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Die hier offenbarte Technologie betrifft eine Wandung für einen Druckbehälter. Sie betrifft ferner einen Druckbehälter mit einer solchen Wandung sowie ein Verfahren zum Herstellen einer Wandung für einen Druckbehälter.
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Druckbehälter weisen typischerweise eine Wandung auf, welche ein Behältervolumen umschließt. In diesem Behältervolumen können beispielsweise Gase unter hohem Druck gespeichert werden. Druckbehälter sollten dabei möglichst so ausgelegt werden, dass sie diversen Belastungen widerstehen.
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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. Es ist insbesondere eine bevorzugte Aufgabe der hier offenbarten Technologie, die Widerstandsfähigkeit eines Druckbehälters zu erhöhen. Weitere bevorzugte Aufgaben können sich aus den vorteilhaften Effekten der hier offenbarten Technologie ergeben. Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand der Hauptansprüche. Die abhängigen Ansprüche stellen bevorzugte Ausgestaltungen dar.
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Die hier offenbarte Technologie betrifft eine Wandung für einen Druckbehälter. Die Wandung ist aus einer Mehrzahl von Schichten aufgebaut. Jeweils zwei benachbarte Schichten sind entlang einer jeweiligen Grenzfläche miteinander verbunden. In einer Anzahl von Grenzflächen sind eine Anzahl von Sollbruchstellen ausgebildet.
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Eine Sollbruchstelle ist i.d.R. eine durch eine besondere Struktur, Gestalt oder Konstruktion festgelegte Stelle, die bei Belastung oder Überlast vorhersagbar bricht bzw. gegenüber angrenzenden Bereichen und Schichten geschwächt ist. Nicht als Sollbruchstelle anzusehen sind etwaige Fehlstellen, wie beispielsweise Lufteinschlüsse, die durch nicht perfekte Fertigungsverfahren evtl. in der Wandung vorhanden sein können. Eine solche Sollbruchstelle muss nicht zwangsläufig brechen. Gemäß einer bevorzugten Ausführung sind an jeder Sollbruchstelle die unmittelbar benachbarten und durch die Grenzschicht voneinander getrennten Schichten schwächer als außerhalb der Sollbruchstellen verbunden oder sind nicht verbunden. Durch eine solche schwächere oder nicht vorhandene Verbindung kann die Sollbruchstelle ausgebildet werden, wobei beispielsweise an einer solchen Sollbruchstelle eine Delamination entlang der jeweiligen Grenzfläche ihren Anfang nehmen kann. Durch die Sollbruchstelle wird eine solche Delamination oder eine Ausbreitung einer Delamination bewusst erleichtert.
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Durch die Sollbruchstellen in den Grenzflächen wird erreicht, dass sich die Schichten bei einer von außen auf die Wandung einwirkenden Kraft schneller als sonst voneinander lösen, was als Delamination bezeichnet wird. Dadurch erfolgt eine vorteilhaftere Kraftverteilung in den jeweiligen Schichten, welche einen Bruch der jeweiligen Schichten, insbesondere einen Faserbruch, weniger wahrscheinlich werden lässt als ohne eine vorhergehende Delamination. Dies wird weiter unten mit Bezug auf die Figuren näher erläutert werden.
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Eine solche Wandung kann insbesondere für einen Druckbehälter des Typs IV verwendet werden. Auch für andere Druckbehälter kann sie jedoch verwendet werden. Beispielsweise kann der Druckbehälter ein Compressed Hydrogen Storage System (CHS-System) für ein Kraftfahrzeug wie beispielsweise einen Personenkraftwagen, ein Kraftrad oder ein Nutzfahrzeug sein. Der Druckbehälter dient zur Speicherung von unter Umgebungsbedingungen gasförmigem Brennstoff. Der Druckbehälter kann beispielsweise in einem Kraftfahrzeug eingesetzt werden, das mit komprimiertem („Compressed Natural Gas“ = CNG) oder verflüssigtem („Liquified Natural Gas“ = LNG) Erdgas oder mit Wasserstoff betrieben wird. Der Druckbehälter kann beispielsweise ein kryogener Druckbehälter (= CcH2) oder ein Hochdruckgasbehälter (= CGH2) sein.
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Ein typischer Betriebsdruck derartiger Druckbehälter ist beispielsweise 350 bar bei CNG oder 350 bar bis 700 bar bei Wasserstoff. Um derart hohen Drücken widerstehen zu können, werden entsprechende lasttragende Strukturen für eine solche Wandung beispielsweise aus glasfaserverstärktem Kunststoff oder kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (GFRP = Glass Fiber Reinforced Plastics bzw. CFRP = Carbon Fiber Reinforced Plastics) hergestellt und sind verhältnismäßig dick, beispielsweise 20 bis 25 mm für typische Wasserstoffbehälter. Zum Testen können entsprechende Druckbehälter beispielsweise Falltests ausgesetzt werden. Dadurch können beispielsweise Ereignisse wie das Aufprallen eines Werkzeugs simuliert werden. Damit kann beispielsweise sichergestellt werden, dass bei typischen einwirkenden Kräften keine Fehlfunktion auftritt. Außerdem kann beispielsweise ein Lebenszyklustest durchgeführt werden. Um entsprechende Tests zu bestehen, können beispielsweise Schaumstoffumhüllungen oder glasfaserverstärkte äußere Hüllen verwendet werden. Beispielsweise können in derartigen Tests Delaminationen ausgelöst werden, was eine Trennung von eigentlich miteinander verbundenen Schichten bedeutet. Auch Faserbrüche können bei solchen Tests entstehen, welche einen Berstdruck herabsetzen können. Der Berstdruck gibt dabei typischerweise denjenigen Druck an, bei welchem der Druckbehälter berstet.
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Die Verbindung der jeweils benachbarten Schichten kann auf unterschiedliche Arten erfolgen, beispielsweise durch Verkleben oder eine anderweitige materialschlüssige Verbindung. Auch andere Verbindungsarten können eingesetzt werden. Beispielsweise können während einer Herstellung, insbesondere während eines Wickelns, Fasern nass gewickelt werden. Beispielsweise können die Fasern mit Harz imprägniert werden bevor sie auf eine bestehende Schicht gelegt werden. Das Harz härtet dann beispielsweise aus und formt damit eine Verbindung mit einer anderen Schicht. Das Verbinden kann damit automatisch erfolgen, beispielsweise wenn keine zusätzlichen Schritte vorgenommen werden.
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Die Schichten können beispielsweise aus Fasern ausgebildet werden. Die Fasern können in einer Kunststoffmatrix eingebettet sein. Die mehreren Schichten und besonders alle mehrere Schichten bilden zweckmäßig die faserverstärkte Armierung des Druckbehälters aus, die das Behältervolumen umschließt. Die mehreren Schichten bzw. Grenzflächen können insbesondere zumindest im gesamten Umfangsbereich des Druckbehälters konzentrisch zur Druckbehälterlängsachse vorgesehen sein. Eine faserverstärkte Armierung kann beispielsweise einen Liner zumindest bereichsweise bevorzugt vollständig umgeben. Die faserverstärkte Armierung kann auch als Laminat bzw. Ummantelung oder Armierung bezeichnet werden. Als faserverstärkte Armierung kommen beispielsweise faserverstärkte Kunststoffe (= FVK bzw. FKV oder Carbon Fiber Reinforced Plastics bzw. CFRP) zum Einsatz, beispielsweise kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe (= CFK) und/oder glasfaserverstärkte Kunststoffe (= GFK). Die faserverstärkte Armierung umfasst zweckmäßig in einer Kunststoffmatrix eingebettete Verstärkungsfasern. Insbesondere Matrixmaterial, Art und Anteil an Verstärkungsfasern sowie deren Orientierung können variiert werden, damit sich die gewünschten mechanischen und/oder chemischen Eigenschaften einstellen. Bevorzugt werden Endlosfasern als Verstärkungsfasern eingesetzt, die durch Wickeln und/oder Flechten aufgebracht werden können. Die faserverstärkte Armierung weist in der Regel mehrere Schichtlagen auf. Ein Liner kann beispielsweise einen Hohlkörper ausbilden, in dem Brennstoff gespeichert ist. Der Liner kann beispielsweise aus Aluminium oder Stahl oder aus deren Legierungen hergestellt sein. Ferner kann der Liner aus einem Kunststoff hergestellt sein. Es kann ebenso auch ein linerloser Druckbehälter vorgesehen sein.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführung sind in allen Grenzflächen jeweils eine Anzahl oder Mehrzahl von Sollbruchstellen ausgebildet. Es sei verstanden, dass grundsätzlich eine beliebige Anzahl von Sollbruchstellen in jeder Grenzfläche ausgebildet sein können.
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Gemäß jeweiligen Ausführungen können eine, einige oder alle der Sollbruchstellen als jeweiliges Aneinandergrenzen der jeweiligen Schichten ohne Verbindung ausgeführt sein. Sie können auch mit im Vergleich zur Umgebung der Sollbruchstelle in der Grenzfläche schwächerer Verbindung ausgebildet sein. Ebenso können sie als Prädelamination, als Bruch in einem Schichtübergang, als Materialschwächung, als im Vergleich zur Umgebung der Sollbruchstelle schwächere Verklebung und/oder als Delamination auslösende Übergänge ausgebildet sein. Entsprechende Sollbruchstellen haben sich für typische Anwendungsfälle als vorteilhaft herausgestellt. Beispielsweise kann eine Verklebung zwischen bestimmten Schichten schwächer sein. Dies kann beispielsweise durch Zwischenaushärten oder die Verwendung anderer Epoxidharze als in der Umgebung zur Sollbruchstelle verwendet werden.
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Gemäß einer Ausführung können eine, einige oder alle der Sollbruchstellen mit einer jeweiligen nichtadhäsiven Folie oder einem nichtadhäsiven Material ausgebildet sein. Beispielsweise kann es sich bei einer solchen nichtadhäsiven Folie um Polytetrafluorethylen (PTFE) oder um Polyimid handeln. Durch eine solche nichtadhäsive Folie kann eine Unterbrechung in einer ansonsten vorhandenen Verbindung zwischen zwei aneinandergrenzenden Schichten erreicht werden. Dies wirkt als Sollbruchstelle.
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Die hier offenbarte Technologie betrifft des Weiteren einen Druckbehälter mit einer Wandung wie hierin beschrieben, wobei die Wandung ein Behältervolumen umschließt. Bezüglich der Wandung kann auf alle hierin beschriebenen Ausführungen und Varianten zurückgegriffen werden. Für den Behälter können die bereits weiter oben mit Bezug auf die Wandung beschriebenen Vorteile erreicht werden, insbesondere kann eine Widerstandsfähigkeit gegenüber einer von außen einwirkenden Kraft erhöht werden. Dies liegt daran, dass bewusst eine Delamination erzeugt wird, welche das Risiko für einen Faserbruch verringert.
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Die Wandung kann insbesondere eine Anzahl von runden Abschnitten aufweisen und/oder eine Anzahl von geraden Abschnitten aufweisen. Dadurch können Formen von Druckbehältern erreicht werden, wobei beispielsweise auch runde Abschnitte und gerade Abschnitte kombiniert werden können, um eine gewünschte Form zu erreichen. Weist der Druckbehälter beispielsweise ausschließlich runde Abschnitte auf, so kann dieser beispielsweise eine Kugelform oder eine sphärozylindrische Form haben.
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Es sei verstanden, dass die Sollbruchstellen in allen Grenzflächen oder auch nur in einem Teil der Grenzflächen angeordnet sein können. Es können je Grenzfläche eine Sollbruchstelle oder auch eine Mehrzahl von Sollbruchstellen verwendet werden.
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Gemäß einer Ausführung sind die jeweiligen in einer Grenzfläche ausgebildeten Sollbruchstellen in den runden Abschnitten und/oder in den geraden Abschnitten gleichmäßig verteilt und/oder mit gleichen Abständen zwischen jeweils entlang einer Richtung benachbarten Sollbruchstellen verteilt. Dadurch kann eine gleichmäßige Wirkung der hierin beschriebenen Verwendung von Sollbruchstellen erreicht werden, so dass überall die gleiche erhöhte Widerstandsfähigkeit gegen eine Krafteinwirkung erreicht wird.
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Es sei jedoch verstanden, dass beispielsweise auch andere Ausführungen oder andere Abstände in den geraden Abschnitten einerseits und in den runden Abschnitten andererseits verwendet werden können.
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Die Sollbruchstellen können in den runden Abschnitten und/oder in den geraden Abschnitten bezüglich jeweiliger benachbarter Grenzflächen ganz oder teilweise überlappend, alternierend und/oder versetzt zueinander angeordnet sein. Dadurch kann eine unterschiedliche Wirkung der Sollbruchstellen erreicht werden.
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Grundsätzlich können die Sollbruchstellen jede geeignete Flächenform aufweisen. In einer Ausgestaltung weisen die Flächen der Sollbruchstellen eine rechteckförmige Grundform (d.h. in der Draufsicht auf die Grundform, wenn die Sollbruchstelle flach ausgebreitet ist) auf. Die Flächen der Sollbruchstellen können aber auch als Kreise, (insbesondere gleichseitige) Dreiecke oder sternförmig ausgebildet sein.
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Die hier offenbarte Technologie betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Herstellen einer Wandung für einen Druckbehälter, wobei eine Mehrzahl von Schichten an jeweiligen Grenzflächen miteinander verbunden werden und wobei in einer, einigen oder allen Grenzflächen jeweils eine Anzahl von Sollbruchstellen ausgebildet werden. Derartige Sollbruchstellen erfüllen die weiter oben bereits beschriebene Wirkung, eine absichtlich erleichterte Delamination vorzusehen. Dadurch kann insgesamt die Stabilität eines Druckbehälters oder eine Widerstandsfähigkeit gegen eine von außen einwirkende Kraft erhöht werden. Bezüglich der Ausgestaltung der herzustellenden Wandung kann auf alle diesbezüglich hierin beschriebenen Ausführungen und Varianten zurückgegriffen werden.
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Anders ausgedrückt hat es sich gezeigt, dass bei Tests von Druckbehältern aus beispielsweise CFK bzw. CFRP oder bei Analysen von dickwandigen CFK-Materialen unter Anwendung einer Kraft, insbesondere bei einer von außen wirkenden Kraft, die orthogonal zu einer Ebene einer Wandung gerichtet ist, beziehungsweise allgemein unter Anwendung einer Kraft insbesondere in einem Out-of-Plane-Modus, eine große Wandstärke und ein korrespondierender erheblicher Abstand zwischen einer neutralen Achse und den äußeren Schichten erhebliche Normalspannungen bzw. Biegespannungen in diesen äußeren Schichten verursachen. Dies kann zu Faserfehlern führen, was zu einer Verringerung des Berstdrucks führen kann, wobei dieser Berstdruck denjenigen Druck angibt, bei welchem der Druckbehälter berstet. Unter einem Out-of-Plane-Modus wird dabei insbesondere verstanden, dass eine wirkende Kraft orthogonal zu einer Ebene der Wandung gerichtet ist.
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Das Problem kann beispielsweise mittels eines Dreipunkt-Biegetests verstanden werden. Dabei kann eine Wandung beispielsweise auf zwei Unterstützungspunkte aufgelegt werden und dazwischen kann eine Kraft quer zu einer Oberfläche der Wandung ausgeübt werden. Die wirkenden Normalspannungen in den Fasern skalieren dabei mit der Dicke der Wandung bzw. mit dem Abstand von dem Punkt, an welchem die Kraft einwirkt.
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Zusätzlich zu einem Faserbruch oder einem Faserversagen ist bei typischen Wandungen, welche aus mehreren Schichten bestehen, auch ein zweiter Fehlermechanismus vorhanden, nämlich die Delamination. Auch eine solche Delamination kann bei einer entsprechenden Krafteinwirkung auftreten. Letztlich konkurrieren die beiden Fehlermechanismen miteinander.
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Tritt eine Delamination auf, so werden Normalspannungen dadurch reduziert, dass sich die tatsächliche Wandstärke auf die einzelnen Schichten reduziert. Die Normalspannungen skalieren letztlich mit der Wandstärke, welche nach Delamination erheblich geringer ist.
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Durch die hier offenbarte Technologie ist es möglich, hohe Wandstärken zu verwenden, welche für einen Widerstand gegen hohe Innendrücke vorteilhaft sind, jedoch gleichzeitig bei einer Einwirkung einer externen Kraft hohe Normalspannungen zu vermeiden, welche zu einem Faserbruch führen können. Es ist somit einfacher, diese Normalspannungen unter einem kritischen Limit zu halten. Durch die Sollbruchstellen wird beispielsweise sichergestellt, dass eine Delamination vor Faserbrüchen auftritt.
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Eine Möglichkeit zur Implementierung ist es, eine Prädelamination eines Druckbehälters bereits während der Herstellung vorzusehen. Dies hat zwei hauptsächliche Effekte. Zum einen sind Delaminationen bereits am Anfang vorhanden, wodurch das Auftreten von Normalspannungen von Anfang an verringert wird. Außerdem können typischerweise Delaminationen von existierenden Delaminationen aus wachsen. Das Wachstum von Delaminationen ist somit von existierenden Delaminationen aus einfacher.
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Die Prädelaminationen oder Sollbruchstellen können beispielsweise durch die Verwendung von nichtadhäsiven Folieneinsätzen realisiert werden. Derartige Einsätze können lokal implantiert werden, und zwar beispielsweise an unterschiedlichen Orten in dem Verbund während eines Wickelns. Beispielsweise können derartige Folieneinsätze oder Filme aus Polytetrafluorethylen (PTFE) oder Polyimid hergestellt werden, jedoch können auch andere Materialien verwendet werden.
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Bezüglich der Anordnung der Sollbruchstellen können unterschiedliche Muster verwendet werden. Einige Beispiele werden weiter unten mit Bezug auf die Figuren beschrieben. Es sei erwähnt, dass jede Auswahl an Mustern in einer Umfangsrichtung mit jedem anderen, d.h. insbesondere den gleichen oder einem anderen, Muster in einer longitudinalen Richtung kombiniert werden kann. Es sei auch erwähnt, dass die Anzahl von Schichten und ihre Größen sowohl in der radialen Richtung wie auch in der longitudinalen Richtung des Druckbehälters variiert werden können.
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Die hier offenbarte Technologie wird nun anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:
- 1: eine Testanordnung mit einer Wandung,
- 2: eine Testanordnung mit einer Wandung unter Anwendung einer Kraft,
- 3: eine zugehörige Verteilung von Normalspannungen,
- 4: eine Testanordnung mit einer Wandung in einer anderen Ausführung unter Anwendung einer Kraft,
- 5: eine zugehörige Verteilung von Normalspannungen,
- 6: einen Druckbehälter gemäß dem Stand der Technik,
- 7 bis 15: Druckbehälter gemäß der hier offenbarten Technologie.
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1 zeigt eine Testanordnung 1, in welche eine Wandung 10 mit einer Dicke t eingelegt ist. Die Testanordnung 1 wird hier erwähnt, um eine typische Belastungssituation oder Testsituation einer Wandung darzustellen. Die Wandung 10 ist insbesondere eine Wandung, welche für einen Druckbehälter verwendet werden kann, in welchem Gase wie beispielsweise gasförmiger Kraftstoff unter hohem Druck gelagert sind. Beispielsweise kann es sich um eine Wandung für einen Druckbehälter handeln, in welchem Wasserstoff oder komprimiertes Erdgas gespeichert werden kann.
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Die Testanordnung 1 weist eine erste Auflage 5 und eine zweite Auflage 6 auf. Auf diesen liegt die Wandung 10 auf. Des Weiteren weist die Testanordnung 1 einen Druckkörper 7 auf, mit welchem entsprechend dem darüber eingezeichneten Pfeil eine Kraft auf die Wandung 10 ausgeübt werden kann. In dem in 1 dargestellten Zustand wird jedoch noch keine Kraft ausgeübt.
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2 zeigt die Testanordnung 1 mit Wandung 10 in einem Zustand, in welchem eine Kraft F auf die Wandung 10 ausgeübt wird. Die Wandung 10 ist dementsprechend verbogen.
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3 zeigt einen zugehörigen Verlauf von Normalspannungen innerhalb der Wandung 10 entlang der auch in 2 eingezeichneten Linie 11. Dabei wird davon ausgegangen, dass es sich bei der Wandung 10 um eine durchgehende Wandung handelt, d.h. dass sie beispielsweise einstückig aufgebaut ist oder aus mehreren Schichten aufgebaut ist, welche jeweils vollflächig miteinander verbunden sind. Dabei ist zu sehen, dass die Normalspannungen von einem maximalen negativen Wert -σpeak bis zu einem maximalen positiven Wert σpeak verlaufen. Oben und unten treten somit verhältnismäßig große Normalspannungen auf.
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4 zeigt die Testanordnung 1 mit einer alternativen Wandung 10, welche aus einer Mehrzahl von Schichten 12 aufgebaut ist, wobei diese an jeweiligen Grenzflächen 14 aneinandergrenzen. Dabei wird vorliegend davon ausgegangen, dass die Schichten 12 an den Grenzflächen 14 nicht miteinander verbunden sind. Dies kann beispielsweise einem Zustand entsprechen, in welchem die Schichten 12 bereits delaminiert sind, was einen eigenständigen Fehlermechanismus bei Anwendung einer Kraft auf eine Wandung 10 darstellt. Auf die Wandung 10 wird in dem gezeigten Zustand eine zu 2 identische Kraft F ausgeübt.
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5 zeigt einen zugehörigen Verlauf von Normalspannungen entlang der auch in 4 eingezeichneten Linie 11. Dabei ist zu sehen, dass ein jeweiliger Verlauf von minimalem zu maximalem Wert bei jeder Schicht jeweils neu beginnt und insgesamt bei erheblich niedrigeren Werten bleibt als dies bei 3 der Fall ist. Durch die Aufteilung in mehrere nicht miteinander verbundene Schichten 12 können somit die maximal auftretenden Normalspannungen deutlich verringert werden. Dies kann einen Faserbruch in der Wandung 10 vermeiden, da hierfür die Normalspannungen relevant sind. Trotz Delamination wird somit ein Berstereignis wirkungsvoll vermieden.
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6 zeigt einen Druckbehälter 9 gemäß dem Stand der Technik. Dabei ist eine Wandung 10 kugelförmig vorgesehen, welche den Druckbehälter 9 definiert und sich zwischen einer Außenseite 16 und einer Innenseite 17 erstreckt. Zwischen Außenseite 16 und Innenseite 17 sind vorliegend fünf Schichten 12 aus Fasern bzw. aus faserverstärktem Kunststoff vorgesehen, welche an jeweiligen Grenzflächen 14 aneinandergrenzen. Es sei jedoch verstanden, dass grundsätzlich eine beliebige Anzahl von Schichten und dazwischenliegenden Grenzflächen verwendet werden können.
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Bei der in 6 dargestellten Ausführung gemäß dem Stand der Technik sind die Schichten 12 an den Grenzflächen 14 jeweils vollständig miteinander verbunden, beispielsweise indem sie verklebt sind oder wie weiter oben beschrieben hergestellt sind. Dies kann dazu führen, dass im Fall des Auftretens einer von außen einwirkenden Kraft ein Verlauf von Normalspannungen entsprechend 3 auftritt. Die hohen Normalspannungen können den Druckbehälter 9 beschädigen.
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7 zeigt einen runden Druckbehälter 9 gemäß einem Ausführungsbeispiel der hier offenbarten Technologie. Dabei sind in den Grenzflächen 14 eine Mehrzahl von Sollbruchstellen 20 vorgesehen, an welchen die jeweils angrenzenden Schichten 12 nicht oder zumindest nur schwächer als in der Umgebung der jeweiligen Sollbruchstelle 20 verbunden sind. Vorliegend sind die Sollbruchstellen 20 benachbarter Grenzflächen 14 dabei jeweils in radialer Richtung gesehen überlappend angeordnet.
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Durch die Sollbruchstellen 20 wird erreicht, dass bei Einwirken einer Kraft von außen auf den Druckbehälter 9 an den Sollbruchstellen 20 schneller als sonst eine Delamination auftritt. Diese Delamination kann sich auch weiter über die jeweilige Grenzfläche 14 ausbreiten, so dass es grundsätzlich auch möglich ist, dass benachbarte Schichten 12 voneinander getrennt werden. Nach einer solchen Delamination tritt dann eine Verteilung von Normalspannungen entsprechend 5 auf, so dass die maximalen Normalspannungen erheblich geringer sind. Ein Faserbruch kann damit wirkungsvoll vermieden werden.
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Bezüglich der genauen Ausgestaltung der Sollbruchstellen 20 sei auf die weiter oben bereits gegebenen Ausführungen verwiesen. Beispielsweise können diese durch Einfügen von nichtadhäsiven Folien oder durch lokale Schwächung von Verklebungen erreicht werden.
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Es sei erwähnt, dass eine Sollbruchstelle grundsätzlich eine bewusst eingebrachte Eigenschaft ist, welche von üblichen Fluktuationen in der Fertigung zu unterscheiden ist.
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8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel. Dabei sind die Sollbruchstellen 20 umfangsmäßig durchgängig vorgesehen.
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9 zeigt ein Ausführungsbeispiel entsprechend 7, wobei die Sollbruchstellen 20 benachbarter Grenzflächen 14 radial überlappend vorgesehen sind.
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10 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei welchem die Sollbruchstellen 20 benachbarter Grenzflächen 14 in Umfangsrichtung gesehen alternierend angeordnet sind.
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11 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei welchem die Sollbruchstellen 20 in Umfangsrichtung gesehen zwischen den Grenzflächen 14 versetzt angeordnet sind.
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12 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Druckbehälters 9, welcher im Gegensatz zu den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen nicht vollständig rund ist, sondern runde Abschnitte 18 und gerade Abschnitte 19 aufweist. Dabei sind die Sollbruchstellen 20 vorliegend in den geraden Abschnitten 19 vollflächig ausgebildet, wohingegen sie in runden Abschnitten 18 nicht vorhanden sind.
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13 zeigt ein Ausführungsbeispiel, in welchem die Sollbruchstellen 20 jeweiliger benachbarter Grenzflächen 14 übereinanderliegend angeordnet sind. Wie aus 13 in Kombination mit 9 ersichtlich ist, weisen die Sollbruchstellen eine rechteckförmige Grundform auf, die hier gewölbt an die Schicht angepasst ist. Ebenso ist denkbar, dass die Sollbruchstellen eine sternförmige, dreieckige oder runde Grundform aufweist. Vorteilhaft kann somit leichter eine Delamination initiiert werden.
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14 zeigt ein Ausführungsbeispiel, in welchem die Sollbruchstellen 20 jeweiliger benachbarter Grenzflächen 14 alternierend angeordnet sind.
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15 zeigt ein Ausführungsbeispiel, in welchem die Sollbruchstellen 20 jeweiliger benachbarter Grenzflächen 14 versetzt zueinander angeordnet sind.
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Im Rahmen der hier offenbarten Technologie umfasst der Begriff Anzahl eine Einzahl oder Mehrzahl, nicht aber den Wert null. Es sei erwähnt, dass die gezeigten Anordnungen von Sollbruchstellen 20 auch miteinander kombiniert werden können. Beispielsweise können bestimmte Bereiche mit einer bestimmten Anordnung und andere Bereiche mit einer anderen Anordnung der Sollbruchstellen 20 bezüglich jeweiliger benachbarter Grenzflächen 14 vorgesehen sein. Die gezeigten Anordnungen in den geraden Abschnitten 19 können grundsätzlich auch in den runden Abschnitten 18 verwendet werden. Auch eine Anordnung der Sollbruchstellen 20 nur in den runden Abschnitten 18 ist entsprechend möglich.
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Bezugszeichenliste
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- 1:
- Testanordnung
- 5:
- erste Auflage
- 6:
- zweite Auflage
- 7:
- Druckkörper
- 9:
- Druckbehälter
- 10:
- Wandung
- 11:
- Linie
- 12:
- Schichten
- 14:
- Grenzflächen
- 16:
- Außenseite
- 17:
- Innenseite
- 18:
- runde Abschnitte
- 19:
- gerade Abschnitte
- 20:
- Sollbruchstellen
- t:
- Dicke
