DE102019115668B4

DE102019115668B4 - Druckgefäss mit gerillter auskleidung

Info

Publication number: DE102019115668B4
Application number: DE102019115668.8A
Authority: DE
Inventors: Matthew Beckner; Edward A. Anculle
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2018-10-30
Filing date: 2019-06-10
Publication date: 2022-06-15
Anticipated expiration: 2039-06-11
Also published as: CN111120854A; US11047530B2; CN111120854B; DE102019115668A1; US20200132253A1

Abstract

Druckgefäß (100), umfassend:eine Auskleidung (102), die einen Hohlraum (108) darin umgibt, wobei die Auskleidung (102) eine Längsachse (110) durch sie hindurch definiert;eine Außenfläche (112) der Auskleidung (102), die gegenüber dem Hohlraum (108) angeordnet ist;einen Ansatz (104), der an einem ersten Ende (118) der Auskleidung (102) angeordnet ist, wobei der Ansatz (104) mit der Auskleidung (102) gekoppelt ist, um eine im Wesentlichen luftdichte Abdichtung dazwischen zu bilden;eine Verbundschicht (106), die die Auskleidung (102) umgibt;eine Innenfläche (122) der Verbundschicht (106), die neben der Auskleidung (102) angeordnet ist;eine Vielzahl von Längsrillen (114), die konfiguriert sind, um Gas freizugeben, das zwischen der Innenfläche (122) der Verbundschicht (106) und der Außenfläche (112) der Auskleidung (102) vorhanden ist, wobei der Ansatz (104) und die Außenfläche (112) der Auskleidung (102) die Vielzahl von Längsrillen (114) darin definieren, wobei sich die Vielzahl von Längsrillen (114) entlang der Längsachse (110) von dem Ansatz (104) zu einem zweiten Ende der Auskleidung (102) erstrecken, wobei sich die Verbundschicht (106) über jede der Vielzahl von Längsrillen (114) erstreckt, undeine Vielzahl von Einsätzen (116), wobei jeder der Vielzahl von Einsätzen (116) in einer jeweiligen der Vielzahl von Längsrillen (114) angeordnet ist, wobei jeder der Vielzahl von Einsätzen (116) konfiguriert ist, um als Reaktion darauf, dass eine Temperatur der Vielzahl von Einsätzen (116) oberhalb einer vorgegebenen Temperatur liegt, die entsprechende der Vielzahl von Längsrillen (114) im Wesentlichen zu füllen.

Description

EINLEITUNG
Die Offenbarung bezieht sich auf das Gebiet der Druckgefäße und insbesondere auf Systeme und Verfahren, die Druckgefäße verwenden, die eine gerillte Auskleidung aufweisen.
Druckgefäße werden zum Aufnehmen einer Vielfalt von Fluiden unter Druck, wie zum Beispiel Wasserstoff, Erdgas, Helium usw. verwendet. Druckgefäße können eine Verbundstoffschale und eine Harzauskleidung zum Aufnehmen des Fluids einschließen. Die Harzauskleidung kann während dem Ausströmen des Fluids nachgeben. Das Fluid diffundiert durch die Auskleidung und die Verbundstoffschale bei unterschiedlichen Raten, und das diffundierte Fluid kann sich während der Druckentlastung des Gefäßes oder dem Austrag des Druckgefäßes zwischen der Harzauskleidung und der Verbundstoffschale ansammeln, um eine Gastasche zu bilden, die relativ zu dem gelagerten Fluid unter Druck gesetzt wird. Dieser Druckunterschied kann dazu führen, dass sich die Harzauskleidung nach innen wölbt und von der Verbundstoffschale delaminiert. Außerdem kann eine Belastung der Verbundstoffschale aus dem eingeschlossenen Gas eine Rissbildung der Verbundstoffschale ermöglichen, sodass das eingeschlossene Gas durch die Verbundstoffschale und in die Atmosphäre beim nächsten Befüllen des Druckgefäßes gedrückt wird. Die ausgeübte Kraft kann zu einer unerwünschten Menge oder Konzentration des Fluids in der Umgebung nahe des Druckgefäßes führen.
DE 1 650 057 A1 offenbart einen Behälter zur Aufnahme von unter Druck stehenden strömungsfähigen Medien mit einer Außenwandung, die zumindest teilweise aus härtbarem Harz besteht, und einer Innenwandung, die zumindest teilweise mit Metall verkleidet ist, wobei das Metall der Innenwandung zumindest teilweise mit Wellungen versehen ist.
KURZDARSTELLUNG
Es ist wünschenswert die Ansammlung von Gasen zwischen einer Auskleidung des Druckgefäßes und einer benachbarten Schicht, wie etwa einer Verbundschicht, zu verhindern. Systeme, Verfahren und Druckgefäße gemäß der vorliegenden Offenbarung implementieren eine Auskleidung mit Rillen in einer Außenfläche davon, die konfiguriert sind, um Gas freizusetzen, das zwischen der Außenfläche der Auskleidung und der Innenfläche der Verbundschicht vorhanden ist. Ferner können Systeme, Verfahren, und Druckgefäß gemäß der vorliegenden Offenbarung, das eingeschlossene Gas als Reaktion auf eine Verringerung des Drucks des gelagerten Fluids freisetzen.
Gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung schließt ein Druckgefäss eine Auskleidung, die einen Hohlraum darin umgibt, eine Außenfläche der Auskleidung, die dem Hohlraum gegenüberliegt, einen Ansatz, der an einem ersten Ende der Auskleidung angeordnet ist, eine Verbundschicht, die die Auskleidung umgibt, eine Innenfläche der Verbundschicht, die nahe der Auskleidung angeordnet ist, und eine Vielzahl von Längsrillen ein, die konfiguriert sind, um Gas freizusetzen, das zwischen der Innenfläche der Verbundschicht und der Außenfläche der Auskleidung vorhanden ist. Die Auskleidung definiert eine Längsachse durch sie hindurch. Der Ansatz ist mit der Auskleidung gekoppelt, um eine im Wesentlichen luftdichte Abdichtung dazwischen zu bilden. Der Ansatz und die Außenfläche der Auskleidung definieren die Vielzahl von Längsrillen darin. Die Vielzahl von Längsrillen erstreckt sich entlang der Längsachse von dem Ansatz zu einem zweiten Ende der Auskleidung. Die Verbundschicht erstreckt sich über jede der Vielzahl von Längsrillen.
Ferner umfasst das Druckgefäß eine Vielzahl von Einsätzen, wobei jeder der Vielzahl von Einsätzen in einer entsprechenden der Vielzahl von Längsrillen angeordnet ist.
Gemäß weiteren Aspekten der vorliegenden Offenbarung ist jeder der Vielzahl von Einsätzen aus Materialien hergestellt, die einen hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen.
Jeder der Vielzahl von Einsätzen ist konfiguriert, als Reaktion darauf, dass eine Temperatur der Vielzahl von Einsätzen oberhalb einer vorgegebenen Temperatur liegt, die entsprechende der Vielzahl von Längsrillen im Wesentlichen zu füllen.
Gemäß weiteren Aspekten der vorliegenden Offenbarung, entspricht die vorgegebene Temperatur einer Aushärtungstemperatur für die Verbundschicht.
Gemäß weiteren Aspekten der vorliegenden Offenbarung ist jeder der Vielzahl von Einsätzen konfiguriert, als Reaktion auf das Ausströmen des unter Druck stehenden Gases, welches innerhalb des Hohlraums gelagert ist, zu schrumpfen, wodurch Gas zwischen der Innenfläche der Verbundschicht und der Außenfläche der Verbundschicht durch die entsprechende der Vielzahl von Längsrillen freigesetzt wird.
Gemäß weiteren Aspekten der vorliegenden Offenbarung ist mindestens ein Kanal zwischen jedem der Vielzahl von Einsätzen und der entsprechenden Längsrille definiert.
Gemäß weiteren Aspekten der vorliegenden Offenbarung sind die Einsätze konfiguriert, um mindestens einen Kanal als Reaktion auf das Ausströmen des unter Druck stehenden Gases, das in dem Hohlraum gelagert ist, zu definieren.
Gemäß weiteren Aspekten der vorliegenden Offenbarung sind die Vielzahl von Einsätzen innerhalb der Längsrillen angeordnet, sodass die Außenfläche der Auskleidung nach dem Druckausgleich kontinuierlich ist und als Reaktion auf das Entleeren des Druckgefäßes diskontinuierlich ist.
Gemäß den Aspekten der vorliegenden Offenbarung, schließt das Verfahren das Bilden einer Auskleidung, die einen Hohlraum darin umgibt, Erhalten eines Ansatzes, welcher eine Vielzahl von zweiten Rillen definiert, das Befestigen des Ansatzes an einem ersten Ende der Auskleidung, das Einbringen jeder der Vielzahl von Einsätzen in eine entsprechende der Vielzahl von Längsrillen, das Aufbringen einer Verbundschicht, um dadurch die Auskleidung zu umgeben, und das Aushärten der Verbundschicht bei einer erhöhten Temperatur, sodass jeder der Vielzahl von Einsätzen als Reaktion darauf, dass eine Temperatur der Vielzahl von Einsätzen oberhalb einer vorgegebenen Temperatur liegt, die entsprechenden der Vielzahl von Längsrillen im Wesentlichen füllt. Die Auskleidung definiert eine Längsachse durch sie hindurch. Die Auskleidung schließt eine Außenfläche ein, die gegenüber dem Hohlraum angeordnet ist. Die Auskleidung definiert eine Vielzahl von ersten Rillen an ihrer Außenfläche. Der Ansatz ist derart angebracht, sodass jede der Vielzahl von ersten Rillen sich an eine entsprechende der Vielzahl von zweiten Rillen ausrichtet, um dadurch die Vielzahl von Längsrillen zu bilden, die sich entlang der Längsachse von dem Ansatz zu einem zweiten Ende der Auskleidung erstrecken. Die Verbundschicht erstreckt sich über jede der Vielzahl von Längsrillen. Ferner umfasst das Verfahren das Kühlen nach dem Aushärten der Verbundschicht, des Druckgefäßes und das Entfernen der Vielzahl von Einsätzen aus der Vielzahl von Längsrillen.
Gemäß weiteren Aspekten der vorliegenden Offenbarung ist jeder der Vielzahl von Einsätzen aus Materialien hergestellt, die einen hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen.
Gemäß weiteren Aspekten der vorliegenden Offenbarung ist jeder der Vielzahl von Einsätzen konfiguriert, als Reaktion auf das Ausströmen des unter Druck stehenden Gases, welches innerhalb des Hohlraums gelagert ist, zu schrumpfen, wodurch Gas zwischen einer Innenfläche der Verbundschicht und der Außenfläche der Auskleidung durch die entsprechende der Vielzahl von Längsrillen freigesetzt wird.
Gemäß weiteren Aspekten der vorliegenden Offenbarung ist mindestens ein Kanal zwischen jedem der Vielzahl von Einsätzen und der entsprechenden Längsrille definiert.
Gemäß weiteren Aspekten der vorliegenden Offenbarung ist der mindestens eine Kanal nur während dem Ausströmen des unter Druck stehenden Gases in dem Hohlraum definiert.
Gemäß weiteren Aspekten der vorliegenden Offenbarung sind die Vielzahl von Einsätzen innerhalb der Längsrillen derart angeordnet, dass die Außenfläche der Auskleidung nach dem Druckausgleich kontinuierlich ist und als Reaktion auf das Entleeren des Druckgefäßes diskontinuierlich ist.
Die obigen Merkmale und Vorteile und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der besten Weisen zum Ausführen der Offenbarung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen leicht ersichtlich.
Figurenliste
Die Zeichnungen sind veranschaulichend und sollen den durch die Ansprüche definierten Gegenstand nicht einschränken. Beispielhafte Aspekte werden in der folgenden detaillierten Beschreibung erörtert und in den beigefügten Zeichnungen gezeigt, in denen:

1 eine schematische Veranschaulichung einer Explosionsansicht eines Druckgefäßes ist, gemäß einiger Aspekte der vorliegenden Offenbarung;
2A eine schematische Ansicht einer Auskleidung des Druckgefäßes von 1 in einem ersten Zustand ist,
2B eine schematische Ansicht der Auskleidung des Druckgefäßes von 1 in einem zweiten Zustand ist;
3A eine schematische Querschnittsansicht der Auskleidung entlang der Linie A-A von 2A ist;
3B eine schematische Querschnittsansicht der Auskleidung entlang der Linie B-B von 3A ist;und
4 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Bilden des Druckgefäßes gemäß einiger Aspekte der vorliegenden Offenbarung ist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
1 veranschaulicht eine Explosionsansicht eines Druckgefäßes 100 gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Das Druckgefäß 100 schließt eine Auskleidung 102, einen Ansatz 104 und eine Verbundschicht 106 ein. Da die Auskleidung 102 und die Verbundschicht 106 unterschiedliche Permeabilitäten aufweisen, kann sich Gas zwischen diesen Komponenten ansammeln und dazu führen, dass die Auskleidung 102 nachgibt, zum Beispiel während dem Entleeren des Druckgefäßes 100. Vorteilhafterweise verwenden Systeme, Verfahren und Druckgefäße 100 gemäß der vorliegenden Offenbarung Längsrillen 114 innerhalb der Auskleidung 102, die konfiguriert sind, um die eingeschlossenen Gase freizusetzen. Ferner können Systeme, Verfahren und Druckgefäße 100 gemäß der vorliegenden Offenbarung Einsätze 116 einschließen, um das Eindringen von Harz in die Längsrillen 114 zu verhindern, wenn die Verbundschicht 106 gebildet wird.
Systeme, Verfahren und Druckgefäße gemäß der vorliegenden Offenbarung können das eingeschlossene Gas als Reaktion auf eine Verringerung des Drucks des gelagerten Fluids freisetzen. Vorteilhafterweise können Systeme, Verfahren und Druckgefäße 100, wie hierin beschrieben, die Integrität und die Langlebigkeit des Druckgefäßes 100 durch das Verhindern von Ausbeulen der Auskleidung 102 optimieren. Ferner können Systeme, Verfahren und Druckgefäße 100, wie hierin beschrieben, für das Ausströmen des gelagerten Fluids bis zu 0 psig sorgen, wodurch die nutzbare Gasmenge innerhalb des Druckgefäßes 100 erhöht wird.
Die Auskleidung 102 umgibt einen Hohlraum 108 darin. Die Auskleidung 102 ist um diesen herum angeordnet und definiert eine Längsachse 110 dahindurch. Die Auskleidung 102 schließt eine Außenfläche 112 ein, die gegenüber dem Hohlraum angeordnet ist. Die Außenfläche 112 definiert eine Vielzahl von ersten Rillen 114a darauf. Die ersten Rillen 114a sind voneinander beabstandet und um die Auskleidung 102 verteilt angeordnet. In einigen Aspekten, sind die ersten Rillen 114a voneinander getrennt angeordnet, um die Verformung der Auskleidung 102 während dem Entleeren des Druckgefäßes 100 zu ermöglichen, während das Ausbeulen der Auskleidung 102 verhindert wird. Beispielsweise, kann eine Analyse der Auskleidung 102 durchgeführt werden, um Bedingungen zu ermitteln, unter denen sich die Auskleidung 102 ausbeulen wird (z. B. Ermitteln einer Druckdifferenz oder eines Verformungsgrades, die oder der wahrscheinlich zu einer nichtelastischen oder plastischen Verformung führen wird). Die ersten Rillen 114a können dann derart beabstandet sein, dass eingeschlossenes Gas eine Längsrille 114 erreicht, bevor die Auskleidung 102 eine plastische Verformung erfährt.
In einigen Aspekten ist die Auskleidung 102 eine polymere Auskleidung, die aus Polyamid oder Polyethylen hoher Dichte gebildet ist. Die Auskleidung kann zum Beispiel durch Blasformen oder Spritzgießen hergestellt werden. Die Formen können eine Vielzahl von Merkmalen an einer Wand davon einschließen, die konfiguriert sind, um die gewünschte Vielzahl von ersten Rillen 114a zu erzeugen. In einigen Aspekten sind eine Vielzahl von Einsätzen 116 in der Form platziert, um eine Vielzahl von ersten Rillen 114a zu definieren. In einigen Aspekten sind die Vielzahl von Einsätzen 116 um die Form gleichmäßig beaabstandet. Vorteilhafterweise sind die ersten Rillen 114a allgemein longitudinal und können während des Gießprozesses mit dem Materialfluss ausgerichtet sein, um dadurch Okklusion zu verhindern und die Integrität der Auskleidung 102 zu optimieren. Die Auskleidung 102 kann durch Gießen einer Vielzahl von Abschnitten davon, und dann durch Verkleben der Abschnitte hergestellt werden, um eine einheitliche Auskleidung 102 zu bilden. Beispielsweise kann die Auskleidung 102 in Viertel gegossen werden, und ein jeweiliges Paar von Vierteln kann verklebt werden, um einen halbkugelförmigen Endabschnitt und einen zylindrischen Körper zu bilden, der sich davon erstreckt. Die zwei Hälften können dann entlang eines Flansches verklebt werden, der am Ende des zylindrischen Körpers gegenüber dem halbkugelförmigen Ende ausgebildet ist, um eine einheitliche Auskleidung 102 zu bilden, die einen zylindrischen Körper mit halbkugelförmigen Enden aufweist. In einigen Aspekten, ist die Vielzahl von ersten Rillen 114a von dem ersten halbkugelförmigen Ende der Auskleidung 102 zu dem gegenüberliegenden halbkugelförmigen Ende der Auskleidung 102 kontinuierlich.
Der Ansatz 104 ist an einem ersten Ende 118 der Auskleidung 102 angeordnet. Der Ansatz 104 ist mit der Auskleidung 102 gekoppelt, um eine im Wesentlichen luftdichte Abdichtung dazwischen zu bilden. In einigen Aspekten schließt das Druckgefäß 100 einen zweiten Ansatz ein, der an einem gegenüberliegenden Ende des Gefäßes angeordnet ist.
Der Ansatz 104 schließt eine Vielzahl von zweiten Rillen 114b darauf ein. Die Vielzahl von zweiten Rillen 114b sind mit der Vielzahl von ersten Rillen 114a ausgerichtet, sodass die jeweiligen ersten Rillen 114a und zweiten Rillen 114b Längsrillen 114 bilden, die sich entlang der Längsachse 110 von dem Ansatz 104 zu einem zweiten Ende 120 der Auskleidung 102 erstrecken. In einigen Aspekten können die Längsrillen 114, die ersten Rillen 114a und/oder die zweiten Rillen 114b auch eine Querbewegung einschließen, um dadurch ein spiralförmiges Muster zu bilden.
Der Ansatz 104 kann aus Materialien wie etwa Aluminium oder Edelstahl hergestellt werden. Der Ansatz 104 und deren Merkmale können durch Fräsen, Gießen oder andere geeignete Prozesse hergestellt werden.
Die Verbundschicht 106 umgibt die Auskleidung 102. Wie hierin verwendet, ist die Verbundschicht 106 ein faserverstärktes Harzmatrixmaterial. In einigen Aspekten ist die Verbundschicht 106 eine fasergewickelte Struktur oder eine laminierte Struktur. Beispielsweise kann die Verbundschicht 106 ein kohlefaserverstärktes Polymer oder ein gewickeltes Glasfaserverstärktes Polymer sein.
Die Verbundschicht 106 schließt eine Innenfläche 122 ein, die nahe der Auskleidung 102 angeordnet ist. In einigen Aspekten liegt die Innenfläche 122 der Verbundschicht an die Außenfläche 112 der Auskleidung 102 an.
Die Vielzahl von Längsrillen 114 ist so konfiguriert, dass sie Gas, das zwischen der Innenfläche 122 der Verbundschicht 106 und der Außenfläche 112 der Auskleidung 102 vorhanden ist, in die Umgebung, die das Druckgefäß 100 umgibt, freisetzt. Die Verbundschicht 106 erstreckt sich über jede der Vielzahl von Längsrillen 114. Bei dem Entleeren des Druckgefäßes 100 führt der reduzierte Druck in dem Hohlraum 108 zur Verformung der Außenfläche 112 der Auskleidung 102 durch den relativ größeren Druck des eingeschlossenen Gases. Die Auskleidung 102 ist so konfiguriert, dass sie sich verformt, bis die eingeschlossene Gastasche eine der Vielzahl von Längsrillen 114 erreicht und zu diesem Zeitpunkt das eingeschlossene Gas in die Längsrille 114 eintritt und die Tasche drucklos wird.
Das Druckgefäß 100 kann ferner eine Vielzahl von Einsätzen 116 umfassen, die in der Vielzahl von Längsrillen 114 angeordnet sind. Die Einsätze 116 sind konfiguriert um das Eindringen von Harz oder einem anderen Material in die Vielzahl von Längsrillen 114 zu verhindern, wenn die Verbundschicht 106 oder eine andere benachbarte Schicht gebildet wird. Jeder Einsatz 116 erstreckt sich über eine entsprechende Längsrille 114 entlang der Außenfläche 112, um die Längsrille 114 von dem Harz im Wesentlichen abzudichten. In einigen Aspekten sind die Einsätze 116 derart gestaltet, dass die Auskleidung 102 und Einsätze 116 im Wesentlichen eine durchgehende Außenfläche 112 bilden, während die Verbundschicht 106 ausgebildet wird und während die Verformung der Auskleidung 102 durch das eingeschlossene Gas eine Trennung zwischen der Auskleidung 102 und dem Einsatz 116 bildet, sodass das eingeschlossene Gas durch die Längsrille 114 oder einem Kanal, der durch die Längsrille 114 und dem Einsatz 116 gebildet wurde, entweichen kann.
Die Einsätze 116 können aus geeigneten flexiblen und/oder thermisch expandierbaren Materialien hergestellt worden sein. In einigen Aspekten werden die Einsätze 116 aus Polypropylen oder Polytetrafluorethylen hergestellt. In einigen Aspekten werden die Einsätze 116 unter Verwendung eines Extrusionsprozesses hergestellt.
In einigen Aspekten werden die Einsätze 116 aus Materialien hergestellt, die einen hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen. Wie hierin verwendet, sind „hohe“ und „niedrige“ Wärmeausdehnungskoeffizienten Vergleichsausdrücke, die verwendet werden, um eine Bewegung des Materials relativ zum umgebenden Materialien zu quantifizieren, sofern der spezifische Nutzungskontext nichts anderes vorschreibt. Beispielsweise wird eine Struktur oder ein Material mit einem hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten an Größe mit einer Rate zunehmen oder abnehmen, die größer ist als das umgebende Material, sodass Abnahmen der Temperatur den Kontakt zwischen den Oberflächen der beiden Strukturen verringert oder aufheben und Zunahmen der Temperatur den Kontakt zwischen den Oberflächen der beiden Strukturen erhöhen oder aufbauen. Ein Wärmeausdehnungskoeffizient wird als „hoch“ betrachtet, wenn er mindestens 20 % größer ist als der Wärmeausdehnungskoeffizient der umgebenden Materialien. In einigen Aspekten ist der Wärmeausdehnungskoeffizient mindestens 30 % größer als der der umgebenden Materialien. In einigen Aspekten ist der Wärmeausdehnungskoeffizient mindestens 50 % größer als der der umgebenden Materialien.
2A und 2B veranschaulichen das Druckgefäß 100, wobei die Vielzahl von Einsätzen 116 einen hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist und die Verbundstoffschale 106 zur besseren Übersichtlichkeit entfernt wurde. 2A veranschaulicht das Druckgefäß 100 in einem ersten Zustand, und 2B veranschaulicht das Druckgefäß 100 in einem zweiten Zustand. In dem ersten Zustand befindet sich der Einsatz 116 bei einer erhöhten Temperatur, während sich der Einsatz 116 in dem zweiten Zustand bei einer reduzierten Temperatur befindet. Wie in 2A zu sehen ist, füllen die Einsätze 116 bei der höheren Temperatur die Längsrillen 114 vollständig aus, während die Einsätze 116 bei der niedrigeren Temperatur Durchgänge für Gas bereitstellen, das zwischen der Außenfläche 112 und der Innenfläche 122 der Verbundschicht 106 eingeschlossen ist, um über den Ansatz 104 zur Atmosphäre freigesetzt zu werden. Während die veranschaulichten Einsätze 116 so gezeigt sind, als hätten sie eine Form, die der Form der Rille entspricht, wird in Betracht gezogen, dass unterschiedliche Formen verwendet werden können. Beispielsweise, kann mindestens eine der Längsrille 114 und des Einsatzes 116 im Allgemeinen einen trapezförmigen Querschnitt in Bezug auf die gekrümmte Fläche aufweisen, während der andere im Allgemeinen rechtwinklig in Bezug auf die gekrümmte Fläche ist.
3A ist eine Querschnittsansicht der Auskleidung 102 entlang der Linie A-A von 2A. Wie zu sehen ist, füllt der Einsatz 116 die Längsrille 114 vollständig aus und stellt eine im Allgemeinen durchgehende Fläche entlang der Außenfläche 112 der Auskleidung 102 bereit. Vorteilhafterweise, optimieren die hier beschriebene Auskleidung 102 die strukturelle Integrität der Verbundschicht 106. Beispielsweise, wird die strukturelle Integrität durch das Verhindern von Punkten erhöhter und reduzierter Beanspruchung optimiert, indem die Innenfläche 122 mit einer im Wesentlichen kreisförmigen Querschnittsform bei der erhöhten Aushärtungstemperatur versehen wird.
3B ist eine schematische Querschnittsansicht der Auskleidung 102 entlang der Linie B-B von 2B. Wie zu sehen ist, kann der Einsatz 116 konfiguriert sein, um sich im allgemein entlang seiner Breite auszudehnen und zu verkürzen, während er sich allgemein entlang seiner Höhe nicht ausdehnt oder verkürzt. Ein Seitenverhältnis des Einsatzes 116 und/oder eine definierte Geometrie durch den Einsatz 116 kann zur Förderung dieses Verhaltens ausgewählt werden.
Unter Bezugnahme auf 4, ein Verfahren 400 zur Bildung des Druckgefäßes 100. Das Verfahren 400 schließt das Ausbilden 402 der Auskleidung 102, die den Hohlraum 108 umgibt, das Erhalten 404 der des Ansatzes 104, der eine Vielzahl von zweiten Längsrillen 114b definiert, das Befestigen 406 des Ansatzes an das erste Ende 118 der Auskleidung 102, das Einführen 408 jeder der Vielzahl von Einsätzen 116 zu dem jeweiligen der Vielzahl von Längsrillen 114, das Aufbringen 410 der Verbundschicht 106, um dadurch die Auskleidung 102 zu umgeben, und das Aushärten 412 der Verbundschicht 106 bei einer erhöhten Temperatur ein.
Optional kann das Verfahren 400 ferner das Kühlen 414 des Druckgefäßes 100 und das Entfernen der Vielzahl von Einsätzen 116 aus der Vielzahl von Längsrillen 114 umfassen.
Obwohl die besten Weisen zum Ausführen der Erfindung im Detail beschrieben wurden, werden Fachleute auf dem Gebiet, auf das sich diese Offenbarung bezieht, verschiedene alternative Gestaltungen und Ausführungsformen erkennen, um die Offenbarung innerhalb des Schutzumfangs der beigefügten Ansprüche zu praktizieren.

Claims

Druckgefäß (100), umfassend: eine Auskleidung (102), die einen Hohlraum (108) darin umgibt, wobei die Auskleidung (102) eine Längsachse (110) durch sie hindurch definiert; eine Außenfläche (112) der Auskleidung (102), die gegenüber dem Hohlraum (108) angeordnet ist; einen Ansatz (104), der an einem ersten Ende (118) der Auskleidung (102) angeordnet ist, wobei der Ansatz (104) mit der Auskleidung (102) gekoppelt ist, um eine im Wesentlichen luftdichte Abdichtung dazwischen zu bilden; eine Verbundschicht (106), die die Auskleidung (102) umgibt; eine Innenfläche (122) der Verbundschicht (106), die neben der Auskleidung (102) angeordnet ist; eine Vielzahl von Längsrillen (114), die konfiguriert sind, um Gas freizugeben, das zwischen der Innenfläche (122) der Verbundschicht (106) und der Außenfläche (112) der Auskleidung (102) vorhanden ist, wobei der Ansatz (104) und die Außenfläche (112) der Auskleidung (102) die Vielzahl von Längsrillen (114) darin definieren, wobei sich die Vielzahl von Längsrillen (114) entlang der Längsachse (110) von dem Ansatz (104) zu einem zweiten Ende der Auskleidung (102) erstrecken, wobei sich die Verbundschicht (106) über jede der Vielzahl von Längsrillen (114) erstreckt, und eine Vielzahl von Einsätzen (116), wobei jeder der Vielzahl von Einsätzen (116) in einer jeweiligen der Vielzahl von Längsrillen (114) angeordnet ist, wobei jeder der Vielzahl von Einsätzen (116) konfiguriert ist, um als Reaktion darauf, dass eine Temperatur der Vielzahl von Einsätzen (116) oberhalb einer vorgegebenen Temperatur liegt, die entsprechende der Vielzahl von Längsrillen (114) im Wesentlichen zu füllen.
Druckgefäß (100) nach Anspruch 1, wobei jeder der Vielzahl von Einsätzen (116) aus Materialien hergestellt wird, die einen hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen.
Druckgefäß (100) nach Anspruch 1, wobei jeder der Vielzahl von Einsätzen (116) konfiguriert ist, als Reaktion auf das Ausströmen des unter Druck stehenden Gases, welches innerhalb des Hohlraums (108) gelagert ist, zu schrumpfen, wodurch das Gas zwischen der Innenfläche (122) der Verbundschicht (106) und der Außenfläche (112) der Verbundschicht (106) durch die entsprechende der Vielzahl von Längsrillen (114) freigesetzt wird.
Druckgefäß (100) nach Anspruch 1, wobei mindestens ein Kanal zwischen jedem der Vielzahl von Einsätzen (116) und der jeweiligen Längsrille (114) definiert ist, und wobei die Einsätze (116) konfiguriert sind, um den mindestens einen Kanal als Reaktion auf das Ausströmen des unter Druck stehenden Gases, das in dem Hohlraum (108) gelagert ist, zu definieren.
Druckgefäß (100) nach Anspruch 2, wobei die Vielzahl von Einsätzen (116) innerhalb der Längsrillen (114) derart angeordnet sind, dass die Außenfläche (112) der Auskleidung (102) nach dem Druckausgleich kontinuierlich ist und als Reaktion auf das Entleeren des Druckgefäßes (100) diskontinuierlich ist.
Verfahren (400) zum Bilden eines Druckgefäßes (100), das Verfahren umfassend: Ausbilden (402) einer Auskleidung (102), die einen Hohlraum (108) darin umgibt, wobei die Auskleidung (102) die Längsachse (110) durch sie hindurch definiert, wobei die Auskleidung (102) eine Außenfläche (112) einschließt, die gegenüber dem Hohlraum (108) angeordnet ist, wobei die Auskleidung (102) eine Vielzahl von ersten Rillen (114a) auf der Außenfläche (112) davon definiert; Erhalten (404) eines Ansatzes (104), der eine Vielzahl von zweiten Rillen (114b) definiert; Befestigen (406) des Ansatzes (104) an einem ersten Ende (118) der Auskleidung (102), sodass jede der Vielzahl von ersten Rillen (114a) sich an eine entsprechende der Vielzahl von zweiten Rillen (114b) ausrichtet, um dadurch eine Vielzahl von Längsrillen (114) zu bilden, die sich entlang der Längsachse (110) von dem Ansatz (104) zu einem zweiten Ende (120) der Auskleidung (102) erstrecken; Einführen (408) jede der Vielzahl von Einsätzen (116) in eine jeweilige der Vielzahl von Längsrillen (114); Aufbringen (410) einer Verbundschicht (106), um so die Auskleidung (102) zu umgeben, wobei die Verbundschicht (106) sich über jede der Vielzahl von Längsrillen (114) erstreckt; Aushärten (412) der Verbundschicht (106) bei einer erhöhten Temperatur, sodass als Reaktion darauf, dass eine Temperatur der Vielzahl von Einsätzen (116) oberhalb einer vorgegebenen Temperatur liegt, jeder der Vielzahl von Einsätzen (116) im Wesentlichen die jeweilige der Vielzahl von Längsrillen (114) füllt; und Kühlen (414), nach dem Aushärten (412) der Verbundschicht (106), des Druckgefäßes (100) und das Entfernen der Vielzahl von Einsätzen (116) aus der Vielzahl von Längsrillen (114).
Verfahren (400) nach Anspruch 6, wobei jeder der Vielzahl von Einsätzen (116) konfiguriert ist, als Reaktion auf das Ausströmen des unter Druck stehenden Gases, welches innerhalb des Hohlraums (108) gelagert ist, zu schrumpfen, wodurch das Gas zwischen einer Innenfläche (122) der Verbundschicht (106) und der Außenfläche (112) der Auskleidung (102) durch die entsprechende der Vielzahl von Längsrillen (114) freigesetzt wird.
Verfahren (400) nach Anspruch 6, wobei die Vielzahl von Einsätzen (116) innerhalb der Längsrillen (114) derart angeordnet sind, dass die Außenfläche (112) der Auskleidung (102) nach dem Druckausgleich kontinuierlich ist und als Reaktion auf das Entleeren des Druckgefäßes (100) diskontinuierlich ist.