DE102019130283B4 - Process for the production of a pressure tank for the storage of fuel in a motor vehicle and the pressure tank produced therewith (III) - Google Patents

Process for the production of a pressure tank for the storage of fuel in a motor vehicle and the pressure tank produced therewith (III) Download PDF

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Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Drucktanks (100) für die Speicherung von Brennstoff in einem Kraftfahrzeug, mit den Schritten:- Bereitstellen eines aus thermoplastischem Kunststoff gefertigten Rohrstücks (112');- Bereitstellen von zwei Abschlussstücken (120), welche napfartig ausgebildet sind und einen Boden (121) sowie eine den Boden (121) umgebende Umfangswandung (122) mit konischer Innenumfangsfläche (123) aufweisen, und Verschließen der stirnseitigen Enden des thermoplastischen Rohrstücks (112') mit den Abschlussstücken (120), wozu die Enden des thermoplastischen Rohrstücks (112') und/oder die Abschlussstücke (120) erwärmt und dann die Abschlussstücke (120) in axialer Richtung (L) so weit auf die offenen Enden des thermoplastischen Rohrstücks (112') aufgepresst werden, bis deren Bodeninnenflächen (124) an den Stirnflächen des thermoplastischen Rohrstücks (112') anschlagen;- Bereitstellen eines aus faserverstärktem Kunststoff gefertigten Rohrstücks (114'), welches auf das mit den Abschlussstücken (120) beidseitig verschlossene thermoplastische Rohrstück (112') aufgeschoben und dann am thermoplastischen Rohrstück (112') und/oder an den Abschlussstücken (120) befestigt wird.Method for producing a pressure tank (100) for storing fuel in a motor vehicle, comprising the steps: - providing a pipe section (112 ') made of thermoplastic material; - providing two end pieces (120) which are cup-like and a base (121) as well as a circumferential wall (122) surrounding the base (121) with a conical inner circumferential surface (123), and closing the front ends of the thermoplastic pipe section (112 ') with the end pieces (120), including the ends of the thermoplastic pipe section (112 ') and / or the end pieces (120) are heated and then the end pieces (120) are pressed onto the open ends of the thermoplastic pipe section (112') in the axial direction (L) until their bottom inner surfaces (124) are on the end faces of the a thermoplastic pipe section (112 '); - providing a pipe section (114') made of fiber-reinforced plastic, which is attached to the with the Ab closing pieces (120) on both sides closed thermoplastic pipe section (112 ') is pushed on and then attached to the thermoplastic pipe section (112') and / or to the end pieces (120).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Drucktanks für die Speicherung von Brennstoff in einem Kraftfahrzeug. Die Erfindung betrifft ferner einen erfindungsgemäß hergestellten Drucktank.The invention relates to a method for producing a pressure tank for storing fuel in a motor vehicle. The invention also relates to a pressure tank produced according to the invention.

In Kraftfahrzeugen werden zur Speicherung von Brennstoff, insbesondere zur Speicherung von Wasserstoff (H2) oder zur Speicherung von Erdgas (CNG) für den Antrieb des Kraftfahrzeugs, sowie gegebenenfalls auch zur Speicherung anderer Stoffe Drucktanks verwendet. In einem solchen Fahrzeugdrucktank (nachfolgend nur als Drucktank bezeichnet) herrschen Innendrücke von bis zu 750 bar und mehr. Solche Drucktanks weisen häufig einen sogenannten Liner und eine außen auf dem Liner aufgebrachte faserverstärkte Materialschicht (Faserummantelung) auf.In motor vehicles, pressure tanks are used to store fuel, in particular to store hydrogen (H 2 ) or to store natural gas (CNG) to drive the motor vehicle, and possibly also to store other substances. In such a vehicle pressure tank (hereinafter referred to as pressure tank) internal pressures of up to 750 bar and more prevail. Such pressure tanks often have a so-called liner and a fiber-reinforced material layer (fiber cladding) applied to the outside of the liner.

In der DE 10 2018 222 302 A1 ist ein neuartiges Verfahren zum Herstellen eines solchen Drucktanks beschrieben, mit den Schritten:

  • - Bereitstellen eines rohr- oder schlauchartigen Halbzeugs;
  • - Aufbringen einer Faserummantelung auf das Halbzeug mittels eines Pultrusionsprozesses, wodurch ein mehrlagiger zylindrischer Hohlkörper erzeugt wird; und
  • - Verschließen der offenen Stirnseiten des Holkörpers mit End- bzw. Abschlussstücken.
In the DE 10 2018 222 302 A1 describes a novel process for manufacturing such a pressure tank, with the following steps:
  • - Provision of a tubular or hose-like semi-finished product;
  • - Application of a fiber coating to the semifinished product by means of a pultrusion process, whereby a multi-layer cylindrical hollow body is produced; and
  • - Closing the open end faces of the hollow body with end pieces or end pieces.

Ein derart hergestellter Drucktank kann aufgrund seiner im Wesentlichen zylindrischen Bauform auch als röhrenförmiger Drucktank oder als Rohrspeicher bezeichnet werden.A pressure tank produced in this way can also be referred to as a tubular pressure tank or a pipe storage device due to its essentially cylindrical design.

Die DE 10 2009 053 831 A1 beschreibt einen Hochdrucktank und ein Verfahren zum Zusammenbau des Hochdrucktanks, umfassend dass:

  • - eine Auskleidung für den Hochdrucktank bereitgestellt wird, wobei die Auskleidung zumindest ein offenes Ende mit einem ersten Innendurchmesser und einem ersten Außendurchmesser aufweist;
  • - eine Kappe bereitgestellt wird, die einen zweiten Außendurchmesser aufweist, der größer als der erste Innendurchmesser ist;
  • - ein Reif bereitgestellt wird, der einen zweiten Innendurchmesser aufweist, der kleiner als der erste Außendurchmesser ist;
  • - die Auskleidung auf eine erste Temperatur gebracht wird, die Kappe auf eine zweite Temperatur gebracht wird, die kleiner als die erste Temperatur ist, und der Reif auf eine dritte Temperatur gebracht wird, die größer als die erste Temperatur ist;
  • - zumindest ein Abschnitt der Kappe innerhalb des offenen Endes angeordnet wird, während sich die Auskleidung bei oder nahe der ersten Temperatur befindet und während sich die Kappe bei oder nahe der zweiten Temperatur befindet; und
  • - zumindest ein Abschnitt des Reifs über dem offenen Ende angeordnet wird, während sich die Auskleidung bei oder nahe der ersten Temperatur befindet und während sich der Reif bei oder nahe der dritten Temperatur befindet.
the DE 10 2009 053 831 A1 describes a high pressure tank and a method of assembling the high pressure tank, comprising:
  • a liner is provided for the high-pressure tank, the liner having at least one open end with a first inner diameter and a first outer diameter;
  • a cap is provided which has a second outer diameter which is larger than the first inner diameter;
  • a hoop is provided which has a second inner diameter which is smaller than the first outer diameter;
  • the liner is brought to a first temperature, the cap is brought to a second temperature which is lower than the first temperature, and the hoop is brought to a third temperature which is higher than the first temperature;
  • disposing at least a portion of the cap within the open end while the liner is at or near the first temperature and while the cap is at or near the second temperature; and
  • - placing at least a portion of the hoop over the open end while the liner is at or near the first temperature and while the hoop is at or near the third temperature.

Zum Stand der Technik wird ferner hingewiesen auf die DE 101 56 377 A1 , US 2013 / 0 306 652 A1 , DE 10 2017 201 420 A1 , US 2006 / 0 118 327 A1 und US 4 865 210 A .Regarding the state of the art, reference is also made to DE 101 56 377 A1 , US 2013/0306652 A1 , DE 10 2017 201 420 A1 , US 2006/0 118 327 A1 and U.S. 4,865,210 A .

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren des Patentanspruchs 1 wurde nun ein weiteres Verfahren zum Herstellen eines Drucktanks geschaffen, welches ebenfalls sehr kurze Taktzeiten ermöglicht und somit insbesondere für die Serienfertigung von Drucktanks geeignet ist. Mit dem nebengeordneten Patentanspruch erstreckt sich die Erfindung auch auf einen Drucktank, welcher mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist. Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich analog für beide Erfindungsgegenstände aus den abhängigen Patentansprüchen, der nachfolgenden Erfindungsbeschreibung sowie der Zeichnung.With the method according to the invention of claim 1, a further method for producing a pressure tank has now been created, which also enables very short cycle times and is therefore particularly suitable for the series production of pressure tanks. With the independent patent claim, the invention also extends to a pressure tank which is produced using the method according to the invention. Further developments and refinements of the invention result analogously for both subjects of the invention from the dependent patent claims, the following description of the invention and the drawing.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines (röhrenförmigen) Drucktanks für die Speicherung von Brennstoff in einem Kraftfahrzeug umfasst zumindest die folgenden, insbesondere in dieser Abfolge auszuführenden Schritte, wobei diese Schritte vorzugsweise automatisiert ausgeführt werden:

  • -Bereitstellen eines aus thermoplastischem Kunststoff, insbesondere aus einem Polyamid (PA), gefertigten Rohrstücks (nachfolgend auch als thermoplastisches Rohstück bezeichnet) oder gleichwirkend eines Schlauchstücks, welches den Liner bildet;
  • - Bereitstellen von zwei (vorgefertigten) End- bzw. Abschlussstücken und Verschließen der axialen bzw. stirnseitigen (noch offenen) Enden des thermoplastischen Rohrstücks mit diesen Abschlussstücken, wozu zumindest die Enden (Rohrenden) bzw. die axialen Endbereiche des thermoplastischen Rohrstücks und/oder die Abschlussstücke erwärmt werden, bspw. mittels Heißluft oder Heizstrahler (z. B. Infrarotstrahler), und dann die Abschlussstücke in axialer Richtung auf die offenen Enden des thermoplastischen Rohrstücks aufgepresst bzw. aufgedrückt werden (s. u.), was nacheinander oder an beiden Rohrenden gleichzeitig erfolgen kann;
  • - Bereitstellen eines aus faserverstärktem Kunststoff (FVK) gefertigten Rohrstücks oder gleichwirkend eines Schlauchstücks, welches die Faserummantelung bildet und hierzu auf das (zuvor) mit den Abschlussstücken beidseitig verschlossene thermoplastische Rohrstück (axial) aufgeschoben wird (bzw. das beidseitig verschlossene thermoplastische Rohrstück wird in das aus faserverstärktem Kunststoff gefertigte Rohrstück eingeschoben) und dann am thermoplastischen Rohrstück und/oder an den Abschlussstücken befestigt bzw. fixiert wird.
The method according to the invention for producing a (tubular) pressure tank for storing fuel in a motor vehicle comprises at least the following steps, in particular to be carried out in this sequence, these steps preferably being carried out automatically:
  • Provision of a pipe section made of thermoplastic material, in particular a polyamide (PA) (hereinafter also referred to as a thermoplastic blank) or, with the same effect, a hose section which forms the liner;
  • - Provision of two (prefabricated) end pieces or end pieces and closing of the axial or front (still open) ends of the thermoplastic pipe piece with these end pieces, including at least the ends (pipe ends) or the axial end regions of the thermoplastic pipe piece and / or the End pieces are heated, for example by means of hot air or radiant heaters (e.g. infrared radiators), and then the end pieces are pressed or pressed onto the open ends of the thermoplastic pipe section in the axial direction (see below), which can be done one after the other or at both pipe ends at the same time;
  • - Provision of a pipe section made of fiber-reinforced plastic (FRP) or, with the same effect, a hose section which forms the fiber sheathing and for this purpose is pushed (axially) onto the thermoplastic pipe section closed on both sides with the end pieces (or the thermoplastic pipe section closed on both sides is inserted into the pipe section made of fiber-reinforced plastic is inserted) and then attached or fixed to the thermoplastic pipe section and / or to the end pieces.

Das aus faserverstärktem Kunststoff gefertigte Rohrstück (nachfolgend auch als FVK-Rohrstück bezeichnet) ist insbesondere aus einem glasfaserverstärkten Kunststoff (GFK) oder aus einem kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff (CFK) gefertigt und weist bevorzugt eine duroplastische Kunststoffmatrix auf, die ausgehärtet oder zumindest angehärtet ist. Es kann aber auch eine thermoplastische Kunststoffmatrix vorgesehen sein. Nach dem Aufschieben kann das Befestigen am thermoplastischen Rohrstück und/oder an den Abschlussstücken durch Verkleben, radiales Verpressen bzw. Aufpressen und/oder Anbringen wenigstens eines Fügehilfsmittels (z. B. eines Sicherungsstifts, eines Sicherungsrings, einer äußeren Armierung oder Ähnlichem) erfolgen.The pipe section made of fiber-reinforced plastic (hereinafter also referred to as FRP pipe section) is made in particular from a glass fiber reinforced plastic (GRP) or from a carbon fiber reinforced plastic (CFRP) and preferably has a thermosetting plastic matrix that is hardened or at least partially hardened. However, a thermoplastic plastic matrix can also be provided. After sliding on, it can be attached to the thermoplastic pipe section and / or to the end pieces by gluing, radial pressing or pressing and / or attaching at least one joining aid (e.g. a locking pin, a locking ring, an outer reinforcement or the like).

Erfindungsgemäß sind die Abschlussstücke becher- bzw. napfartig ausgebildet und weisen (jeweils) einen Boden bzw. eine Stirnwand sowie eine den Boden umgebende Umfangswandung bzw. Zarge mit konischer oder gegebenenfalls auch parabolischer Innenumfangsfläche auf. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass diese derart ausgebildeten Abschlussstücke in axialer Richtung so weit auf die Enden bzw. axialen Endbereiche des thermoplastischen Rohrstücks aufgepresst bzw. aufgedrückt werden, bis die Bodeninnenflächen (der Böden) an den Stirnflächen des thermoplastischen Rohrstücks anschlagen bzw. anstoßen. Dabei werden die Enden bzw. die axialen Endbereiche des thermoplastischen Rohrstücks an den konischen Innenumfangsflächen verjüngt und liegen dann konturfolgend an den konischen Innenumfangsflächen an. Auf diese Weise kann zwischen dem thermoplastischen Rohrstück (bzw. dem Liner) und den Abschlussstücken eine Abdichtung erzielt werden, die ohne zusätzliche Dichtungselemente (wie bspw. O-Ringe oder dergleichen) auskommt.According to the invention, the end pieces are cup-shaped or bowl-shaped and each have a base or an end wall and a peripheral wall or frame surrounding the base with a conical or possibly also parabolic inner peripheral surface. According to the invention, it is provided that these end pieces designed in this way are pressed or pressed onto the ends or axial end regions of the thermoplastic pipe section in the axial direction until the bottom inner surfaces (of the bottoms) abut or abut the end faces of the thermoplastic pipe section. The ends or the axial end regions of the thermoplastic pipe section are tapered on the conical inner circumferential surfaces and then rest against the conical inner circumferential surfaces following the contour. In this way, a seal can be achieved between the thermoplastic pipe section (or the liner) and the end pieces, which does not require additional sealing elements (such as, for example, O-rings or the like).

Bevorzugt erfolgt das Aufpressen der Abschlussstücke auf die Enden des thermoplastischen Rohrstücks weggesteuert. Dabei kann der Effekt genutzt werden, dass die Aufpresskraft für das Aufpressen eines Abschlussstücks beim Anschlagen dessen Bodeninnenfläche an die Stirnfläche des thermoplastischen Rohrstücks (s. o.) stark ansteigt. Der Aufpressvorgang kann dann beendet werden. Das Aufpressen kann aber auch weggesteuert erfolgen.The closing pieces are preferably pressed onto the ends of the thermoplastic pipe section in a controlled manner. The effect that can be used here is that the pressing force for pressing a terminating piece increases sharply when its bottom inner surface hits the end face of the thermoplastic pipe section (see above). The pressing process can then be ended. The pressing can also take place in a path-controlled manner.

Das thermoplastische Rohrstück kann zum Aufpressen der Abschlussstücke in einem Werkzeug angeordnet werden, welches das thermoplastische Rohrstück am Außenumfang bzw. an der Außenumfangsfläche (zumindest abschnittsweise) abstützt, sodass eine ungewollte Verformung, insbesondere eine Aufweitung bzw. Ausbauchung, verhindert wird. Das Werkzeug kann hierzu mit einer entsprechenden Kavität ausgebildet sein, in die das Rohrstück eingelegt wird. Ferner kann das Werkzeug eine Heizung aufweisen, mit der zumindest die Enden (Rohrenden) bzw. die axialen Endbereiche des zuvor im Werkzeug angeordneten thermoplastischen Rohrstücks zum Aufpressen der Abschlussstücke erwärmt werden können.The thermoplastic pipe section can be arranged in a tool for pressing on the end pieces, which supports the thermoplastic pipe section on the outer circumference or on the outer circumferential surface (at least in sections) so that undesired deformation, in particular a widening or bulging, is prevented. For this purpose, the tool can be designed with a corresponding cavity into which the pipe section is inserted. Furthermore, the tool can have a heater with which at least the ends (pipe ends) or the axial end regions of the thermoplastic pipe section previously arranged in the tool can be heated for pressing on the end pieces.

Das im Werkzeug (s. o.) angeordnete thermoplastische Rohrstück kann beim Aufpressen der Abschlussstücke, zumindest in der Endphase der Aufpressvorgänge, am Innenumfang bzw. an der Innenumfangsfläche (zumindest abschnittsweise) mit einem Dorn, insbesondere mit einem zerlegbaren Dorn, oder mittels Innendruck, insbesondere mittels Gas(innen)druck, abgestützt werden, wodurch unerwünschte Relativbewegungen zwischen dem thermoplastischen Rohrstück und dem Werkzeug sowie Stülp- bzw. Staucheffekte verhindert oder zumindest verringert werden können.The thermoplastic pipe section arranged in the tool (see above) can be used on the inner circumference or on the inner circumferential surface (at least in sections) with a mandrel, in particular with a dismountable mandrel, or by means of internal pressure, in particular by means of gas, when the end pieces are pressed on, at least in the final phase of the pressing-on processes (internal) pressure, as a result of which undesired relative movements between the thermoplastic pipe section and the tool as well as everting or upsetting effects can be prevented or at least reduced.

Das thermoplastische Rohrstück kann in einem vorausgehenden Verfahrens- bzw. Fertigungsschritt durch Extrusion hergestellt werden, wobei dann bevorzugt vorgesehen ist, dass die Abschlussstücke nach dem Extrudieren (und gegebenenfalls nach dem Abtrennen bzw. Ablängen des Rohrstücks vom Extrudat) unter Ausnutzung der Extrusions(rest)wärme aufgepresst werden. Dadurch können Energie eingespart und die Taktzeit verkürzt werden.The thermoplastic pipe section can be produced in a preceding process or production step by extrusion, in which case it is then preferably provided that the end pieces after the extrusion (and, if necessary, after the separation or cutting to length of the pipe section from the extrudate) using the extrusion (remainder) heat to be pressed on. This saves energy and shortens the cycle time.

Möglicherweise kann auch ein gesondertes Erwärmen der Abschlussstücke und/oder der Enden des thermoplastischen Rohrstücks entfallen.Separate heating of the terminating pieces and / or the ends of the thermoplastic pipe section can possibly also be dispensed with.

Die Abschlussstücke können aus Metall, insbesondere aus einer Stahl- oder Aluminiumlegierung, gebildet bzw. gefertigt sein. Die Abschlussstücke können aber auch aus Kunststoff, insbesondere aus einem thermoplastischen Kunststoff, gegebenenfalls auch mit Faserverstärkung, gebildet bzw. gefertigt sein (bspw. als Kunststoffspritzgussteile), sodass sich zwischen den aufgepressten Abschlussstücken und dem thermoplastischen Rohrstück auch stoffschlüssige Verbindungen ausbilden können.The end pieces can be formed or manufactured from metal, in particular from a steel or aluminum alloy. However, the end pieces can also be formed or manufactured from plastic, in particular from a thermoplastic material, optionally also with fiber reinforcement (e.g. as plastic injection molded parts), so that material connections can also be formed between the pressed-on end pieces and the thermoplastic pipe section.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Die in den Figuren der Zeichnung gezeigten und/oder nachfolgend erläuterten Merkmale können, auch unabhängig von bestimmten Merkmalskombinationen, allgemeine Merkmale der Erfindung sein und die Erfindung entsprechend weiterbilden.

  • 1 zeigt in einer schematischen Schnittdarstellung (Längsschnitt) einen erfindungsgemäß hergestellten Drucktank.
  • 2 veranschaulicht das Aufpressen eines der Abschlussstücke bei der Herstellung des Drucktanks aus 1.
The invention is explained in more detail below with reference to the drawing. The in the figures of the Features shown in the drawing and / or explained below can be general features of the invention, also independently of certain combinations of features, and further develop the invention accordingly.
  • 1 shows in a schematic sectional view (longitudinal section) a pressure tank produced according to the invention.
  • 2 illustrates the pressing on of one of the end pieces during the manufacture of the pressure tank 1 .

1 zeigt den axialen Endbereich eines röhrenförmigen Drucktanks 100 zur Speicherung von Brennstoff in einem Kraftfahrzeug. Der andere axiale Endbereich des Drucktanks 100 ist im Wesentlichen identisch bzw. spiegelsymmetrisch ausgebildet. Der Drucktank 100 hat eine Längsachse L und weist einen zylindrischen Hohlkörper 110 auf, der die Drucktankwandung bildet. Die Wandung des zylindrischen Hohlkörpers 110 ist mehrlagig bzw. mehrschichtig aufgebaut und weist einen Liner (Innenhülle) 112 und eine den Liner 112 umhüllende bzw. umschließende Faserummantelung (Außenhülle) 114 auf. Der zylindrische Hohlkörper 110 ist an seinen beiden Enden mit Abschlussstücken 120 verschlossen, wie nachfolgend noch näher erläutert. Das gezeigte Abschlussstück 120 weist eine Axialbohrung 125, insbesondere mit Anschlussgewinde, auf, sodass ein Ventil, eine Anschlussleitung oder dergleichen angeschlossen werden kann. 1 shows the axial end region of a tubular pressure tank 100 for storing fuel in a motor vehicle. The other axial end area of the pressure tank 100 is essentially identical or mirror-symmetrical. The pressure tank 100 has a longitudinal axis L. and has a cylindrical hollow body 110 on, which forms the pressure tank wall. The wall of the cylindrical hollow body 110 is multi-layered or multi-layered and has a liner (inner shell) 112 and one the liner 112 enveloping or enclosing fiber cladding (outer shell) 114 on. The cylindrical hollow body 110 is terminated at both ends 120 closed, as explained in more detail below. The end piece shown 120 has an axial bore 125 , in particular with a connection thread, so that a valve, a connection line or the like can be connected.

Der Drucktank 100 ist ein sogenanntes Zusammenbauteil (ZSB-Teil). Erfindungsgemäß umfasst die Herstellung des Drucktanks 100 folgende Fertigungs- bzw. Verfahrensschritte (siehe auch 2):

  • - Bereitstellen eines aus thermoplastischem Kunststoff gefertigten Rohrstücks (112'), welches den Liner 112 bildet;
  • - Bereitstellen der beiden Abschlussstücken (120) und Verschließen der stirnseitigen Enden des thermoplastischen Rohrstücks (112') mit den Abschlussstücken (120), d. h., jedes (offene) axiale Ende des thermoplastischen Rohrstücks 112' wird mit einem der Abschlussstücke 120 verschlossen, wozu die Enden des thermoplastischen Rohrstücks (112') und/oder die Abschlussstücke (120) erwärmt und dann die Abschlussstücke (120) in axialer Richtung (L) auf die offenen Enden des thermoplastischen Rohrstücks aufgepresst bzw. aufgedrückt werden (siehe 2);
  • - Bereitstellen eines aus faserverstärktem Kunststoff (FVK) gefertigten Rohrstücks 114', welches auf das mit den Abschlussstücken 120 beidseitig verschlossene thermoplastische Rohrstück 112' aufgeschoben und dann am thermoplastischen Rohrstück 112' und/oder an den Abschlussstücken 120 befestigt wird, sodass ein druckfester und insbesondere unlösbarer Bauteilverbund entsteht.
The pressure tank 100 is a so-called assembly part (ZSB part). According to the invention, the production of the pressure tank comprises 100 the following manufacturing or process steps (see also 2 ):
  • - Provision of a pipe section made of thermoplastic material ( 112 ' ), which is the liner 112 forms;
  • - Provision of the two end pieces ( 120 ) and closing the front ends of the thermoplastic pipe section ( 112 ' ) with the end pieces ( 120 ), ie, each (open) axial end of the thermoplastic pipe section 112 ' comes with one of the end pieces 120 closed, including the ends of the thermoplastic pipe section ( 112 ' ) and / or the end pieces ( 120 ) and then the end pieces ( 120 ) in the axial direction ( L. ) are pressed or pressed onto the open ends of the thermoplastic pipe section (see 2 );
  • - Provision of a pipe section made of fiber-reinforced plastic (FRP) 114 ' which one to the one with the terminators 120 Thermoplastic pipe section closed on both sides 112 ' pushed on and then on the thermoplastic pipe section 112 ' and / or on the end pieces 120 is attached, so that a pressure-resistant and, in particular, non-detachable component composite is created.

2 veranschaulicht das Fügen eines Abschlussstücks 120 mit dem thermoplastischen Rohrstück 112'. (Die folgenden Erläuterungen gelten analog für den anderen axialen Endbereich.) Bevorzugt wird das thermoplastische Rohrstück 112' zuvor mit entsprechender axialer Länge von einem Halbzeug (Meterware), z. B. einem extrudierten Kunststoffrohr, abgetrennt. Der Außendurchmesser des Abschlussstücks 120 entspricht dem Außendurchmesser des thermoplastischen Rohrstücks 112'. 2 illustrates the joining of an end piece 120 with the thermoplastic pipe section 112 ' . (The following explanations apply analogously to the other axial end area.) The thermoplastic pipe section is preferred 112 ' previously with the corresponding axial length of a semi-finished product (yard goods), z. B. an extruded plastic pipe, separated. The outer diameter of the end piece 120 corresponds to the outer diameter of the thermoplastic pipe section 112 ' .

Das thermoplastische Rohrstück 112' wird in einem Werkzeug 200 angeordnet. Zum Aufpressen wird zumindest das Rohrende des thermoplastischen Rohrstücks 112' und/oder das Abschlussstück 120 erwärmt und dann das Abschlussstück 120 in axialer Richtung L kappen- bzw. haubenartig auf das offene Ende des Rohrstücks 112' aufgedrückt, wie durch die Pfeile F veranschaulicht. Bevorzugt erfolgt dieses Aufpressen bzw. Aufdrücken kraftgesteuert. Gegebenenfalls wird beim Aufpressen auch ein abstützender bzw. stabilisierender Dorn oder Innendruck verwendet, wie oben erläutert.The thermoplastic pipe section 112 ' is in one tool 200 arranged. At least the pipe end of the thermoplastic pipe section is used for pressing on 112 ' and / or the end piece 120 heated and then the end piece 120 in the axial direction L. cap-like or hood-like on the open end of the pipe section 112 ' pressed, as illustrated by the arrows F. This pressing on or pressing on is preferably carried out in a force-controlled manner. If necessary, a supporting or stabilizing mandrel or internal pressure is also used during the pressing, as explained above.

Das insbesondere einstückig aus Metall oder Kunststoff gefertigte Abschlussstück 120 ist napf- bzw. becherartig ausgebildet und weist einen Boden bzw. eine Stirnwand 121 sowie eine kragenartig den Boden 121 umgebende Umfangswandung bzw. Zarge 122 mit konischer Innenumfangsfläche 123 auf. Die Umfangswandung 122 kann an der (axial) inneren Stirnfläche spitz- bzw. scharfkantig ausgebildet sein, wie dargestellt. Zwischen dem Abschlussstück 120 und dem axialen Endbereich des Rohrstücks 112' kann sich eine kraft-, form- und/oder stoffschlüssige Fügeverbindung ausbilden (siehe 1). Optional kann zusätzlich eine Verklebung oder dergleichen erfolgen.The terminating piece, in particular made in one piece from metal or plastic 120 is cup-shaped or cup-shaped and has a bottom or an end wall 121 as well as a collar-like base 121 surrounding peripheral wall or frame 122 with conical inner peripheral surface 123 on. The perimeter wall 122 can be pointed or sharp-edged on the (axially) inner end face, as shown. Between the end piece 120 and the axial end region of the pipe section 112 ' a force-fit, form-fit and / or material-fit joint connection can develop (see 1 ). Gluing or the like can optionally also take place.

Das Abschlussstück 120 wird in axialer Richtung mit der spitzen bzw. scharfkantigen Stirnfläche voraus so weit auf das Ende des thermoplastischen Rohrstücks 112' aufgepresst, bis die Bodeninnenfläche 124 des Bodens 121 an der (kreisringförmigen) Stirnfläche des thermoplastischen Rohrstücks 112' anschlägt bzw. anstößt (siehe 1). Dabei wird das axiale Ende bzw. der axiale Endbereich des Rohrstücks 112' radial verformt bzw. verjüngt und legt sich dabei konturfolgend an die konische Innenumfangsfläche 123 des Abschlussstücks 120 an (siehe 1). Gegebenenfalls wird der axiale Endbereich des Rohrstücks 112' auch in axialer Richtung, und zwar entgegen der Aufpressrichtung, verformt und dabei quasi abgestreckt. Bevorzugt entspricht die erzeugte axiale Überdeckung zwischen dem verjüngten Endbereich des Rohrstücks 112' und der Innenumfangsfläche 123 des Abschlussstücks 120 wenigstens dem halben Innendurchmesser, insbesondere wenigstens dem Innendurchmesser, des Rohrstücks 112' (das Abschlussstück 120 ist entsprechend ausgebildet).The final piece 120 is in the axial direction with the pointed or sharp-edged face ahead so far on the end of the thermoplastic pipe section 112 ' pressed on until the bottom inner surface 124 of the soil 121 on the (circular) end face of the thermoplastic pipe section 112 ' strikes or bumps (see 1 ). The axial end or the axial end region of the pipe section is thereby 112 ' radially deformed or tapered and lies on the conical inner circumferential surface following the contour 123 of the end piece 120 at (see 1 ). If necessary, the axial end area of the pipe section 112 ' also deformed in the axial direction, namely against the pressing-on direction, and thereby quasi-ironed. The axial overlap produced preferably corresponds to between the tapered end region of the pipe section 112 ' and the inner peripheral surface 123 of the end piece 120 at least half the inner diameter, in particular at least the inner diameter, of the pipe section 112 ' (the end piece 120 is designed accordingly).

Auf das an beiden axialen Enden mit Abschlussstücken 120 verschlossene thermoplastische Rohrstück 112' wird nun ein FVK-Rohrstück 114' aufgeschoben (bzw. das beidseitig verschlossene thermoplastische Rohrstück 112' wird in das FVK-Rohrstück 114' eingeschoben) und am thermoplastischen Rohrstück 112' und/oder an den Abschlussstücken 120 befestigt. Die Befestigung kann bspw. durch Verkleben, radiales Aufpressen und/oder Anbringen wenigstens eines Fügehilfsmittels erfolgen. Bevorzugt erfolgt die Befestigung an den Umfangswandungen 122 der Abschlussstücke 120. Außerdem können die Abschlussstücke 120 nach (axial) außen verjüngt ausgebildet sein (wie in 1 strichliniert angedeutet), sodass durch radiales Verpressen bzw. Aufpressen (oder dergleichen) des FVK-Rohrstücks 114' quasi hinterschnittige Verbindungen hergestellt werden können.On that with end pieces at both axial ends 120 sealed thermoplastic pipe section 112 ' now becomes a FRP pipe section 114 ' pushed on (or the thermoplastic pipe section closed on both sides 112 ' is in the FRP pipe section 114 ' inserted) and on the thermoplastic pipe section 112 ' and / or on the end pieces 120 attached. The fastening can take place, for example, by gluing, radial pressing and / or attaching at least one joining aid. It is preferably attached to the peripheral walls 122 the end pieces 120 . In addition, the end pieces 120 be tapered (axially) outward (as in 1 indicated by dashed lines), so that by radial pressing or pressing (or the like) of the FRP pipe section 114 ' quasi undercut connections can be made.

Das FVK-Rohrstück 114' kann zuvor mit entsprechender axialer Länge von einem Halbzeug (Meterware), z. B. einem pultrudierten bzw. stranggezogenen faserverstärktem Kunststoffrohr, abgetrennt werden. Bevorzugt sind der Außendurchmesser des Rohrstücks 112' und der Innendurchmesser des FVK-Rohrstücks 114' passgenau aufeinander abgestimmt. Ferner bilden die aufgepressten Abschlussstücke 120 mit dem thermoplastischen Rohrstück 112' eine glatte bzw. stufenfreie (zylindrische) Außenumfangsfläche.The FRP pipe section 114 ' can previously with the appropriate axial length of a semi-finished product (yard goods), z. B. a pultruded or extruded fiber-reinforced plastic pipe can be separated. The outer diameter of the pipe section is preferred 112 ' and the inside diameter of the FRP pipe section 114 ' perfectly matched. Furthermore, the pressed-on end pieces form 120 with the thermoplastic pipe section 112 ' a smooth or step-free (cylindrical) outer peripheral surface.

Für den auf diese Weise hergestellten Drucktank 100 sind keine zusätzlichen Dichtungselemente (wie bspw. O-Ringe oder dergleichen) erforderlich, sodass der Drucktank 100 gewissermaßen dichtungslos bzw. dichtungsfrei ist (siehe 1). Bei ansteigendem Innendruck im Drucktank 100 verstärkt sich automatisch die Abdichtung an den Abschlussstücken 120, da die verjüngten Rohrenden des thermoplastischen Rohrs 112' bzw. des Liners 112 verstärkt gegen die Innenumfangsflächen 123 gedrückt werden (selbstverstärkende Dichtungsfunktion).For the pressure tank made in this way 100 no additional sealing elements (such as, for example, O-rings or the like) are required, so that the pressure tank 100 is to a certain extent sealless or seal-free (see 1 ). With increasing internal pressure in the pressure tank 100 the seal on the end pieces is automatically strengthened 120 as the tapered pipe ends of the thermoplastic pipe 112 ' or the liner 112 reinforced against the inner peripheral surfaces 123 be pressed (self-reinforcing sealing function).

Claims (7)

Verfahren zur Herstellung eines Drucktanks (100) für die Speicherung von Brennstoff in einem Kraftfahrzeug, mit den Schritten: - Bereitstellen eines aus thermoplastischem Kunststoff gefertigten Rohrstücks (112'); - Bereitstellen von zwei Abschlussstücken (120), welche napfartig ausgebildet sind und einen Boden (121) sowie eine den Boden (121) umgebende Umfangswandung (122) mit konischer Innenumfangsfläche (123) aufweisen, und Verschließen der stirnseitigen Enden des thermoplastischen Rohrstücks (112') mit den Abschlussstücken (120), wozu die Enden des thermoplastischen Rohrstücks (112') und/oder die Abschlussstücke (120) erwärmt und dann die Abschlussstücke (120) in axialer Richtung (L) so weit auf die offenen Enden des thermoplastischen Rohrstücks (112') aufgepresst werden, bis deren Bodeninnenflächen (124) an den Stirnflächen des thermoplastischen Rohrstücks (112') anschlagen; - Bereitstellen eines aus faserverstärktem Kunststoff gefertigten Rohrstücks (114'), welches auf das mit den Abschlussstücken (120) beidseitig verschlossene thermoplastische Rohrstück (112') aufgeschoben und dann am thermoplastischen Rohrstück (112') und/oder an den Abschlussstücken (120) befestigt wird.Method for producing a pressure tank (100) for storing fuel in a motor vehicle, comprising the steps: - Provision of a pipe section (112 ') made of thermoplastic material; - Provision of two end pieces (120), which are cup-shaped and have a base (121) and a peripheral wall (122) surrounding the base (121) with a conical inner peripheral surface (123), and closing the front ends of the thermoplastic pipe section (112 ') ) with the end pieces (120), for which the ends of the thermoplastic pipe section (112 ') and / or the end pieces (120) are heated and then the end pieces (120) in the axial direction (L) so far onto the open ends of the thermoplastic pipe section ( 112 ') are pressed on until their bottom inner surfaces (124) abut the end surfaces of the thermoplastic pipe section (112'); - Provision of a pipe section (114 ') made of fiber-reinforced plastic, which is pushed onto the thermoplastic pipe section (112') closed on both sides with the end pieces (120) and then fastened to the thermoplastic pipe section (112 ') and / or to the end pieces (120) will. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufpressen der Abschlussstücke (120) kraftgesteuert erfolgt.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the closing pieces (120) are pressed on in a force-controlled manner. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das thermoplastische Rohrstück (112') beim Aufpressen der Abschlussstücke (120) in einem Werkzeug (200) angeordnet ist, welches das thermoplastische Rohrstück (112') am Außenumfang abstützt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the thermoplastic pipe section (112 ') is arranged in a tool (200) when the end pieces (120) are pressed on, which tool supports the thermoplastic pipe section (112') on the outer circumference. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das im Werkzeug (200) angeordnete thermoplastische Rohrstück (112') beim Aufpressen der Abschlussstücke (120) am Innenumfang mit einem Dorn oder mittels Innendruck abgestützt wird.Procedure according to Claim 3 , characterized in that the thermoplastic pipe section (112 ') arranged in the tool (200) is supported on the inner circumference with a mandrel or by means of internal pressure when the end pieces (120) are pressed on. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das thermoplastische Rohrstück (112') in einem vorausgehenden Schritt durch Extrusion hergestellt wird und die Abschlussstücke (120) nach dem Extrudieren unter Ausnutzung der Extrusionswärme aufgepresst werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the thermoplastic pipe piece (112 ') is produced in a previous step by extrusion and the end pieces (120) are pressed on after extrusion using the extrusion heat. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschlussstücke (120) aus Kunststoff, insbesondere aus einem thermoplastischen Kunststoff, gefertigt sind.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the end pieces (120) are made from plastic, in particular from a thermoplastic plastic. Drucktank (100), der mit einem Verfahren gemäß einem der vorausgehenden Ansprüche hergestellt wurde, aufweisend: - einen Liner (112), der aus einem thermoplastischen Rohrstück (112') gebildet ist; - zwei Abschlussstücke (120), die auf die Enden des Liners (112) bzw. thermoplastischen Rohrstücks (112') aufgepresst sind, wobei die Abschlussstücke (120) napfartig ausgebildet sind und einen Boden (121) sowie eine den Boden (121) umgebende Umfangswandung (122) mit konischer Innenumfangsfläche (123) aufweisen, und wobei die Abschlussstücke (120) in axialer Richtung (L) so weit auf die Enden des Liners (112) bzw. thermoplastischen Rohrstücks (112') aufgepresst sind, dass deren Bodeninnenflächen (124) an den Stirnflächen des Liners (112) bzw. thermoplastischen Rohrstücks (112') anliegen; und - eine den Liner (112) umhüllende Faserummantelung (114), die aus einem aufgeschobenen FVK-Rohrstück (114') gebildet und am Liner (112) bzw. thermoplastischen Rohrstück (112') und/oder an den Abschlussstücken (120) befestigt ist.A pressure tank (100) which has been produced by a method according to one of the preceding claims, comprising: - a liner (112) which is formed from a thermoplastic pipe piece (112 '); - Two end pieces (120) which are pressed onto the ends of the liner (112) or thermoplastic pipe section (112 '), the end pieces (120) being cup-shaped and a base (121) and one surrounding the base (121) Have circumferential wall (122) with conical inner circumferential surface (123), and wherein the end pieces (120) are pressed so far in the axial direction (L) onto the ends of the liner (112) or thermoplastic pipe section (112 ') that their bottom inner surfaces ( 124) rest against the end faces of the liner (112) or thermoplastic pipe section (112 '); and - a fiber cladding (114) enveloping the liner (112), formed from a slipped FRP pipe section (114 ') and attached to the liner (112) or thermoplastic pipe section (112') and / or to the end pieces (120) is.
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