zu einer Deformation nach außen neigenden kritischen Bereichen, von mehreren, vorliegend drei jeweils geschlossenen Rahmenstrukturen 3, 4, 5 umschlungen.In order to withstand increased internal pressures and outward critical deformation of the pressure vessel wall 2 as a result of said increased internal pressures to avoid, is the pressure vessel 1 in selected, in particular to a deformation outwardly prone critical areas, of several, in the present case three each closed frame structures 3 . 4. . 5 entwined.

Die besagten kritischen Bereiche werden dabei vorab empirisch im Rahmen von Versuchen und/oder rechnerisch ermittelt.The said critical areas are thereby determined in advance empirically in the course of experiments and / or computationally.

Die besagten geschlossenen Rahmenstrukturen 3, 4, 5 sind jeweils durch einen Rohrrahmen aus Metall, beispielsweise Stahlrohr mit Kreisquerschnitt ausgebildet (vgl. insbes. 2).The said closed frame structures 3 . 4. . 5 are each formed by a tubular frame made of metal, for example steel tube with a circular cross-section (see. 2 ).

Jedoch beschränkt sich die Erfindung nicht auf Rahmenstrukturen 3, 4, 5 aus Stahlrohr, sondern umfasst auch Rahmenstrukturen 3, 4, 5, die aus an sich bekannten, hier nicht näher dargestellten Profilstäben mit einem von einem Kreisquerschnitt abweichenden Profilquerschnitt sowie Rahmenstrukturen, die aus jedwedem anderen geeigneten Werkstoff, beispielsweise aus einem Leichtmetall oder einem faserverstärkten Kunststoff hergestellt sind (nicht näher dargestellt).However, the invention is not limited to frame structures 3 . 4. . 5 made of tubular steel, but also includes frame structures 3 . 4. . 5 consisting of known per se, not shown here profiled bars with a deviating from a circular cross-section profile cross-section and frame structures, which are made of any other suitable material, such as a light metal or a fiber-reinforced plastic (not shown in detail).

Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind zwei Rahmenstrukturen 3, 4 in zueinander beabstandeten Ebenen angeordnet, die sich in Fahrzeuglängsrichtung (Fahrtrichtungspfeil 6) und in Fahrzeughochrichtung erstrecken. Zwischen den beiden Rahmenstrukturen 3, 4 ist innerhalb einer zugeordneten Ebene die dritte Rahmenstruktur 5 angeordnet, die sich zum einen zwar auch in Fahrzeughochrichtung, jedoch zum anderen in einem bestimmten Winkel quer zur Fahrzeuglängsrichtung erstreckt.According to the present embodiment, two frame structures 3 . 4. arranged in spaced-apart planes extending in the vehicle longitudinal direction (direction of travel arrow 6 ) and extend in the vehicle vertical direction. Between the two frame structures 3 . 4. is the third frame structure within an associated level 5 arranged on the one hand in the vehicle vertical direction, but on the other hand at a certain angle extending transversely to the vehicle longitudinal direction.

Jedwede andere Anordnung einer oder mehrerer Rahmenstrukturen 3, 4, 5 zur Versteifung von insbesondere zu einer Deformation nach außen neigenden kritischen Bereichen des Druckbehälters 1 ist denkbar und demgemäß durch die Erfindung ebenfalls mit erfasst. So ist es beispielsweise auch denkbar, dass eine oder mehrere der besagten Rahmenstrukturen 3, 4, 5 in horizontal oder weitestgehend horizontal ausgerichteten Ebenen angeordnet sind und/oder Krümmungen aufweisen, die aus einer Ebene heraustreten (nicht näher dargestellt).Any other arrangement of one or more frame structures 3 . 4. . 5 for stiffening in particular to a deformation outwardly prone critical areas of the pressure vessel 1 is conceivable and accordingly also covered by the invention. For example, it is also conceivable that one or more of said frame structures 3 . 4. . 5 are arranged in horizontal or largely horizontally oriented planes and / or have curvatures that emerge from a plane (not shown in detail).

Die drei Rahmenstrukturen 3, 4, 5 sind vorliegend untereinander durch Schweißung derart starr verbunden, dass die Rahmenstruktur 5 den nach Fahrzeug-hinten gerichtete Rahmenabschnitt 3a der Rahmenstruktur 3 mit dem nach Fahrzeug-vorn gerichteten Rahmenabschnitt 4a der Rahmenstruktur 4 verbindet. Des Weiteren ist vorliegend ein Verbindungselement 7 in Form eines Stahlrohres vorgesehen, welches eine zusätzlich Querverbindung der Rahmenstrukturen 3, 4, 5 bewirkt.The three frame structures 3 . 4. . 5 In the present case, they are rigidly interconnected by welding in such a way that the frame structure 5 the vehicle rear-facing frame section 3a the frame structure 3 with the vehicle-front frame section 4a the frame structure 4. combines. Furthermore, in the present case, a connecting element 7 provided in the form of a steel tube, which an additional cross-connection of the frame structures 3 . 4. . 5 causes.

Durch diese Maßnahme ist besonders vorteilhaft ein Rahmenverbund geschaffen, der ein einfaches Handling insbesondere während der Weiterverarbeitung, nämlich der Verbindung desselben mit dem Kunststoff-Druckbehälter 1 gestattet.By this measure, a frame composite is particularly advantageous, which provides easy handling, especially during further processing, namely the connection of the same with the plastic pressure vessel 1 allowed.

Wie insbesondere der 1 zu entnehmen ist, sind die Rahmenstrukturen 3, 4, 5 zumindest abschnittsweise in einer oder mehreren Einschnürungen 8 der Druckbehälterwandung 2 angeordnet, woraus, wie bereits oben erläutert, vorteilhaft ein zumindest abschnittsweise realisierter Formschluss zwischen den Rahmenstrukturen 3, 4, 5 und der Druckbehälterwandung 2 und eine Erhöhung der Eigensteifigkeit des Kunststoff-Druckbehälters 1 resultieren.How the particular 1 it can be seen, are the frame structures 3 . 4. . 5 at least in sections in one or more constrictions 8th the pressure vessel wall 2 arranged, from which, as already explained above, advantageously at least partially realized positive connection between the frame structures 3 . 4. . 5 and the pressure vessel wall 2 and an increase in the inherent rigidity of the plastic pressure vessel 1 result.

Wie den 1 und 2 weiter zu entnehmen ist, bilden die Rahmenstrukturen 3, 4, 5 gleichzeitig Mittel 9 in Form von abgestellten Zapfen zur Befestigung des Verbundes aus Druckbehälter 1 und Rahmenstrukturen 3, 4, 5 an einer tragenden Struktur, gemäß vorliegendem Ausführungsbeispiel an einer hier nicht näher dargestellten, jedoch an sich bekannten Fahrzeug-Karosseriestruktur aus.Like that 1 and 2 can be seen further form the frame structures 3 . 4. . 5 at the same time means 9 in the form of parked pins for attachment of the composite pressure vessel 1 and frame structures 3 . 4. . 5 on a load-bearing structure, according to the present exemplary embodiment, on a vehicle body structure, which is not shown here but is known per se.

Bevorzugt lässt sich ein derartig versteifter Druckbehälter 1 durch ein Verfahren mit folgenden Verfahrensschritten herstellen:

  • – Bereitstellung zweier zunächst separat ausgebildeter Rahmenstruktur-Ebenen, die ihrerseits jeweils zumindest aus einem oder aus mehreren, ggf. untereinander starr verbundenen offenen Rahmenstrukturelementen bestehen, wobei besagte Rahmenstruktur-Ebenen untereinander zu einer oder mehreren geschlossenen Rahmenstrukturen 3, 4, 5 fest verbindbar sind,
  • – Einlegen der Rahmenstrukturelemente besagter Rahmenstruktur-Ebenen in Werkzeughälften eines Blasformwerkzeuges, welches als Negativform weitestgehend die Außenkontur des herzustellenden Druckbehälters nachbildet,
  • – Einbringen eines Vorformlings in Form einer Kunststoffblase aus einem thermoplastischen Kunststoff in den von den Rahmenstrukturelementen umschlossenen Raum,
  • – Aufblasen der Kunststoffblase unter Wärmeeinwirkung, wobei die Kunststoffblase sich an die Kontur der Rahmenstrukturelemente sowie an die Innenkontur des Blaswerkzeugs anschmiegt und nach Abkühlung erstarrt,
  • – kraft-, form- und/oder stoffschlüssige Verbindung der Rahmenstrukturelemente besagter Rahmenstruktur-Ebenen zu geschlossenen Rahmenstrukturen 3, 4, 5.
Preferably, such a stiffened pressure vessel can be 1 by a process with the following process steps:
  • - Provision of two initially separately formed frame structure levels, which in turn each consist of at least one or more, possibly rigidly interconnected open frame structure elements, said frame structure levels with each other to one or more closed frame structures 3 . 4. . 5 are firmly connectable,
  • Inserting the frame structure elements of said frame structure planes into tool halves of a blow molding tool, which as a negative mold simulates as far as possible the outer contour of the pressure vessel to be produced,
  • - introducing a preform in the form of a plastic bladder made of a thermoplastic material in the space enclosed by the frame structure elements space,
  • Inflating the plastic bladder under the effect of heat, wherein the plastic bladder conforms to the contour of the frame structure elements and to the inner contour of the blow mold and solidifies after cooling,
  • - Force, shape and / or material connection of the frame structure elements of said frame structure levels to closed frame structures 3 . 4. . 5 ,

Demgegenüber bietet sich auch ein Herstellungsverfahren mit folgenden Verfahrensschritten an:

  • – Bereitstellung einer fertig vorgeformten Kunststoffblase,
  • – Bereitstellung zweier zunächst separat ausgebildeter Rahmenstruktur-Ebenen, die ihrerseits jeweils zumindest aus einem oder aus mehreren, ggf. untereinander starr verbundenen offenen Rahmenstrukturelementen bestehen, wobei besagte Rahmenstruktur-Ebenen untereinander zu einer oder mehreren geschlossenen Rahmenstrukturen 3, 4, 5 fest verbindbar sind,
  • – Positionieren der Kunststoffblase zwischen den Rahmenstrukturelementen besagter Rahmenstruktur-Ebenen,
  • – kraft-, form- und/oder stoffschlüssige Verbindung der Rahmenstrukturelemente besagter Rahmenstruktur-Ebenen zu geschlossenen Rahmenstrukturen 3, 4, 5.
In contrast, a production process with the following process steps is also suitable:
  • Provision of a preformed plastic bladder,
  • - Provision of two initially separately formed frame structure levels, which in turn each consist of at least one or more, possibly rigidly interconnected open frame structure elements, said frame structure levels with each other to one or more closed frame structures 3 . 4. . 5 are firmly connectable,
  • Positioning the plastic bubble between the frame structure elements of said frame structure planes,
  • - Force, shape and / or material connection of the frame structure elements of said frame structure levels to closed frame structures 3 . 4. . 5 ,

Ebenso kann sich ein Herstellungsverfahren mit folgende Verfahrensschritten als vorteilhaft erweisen:

  • – Einlegen einer oder mehrerer vorbereiteter, ggf. untereinander starr verbundener geschlossener Rahmenstrukturen 3, 4, 5 in ein Blasformwerkzeug, welches als Negativform weitestgehend die Außenkontur des herzustellenden Druckbehälters 1 nachbildet,
  • – Einbringen eines Vorformlings in Form einer Kunststoffblase aus einem thermoplastischen Kunststoff in den von der/den Rahmenstruktur/en 3, 4, 5 umschlossenen Raum,
  • – Aufblasen der Kunststoffblase unter Wärmeeinwirkung, wobei die Kunststoffblase sich an die Kontur der Rahmenstruktur/en 3, 4, 5 sowie an die Innenkontur des Blaswerkzeugs anschmiegt und nach Abkühlung erstarrt.
Likewise, a production method with the following method steps may prove to be advantageous:
  • - Inserting one or more prepared, possibly rigidly interconnected closed frame structures 3 . 4. . 5 in a blow mold, which as a negative mold largely the outer contour of the pressure vessel to be produced 1 replicates
  • - Introducing a preform in the form of a plastic bladder made of a thermoplastic material in the of the / the frame structure / s 3 . 4. . 5 enclosed space,
  • - Inflating the plastic bladder under the action of heat, wherein the plastic bladder to the contour of the frame structure / s 3 . 4. . 5 as well as to the inner contour of the blow mold clings and solidifies after cooling.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Druckbehälterpressure vessel
22
DruckbehälterwandungDruckbehälterwandung
33
Rahmenstrukturframe structure
3a3a
Rahmenabschnittframe section
44
Rahmenstrukturframe structure
4a4a
Rahmenabschnittframe section
55
Rahmenstrukturframe structure
66
FahrtrichtungspfeilDirection arrow
77
Verbindungselementconnecting element
88th
Einschnürungenconstrictions
99
Mittel zur Befestigung an einer tragenden StrukturMeans for attachment to a load-bearing structure

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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  • DE 4221766 A1 [0003] DE 4221766 A1 [0003]
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  • DE 102007026817 B3 [0003] DE 102007026817 B3 [0003]

Claims (15)

Druckbehälter (1) aus Kunststoff, der seinerseits mittels zumindest eines auf der Außenkontur desselben angeordneten Versteifungselementes gegen nach außen gerichtete kritische Deformationen seiner Druckbehälterwandung (2) infolge erhöhten Innendruckes versteift ist, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Versteifungselement durch eine den Druckbehälter (1) in ausgewählten Bereichen desselben, die infolge erhöhten Innendruckes zu einer Deformation nach außen neigen, umschlingende geschlossene Rahmenstruktur (3, 4, 5) gebildet ist.Pressure vessel ( 1 ) made of plastic, in turn, by means of at least one of the outer contour of the same arranged stiffening element against outwardly directed critical deformation of its pressure vessel wall ( 2 ) is stiffened due to increased internal pressure, characterized in that the at least one stiffening element by a pressure vessel ( 1 ) in selected areas thereof, which tend to deform outwardly due to increased internal pressure, encircling closed frame structure ( 3 . 4. . 5 ) is formed. Druckbehälter (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die besagten ausgewählten Bereiche des Druckbehälters (1), die infolge erhöhten Innendruckes zu einer Deformation nach außen neigen, empirisch im Rahmen von Versuchen und/oder rechnerisch ermittelbar oder ermittelt sind.Pressure vessel ( 1 ) according to claim 1, characterized in that said selected areas of the pressure vessel ( 1 ), which tend to a deformation due to increased internal pressure, empirically in the context of experiments and / or calculated or determined. Druckbehälter (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Rahmenstruktur (3, 4, 5) durch einen Rohr- und/oder Profilrahmen gebildet ist.Pressure vessel ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the at least one frame structure ( 3 . 4. . 5 ) is formed by a pipe and / or profile frame. Druckbehälter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Rahmenstruktur (3, 4, 5) zumindest abschnittsweise in einer oder mehreren Einschnürungen (8) der Druckbehälterwandung (2) angeordnet ist.Pressure vessel ( 1 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the at least one frame structure ( 3 . 4. . 5 ) at least in sections in one or more constrictions ( 8th ) of the pressure vessel wall ( 2 ) is arranged. Druckbehälter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehr Rahmenstrukturen (3, 4, 5) direkt oder über ein oder mehrere Verbindungselemente (7) miteinander starr verbunden sind.Pressure vessel ( 1 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that two or more frame structures ( 3 . 4. . 5 ) directly or via one or more connecting elements ( 7 ) are rigidly connected to each other. Druckbehälter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Rahmenstruktur (3, 4, 5) aus Metall, einem faserverstärkten Kunststoff oder jedwedem anderen geeigneten Werkstoff besteht.Pressure vessel ( 1 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the at least one frame structure ( 3 . 4. . 5 ) consists of metal, a fiber-reinforced plastic or any other suitable material. Druckbehälter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Rahmenstruktur (3, 4, 5) Mittel (9) zur Befestigung des Verbundes aus dem Druckbehälter (1) und der zumindest einen Rahmenstruktur (3, 4, 5) an einer besagten Verbund tragenden Struktur ausbildet.Pressure vessel ( 1 ) according to one of claims 1 to 6, characterized in that the at least one frame structure ( 3 . 4. . 5 ) Medium ( 9 ) for fastening the composite from the pressure vessel ( 1 ) and the at least one frame structure ( 3 . 4. . 5 ) is formed on a said composite supporting structure. Druckbehälter (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die besagten Verbund tragende Struktur durch eine Karosseriestruktur eines Fahrzeugs, insbesondere Kraftfahrzeugs, gebildet ist.Pressure vessel ( 1 ) according to claim 7, characterized in that said composite-bearing structure by a body structure of a vehicle, in particular motor vehicle, is formed. Druckbehälter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckbehälter (1) aus einem thermoplastischen Kunststoff besteht.Pressure vessel ( 1 ) according to one of claims 1 to 8, characterized in that the pressure vessel ( 1 ) consists of a thermoplastic material. Druckbehälter (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckbehälter (1) nach einem an sich bekannten Blasformverfahren hergestellt ist.Pressure vessel ( 1 ) according to claim 9, characterized in that the pressure vessel ( 1 ) is produced by a blow molding method known per se. Druckbehälter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckbehälter (1) ein Kraftstoffbehälter ist.Pressure vessel ( 1 ) according to one of claims 1 to 10, characterized in that the pressure vessel ( 1 ) is a fuel tank. Kraftfahrzeug mit einem Druckbehälter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11.Motor vehicle with a pressure vessel ( 1 ) according to one of claims 1 to 11. Verfahren zur Herstellung eines Druckbehälters (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: – Bereitstellung zweier zunächst separat ausgebildeter Rahmenstruktur-Ebenen, die ihrerseits jeweils zumindest aus einem oder aus mehreren, ggf. untereinander starr verbundenen offenen Rahmenstrukturelementen bestehen, wobei besagte Rahmenstruktur-Ebenen untereinander zu einer oder mehreren geschlossenen Rahmenstrukturen (3, 4, 5) fest verbindbar sind, – Einlegen der Rahmenstrukturelemente besagter Rahmenstruktur-Ebenen in Werkzeughälften eines Blasformwerkzeuges, welches als Negativform weitestgehend die Außenkontur des herzustellenden Druckbehälters (1) nachbildet, – Einbringen eines Vorformlings in Form einer Kunststoffblase aus einem thermoplastischen Kunststoff in den von den Rahmenstrukturelementen umschlossenen Raum, – Aufblasen der Kunststoffblase unter Wärmeeinwirkung, wobei die Kunststoffblase sich an die Kontur der Rahmenstrukturelemente sowie an die Innenkontur des Blaswerkzeugs anschmiegt und nach Abkühlung erstarrt, – kraft-, form- und/oder stoffschlüssige Verbindung der Rahmenstrukturelemente besagter Rahmenstruktur-Ebenen zu geschlossenen Rahmenstrukturen (3, 4, 5).Method for producing a pressure vessel ( 1 ) according to one of claims 1 to 11, characterized by the following method steps: - Provision of two initially separately formed frame structure levels, which in turn each consist of at least one or more, optionally mutually rigidly connected open frame structure elements, said frame structure levels to each other one or more closed frame structures ( 3 . 4. . 5 ) are firmly connected, - insert the frame structure elements of said frame structure levels in tool halves of a blow mold, which as a negative mold largely the outer contour of the pressure vessel to be produced ( 1 ), - introducing a preform in the form of a plastic bladder made of a thermoplastic material in the space enclosed by the frame structure elements, - inflating the plastic bladder with heat, wherein the plastic bladder conforms to the contour of the frame structure elements and to the inner contour of the Blaswerkzeugs and solidifies after cooling , - positive, positive and / or material connection of the frame structure elements of said frame structure planes to closed frame structures ( 3 . 4. . 5 ). Verfahren zur Herstellung eines Druckbehälters (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: – Bereitstellung einer fertig vorgeformten Kunststoffblase, – Bereitstellung zweier zunächst separat ausgebildeter Rahmenstruktur-Ebenen, die ihrerseits jeweils zumindest aus einem oder aus mehreren, ggf. untereinander starr verbundenen offenen Rahmenstrukturelementen bestehen, wobei besagte Rahmenstruktur-Ebenen untereinander zu einer oder mehreren geschlossenen Rahmenstrukturen (3, 4, 5) fest verbindbar sind, – Positionieren der Kunststoffblase zwischen den Rahmenstrukturelementen besagter Rahmenstruktur-Ebenen, – kraft-, form- und/oder stoffschlüssige Verbindung der Rahmenstrukturelemente besagter Rahmenstruktur-Ebenen zu geschlossenen Rahmenstrukturen (3, 4, 5).Method for producing a pressure vessel ( 1 ) according to one of claims 1 to 11, characterized by the following method steps: provision of a preformed plastic blister, provision of two initially separately formed frame structure planes, each of which in turn consists of at least one or more open frame structure elements rigidly interconnected therewith, wherein said frame structure levels are interconnected to one or more closed frame structures ( 3 . 4. . 5 ) are firmly connected, Positioning of the plastic bladder between the frame structure elements of said frame structure planes, force-locked, form-fitting and / or material-locking connection of the frame structure elements of said frame structure planes to closed frame structures 3 . 4. . 5 ). Verfahren zur Herstellung eines Druckbehälters (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: – Einlegen einer oder mehrerer vorbereiteter, ggf. untereinander starr verbundener geschlossener Rahmenstrukturen (3, 4, 5) in ein Blasformwerkzeug, welches als Negativform weitestgehend die Außenkontur des herzustellenden Druckbehälters (1) nachbildet, – Einbringen eines Vorformlings in Form einer Kunststoffblase aus einem thermoplastischen Kunststoff in den von der/den Rahmenstruktur/en (3, 4, 5) umschlossenen Raum, – Aufblasen der Kunststoffblase unter Wärmeeinwirkung, wobei die Kunststoffblase sich an die Kontur der Rahmenstruktur/en (3, 4, 5) sowie an die Innenkontur des Blaswerkzeugs anschmiegt und nach Abkühlung erstarrt.Method for producing a pressure vessel ( 1 ) according to one of claims 1 to 11, characterized by the following method steps: - insertion of one or more prepared, possibly rigidly interconnected closed frame structures ( 3 . 4. . 5 ) in a blow mold, which as a negative mold largely the outer contour of the pressure vessel to be produced ( 1 ), - inserting a preform in the form of a plastic blister from a thermoplastic material into that of the frame structure (s) ( 3 . 4. . 5 enclosed space, inflating the plastic bladder under the action of heat, the plastic bladder adhering to the contour of the frame structure (s) (FIG. 3 . 4. . 5 ) as well as to the inner contour of the blow mold and solidifies after cooling.
DE102009039888A 2009-09-03 2009-09-03 Pressure container for use in vehicle, is made of plastic, and has reinforcement element, which is arranged at outer contour, where frame structure is provided, which is arranged in one or multiple constrictions of pressure container Ceased DE102009039888A1 (en)

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