DE102019212155A1 - Tubular pressure tank for storing fuel in a motor vehicle and manufacturing process (I) - Google Patents

Tubular pressure tank for storing fuel in a motor vehicle and manufacturing process (I) Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen röhrenförmigen Drucktank (100) zur Speicherung von Brennstoff in einem Kraftfahrzeug, aufweisend einen zylindrischen Hohlkörper (110) und zwei Abschlussstücke (120), mit denen der Hohlkörper (110) beidseitig verschlossen ist, wobei die Abschlussstücke (120) in den Hohlkörperenden (115) angeordnet und durch radiale Verformung der Hohlkörperenden (115) befestigt sind. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Abschlussstücke (120) einen konischen, sich nach außen verjüngenden Abschnitt (122) aufweisen und die Hohlkörperenden (115) formschlüssig auf diese konischen Abschnitte (122) der Abschlussstücke (120) aufgepresst sind.Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines solchen röhrenförmigen Drucktanks (100).The invention relates to a tubular pressure tank (100) for storing fuel in a motor vehicle, comprising a cylindrical hollow body (110) and two end pieces (120) with which the hollow body (110) is closed on both sides, the end pieces (120) in the Hollow body ends (115) are arranged and fixed by radial deformation of the hollow body ends (115). According to the invention, it is provided that the end pieces (120) have a conical, outwardly tapering section (122) and the hollow body ends (115) are positively pressed onto these conical sections (122) of the end pieces (120). The invention also relates to a method for producing such a tubular pressure tank (100).

Description

Die Erfindung betrifft einen röhrenförmigen Drucktank zur Speicherung von Brennstoff in einem Kraftfahrzeug gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines röhrenförmigen Drucktanks.The invention relates to a tubular pressure tank for storing fuel in a motor vehicle according to the preamble of claim 1. The invention also relates to a method for producing a tubular pressure tank.

Ein betreffender röhrenförmiger Drucktank wird 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.A relevant tubular pressure tank is 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.

In der deutschen Patentanmeldung 10 2019 203 544.2 ist ein röhrenförmiger Drucktank (100) beschrieben, mit einem zylindrischen Hohlkörper (110), der an seinen beiden axialen Stirnseiten mit Endstücken (120) verschlossen ist. Die Endstücke (im Folgenden als Abschlussstücke bezeichnet) sind in den stirnseitigen Enden des zylindrischen Hohlkörpers angeordnet und durch direkte formschlüssige Verpressung mit dem zylindrischen Hohlkörper fixiert. Die Herstellung dieses Drucktanks umfasst die Schritte:

  • - Bereitstellen des zylindrischen Hohlkörpers und der Abschlusstücke;
  • - Verschließen der (offenen) Stirnseiten des zylindrischen Hohlkörpers mit den Abschlussstücken; und
  • - Fixieren der Abschlussstücke durch formschlüssiges Verpressen mit dem zylindrischen Hohlkörper.
In the German patent application 10 2019 203 544.2 a tubular pressure tank ( 100 ) described, with a cylindrical hollow body ( 110 ), which is provided with end pieces ( 120 ) is closed. The end pieces (hereinafter referred to as end pieces) are arranged in the front ends of the cylindrical hollow body and are fixed to the cylindrical hollow body by direct form-fitting pressing. The manufacture of this pressure tank includes the steps:
  • - Provision of the cylindrical hollow body and the end pieces;
  • - Closing the (open) end faces of the cylindrical hollow body with the end pieces; and
  • - Fixation of the end pieces by form-fitting pressing with the cylindrical hollow body.

Der erfindungsgemäße Drucktank des Patentanspruchs 1 weist eine optimierte Befestigung der Abschlussstücke auf. Mit dem nebengeordneten Patentanspruch erstreckt sich die Erfindung auch auf ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Drucktanks. Bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich analog für den Drucktank und für das Herstellverfahren aus den abhängigen Patentansprüchen, der nachfolgenden Erfindungsbeschreibung und der Zeichnung.The pressure tank according to the invention of claim 1 has an optimized fastening of the end pieces. With the independent patent claim, the invention also extends to a method for producing a pressure tank according to the invention. Preferred further developments and refinements of the invention result analogously for the pressure tank and for the manufacturing method from the dependent patent claims, the following description of the invention and the drawing.

Der erfindungsgemäße röhrenförmige bzw. rohrartige Drucktank (Rohrspeicher) zur Speicherung von Brennstoff in einem Kraftfahrzeug weist einen im Wesentlichen zylindrischen bzw. rohrartigen Hohlkörper auf und zwei Abschlussstücke (Endstücke, Rohrabschlussteile), mit denen der zylindrische Hohlkörper beidseitig, d. h. an seinen beiden axialen Stirnseiten, verschlossen ist. Die Abschlussstücke sind in den (axialen) Hohlkörperenden des zylindrischen Hohlkörpers angeordnet und sind durch radiale Verformung der Hohlkörperenden mit dem zylindrischen Hohlkörper verbunden und dadurch befestigt bzw. festgehalten. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Abschlussstücke (jeweils) einen konischen bzw. kegel- oder kegelstumpfförmigen, sich (in axialer Richtung des Drucktanks) nach außen, d. h. in einer vom Tankinneren abgewandten Axialrichtung, verjüngenden Abschnitt aufweisen und dass die Hohlkörperenden des zylindrischen Hohlkörpers formschlüssig auf diese konischen Abschnitte der Abschlussstücke aufgepresst bzw. aufgedrückt sind.The tubular or tubular pressure tank (pipe storage) according to the invention for storing fuel in a motor vehicle has an essentially cylindrical or tubular hollow body and two end pieces (end pieces, pipe end pieces) with which the cylindrical hollow body on both sides, i.e. H. is closed at both of its axial end faces. The end pieces are arranged in the (axial) hollow body ends of the cylindrical hollow body and are connected to the cylindrical hollow body by radial deformation of the hollow body ends and thereby fastened or held in place. According to the invention it is provided that the end pieces (each) have a conical or conical or frusto-conical shape that extends outwards (in the axial direction of the pressure tank), i.e. H. in an axial direction facing away from the inside of the tank, tapering section and that the hollow body ends of the cylindrical hollow body are positively pressed or pressed onto these conical sections of the end pieces.

Die einen konischen Abschnitt aufweisenden Abschlussstücke sind also in den Hohlkörperenden, womit die axialen Endabschnitte bzw. -bereiche des zylindrischen Hohlkörpers gemeint sind, angeordnet und sind durch direkten bzw. unmittelbaren Formschluss mit den Hohlkörperenden befestigt. Der zylindrische Hohlkörper bzw. dessen Hohlkörperwandung (Umfangswandung) ist an seinen Hohlkörperenden lokal in radialer Richtung verformt bzw. umgeformt, insbesondere über den gesamten Umfang, sodass die Hohlkörperenden des zylindrischen Holkörpers zumindest an den konischen Abschnitten der Abschlussstücke formschlüssig bzw. konturfolgend anliegen. Dadurch ist eine mechanische Sperre für die Abschlussstücke gebildet, sodass diese auch bei hohen Tankinnendrücken sicher festgehalten werden und nicht herausgedrückt werden können. Anstatt eines konischen Abschnitts kann gleichwirkend auch ein paraboloidförmiger Abschnitt oder dergleichen an den Abschlussstücken vorgesehen sein.The terminating pieces having a conical section are therefore arranged in the hollow body ends, by which the axial end sections or areas of the cylindrical hollow body are meant, and are fastened to the hollow body ends by direct or immediate form fit. The cylindrical hollow body or its hollow body wall (circumferential wall) is locally deformed or reshaped at its hollow body ends in the radial direction, in particular over the entire circumference, so that the hollow body ends of the cylindrical hollow body rest positively or contour-following at least on the conical sections of the end pieces. This creates a mechanical lock for the end pieces so that they are securely held in place even at high internal tank pressures and cannot be pushed out. Instead of a conical section, a paraboloid-shaped section or the like can also be provided on the end pieces with the same effect.

Die konischen Abschnitte der Abschlussstücke können (an ihren Umfangsflächen) mit Längsnuten oder ähnlichen nutartigen Vertiefungen ausgebildet sein, die sich vorzugsweise im Wesentlichen in axialer Richtung erstrecken und die insbesondere gleichmäßig (d. h. mit gleichen Winkelabständen) über den Umfang verteilt angeordnet sind. Die auf die konischen Abschnitte der Abschlussstücke aufgepressten bzw. aufgedrückten Hohlkörperenden sind in diese Längsnuten eingepresst. D. h., die Hohlkörperenden sind derart nach radial innen verformt bzw. umgeformt, dass diese auch formschlüssig bzw. konturfolgend in die Längsnuten eingreifen. Mit den Längsnuten kann eine sich aus der konischen Durchmesserreduzierung ergebende Faltenbildung in der Hohlkörperwandung verhindert werden, indem diese quasi als Umfangslängenausgleich fungieren. Bevorzugt ist daher vorgesehen, dass die Längsnuten in den konischen Abschnitten der Abschlussstücke (in axialer Richtung) nach außen mit zunehmender bzw. ansteigender Nuttiefe ausgebildet sind, insbesondere derart, dass die Umrisslinie in jedem Querschnitt eines konischen Abschnitts die selbe Länge aufweist (quasi gleicher Umfang bei verringertem Durchmesser). Die Längsnuten und die darüber erzeugten Formschlüsse mit der Hohlkörperwandung bzw. deren Hohlkörperenden erhöhen auch die mechanische Stabilität des Drucktanks und fungieren zudem als Verdrehschutz für die Abschlussstücke.The conical sections of the end pieces can be formed (on their circumferential surfaces) with longitudinal grooves or similar groove-like depressions, which preferably extend essentially in the axial direction and which are in particular evenly distributed (i.e. at equal angular intervals) over the circumference. The hollow body ends pressed or pressed onto the conical sections of the end pieces are pressed into these longitudinal grooves. That is to say, the hollow body ends are deformed or reshaped radially inward in such a way that they also engage in the longitudinal grooves in a form-fitting manner or following the contour. With the longitudinal grooves, the formation of folds in the hollow body wall resulting from the conical diameter reduction can be prevented, in that these act as a kind of circumferential length compensation. It is therefore preferably provided that the longitudinal grooves in the conical sections of the end pieces (in the axial direction) are formed outwards with increasing or rising groove depth, in particular in such a way that the contour line in each cross section of a conical section has the same length (virtually the same circumference with reduced diameter). The longitudinal grooves and the positive locking with the hollow body wall or their hollow body ends generated above also increase the mechanical stability of the pressure tank and also act as an anti-twist protection for the end pieces.

Die Abschlussstücke können ferner (jeweils) einen äußeren zylindrischen Abschnitt aufweisen, der sich (in axialer Richtung) nach außen an den konischen Abschnitt anschließt, wobei die Hohlkörperenden des zylindrischen Hohlkörpers auch formschlüssig bzw. konturfolgend auf diese äußeren zylindrischen Abschnitte der Abschlussstücke aufgepresst bzw. aufgedrückt sind. Die oben beschriebenen Längsnuten in den konischen Abschnitten können sich bis in diese äußeren zylindrischen Abschnitte erstrecken, um auch dort Faltenbildung zu verhindern.The end pieces can also (each) have an outer cylindrical section that adjoins the conical section outwardly (in the axial direction), with the hollow body ends of the cylindrical hollow body also being pressed or pressed onto these outer cylindrical sections of the end pieces in a form-fitting or contour-following manner are. The above-described longitudinal grooves in the conical sections can extend into these outer cylindrical sections in order to prevent wrinkling there as well.

Im (axialen) Bereich der äußeren zylindrischen Abschnitte der Abschlussstücke können zusätzliche Armierungen auf die Hohlkörperenden des zylindrischen Hohlkörpers aufgebracht sein. Die Armierungen bewirken eine Umfangsverstärkung. Solche Armierungen können bspw. Ringe oder Hülsen, vorzugsweise aus Metall und insbesondere aus Stahl, oder Umwicklungen, bspw. Drahtumwicklungen, Faserbandumwicklungen oder dergleichen, sein. Die Armierungen, bspw. die Ringe oder Hülsen, können auch an die oben beschriebenen Längsnuten angepasst sein und können hierfür bspw. an ihren Innenumfangsflächen entsprechende Formschlusselemente aufweisen.In the (axial) area of the outer cylindrical sections of the end pieces, additional reinforcements can be applied to the hollow body ends of the cylindrical hollow body. The reinforcements cause a circumferential reinforcement. Such reinforcements can, for example, be rings or sleeves, preferably made of metal and in particular made of steel, or wraps, for example wire wraps, fiber tape wraps or the like. The reinforcements, for example the rings or sleeves, can also be adapted to the longitudinal grooves described above and for this purpose can have corresponding form-locking elements on their inner circumferential surfaces, for example.

Die äußeren zylindrischen Abschnitte der Abschlussstücke können (in axialer Richtung) aus den Hohlkörperenden herausragen bzw. in axialer Richtung (nach außen) überstehen, wobei die herausragenden bzw. überstehenden Teilabschnitte als Lager- bzw. Befestigungsflansche für den Drucktank fungieren können.The outer cylindrical sections of the end pieces can protrude (in the axial direction) from the hollow body ends or protrude in the axial direction (outward), wherein the protruding or protruding subsections can function as bearing or fastening flanges for the pressure tank.

Der zylindrische Hohlkörper kann einen Liner und eine auf den Liner aufgebrachte Faserummantelung aufweisen, wie nachfolgend noch näher erläutert. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Faserummantelung im (axialen) Bereich der Hohlkörperenden in axialer Richtung über den Liner übersteht, sodass (in diesen Überstandsbereichen) nur die Faserummantelung auf die Abschlussstücke, d. h. auf die konischen Abschnitte und gegebenenfalls auch auf die äußeren zylindrischen Abschnitte, aufgepresst bzw. aufgedrückt ist. D. h., die konischen Abschnitte und gegebenenfalls auch die äußeren zylindrischen Abschnitte der Abschlussstücke sind nur mit der Faserummantelung des zylindrischen Hohlkörpers verbunden. Somit besteht keine Gefahr, dass beim Herstellen des Drucktanks die Integrität des Liners beeinträchtigt wird.The cylindrical hollow body can have a liner and a fiber cladding applied to the liner, as will be explained in more detail below. It is preferably provided that the fiber cladding protrudes in the (axial) area of the hollow body ends in the axial direction over the liner, so that (in these protruding areas) only the fiber cladding on the end pieces, i.e. H. is pressed or pressed onto the conical sections and optionally also onto the outer cylindrical sections. That is to say, the conical sections and possibly also the outer cylindrical sections of the end pieces are only connected to the fiber sheathing of the cylindrical hollow body. There is thus no risk that the integrity of the liner will be compromised during the manufacture of the pressure tank.

Wie bereits erwähnt, kann der zylindrische Hohlkörper aus einem Liner (Innenhülle, Innenrohr) und einer auf den Liner aufgebrachten Faserummantelung (Außenhülle, Außenrohr) gebildet sein. Dieser Aufbau kann auch als Verbundrohr bezeichnet werden. Der Liner ist insbesondere aus Kunststoff (z. B. Polyethylen oder Polyamid) oder Metall (z. B. Aluminium) gebildet. Die Faserummantelung ist insbesondere aus einem faserverstärkten, z. B. glas- oder kohlenstofffaserverstärkten, Kunststoff gebildet. Die Faserummantelung ist insbesondere mittels Pultrusionsprozess auf den Liner aufgebracht (wie in der deutschen Patentanmeldung 10 2018 222 302.5 beschrieben). Die Abschlussstücke können aus Metall, z. B. aus Stahl oder Aluminium, gefertigt sein, wobei es sich insbesondere um Dreh- und/oder Frästeile handelt. Die metallischen Abschlussstücke können mit einer Korrosionsschutzbeschichtung versehen sein. Die Abschlussstücke können auch aus Kunststoff (z. B. Polyamid), gegebenenfalls auch aus faserverstärktem Kunststoff, gefertigt sein, wobei es sich insbesondere um Spritzgussteile handelt.As already mentioned, the cylindrical hollow body can be formed from a liner (inner sheath, inner tube) and a fiber sheathing (outer sheath, outer tube) applied to the liner. This structure can also be referred to as a composite pipe. The liner is formed in particular from plastic (e.g. polyethylene or polyamide) or metal (e.g. aluminum). The fiber cladding is in particular made of a fiber-reinforced, e.g. B. glass or carbon fiber reinforced plastic formed. The fiber sheathing is applied to the liner in particular by means of a pultrusion process (as described in German patent application 10 2018 222 302.5). The end pieces can be made of metal, e.g. B. made of steel or aluminum, in particular turned and / or milled parts. The metallic end pieces can be provided with an anti-corrosion coating. The end pieces can also be made of plastic (e.g. polyamide), possibly also of fiber-reinforced plastic, in particular injection molded parts.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen röhrenförmigen Drucktanks umfasst zumindest die folgenden Schritte:

  • - Bereitstellen des (vorgefertigten) zylindrischen Hohlkörpers, wobei es sich insbesondere um ein Verbundrohr handelt, und der (vorgefertigten) Abschlussstücke;
  • - Verschließen der (offenen) Stirnseiten des zylindrischen Hohlkörpers mit den Abschlussstücken, insbesondere durch (axiales) Einschieben der Abschlussstücke, sodass diese zumindest teilweise in den Hohlkörperenden bzw. in den Öffnungen an den stirnseitigen Enden des zylindrischen Hohlkörpers angeordnet sind;
  • - Verbinden des zylindrischen Hohlkörpers mit den (eingeschobenen) Abschlussstücken, wozu die Hohlkörperenden des zylindrischen Hohlkörpers bzw. der Hohlkörperwandung radial (d. h. im Wesentlichen in radialer Einwärtsrichtung) auf die konischen Abschnitte der Abschlussstücke, gegebenenfalls auch auf die äußeren zylindrischen Abschnitte der Abschlussstücke, aufgepresst bzw. aufgedrückt werden (zwischen den Hohlkörperenden und den eingeschobenen Abschlussstücken bestehen axiale Überdeckungen, innerhalb derer das Aufpressen bzw. Aufdrücken erfolgt), insbesondere über den gesamten Umfang, sodass sich die Hohlkörperenden formschlüssig bzw. konturfolgend an die konischen Abschnitte der Abschlussstücke, gegebenenfalls auch an die äußeren zylindrischen Abschnitte der Abschlussstücke, anlegen und gegebenenfalls auch in die Längsnuten eingepresst werden.
The method according to the invention for producing a tubular pressure tank according to the invention comprises at least the following steps:
  • - Provision of the (prefabricated) cylindrical hollow body, which is in particular a composite pipe, and the (prefabricated) end pieces;
  • - Closing the (open) end faces of the cylindrical hollow body with the end pieces, in particular by (axially) pushing in the end pieces, so that they are at least partially arranged in the hollow body ends or in the openings at the front ends of the cylindrical hollow body;
  • - Connecting the cylindrical hollow body to the (inserted) end pieces, for which purpose the hollow body ends of the cylindrical hollow body or the hollow body wall are pressed or pressed radially (ie essentially in the radial inward direction) onto the conical sections of the end pieces, possibly also onto the outer cylindrical sections of the end pieces . are pressed on (between the hollow body ends and the inserted end pieces there are axial overlaps within which the pressing or pressing takes place), in particular over the entire circumference, so that the hollow body ends form-fit or follow the contour of the conical sections of the end pieces, possibly also on the outer cylindrical sections of the end pieces, and if necessary also pressed into the longitudinal grooves.

Die Verbindung zwischen den Abschlussstücken und dem zylindrischen Hohlkörper bzw. den Hohlkörperenden und die damit erzielte Befestigung der Abschlussstücke erfolgt bevorzugt nur durch Formschluss. Ergänzend kann jedoch vorgesehen sein, dass die Abschlussstücke zusätzlich mit dem zylindrischen Hohlkörper verklebt sind (der Klebstoff kann zugleich auch als Dichtung fungieren) und/oder mittels Sicherungsringen oder Sicherungsstiften am zylindrischen Hohlkörper fixiert sind. Als weiterer optionaler Schritt kann das Anbringen von Armierungen vorgesehen sein, insbesondere im (axialen) Bereich der äußeren zylindrischen Abschnitte, z. B. durch Aufziehen von Ringen oder Hülsen sowie durch Umwickeln mit Draht oder Faserband.The connection between the terminating pieces and the cylindrical hollow body or the hollow body ends and the fastening of the terminating pieces achieved therewith are preferably only effected by a form fit. In addition, however, it can be provided that the end pieces also with the cylindrical hollow body are glued (the adhesive can also act as a seal) and / or are fixed by means of locking rings or locking pins on the cylindrical hollow body. As a further optional step, reinforcement can be provided, in particular in the (axial) area of the outer cylindrical sections, e.g. B. by pulling on rings or sleeves and by wrapping wire or fiber tape.

Wie bereits erläutert kann der bereitgestellte zylindrische Hohlkörper bzw. das Verbundrohr einen Liner und eine auf den Liner aufgebrachte Faserummantelung, die insbesondere aus einem faserverstärkten Kunststoff gebildet ist, aufweisen. Für das Aufpressen auf die Abschlussstücke ist bevorzugt vorgesehen, dass der zylindrische Hohlkörper lokal an seinen Hohlkörperenden erwärmt, dann (nach radial innen) verformt bzw. umgeformt und wieder abgekühlt wird, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass die Verformungskraft bzw. der Formdruck beim Abkühlen aufrecht erhalten bleibt, um eine Rückformung zu verhindern. Die Faserummantelung kann im Bereich der Hohlkörperenden in axialer Richtung über den Liner überstehen und sogenannte Überstandsbereiche in Gestalt hohlzylindrischer Fortsätze bilden, die dann erwärmt, verformt und abgekühlt werden.As already explained, the provided cylindrical hollow body or the composite pipe can have a liner and a fiber cladding applied to the liner, which is formed in particular from a fiber-reinforced plastic. For pressing onto the end pieces, it is preferably provided that the cylindrical hollow body is heated locally at its hollow body ends, then deformed or reshaped (radially inward) and then cooled again, with provision in particular that the deformation force or the mold pressure is maintained during cooling is retained to prevent deformation. The fiber cladding can protrude over the liner in the axial direction in the area of the hollow body ends and form so-called protruding areas in the form of hollow-cylindrical extensions, which are then heated, deformed and cooled.

Die Faserummantelung des zylindrischen Hohlkörpers bzw. Verbundrohrs ist insbesondere aus einem faserverstärkten, z. B. glas- oder kohlenstofffaserverstärkten, Kunststoff gebildet. Bei dem Kunststoff kann es sich um einen thermoplastischen Kunststoff bzw. eine thermoplastische Kunststoffmatrix handeln. Für das Aufpressen auf die Abschlussstücke werden die Hohlkörperenden mindestens auf die materialspezifische Erweichungstemperatur erwärmt. Bei dem Kunststoff kann es sich auch um einen duroplastischen Kunststoff bzw. um eine duroplastische Kunststoffmatrix handeln. Für das Aufpressen auf die Abschlussstücke werden die Hohlkörperenden dann auf eine Temperatur oberhalb der dem verwendeten Duroplast-Material zugehörigen Glas-Transformationstemperatur (Tg) erwärmt und anschließend umgeformt (wie bspw. in der DE 10 2005 050 925 A1 beschrieben). Bevorzugt ist vorgesehen, dass es sich bei dem Kunststoff bzw. der Kunststoffmatrix um ein nicht durchgehärtetes bzw. ausgehärtetes Harz (z. B. Epoxidharz) oder dergleichen handelt, welches erst als Folge der Erwärmung beim Aufpressen auf die Abschlussstücke durchhärtet bzw. aushärtet. Das Erwärmen kann bspw. mittels Heißluft oder Infrarot-Strahlung erfolgen.The fiber sheathing of the cylindrical hollow body or composite pipe is in particular made of a fiber-reinforced, e.g. B. glass or carbon fiber reinforced plastic formed. The plastic can be a thermoplastic plastic or a thermoplastic plastic matrix. For pressing onto the end pieces, the hollow body ends are heated to at least the material-specific softening temperature. The plastic can also be a thermosetting plastic or a thermosetting plastic matrix. For pressing onto the end pieces, the hollow body ends are then heated to a temperature above the glass transformation temperature (T g ) associated with the thermoset material used and then reshaped (such as in DE 10 2005 050 925 A1 described). It is preferably provided that the plastic or the plastic matrix is a non-hardened or hardened resin (e.g. epoxy resin) or the like, which hardens or hardens only as a result of the heating when pressed onto the end pieces. The heating can take place, for example, by means of hot air or infrared radiation.

Das radiale Aufpressen bzw. Aufdrücken der Hohlkörperenden des zylindrischen Hohlkörpers bzw. dessen Hohlkörperwandung auf die Abschlussstücke kann in einem Schritt, gegebenenfalls auch in mehreren Schritten, mittels Druckmedium und/oder geeignetem Presswerkzeug erfolgen. Bevorzugt ist vorgesehen, dass für das (radiale) Aufpressen der Hohlkörperenden ein Presswerkzeug verwendet wird, welches mehrere Pressbacken aufweist, die spannfutterartig angeordnet sind und (beim Aufpressen) eine radiale Zustellbewegung ausführen. Zur Krafterzeugung kann ein elektrischer, pneumatischer oder hydraulischer Antrieb vorgesehen sein. Die Pressbacken können beheizt sein und somit auch zur Erwärmung verwendet werden. Gegebenenfalls erfolgt das Aufpressen bzw. Aufdrücken auch in mehreren Schritten (gestaffelte Verformung) mit mehreren derartigen Presswerkzeugen.The radial pressing or pressing of the hollow body ends of the cylindrical hollow body or its hollow body wall onto the end pieces can take place in one step, if necessary also in several steps, by means of a pressure medium and / or a suitable pressing tool. It is preferably provided that for the (radial) pressing on of the hollow body ends a pressing tool is used which has a plurality of pressing jaws which are arranged in the manner of a chuck and (when pressing) perform a radial infeed movement. An electric, pneumatic or hydraulic drive can be provided for generating the force. The press jaws can be heated and can therefore also be used for heating. If necessary, the pressing on or pressing takes place in several steps (staggered deformation) with several such pressing tools.

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 erfindungsgemäßen röhrenförmigen Drucktank.
  • 2 zeigt einen Querschnitt durch das Abschlussstück des Drucktanks aus 1 gemäß dem in 1 angedeuteten Schnittverlauf (A-A).
  • 3 veranschaulicht in einer schematischen Schnittdarstellung analog zur 2 einen Verfahrensschritt bei der Herstellung des Drucktanks aus 1.
The invention is explained in more detail below with reference to the drawing. The features shown in the figures of 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 tubular pressure tank according to the invention.
  • 2 shows a cross section through the end piece of the pressure tank 1 according to the in 1 indicated cutting course (AA).
  • 3 illustrated in a schematic sectional view analogous to FIG 2 a process step in 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 röhrenförmigen Drucktanks 100 ist im Wesentlichen identisch bzw. spiegelsymmetrisch ausgebildet. Der Drucktank 100 weist einen zylindrischen Hohlkörper 110 auf, der die Drucktankwandung bildet. Der zylindrische Hohlkörper 110 bzw. dessen Hohlkörperwandung (Umfangswandung) ist mehrlagig aufgebaut (Verbundrohr), mit einem Liner (Innenhülle, Innenrohr) 112, der aus Kunststoff oder Metall gebildet ist, und einer auf den Liner 112 aufgebrachten Faserummantelung (Außenhülle, Außenrohr) 114, die aus einem faserverstärkten Kunststoff, insbesondere mit duroplastischer Kunststoffmatrix, gebildet ist. Im Bereich der stirnseitigen Enden des Drucktanks 100 bzw. im Bereich der Hohlkörperenden 115 überragt die Faserummantelung 114 in axialer Richtung (bezüglich der Längsachse L) den Liner 112 und bildet jeweils einen sogenannten Überstandsbereich in Gestalt eines rohrartigen Fortsatzes. 1 shows the axial end portion of a tubular pressure tank 100 for storing fuel in a motor vehicle. The other axial end portion of the tubular pressure tank 100 is essentially identical or mirror-symmetrical. The pressure tank 100 has a cylindrical hollow body 110 on, which forms the pressure tank wall. The cylindrical hollow body 110 or its hollow body wall (circumferential wall) has a multi-layer structure (composite pipe), with a liner (inner sleeve, inner pipe) 112 made of plastic or metal, and one on the liner 112 applied fiber coating (outer shell, outer tube) 114 , which is formed from a fiber-reinforced plastic, in particular with a thermoset plastic matrix. In the area of the front ends of the pressure tank 100 or in the area of the hollow body ends 115 towers over the fiber coating 114 in the axial direction (with respect to the longitudinal axis L) the liner 112 and each forms a so-called protrusion area in the form of a tubular extension.

Der zylindrische Hohlkörper 110 ist an seinen beiden axialen Stirnseiten mit Abschlussstücken 120 verschlossen. Die Abschlussstücke 120 sind mit einer Axialbohrung 125 mit Anschlussgewinde ausgebildet, sodass ein Ventil, eine Anschlussleitung oder dergleichen angeschlossen werden kann. Die Abdichtung erfolgt mithilfe von O-Ringen 129, die in Umfangsnuten 128 angeordnet sind und gegen den Liner 112 abdichten. Bevorzugt sind an jedem Abschlussstück 120 wenigstens zwei O-Ringe vorgesehen (Doppel-O-Ringe).The cylindrical hollow body 110 has end pieces on both of its axial end faces 120 locked. The end pieces 120 are with an axial bore 125 with connecting thread designed so that a valve, a connection line or the like can be connected. The seal is made using O-rings 129 that are in circumferential grooves 128 are arranged and against the liner 112 seal. Are preferred on each end piece 120 at least two O-rings provided (double O-rings).

Die Abschlussstücke 120 weisen jeweils einen ersten bzw. (axial) inneren, durchmessergrößeren zylindrischen Abschnitt (Axialabschnitt) 121 auf. Der Außendurchmesser der ersten bzw. inneren zylindrischen Abschnitte 121 entspricht dem Innendurchmesser des (unverformten) zylindrischen Hohlkörpers 110. Die Abschlussstücke 120 weisen ferner jeweils einen konischen bzw. kegelstumpfförmigen Abschnitt (Axialabschnitt) 122 und einen zweiten bzw. (axial) äußeren, durchmesserkleineren zylindrischen Abschnitt (Axialabschnitt) 123 auf, die sich (in axialer Richtung) nach außen (d. h. vom Tankinneren abgewandt) an den ersten bzw. inneren zylindrischen Abschnitt 121 anschließen. Bevorzugt sind die Übergänge zwischen diesen Axialabschnitten verrundet ausgebildet. Die zweiten bzw. äußeren zylindrischen Abschnitte 123 ragen in axialer Richtung aus den Hohlkörperenden 115 heraus bzw. stehen über, wobei die herausragenden bzw. überstehenden Teilabschnitte 123a für den Drucktank 100 als Lager- bzw. Befestigungsflansche dienen können.The end pieces 120 each have a first or (axially) inner, larger-diameter cylindrical section (axial section) 121 on. The outside diameter of the first or inner cylindrical sections 121 corresponds to the inside diameter of the (undeformed) cylindrical hollow body 110 . The end pieces 120 also each have a conical or frustoconical section (axial section) 122 and a second or (axially) outer, smaller diameter cylindrical section (axial section) 123 on, which (in the axial direction) outwards (ie facing away from the tank interior) to the first or inner cylindrical section 121 connect. The transitions between these axial sections are preferably rounded. The second or outer cylindrical sections 123 protrude in the axial direction from the hollow body ends 115 out or protrude, the protruding or protruding subsections 123a for the pressure tank 100 can serve as bearing or mounting flanges.

Wie in 1 mit strichlinierten Linien angedeutet, sind die konischen Abschnitte 122 der Abschlussstücke 120 an ihren konischen Außenumfangsflächen mit Längsnuten 126 oder dergleichen ausgebildet, die in axialer Richtung nach außen (d. h. in der vom Tankinneren abgewandten Axialrichtung) mit zunehmender Nuttiefe ausgebildet sind und sich bis in die zweiten bzw. äußeren zylindrischen Abschnitte 123 erstrecken. Wie aus 2 ersichtlich, sind die Längsnuten 126 gleichmäßig über den Umfang verteilt und mit verrundetem Nutprofil ausgebildet. Die Längsnuten 126 können identisch oder auch unterschiedlich ausgebildet sein.As in 1 indicated with dashed lines are the conical sections 122 the end pieces 120 on their conical outer circumferential surfaces with longitudinal grooves 126 or the like, which are formed in the axial direction outwards (ie in the axial direction facing away from the tank interior) with increasing groove depth and extend into the second or outer cylindrical sections 123 extend. How out 2 visible are the longitudinal grooves 126 Evenly distributed over the circumference and designed with a rounded groove profile. The longitudinal grooves 126 can be identical or different.

Zur Befestigung der Abschlussstücke 120 ist der zylindrische Hohlkörper 110 an den Hohlkörperenden 115, nämlich in den Überstandsbereichen der Faserummantelung 114, radial (d. h. in radialer Richtung senkrecht zur Längsachse L) auf die konischen Abschnitte 122 und auf die zweiten bzw. äußeren zylindrischen Abschnitte 123 der Abschlussstücke 120 aufgepresst bzw. aufgedrückt, sodass die Hohlkörperenden 115 formschlüssig bzw. konturfolgend an den konischen Abschnitten 122 und den äußeren, durchmesserkleineren zylindrischen Abschnitten 123 anliegen. Die Hohlkörperenden 115 sind dabei auch formschlüssig bzw. konturfolgend in die Längsnuten 126 eingepresst, wie aus 2 ersichtlich. Optional können im Bereich der zweiten bzw. äußeren zylindrischen Abschnitte 123 zusätzliche Armierungen 130, bspw. in Gestalt von Stahlringen oder -hülsen, auf die Hohlkörperenden 115 aufgebracht sein, wie in 1 gezeigt.For fastening the end pieces 120 is the cylindrical hollow body 110 at the hollow body ends 115 , namely in the protruding areas of the fiber cladding 114 , radially (ie in the radial direction perpendicular to the longitudinal axis L) on the conical sections 122 and on the second or outer cylindrical sections 123 the end pieces 120 pressed on or pressed on, so that the hollow body ends 115 form-fitting or contour following on the conical sections 122 and the outer, smaller diameter cylindrical sections 123 issue. The hollow body ends 115 are also form-fitting or contour following in the longitudinal grooves 126 pressed in, like out 2 evident. Optionally, in the area of the second or outer cylindrical sections 123 additional reinforcements 130 , for example in the form of steel rings or sleeves, onto the hollow body ends 115 be upset, as in 1 shown.

Die Abschlussstücke 120 stützten sich nach (axial) außen an den konischen Verjüngungen bzw. Verengungen der Hohlkörperenden 115 ab, wobei die verjüngten bzw. verengten Hohlkörperenden 115 quasi mechanische Sperren für die Abschlussstücke 120 bilden, sodass diese zuverlässig auch bei hohen Tankinnendrücken nicht herausgedrückt werden können. Nach (axial) innen stützen sich die Abschlussstücke 120 am Liner 112 ab, wozu die ersten bzw. inneren zylindrischen Abschnitte 121 der Abschlussstücke 120 jeweils mit einer Ringschulter 127 ausgebildet sind. Die Abschlussstücke 120 sind dadurch in beiden axialen Richtungen fixiert.The end pieces 120 based on the (axially) outside on the conical tapers or constrictions of the hollow body ends 115 from, the tapered or narrowed hollow body ends 115 quasi mechanical locks for the end pieces 120 form so that they cannot be reliably pushed out even at high internal tank pressures. The end pieces are supported towards the inside (axially) 120 on the liner 112 from what the first or inner cylindrical sections 121 the end pieces 120 each with a ring shoulder 127 are trained. The end pieces 120 are thereby fixed in both axial directions.

Zur Herstellung des Drucktanks 100 werden die zunächst noch unverformten Hohlkörperenden 115 des zylindrischen Hohlkörpers bzw. des Verbundrohrs 110 erwärmt und in radialer Richtung auf die konischen Abschnitte 122 und auf die zweiten bzw. äußeren zylindrischen Abschnitte 123 der in die Hohlkörperenden 115 eingeschobenen Abschlussstücke 120 aufgepresst bzw. aufgedrückt und dabei auch in die Längsnuten 126 eingepresst. Das Aufpressen und Einpressen kann mithilfe eines Presswerkzeugs 200 erfolgen, wie in 3 veranschaulicht. Das Presswerkzeug 200 weist mehrere, mit entsprechenden Formkonturen ausgebildete Pressbacken 210 auf, die spannfutterartig angeordnet sind und (beim Aufpressen) eine radiale Zustellbewegung ausführen, wie durch die Doppelpfeile veranschaulicht.For the manufacture of the pressure tank 100 are the initially still undeformed hollow body ends 115 of the cylindrical hollow body or the composite pipe 110 heated and in the radial direction on the conical sections 122 and on the second or outer cylindrical sections 123 in the hollow body ends 115 inserted end pieces 120 pressed on or pressed on and also in the longitudinal grooves 126 pressed in. Pressing on and pressing in can be carried out using a pressing tool 200 as in 3 illustrated. The pressing tool 200 has several press jaws designed with corresponding shape contours 210 which are arranged like a chuck and perform a radial feed movement (when pressed on), as illustrated by the double arrows.

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102005050925 A1 [0016]DE 102005050925 A1 [0016]

Claims (10)

Röhrenförmiger Drucktank (100) zur Speicherung von Brennstoff in einem Kraftfahrzeug, aufweisend einen zylindrischen Hohlkörper (110) und zwei Abschlussstücke (120), mit denen der Hohlkörper (110) beidseitig verschlossen ist, wobei die Abschlussstücke (120) in den Hohlkörperenden (115) angeordnet und durch radiale Verformung der Hohlkörperenden (115) befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschlussstücke (120) einen konischen, sich nach außen verjüngenden Abschnitt (122) aufweisen und die Hohlkörperenden (115) formschlüssig auf diese konischen Abschnitte (122) der Abschlussstücke (120) aufgepresst sind.Tubular pressure tank (100) for storing fuel in a motor vehicle, having a cylindrical hollow body (110) and two end pieces (120) with which the hollow body (110) is closed on both sides, the end pieces (120) in the hollow body ends (115) arranged and fastened by radial deformation of the hollow body ends (115), characterized in that the end pieces (120) have a conical, outwardly tapering section (122) and the hollow body ends (115) form-fit onto these conical sections (122) of the end pieces (120) are pressed on. Röhrenförmiger Drucktank (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die konischen Abschnitte (122) der Abschlussstücke (120) mit Längsnuten (126) ausgebildet sind, wobei die aufgepressten Hohlkörperenden (115) auch in diese Längsnuten (126) eingepresst sind.Tubular pressure tank (100) according to Claim 1 , characterized in that the conical sections (122) of the end pieces (120) are designed with longitudinal grooves (126), the pressed-on hollow body ends (115) also being pressed into these longitudinal grooves (126). Röhrenförmiger Drucktank (100) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsnuten (126) nach außen mit zunehmender Nuttiefe ausgebildet sind.Tubular pressure tank (100) according to Claim 2 , characterized in that the longitudinal grooves (126) are formed to the outside with increasing groove depth. Röhrenförmiger Drucktank (100) nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschlussstücke (120) ferner einen äußeren zylindrischen Abschnitt (123) aufweisen, der sich nach außen an den konischen Abschnitt (122) anschließt, wobei die Hohlkörperenden (115) auch formschlüssig auf diese äußeren zylindrischen Abschnitte (123) der Abschlussstücke (120) aufgepresst sind.Tubular pressure tank (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the end pieces (120) furthermore have an outer cylindrical section (123) which adjoins the conical section (122) outwardly, the hollow body ends (115) also are positively pressed onto these outer cylindrical sections (123) of the end pieces (120). Röhrenförmiger Drucktank (100) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der äußeren zylindrischen Abschnitte (123) zusätzliche Armierungen (130) auf die Hohlkörperenden (115) aufgebracht sind.Tubular pressure tank (100) according to Claim 4 , characterized in that additional reinforcements (130) are applied to the hollow body ends (115) in the area of the outer cylindrical sections (123). Röhrenförmiger Drucktank (100) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die äußeren zylindrischen Abschnitte (123) aus den Hohlkörperenden (115) herausragen, wobei die herausragenden Teilabschnitte (123a) als Lagerflansche für den Drucktank (100) fungieren.Tubular pressure tank (100) according to Claim 4 or 5 , characterized in that the outer cylindrical sections (123) protrude from the hollow body ends (115), the protruding partial sections (123a) functioning as bearing flanges for the pressure tank (100). Röhrenförmiger Drucktank (100) nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zylindrische Hohlkörper (110) einen Liner (112) und eine auf den Liner (112) aufgebrachte Faserummantelung (114) aufweist, wobei die Faserummantelung (114) im Bereich der Hohlkörperenden (115) in axialer Richtung über den Liner (112) übersteht, sodass nur die Faserummantelung (114) auf die Abschlussstücke (120) aufgepresst ist.Tubular pressure tank (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the cylindrical hollow body (110) has a liner (112) and a fiber cladding (114) applied to the liner (112), the fiber cladding (114) in the region of the Hollow body ends (115) protrudes in the axial direction over the liner (112) so that only the fiber sheathing (114) is pressed onto the end pieces (120). Verfahren zur Herstellung eines röhrenförmigen Drucktanks (100) gemäß einem der vorausgehenden Ansprüche, mit den Schritten: - Bereitstellen des zylindrischen Hohlkörpers (110) und der Abschlussstücke (120); - Verschließen der Stirnseiten des zylindrischen Hohlkörpers (110) mit den Abschlussstücken (120); - Verbinden des zylindrischen Hohlkörpers (110) mit den Abschlussstücken (120), wozu die Hohlkörperenden (115) radial auf die konischen Abschnitte (122) der Abschlussstücke (120) aufgepresst werden.A method of manufacturing a tubular pressure tank (100) according to any one of the preceding claims, comprising the steps of: - Provision of the cylindrical hollow body (110) and the end pieces (120); - Closing the end faces of the cylindrical hollow body (110) with the end pieces (120); - Connecting the cylindrical hollow body (110) to the end pieces (120), for which purpose the hollow body ends (115) are pressed radially onto the conical sections (122) of the end pieces (120). Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der zylindrische Hohlkörper (110) einen Liner (112) und eine auf den Liner (112) aufgebrachte Faserummantelung (114), die aus einem faserverstärkten Kunststoff gebildet ist, aufweist, wobei die Hohlkörperenden (115) für das Aufpressen auf die Abschlussstücke (120) erwärmt, dann verformt und wieder abgekühlt werden.Procedure according to Claim 8 , characterized in that the cylindrical hollow body (110) has a liner (112) and a fiber sheathing (114) applied to the liner (112), which is formed from a fiber-reinforced plastic, the hollow body ends (115) for pressing on the end pieces (120) are heated, then deformed and then cooled again. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass für das Aufpressen der Hohlkörperenden (115) ein Presswerkzeug (200) verwendet wird, welches mehrere Pressbacken (210) aufweist, die spannfutterartig angeordnet sind und eine radiale Zustellbewegung ausführen.Procedure according to Claim 8 or 9 , characterized in that a pressing tool (200) is used for pressing on the hollow body ends (115) which has several pressing jaws (210) which are arranged like a chuck and which perform a radial feed movement.
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