DE102017206521A1 - pressure vessel - Google Patents

pressure vessel Download PDF

Info

Publication number
DE102017206521A1
DE102017206521A1 DE102017206521.4A DE102017206521A DE102017206521A1 DE 102017206521 A1 DE102017206521 A1 DE 102017206521A1 DE 102017206521 A DE102017206521 A DE 102017206521A DE 102017206521 A1 DE102017206521 A1 DE 102017206521A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
fiber
fiber layer
layer
braided
pressure vessel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102017206521.4A
Other languages
German (de)
Inventor
Oliver Cousigne
Ömer Ahmet-Tsaous
Hans-Ulrich Stahl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bayerische Motoren Werke AG filed Critical Bayerische Motoren Werke AG
Priority to DE102017206521.4A priority Critical patent/DE102017206521A1/en
Publication of DE102017206521A1 publication Critical patent/DE102017206521A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C1/00Pressure vessels, e.g. gas cylinder, gas tank, replaceable cartridge
    • F17C1/02Pressure vessels, e.g. gas cylinder, gas tank, replaceable cartridge involving reinforcing arrangements
    • F17C1/04Protecting sheathings
    • F17C1/06Protecting sheathings built-up from wound-on bands or filamentary material, e.g. wires
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C1/00Pressure vessels, e.g. gas cylinder, gas tank, replaceable cartridge
    • F17C1/16Pressure vessels, e.g. gas cylinder, gas tank, replaceable cartridge constructed of plastics materials
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2201/00Vessel construction, in particular geometry, arrangement or size
    • F17C2201/01Shape
    • F17C2201/0104Shape cylindrical
    • F17C2201/0109Shape cylindrical with exteriorly curved end-piece
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2201/00Vessel construction, in particular geometry, arrangement or size
    • F17C2201/05Size
    • F17C2201/056Small (<1 m3)
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2203/00Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/06Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
    • F17C2203/0602Wall structures; Special features thereof
    • F17C2203/0604Liners
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2203/00Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/06Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
    • F17C2203/0602Wall structures; Special features thereof
    • F17C2203/0612Wall structures
    • F17C2203/0614Single wall
    • F17C2203/0619Single wall with two layers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2203/00Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/06Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
    • F17C2203/0602Wall structures; Special features thereof
    • F17C2203/0612Wall structures
    • F17C2203/0614Single wall
    • F17C2203/0621Single wall with three layers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2203/00Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/06Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
    • F17C2203/0634Materials for walls or layers thereof
    • F17C2203/0658Synthetics
    • F17C2203/0663Synthetics in form of fibers or filaments
    • F17C2203/0665Synthetics in form of fibers or filaments radially wound
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2203/00Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/06Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
    • F17C2203/0634Materials for walls or layers thereof
    • F17C2203/0658Synthetics
    • F17C2203/0663Synthetics in form of fibers or filaments
    • F17C2203/067Synthetics in form of fibers or filaments helically wound
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2209/00Vessel construction, in particular methods of manufacturing
    • F17C2209/21Shaping processes
    • F17C2209/2154Winding
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2209/00Vessel construction, in particular methods of manufacturing
    • F17C2209/23Manufacturing of particular parts or at special locations
    • F17C2209/234Manufacturing of particular parts or at special locations of closing end pieces, e.g. caps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2221/00Handled fluid, in particular type of fluid
    • F17C2221/01Pure fluids
    • F17C2221/012Hydrogen
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2223/00Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/01Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the phase
    • F17C2223/0107Single phase
    • F17C2223/0123Single phase gaseous, e.g. CNG, GNC
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2223/00Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/03Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the pressure level
    • F17C2223/036Very high pressure (>80 bar)
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2260/00Purposes of gas storage and gas handling
    • F17C2260/01Improving mechanical properties or manufacturing
    • F17C2260/011Improving strength
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2270/00Applications
    • F17C2270/01Applications for fluid transport or storage
    • F17C2270/0165Applications for fluid transport or storage on the road
    • F17C2270/0168Applications for fluid transport or storage on the road by vehicles
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/32Hydrogen storage

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Druckbehälter, vorzugsweise eines Fahrzeugs, umfassend einen Liner zum Speichern eines Fluids, vorzugsweise Wasserstoff, mit einem Zylinderbereich und zwei Kappenbereichen an den gegenüberliegenden Enden des Zylinderbereichs; und ein den Liner umgebendes faserverstärktes Laminat mit: einer ersten Faserschicht, die den Zylinderbereich umgibt und die um eine Längsachse des Zylinderbereichs gewickelt ist, und einer zweiten Faserschicht, die den Zylinderbereich und beide Kappenbereiche umgibt und die zumindest im Kappenbereich geflochten ist.

Figure DE102017206521A1_0000
The invention relates to a pressure vessel, preferably a vehicle, comprising a liner for storing a fluid, preferably hydrogen, having a cylinder area and two cap areas at the opposite ends of the cylinder area; and a fiber reinforced laminate surrounding the liner, comprising: a first fibrous layer surrounding the cylinder region and wound around a longitudinal axis of the cylindrical region and a second fibrous layer surrounding the cylindrical region and both cap regions and braided at least in the cap region.
Figure DE102017206521A1_0000

Description

Die hier offenbarte Technologie betrifft einen Druckbehälter, insbesondere zur Verwendung in einem Fahrzeug, und ein Verfahren zur Herstellung des Druckbehälters.The technology disclosed herein relates to a pressure vessel, in particular for use in a vehicle, and to a method of manufacturing the pressure vessel.

Bekannte Druckbehälter umfassen üblicherweise einen Liner und ein faserverstärktes Laminat, das den Liner umgibt. Der Liner kann aus einem Metall, aus einer Metalllegierung oder aus einem Kunststoff hergestellt sein. Zweckmäßig ist beispielsweise ein Liner aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung. Im Liner wird der Brennstoff gespeichert und der Liner ist i.d.R. für die Dichtheit des Druckbehälters zuständig. Falls beispielsweise Wasserstoff gespeichert wird, ist der Liner i.d.R. ausgebildet, eine Wasserstoffpermeation zu vermeiden. Eine metallische Ausführung kann sowohl lasttragend, als auch, wie ein Polymer-Liner, nicht lasttragend ausgelegt sein. Üblicherweise wird die Linerdicke so dünn wie möglich gewählt, da die Festigkeit der faserverstärkten Schicht wesentlich höher ist und somit eine dünnere Gesamtwandstärke erreicht werden kannKnown pressure vessels typically include a liner and a fiber reinforced laminate surrounding the liner. The liner may be made of a metal, a metal alloy or a plastic. For example, a liner made of aluminum or of an aluminum alloy is expedient. The fuel is stored in the liner and the liner is i.d.R. responsible for the tightness of the pressure vessel. For example, if storing hydrogen, the liner is i.d.R. designed to avoid hydrogen permeation. A metallic design can be load-bearing as well as, like a polymer liner, not load-bearing. Usually, the liner thickness is chosen to be as thin as possible because the strength of the fiber reinforced layer is much higher and thus a thinner overall wall thickness can be achieved

Die faserverstärkte Schicht weist i.d.R. Kreuz- und Umfangslagen auf. Um axiale Spannungen zu kompensieren, werden Kreuzlagen (engl. helical layers) gewickelt. Im i.d.R. zylindrischen Umfangsbereich sind i.d.R. sogenannte Umfangslagen (engl. „hoop layers“) vorgesehen, die für eine Verstärkung in Umfangsrichtung sorgen. Die Umfangslagen verlaufen in Umfangsrichtung des Druckbehälters und sind in einem Winkel von nahe 90° zur Druckbehälterlängsachse orientiert.The fiber reinforced layer has i.d.R. Cross and peripheral layers on. To compensate for axial stresses, helical layers are wound. In the i.d.R. cylindrical peripheral area are i.d.R. so-called "hoop layers", which provide for a reinforcement in the circumferential direction. The circumferential positions extend in the circumferential direction of the pressure vessel and are oriented at an angle of close to 90 ° to the pressure vessel longitudinal axis.

Es ist eine bevorzugte Aufgabe der hier offenbarten Technologie, zumindest einen Nachteil von einer vorbekannten Lösung zu verringern oder zu beheben oder eine alternative Lösung vorzuschlagen. Weitere bevorzugte Aufgaben können sich aus den vorteilhaften Effekten der hier offenbarten Technologie ergeben. Die Aufgabe(n) wird/werden gelöst durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche. Die abhängigen Ansprüche stellen bevorzugte Ausgestaltungen dar.It is a preferred object of the technology disclosed herein to reduce or eliminate at least one disadvantage of a previously known solution or to suggest an alternative solution. Other preferred objects may result from the beneficial effects of the technology disclosed herein. The object (s) is / are solved by the subject matter of the independent claims. The dependent claims are preferred embodiments.

Somit wird die Aufgabe gelöst durch einen Druckbehälter umfassend einen Liner. Der Liner ist zum Speichern eines Fluids, vorzugsweise Wasserstoff, ausgebildet. Der Druckbehälter wird insbesondere in einem Fahrzeug eingesetzt. Der Liner ist im Wesentlichen zylinderförmig und weist somit einen Zylinderbereich auf. Entsprechend dem Zylinderbereich ist eine Längsachse definiert. Die beiden Enden des Zylinderbereichs sind jeweils mit einem Kappenbereich verschlossen. In zumindest einem der beiden Kappenbereichen kann eine Öffnung für einen Anschluss vorgesehen sein. Die Kappenbereiche und der dazwischen angeordnete Zylinderbereich sind insbesondere vorteilhaft einstückig geformt.Thus, the object is achieved by a pressure vessel comprising a liner. The liner is designed to store a fluid, preferably hydrogen. The pressure vessel is used in particular in a vehicle. The liner is substantially cylindrical and thus has a cylinder area. According to the cylinder area, a longitudinal axis is defined. The two ends of the cylinder area are each closed by a cap area. In at least one of the two cap areas, an opening for a connection can be provided. The cap regions and the cylinder region arranged therebetween are in particular advantageously integrally formed.

Den Liner umgibt ein faserverstärktes Laminat. Für das faserverstärkte Laminat kommen vorzugsweise faserverstärkte Kunststoffe (auch FVK bzw. FKV abgekürzt) zum Einsatz, bspw. kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe (CFK) und/oder glasfaserverstärkte Kunststoffe (GFK). Das faserverstärkte Laminat umfasst zweckmäßig in einer Kunststoffmatrix eingebettete Verstärkungsfasern. Insbesondere das Matrixmaterial sowie die Art und der Anteil an Verstärkungsfasern können variiert werden, damit sich die gewünschten mechanischen und/oder chemischen Eigenschaften einstellen. Bevorzugt werden Endlosfasern als Verstärkungsfasern eingesetzt.The liner surrounds a fiber-reinforced laminate. For the fiber-reinforced laminate are preferably fiber-reinforced plastics (also abbreviated FVK or FKV) used, for example. Carbon fiber reinforced plastics (CFRP) and / or glass fiber reinforced plastics (GRP). The fiber reinforced laminate suitably comprises reinforcing fibers embedded in a plastic matrix. In particular, the matrix material and the nature and the proportion of reinforcing fibers can be varied in order to set the desired mechanical and / or chemical properties. Preferably, continuous fibers are used as reinforcing fibers.

Zwischen dem Liner und dem faserverstärkten Laminat kann eine Transportschicht (engl.: breather layer) vorgesehen sein. Die Transportschicht kann insbesondere derart gasdurchlässig ausgebildet sein, dass durch den Liner diffundierter Brennstoff in andere Bereiche strömen kann, beispielsweise in Richtung der Enden des Druckbehälters. Die Transportschicht kann hierzu beispielsweise Mikrokanäle oder Mikrospalte ausbilden. Eine solche Transportschicht muss aber nicht vorgesehen sein.Between the liner and the fiber-reinforced laminate, a transport layer (English: breather layer) may be provided. The transport layer may in particular be designed to be permeable to gas in such a way that fuel diffused through the liner can flow into other regions, for example in the direction of the ends of the pressure vessel. For this purpose, the transport layer can form, for example, microchannels or microcolumns. However, such a transport layer does not have to be provided.

Das faserverstärkte Laminat umfasst eine erste Faserschicht. Die erste Faserschicht umgibt den Zylinderbereich und ist um die Längsachse des Zylinderbereichs gewickelt. Insbesondere ist vorgesehen, dass die erste Faserschicht den vollständigen Zylinderbereich umgibt und die beiden Kappenbereiche, zumindest großteils, freilässt. Die erste Faserschicht ist vorzugsweise senkrecht zur Längsachse gewickelt. Allerdings ist auch vorgesehen, dass die erste Faserschicht mit einem Winkel zwischen -15° und +15° zur Senkrechten zur Längsachse, insbesondere mit einem Winkel zwischen -10° und +10° zur Senkrechten zur Längsachse, gewickelt ist. Die „erste Faserschicht“ ist nicht auf eine einzelne Lage beschränkt. Vielmehr sind vorzugsweise viele Lagen übereinander gewickelt.The fiber reinforced laminate comprises a first fiber layer. The first fiber layer surrounds the cylinder region and is wound around the longitudinal axis of the cylinder region. In particular, it is provided that the first fiber layer surrounds the complete cylinder area and leaves the two cap areas free, at least for the most part. The first fiber layer is preferably wound perpendicular to the longitudinal axis. However, it is also provided that the first fiber layer is wound at an angle between -15 ° and + 15 ° to the perpendicular to the longitudinal axis, in particular at an angle between -10 ° and + 10 ° to the perpendicular to the longitudinal axis. The "first fiber layer" is not limited to a single layer. Rather, many layers are preferably wound on top of each other.

Des Weiteren umfasst das faserverstärkte Laminat eine zweite Faserschicht. Die zweite Faserschicht ist zumindest an den beiden Kappenbereichen geflochten. Das Flechten erfolgt mit zumindest zwei Fasersträngen. Die zweite Faserschicht umgibt die beiden Kappenbereiche und eventuell den Zylinderbereich.Furthermore, the fiber-reinforced laminate comprises a second fiber layer. The second fiber layer is braided at least at the two cap areas. The braiding takes place with at least two fiber strands. The second fiber layer surrounds the two cap areas and possibly the cylinder area.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass die erste Faserschicht unter der zweiten Faserschicht liegt. Die erste Faserschicht wird dabei vor der zweiten Faserschicht aufgebracht. Die zweite Faserschicht liegt vorzugsweise auf der ersten Faserschicht auf und umgibt die auf dem Zylinderbereich aufliegende erste Faserschicht und die beiden Kappenbereiche.It is preferably provided that the first fiber layer lies under the second fiber layer. The first fiber layer is applied before the second fiber layer. The second fiber layer preferably rests on the first fiber layer and surrounds the first fiber layer resting on the cylinder region and the two cap regions.

Gemäß einer Alternative ist bevorzugt vorgesehen, dass die zweite Faserschicht unter der ersten Faserschicht liegt. Die zweite Faserschicht wird dabei vor der ersten Faserschicht aufgebracht. Dadurch liegt die zumindest in den Kappenbereichen geflochtene zweite Faserschicht unter der gewickelten ersten Faserschicht. Die erste Faserschicht liegt vorzugsweise auf der zweiten Faserschicht auf und umgibt im Zylinderbereich die auf dem Zylinderbereich und beiden Kappenbereichen aufliegende zweite Faserschicht. According to an alternative, it is preferably provided that the second fiber layer lies under the first fiber layer. The second fiber layer is applied before the first fiber layer. As a result, the second fiber layer, which is braided at least in the cap regions, lies below the wound first fiber layer. The first fiber layer preferably rests on the second fiber layer and surrounds in the cylinder region the second fiber layer resting on the cylinder region and both cap regions.

Zum Flechten der zweiten Faserschicht werden keine fertig geflochtenen Gewebe aufgelegt bzw. gewickelt, sondern die zweite Faserschicht wird unmittelbar aufgeflochten. Die „zweite Faserschicht“ ist nicht auf eine einzelne Lage beschränkt. Vielmehr sind vorzugsweise viele Lagen übereinander geflochten.For braiding the second fiber layer no finished braided fabrics are laid or wound, but the second fiber layer is directly braided. The "second fiber layer" is not limited to a single layer. Rather, many layers are preferably braided one above the other.

Gemäß einer Variante ist die vollständige zweite Faserschicht, also in den Kappenbereichen und im Zylinderbereich, geflochten.According to a variant, the complete second fiber layer, ie in the cap regions and in the cylinder region, is braided.

In einer alternativen Variante ist die zweite Faserschicht in den Kappenbereichen geflochten und im Zylinderbereich gewickelt. Die geflochtenen Faserstränge gehen dabei vorzugsweise direkt in den Zylinderbereich über und sind im Zylinderbereich gewickelt, sodass für die Kappenbereiche und den Zylinderbereich dieselben Faserstränge verwendet werden.In an alternative variant, the second fiber layer is braided in the cap areas and wound in the cylinder area. The braided fiber strands preferably pass directly into the cylinder area and are wound in the cylinder area, so that the same fiber strands are used for the cap areas and the cylinder area.

Durch die hier offenbarte Anordnung der ersten Faserschicht und somit der Umfangslagen innerhalb bzw. unterhalb der zweiten Faserschicht wird sichergestellt, dass die Umfangslagen möglichst nahe am Liner liegen. Dadurch müssen vergleichsweise wenige Umfangslagen für die Aufnahme der Innendruckbelastung verwendet werden, wodurch sich der gesamte Materialeinsatz für das faserverstärkte Laminat reduziert. Dabei wird berücksichtigt, dass die weiter außen liegenden Lagen des faserverstärkten Laminats wesentlich geringer belastet sind. Die weiter innen liegenden Lagen können somit wesentlich mehr Spannung aufnehmen. Die außen liegende geflochtene zweite Faserschicht liegt zumindest in den Kappenbereichen unmittelbar auf dem Liner auf und kann somit ideal die axiale Belastung aufnehmen.The arrangement of the first fiber layer, and thus the circumferential layers within or underneath the second fiber layer, as disclosed herein, ensures that the peripheral layers are as close as possible to the liner. As a result, comparatively few circumferential layers have to be used to absorb the internal pressure load, which reduces the total material input for the fiber-reinforced laminate. It is taken into account that the outer layers of the fiber-reinforced laminate are loaded much less. The layers lying further inwards can thus absorb much more tension. The outer braided second fiber layer is at least in the cap areas directly on the liner and thus can ideally absorb the axial load.

Wenn zuerst gewickelt wird, baut sich eine „Stufe“ im Laminat zwischen der Kappe und dem Zylinderbereich auf. Die Höhe der Stufe entspricht der Dicke der gewickelten Faserschicht. Diese Stufe kann zu Spannungsspitze und Unstetigkeit führen. Dies kann vermieden werden, indem zuerst die geflochtene Faserschicht aufgebracht wird.When first wound, a "step" builds up in the laminate between the cap and the barrel area. The height of the step corresponds to the thickness of the wound fiber layer. This level can lead to spike and discontinuity. This can be avoided by first applying the braided fiber layer.

Ferner ist zu beachten, dass die gewickelte Faserschicht im zylindrischen Bereich mit einer relativ hohen Fadenspannung gewickelt wird. Diese kann zu einer verbesserten Kompaktierung der untenliegenden Faserschicht führen, was zu besseren mechanischen Eigenschaften führen kann, z.B. weniger Poren, hoher Faservolumengehalt, etc.It should also be noted that the wound fiber layer is wound in the cylindrical region with a relatively high yarn tension. This can lead to improved compaction of the underlying fibrous layer, which can lead to better mechanical properties, e.g. less pores, high fiber volume content, etc.

Durch die Kompression der Behälterwand mit zunehmendem Innendruck werden die inneren Lagen in Umfangsrichtung stärker gedehnt als die äußeren Lagen. Um eine gleichmäßigere Belastung aller Faserlagen zu erreichen, ist es deshalb vorteilhaft, die in Umfangsrichtung steiferen Lagen außen zu positionieren, d.h. also Flechtlagen innen, gewickelte Umfanglagen außen.Due to the compression of the container wall with increasing internal pressure, the inner layers are stretched more extensively in the circumferential direction than the outer layers. Therefore, in order to achieve more uniform loading of all fiber layers, it is advantageous to position the circumferentially stiffer layers externally, i. So braiding inside, wrapped peripheral layers outside.

Dem gegenüber ergeben sich auch Vorteile, wenn die gewickelte erste Faserschicht innen und die geflochtene zweite Faserschicht außen angeordnet sind: Die inneren Umfangslagen sind steifer und fester und können die hohen Spannungen (erzeugt von dem Innendruck) besser tragen. Die geflochtenen Fasern haben einen optischen Vorteil, da sie besser aussehen als gewickelte Fasern. Die gesamte Verformung des Druckbehälters in Umfangsrichtung kann geringer sein, da die steifen Schichten innen liegen.On the other hand, there are also advantages in that the wound first fiber layer is arranged inside and the braided second fiber layer outside: The inner peripheral layers are stiffer and stronger and can better support the high stresses (generated from the internal pressure). The braided fibers have an optical advantage because they look better than wound fibers. The overall deformation of the pressure vessel in the circumferential direction may be lower because the rigid layers are inside.

Es können auch mehrere erste und zweite Faserschichten abwechselnd übereinander angeordnet werden. Dadurch befinden sich manche der gewickelten Umfangslagen (erste Faserschichten) zwischen geflochtenen Faserschichten (zweite Faserschichten).It is also possible to arrange a plurality of first and second fiber layers alternately one above the other. As a result, some of the wound circumferential layers (first fiber layers) are located between braided fiber layers (second fiber layers).

In bevorzugter Ausführung ist jedoch vorgesehen, dass sämtliche gewickelten Umfangslagen radial innerhalb der geflochtenen zweiten Faserschicht angeordnet sind. Bzw. ist in der alternativen Ausgestaltung bevorzugt vorgesehen, dass sämtliche gewickelten Umfangslagen radial außerhalb der geflochtenen zweiten Faserschicht angeordnet sind. Das faserverstärkte Laminat umfasst dabei ausschließlich eine erste Faserschicht und eine zweite Faserschicht, sodass gewickelte und geflochtene Lagen nicht abwechselnd angeordnet sind. Dadurch ergibt sich eine sehr einfache Herstellung, da nicht zwischen dem Wickeln und Flechten gewechselt werden muss.In a preferred embodiment, however, it is provided that all wound circumferential layers are arranged radially within the braided second fiber layer. Respectively. In the alternative embodiment, it is preferably provided that all wound circumferential layers are arranged radially outside the braided second fiber layer. The fiber-reinforced laminate comprises only a first fiber layer and a second fiber layer, so that wound and braided layers are not arranged alternately. This results in a very simple production, since there is no need to change between winding and braiding.

Die zweite Faserschicht ist aus zumindest zwei Fasersträngen geflochten ist. Der „Faserstrang“ ist in der einfachsten Ausführung ein einzelner Faden. Allerdings kann der „Faserstrang“ auch eine Vielzahl an parallelen Fäden oder ein Gewebeband sein. Die beiden Faserstränge werden beim Herstellen der zweiten Faserschicht abwechselnd übereinandergelegt, sodass eine geflochtene Faserschicht steht.The second fiber layer is braided from at least two fiber strands. The "fiber strand" is a single thread in its simplest form. However, the "fiber strand" can also be a multiplicity of parallel threads or a fabric band. The two fiber strands are alternately superimposed when producing the second fiber layer, so that a braided fiber layer is.

Vorzugsweise liegen die zwei Faserstränge im Zylinderbereich, wenn im Zylinderbereich geflochten wird, jeweils mit einem Winkel α zwischen 20° und 70° zur Längsachse. Gemessen wird jeweils der kleinere bzw. spitze Winkel. Besonders vorzugsweise liegt der Winkel α zwischen 30° und 60°.Preferably, the two fiber strands are in the cylinder area, if in the cylinder area is braided, each with an angle α between 20 ° and 70 ° to the longitudinal axis. In each case the smaller or acute angle is measured. Particularly preferably, the angle α is between 30 ° and 60 °.

Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass die zweite Faserschicht aus drei Fasersträngen geflochten ist. Der dritte Faserstrang, der zusätzlich zu den beiden oben beschriebenen Fasersträngen verwendet wird, liegt dabei mit einem Winkel β zwischen -15° und 15° zur Längsachse. Gemessen wird wiederum der kleinere bzw. spitze Winkel.Furthermore, it is preferably provided that the second fiber layer is braided from three fiber strands. The third fiber strand, which is used in addition to the two fiber strands described above, lies at an angle β between -15 ° and 15 ° to the longitudinal axis. In turn, the smaller or acute angle is measured.

Die hier offenbarte Technologie umfasst ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Druckbehälters. Dabei handelt es sich insbesondere um den vorab beschriebenen Druckbehälter. Bei dem Verfahren erfolgt zunächst das Bereitstellen eines Liners, der zum Speichern eines Fluids ausgebildet ist. Der Liner weist einen Zylinderbereich und zwei Kappenbereiche an den gegenüberliegenden Enden des Zylinderbereichs auf.The technology disclosed herein further includes a method of manufacturing a pressure vessel. These are in particular the pressure vessel described above. In the method, the first step is to provide a liner which is designed to store a fluid. The liner has a barrel portion and two cap portions at opposite ends of the barrel portion.

Es wird ein den Liner umgebendes, faserverstärktes Laminat erzeugt: Hierzu erfolgt ein Wickeln einer ersten Faserschicht um den Zylinderbereich, wobei die erste Faserschicht um eine Längsachse des Zylinderbereichs gewickelt wird. Die erste Faserschicht wird vorzugsweise senkrecht zur Längsachse gewickelt. Allerdings ist auch vorgesehen, dass die erste Faserschicht mit +/- 15°, insbesondere +/- 10°, Abweichung zur Senkrechten gewickelt wird.A fiber-reinforced laminate surrounding the liner is produced. For this purpose, a first fiber layer is wound around the cylinder region, wherein the first fiber layer is wound around a longitudinal axis of the cylinder region. The first fiber layer is preferably wound perpendicular to the longitudinal axis. However, it is also provided that the first fiber layer is wound with +/- 15 °, in particular +/- 10 °, deviation from the vertical.

Ferner erfolgt ein Aufbringen einer zweiten Faserschicht, die zumindest an den beiden Kappenbereichen geflochten wird. Wie bereits beschrieben, kann die zweite Faserschicht im Zylinderbereich ebenfalls geflochten oder aber gewickelt werdenFurthermore, a second fiber layer is applied, which is braided at least at the two cap areas. As already described, the second fiber layer in the cylinder region can also be braided or wound

Bevorzugt erfolgt das Wickeln der ersten Faserschicht vor dem Aufbringen der zweiten Faserschicht. Alternativ bevorzugt wird zuerst die zweite Faserschicht aufgebracht und anschließend die erste Faserschicht gewickelt, sodass die erste Faserschicht unter der zweiten Faserschicht liegt.The winding of the first fiber layer preferably takes place before the application of the second fiber layer. Alternatively, preferably, the second fiber layer is applied first, and then the first fiber layer is wound so that the first fiber layer lies under the second fiber layer.

In bevorzugter Ausführung ist vorgesehen, dass sämtliche gewickelten Umfangslagen radial innerhalb der geflochtenen zweiten Faserschicht angeordnet werden. In der alternativen Ausführung ist vorgesehen, dass sämtliche gewickelten Umfangslagen radial außerhalb der geflochtenen zweiten Faserschicht angeordnet werden. Das faserverstärkte Laminat umfasst dabei ausschließlich eine erste Faserschicht und eine zweite Faserschicht, sodass gewickelte und geflochtene Lagen nicht abwechselnd angeordnet sind.In a preferred embodiment, it is provided that all wound circumferential layers are arranged radially within the braided second fiber layer. In the alternative embodiment, it is provided that all wound circumferential layers are arranged radially outside the braided second fiber layer. The fiber-reinforced laminate comprises only a first fiber layer and a second fiber layer, so that wound and braided layers are not arranged alternately.

Die zweite Faserschicht wird aus zumindest zwei Fasersträngen geflochten. Der „Faserstrang“ ist in der einfachsten Ausführung ein einzelner Faden. Allerdings kann der „Faserstrang“ auch eine Vielzahl an parallelen Fäden oder ein Gewebeband sein. Die beiden Faserstränge werden beim Herstellen der zweiten Faserschicht abwechselnd übereinandergelegt, sodass eine geflochtene Faserschicht steht.The second fiber layer is braided from at least two fiber strands. The "fiber strand" is a single thread in its simplest form. However, the "fiber strand" can also be a multiplicity of parallel threads or a fabric band. The two fiber strands are alternately superimposed when producing the second fiber layer, so that a braided fiber layer is.

Vorzugsweise liegen die zwei Faserstränge im Zylinderbereich jeweils mit einem Winkel α zwischen 1° und 70°, vorzugsweise zwischen 10° und 60°, zur Längsachse.Preferably, the two fiber strands in the cylinder region are each at an angle α between 1 ° and 70 °, preferably between 10 ° and 60 °, to the longitudinal axis.

Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass die zweite Faserschicht aus drei Fasersträngen geflochten ist. Der dritte Faserstrang, der zusätzlich zu den beiden oben beschriebenen Fasersträngen verwendet wird, liegt dabei mit einem Winkel β zwischen -15° und 15° zur Längsachse.Furthermore, it is preferably provided that the second fiber layer is braided from three fiber strands. The third fiber strand, which is used in addition to the two fiber strands described above, lies at an angle β between -15 ° and 15 ° to the longitudinal axis.

Vorzugsweise wird bei dem Verfahren ein Abreißgewebe auf die zuerst erzeugte Faserschicht gewickelt bzw. aufgelegt. Daraufhin folgen ein Aushärten der dieser Faserschicht und sodann ein Abreißen des Abreißgewebes. Dadurch entsteht eine raue Oberfläche auf der Faserschicht, die sich positiv auf das Haften der weiteren Faserschicht auswirkt.Preferably, in the method, a tear-off fabric is wound on the first-produced fiber layer. This is followed by a curing of this fiber layer and then a tearing of the tear-off fabric. This results in a rough surface on the fiber layer, which has a positive effect on the adhesion of the further fiber layer.

Bei dem Verfahren können unterschiedliche Fasern verwendet werden. Dies ist hier beispielhaft anhand der Variante beschrieben, bei der zuerst die erste Faserschicht gewickelt wird. Die umgekehrte Reihenfolge ergibt sich, wenn zuerst die zweite Faserschicht geflochten wird:

  1. (i) Vorzugsweise wird die erste Faserschicht mit trockenen, nicht-imprägnierten Fasern gewickelt. Vor dem Aufflechten mit trockenen Fasern der zweiten Faserschicht wird die erste Faserschicht mit Harz infiltriert und ausgehärtet. Nach dem Aufflechten mit trockenen Fasern wird die zweite Faserschicht mit Harz infiltriert und ausgehärtet.
  2. (ii) Vorzugsweise wird die erste Faserschicht mit pre-imprägnierten (Towpreg) oder nass-imprägnierten (Nasswickeln) Fasern gewickelt. Vor dem Aufflechten der zweiten Faserschicht wird die erste Faserschicht ausgehärtet. Nach dem Aufflechten mit trockenen Fasern wird die zweite Faserschicht mit Harz infiltriert und ausgehärtet.
  3. (iii) Vorzugsweise wird die erste Faserschicht mit trockenen, nicht-imprägnierten Fasern gewickelt. Nach dem Aufflechten mit trockenen Fasern der zweiten Faserschicht werden beide Faserschichten mit Harz infiltriert und ausgehärtet.
  4. (iv) Vorzugsweise wird die erste Faserschicht mit, pre-imprägnierten Fasern (Towpreg) gewickelt. Nach dem Aufflechten mit pre-imprägnierten Fasern (Towpreg) der zweiten Faserschicht werden beide Faserschichten ausgehärtet.
  5. (v) Vorzugsweise wird die erste Faserschicht mit nassen, imprägnierten Fasern gewickelt. Vor dem Aufflechten der zweiten Faserschicht wird die erste Faserschicht ausgehärtet.
Different fibers can be used in the process. This is described here by way of example with reference to the variant in which first the first fiber layer is wound. The reverse order arises when the second fibrous layer is first braided:
  1. (i) Preferably, the first fibrous layer is wound with dry, non-impregnated fibers. Before braiding with dry fibers of the second fibrous layer, the first fibrous layer is infiltrated with resin and cured. After being braided with dry fibers, the second fibrous layer is infiltrated with resin and cured.
  2. (ii) Preferably, the first fibrous layer is wound with pre-impregnated (towpreg) or wet-impregnated (wet-winding) fibers. Before the braiding of the second fiber layer, the first fiber layer is cured. After being braided with dry fibers, the second fibrous layer is infiltrated with resin and cured.
  3. (iii) Preferably, the first fibrous layer is wound with dry, non-impregnated fibers. After braiding with dry fibers of the second fiber layer, both fiber layers are infiltrated with resin and cured.
  4. (iv) Preferably, the first fibrous layer is wound with preimpregnated fibers (towpreg). After braiding with preimpregnated fibers (towpreg) of the second fiber layer, both fiber layers are cured.
  5. (v) Preferably, the first fibrous layer is wrapped with wet, impregnated fibers. Before the braiding of the second fiber layer, the first fiber layer is cured.

Die hier offenbarte Technologie wird nun anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:

  • 1 einen Liner eines hier offenbarten Druckbehälters,
  • 2 ein Detail des Druckbehälters mit Liner und faserverstärktem Laminat,
  • 3 den Druckbehälter beim Wickeln einer ersten Faserschicht, und
  • 4 den Druckbehälter beim Flechten einer zweiten Faserschicht.
The technology disclosed herein will now be explained with reference to the figures. Show it:
  • 1 a liner of a pressure vessel disclosed herein,
  • 2 a detail of the pressure vessel with liner and fiber reinforced laminate,
  • 3 the pressure vessel when winding a first fiber layer, and
  • 4 the pressure vessel when braiding a second fiber layer.

Die 1 bis 4 zeigen einen Druckbehälter 1 gemäß der hier vorgestellten Technologie sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.The 1 to 4 show a pressure vessel 1 according to the technology presented here and a method for its production.

1 zeigt einen Liner 2 des Druckbehälters 1 mit einem Zylinderbereich 3 und zwei Kappenbereichen 4 an den Enden des Zylinderbereichs 3. Der Zylinderbereich 3 ist rotationssymmetrisch zu einer Längsachse 7. Der eine Kappenbereich 4 weist einen Anschluss 5 zum Einfüllen und Entnehmen eines Fluids auf. Im anderen Kappenbereich 4 befindet sich ein Verschluss 6 (Blindboss). 1 shows a liner 2 of the pressure vessel 1 with a cylinder area 3 and two cap areas 4 at the ends of the cylinder area 3 , The cylinder area 3 is rotationally symmetric to a longitudinal axis 7 , The one cap area 4 has a connection 5 for filling and removing a fluid. In the other cap area 4 there is a lock 6 (Blind Boss).

2 zeigt im Detail ein faserverstärktes Laminat 8 auf dem Liner 2. Das faserverstärkte Laminat 8 umfasst eine erste Faserschicht 9 und eine zweite Faserschicht 11. Die erste Faserschicht 9 befindet sich radial innerhalb der zweiten Faserschicht 11. Die erste Faserschicht 9 umgibt den Zylinderbereich 3. Die erste Faserschicht 9 ist an den beiden Enden zu den Kappenbereichen 4 hin mit einer Verjüngung 15 ausgebildet. Die Außenkante der ersten Faserschicht 9 nähert sich somit tangential an die Kappenbereiche 4 an. Die zweite Faserschicht 11 umgibt sowohl die erste Faserschicht 9 als auch die beiden Kappenbereiche 4. 2 shows in detail a fiber reinforced laminate 8th on the liner 2 , The fiber reinforced laminate 8th comprises a first fiber layer 9 and a second fiber layer 11 , The first fiber layer 9 is located radially inside the second fiber layer 11 , The first fiber layer 9 surrounds the cylinder area 3 , The first fiber layer 9 is at both ends to the cap areas 4 with a rejuvenation 15 educated. The outer edge of the first fiber layer 9 thus approaches tangentially to the cap areas 4 at. The second fiber layer 11 surrounds both the first fiber layer 9 as well as the two cap areas 4 ,

3 zeigt die Herstellung der ersten Faserschicht 9. Dabei wird ein Umfangs-Faserstrang 10 senkrecht zur Längsachse 7 um den Zylinderbereich 3 gewickelt. Zu den Kappenbereichen 4 hin werden weniger Lagen gewickelt, sodass die Verjüngung 15 entsteht. 3 shows the production of the first fiber layer 9 , This is a circumferential fiber strand 10 perpendicular to the longitudinal axis 7 around the cylinder area 3 wound. To the cap areas 4 less layers are wound so that the rejuvenation 15 arises.

4 zeigt die Herstellung der zweiten Faserschicht 11. Im gezeigten Beispiel sind sämtliche Umfangslagen und somit die vollständige erste Faserschicht 9 radial innerhalb der vollständigen zweiten Faserschicht 11 angeordnet. Es erfolgt also zunächst das Wickeln der kompletten ersten Faserschicht 9. Wie bereits beschrieben, kann aber auch zuerst die zweite Faserschicht 11 geflochten werden. In 4 ist der Übersichtlichkeit halber die erste Faserschicht 9 nicht eingezeichnet. 4 shows the production of the second fiber layer 11 , In the example shown, all peripheral layers and thus the complete first fiber layer 9 radially within the complete second fiber layer 11 arranged. Thus, first of all, the winding of the complete first fiber layer takes place 9 , As already described, but can also first the second fiber layer 11 be braided. In 4 is the first fiber layer for clarity 9 not shown.

Die zweite Faserschicht 11 wird aus drei Fasersträngen 12, 13, 14 geflochten. Als Basis sind zwei Faserstränge vorgesehen. Optional ist ein Flechten mit einem zusätzlichen dritten Faserstrang. Der erste Faserstrang 12 und der zweite Faserstrang 13 liegen mit einem Winkel α von ca. 45° zur Längsachse 7 und sind miteinander verflochten. Der dritte Faserstrang 14 liegt mit einem Winkel β von 0° parallel zur Längsachse 7. Der dritte Faserstrang 14 ist mit den beiden anderen Fasersträngen 12, 13 verflochten und liegt somit abwechselnd über und unter einem der beiden Faserstränge 12, 13. Der Übersichtlichkeit halber ist der dritte Faserstrang 14 nur schematisch eingezeichnet. Im Zylinderbereich 3 kann die zweite Faserschicht 11 entweder geflochten oder gewickelt sein.The second fiber layer 11 becomes of three fiber strands 12 . 13 . 14 braided. As a basis, two fiber strands are provided. Optional is a braiding with an additional third fiber strand. The first fiber strand 12 and the second fiber strand 13 lie at an angle α of about 45 ° to the longitudinal axis 7 and are intertwined. The third fiber strand 14 lies at an angle β of 0 ° parallel to the longitudinal axis 7 , The third fiber strand 14 is with the other two fiber strands 12 . 13 intertwined and thus lies alternately above and below one of the two fiber strands 12 . 13 , For the sake of clarity, the third fiber strand 14 only schematically drawn. In the cylinder area 3 may be the second fiber layer 11 either braided or wrapped.

Die vorhergehende Beschreibung der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihrer Äquivalente zu verlassen.The foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only, and not for the purpose of limiting the invention. Various changes and modifications are possible within the scope of the invention without departing from the scope of the invention and its equivalents.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Druckbehälterpressure vessel
22
Linerliner
33
Zylinderbereichcylinder area
44
Kappenbereichecap areas
55
Anschlussconnection
66
Verschlussshutter
77
Längsachselongitudinal axis
88th
faserverstärktes Laminatfiber reinforced laminate
99
erste Faserschichtfirst fiber layer
1010
Umfangs-FaserstrangCircumferential fiber strand
1111
zweite Faserschichtsecond fiber layer
1212
erster Faserstrangfirst fiber strand
1313
zweiter Faserstrangsecond fiber strand
1414
dritter Faserstrangthird fiber strand
1515
Verjüngungrejuvenation

Claims (10)

Druckbehälter (1), vorzugsweise eines Fahrzeugs, umfassend • einen Liner (2) zum Speichern eines Fluids, vorzugsweise Wasserstoff, mit einem Zylinderbereich (3) und zwei Kappenbereichen (4) an den gegenüberliegenden Enden des Zylinderbereichs (3); und • ein den Liner (2) umgebendes faserverstärktes Laminat (8) mit: • einer ersten Faserschicht (9), die den Zylinderbereich (3) umgibt und die um eine Längsachse (7) des Zylinderbereichs (3) gewickelt ist, und • einer zweiten Faserschicht (11), die den Zylinderbereich (3) und beide Kappenbereiche (4) umgibt und die zumindest im Kappenbereich (4) geflochten ist.Pressure vessel (1), preferably a vehicle, comprising • a liner (2) for storing a fluid, preferably hydrogen, with a cylinder area (3) and two cap portions (4) at the opposite ends of the cylinder portion (3); and a fiber reinforced laminate (8) surrounding the liner (2) comprising: a first fibrous layer (9) surrounding the cylinder region (3) wound around a longitudinal axis (7) of the cylinder region (3); second fiber layer (11) which surrounds the cylinder region (3) and both cap regions (4) and which is braided at least in the cap region (4). Druckbehälter nach Anspruch 1, wobei die zweite Faserschicht (11) im Zylinderbereich (3) und im Kappenbereich (4) geflochten ist.Pressure vessel after Claim 1 , wherein the second fiber layer (11) in the cylinder region (3) and in the cap region (4) is braided. Druckbehälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Faserschicht (11) aus zumindest zwei Fasersträngen (12, 13) geflochten ist, und wobei die zwei Faserstränge (12, 13) zumindest im Zylinderbereich (3) mit einem Winkel α zwischen 1° und 70°, vorzugsweise zwischen 10° und 60°, zur Längsachse (7) liegen.Pressure vessel according to one of the preceding claims, wherein the second fiber layer (11) of at least two fiber strands (12, 13) is braided, and wherein the two fiber strands (12, 13) at least in the cylinder region (3) with an angle α between 1 ° and 70 °, preferably between 10 ° and 60 °, to the longitudinal axis (7) lie. Druckbehälter nach Anspruch 3, wobei die zweite Faserschicht (11) aus drei Fasersträngen (12, 13, 14) geflochten ist, wobei der dritte Faserstrang (14) mit einem Winkel β zwischen -15° und 15° zur Längsachse (7) liegt.Pressure vessel after Claim 3 , wherein the second fiber layer (11) is braided from three fiber strands (12, 13, 14), wherein the third fiber strand (14) with an angle β between -15 ° and 15 ° to the longitudinal axis (7). Druckbehälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Faserschicht (9) senkrecht zur Längsachse (7) gewickelt ist.Pressure vessel according to one of the preceding claims, wherein the first fiber layer (9) is wound perpendicular to the longitudinal axis (7). Druckbehälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mehrere der ersten und zweiten Faserschichten (9, 11) abwechselnd übereinander angeordnet sind.Pressure vessel according to one of the preceding claims, wherein a plurality of the first and second fiber layers (9, 11) are arranged alternately one above the other. Druckbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das faserverstärkte Laminat (8) ausschließlich eine erste und eine zweite Faserschicht (9, 11) umfasst, und gewickelte und geflochtene Lagen nicht abwechselnd angeordnet sind.Pressure vessel according to one of Claims 1 to 5 wherein the fiber-reinforced laminate (8) comprises only a first and a second fiber layer (9, 11), and wound and braided layers are not arranged alternately. Verfahren zur Herstellung eines Druckbehälters (1) umfassend die folgenden Schritte: • Bereitstellen eines Liners (2), der zum Speichern eines Fluids ausgebildet ist, mit einem Zylinderbereich (3) und zwei Kappenbereichen (4) an den gegenüberliegenden Enden des Zylinderbereichs (3); und • Erzeugen eines den Liner (2) umgebenden faserverstärkten Laminats (8) mit: • Wickeln einer ersten Faserschicht (9) um den Zylinderbereich (3), wobei die erste Faserschicht (9) um eine Längsachse (7) des Zylinderbereichs (3) gewickelt wird, und • Flechten einer zweiten Faserschicht (11) zumindest auf die beiden Kappenbereiche (4).Method for producing a pressure vessel (1) comprising the following steps: Providing a liner (2) adapted to store a fluid, having a barrel portion (3) and two cap portions (4) at opposite ends of the barrel portion (3); and Producing a fiber-reinforced laminate (8) surrounding the liner (2) with: • winding a first fiber layer (9) around the cylinder region (3), wherein the first fiber layer (9) is wound around a longitudinal axis (7) of the cylinder region (3), and Braiding a second fiber layer (11) at least on the two cap areas (4). Verfahren nach Anspruch 8, wobei auf die zuerst erzeugte Faserschicht (9) ein Abreißgewebe gewickelt wird und das Abreißgewebe zur Bildung einer rauen Oberfläche entfernt wird, bevor die weitere Faserschicht (11) geflochten wird.Method according to Claim 8 in which a tear-off fabric is wound on the first-produced fiber layer (9) and the tear-off fabric is removed to form a rough surface before the further fiber layer (11) is braided. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, wobei: • die zuerst erzeugte Faserschicht (9) mit trockenen, nicht-imprägnierten Fasern aufgebracht wird und vor dem Aufbringen der weiteren Faserschicht (11) aus trockenen Fasern mit Harz infiltriert und ausgehärtet wird, oder • die zuerst erzeugte Faserschicht (9) mit pre-imprägnierten oder nass-imprägnierten Fasern aufgebracht wird und vor dem Aufbringen der weiteren Faserschicht (11) ausgehärtet wird, oder • die zuerst erzeugte Faserschicht (9) mit trockenen, nicht-imprägnierten Fasern aufgebracht wird und nach dem Aufbringen der weiteren Faserschicht (11) aus trockenen Fasern beide Faserschichten (9, 11) mit Harz infiltriert und ausgehärtet werden, oder • die zuerst erzeugte Faserschicht (9) mit pre-imprägnierten Fasern aufgebracht wird und nach dem Aufbringen der weiteren Faserschicht (11) aus pre-imprägnierten Faser beide Faserschichten (9, 11) ausgehärtet werden, oder • die zuerst erzeugte Faserschicht (9) mit nassen, imprägnierten Fasern aufgebracht wird und vor dem Aufbringen der weiteren Faserschicht (11) ausgehärtet wird.Method according to one of Claims 8 or 9 in which: the first fiber layer (9) produced is applied with dry, non-impregnated fibers and is infiltrated and cured with resin before application of the further fibrous layer (11) of dry fibers, or • the first fiber layer (9) produced pre-impregnated or wet-impregnated fibers is applied and is cured before the application of the further fiber layer (11), or • the first fiber layer (9) is applied with dry, non-impregnated fibers and after the application of the further fiber layer (11 ) from dry fibers, both fiber layers (9, 11) are infiltrated and cured with resin, or • the first produced fiber layer (9) is applied with preimpregnated fibers and after application of the further fiber layer (11) of preimpregnated fiber both Fiber layers (9, 11) are cured, or • the first fiber layer (9) produced is applied with wet, impregnated fibers and is cured before applying the further fiber layer (11).
DE102017206521.4A 2017-04-18 2017-04-18 pressure vessel Withdrawn DE102017206521A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017206521.4A DE102017206521A1 (en) 2017-04-18 2017-04-18 pressure vessel

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017206521.4A DE102017206521A1 (en) 2017-04-18 2017-04-18 pressure vessel

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102017206521A1 true DE102017206521A1 (en) 2018-10-18

Family

ID=63678849

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102017206521.4A Withdrawn DE102017206521A1 (en) 2017-04-18 2017-04-18 pressure vessel

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102017206521A1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020117307A1 (en) 2020-07-01 2022-01-05 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Method of manufacturing a pressure vessel and pressure vessel
CN114737299A (en) * 2022-03-15 2022-07-12 云路复合材料(上海)有限公司 Carbon fiber composite hydrogen storage tank preformed body weaving forming method
CN115143384A (en) * 2021-03-31 2022-10-04 本田技研工业株式会社 High pressure tank and method of manufacturing the same
DE102022110152A1 (en) 2022-04-27 2023-11-02 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Liner for a pressure vessel and pressure container
DE102022110151A1 (en) 2022-04-27 2023-11-02 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Liner for a pressure vessel and pressure container

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6779565B1 (en) * 2003-03-19 2004-08-24 Ncf Industries, Inc. Composite reinforced gas transport module
US20090314785A1 (en) * 2008-06-24 2009-12-24 Composite Technology Development, Inc. Damage and leakage barrier in all-composite pressure vessels and storage tanks
US20100276434A1 (en) * 2009-05-04 2010-11-04 Gm Global Technology Operations, Inc. Storage vessel and method of forming
DE102011105627A1 (en) * 2010-07-02 2012-01-05 Gm Global Technology Operations Llc (N.D.Ges.D. Staates Delaware) Composite pressure vessel and method of assembling same
DE102010033623A1 (en) * 2010-08-06 2012-02-09 Daimler Ag Pressurized gas/liquid medium storage container for use in vehicle, has thermoplastic matrix material that is punctually merged with intertwined fiber bundles provided on gas-tight inner container
DE102014223127A1 (en) * 2014-11-12 2016-05-12 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Pressure vessel, method for producing a pressure vessel and braiding machine

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6779565B1 (en) * 2003-03-19 2004-08-24 Ncf Industries, Inc. Composite reinforced gas transport module
US20090314785A1 (en) * 2008-06-24 2009-12-24 Composite Technology Development, Inc. Damage and leakage barrier in all-composite pressure vessels and storage tanks
US20100276434A1 (en) * 2009-05-04 2010-11-04 Gm Global Technology Operations, Inc. Storage vessel and method of forming
DE102011105627A1 (en) * 2010-07-02 2012-01-05 Gm Global Technology Operations Llc (N.D.Ges.D. Staates Delaware) Composite pressure vessel and method of assembling same
DE102010033623A1 (en) * 2010-08-06 2012-02-09 Daimler Ag Pressurized gas/liquid medium storage container for use in vehicle, has thermoplastic matrix material that is punctually merged with intertwined fiber bundles provided on gas-tight inner container
DE102014223127A1 (en) * 2014-11-12 2016-05-12 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Pressure vessel, method for producing a pressure vessel and braiding machine

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020117307A1 (en) 2020-07-01 2022-01-05 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Method of manufacturing a pressure vessel and pressure vessel
WO2022002517A1 (en) 2020-07-01 2022-01-06 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Method for producing a pressure vessel and pressure vessel
CN115143384A (en) * 2021-03-31 2022-10-04 本田技研工业株式会社 High pressure tank and method of manufacturing the same
CN114737299A (en) * 2022-03-15 2022-07-12 云路复合材料(上海)有限公司 Carbon fiber composite hydrogen storage tank preformed body weaving forming method
DE102022110152A1 (en) 2022-04-27 2023-11-02 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Liner for a pressure vessel and pressure container
WO2023208544A1 (en) 2022-04-27 2023-11-02 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Liner for a pressure vessel, and pressure vessel
DE102022110151A1 (en) 2022-04-27 2023-11-02 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Liner for a pressure vessel and pressure container

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102017206521A1 (en) pressure vessel
EP3426966B1 (en) Polar cap-reinforced pressure vessel
DE10325598B4 (en) High pressure tank using high strength fibers and methods of making same
EP2326865B1 (en) High-pressure container
WO2015078555A1 (en) Method for producing a pressure accumulator, and pressure accumulator
DE2202125A1 (en) FIBER REINFORCED PLASTIC PIPE AND METHOD OF ITS MANUFACTURING
DE102018118383A1 (en) High pressure vessel
DE102019127919A1 (en) Method of manufacturing a high pressure tank
DE102015102440B4 (en) Process for producing a fiber composite hollow body with a helical contour
DE102019126347A1 (en) Manufacturing process for a high pressure tank
DE102016208005B3 (en) Pressure vessel with outgassing channels and manufacturing process
EP3601870A1 (en) Pressurised container and method for producing an outer casing for a pressurised container
DE102016224367B4 (en) Core for producing a fiber composite component, use of a core designed as a hollow mold and method for producing a fiber composite component
EP3568288A1 (en) Strand profile and method for producing a strand profile
DE102021103076A1 (en) High pressure tank and manufacturing process for a high pressure tank
DE102019112321B4 (en) high pressure tank
DE102017205190A1 (en) Pressure vessel with fuel-impermeable liner
DE102016120893A1 (en) Method for producing a pressure accumulator
DE102016225446A1 (en) Pressure tank with reinforcing fibers
DE102017219380B4 (en) Method for producing a pressure vessel
WO2019201567A1 (en) Method for producing a pressure accumulator
WO2018184732A1 (en) Fiber-reinforced pressure vessel
DE102017208808A1 (en) Method for producing a pressure vessel and pressure vessel
WO2017102165A1 (en) Pressure vessel having continuous fibers
DE102020117307A1 (en) Method of manufacturing a pressure vessel and pressure vessel

Legal Events

Date Code Title Description
R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: F17C0001020000

Ipc: F17C0001060000

R163 Identified publications notified
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee