DE102016105856B4

DE102016105856B4 - Herstellungsverfahren für einen Tank

Info

Publication number: DE102016105856B4
Application number: DE102016105856.4A
Authority: DE
Inventors: Masayoshi Taki
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-06-02
Filing date: 2016-03-31
Publication date: 2018-03-15
Anticipated expiration: 2036-04-01
Also published as: JP6241450B2; US9884458B2; KR20160142234A; CN106217915A; US20160354970A1; KR101829127B1; CN106217915B; JP2016223569A; DE102016105856A1

Abstract

Herstellungsverfahren für einen Tank (10) mit einer Auskleidung (20), wobei das Herstellungsverfahren aufweist: (A) einen Schritt zum Wickeln von bahnförmigen Fasern (50), die mit einem Harz imprägniert sind, auf eine Spindel (40), die eine höhere Festigkeit hat, als die Festigkeit der Auskleidung, und Erwärmen und Härten der gewickelten bahnförmigen Fasern, um eine Bahnschicht (32) zu bilden; (B) einen Schritt zum Herausziehen der Spindel aus der Bahnschicht; und (C) Einsetzen der Auskleidung in die Bahnschicht nach dem Schritt (B); und (E) einen Schritt zum Wickeln eines Faserbündels auf die Auskleidung nach dem Schritt (C) unter Beaufschlagung des Auskleidungsinneren mit Druck, um eine Spiralschicht (34) auf der Bahnschicht (32) auszubilden.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der am 02. Juni 2015 eingereichten japanischen Patentanmeldung JP 2016-223569 A , deren Offenbarungsgehalt hierin vollständig durch Bezugnahme aufgenommen ist.
HINTERGRUND
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für einen Tank.
Stand der Technik
Ein Fadenwickelverfahren (nachfolgend als „FW-Verfahren” bezeichnet) ist als Herstellungsverfahren für einen Hochdrucktank bekannt, der ausgestaltet ist, um Brennstoff zu speichern und beispielsweise bei Erdgasfahrzeugen oder Brennstoffzellenfahrzeugen genutzt wird. Das Herstellungsverfahren für den Tank mittels des FW-Verfahrens wickelt verstärkte Fasern, die mit einem wärmehärtenden Harz wie Epoxidharz getränkt bzw. imprägniert sind, auf den Außenumfang eines Liners bzw. einer Auskleidung und erwärmt und härtet das wärmehärtende Harz, um eine Verstärkungsschicht zu bilden. Beispielsweise verwendet die in der JP 2010-265931 A offenbarte Technik das FW-Verfahren, um ein Faserbündel mittels einer Spiralwicklung auf die Auskleidung zu wickeln, und zusätzlich bogen- bzw. bahnförmige Fasern (nachfolgend auch als „Faserbahn bzw. -bogen” bezeichnet) auf die Spiralwicklungsschicht zu wickeln, um eine Verstärkungsschicht zu bilden.
Wenn bei dem Schritt des Wickelns der Faserbahn eine hohe Zugkraft auf die Faserbahn aufgebracht wird, um ein Durchbiegen der Faserbahn zu verringern, kann es passieren, dass die Zugkraft die Festigkeit des Liners bzw. der Auskleidung übersteigt und die Auskleidung verformt. Daher wird eine Technik benötigt, mit der ein Tank mit hoher Genauigkeit unter Verwendung einer Faserbahn ausgebildet werden kann.
Ein weiteres Verfahren zum Herstellen eines Tanks, bei dem imprägnierte Fasern um eine Auskleidung gewickelt werden, ist Gegenstand der US 2012/0 012 593 A1 .
KURZFASSUNG
Um zumindest einen Teil der vorstehend beschriebenen Probleme zu lösen kann die vorliegende Erfindung entsprechend der nachfolgend beschriebenen Aspekte realisiert werden.

(1) Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Herstellungsverfahren für einen Tank mit einer Auskleidung angegeben. Das Herstellungsverfahren weist auf: (A) einen Schritt zum Wickeln von bahnförmigen Fasern, die mit einem Harz imprägniert sind, auf eine Spindel, die eine höhere Festigkeit hat, als die Festigkeit der Auskleidung, und Erwärmen und Härten der gewickelten bahnförmigen Fasern, um eine Bahnschicht zu bilden; (B) einen Schritt zum Herausziehen der Spindel aus der Bahnschicht; und (C) Einsetzen der Auskleidung in die Bahnschicht nach dem Schritt (B). Das Herstellungsverfahren gemäß diesem Aspekt wickelt die bogen- bzw. bahnförmigen Fasern auf die Spindel, die eine höhere Festigkeit hat, als die Festigkeit der Auskleidung. Hierdurch wird es möglich, die bahnförmigen Fasern mit einer höheren Zugkraft zu wickeln als bei dem Verfahren, bei dem die bahnförmigen Fasern auf die Auskleidung gewickelt werden. Hierdurch wird dementsprechend die Ablenkung bzw. das Durchbiegen der Bahnschicht verringert und es wird möglich, den Tank mit hoher Genauigkeit herzustellen.

Das Herstellungsverfahren umfasst erfindungsgemäß zudem: (E) einen Schritt zum Wickeln eines Faserbündels auf die Auskleidung nach dem Schritt (C) unter Beaufschlagung des Auskleidungsinneren mit Druck. Das Herstellungsverfahren gemäß diesem Aspekt ermöglicht, dass der Liner bzw. die Auskleidung bei dem Schritt zum Wickeln der Faserbündel von Innen unter Druck gehalten wird. Hierdurch wird die Formgenauigkeit des Tanks verbessert.

(2) Bei dem Herstellungsverfahren gemäß dem vorstehend beschriebenen Aspekt kann die Auskleidung einen geraden, zylinderförmig ausgestalteten Abschnitt haben und gebogene Dom- bzw. Kuppel oder Haubenabschnitte können an den jeweiligen Enden des geraden Abschnitts ausgebildet sein. Das Herstellungsverfahren kann ferner aufweisen: (D) einen Schritt zum Bearbeiten der jeweiligen Enden der Bahnschicht nach dem Schritt (A) in eine Form entlang der Form der Außenflächen der Haubenabschnitte. Bei dem Herstellungsverfahren gemäß diesem Aspekt werden die jeweiligen Enden der Bahnschicht in die Form entlang der Form der Außenflächen der Haubenabschnitte bearbeitet. Hierdurch wird die Formgenauigkeit des Tanks verbessert.

Die vorliegende Erfindung kann auf verschiedene andere Art und Weise als das vorstehend beschriebene Herstellungsverfahren für einen Tank ausgeführt werden. Beispielsweise kann die Erfindung in Form eines Tanks und einer Herstellungsvorrichtung für einen Tank ausgeführt werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 zeigt eine Schnittansicht, die den schematischen Aufbau eines Tanks zeigt;
2 zeigt ein Prozessschaubild, das ein Herstellungsverfahren für den Tank veranschaulicht;
3 zeigt eine Darstellung, die den Bahnschichtausbildungsschritt zeigt;
4 zeigt eine Darstellung, die eine Zugkraft zeigt, die auf eine Faserbahn aufgebracht wird;
5 zeigt eine Schnittansicht, die eine Bahnschicht zeigt, nachdem die Spindel herausgezogen wurde;
6 zeigt eine Schnittansicht, welche die Bahnschicht nach einem Endenbearbeitungsschritt zeigt,
7 zeigt eine schematische Darstellung, die einen Zustand zeigt, bei dem eine Auskleidung in die Bahnschicht eingesetzt ist; und
8 zeigt eine schematische Darstellung, die den Zustand zeigt, bei dem eine Spiralschicht ausgebildet ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
A. Ausführungsform 1
1 zeigt eine Schnittansicht, die den schematischen Aufbau eines Tanks 10 zeigt, der vermittels eines Herstellungsverfahrens nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde. Der Tank 10 der Ausführungsform speichert beispielsweise Hochdruck-Wasserstoffgas bei etwa 70 MPa. Der Tank 10 hat einen Liner bzw. eine Auskleidung 20 und eine Verstärkungsschicht 30.
Die Auskleidung 20 ist eine hohle Harzauskleidung. Die Auskleidung 20 besteht beispielsweise aus einem wärmehärtenden Harz wie Polyethylen, Nylon, Polypropylen oder Polyester. Die Auskleidung 20 hat einen geraden Abschnitt 21, Dom- bzw. Kuppel- oder Haubenabschnitte 22 und 23 sowie Mundstücke 13 und 14. Der gerade Abschnitt 21 ist zylindrisch ausgestaltet. Die Haubenabschnitte 22 und 23 sind an den jeweiligen Enden des geraden Abschnitts 21 angeordnet und von der Auskleidung 20 konvex nach außen gebogen ausgebildet. Die Mundstücke 13 und 14 bestehen aus Metall wie Aluminium oder Edelstahl und sind an den jeweiligen Scheiteln der Haubenabschnitte 22 und 23 angeordnet. Ein Mundstück 13 hat eine Öffnung 15, die dazu verwendet wird, um Gas aus dem Tank 10 zu entnehmen und das Gas in den Tank 10 zu füllen. Das andere Mundstück 14 wird dazu verwendet, um die Auskleidung 20 zur Verstärkung der Auskleidung 20 oder zur Ausbildung der Verstärkungsschicht 30 zu drehen. Das Mundstück 14 kann in geeigneter Weise weggelassen werden.
Die Verstärkungsschicht 30 ist eine Schicht, die vorgesehen ist, um den Umfang der Auskleidung 20 abzudecken, und ist ausgestaltet, um die Auskleidung 20 zu verstärken. Die Verstärkungsschicht 30 hat eine Bahnschicht 32 und eine Spiralschicht 34. In der nachfolgenden Beschreibung kann die Bahnschicht 32 als innere Schicht bezeichnet werden, und die Spiralschicht 34 kann als äußere Schicht bezeichnet werden.
Die Bahnschicht 32 wird durch mehrfaches Wickeln und Stapeln einer Faserbahn auf die Außenfläche des geraden Abschnitts 21 der Auskleidung 20 gebildet. Die Faserbahn dieser Ausführungsform bezeichnet bahnförmige Fasern, die durch Tränken bzw. Imprägnieren von Glasfasern oder Carbonfasern, die in eine Richtung ausgerichtet sind, mit einem wärmehärtenden Harz wie beispielsweise Epoxidharz erhalten werden. Gemäß dieser Ausführungsform sind die bahnförmigen Fasern in Wickelrichtung der Faserbahn ausgerichtet, oder in anderen Worten: in Umfangsrichtung des geraden Abschnitts 21. Die Faserbahn kann Fasern umfassen, die in Richtungen verlaufen, welche die Wickelrichtung der Faserbahn schneiden. In der nachfolgenden Beschreibung kann die „Bahnschicht” auch als „Reifenschicht” bezeichnet werden.
Die Spiralschicht 34 wird durch spiralförmiges Wickeln eines Faserbündels auf die Bahnschicht 32 und die Haubenabschnitte 22 und 23 gebildet. Das Faserbündel dieser Ausführungsform wird durch Bündel von 10000 bis 40000 Glasfasern oder Carbonfasern und Imprägnieren der gebündelten Glasfasern oder Carbonfasern mit einem wärmehärtenden Harz wie beispielsweise Epoxidharz hergestellt.
Die Dicke der Bahnschicht 32 und die Dicke der Spiralschicht 34 sind jeweils auf geeignete Werte entsprechend der benötigten Druckwiderstandseigenschaft und Festigkeit des Tanks 10 eingestellt.
2 zeigt ein Prozessschaubild, welches ein Herstellungsverfahren für den Tank 10 zeigt. Das Verfahren dieser Ausführungsform führt zunächst einen Prozess bzw. Schritt zum Wickeln der Faserbahn auf eine Spindel (Metallkern) mit einer höheren Festigkeit als der der Auskleidung 20 durch, um die Bahnschicht 32 auszubilden (Schritt P10). Dieser Schritt P10 wird auch als Bahnschichtausbildungsschritt bezeichnet.
3 zeigt eine Darstellung, welche den Bahnschichtausbildungsschritt zeigt. Bei dem Bahnschichtausbildungsschritt wird zunächst eine Spindel 40 als Form für die Bahnschicht 32 bereitgestellt. Die Spindel 40 ist zylinderförmig aus einem Metall wie Edelstahl, Eisen oder Kupfer ausgebildet. Die Spindel 40 hat einen Außendurchmesser, der etwas größer ist (beispielsweise etwa 0,5 mm), als der Außendurchmesser des geraden Abschnitts 21 der Auskleidung 20. Die Spindel 40 hat eine Länge entlang einer Achse AX, die länger ist als die Länge des geraden Abschnitts 21 der Auskleidung 20. Gemäß dieser Ausführungsform hat die Spindel 40 eine Biegesteifigkeit bzw. Festigkeit, die höher ist als die Festigkeit der Auskleidung 20. Genauer gesagt besteht die Spindel 40 aus einem Metall, das einen höheren Young-Modul bzw. E-Modul hat, als die Auskleidung 20 aus Harz, und weist daher eine höhere Festigkeit als die Festigkeit der Auskleidung 20 auf. Bei anderen verfügbaren Techniken ist Querschnittfläche der Spindel 40 größer als die Querschnittfläche der Auskleidung 20, indem beispielsweise eine massive Spindel 40 verwendet wird, so dass die Festigkeit der Spindel 40 höher ist als die der Auskleidung 20. Die zuletzt genannte Technik hat zur Folge, dass die Festigkeit der Spindel 40 höher ist, als die Festigkeit der Auskleidung 20, auch wenn die Auskleidung 20 und die Spindel 40 aus dem gleichen Material bestehen.
Nach dem Bereitstellen der Spindel wird bei dem Herstellungsverfahren anschließend eine Faserbahn 50 mittels eines Bahnwicklungsverfahrens (nachfolgend auch als „SW-Verfahren” bezeichnet) entlang der Umfangsrichtung der Spindel 40 gewickelt. Gemäß dieser Ausführungsform hat die Faserbahn 50 eine Breite, die gleich der Länge des geraden Abschnitts 21 der Auskleidung 20 in Richtung der Achse AX ist. Die Faserbahn 50 hat eine Dicke von etwa 0,4 mm. Gemäß dieser Ausführungsform wird die Faserbahn 50 dreißig Mal um die Spindel 40 gewickelt, um eine Bahnschicht 32 mit einer Dicke von etwa 12 mm auszubilden.
4 ist eine Darstellung, welche die Zugkraft zeigt, die auf die Faserbahn 50 während des Wickelns der Faserbahn 50 aufgebracht wird. Gemäß dieser Ausführungsform ist die Zugkraft pro Breiteneinheit, die durch das SW-Verfahren auf die Faserbahn 50 aufgebracht wird, doppelt so groß wie die Zugkraft, die auf das Faserbündel bei dem herkömmlichen FW-Verfahren aufgebracht wird. Dementsprechend wird gemäß dieser Ausführungsform die Faserbahn 50 derart gewickelt, dass die Außenschicht der Bahnschicht 32 eine niedrigere Zugkraft hat. In anderen Worten: die Faserbahn 50 wird derart gewickelt, dass ein Wicklungsstartpunkt der Faserbahn 50 die höchste Zugkraft hat, und ein Wicklungsendpunkt der Faserbahn 50 die niedrigste Zugkraft hat.
Der Bahnschichtausbildungsschritt härtet die Faserbahn 50 nach dem Wickeln der Faserbahn 50 auf die Spindel 40 thermisch aus, um die Bahnschicht 32 fertigzustellen.
Nach der Fertigstellung der Bahnschicht 32 führt das Herstellungsverfahren einen Schritt zum Herausziehen der Spindel 40 aus der Bahnschicht 32 (Schritt P20 in 2) aus. Dieser Schritt P20 wird auch als „Herausziehschritt” bezeichnet.
5 ist eine Schnittansicht, welche die Bahnschicht 32 zeigt, nachdem die Spindel 40 im Herausziehschritt entfernt wurde. Wie in 5 gezeigt ist, hat die Bahnschicht 32 nach dem Herausziehen der Spindel 40 eine zylindrische Gestalt.
Nach dem Herausziehschritt führt das Herstellungsverfahren einen Schritt zum Bearbeiten der jeweiligen Enden 36 und 37 der Bahnschicht 32 in eine Form entlang der Formen der Außenflächen der Haubenabschnitte 22 und 23 der Auskleidung 20 aus (Schritt P30 in 2). Dieser Schritt P30 wird auch als Endenbearbeitungsschritt bezeichnet.
6 ist eine Schnittansicht, welche die Bahnschicht 32 nach dem Endenbearbeitungsschritt zeigt. Beim Endenbearbeitungsschritt werden die jeweiligen Enden (Enden 36 und 37) der zylindrischen Bahnschicht 32 derart bearbeitet, dass sie einer Form entlang der Außenfläche der Haubenabschnitte 22 und 23 der Auskleidung 20 folgen. Die Enden werden beispielsweise durch Schneiden oder Schleifen bearbeitet. Die bearbeiteten Flächen der jeweiligen Enden 36 und 37 der Bahnschicht 32 sollen im Wesentlichen eine Form entlang der Außenfläche der Haubenabschnitte 22 und 23 haben, wobei es nicht notwendig ist, dass der Kurvenradius der bearbeiteten Flächen identisch zum Kurvenradius der Haubenabschnitte 22 und 23 ist. Die bearbeiteten Flächen können beispielsweise geneigte Flächen sein.
Nach dem Bearbeiten der Enden der Bahnschicht 32 führt das Herstellungsverfahren einen Schritt zum Einsetzen der Auskleidung 20 in die Bahnschicht 32 (Schritt P40 in 2) aus. Dieser Schritt P40 wird auch als „Einsetzschritt” bezeichnet.
7 ist eine schematische Darstellung, die den Zustand zeigt, bei welchem die Auskleidung 20 durch den Einsetzschritt in die Bahnschicht 32 eingesetzt wird. Gemäß dieser Ausführungsform wird die Bahnschicht 32 unter Verwendung der Spindel 40 ausgebildet, deren Außendurchmesser geringfügig größer ist, als der Außendurchmesser des geraden Abschnitts 21 des Liners bzw. der Auskleidung 20, so dass die Auskleidung 20 ohne weiteres in die Bahnschicht 32 eingesetzt werden kann. In dem Fall, bei welchem der Innendurchmesser der Bahnschicht 32 annähernd gleich zum Außendurchmesser des geraden Abschnitts 21 der Auskleidung 20 ist, kann die Auskleidung 20 gekühlt und geschrumpft werden, bevor sie in die Bahnschicht 32 eingefügt wird.
Nach dem Einsetzschritt führt das Herstellungsverfahren einen Schritt zum Beaufschlagen der Innenseite der Auskleidung 20 mit Druck über das Mundstück 13 aus, um die Außenfläche des geraden Abschnitts 21 der Auskleidung 20 eng an die Innenfläche der Bahnschicht 32 zu fügen (Schritt P50 in 2). Dieser Schritt P50 wird auch als „Druckbeaufschlagungsschritt” bezeichnet.
Nach dem Druckbeaufschlagungsschritt führt das Herstellungsverfahren einen Schritt zum Wickeln eines Faserbündels auf die Auskleidung 20 aus, während das Innere der Auskleidung 20 unter Druck gehalten wird (Schritt P60). Dieser Schritt P60 wird auch als „Spiralschichtausbildungsschritt” bezeichnet. Der Spiralschichtausbildungsschritt verwendet das FW-Verfahren zum Wickeln des Faserbündels auf die Auskleidung 20 mittels Spiralwicklung und bildet dadurch die Spiralschicht 34 aus. Diese Spiralwicklung wickelt das Faserbündel in einem Bereich einschließlich der Haubenabschnitte 22 und 23 und der Bahnschicht 32 in einem Wickelwinkel von 0 bis 30 Grad bezüglich der Achse AX des Tanks 10. In anderen Worten: dieser Spiralschichtausbildungsschritt wickelt das Faserbündel auf die Bahnschicht 32 und die Haubenabschnitte 22 und 23 der Auskleidung 20.
8 ist eine schematische Darstellung, die den Zustand zeigt, bei welchem die Spiralschicht 34 durch den Spiralschichtausbildungsschritt gebildet wurde. 8 zeigt eine Teilschnittansicht des Tanks 10. Gemäß dieser Ausführungsform wurden die jeweiligen Enden 36 und 37 der Bahnschicht 32 in die Form entlang der Außenfläche der Haubenabschnitte 22 und 23 gebracht, indem der vorstehend beschriebene Endenbearbeitungsschritt ausgeführt wurde, so dass das Faserbündel kontinuierlich ohne Höhenversatz an der Grenze zwischen der Bahnschicht 32 und der Auskleidung 20 gewickelt werden kann.
Nach dem Ausführen des Spiralschichtausbildungsschrittes führt das Herstellungsverfahren einen Wärmehärtschritt aus, um die Bahnschicht 32 und die Spiralschicht 34 integral zu erwärmen und zu härten (Schritt P70 in 2). Nach dem Ausführen des Wärmehärtschrittes lässt das Herstellungsverfahren den Druck von der Auskleidung 20 ab (Schritt P80). Der Tank 10 wird durch die vorstehend beschriebene Schrittreihenfolge fertiggestellt.
Das Herstellungsverfahren für den Tank 10 der Ausführungsform wickelt, wie vorstehend beschrieben, die Faserbahn 50 auf die Metallspindel 40 mit der höheren Festigkeit als die der Harzauskleidung 20. Hierdurch kann die Bahnschicht 32 unter Aufbringung einer höheren Zugkraft als bei dem Verfahren zum Wickeln der Faserbahn 50 auf die Auskleidung 20 ausgebildet werden. Dies verringert das Durchbiegen der Faserbahn 50. Als Ergebnis verbessert dies die Formgenauigkeit des Tanks 10 und erhöht die Festigkeit des Tanks 10.
Gemäß dieser Ausführungsform wird die Innenfläche der Verstärkungsschicht 30 unter Verwendung der Faserbahn 50 gebildet. Dies verringert Unregelmäßigkeiten auf der Innenfläche der Verstärkungsschicht 30 und unterdrückt somit eine Abweichung der Kapazität des Tanks 10.
Gemäß dieser Ausführungsform wird bei der Bildung der Verstärkungsschicht 30 zunächst die Bahnschicht 32 unter Verwendung der Faserbahn 50 gebildet. Dies schafft eine glatte Fläche, mit welcher die Spiralschicht 34 in direktem Kontakt steht (d. h. die glatte Außenfläche der Bahnschicht 32). Dies verhindert somit das Mäandern des Faserbündels während der Ausbildung der Spiralschicht 34. Somit kann das Faserbündel mit hoher Genauigkeit um die Haubenabschnitte 22 und 23 gewickelt werden, wodurch die Festigkeit des gesamten Tanks 10 einschließlich der Haubenabschnitte 22 und 23 verstärkt wird.
Zudem wird gemäß dieser Ausführungsform die Zugkraft auf die Faserbahn 50 bei dem Schritt zum Wickeln der Faserbahn 50 zur äußeren Schicht hin verringert. Dies verhindert die Faltenbildung auf der Innenschicht der Bahnschicht 32 und verbessert somit die Formgenauigkeit des Tanks 10.
Gemäß dieser Ausführungsform werden die jeweiligen Enden 36 und 37 der Bahnschicht 32 in die Form entlang der Form der Außenfläche der Haubenabschnitte 22 und 23 der Auskleidung 20 bearbeitet. Hierdurch kann das Faserbündel kontinuierlich ohne Höhenversatz an der Grenze zwischen der Bahnschicht 32 und der Auskleidung 20 gewickelt werden. Dies verbessert dementsprechend die Formgenauigkeit des Tanks 10.
Gemäß dieser Ausführungsform werden die jeweiligen Enden 36 und 37 der Bahnschicht 32 in die Form entlang der Form der Außenflächen der Haubenabschnitte 22 und 23 der Auskleidung 20 bearbeitet. Dies verhindert, dass es zu einer Belastungskonzentration an der Grenze zwischen der Bahnschicht 32 und der Auskleidung 20 bei der Spiralwicklung des Faserbündels kommt. Dementsprechend erhöht dies die Festigkeit des gesamten Tanks 10.
Gemäß dieser Ausführungsform setzt das Herstellungsverfahren die Auskleidung 20 nach dem Ausbilden der Bahnschicht 32 in die Bahnschicht 32 ein und bringt einen Innendruck auf die Auskleidung 20 auf. Diese Konfiguration ermöglicht es, das Innere der Auskleidung 20 während der Ausbildung der Spiralschicht 34 durch den Druck zu halten, und verbessert damit die Formgenauigkeit des Tanks 10.
Gemäß dieser Ausführungsform wird ein Teil der Verstärkungsschicht 30 unter Verwendung der Faserbahn 50 gebildet. Dies verkürzt die Zeit, die für das Ausbilden der Verstärkungsschicht 30 nötig ist, im Vergleich zu einem Verfahren, bei dem die gesamte Verstärkungsschicht 30 durch das FW-Verfahren gebildet wird, deutlich. Während es beispielsweise eine Stunde dauert, um vermittels des FW-Verfahrens eine Schicht (Reifenschicht) in der Dicke auszubilden, die der Dicke der Bahnschicht 32 entspricht, braucht es nur zwei Minuten, um die Bahnschicht 32 unter Verwendung der Faserbahn 50 auszubilden. Dies steigert dementsprechend deutlich die Produktionseffizienz des Tanks 10.
Gemäß dieser Ausführungsform wird die Faserbahn 50 verwendet, um die Bahnschicht 32 zu bilden. Die Bahnschicht 32 hat somit keine Leerstellen zwischen den Faserbündeln oder unnötig überlappende Faserbündel. Dies verbessert die Festigkeit des Tanks 10.
B. Abwandlungen
Der Endenbearbeitungsschritt der Bahnschicht 32 gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform (Schritt P30 in 2) kann weggelassen werden. Beispielsweise können die jeweiligen Enden 36 und 37 der Bahnschicht 32 durch Wickeln der Bahnschicht 50 in trapezförmiger Form angeschrägt werden.
Gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird der Endenbearbeitungsschritt ausgeführt, nachdem die Spindel 40 aus der Bahnschicht 32 entfernt wurde. Gemäß einer Abwandlung kann der Endenbearbeitungsschritt ausgeführt werden, bevor die Spindel 40 aus der Bahnschicht 32 entfernt wird.
Die gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform verwendete Auskleidung ist eine Harzauskleidung 20. Stattdessen kann jedoch auch eine Auskleidung 20 aus einem Metall wie Aluminium oder Eisen verwendet werden.
Gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform hat die Verstärkungsschicht 30 die Bahnschicht 32 und die Spiralschicht 34. Gemäß einer Abwandlung kann eine Bahnschicht oder eine Reifenschicht zusätzlich auf der Außenschichtseite der Spiralschicht 34 verwendet werden. Gemäß einer anderen Abwandlung kann das Herstellungsverfahren mittels des FW-Verfahrens eine Reifenschicht oder Spiralschicht auf der Spindel 40 bilden, und anschließend mit dem SW-Verfahren eine Bahnschicht oder Reifenschicht auf der Spiralschicht bilden.
Gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wickelt der Spiralschichtausbildungsschritt das Faserbündel auf die Bahnschicht 32 sowie auf die Haubenabschnitte 22 und 23. Gemäß einer Abwandlung kann das Faserbündel nur auf die Bahnschicht 32 gewickelt werden.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebene Ausführungsform und deren Anwandlungen beschränkt sondern kann auf vielerlei Art und Weise ausgestaltet werden, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Beispielsweise können die technischen Merkmale der Ausführungsform und der Abwandlungen, welche den technischen Merkmalen eines jeden der in der Kurzfassung beschriebenen Aspekts entsprechen, in geeigneter Weise ersetzt oder kombiniert werden, um einen Teil oder alle der vorstehend beschriebenen Probleme zu lösen, oder um einen Teil oder alle der vorstehend beschriebenen vorteilhaften Effekte zu erzielen. Jedes der technischen Merkmale kann in geeigneter Weise weggelassen werden, sofern das technische Merkmal nicht als Wesentlich beschrieben ist.

Claims

Herstellungsverfahren für einen Tank (10) mit einer Auskleidung (20), wobei das Herstellungsverfahren aufweist: (A) einen Schritt zum Wickeln von bahnförmigen Fasern (50), die mit einem Harz imprägniert sind, auf eine Spindel (40), die eine höhere Festigkeit hat, als die Festigkeit der Auskleidung, und Erwärmen und Härten der gewickelten bahnförmigen Fasern, um eine Bahnschicht (32) zu bilden; (B) einen Schritt zum Herausziehen der Spindel aus der Bahnschicht; und (C) Einsetzen der Auskleidung in die Bahnschicht nach dem Schritt (B); und (E) einen Schritt zum Wickeln eines Faserbündels auf die Auskleidung nach dem Schritt (C) unter Beaufschlagung des Auskleidungsinneren mit Druck, um eine Spiralschicht (34) auf der Bahnschicht (32) auszubilden.
Herstellungsverfahren für einen Tank nach Anspruch 1, wobei die Auskleidung einen geraden, zylinderförmig ausgestalteten Abschnitt (21) hat und gebogene Haubenabschnitte (22, 23) an den jeweiligen Enden des geraden Abschnitts ausgebildet sind, das Verfahren weist ferner auf: (D) einen Schritt zum Bearbeiten der jeweiligen Enden (36, 37) der Bahnschicht nach dem Schritt (A) in eine Form entlang der Form der Außenflächen der Haubenabschnitte.