DE102019207484B3 - Process for producing a pressure tank with outer rings, and pressurized tank with outer rings manufactured in accordance with the method - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines zur Speicherung von Brennstoff in einem Kraftfahrzeug vorgesehenen Drucktanks (100), der einen zylindrischen Abschnitt, zwei Kuppelabschnitte sowie zwei Außenringe, welche die Kuppelabschnitte zumindest teilweise umgeben, aufweist, mit den Schritten:- Bereitstellen eines vorgefertigten Tankelements (200) mit einem zylindrischen Abschnitt sowie zwei endseitigen Kuppelabschnitten;- Anordnen des Tankelements (200) in einer Wickelvorrichtung (400) zusammen mit zwei vorgefertigten Wickelhülsen (300), deren Außenumfangsflächen (310) beidseitig den zylindrischen Abschnitt des Tankelements (200) verlängern;- Umwickeln des zylindrischen Abschnitts des Tankelements (200) und der Außenumfangsflächen der Wickelhülsen (300) mit einem Faserband (F), wobei eine durchgängige Wickelschicht (130) erzeugt wird;- Aushärten der Wickelschicht (130), wobei die Wickelhülsen (300) am Tankelement (200) verbleiben;- Abtrennen beider axialen Enden.Die Erfindung betrifft ferner einen verfahrensgemäß hergestellten Drucktank (100).The invention relates to a method for producing a pressure tank (100) provided for the storage of fuel in a motor vehicle, said pressure tank having a cylindrical section, two dome sections and two outer rings, which at least partially surround the dome sections, comprising the steps: - Providing a prefabricated tank element (200) with a cylindrical section and two end-side dome sections; - arranging the tank element (200) in a winding device (400) together with two prefabricated winding sleeves (300), the outer peripheral surfaces (310) of which extend the cylindrical section of the tank element (200) on both sides; - Wrapping the cylindrical section of the tank element (200) and the outer circumferential surfaces of the winding tubes (300) with a sliver (F), whereby a continuous winding layer (130) is produced; - Hardening the winding layer (130), the winding tubes (300) on Tank element (200) remain; - Detach both axial ends The invention also relates to a pressure tank (100) produced in accordance with the method.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines zur Speicherung von Brennstoff in einem Kraftfahrzeug vorgesehenen Drucktanks, der, insbesondere zur Befestigung des Drucktanks an einem Kraftfahrzeug vorgesehene, Außenringe aufweist. Die Erfindung betrifft ferner einen erfindungsgemäß hergestellten Drucktank mit Außenringen.The invention relates to a method for producing a pressure tank provided for storing fuel in a motor vehicle, which has outer rings, in particular provided for fastening the pressure tank to a motor vehicle. The invention further relates to a pressure tank with outer rings produced according to the invention.

Drucktanks der hier betreffenden Art werden in Kraftfahrzeugen zur Speicherung von Brennstoff, insbesondere zur Speicherung von Wasserstoff (H2) für einen Brennstoffzellenantrieb oder zur Speicherung von Erdgas (CNG) für einen Erdgasantrieb, verwendet. Eine gängige Bauart solcher Drucktanks sieht eine röhrenförmige bzw. rohrartige Ausgestaltung vor, mit einem mittleren zylindrischen bzw. hohlzylindrischen Abschnitt sowie zwei endseitigen Kuppelabschnitten, die auch als Dome bzw. Dombereiche oder als Polkappen bezeichnet werden.Pressure tanks of the type in question are used in motor vehicles for storing fuel, in particular for storing hydrogen (H 2 ) for a fuel cell drive or for storing natural gas (CNG) for a natural gas drive. A common design of such pressure tanks provides a tubular or tubular configuration, with a central cylindrical or hollow cylindrical section and two end-side dome sections, which are also referred to as domes or dome areas or as polar caps.

Die DE 10 2016 201 477 A1 offenbart einen Druckbehälter zur Speicherung von Brennstoff. Der Druckbehälter umfasst 1) eine erste faserverstärkte Schicht welche sich über einen Mantelbereich und über mindestens einen Endbereich des Druckbehälters erstreckt; 2) mindestens ein Verbindungsrohr welches zumindest bereichsweise an der ersten faserverstärkten Schicht anliegt; und 3) eine zweite faserverstärkte Schicht welche sich über den Mantelbereich des Druckbehälters und über einer Rohrmantelaußenoberfläche des Verbindungsrohres erstreckt. Es wird auch ein entsprechendes Herstellungsverfahren offenbart.The DE 10 2016 201 477 A1 discloses a pressure vessel for storing fuel. The pressure vessel comprises 1) a first fiber-reinforced layer which extends over a jacket region and over at least one end region of the pressure vessel; 2) at least one connecting tube which lies at least in regions on the first fiber-reinforced layer; and 3) a second fiber-reinforced layer which extends over the jacket region of the pressure vessel and over a pipe jacket outer surface of the connecting pipe. A corresponding manufacturing process is also disclosed.

Die DE 20 2015 102 089 U1 beschreibt einen Druckbehälter zur Speicherung von unter Druck stehenden Fluiden. Gezeigt sind auch Ausführungsformen (siehe 4 bis 7) mit zwei Polkappen (1), die nach außen gewölbte Böden bzw. Kalotten (2.1) aufweisen, und dazwischen positioniertem Mantelbereich bzw. Mantelrohr (11), wobei die Polkappen (1) einen sich axial erstreckenden Außenring (4), der sich bis über die Kalotte (2.1) erstreckt, besitzen. Zur Herstellung eines solchen Druckbehälters (B) werden die Stirnseiten (4.1) der Polkappen (1) mit den Stirnseiten (11.1) des Mantelbereichs (11) verbunden, bevorzugt verschweißt, wodurch ein Linerbehälter (LB) hergestellt ist, der anschließen mit einem Tape (12) umwickelt wird. Nach dem Aushärten des beim Umwickeln teilweise aufgeschmolzenen Tapes (12) ist der Druckbehälter (B) fertig gestellt. (siehe Abs. [0054]).The DE 20 2015 102 089 U1 describes a pressure vessel for storing pressurized fluids. Embodiments are also shown (see 4th to 7 ) with two pole caps (1), which have outwardly curved bottoms or spherical caps (2.1), and a jacket region or jacket tube (11) positioned between them, the pole caps (1) having an axially extending outer ring (4) which extends up to extends over the calotte (2.1). To produce such a pressure vessel (B), the end faces (4.1) of the pole caps (1) are connected, preferably welded, to the end faces (11.1) of the jacket region (11), thereby producing a liner container (LB) which is then connected with a tape ( 12) is wrapped. The pressure vessel (B) is finished after the tape (12) partially melted during the wrapping has hardened. (see paragraph [0054]).

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren des Patentanspruchs 1 wird nun ein weiteres Verfahren zur Herstellung eines Drucktanks mit Außenringen vorgestellt, das insbesondere auch für die Mittel- und Großserienfertigung geeignet ist. Mit dem nebengeordneten Patentanspruch erstreckt sich die Erfindung auch auf einem erfindungsgemäß hergestellten Drucktank mit Außenringen. Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich analog für beide Erfindungsgegenstände aus den abhängigen Patentansprüchen, der nachfolgenden Erfindungsbeschreibung und der Zeichnung.With the inventive method of claim 1, another method for producing a pressure tank with outer rings is now presented, which is particularly suitable for medium and large series production. With the independent claim, the invention also extends to a pressure tank according to the invention with outer rings. Further developments and refinements of the invention result analogously for both subject matter of the invention from the dependent patent claims, the following description of the invention and the drawing.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines zur Speicherung von Brennstoff in einem Kraftfahrzeug vorgesehenen Drucktanks, aufweisend

  • - einen (mittleren) zylindrischen Abschnitt,
  • - zwei Kuppelabschnitte, sowie
  • - zwei Außenringe (bzw. Kragen), welche (in radialer Richtung) die Kuppelabschnitte zumindest teilweise (kragenartig) umgeben bzw. sich in axialer Richtung zumindest teilweise über die Kuppelabschnitte erstrecken, wobei diese Außenringe insbesondere zur Befestigung bzw. Anbindung des Drucktanks an einem Kraftfahrzeug vorgesehen sind,
umfasst zumindest die folgenden Schritte:
  • - Bereitstellen eines vorgefertigten Tankelements, welches bereits mit einem zylindrischen Abschnitt sowie zwei endseitigen Kuppelabschnitten ausgebildet ist;
  • - Anordnen des Tankelements in einer Wickelvorrichtung (Wickelmaschine) zusammen mit zwei vorgefertigten Wickelhülsen, die als Aufsteckteile mit zumindest nährungsweise zylindrischen Außenumfangsflächen ausgebildet sind und über die Kuppelabschnitte gestülpt bzw. auf die Kuppelabschnitte aufgesetzt werden, derart, dass deren Außenumfangsflächen (in axialer Richtung) beidseitig den zylindrischen Abschnitt des Tankelements verlängern, insbesondere so, dass ein gemeinsamer Wickelbereich bzw. eine gemeinsame, im Wesentlichen zylindrische Wickelfläche entsteht;
  • - Umwickeln bzw. Überwickeln des Wickelbereichs, d. h. des zylindrischen Abschnitts des Tankelements und der Außenumfangsflächen der Wickelhülsen, mit (wenigstens) einem Faserband, wobei eine durchgängige, insbesondere mehrlagige, Wickelschicht erzeugt wird;
  • - Aushärten der Wickelschicht, insbesondere in einem Ofen, wobei die Wickelhülsen am Tankelement verbleiben;
  • - Abtrennen der beiden axialen Enden (d. h. axiales Beschneiden des soweit gefertigten bzw. hergestellten Drucktanks), wobei die Trennschnitte durch die (ausgehärtete) Wickelschicht und die Wickelhülsen geführt werden, sodass nach Abschluss die axial inneren (d. h. dem Tankelement zugewandten bzw. an das Tankelement angrenzenden und von der Wickelschicht umgebenen) Wickelhülsenabschnitte am (fertig hergestellten) Drucktank verbleiben.
The method according to the invention for producing a pressure tank intended for storing fuel in a motor vehicle, comprising
  • - a (middle) cylindrical section,
  • - Two dome sections, as well
  • - Two outer rings (or collar) which (in the radial direction) surround the dome sections at least partially (collar-like) or extend at least partially in the axial direction over the dome sections, these outer rings in particular for fastening or connecting the pressure tank to a motor vehicle are provided
includes at least the following steps:
  • - Providing a prefabricated tank element which is already formed with a cylindrical section and two end-side dome sections;
  • - Arranging the tank element in a winding device (winding machine) together with two prefabricated winding sleeves, which are designed as plug-on parts with at least approximately cylindrical outer peripheral surfaces and are slipped over the dome sections or placed on the dome sections in such a way that their outer peripheral surfaces (in the axial direction) on both sides extend the cylindrical section of the tank element, in particular in such a way that a common winding area or a common, essentially cylindrical winding surface is formed;
  • - Wrapping or overwrapping the winding area, ie the cylindrical section of the tank element and the outer peripheral surfaces of the winding tubes, with (at least) one sliver, whereby a continuous, in particular multi-layer, winding layer is produced;
  • Curing the winding layer, in particular in an oven, the winding tubes remaining on the tank element;
  • - Separating the two axial ends (ie axially trimming the pressure tank manufactured or manufactured so far), the separating cuts being made through the (hardened) winding layer and the winding sleeves, so that the axially inner (ie the Tank sleeve sections facing the tank element or adjacent to the tank element and surrounded by the winding layer remain on the (finished) pressure tank.

Die erfindungsgemäß vorgesehenen Wickelhülsen vereinfachen die Herstellung und ermöglichen kurze Herstellungszeiten. Da das Abtrennen der axialen Enden erst nach dem Aushärten der Wickelschicht erfolgt, ist das Durchtrennen der Verstärkungsfasern (der Wickelschicht) vergleichsweise einfach möglich (insbesondere können hierfür auch mechanische Schneidwerkzeuge verwendet werden) und es kommt auch nicht zu einem signifikanten Spannungsabfall in den Verstärkungsfasern und/oder zu einer signifikanten Eigenschaftsreduktion in der Wickelschicht. Die nach Abschluss der Fertigung am Drucktank verbleibenden Wickelhülsenabschnitte bewirken eine zusätzliche Verstärkung und verbessern (ohne nennenswertes Mehrgewicht) die mechanischen Eigenschaften des Drucktanks, insbesondere der zur Befestigung bzw. Anbindung vorgesehenen Außenringe.The winding sleeves provided according to the invention simplify production and enable short production times. Since the axial ends are only separated after the winding layer has hardened, it is comparatively easy to cut through the reinforcing fibers (the winding layer) (in particular, mechanical cutting tools can also be used for this) and there is also no significant voltage drop in the reinforcing fibers and / or to a significant reduction in properties in the winding layer. The winding sleeve sections remaining on the pressure tank after completion of the production result in additional reinforcement and improve (without any significant additional weight) the mechanical properties of the pressure tank, in particular the outer rings provided for fastening or connection.

Eine Wickelhülse ist ein rohrartiges, insbesondere aus einem Kunststoffmaterial gefertigtes, Hohlprofilstück, welches eine im Wesentlichen zylindrische oder zumindest näherungsweise zylindrische (z. B. auch leicht konische) Außenumfangsfläche aufweist.A winding tube is a tubular, in particular made of a plastic material, hollow profile piece, which has a substantially cylindrical or at least approximately cylindrical (z. B. also slightly conical) outer peripheral surface.

Für das erfindungsgemäße Umwickeln wird bevorzugt ein Faserband, d. h. ein Verstärkungsfasern enthaltendes Bandmaterial (bspw. ein Tape oder auch ein Roving) verwendet, das insbesondere endlose Glas- oder Kohlenstofffasern aufweist. Als Matrixmaterial kann ein duroplastisches oder auch thermoplastisches Kunststoffmaterial vorgesehen sein. Bevorzugt wird das Faserband nass gewickelt, d. h. zuvor mit einem flüssigen Kunststoffmaterial (Harz) getränkt. Ebenso kann auch ein vorimprägniertes Faserband verwendet werden. Das Aushärten der erzeugten Wickelschicht erfolgt bevorzugt in einem Ofen. Bei Verwendung eines UV-härtenden Harzes kann das Aushärten auch durch UV-Bestrahlung erfolgen.For the wrapping according to the invention, a sliver, preferably. H. a tape material containing reinforcing fibers (for example a tape or a roving) is used, which in particular has endless glass or carbon fibers. A thermosetting or also thermoplastic plastic material can be provided as the matrix material. Preferably, the sliver is wound wet, i.e. H. previously soaked with a liquid plastic material (resin). A pre-impregnated sliver can also be used. The generated winding layer is preferably cured in an oven. When using a UV-curing resin, curing can also be carried out by UV radiation.

Das bereitgestellte Tankelement ist ein gasdichtes Behältnis, welches bevorzugt einen Liner, der insbesondere aus Metall (z. B. Aluminium) oder Kunststoff (z. B. Polyethylen oder Polyamid) gefertigt ist, und eine auf den Liner aufgebrachte Verstärkungsschicht, insbesondere eine Faserumwickelung, die bspw. aus einem Glasfaser- oder Kohlenstofffaserband mit einem thermo- oder duroplastischen Kunststoffmatrixmaterial gefertigt ist, aufweist. Das Tankelement kann eine zugelieferte Komponente sein, welche bspw. von einem Zulieferer bezogen wird. Das Tankelement kann auch in einem vorausgehenden Verfahrensschritt, der insbesondere auch Teil des erfindungsgemäßen Verfahrens sein kann, hergestellt werden, insbesondere durch Umwickeln eines noch unumwickelten oder bereits schon zumindest teilweise umwickelten Liners mit wenigstens einem Faserband, vorzugsweise in einer Wickelvorrichtung, wobei bevorzugt vorgesehen ist, dass das Tankelement dann zum weiteren Umwickeln zwecks Erzeugung der Außenringe in der Wickelvorrichtung verbleibt. Dies schließt auch den Fall ein, dass beim Herstellen des Tankelements gegen Ende des Wickelprozesses bzw. -vorgangs eine, insbesondere aus Glasfaserkunststoffverbundmaterial oder dergleichen bestehende, Verstärkungsschicht aufgebracht wird und hierbei die Außenringe quasi als axiale Verlängerungen dieser Verstärkungsschicht miterzeugt werden.The tank element provided is a gas-tight container, which preferably comprises a liner, which is in particular made of metal (e.g. aluminum) or plastic (e.g. polyethylene or polyamide), and a reinforcing layer applied to the liner, in particular a fiber wrap, which is made, for example, from a glass fiber or carbon fiber tape with a thermoplastic or thermosetting plastic matrix material. The tank element can be a supplied component, which is obtained, for example, from a supplier. The tank element can also be produced in a preceding method step, which can in particular also be part of the method according to the invention, in particular by wrapping at least one fiber sliver around an as yet unwrapped or already at least partially wrapped liner, preferably in a winding device, preferably providing that the tank element then remains in the winding device for further wrapping in order to produce the outer rings. This also includes the case that during the manufacture of the tank element towards the end of the winding process or process, a reinforcement layer, in particular consisting of glass fiber plastic composite material or the like, is applied and the outer rings are thereby also produced as axial extensions of this reinforcement layer.

Bevorzugt sind die Wickelhülsen als Kunststoff-Spritzgussteile, insbesondere als einstückige Kunststoff-Spritzgussteile, ausgebildet, d. h. die Wickelhülsen sind im Spritzgussverfahren aus einem Kunststoffmaterial, insbesondere aus einem thermoplastischen Kunststoffmaterial, gefertigt, wobei auch ein faserverstärktes Kunststoffmaterial, insbesondere ein faserverstärktes thermoplastisches Kunststoffmaterial, in Betracht kommt. Bevorzugt sind beide zur Herstellung eines Drucktanks verwendeten Wickelhülsen identisch ausgebildet.The winding sleeves are preferably designed as plastic injection-molded parts, in particular as one-piece plastic injection-molded parts. H. the winding sleeves are made by injection molding from a plastic material, in particular from a thermoplastic material, a fiber-reinforced plastic material, in particular a fiber-reinforced thermoplastic material, also being considered. Both winding sleeves used to produce a pressure tank are preferably of identical design.

Bevorzugt sind die Wickelhülsen so ausgebildet und werden derart angeordnet, d. h. über die Kuppelabschnitte des Tankelements gestülpt bzw. auf die Kuppelabschnitte aufgesetzt bzw. aufgesteckt, dass diese in axialer Richtung die Kuppelabschnitte überragen, d. h., sich in axialer Richtung bis über die Kuppelabschnitte erstrecken.The winding sleeves are preferably designed and arranged in such a way that H. slipped over the dome sections of the tank element or placed on the dome sections so that they protrude beyond the dome sections in the axial direction, i. i.e., extend in the axial direction over the dome sections.

Die Wickelhülsen können an ihren (axial) inneren, dem Tankelement zugewandten bzw. zuzuwenden axialen Enden (d. h. an ihren tankelementseitigen Enden) an die Kontur der Kuppelabschnitte (des Tankelements) formangepasst sein bzw. mit einer Formanpassung ausgebildet sein. Die Wickelhülsen können somit formschlüssig am Tankelement positioniert werden, sodass ein durchgängiger Wickelbereich bzw. eine durchgängige, im Wesentlichen zylindrische Wickelfläche entsteht.At their (axially) inner ends facing the tank element (i.e. at their ends on the tank element side), the winding sleeves can be adapted to the contour of the dome sections (of the tank element) or can be designed with a shape adjustment. The winding sleeves can thus be positively positioned on the tank element, so that a continuous winding area or a continuous, essentially cylindrical winding surface is created.

Beim Anordnen bzw. Aufstülpen der Wickelhülsen können (in axialer Richtung) zwischen dem Tankelement und den Wickelhülsen Elastomerelemente, die bspw. scheiben- oder ringförmig ausgebildet sind, angeordnet werden. Diese Elastomerelemente bilden Übergänge und verhindern eine Spaltbildung und bewirken zudem eine Abdichtung zwischen der jeweiligen Wickelhülse und dem Tankelement, sodass ein durchgängig geschlossener Wickelbereich (Wickelfläche) entsteht. Die Elastomerelemente werden beim Umwickeln mit umwickelt und verbleiben nach Abschluss (der Herstellung) am Drucktank. Die Elastomerelemente können auch an die tankelementseitigen Enden (d. h. an ihren dem Tankelement zugewandten bzw. zuzuwenden axialen Enden) der Wickelhülsen angeformt sein. Die Elastomerelemente können auch an die Kontur der Kuppelabschnitte (des Tankelements) formangepasst sein.When the winding sleeves are arranged or slipped on (in the axial direction), elastomer elements, which are, for example, disk-shaped or ring-shaped, can be arranged between the tank element and the winding sleeves. These elastomer elements form transitions and prevent the formation of gaps and also bring about a seal between the respective winding tube and the tank element, so that a completely closed winding area (winding surface) is created. The elastomer elements are wrapped with during wrapping and remain after completion (the Production) on the pressure tank. The elastomer elements can also be integrally formed on the ends of the winding sleeves on the tank element side (ie on their axial ends facing or facing the tank element). The elastomer elements can also be adapted in shape to the contour of the dome sections (the tank element).

Die Wickelhülsen können an ihren axial äußeren Enden (d. h. an ihren vom Tankelement abgewandten bzw. abzuwenden axialen Enden) mit sogenannten Wickelkränzen ausgebildet sein. Diese Wickelkränze weisen umlaufend (d. h. über den Umfang verteilt) eine Vielzahl an im Wesentlichen radial oder schräg (d. h. mit einem Winkel ≥ 45° zur Längs- bzw. Rotationsachse) abragenden Stiften auf. Die Stifte sind insbesondere nadel- oder nagelartige Elemente und können aus Metall oder auch aus Kunststoff gebildet sein. Bevorzugt sind die Stifte über dem Umfang zueinander in gleichen Winkel- bzw. Umfangsabständen angeordnet. Die Stifte dienen beim Umwickeln (des Wickelbereichs) mit dem Faserband, insbesondere bei einem mehrlagigen Umwickeln und/oder bei einem sogenannten schraubenförmigen Umwickeln (helically winding), als Umlenkungspunkte bzw. als Umschlagstellen für das Faserband. Die Wickelhülsen können also als Hohlprofil-Wickelkranz-Kombination ausgebildet sein und können, einschließlich der Wickelkränze, einstückig gefertigt sein (s. o.), insbesondere als Kunststoff-Spritzgussteile, wobei metallische Stifte schon beim Spritzgießen verankert werden können. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Wickelkränze beim Abtrennen der axialen Enden (bzw. beim axialen Beschneiden; s . o.) abgetrennt werden.The winding sleeves can be formed with so-called winding rings at their axially outer ends (i.e. at their axial ends facing away from or facing away from the tank element). These winding rings have all around (i.e. distributed over the circumference) a multiplicity of pins projecting essentially radially or obliquely (i.e. at an angle 45 45 ° to the longitudinal or rotational axis). The pins are in particular needle-like or nail-like elements and can be made of metal or plastic. The pins are preferably arranged around the circumference at equal angular or circumferential distances. The pins serve during the wrapping (of the winding area) with the sliver, in particular with a multi-layer wrapping and / or with a so-called helical winding, as deflection points or as turning points for the sliver. The winding sleeves can thus be designed as a hollow profile / winding ring combination and, including the winding rings, can be made in one piece (see above), in particular as plastic injection molded parts, with metallic pins being able to be anchored during injection molding. It is preferably provided that the winding rings are cut off when the axial ends are cut off (or when cutting axially; see above).

Die Wickelhülsen können als Befestigungselemente (insbesondere zur Befestigung des Drucktanks am Kraftfahrzeug) vorgesehene Inserts aufweisen, die beim Umwickeln (der Außenumfangsflächen) mit dem Faserband frei und zugänglich bleiben. Damit entfällt ein nachträgliches Einbringen solcher Inserts bzw. Befestigungselemente. Bei diesen Inserts bzw. Befestigungselementen handelt es sich bspw. um metallische Gewindebuchsen, Gewindestifte bzw. -bolzen oder dergleichen, die insbesondere bereits bei einer spritzgießenden Herstellung der Wickelhülsen an den Wickelhülsen angeordnet bzw. in den Wickelhülsen verankert werden können.The winding sleeves can have inserts which are provided as fastening elements (in particular for fastening the pressure tank to the motor vehicle) and which remain free and accessible during the wrapping (of the outer peripheral surfaces) with the fiber band. Subsequent insertion of such inserts or fasteners is therefore unnecessary. These inserts or fastening elements are, for example, metallic threaded bushings, threaded pins or bolts or the like, which can in particular already be arranged on the winding sleeves or anchored in the winding sleeves during an injection-molded manufacture of the winding sleeves.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Die in den schematischen 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 veranschaulicht in einer schematischen Schnittdarstellung einen Verfahrensschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Drucktanks.
  • 2 veranschaulicht in einer schematischen Schnittdarstellung einen weiteren Verfahrensschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • 3 zeigt in einer schematischen Schnittdarstellung einen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Drucktank für ein Kraftfahrzeug.
The invention is explained below with reference to the drawing. The features shown in the schematic figures of the drawing and / or explained below can also be general features of the invention, independently of certain combinations of features, and can further develop the invention accordingly.
  • 1 illustrates in a schematic sectional view a method step of the method according to the invention for producing a pressure tank.
  • 2nd illustrates a further step of the method according to the invention in a schematic sectional illustration.
  • 3rd shows a schematic sectional view of a pressure tank for a motor vehicle produced using the method according to the invention.

1 zeigt die Bereitstellung eines vorgefertigten rohrartigen Tankelements 200 mit einem mittleren zylindrischen Abschnitt 210 und zwei kuppelförmigen Abschnitten bzw. endseitigen Kuppelabschnitten 220, in denen jeweils ein Mundstück 230 angeordnet ist. Das Tankelement 200 ist in diesem Ausführungsbeispiel aus einem Liner 240 und einer Faserumwickelung 250 gebildet. 1 zeigt ferner die Bereitstellung zweier vorgefertigter Wickelhülsen 300, die insbesondere identisch ausgebildet sind und jeweils einen Hohlprofilabschnitt mit einer zylindrischen Außenumfangsfläche 310 sowie einen Wickelkranz 320 mit schräg abragenden Stiften 330 aufweisen. An ihren dem Tankelement 200 zugewandten axialen Enden sind die Wickelhülsen 300 an die Kontur der Kuppelabschnitte 220 des Tankelements 200 formangepasst. In den zylindrischen Außenumfangsflächen 310 der Wickelhülsen 300 sind Inserts 340, bspw. Gewindehülsen oder dergleichen, angeordnet. Bei den Wickelhülsen 300 handelt es sich bevorzugt um Kunststoff-Spritzgussteile. 1 shows the provision of a prefabricated tubular tank element 200 with a central cylindrical section 210 and two dome-shaped sections or end-side dome sections 220 , each with a mouthpiece 230 is arranged. The tank element 200 is made of a liner in this embodiment 240 and a fiber wrap 250 educated. 1 also shows the provision of two prefabricated winding cores 300 , which are in particular identical and each have a hollow profile section with a cylindrical outer peripheral surface 310 as well as a wreath 320 with obliquely protruding pins 330 exhibit. On their the tank element 200 facing axial ends are the winding tubes 300 to the contour of the dome sections 220 of the tank element 200 adapted to the shape. In the cylindrical outer peripheral surfaces 310 of the winding tubes 300 are inserts 340 , for example. Threaded sleeves or the like. With the winding cores 300 it is preferably plastic injection molded parts.

Zur erfindungsgemäßen Herstellung des in 3 gezeigten Drucktanks 100, der einen zylindrischen Abschnitt 110, zwei Kuppelabschnitte 120 sowie zwei Außenringe 140, welche die Kuppelabschnitte 120 umgeben und sich in axialer Richtung L bis über die Kuppelabschnitte 120 erstrecken bzw. die Kuppelabschnitte 120 überragen, aufweist, werden das Tankelement 200 und die beiden Wickelhülsen 300 in einer nicht näher dargestellten Wickelvorrichtung (Wickelmaschine) 400 angeordnet, wie in 2 gezeigt. Das Tankelement 200 kann bspw. auf einem zur Wickelvorrichtung 400 gehörenden Wickeldorn (nicht gezeigt) fixiert werden. Dabei werden die Wickelhülsen 300 über die Kuppelabschnitte 220 des Tankelements 200 gestülpt bzw. auf die Kuppelabschnitte 220 aufgesetzt, sodass ein gemeinsamer Wickelbereich bzw. eine gemeinsame Wickelfläche entsteht. Die Wickelhülsen 300 und das Tankelement 200 können in axialer Richtung gegeneinander verspannt werden. Zwischen den Wickelhülsen 300 und dem Tankelement 200 können optional Elastomerelemente (nicht gezeigt) angeordnet werden, wie oben beschrieben.For the production of the in 3rd shown pressure tanks 100 which is a cylindrical section 110 , two dome sections 120 and two outer rings 140 which the dome sections 120 surrounded and in the axial direction L to over the dome sections 120 extend or the dome sections 120 protrude, has the tank element 200 and the two winding tubes 300 in a winding device (winding machine), not shown in detail 400 arranged as in 2nd shown. The tank element 200 can, for example, on a winding device 400 belonging winding mandrel (not shown) can be fixed. In doing so, the winding cores 300 over the dome sections 220 of the tank element 200 put on or on the dome sections 220 placed so that a common winding area or a common winding area is created. The winding tubes 300 and the tank element 200 can be braced against each other in the axial direction. Between the winding tubes 300 and the tank element 200 can optionally be arranged elastomer elements (not shown), as described above.

Anschließend wird der aus dem zylindrischen Abschnitt 210 des Tankelements 200 (bzw. dessen Außenumfangsfläche) und den Außenumfangsflächen 310 der Wickelhülsen 300 gebildete Wickelbereich mit einem insbesondere nassen Faserband F umwickelt, wobei die Stifte 330 der Wickelkränze 320 als Umlenkungs- bzw. Umschlagpunkte für das Faserband F fungieren. Dabei wird eine durchgängige Wickelschicht 130 erzeugt, wobei die Inserts 340 frei und zugänglich bleiben. Beim Umwickeln des zylindrischen Abschnitts 210 des Tankelements 200 wird quasi eine weitere Verstärkungsschicht (Skirt), welche beidseitig den zylindrischen Abschnitt 110 bzw. 210 axial überragt, aufgebracht. Diese weitere Verstärkungsschicht kann bspw. 1 mm bis 2 mm dick sein (gegebenenfalls auch dicker). Nach dem Aushärten der Wickelschicht 130 (das Aushärten erfolgt insbesondere in einem Ofen, wozu der soweit hergestellte Drucktank 100' aus der Wickelvorrichtung 400 entnommen und in einen Ofen verbracht wird) werden die beiden axialen Enden mit den Wickelkränzen 320 abgetrennt. Die Trennschnitte werden an den in 2 beispielhaft angegebenen Stellen T durch die Wickelschicht 130 und die Wickelhülsen 300 geführt. Danach verbleiben die axial inneren Wickelhülsenabschnitte 300', nämlich die Hohlprofilabschnitte bzw. ein Teil davon, dauerhaft am hergestellten Drucktank 100, wie in 3 gezeigt.Then the from the cylindrical section 210 of the tank element 200 (or its outer peripheral surface) and the outer peripheral surfaces 310 of the winding tubes 300 formed winding area with a particularly wet sliver F wrapped around, the pins 330 the wreaths 320 as redirection or turning points for the sliver F act. This creates a continuous winding layer 130 generated, with the inserts 340 remain free and accessible. When wrapping the cylindrical section 210 of the tank element 200 becomes a further reinforcement layer (skirt), which on both sides the cylindrical section 110 or. 210 axially protruding, applied. This additional reinforcement layer can be, for example, 1 mm to 2 mm thick (possibly also thicker). After the winding layer has hardened 130 (The curing takes place in particular in an oven, for which purpose the pressure tank manufactured so far 100 ' from the winding device 400 removed and placed in an oven), the two axial ends with the winding rings 320 separated. The separating cuts are made on the in 2nd points given as examples T through the winding layer 130 and the winding tubes 300 guided. The axially inner winding core sections then remain 300 ' , namely the hollow profile sections or a part thereof, permanently on the pressure tank produced 100 , as in 3rd shown.

Claims (9)

Verfahren zum Herstellen eines zur Speicherung von Brennstoff in einem Kraftfahrzeug vorgesehenen Drucktanks (100), der einen zylindrischen Abschnitt (110), zwei Kuppelabschnitte (120) sowie zwei Außenringe (140), welche die Kuppelabschnitte (120) zumindest teilweise umgeben, aufweist, umfassend die folgenden Schritte: - Bereitstellen eines vorgefertigten Tankelements (200), welches bereits mit einem zylindrischen Abschnitt (210) sowie zwei endseitigen Kuppelabschnitten (220) ausgebildet ist; - Anordnen des Tankelements (200) in einer Wickelvorrichtung (400) zusammen mit zwei vorgefertigten Wickelhülsen (300), die als Aufsteckteile mit zylindrischen Außenumfangsflächen (310) ausgebildet sind und über die Kuppelabschnitte (220) des Tankelements (200) gestülpt werden, derart, dass deren Außenumfangsflächen (310) beidseitig den zylindrischen Abschnitt (210) des Tankelements (200) verlängern; - Umwickeln des zylindrischen Abschnitts (210) des Tankelements (200) und der Außenumfangsflächen (310) der Wickelhülsen (300) mit einem Faserband (F), wobei eine durchgängige Wickelschicht (130) erzeugt wird; - Aushärten der Wickelschicht (130), wobei die Wickelhülsen (300) am Tankelement (200) verbleiben; - Abtrennen beider axialen Enden, wobei die Trennschnitte (T) durch die Wickelschicht (130) und die Wickelhülsen (300) geführt werden und die axial inneren Wickelhülsenabschnitte (300') am Drucktank (100) verbleiben.A method for producing a pressure tank (100) provided for the storage of fuel in a motor vehicle, comprising a cylindrical section (110), two dome sections (120) and two outer rings (140) which at least partially surround the dome sections (120) the following steps: - Providing a prefabricated tank element (200) which is already formed with a cylindrical section (210) and two end-side dome sections (220); - Arranging the tank element (200) in a winding device (400) together with two prefabricated winding sleeves (300) which are designed as push-on parts with cylindrical outer peripheral surfaces (310) and are placed over the dome sections (220) of the tank element (200), such that that the outer peripheral surfaces (310) extend on both sides the cylindrical section (210) of the tank element (200); - Wrapping the cylindrical section (210) of the tank element (200) and the outer peripheral surfaces (310) of the winding tubes (300) with a sliver (F), a continuous winding layer (130) being produced; - Hardening of the winding layer (130), the winding sleeves (300) remaining on the tank element (200); - Cutting off both axial ends, the separating cuts (T) being guided through the winding layer (130) and the winding tubes (300) and the axially inner winding tube sections (300 ') remaining on the pressure tank (100). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das bereitgestellte Tankelement (200) einen Liner (240) und eine darauf aufgebrachte Faserumwickelung (250) aufweist. Procedure according to Claim 1 , characterized in that the tank element (200) provided has a liner (240) and a fiber wrapping (250) applied thereon. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wickelhülsen (300) so ausgebildet sind und angeordnet werden, dass diese in axialer Richtung (L) die Kuppelabschnitte (220) des Tankelements (200) überragen.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the winding sleeves (300) are designed and arranged so that they protrude in the axial direction (L) from the dome sections (220) of the tank element (200). Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wickelhülsen (300) als Kunststoff-Spritzgussteile ausgebildet sind.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the winding sleeves (300) are designed as plastic injection molded parts. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wickelhülsen (300) an ihren axial inneren, dem Tankelement (200) zugewandten Enden an die Kontur der Kuppelabschnitte (220) formangepasst sind.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the winding sleeves (300) at their axially inner ends facing the tank element (200) are matched to the contour of the dome sections (220). Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Tankelement (200) und den Wickelhülsen (300) Elastomerelemente angeordnet werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that elastomer elements are arranged between the tank element (200) and the winding tubes (300). Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wickelhülsen (300) an ihren axial äußeren Enden mit Wickelkränzen (320) ausgebildet sind, welche umlaufend eine Vielzahl an radial oder schräg abragenden Stiften (330) aufweisen, wobei die Stifte (330) beim Umwickeln als Umlenkungspunkte für das Faserband (F) dienen.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the winding sleeves (300) are formed at their axially outer ends with winding rings (320) which have a multiplicity of radially or obliquely protruding pins (330), the pins (330) serve as deflection points for the sliver (F) when wrapping. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wickelhülsen (300) als Befestigungselemente vorgesehene Inserts (340) aufweisen, die beim Umwickeln frei und zugänglich bleiben.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the winding sleeves (300) have inserts (340) which are provided as fastening elements and remain free and accessible during wrapping. Drucktank (100) zur Speicherung von Brennstoff in einem Kraftfahrzeug, welcher mit einem Verfahren gemäß einem der vorausgehenden Ansprüche 1 bis 8 hergestellt wurde, aufweisend: - einen zylindrischen Abschnitt (110), - zwei Kuppelabschnitte (120), sowie - zwei Außenringe (140), welche die Kuppelabschnitte (120) zumindest teilweise umgeben, wobei diese Außenringe (140) aus mit Faserband (F) umwickelten und anschließend abgetrennten Wickelhülsen (300), deren axial innere Wickelhülsenabschnitte (300') am Drucktank (100) verbleiben, gebildet sind.Pressure tank (100) for storing fuel in a motor vehicle, which has a method according to one of the preceding Claims 1 to 8th comprising: - a cylindrical section (110), - two dome sections (120), and - two outer rings (140) which at least partially surround the dome sections (120), these outer rings (140) being made of sliver (F) wrapped and then separated winding sleeves (300), whose axially inner winding sleeve sections (300 ') remain on the pressure tank (100).
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