DE102014005606A1

DE102014005606A1 - Druckbehälterauskleidung, dazugehöriges Formwerkzeug und Druckbehälter

Info

Publication number: DE102014005606A1
Application number: DE102014005606.6A
Authority: DE
Inventors: Eizaburo SEJIMA; Yasushi Tashiro; Takenori Aiyama
Original assignee: Toyota Motor Corp; Toyoda Gosei Co Ltd
Current assignee: Toyota Motor Corp; Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date: 2013-04-17
Filing date: 2014-04-15
Publication date: 2014-10-23
Anticipated expiration: 2034-04-16
Also published as: US20140312043A1; JP2014224602A; DE102014005606B4; US9377162B2; JP5936642B2

Abstract

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Technik zum Unterdrücken des Auftretens einer Schweißnaht in einer Druckbehälterauskleidung. Ein Filmanguss 42 zum Formen einer Druckbehälterauskleidung 1 befindet sich an einer radial äußeren Seite eines äußeren Umfangsendabschnitts eines Eingriffsabschnitts 3 in der Druckbehälterauskleidung 1. Durch Anordnen des Filmangusses 42 auf der radial äußeren Seite des Eingriffsabschnitts 3 mit einem ausreichenden Abstand dazwischen ist es möglich, die Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Harzes während des Formens zu kontrollieren bzw. zu steuern, wodurch das Auftreten einer Schweißnaht verhindert wird.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Harz- bzw. Kunststoffauskleidung, die in einem Druckbehälter verwendet wird, in den verschiedene mit Druck beaufschlagte Materialien gefüllt werden, ein Formwerkzeug zur Herstellung der Auskleidung und einen Druckbehälter, der die Auskleidung umfasst.
Stand der Technik
Beispiele für mit Druck beaufschlagte Materialien, die in einen Druckbehälter gefüllt werden sollen, umfassen verschiedene komprimierte Gase, wie z. B. Wasserstoff unter hohem Druck und komprimiertes Erdgas (CNG), verschiedene verflüssigte Gase bzw. Flüssiggase, wie z. B. flüssiger Wasserstoff, verflüssigtes Erdgas (LNG), verflüssigtes Ölgas (LPG) und dergleichen.
Als Druckbehälter, in den die verschiedenen mit Druck beaufschlagten Materialien gefüllt werden, wird im Allgemeinen ein Druckbehälter verwendet, der einen hohlen Behälterhauptkörper, einen metallischen Mundstückabschnitt, der an dem Behälterhauptkörper angebracht ist, und ein Ventil, das an dem Mundstückabschnitt angebracht ist, umfasst. In dem Druckbehälter dieses Typs ist eine innere Umfangsoberfläche des Behälterhauptkörpers im Allgemeinen aus einer Harzauskleidung hergestellt und eine äußere Umfangsoberfläche der Auskleidung ist mit einem Verstärkungsabschnitt bedeckt, der aus einem Harz mit hoher Festigkeit hergestellt ist (wie z. B. faserverstärktem Kunststoff: FRP).
Der Druckbehälter, der die Auskleidung umfasst, muss eine Festigkeit aufweisen, die der Füllung des Gases unter hohem Druck widerstehen kann. Um eine Auskleidung mit einer hervorragenden Festigkeit zu erhalten, wird ferner davon ausgegangen, dass es erforderlich ist, eine Schweißnaht, die auf der Auskleidung ausgebildet ist, zu vermindern. Es ist wahrscheinlich, dass eine Schweißnaht während des Formens auftritt, wenn sich ein Strömungs- bzw. Fließweg des geschmolzenen Harzes verzweigt und sich dann die verzweigten Wege wieder miteinander vereinigen. Wenn sich der Strömungsweg des geschmolzenen Harzes verzweigt, ist es sehr wahrscheinlich, dass die Strömungs- bzw. Fließgeschwindigkeit und die Temperatur des geschmolzenen Harzes für jeden der verzweigten Wege unterschiedlich ist. In einem solchen Fall kann das vereinigte geschmolzene Harz kaum einheitlich gemischt werden. Daher wird bei dem erhaltenen Formgegenstand davon ausgegangen, dass Harzbereiche, die an einer Grenze einer Schweißmarkierung nebeneinander vorliegen, in einem miteinander verschweißten Zustand vorliegen.
Daher wird bei einem Formgegenstand, bei dem eine Schweißnaht auftritt, davon ausgegangen, dass die Festigkeit in der Umgebung der Schweißmarkierung geringer ist als in den anderen Abschnitten. Da eine Auskleidung eine hohe Festigkeit aufweisen muss, wie es vorstehend beschrieben worden ist, besteht ein Bedarf für eine Auskleidung, bei der eine Schweißnaht kaum auftritt, und auch für eine Technik, mit der eine Auskleidung geformt werden kann, während das Auftreten einer Schweißnaht unterdrückt wird.
Es wird davon ausgegangen, dass es zur Unterdrückung des Auftretens einer Schweißnaht effektiv ist, das Verzweigen und das Vereinigen eines geschmolzenen Harzes in einem Hohlraum eines Formwerkzeugs zu vermindern. Als Technik zum Vermindern des Verzweigens und des Vereinigens eines geschmolzenen Harzes in einem Hohlraum zur Unterdrückung des Auftretens einer Schweißnaht ist das Formen einer Auskleidung unter Verwendung eines Formwerkzeugs mit einem Film- bzw. Bandanguss bekannt (vgl. z. B. das Patentdokument 1). Abhängig von der Gestalt der Auskleidung was es jedoch nicht möglich, das Auftreten einer Schweißnaht ausreichend zu unterdrücken, selbst wenn die in dem Patentdokument 1 vorgestellte Technik verwendet wurde. Aus diesem Grund ist die Entwicklung einer Technik zum effektiveren Vermindern des Auftretens einer Schweißnaht erwünscht.
Dokumentenliste
Patentdokument

Patentdokument 1: JP 2010-77995 A

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Die Erfindung wurde im Hinblick auf die vorstehend genannten Umstände gemacht und eine Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer Technik zum Vermindern des Auftretens einer Schweißnaht in einer Auskleidung eines Druckbehälters.
Lösung des Problems
Eine Druckbehälterauskleidung der Erfindung zur Lösung der vorstehend beschriebenen Probleme umfasst:
einen Harzauskleidungshauptkörperabschnitt mit einer mit einem Boden versehenen zylindrischen Form, die Bodenabschnitte an zwei axialen Endabschnitten aufweist und wobei mindestens ein Bodenabschnitt einen Öffnungsabschnitt für ein einzusetzendes Mundstück aufweist,
einen Eingriffsabschnitt, der integriert an einer axial äußeren Oberfläche von jedem der Bodenabschnitte ausgebildet ist, an einer Umfangskante des Öffnungsabschnitts angeordnet ist und einen konvexen Abschnitt, der in die Richtung einer axial äußeren Seite und einer radial inneren Seite des Auskleidungshauptkörperabschnitts vorragt, und einen konkaven Abschnitt umfasst, der mit dem konvexen Abschnitt verbunden ist, und
einen Angussabschnitt, der ein Rückstand eines Filmangusses ist, der während des Formens gebildet worden ist, und der auf der radial äußeren Seite des äußeren Umfangsendabschnitts des Eingriffsabschnitts angeordnet ist, wobei
in dem Harzauskleidungshauptkörperabschnitt
ein Umfangskantenabschnitt von jedem der Bodenabschnitte auf einer radial äußeren Seite eine Kuppelform bildet, die übergangslos mit einer Umfangswand des Auskleidungshauptkörperabschnitts verbunden ist, und
die Bodenabschnitte bezogen auf den Umfangskantenabschnitt axial vertieft sind und
in dem Eingriffsabschnitt
der konvexe Abschnitt und der konkave Abschnitt abwechselnd entlang einer Umfangsrichtung des Auskleidungshauptkörperabschnitts angeordnet sind,
ein radial äußerer Endabschnitt des konvexen Abschnitts und ein radial äußerer Endabschnitt des konkaven Abschnitts einen äußeren Umfangsendabschnitt bilden, der sich in der Umfangsrichtung fortsetzt, und
eine Vorwölbungslänge des konkaven Abschnitts ausgehend von dem äußeren Umfangsendabschnitt zu der radial inneren Seite kürzer ist als eine Vorwölbungslänge des konvexen Abschnitts ausgehend von dem äußeren Umfangsendabschnitt zur der radial inneren Seite.
Die Druckbehälterauskleidung der Erfindung weist ferner eines der folgenden (1) bis (4) auf und mehr bevorzugt eine Mehrzahl davon auf.

(1) Die radiale Länge von dem Angussabschnitt bis zu dem inneren Umfangsendabschnitt des konkaven Abschnitts kann mit der axialen Länge der inneren Umfangsendoberfläche des konkaven Abschnitts identisch sein oder größer als diese sein.
(2) Die radiale Länge von dem Angussabschnitt bis zu dem inneren Umfangsendabschnitt des konkaven Abschnitts kann 5 mm oder mehr betragen.
(3) Mindestens ein Teil des Angussabschnitts kann bezüglich einer gedachten gekrümmten Oberfläche, die übergangslos eine axial äußere Endoberfläche des konvexen Abschnitts und eine äußere Oberfläche der Umfangswand des Auskleidungshauptkörperabschnitts verbindet, erhöht sein.
(4) Mindestens ein Teil des Angussabschnitts kann mit einer gedachten gekrümmten Oberfläche, die übergangslos die axial äußere Endoberfläche des konvexen Abschnitts und die äußere Oberfläche der Umfangswand des Auskleidungshauptkörperabschnitts verbindet, bündig sein.

Ferner wird als Formwerkzeug zum Lösen der vorstehend beschriebenen Probleme ein Formwerkzeug zum Formen der vorstehend beschriebenen Druckbehälterauskleidung der Erfindung bereitgestellt, wobei das Formwerkzeug umfasst:
eine Auskleidungswerkzeugoberfläche, die so ausgebildet ist, dass sie einen Hohlraum zum Formen der Druckbehälterauskleidung festgelegt, und eine Angusswerkzeugoberfläche, die so ausgebildet ist, dass sie einen Hohlraum zum Formen des Filmangusses festlegt,
wobei die Angusswerkzeugoberfläche auf der radial äußeren Seite eines Bereichs zum Formen eines äußeren Umfangsendabschnitt des Eingriffsabschnitts auf der Auskleidungswerkzeugoberfläche angeordnet ist.
Das Formwerkzeug der Erfindung weist ferner eines der folgenden (5) bis (7) auf und mehr bevorzugt eine Mehrzahl davon auf.

(5) Die radiale Länge von der Angusswerkzeugoberfläche zu dem Bereich zum Formen des inneren Umfangsendabschnitts des konkaven Abschnitts auf der Auskleidungswerkzeugoberfläche kann mit der axialen Länge des Bereichs zum Formen der inneren Umfangsendoberfläche des konkaven Abschnitts identisch sein oder größer als diese sein.
(6) Die radiale Länge von der Angusswerkzeugoberfläche zu dem Bereich zum Formen des inneren Umfangsendabschnitts des konkaven Abschnitts auf der Auskleidungswerkzeugoberfläche kann 5 mm oder mehr betragen.
(7) Der Abstand zwischen einer gedachten gekrümmten Oberfläche und einem Bereich zum Formen eines proximalen Endabschnitts des Angussabschnitts in der Angusswerkzeugoberfläche kann größer als 0 mm und gleich 1 mm oder weniger sein, wobei die gedachte gekrümmte Oberfläche einen Bereich zum Formen einer axialen äußeren Endoberfläche des konvexen Abschnitts in der Auskleidungswerkzeugoberfläche und einen Bereich zum Formen einer äußeren Oberfläche der Umfangswand des Auskleidungshauptkörperabschnitts in der Auskleidungswerkzeugoberfläche übergangslos verbindet.

Der Druckbehälter zum Lösen der vorstehend beschriebenen Probleme umfasst jedwede der vorstehend beschriebenen Druckbehälterauskleidungen und ein Mundstück mit einer zylindrischen Gestalt, das in den Öffnungsabschnitt der Druckbehälterauskleidung eingesetzt und mit dem Eingriffsabschnitt in Eingriff gebracht ist.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß der Druckbehälterauskleidung der Erfindung wird das Auftreten einer Schweißnaht, wie es vorstehend beschrieben worden ist, durch Verschieben der Position des Filmangusses in die Richtung der äußeren Umfangsseite (mit anderen Worten der äußeren Peripherieseite oder der radial äußeren Seite) des Eingriffsabschnitts unterdrückt. Ferner ist es gemäß dem Auskleidungsformwerkzeug der Erfindung möglich, die Druckbehälterauskleidung zu formen, während das Auftreten einer Schweißnaht unterdrückt wird. Da ferner der Druckbehälter der Erfindung die Druckbehälterauskleidung umfasst, bei welcher das Auftreten einer Schweißnaht unterdrückt ist, ist dieser für die mit hohem Druck beaufschlagten Materialien geeignet, die eingefüllt werden.
Nachstehend wird ein Verfahren zur Herstellung des Druckbehälters der Erfindung auf der Basis der Zeichnungen beschrieben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch einen Druckbehälter der ersten Ausführungsform zeigt,
2 ist eine aufgeschnittene Perspektivansicht, die schematisch eine Druckbehälterauskleidung der ersten Ausführungsform mit einem integrierten Filmanguss zeigt,
3 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht von Hauptbauteilen, die schematisch ein Formwerkzeug der ersten Ausführungsform zeigt,
4 ist eine vergrößerte Ansicht von Hauptbauteilen von 2,
5 ist eine erläuternde Ansicht, die schematisch die Art und Weise zeigt, wie die Druckbehälterauskleidung der ersten Ausführungsform geformt wird,
6 ist eine erläuternde Ansicht, die schematisch die Art und Weise zeigt, wie die Druckbehälterauskleidung der ersten Ausführungsform geformt wird,
7 ist eine aufgeschnittene Perspektivansicht, die schematisch eine Druckbehälterauskleidung eines Vergleichsbeispiels mit einem integrierten Filmanguss zeigt,
8 ist eine vergrößerte Ansicht von Hauptbauteilen von 7,
9 ist eine erläuternde Ansicht, die schematisch die Art und Weise zeigt, wie die Druckbehälterauskleidung des Vergleichsbeispiels geformt wird,
10 ist eine erläuternde Ansicht, die schematisch die Art und Weise zeigt, wie die Druckbehälterauskleidung des Vergleichsbeispiels geformt wird,
11 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht von Hauptbauteilen, die schematisch ein Formwerkzeug der zweiten Ausführungsform zeigt, und
12 ist eine erläuternde Ansicht, die schematisch eine Druckbehälterauskleidung der zweiten Ausführungsform zeigt.
Beste Art und Weise der Ausführung der Erfindung
Nachstehend wird der Druckbehälter der Erfindung unter Bezugnahme auf spezifische Beispiele beschrieben.
Erste Ausführungsform
Der Druckbehälter der ersten Ausführungsform ist ein Wasserstoffkraftstofftank, der sich in einem Fahrzeug befinden kann, und weist die vorstehend beschriebenen (1) und (3) auf. Die 1 zeigt eine Querschnittsansicht, die schematisch den Druckbehälter der ersten Ausführungsform zeigt, und die 2 und 4 sind aufgeschnittene Perspektivansichten, die schematisch eine Druckbehälterauskleidung der ersten Ausführungsform zeigen, bei welcher der Filmanguss integriert ist. 3 ist eine vergrößerte Ansicht von Hauptbauteilen, die schematisch ein Formwerkzeug der ersten Ausführungsform zeigt, und die 5 und 6 sind erläuternde Ansichten, die schematisch die Art und Weise zeigen, in der die Druckbehälterauskleidung der ersten Ausführungsform in dem Formwerkzeug der ersten Ausführungsform geformt wird. Insbesondere ist die 1 eine Querschnittsansicht, die schematisch den Druckbehälter der ersten Ausführungsform in einem in der axialen Richtung aufgeschnittenen Zustand zeigt. Die 4 ist eine vergrößerte Ansicht der Hauptbauteile von 2. Die 5 ist eine Querschnittsansicht, die eine Art und Weise zeigt, in der ein Eingriffsabschnitt und ein Bodenabschnitt in der Nähe eines konkaven Abschnitts geformt werden. Die 6 ist eine Querschnittsansicht, die eine Art und Weise zeigt, in der ein Eingriffsabschnitt und ein Bodenabschnitt in der Nähe eines konvexen Abschnitts geformt werden. Nachstehend beziehen sich in den Ausführungsformen und Vergleichsbeispielen die Begriffe „Oberseite”, „Unterseite”, „Vorderseite” bzw. „Rückseite” auf die „Oberseite”, die „Unterseite”, die „Vorderseite” und die „Rückseite”, die in den entsprechenden Zeichnungen gezeigt sind. Die axiale Richtung ist mit der Vorne-Hinten-Richtung identisch, die in den entsprechenden Zeichnungen gezeigt ist. Die radiale Richtung ist eine Richtung senkrecht zur axialen Richtung und ist mit der Richtung der Oben-Unten-Richtung identisch, die in den entsprechenden Zeichnungen gezeigt ist. Darüber hinaus weisen ein Mundstück, ein O-Ring und ein Druckbehälter, die später beschrieben werden, die identische axiale Richtung und die identische radiale Richtung auf.
Der Druckbehälter der ersten Ausführungsform ist mit einer Druckbehälterauskleidung 1, einem Mundstück 7, einem O-Ring 80 und einem Verstärkungsabschnitt 85 ausgestattet. Die Druckbehälterauskleidung 1 weist eine mit einem Boden versehene zylindrische Gestalt sowie zwei axiale Endabschnitte auf, deren Durchmesser jeweils in einer Kuppelform abnimmt und die einen im Wesentlichen zentralen Abschnitt aufweisen, der in der Richtung der axial inneren Seite vertieft ist. Jeder der vertieften Abschnitte bildet einen Bodenabschnitt 20. Darüber hinaus ist ein kuppelförmiger Abschnitt der Druckbehälterauskleidung 1, d. h., ein Umfangskantenabschnitt 29 des Bodenabschnitts 20, übergangslos mit einer Umfangswand 25a eines Auskleidungshauptkörperabschnitts 25 verbunden, der später beschrieben wird.
Die Druckbehälterauskleidung 1 wird durch Formen von zwei separaten Teilkörpern 11 und 12, und zwar des Teilkörpers 11 als ein axialer Endabschnitt und des Teilkörpers 12 als der andere axiale Endabschnitt, und dann integrierendes Verschweißen der zwei Teilkörper 11 und 12 in einem im Wesentlichen axialen zentralen Bereich der Auskleidung gebildet. Eine Öffnung 21 als Durchgangsloch ist in einem im Wesentlichen zentralen Abschnitt jedes Bodenabschnitts 20 der Druckbehälterauskleidung 1 ausgebildet und ein Umfangskantenabschnitt der Öffnung 21 erstreckt sich in einer zylindrischen Form axial einwärts. Mit anderen Worten, ein bodenloser Öffnungsabschnitt 22 mit einer im Wesentlichen zylindrischen Gestalt ist in jedem der Bodenabschnitte 20 ausgebildet. Die Druckbehälterauskleidung 1 ist aus einem Ethylen-Vinylalkohol-Copolymerharz (EVOH) mit hervorragenden Gassperreigenschaften ausgebildet.
Ein Mundstück 7 ist an jedem Öffnungsabschnitt 22 in der Druckbehälterauskleidung 1 angebracht. Insbesondere ist ein Mundstück 7a mit einer Durchgangsloch-förmigen Mundstücköffnung 70 an einem Öffnungsabschnitt 22 angebracht, und ein verschlossenes Mundstück 7b ohne Mundstücköffnung 70 ist an dem anderen Öffnungsabschnitt 22 angebracht. Das Mundstück 7 ist aus Metall hergestellt und weist einen Nabenabschnitt 71 und einen Flanschabschnitt 72 auf. Der Nabenabschnitt 71 weist eine zylindrische Gestalt auf. In einem axial äußeren Abschnitt (Vorderseite in der 1) der inneren Umfangsoberfläche des Nabenabschnitts 71 ist ein Gewinde (nicht gezeigt) ausgebildet. Der Flanschabschnitt 72 steht von der äußeren Umfangsoberfläche des Nabenabschnitts 71 radial auswärts vor. In dem Druckbehälter der ersten Ausführungsform weist der Flanschabschnitt 72 im Wesentlichen eine Ringform auf, die kontinuierlich entlang des gesamten äußeren Umfangs des Nabenabschnitts 71 verläuft. Ein Mundstückverlängerungsabschnitt 73, der als Rückseitenabschnitt des Nabenabschnitts 71 dient, erstreckt sich über den Flanschabschnitt 72 hinaus zur Rückseite. Ein Ventil (nicht gezeigt) ist abnehmbar an einem Mundstück 7a (dem vorderen Mundstück 7 in der 1) angebracht.
Eine O-Ring-Halterille 74 mit einer ringförmigen Rillenform ist so ausgebildet, dass sie vertieft auf der äußeren Umfangsoberfläche des Mundstückverlängerungsabschnitts 73 vorliegt. Ein O-Ring 80, der aus einem elastischen Material hergestellt ist, ist in die O-Ring-Halterille 74 eingesetzt. Die äußere Umfangsoberfläche des Mundstückverlängerungsabschnitts 73 ist mit dem Öffnungabschnitt 22 als Teil der Druckbehälterauskleidung 1 bedeckt.
Ein Verstärkungsabschnitt 85 ist auf der äußeren Umfangsseite der Druckbehälterauskleidung 1 ausgebildet. Insbesondere ist der Verstärkungsabschnitt 85 aus FRP hergestellt, der Kohlefasern und ein Epoxyharz umfasst, und wird durch Wickeln um den äußeren Umfang der Druckbehälterauskleidung 1 gebildet. D. h., die Druckbehälterauskleidung 1 bedeckt die innere Umfangsoberfläche des Verstärkungsabschnitts 85.
Die Druckbehälterauskleidung 1 umfasst einen Bodenabschnitt 20, einen Öffnungsabschnitt 22 und einen Auskleidungshauptkörperabschnitt 25. Wie es in der 1 gezeigt ist, weist der Bodenabschnitt 20 im Wesentlichen eine Scheibenform auf und bedeckt die Bodenoberfläche (d. h., eine axiale innere Oberfläche des Flanschabschnitts 72) des Flanschabschnitts 72. Der Öffnungsabschnitt 22 ist aus einem Umfangskantenabschnitt der Öffnung 21 ausgebildet und weist, wie es vorstehend beschrieben worden ist, im Wesentlichen eine zylindrische Form auf, so dass die äußere Umfangsoberfläche des Mundstückverlängerungsabschnitts 73 bedeckt wird. Ein Auskleidungshauptkörperabschnitt 25 ist der verbleibende andere Teil und weist im Wesentlichen eine zylindrische Form auf. Insbesondere weist in dem Auskleidungshauptkörperabschnitt 25 ein im Wesentlichen zentraler Abschnitt in der axialen Richtung eine im Wesentlichen zylindrische Form auf und zwei axiale Endabschnitte weisen im Wesentlichen eine Kuppelform auf.
Ein Eingriffsabschnitt 3 ist integriert in der axial äußeren Oberfläche 20a des Bodenabschnitts 20 ausgebildet. Darüber hinaus ist eine axial äußere Oberfläche 20a des Bodenabschnitts 20 auf der Vorderseite in der 1 eine vordere Oberfläche und eine axial äußere Oberfläche 20a des Bodenabschnitts 20 auf der Rückseite in der 1 ist eine hintere Oberfläche. Wie es in den 1 und 2 gezeigt ist, umfasst der Eingriffsabschnitt 3 eine Mehrzahl von konvexen Abschnitten 31 und eine Mehrzahl von konkaven Abschnitten 32. Insbesondere sind die konkaven Abschnitte 32 und die konvexen Abschnitte 31 entlang einer Umfangsrichtung des Druckbehälters abwechselnd angeordnet. Folglich ist der Eingriffsabschnitt 3 koaxial mit dem Öffnungsabschnitt 22 auf der radial äußeren Seite des Öffnungsabschnitts 22 angeordnet (d. h., einer äußeren Umfangsseite des Öffnungsabschnitts 22). Darüber hinaus ist die axial äußere Oberfläche 20a des Bodenabschnitts 20 auf einer axial inneren Seite der axial äußeren Oberfläche 31a des konvexen Abschnitts 31 und der axial äußeren Oberfläche 32a des konkaven Abschnitts 32 angeordnet. Ferner ist der Bodenabschnitt 20 dünner als der Auskleidungshauptkörperabschnitt 25.
Jeder der konvexen Abschnitte 31 weist eine im Wesentlichen rechteckige Gestalt auf, steht (wölbt sich) axial auswärts von der axial äußeren Oberfläche 20a des Bodenabschnitts 20 vor und steht radial einwärts von der radial äußeren Seite vor, d. h., in der Richtung der Seite des Öffnungsabschnitts 22. Jeder der konkaven Abschnitte 32 weist auch eine im Wesentlichen rechteckige Gestalt auf, steht axial auswärts von der axial äußeren Oberfläche 20a des Bodenabschnitts 20 vor und steht radial einwärts von der radial äußeren Seite vor. Jeder konkave Abschnitt 32 verbindet die benachbarten zwei konvexen Abschnitte 31. Die Vorwölbungshöhe jedes konvexen Abschnitts 31 und jedes konkaven Abschnitts 32 stellt die Vorstehhöhe von der axial äußeren Oberfläche 20a des Bodenabschnitts 20 dar.
Wie es in den 2 und 4 gezeigt ist, setzt sich der Eingriffsabschnitt 3 übergangslos entlang der Umfangsrichtung des Druckbehälters auf der radial äußeren Seite (äußere Umfangsseite) fort. Ferner weist der Eingriffsabschnitt 3 eine Gestalt auf, bei der die konvexen Abschnitte 31 radial einwärts vorstehen und die konkaven Abschnitte 32 radial auswärts auf der radial inneren Seite (der inneren Umfangsseite) zurückgesetzt sind. D. h., die äußere Umfangsoberfläche des Eingriffsabschnitts 3 weist eine Kreisbogenform auf und die innere Umfangsoberfläche des Eingriffsabschnitts 3 weist eine gestufte Gestalt auf. Folglich ist die Vorwölbungslänge ausgehend von dem äußeren Umfangsendabschnitt jedes konkaven Abschnitts 32 zu der radial inneren Seite (mit anderen Worten, die radiale Länge jedes konkaven Abschnitts 32 ausgehend von der äußeren Umfangsoberfläche des konkaven Abschnitts 32) kürzer als die Vorwölbungslänge des konvexen Abschnitts 31 (mit anderen Worten, die radiale Länge jedes konvexen Abschnitts 31 ausgehend von der äußeren Umfangsoberfläche des konvexen Abschnitts 31).
Wie es in den 5 und 6 gezeigt ist, setzen sich die axial äußere Oberfläche 31a des konvexen Abschnitts 31 und die axial äußere Oberfläche 32a des konkaven Abschnitts 32 übergangslos fort. Ferner setzen sich, wie es in der 4 gezeigt ist, der radial äußere Endabschnitt 31b des konvexen Abschnitts 31 und der radial äußere Endabschnitt 32b des konkaven Abschnitts 32 übergangslos fort. Daher weist der Eingriffsabschnitt 3 als Ganzes im Wesentlichen eine Scheibenform auf. Darüber hinaus setzen sich der radial äußere Endabschnitt 31b des konvexen Abschnitts 31 und der radial äußere Endabschnitt 32b des konkaven Abschnitts 32 in der Umfangsrichtung des Druckbehälters fort. Der radial äußere Endabschnitt 31b und der radial äußere Endabschnitt 32b entsprechen dem äußeren Umfangsendabschnitt der Erfindung. Darüber hinaus entspricht die Länge des konvexen Abschnitts 31, der in der radialen Richtung einwärts vorsteht, der radialen Länge des konvexen Abschnitts 31 ausgehend von der äußeren Umfangsoberfläche des konvexen Abschnitts 31 (d. h., dem radial äußeren Endabschnitt 31b). Ferner entspricht die Länge des konkaven Abschnitts 32, der in der radialen Richtung einwärts vorsteht, der radialen Länge des konkaven Abschnitts 32 ausgehend von der äußeren Umfangsoberfläche des konkaven Abschnitts 32 (d. h., dem radial äußeren Endabschnitt 32b). Die Länge jedes konkaven Abschnitts 32, der in der radialen Richtung einwärts vorsteht, ist kürzer als die Vorwölbungslänge jedes konvexen Abschnitts 31.
Wie es in den 5 und 6 gezeigt ist, nehmen die Höhen des konvexen Abschnitts 31 und des konkaven Abschnitts 32, die in der axialen Richtung auswärts vorstehen, in der Richtung der radial inneren Seite ausgehend von der radial äußeren Seite nach und nach zu.
Darüber hinaus ist auf der Bodenoberfläche (d. h., einer Oberfläche, die auf den Eingriffsabschnitt 3 gerichtet ist) des Flanschabschnitts 72 in dem Mundstück 7 ein Eingriffsabschnitt der Mundstückseite (nicht gezeigt) so ausgebildet, dass er eine konkav-konvexe Gestalt aufweist, die zu dem Eingriffsabschnitt 3 komplementär ist. Der Eingriffsabschnitt 3 ist mit dem Eingriffsabschnitt der Mundstückseite in Eingriff, wodurch die Drehung des Mundstücks 7 in Bezug auf die Druckbehälterauskleidung 1 beschränkt wird.
Wie es in den 2 und 3 gezeigt ist, umfasst der Anguss 40 eine Angussöffnung 41 und einen Filmanguss 42. Die Angussöffnung 41 erstreckt sich in der axialen Richtung und der Filmanguss 42 setzt sich zu der Angussöffnung 41 fort. Der Filmanguss 42 weist im Wesentlichen eine Kuppelform auf, bei der eine Deckelwand 43 auf die Vorderseite gerichtet ist und deren Durchmesser in der Richtung der Rückseite zunimmt. Der hintere Endabschnitt des Filmangusses 42 ist offen und ist mit dem Auskleidungshauptkörperabschnitt 25 integriert. Insbesondere weist der hintere Endabschnitt des Filmangusses 42 im Wesentlichen eine Ringform auf und ist mit dem Auskleidungshauptkörperabschnitt 25 auf der äußeren Umfangsseite des Eingriffsabschnitts 3 in der Druckbehälterauskleidung 1 integriert. Der Filmanguss 42 und der Auskleidungshauptkörperabschnitt 25 sind in einer gestuften Gestalt miteinander verbunden.
Wie es später beschrieben wird, ist auf der radial äußeren Seite des äußeren Umfangsendabschnitts des Eingriffsabschnitts 3 ein Angussabschnitt 45 ausgebildet, der im Wesentlichen eine Ringform aufweist. Der Angussabschnitt 45 ist ein Rückstand des Filmangusses 42, der während des Formens gebildet worden ist. Der Filmanguss 42 wird nach dem Formen durch Abschneiden, Polieren oder dergleichen entfernt, jedoch verbleibt der Rückstand davon auf der Druckbehälterauskleidung 1 in einer konvexen Gestalt und/oder einer konkaven Gestalt.
Nachstehend wird ein Verfahren zur Herstellung der Druckbehälterauskleidung 1 der ersten Ausführungsform beschrieben.
Als Formwerkzeug wird, wie es in der 3 gezeigt ist, ein Spritzgussformwerkzeug mit einem äußeren Werkzeug 50 und zwei inneren Werkzeugen 55 (einem ersten inneren Werkzeug und einem zweiten inneren Werkzeug 57) verwendet. Ein Hohlraum (der als Angusshohlraum 60 bezeichnet wird) zum Formen des Angusses 40 ist durch das äußere Werkzeug 50 und das erste innere Werkzeug 56 festgelegt. Bezüglich der Werkzeugoberflächen des äußeren Werkzeugs 50 und der Werkzeugoberflächen des ersten inneren Werkzeugs 56 werden deren jeweiligen Abschnitte, die den Angusshohlraum 60 festlegen, als Angusswerkzeugoberflächen 50z und 56z bezeichnet.
Ferner werden durch das erste innere Werkzeug 56 und das zweite innere Werkzeug 57 ein Hohlraum zum Formen des Eingriffsabschnitts 3 (als Eingriffsabschnitthohlraum 61 bezeichnet), ein Hohlraum zum Formen des Bodenabschnitts 20 der Druckbehälterauskleidung 1 (als Bodenabschnitthohlraum 62 bezeichnet) und ein Hohlraum zum Formen des Öffnungsabschnitts 22 (als Öffnungsabschnitthohlraum 63 bezeichnet) festgelegt. Bezüglich der Werkzeugoberflächen des ersten inneren Werkzeugs 56 wird ein Abschnitt, der den Eingriffsabschnitthohlraum 61 festlegt, als Eingriffsabschnittwerkzeugoberfläche 56y bezeichnet, und ein Abschnitt, der den Bodenabschnitthohlraum 62 festlegt, wird als Bodenabschnittwerkzeugoberfläche 56x bezeichnet. Bezüglich der Werkzeugoberflächen des zweiten inneren Werkzeugs 57 wird ein Abschnitt, der den Bodenabschnitthohlraum 62 festlegt, als Bodenabschnittwerkzeugoberfläche 57x bezeichnet. Bezüglich der Eingriffsabschnittwerkzeugoberfläche 56y wird ein Bereich zum Formen des konkaven Abschnitts 32 als ein konkaver Abschnitt-Formbereich 562y bezeichnet, und bezüglich der Eingriffsabschnittwerkzeugoberfläche 56y wird ein Bereich zum Formen des konvexen Abschnitts 31 als konvexer Abschnitt-Formbereich 561y bezeichnet.
Ferner ist ein Hohlraum (als Auskleidungshohlraum 64 bezeichnet) zum Formen des Auskleidungshauptkörperabschnitts 25 durch das äußere Werkzeug 50 und das zweite innere Werkzeug 57 festgelegt. Bezüglich der Werkzeugoberflächen des äußeren Werkzeugs 50 und der Werkzeugoberflächen des zweiten inneren Werkzeugs 57 werden Abschnitte, die den Auskleidungshohlraum 64 festlegen, als Auskleidungswerkzeugoberflächen 50w und 57w bezeichnet.
Das Spritzgussformwerkzeug, welches das erste innere Werkzeug 56, das zweite innere Werkzeug 57 und das äußere Werkzeug 50 umfasst, wird zusammengehalten, so dass der Angusshohlraum 60, der Eingriffsabschnitthohlraum 61, der Bodenabschnitthohlraum 62 und der Auskleidungshohlraum 64 gebildet werden. Darüber hinaus wird geschmolzenes Harz in den Angusshohlraum 60 gespritzt. Dann breitet sich das geschmolzene Harz zuerst radial in dem Angusshohlraum 60 aus, strömt dann von der Vorderseite nach hinten und strömt in einen Grenzbereich des Auskleidungshohlraums 64, des Eingriffsabschnitthohlraums 61 und des Bodenabschnitthohlraums 62. Dabei strömt, wie es in den 5 und 6 gezeigt ist, ein Teil des geschmolzenen Harzes, das in den Auskleidungshohlraum 64 strömt, entlang der Auskleidungswerkzeugoberflächen 50w und 57w.
Wenn das geschmolzene Harz auf die Werkzeugoberfläche des Formwerkzeugs auftrifft, nimmt dessen Strömungsgeschwindigkeit ab. Darüber hinaus steigt die Strömungsgeschwindigkeit des einmal verlangsamten geschmolzenen Harzes kaum wieder an. In dem ersten Beispiel ist, wie es in den 4 bis 6 gezeigt ist, der Anguss 40 an der äußeren Umfangsseite des Eingriffsabschnitts 3 angeordnet. Mit anderen Worten, der Bereich 561z zum Formen der inneren Umfangsendoberfläche 31c des konvexen Abschnitts 31 und der Bereich 562z zum Formen der inneren Umfangsendoberfläche 32c des konkaven Abschnitts 32 in der Eingriffsabschnittwerkzeugoberfläche 56y sind zur inneren Umfangsseite der Angusswerkzeugoberfläche 56z hin verschoben bzw. versetzt. Daher strömt das geschmolzene Harz entlang der axialen Richtung (Vorne-Hinten-Richtung in den Figuren) des Angusshohlraums 60 und strömt von dem Angusshohlraum 60 in den Eingriffsabschnitthohlraum 61. Als Ergebnis unterliegt das geschmolzene Harz in einem geringeren Ausmaß einer Beeinträchtigung durch den Bereich 561z und den Bereich 562z und kann sich auswärts und einwärts (zur Oberseite und Unterseite in den Figuren) in der radialen Richtung des Eingriffsabschnitthohlraums 61 ausbreiten. D. h., ein Teil oder der größte Teil des geschmolzenen Harzes ändert die Strömungsrichtung, ohne dabei auf die Werkzeugoberfläche aufzutreffen. Daher ist es weniger wahrscheinlich, dass die Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Harzes abnimmt. Danach strömt das geschmolzene Harz in den Bodenabschnitthohlraum 62, der eine geringere Breite aufweist als der Eingriffsabschnitthohlraum 61 und der Auskleidungshohlraum 64. Da sich jedoch, wie es vorstehend beschrieben worden ist, die Strömungsrichtung eines Teils des geschmolzenen Harzes bereits in der radialen Richtung geändert hat, ist auch eine Verminderung der Strömungsgeschwindigkeit während des Strömens in den Bodenabschnitthohlraum 62 von dem Auskleidungshohlraum 64 gering. Daher besteht kein großer Unterschied bei der Strömungsgeschwindigkeit zwischen dem geschmolzenen Harz (durch den Pfeil V1 in der 4 angegeben), das entlang des konkaver Abschnitt-Formbereichs 562y von dem Eingriffsabschnitthohlraum 61 in den Bodenabschnitthohlraum 62 strömt, und dem geschmolzenen Harz (durch den Pfeil V2 in der 4 angegeben), das durch den Eingriffsabschnitthohlraum 61 entlang des konvexer Abschnitt-Formbereichs 561y strömt. D. h., die Strömungsgeschwindigkeitsdifferenz zwischen V1 und V2 ist gering und das Auftreten einer Schweißnaht in einem Grenzbereich B zwischen V1 und V2 wird unterdrückt.
Ferner ist, wie es in der 5 gezeigt ist, die radiale Länge von den Angusswerkzeugoberflächen 50z und 56z zu dem inneren Umfangsendabschnitt 562i des konkaver Abschnitt-Formbereichs 562y (mit anderen Worten, der Abstand zwischen der Angusswerkzeugoberfläche 56z und dem inneren Umfangsendabschnitt 562i des konkaver Abschnitt-Formbereichs 562y) auf W1 eingestellt. Ferner ist die axiale Länge des Bereichs zum Formen der inneren Umfangsendoberfläche 32c des konkaven Abschnitts 32 in dem konkaver Abschnitt-Formbereich 562y (d. h., die axiale Länge des inneren Umfangsendabschnitts 562i in dem konkaver Abschnitt-Formbereich 562y) auf H1 eingestellt. In der ersten Ausführungsform ist die radiale Länge W1 mit der axialen Länge H1 identisch oder größer als diese. Daher trifft in dem Formwerkzeug der ersten Ausführungsform das geschmolzene Harz auf die Werkzeugoberflächen (d. h., den Bereich 561z und den Bereich 562z) auf, nachdem es sich ausreichend in der radialen Richtung ausgebreitet hat. D. h., in dem Formwerkzeug der ersten Ausführungsform kann durch Einstellen der radialen Länge W1 derart, dass sie gleich der axialen Länge H1 oder größer als diese ist, eine Verminderung der Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Harzes unterdrückt werden und als Ergebnis kann das Auftreten einer Schweißnaht unterdrückt werden. Es ist lediglich erforderlich, dass die radiale Länge W1 gleich der axialen Länge H1 oder größer als diese ist, jedoch handelt es sich mehr bevorzugt um eine vorgegebene Länge oder mehr. Da in dem Formwerkzeug der ersten Ausführungsform die axiale Länge H1 5 mm beträgt und die radiale Länge W1 ebenfalls 5 mm beträgt, ist die radiale Länge W1 gleich der axialen Länge H1 oder größer als diese. Aus diesem Grund kann das Auftreten einer Schweißnaht in dem Formwerkzeug der ersten Ausführungsform unterdrückt werden.
Ferner ist in der Druckbehälterauskleidung 1 der ersten Ausführungsform, die unter Verwendung des Formwerkzeugs der ersten Ausführungsform geformt wird, die radiale Länge W1 von dem Angussabschnitt 45 zu dem inneren Umfangsendabschnitt (innere Umfangsendoberfläche 32c) des konkaven Abschnitts 32 gleich der axialen Länge H1 der inneren Umfangsendoberfläche des konkaven Abschnitts 32 oder größer als diese, und die radiale Länge von dem Angussabschnitt 45 zu der inneren Umfangsendoberfläche 32c des konkaven Abschnitts 32 beträgt 5 mm. Daher muss entsprechend in der Druckbehälterauskleidung 1 die radiale Länge W1 nur gleich der axialen Länge H1 oder größer als diese sein und die radiale Länge W1 beträgt vorzugsweise mindestens 5 mm oder mehr. Die radiale Länge W1 muss lediglich 5 mm oder mehr betragen und es gibt keine spezielle Obergrenze bezüglich der Unterdrückung des Auftretens einer Schweißnaht. Grundsätzlich ist es jedoch bevorzugt, den Filmanguss 42 in dem Umfangskantenabschnitt 29 des Bodenabschnitts 20 bereitzustellen. Insbesondere beträgt die radiale Länge W1 vorzugsweise 5 mm oder mehr und 50 mm oder weniger und sie beträgt mehr bevorzugt 5 mm oder mehr und 25 mm oder weniger. Dabei handelt es sich um die Obergrenzen von W1 unter Berücksichtigung des Herstellungsverfahrens des Druckbehälters.
D. h., der kuppelförmige Abschnitt in der Druckbehälterauskleidung 1, d. h., der Umfangskantenabschnitt 29 des Bodenabschnitts 20, ist dicker als andere Abschnitte. Im Allgemeinen wird die Druckbehälterauskleidung 1 in die Richtung der Umfangswand 25a des Auskleidungshauptkörperabschnitts 25 ausgehend von dem Umfangskantenabschnitt 29 nach und nach dünner. Darüber hinaus ist in der Umfangswand 25a die Dicke der Druckbehälterauskleidung 1 im Wesentlichen konstant. Bezüglich der Entfernung des Filmangusses 42 von der Druckbehälterauskleidung 1 durch Schneiden, Schleifen oder dergleichen nach dem Formen ist es bevorzugt, dass im Hinblick auf ein einfaches Schneiden und auf die Festigkeit der dicke Abschnitt in dem Filmanguss 42 bereitgestellt wird. Beispielsweise ist es dann, wenn der Umfangskantenabschnitt 29 des Bodenabschnitts 20 in der Druckbehälterauskleidung 1 in einen Abschnitt, der sich zur radial äußeren Seite des Bodenabschnitts 20 fortsetzt (als dicker Abschnitt 29a bezeichnet), und einen Biegungsabschnitt aufgeteilt wird, der den dicken Abschnitt 29a und die Umfangswand 25a (als Schulterabschnitt 29b bezeichnet) verbindet, bevorzugt, dass der Filmanguss 42 in dem dicken Abschnitt 29a bereitgestellt wird.
Dabei umfasst der Schulterabschnitt 29b als der Biegungsabschnitt einen Abschnitt, der eine größere Krümmung aufweist als der dicke Abschnitt 29a. Mit anderen Worten, wie es in der 1 gezeigt ist, kann in dem axialen Querschnitt des Druckbehälters ein Bereich, bei dem der Schnittwinkel θ zwischen einer Geraden L1, die eine Achse L0 des Druckbehälters senkrecht schneidet, und einer Tangente L2 auf der Oberfläche der Druckbehälterauskleidung 1 größer als 20° und kleiner als 90° ist, als ein Schulterabschnitt 29b definiert sein, und ein Bereich, in dem der Schnittwinkel θ 0° oder mehr und 20° oder weniger beträgt, kann als ein dicker Abschnitt 29a definiert sein. Der Schnittwinkel θ ist ein kleiner Winkel.
In einem anderen Gesichtspunkt beträgt der Durchmesser des Druckbehälters der ersten Ausführungsform etwa 300 bis 400 mm und die Obergrenze der radialen Länge W1 hängt mit dem Durchmesser des Druckbehälters zusammen. Wenn der Durchmesser des Druckbehälters etwa 400 mm beträgt, kann durch Einstellen von W1 auf 50 mm oder weniger der Filmanguss 42 in dem dicken Abschnitt des Umfangskantenabschnitts 29 bereitgestellt werden, d. h., in dem dicken Abschnitt 29a. Ferner kann, wenn der Durchmesser des Druckbehälters etwa 300 mm beträgt, durch Einstellen von W1 auf 25 mm oder weniger der Filmanguss 42 in dem dicken Abschnitt 29a bereitgestellt werden.
Ferner ist der dicke Umfangskantenabschnitt 29 vorzugsweise so nahe wie möglich an dem Filmanguss 42 angeordnet und es ist unter Berücksichtigung der Formbarkeit der Druckbehälterauskleidung 1 besonders bevorzugt, den Umfangskantenabschnitt 29 unmittelbar unterhalb des Filmangusses 42 bereitzustellen. Der Zweck davon ist, es dem geschmolzenen Harz zu ermöglichen, den Hohlraum während des Formens bei einer möglichst hohen Temperatur zu erreichen, und zwar durch Bringen eines Hohlraums zum Formen des dicken Abschnitts, d. h., des Umfangskantenabschnitts 29, nahe an den Filmanguss 42, wodurch eine ausreichende Fluidität des Harzes sichergestellt wird. Im Hinblick auf das Vorstehende ist der Angussabschnitt 45 vorzugsweise in dem dicken Abschnitt 29a bereitgestellt und insbesondere ist die radiale Länge W1 von dem Angussabschnitt 45 zu dem inneren Umfangsendabschnitt des konkaven Abschnitts 32 innerhalb eines Bereichs von 5 mm oder mehr und 50 mm oder weniger vorzugsweise so kurz wie möglich. Dabei ist das innere Umfangsende 42a des Grenzabschnitts zwischen dem Filmanguss 42 und dem Umfangskantenabschnitt 29 auf der axial äußeren Seite (Vorderseite in der 5) der axial äußeren Oberfläche 20a des Bodenabschnitts 20 bereitgestellt. Darüber hinaus befindet sich in der Ausführungsform die Position des Filmangusses 42 auf der axial äußeren Seite (Vorderseite in der 1) bezogen auf den Bodenabschnitt 20.
Nach dem Formen wird durch Öffnen des Formwerkzeugs zum Entnehmen eines Formgegenstands und Entfernen des Angusses 40 durch bekannte Verfahren, wie z. B. Schneiden und Schleifen, die Druckbehälterauskleidung 1 der ersten Ausführungsform erhalten. Der Angussabschnitt 45 der Druckbehälterauskleidung 1 ist relativ glatt. D. h., bei der Druckbehälterauskleidung 1 der ersten Ausführungsform wird das Auftreten eines Grates unterdrückt. Es wird angenommen, dass dies auf die Tatsache zurückzuführen ist, dass der Angussabschnitt 45 zu der äußeren Umfangsseite des Eingriffsabschnitts 3 verschoben bzw. versetzt ist, so dass er von der inneren Umfangsendoberfläche 32c des konkaven Abschnitts 32 und der inneren Umfangsendoberfläche 31c des konvexen Abschnitts 31 beabstandet ist. Mit andern Worten, da in der Druckbehälterauskleidung 1 der ersten Ausführungsform der Angussabschnitt 45 auf einer relativ flachen Oberfläche ausgebildet ist, wird das Auftreten eines Grates (insbesondere eines Grates mit einer filamentartigen Gestalt) unterdrückt. D. h., wenn sich der Angussabschnitt 45 z. B. in der Nähe der inneren Umfangsendoberfläche des konkaven Abschnitts 32 befindet, wird beim Schneiden und/oder Polieren des Filmangusses 42 die innere Umfangsendoberfläche 32c des konkaven Abschnitts 32 zusammen mit dem Filmanguss 42 geschnitten. Daher treten in diesem Fall die filamentartigen Grate leicht an der Grenze zwischen der inneren Umfangsendoberfläche 32c und der axial äußeren Oberfläche 32a in dem konkaven Abschnitt 32 auf, d. h., in den Ecken. In der Druckbehälterauskleidung 1 der ersten Ausführungsform werden durch Anordnen des Angussabschnitts 45 an einer Position, die ausgehend von der inneren Umfangsendoberfläche 32c des konkaven Abschnitts 32 zu der äußeren Umfangsseite hin verschoben ist, die innere Umfangsendoberfläche 32c des konkaven Abschnitts 32 und die innere Umfangsendoberfläche 31c des konvexen Abschnitts 31 kaum poliert und/oder geschnitten. Da ferner der Angussabschnitt 45 selbst auf der relativ flachen Oberfläche angeordnet ist, treten selbst beim Polieren und/oder Schneiden des Angusses 40 selbst kaum Grate auf. Da die Druckbehälterauskleidung 1 der ersten Ausführungsform die relativ glatte Oberfläche aufweist und sich eine Belastung nach dem Formen des Verstärkungsabschnitts 85 kaum konzentrieren kann, ist sie für die mit Druck beaufschlagten Materialien, die einen relativ hohen Druck aufweisen und die eingefüllt werden sollen, geeignet. Ferner ist es mit dem Formwerkzeug der ersten Ausführungsform möglich, die Druckbehälterauskleidung 1, die für die mit Druck beaufschlagten Materialien, die einen relativ hohen Druck aufweisen und die eingefüllt werden sollen, geeignet ist, einfach herzustellen.
Darüber hinaus ist in der Druckbehälterauskleidung 1 der ersten Ausführungsform, wie es in der 5 gezeigt ist, eine gedachte gekrümmte Oberfläche IS, die durch eine gestrichelte Linie in der 5 angegeben ist, im Wesentlichen bündig mit dem Angussabschnitt 45. Die gedachte gekrümmte Oberfläche IS, die hier verwendet wird, bezieht sich auf eine gedachte gekrümmte Oberfläche, welche die axial äußere Endoberfläche des konvexen Abschnitts 31 (d. h., die axial äußere Oberfläche 31a) und die äußere Oberfläche 25s in der Umfangswand des Auskleidungshauptkörperabschnitts 25 übergangslos verbindet. Wenn die gedachte gekrümmte Oberfläche IS im Wesentlichen bündig mit dem Angussabschnitt 45 ist, wird die Belastungskonzentration auf die Druckbehälterauskleidung 1 unterdrückt, wie es vorstehend beschrieben worden ist.
Danach wird das Mundstück 7, das mit einem O-Ring 80 ausgestattet ist, in den Öffnungsabschnitt 22 der Druckbehälterauskleidung 1 eingesetzt. Schließlich wird der Verstärkungsabschnitt 85 durch Wickeln gebildet. Durch die vorstehend genannten Vorgänge wird der Druckbehälter der ersten Ausführungsform, der die Druckbehälterauskleidung 1, das Mundstück 7, den O-Ring 80 und den Verstärkungsabschnitt 85 umfasst, erhalten, wie es in der 1 gezeigt ist.
Obwohl die Auskleidung in dem Druckbehälter der ersten Ausführungsform aus EVOH ausgebildet ist, kann das Material der Auskleidung in dem Druckbehälter der Erfindung zweckmäßig gemäß den einzufüllenden mit Druck beaufschlagten Materialien ausgewählt werden. Beispielsweise werden als Materialien der Auskleidung vorzugsweise Polyphenylensulfid (PPS), Polyethylen, Nylon und dergleichen verwendet.
Obwohl der Verstärkungsabschnitt 85 in dem Druckbehälter der ersten Ausführungsform aus FRP ausgebildet ist, der Kohlefasern und ein Epoxyharz enthält, können anstelle der Kohlefasern Glasfasern, Aramidfasern und dergleichen verwendet werden.
(Vergleichsbeispiel)
Eine Druckbehälterauskleidung eines Vergleichsbeispiels ist eine herkömmliche Druckbehälterauskleidung, bei welcher der Angussabschnitt angrenzend an die innere Umfangsendoberfläche des konkaven Abschnitts des Eingriffsabschnitts vorliegt. Die 7 und 8 sind aufgeschnittene perspektivische Ansichten, die schematisch eine Druckbehälterauskleidung des Vergleichsbeispiels zeigen, und die 9 und 10 sind erläuternde Ansichten, die schematisch eine Art und Weise zeigen, wie die Druckbehälterauskleidung des Vergleichsbeispiels geformt wird. Darüber hinaus ist die 8 eine vergrößerte Ansicht von Hauptbauteilen der 7. Ferner ist die 9 eine Querschnittsansicht, die den Eingriffsabschnitt und den Bodenabschnitt in der Nähe des konkaven Abschnitts zeigen. Die 10 ist eine Querschnittsansicht, die den Eingriffsabschnitt und den Bodenabschnitt zeigt, die sich in der Nähe des konvexen Abschnitts befinden.
Eine Druckbehälterauskleidung 101 des Vergleichsbeispiels ist im Wesentlichen mit der Druckbehälterauskleidung 1 der ersten Ausführungsform identisch, mit Ausnahme einer Positionsbeziehung zwischen einem Angussabschnitt 145 und einem Eingriffsabschnitt 103. Insbesondere befindet sich, wie es in den 9 und 10 gezeigt ist, ein Anguss 140 direkt oberhalb eines konkaven Abschnitts 132 des Eingriffsabschnitts 103 und eine innere Umfangsendoberfläche 132c des konkaven Abschnitts 132 und der Anguss 140 befinden sich im Wesentlichen an der gleichen Position in der radialen Richtung. Folglich befindet sich auch der Angussabschnitt 145 direkt oberhalb des konkaven Abschnitts 132 des Eingriffsabschnitts 103 und die innere Umfangsendoberfläche 132c des konkaven Abschnitts 132 und der Angussabschnitt 145 sind im Wesentlichen an der gleichen Position in der radialen Richtung ausgebildet.
Daher strömt, wie es in den 9 und 10 gezeigt ist, wenn die Druckbehälterauskleidung 101 des Vergleichsbeispiels hergestellt wird, das geschmolzene Harz entlang eines konkaver Abschnitt-Formbereichs 162y und wird dadurch zu Beginn des Strömens langsamer.
Insbesondere bezüglich des geschmolzenen Harzes, das entlang eines konvexer Abschnitt-Formbereichs 161y strömt, wenn es von dem Angusshohlraum 160 in den Eingriffsabschnitthohlraum 161 strömt, breitet sich das geschmolzene Harz in der radialen Richtung aus. D. h., bezüglich des geschmolzenen Harzes, das entlang des konvexer Abschnitt-Formbereichs 161y strömt, ändert sich die Strömungsrichtung in der radialen Richtung, ohne dass es einer wesentlichen Beeinträchtigung durch die Werkzeugoberfläche (d. h. einen Bereich 161z) unterliegt. Aus diesem Grund wird eine Verminderung der Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Harzes unterdrückt. Bezüglich des geschmolzenen Harzes, das entlang des konkaver Abschnitt-Formbereichs 162y strömt, wenn es von dem Angusshohlraum 160 in den Eingriffsabschnitthohlraum 161 strömt, wird das geschmolzene Harz in einer axialen Richtung (d. h., in einer rückwärtigen Richtung in den Zeichnungen) entlang der Werkzeugoberfläche (d. h. eines Bereichs 162z) geführt. Auf dieser Stufe gibt es nahezu keine Verminderung der Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Harzes. Danach strömt das geschmolzene Harz weiter in der axialen Richtung und trifft auf eine Bodenabschnittwerkzeugoberfläche 157x auf. Aus diesem Grund nimmt die Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Harzes stark ab. Ferner nimmt auch dann, wenn das geschmolzene Harz in den engen Bodenabschnitthohlraum 162 von dem Eingriffsabschnitthohlraum 161 strömt, die Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Harzes stark ab. Daher liegt ein großer Unterschied bei der Strömungsgeschwindigkeit zwischen dem geschmolzenen Harz (durch den Pfeil V3 in der 8 angegeben), das entlang des konkaver Abschnitt-Formbereichs 162y ausgehend von dem Eingriffsabschnitthohlraum 161 in den Bodenabschnitthohlraum 162 strömt, und dem geschmolzenen Harz (durch den Pfeil V4 in der 8 angegeben), das durch den Eingriffsabschnitthohlraum 161 entlang des konvexer Abschnitt-Formbereichs 161y strömt, vor. Mit andern Worten wird davon ausgegangen, dass aufgrund des großen Unterschieds bei der Strömungsgeschwindigkeit zwischen V3 und V4 in dem Grenzabschnitt B zwischen V3 und V4 eine Schweißnaht auftritt.
Ferner befindet sich der Anguss 140, wie es in der 9 gezeigt ist, direkt oberhalb des konkaven Abschnitts 132 und der Abstand von dem Angussabschnitt 145 zu dem inneren Umfangsendabschnitt (innere Umfangsendoberfläche 132c) des konkaven Abschnitts 132 ist im Wesentlichen Null. Aus diesem Grund treten in dem Fall der Herstellung der Druckbehälterauskleidung 101 des Vergleichsbeispiels, wenn der Anguss 140 zur Bildung des Angussabschnitts 145 geschnitten und/oder poliert wird, leicht filamentartige Grate auf.
(Zweite Ausführungsform 2)
Eine Druckbehälterauskleidung einer zweiten Ausführungsform ist mit den vorstehend beschriebenen (1) und (2) bereitgestellt. Die 11 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht von Hauptbauteilen, die schematisch ein Auskleidungsformwerkzeug der zweiten Ausführungsform zeigt. Die 12 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht von Hauptbauteilen, die schematisch eine Druckbehälterauskleidung der zweiten Ausführungsform zeigt.
Wie es in der 11 gezeigt ist, sind in dem Auskleidungsformwerkzeug der zweiten Ausführungsform Bereiche (50ze und 56ze in der 11) zum Formen eines proximalen Endabschnitts eines Angussabschnitts 45 in den Angusswerkzeugoberflächen (50z und 56z in der 11) und eine gedachte gekrümmte Oberfläche IS in einer Dickenrichtung des Hohlraums voneinander beabstandet (d. h., in einer Dickenrichtung der Druckbehälterauskleidung 1) und deren Abstand beträgt etwa 0,5 mm. Eine Druckbehälterauskleidung 1 der zweiten Ausführungsform, die in dem Formwerkzeug der zweiten Ausführungsform geformt wird, ist im Wesentlichen mit derjenigen in der ersten Ausführungsform identisch, mit Ausnahme einer Positionsbeziehung zwischen der gedachten gekrümmten Oberfläche IS und dem Angussabschnitt 45. Insbesondere ist die Endoberfläche der äußeren Seite (einer Oberflächenseite des Druckbehälters) in dem Angussabschnitt 45 bezogen auf die gedachte gekrümmte Oberfläche IS erhöht.
Gemäß dem Auskleidungsformwerkzeug der zweiten Ausführungsform besteht der Vorteil, dass beim Entfernen eines Angusses 40 von der Druckbehälterauskleidung 1, d. h., gleichzeitig mit dem Schneiden und/oder dem Polieren, selbst wenn ein Abschnitt der Druckbehälterauskleidung 1 in der Nähe des Angusses 40 zu stark geschnitten wird, eine ausreichende Dicke der Druckbehälterauskleidung 1 sichergestellt werden kann. Darüber hinaus müssen die vorstehend beschriebenen Bereiche (50ze und 56ze in der 11) zum Formen des proximalen Endabschnitts des Angussabschnitts 45 und der gedachten gekrümmten Oberfläche IS nur in der Dickenrichtung des Hohlraums voneinander beabstandet sein, und deren Abstand beträgt vorzugsweise mehr als 0 mm und gleich 1 mm oder weniger.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Der Druckbehälter der Erfindung kann vorzugsweise z. B. als Druckbehälter verwendet werden, in den verschiedene Flüssiggase, wie z. B. Wasserstoffgas, CNG, LNG und LPG, eingefüllt werden. Der Druckbehälter ist zur Verwendung als ein Druckbehälter, der sich in einem Fahrzeug befindet, besonders bevorzugt.
(Sonstiges)
Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsformen beschränkt, die vorstehend beschrieben und in den Zeichnungen gezeigt sind, und sie kann durch geeignetes Modifizieren innerhalb des Bereichs der Erfindung ausgeführt werden.
Es wird explizit betont, dass alle in der Beschreibung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale als getrennt und unabhängig voneinander zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung ebenso wie zum Zweck des Einschränkens der beanspruchten Erfindung unabhängig von den Merkmalskombinationen in den Ausführungsformen und/oder den Ansprüchen angesehen werden sollen. Es wird explizit festgehalten, dass alle Bereichsangaben oder Angaben von Gruppen von Einheiten jeden möglichen Zwischenwert oder Untergruppe von Einheiten zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung ebenso wie zum Zweck des Einschränkens der beanspruchten Erfindung offenbaren, insbesondere auch als Grenze einer Bereichsangabe.
Bezugszeichenliste

1: Druckbehälterauskleidung
3: Eingriffsabschnitt
7: Mundstück
20: Bodenabschnitt
20a: Axial äußere Oberfläche des Bodenabschnitts
22: Öffnungsabschnitt
25: Auskleidungshauptkörperabschnitt
25s: Äußere Oberfläche der Umfangswand des Auskleidungshauptkörperabschnitts
31: Konvexer Abschnitt
32: Konkaver Abschnitt
32c: Innere Umfangsendoberfläche des konkaven Abschnitts
42: Filmanguss
45: Angussabschnitt
IS: Gedachte gekrümmte Oberfläche
50z, 56z: Angusswerkzeugoberfläche
56y: Eingriffsabschnittwerkzeugoberfläche
56x, 57x: Bodenabschnittwerkzeugoberfläche
50w, 57w: Auskleidungswerkzeugoberfläche
50ze, 56ze: Bereich zum Formen eines proximalen Endabschnitts des Angussabschnitts in der Angusswerkzeugoberfläche

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2010-77995 A [0007]

Claims

Druckbehälterauskleidung mit einer mit einem Boden versehenen zylindrischen Form, die Bodenabschnitte an zwei axialen Endabschnitten aufweist und wobei mindestens einer der Bodenabschnitte einen Öffnungsabschnitt für ein einzusetzendes Mundstück aufweist, wobei die Druckbehälterauskleidung umfasst: einen Harzauskleidungshauptkörperabschnitt mit einer Kuppelform, bei der ein Umfangskantenabschnitt von jedem der Bodenabschnitte auf einer radial äußeren Seite übergangslos mit einer Umfangswand des Auskleidungshauptkörperabschnitts verbunden ist, wobei der Bodenabschnitt bezogen auf den Umfangskantenabschnitt axial einwärts vertieft ist, einen Eingriffsabschnitt, der integriert an einer axial äußeren Oberfläche von jedem der Bodenabschnitte ausgebildet ist, an einer Umfangskante des Öffnungsabschnitts angeordnet ist und einen konvexen Abschnitt, der in die Richtung einer axial äußeren Seite und einer radial inneren Seite des Auskleidungshauptkörperabschnitts vorragt, und einen konkaven Abschnitt umfasst, der mit dem konvexen Abschnitt verbunden ist, und einen Angussabschnitt, der ein Rückstand eines Filmangusses ist, der während des Formens gebildet worden ist, und der auf der radial äußeren Seite ausgehend von dem äußeren Umfangsendabschnitt des Eingriffsabschnitts angeordnet ist, wobei in dem Eingriffsabschnitt der konvexe Abschnitt und der konkave Abschnitt abwechselnd entlang einer Umfangsrichtung des Auskleidungshauptkörperabschnitts angeordnet sind, ein radial äußerer Endabschnitt des konvexen Abschnitts und ein radial äußerer Endabschnitt des konkaven Abschnitts einen äußeren Umfangsendabschnitt bilden, der sich in der Umfangsrichtung fortsetzt, und eine Vorwölbungslänge des konkaven Abschnitts ausgehend von dem äußeren Umfangsendabschnitt zu der radial inneren Seite kürzer ist als eine Vorwölbungslänge des konvexen Abschnitts ausgehend von dem äußeren Umfangsendabschnitt zur der radial inneren Seite.
Druckbehälterauskleidung nach Anspruch 1, bei der die radiale Länge von dem Angussabschnitt bis zu dem inneren Umfangsendabschnitt des konkaven Abschnitts mit der axialen Länge der inneren Umfangsendoberfläche des konkaven Abschnitts identisch ist oder größer als diese ist.
Druckbehälterauskleidung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die radiale Länge von dem Angussabschnitt bis zu dem inneren Umfangsendabschnitt des konkaven Abschnitts 5 mm oder mehr beträgt.
Druckbehälterauskleidung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der mindestens ein Teil des Angussabschnitts bezüglich einer gedachten gekrümmten Oberfläche, die übergangslos eine axial äußere Endoberfläche des konvexen Abschnitts und eine äußere Oberfläche der Umfangswand des Auskleidungshauptkörperabschnitts verbindet, erhöht ist.
Druckbehälterauskleidung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der mindestens ein Teil des Angussabschnitts mit einer gedachten gekrümmten Oberfläche, die übergangslos die axiale äußere Endoberfläche des konvexen Abschnitts und die äußere Oberfläche der Umfangswand des Auskleidungshauptkörperabschnitts verbindet, bündig ist.
Formwerkzeug zum Formen der Druckbehälterauskleidung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, umfassend: eine Auskleidungswerkzeugoberfläche, die so ausgebildet ist, dass sie einen Hohlraum zum Formen der Druckbehälterauskleidung festgelegt, und eine Angusswerkzeugoberfläche, die so ausgebildet ist, dass sie einen Hohlraum zum Formen des Filmangusses festlegt, wobei die Angusswerkzeugoberfläche auf der radial äußeren Seite eines Bereichs zum Formen eines äußeren Umfangsendabschnitts des Eingriffsabschnitts auf der Auskleidungswerkzeugoberfläche angeordnet ist.
Auskleidungsformwerkzeug nach Anspruch 6, bei dem die radiale Länge von der Angusswerkzeugoberfläche zu einem Bereich zum Formen eines inneren Umfangsendabschnitts des konkaven Abschnitts auf der Auskleidungswerkzeugoberfläche mit der axialen Länge des Bereichs zum Formen der inneren Umfangsendoberfläche des konkaven Abschnitts identisch ist oder größer als diese ist.
Auskleidungsformwerkzeug nach Anspruch 6 oder 7, bei dem die radiale Länge von der Angusswerkzeugoberfläche zu dem Bereich zum Formen des inneren Umfangsendabschnitts des konkaven Abschnitts auf der Auskleidungswerkzeugoberfläche 5 mm oder mehr beträgt.
Auskleidungsformwerkzeug nach einem der Ansprüche 6 bis 8, bei dem der Abstand zwischen einer gedachten gekrümmten Oberfläche und einem Bereich zum Formen eines proximalen Endabschnitts des Angussabschnitts in der Angusswerkzeugoberfläche größer als 0 mm und gleich 1 mm oder weniger ist, wobei die gedachte gekrümmte Oberfläche einen Bereich zum Formen einer axialen äußeren Endoberfläche des konvexen Abschnitts in der Auskleidungswerkzeugoberfläche und einen Bereich zum Formen einer äußeren Oberfläche der Umfangswand des Auskleidungshauptkörperabschnitts in der Auskleidungswerkzeugoberfläche übergangslos verbindet.
Druckbehälter, der die Druckbehälterauskleidung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 und ein Mundstück mit einer zylindrischen Form umfasst, das in den Öffnungsabschnitt der Druckbehälterauskleidung eingesetzt ist und mit dem Eingriffsabschnitt in Eingriff ist.