DE102019217896B4 - Druckbehälter und Verfahren zur Herstellung eines Druckbehälters - Google Patents

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Abstract

Druckbehälter (1), umfassend- einen Behälterkörper (3) mit einem an einem unteren Ende angeordneten und einstückig mit dem Behälterkörper (3) ausgebildeten Behälterboden (4),- ein an einem oberen Ende des Behälterkörpers (3) angeordnetes und einstückig mit dem Behälterkörper (3) ausgebildetes Endstück (2) mit einer Öffnung (O),- eine an einer die Öffnung (O) des Endstücks (2) umgebenden Wandung (2.1) außenseitig angeordnete Anschlussgeometrie (5), wobei die Wandung (2.1) mit der Anschlussgeometrie (5) einen Anschluss bildet, welcher eingerichtet ist, mit einem korrespondierenden weiteren Anschluss mediendicht gekoppelt zu werden oder zu sein,- eine an der die Öffnung (O) des Endstücks (2) umgebenden Wandung (2.1) innenseitig ausgeformte Befestigungsstruktur (7) für ein Ventil (6),- eine in einer Überdrucköffnung (UO) des Endstücks (2) oder einer Überdrucköffnung (UO) des Behälterkörpers (3) angeordnete Überdrucksicherung (9), dadurch gekennzeichnet, dass- die Befestigungsstruktur (7) ein an der Innenseite der Wandung (2.1) angeordnetes Innengewinde (12) umfasst,- wobei das Ventil (6)- ein Dichtelement (6.1) umfasst, welches an der Öffnung (O) des Endstücks (2) angeordnet ist, ausgehend von der Öffnung (O) in das Endstück (2) hineinragt, an dem Endstück (2) mediendicht anliegt und eine Durchlassöffnung (DO) umfasst,- einen Dichtstößel (6.3) umfasst, welcher in einer geschlossenen Position die Durchlassöffnung (DO) des Dichtelements (6.1) mediendicht verschließt und in einer geöffneten Position die Durchlassöffnung (DO) zumindest abschnittsweise freigibt,- ein Abstützelement (6.6) umfasst, welches ein zu dem Innengewinde (12) der Befestigungsstruktur (7) korrespondierendes Außengewinde (6.6.1) umfasst und in das Innengewinde (12) eingeschraubt ist, wobei das Abstützelement (6.6) zumindest im Wesentlichen ringförmig oder rohrförmig ausgebildet und an einer dem Außengewinde (6.6.1) abgewandten Innenseite einen von dieser Innenseite abragenden Materialvorsprung (6.6.2) umfasst oder im eingeschraubten Zustand einen von der Innenseite der Wandung (2.1) des Endstücks (2) abragenden Materialvorsprung bildet, und- ein Federelement (6.5) umfasst, welches sich mit einem ersten Ende an dem Materialvorsprung (6.6.2) und mit einem gegenüberliegenden zweiten Ende an dem Dichtstößel (6.3) abstützt, wobei das Federelement (6.5) bei einer Bewegung des Dichtstößels (6.3) von der geschlossenen Position in die geöffnete Position komprimiert wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Druckbehälter.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines Druckbehälters.
  • Aus dem Stand der Technik sind allgemein Druckbehälter, auch als Gaskartusche bezeichnet, bekannt. Zu einer Kopplung mit einer Anwendung ist an den Druckbehältern ein Ventil, insbesondere ein Rückschlagventil, angeordnet, welches als separates Bauteil in den Druckbehälter eingeschraubt ist. Ein solches Ventil umfasst im Allgemeinen ein als Außengewinde ausgebildetes Anschlussgewinde, welches eingerichtet ist, mit einem korrespondierenden Anschlussgewinde an der Anwendung mediendicht gekoppelt zu werden. Weiterhin umfasst das Ventil eine Überdrucksicherung.
  • Aus der EP 2 914 542 B1 ist ein Behälter mit einem Körper und einem Hals bekannt, wobei am Hals ein Ventil oder eine Ventilanordnung vorgesehen ist.
  • Weiterhin ist aus der EP 1 783 092 B1 ein Behälter für Getränke bekannt, welcher eine Ventilanordnung umfasst. Die Ventilanordnung umfasst ein Gehäuse und einen Getränkekanal mit einem Ventilkörper, wobei Betriebsmittel zum Bewegen des Ventilkörpers vorgesehen sind. Die Betriebsmittel umfassen erste Kupplungsmittel zum Kuppeln des Getränkekanals an eine Befüllungsvorrichtung zum Befüllen des Behälters durch den Ventilkörper und zweite Kupplungsmittel zum Kuppeln des Getränkekanals an eine Befüllungsvorrichtung zum Befüllen des Behälters durch den Ventilkörper.
  • Die EP 0 050 947 A2 beschreibt eine einteilige Gasflasche zur Aufnahme von Gas unter hohem Druck und umfasst einen zylindrischen Körper mit einem geschlossenen unteren Ende, das von einem verdickten Hals mit kleineren Abmessungen als der zylindrische Körper überragt wird, wobei der Hals eine nach oben gerichtete Öffnung aufweist. In dem verdickten Hals ist eine Hilfsöffnung vorgesehen, welche ausgebildet ist, um eine Befestigung darin aufzunehmen. Die Hilfsöffnung ist mit einem Schraubengewinde versehen, das direkt in das Metall des verdickten Halses geschnitten ist, wobei in der Hilfsöffnung ein Rückschlagventil angeordnet ist.
  • Weiterhin beschreibt die WO 2010 097 593 A1 eine Gaspatrone zur Speicherung eines Druckgases mit einem Hohlkolben, der das Druckgas enthält. Der Hohlkolben umfasst eine Öffnung, die mit einem Ventil flüssigkeitsdicht in Eingriff steht, wobei ein Ventilelement des Ventils in eine Ventilschließposition vorgespannt ist. Wenn Gas abgegeben werden soll, kann dies durch Anlegen eines ausreichenden Drucks auf einen Kopf einer Spindel, mit der das Ventilelement einstückig ausgebildet ist, angeregt werden.
  • Eine weitere Hochdruckbehältervorrichtung ist in der DE 102 43 164 A1 beschrieben.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen gegenüber dem Stand der Technik verbesserten Druckbehälter und ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines solchen Druckbehälters anzugeben.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit einem Druckbehälter, welcher die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist, und mit einem Verfahren, welches die im Anspruch 7 angegebenen Merkmale aufweist.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Der erfindungsgemäße Druckbehälter umfasst einen Behälterkörper mit einem an einem unteren Ende angeordneten und einstückig mit dem Behälterkörper ausgebildeten Behälterboden. Weiterhin umfasst der Druckbehälter ein an einem oberen Ende des Behälterkörpers angeordnetes und einstückig mit dem Behälterkörper ausgebildetes Endstück mit einer Öffnung. An einer die Öffnung des Endstücks umgebenden Wandung ist außenseitig eine Anschlussgeometrie, beispielsweise ein Außengewinde, eine Rastanordnung oder ein Schnellverschluss, angeordnet, wobei die Wandung mit der Anschlussgeometrie einen Anschluss bildet, welcher eingerichtet ist, mit einem korrespondierenden weiteren Anschluss mediendicht gekoppelt zu werden oder zu sein. Weiterhin ist an der die Öffnung des Endstücks umgebenden Wandung innenseitig eine Befestigungsstruktur für ein Ventil, beispielsweise ein Rückschlagventil, ausgeformt und es ist eine in einer Überdrucköffnung des Endstücks oder einer Überdrucköffnung des Behälterkörpers angeordnete Überdrucksicherung vorgesehen.
  • Der Druckbehälter, beispielsweise Druckgasbehälter, ermöglicht eine Integration des Ventils bzw. einer Ventilfunktion in das Endstück und eine unmittelbare mediendichte Kopplung des Druckbehälters mit dem weiteren Anschluss, beispielsweise einem Anschluss einer Anwendung.
  • Aufgrund der Ausbildung der Anschlussgeometrie, beispielsweise eines so genannten ACME-Gewindes, am Endstück kann das Ventil als separates Bauteil entfallen. Hieraus ergibt sich gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen mit separatem Ventil, dass eine Anzahl von Einzelteilen verringert werden kann, weiterhin ein beispielsweise aus Messing gebildeter Grundkörper des Ventils entfallen oder zumindest hinsichtlich seiner Materialstärke und Materialmenge signifikant schwächer dimensioniert werden kann. Somit kann ein Material- und Kostenaufwand signifikant verringert werden. Beispielsweise kann eine Einsparung an Messung von bis 200 g pro Druckbehälter mit Ventil erzielt werden.
  • Des Weiteren kann aufgrund der Ausbildung der Anschlussgeometrie am Endstück und somit am Druckbehälter eine zuverlässige und verbesserte Mediendichtheit erreicht werden, welche insbesondere aus einer Verringerung einer Anzahl von Fügestellen und deren Abdichtung gegenüber denen aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen mit separatem Ventil resultiert. Ferner ist ein Montageaufwand verringert.
  • Auch kann eine im Stand der Technik zur Abdichtung des Ventils gegenüber dem Druckbehälter vorgesehene Dichtung, insbesondere ein so genannter O-Ring, entfallen, woraus ebenfalls eine Reduktion der Anzahl von Einzelteilen und eine Kostenreduktion resultieren.
  • Aufgrund der Integration des Ventils in den Druckbehälter und der Ausbildung des Außengewindes am Endstück muss das Ventil nicht mehr aus Messing gebildet sein. Beispielsweise sind sowohl der Druckbehälter, d. h. der Behälterkörper mit Behälterboden und das Endstück, als auch die Komponenten des Ventils aus Aluminium gebildet. Dies führt einerseits zum Vorteil, dass besonders geringe Kosten erzielt werden können und dass andererseits zumindest alle für die Mediendichtheit verantwortliche Komponenten aus dem gleichen Material mit gleichem Wärmeausdehnungskoeffizient gebildet sind, und somit unterschiedliche Ausdehnungen und daraus folgende Undichtigkeiten bei Temperaturänderungen vermieden werden. Auch ist bei der Ausbildung der Komponenten des Ventils und des Druckbehälters ein einfaches und vollständiges Recycling möglich.
  • Die Befestigungsstruktur umfasst ein an der Innenseite der Wandung angeordnetes Innengewinde. Beispielsweise wird das Innengewinde durch spanende Bearbeitung der Innenseite der Wandung erzeugt. Das Innengewinde kann jedoch auch in einem Umformverfahren, beispielsweise einem Rollumformverfahren, während der Ausformung des Endstücks erzeugt werden. Es sind alternativ auch andere Verfahren zur Herstellung des Innengewindes möglich.
  • Weiterhin umfasst das Ventil ein Dichtelement, welches an der Öffnung des Endstücks angeordnet ist, ausgehend von der Öffnung in das Endstück hineinragt, an dem Endstück mediendicht anliegt und eine Durchlassöffnung umfasst. Weiterhin umfasst das Ventil einen Dichtstößel, welcher in einer geschlossenen Position die Durchlassöffnung des Dichtelements mediendicht verschließt und in einer geöffneten Position die Durchlassöffnung zumindest abschnittsweise freigibt. Zusätzlich umfasst das Ventil ein Abstützelement, welches ein zu dem Innengewinde der Befestigungsstruktur korrespondierendes Außengewinde umfasst und in das Innengewinde eingeschraubt ist, wobei das Abstützelement zumindest im Wesentlichen ringförmig oder rohrförmig ausgebildet und an einer dem Außengewinde abgewandten Innenseite einen von der Innenseite abragenden Materialvorsprung umfasst oder im eingeschraubten Zustand einen von der Innenseite der Wandung des Endstücks abragenden Materialvorsprung bildet. Ferner umfasst das Ventil ein Federelement, welches sich mit einem ersten Ende an dem Materialvorsprung und mit einem gegenüberliegenden zweiten Ende an dem Dichtstößel abstützt, wobei das Federelement bei einer Bewegung des Dichtstößels von der geschlossenen Position in die geöffnete Position komprimiert wird. Das Ventil zeichnet sich auch in dieser Ausgestaltung durch eine geringe Anzahl an Komponenten aus, ist einfach montierbar und zeichnet sich durch eine hohe Zuverlässigkeit aus. Kosten zur Realisierung des Ventils und zu dessen Montage sind ebenfalls besonders gering.
  • Beispielsweise ist zwischen dem Dichtelement und dem Endstück eine Dichtung, zum Beispiel in Form eines O-Rings, angeordnet. Auch zwischen dem Dichtelement und dem Dichtstößel ist in einer möglichen Ausgestaltung eine Dichtung, zum Beispiel in Form eines O-Rings, angeordnet. Diese Dichtungen sind sehr zuverlässig und kostengünstig verfügbar.
  • In einer möglichen Ausgestaltung des Druckbehälters umfasst die Befestigungsstruktur einen von der Innenseite der Wandung abragenden Materialvorsprung. Der Materialvorsprung ist beispielsweise stufenförmige ausgebildet. Beispielsweise wird der Materialvorsprung durch spanende Bearbeitung der Innenseite der Wandung erzeugt, beispielsweise durch Erzeugung einer so genannten Stufenbohrung. Der Materialvorsprung kann jedoch auch in einem Umformverfahren, beispielsweise einem Rollumformverfahren, während der Ausformung des Endstücks erzeugt werden. Es sind alternativ auch andere Verfahren zur Herstellung des Materialvorsprungs möglich.
  • In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des Druckbehälters umfasst das Ventil ein Dichtelement, welches an der Öffnung des Endstücks angeordnet ist, ausgehend von der Öffnung in das Endstück hineinragt, an dem Endstück mediendicht anliegt und eine Durchlassöffnung umfasst. Weiterhin umfasst das Ventil einen Dichtstößel, welcher in einer geschlossenen Position die Durchlassöffnung des Dichtelements mediendicht verschließt und in einer geöffneten Position die Durchlassöffnung zumindest abschnittsweise freigibt. Zusätzlich umfasst das Ventil ein Federelement, welches sich mit einem ersten Ende an dem Materialvorsprung und mit einem gegenüberliegenden zweiten Ende an dem Dichtstößel abstützt, wobei das Federelement bei einer Bewegung des Dichtstößels von der geschlossenen Position in die geöffnete Position komprimiert wird. Das Ventil zeichnet sich in dieser Ausgestaltung durch eine besonders geringe Anzahl an Komponenten aus, ist einfach montierbar und zeichnet sich durch eine hohe Zuverlässigkeit aus. Kosten zur Realisierung des Ventils und zu dessen Montage sind besonders gering.
  • Beispielsweise ist in letztgenannter Ausgestaltung zwischen dem Dichtelement und dem Endstück eine Dichtung, zum Beispiel in Form eines O-Rings, angeordnet. Auch zwischen dem Dichtelement und dem Dichtstößel ist in einer möglichen Ausgestaltung eine Dichtung, zum Beispiel in Form eines O-Rings, angeordnet. Diese Dichtungen sind sehr zuverlässig und kostengünstig verfügbar.
  • In einer nicht erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Druckbehälters umfasst das Ventil einen Ventilkörper mit einem zu dem Innengewinde der Befestigungsstruktur korrespondierenden Außengewinde, wobei der Ventilkörper im in das Innengewinde eingeschraubten Zustand im Bereich der Öffnung des Endstücks angeordnet ist, ausgehend von der Öffnung in das Endstück hineinragt, an dem Endstück mediendicht anliegt und ein Dichtelement mit einer Durchlassöffnung umfasst. Weiterhin umfasst das Ventil einen innerhalb des Ventilkörpers angeordneten Dichtstößel, welcher in einer geschlossenen Position die Durchlassöffnung des Dichtelements mediendicht verschließt und in einer geöffneten Position die Durchlassöffnung zumindest abschnittsweise freigibt. Zusätzlich umfasst das Ventil ein mit dem Ventilkörper verbundenes oder an dem Ventilkörper ausgebildetes Abstützelement und ein Federelement, welches sich mit einem ersten Ende an dem Abstützelement und mit einem gegenüberliegenden zweiten Ende an dem Dichtstößel abstützt, wobei das Federelement bei einer Bewegung des Dichtstößels von der geschlossenen Position in die geöffnete Position komprimiert wird. Eine solche Ausbildung des Ventils mit dem Ventilkörper und den weiteren Ventilkomponenten, welche innerhalb oder am Ventilkörper gehalten sind, ermöglicht eine besonders einfache Montage des Ventils als Ganzes im Endstück. Da das Ventil im Gegensatz zu aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen mit separatem Ventil keine Haltefunktion aufweist, kann der Ventilkörper hinsichtlich seiner Materialstärke und Materialmenge signifikant schwächer dimensioniert werden.
  • Beispielsweise ist in letztgenannter Ausgestaltung zwischen dem Dichtelement und dem Endstück eine Dichtung, zum Beispiel in Form eines O-Rings, angeordnet. Auch zwischen dem Dichtelement und dem Dichtstößel ist in einer möglichen Ausgestaltung eine Dichtung, zum Beispiel in Form eines O-Rings, angeordnet. Diese Dichtungen sind sehr zuverlässig und kostengünstig verfügbar.
  • In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des Druckbehälters ist die Überdrucköffnung im Behälterboden ausgebildet. Dies ermöglicht bei einer entsprechenden Ausbildung des Behälterbodens, beispielsweise mit einer entsprechenden Vertiefung, eine integrierte Anordnung der Überdrucksicherung, ohne dass diese über einen Außenrand des Druckbehälters übersteht. Somit ist ein Schutz vor mechanischer Beschädigung der Überdrucksicherung erhöht.
  • Weiterhin kann ein erforderlicher Bauraum zur Aufnahme des Druckbehälters in einer Anwendung verringert werden und eine Montage des Druckbehälters in dem Bauraum ist vereinfacht.
  • In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des Druckbehälters umfasst die Überdrucksicherung eine Berstscheibe, welche mit einer Schraube, umfassend einen Entlüftungsbolzen, gesichert ist. Eine solche Ausbildung der Überdrucksicherung ist besonders einfach, kostengünstig und zuverlässig. Beispielsweise ist die Überdrucksicherung für einen Auslösedruck von 250 bar ausgebildet. Es sind jedoch auch beliebige andere Auslösedruckwerte möglich.
  • Beispielsweise ist die Berstscheibe fluidisch mit einem Inneren des Druckbehälters gekoppelt und wird randseitig von der Schraube gehalten, innerhalb welcher ein Entlüftungsbolzen ausgebildet oder angeordnet ist. Wird der Auslösedruck überschritten, wird die Berstscheibe mechanisch zerstört und gibt eine fluidische Verbindung zwischen dem Entlüftungsbolzen und dem Inneren des Druckbehälters frei, so dass innerhalb des Druckbehälters befindliches Fluid, beispielsweise Gas, entweichen kann.
  • In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des Druckbehälters umfasst die Überdrucköffnung ein mit einem Außengewinde der Schraube korrespondierendes Innengewinde, in welches die Schraube eingeschraubt ist. Dies ermöglicht eine besonders einfache und sichere Befestigung der Überdrucksicherung. Beispielsweise wird das Innengewinde durch spanende Bearbeitung erzeugt. Das Innengewinde kann jedoch auch in einem Umformverfahren, beispielsweise einem Rollumformverfahren, während der Ausformung des Endstücks erzeugt werden. Es sind alternativ auch andere Verfahren zur Herstellung des Innengewindes möglich.
  • In dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines zuvor beschrieben Druckbehälters werden der Behälterkörper und das Endstück gemeinsam aus einem Materialrohling in einem Rollumformverfahren hergestellt. Weiterhin werden die Anschlussgeometrie und die Befestigungsstruktur für das Ventil mittels spanender Bearbeitung und/oder Umformung, insbesondere während des Rollumformverfahrens, und/oder Aufbringen von Material und/oder anderer geeigneter Verfahren im Bereich des Endstücks erzeugt und anschließend wird das Ventil im Bereich der Öffnung am Endstück derart befestigt, dass das Abstützelement mit dem Außengewinde in das zu diesem korrespondierende Innengewinde der Befestigungsstruktur eingeschraubt wird. Der Druckbehälter ist mittels des Rollumformverfahrens besonders einfach und mit hoher Qualität herstellbar. Auch die Erzeugung der Befestigungsstruktur und die Befestigung des Ventils sind besonders einfach, zuverlässig und mit geringem Kostenaufwand realisierbar.
  • In einer möglichen Ausgestaltung des Verfahrens wird die Überdrucköffnung im Bereich des Endstücks oder in den Behälterboden mittels spanender Bearbeitung und/oder Umformung, insbesondere während des Rollumformverfahrens, und/oder Aufbringen von Material und/oder anderer geeigneter Verfahren erzeugt und anschließend die Überdrucksicherung an der Überdrucköffnung befestigt. Die Erzeugung der Überdrucköffnung und die Befestigung der Überdrucksicherung sind besonders einfach, zuverlässig und mit geringem Kostenaufwand realisierbar.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
  • Darin zeigen:
    • 1 schematisch eine Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines Druckbehälters,
    • 2 schematisch eine Detaildarstellung eines Ausschnitts des Druckbehälters gemäß 1 im Bereich eines Endstücks,
    • 3 schematisch eine Schnittdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Druckbehälters,
    • 4 schematisch eine Detaildarstellung eines Ausschnitts des Druckbehälters gemäß 3 im Bereich eines Endstücks,
    • 5 schematisch eine Schnittdarstellung eines dritten Ausführungsbeispiels eines Druckbehälters,
    • 6 schematisch eine Detaildarstellung eines Ausschnitts des Druckbehälters gemäß 5 im Bereich eines Endstücks,
    • 7 schematisch eine Detaildarstellung eines Ausschnitts des Druckbehälters gemäß 5 im Bereich eines Behälterbodens,
    • 8 schematisch eine Schnittdarstellung eines vierten Ausführungsbeispiels eines Druckbehälters,
    • 9 schematisch eine Detaildarstellung eines Ausschnitts des Druckbehälters gemäß 8 im Bereich eines Endstücks,
    • 10 schematisch eine Schnittdarstellung eines fünften Ausführungsbeispiels eines Druckbehälters,
    • 11 schematisch eine Detaildarstellung eines Ausschnitts des Druckbehälters gemäß 10 im Bereich eines Endstücks und
    • 12 schematisch eine Detaildarstellung eines Ausschnitts des Druckbehälters gemäß 10 im Bereich eines Behälterbodens.
  • Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • In 1 ist eine Schnittdarstellung eines möglichen ersten Ausführungsbeispiels eines Druckbehälters 1 dargestellt. 2 zeigt eine Detaildarstellung eines Ausschnitts des Druckbehälters 1 gemäß 1 im Bereich eines Endstücks 2.
  • Der Druckbehälter 1 ist beispielsweise ein Druckgasbehälter und zur Aufnahme eines Gases unter hohem Druck ausgebildet. Beispielsweise ist der Druckbehälter 1 eine so genannte Gaskartusche.
  • Der Druckbehälter 1 umfasst einen Behälterkörper 3 mit einem an einem unteren Ende angeordneten und einstückig mit dem Behälterkörper 3 ausgebildeten Behälterboden 4.
  • An einem dem Behälterboden 4 gegenüberliegenden Ende ist das Endstück 2 angeordnet und einstückig mit dem Behälterkörper 3 ausgebildet. Das Endstück 2 weist eine Öffnung O auf.
  • Der Behälterboden 4, der Behälterkörper 3 und das Endstück 2 sind dabei als homogenes einstückiges Bauteil ohne Fügestellen ausgebildet und gemeinsam in einem Umformverfahren, beispielsweise einem Rollumformverfahren, aus einem Materialrohling, beispielsweise aus einem Aluminiumrohling, hergestellt.
  • Zu einer mediendichten Kopplung des Druckbehälters 1 mit einer Anwendung umfasst dieser eine an einer die Öffnung O des Endstücks 2 umgebenden Wandung 2.1 außenseitig eingebrachte Anschlussgeometrie 5, welche im dargestellten Ausführungsbeispiel als Außengewinde, beispielsweise ein so genanntes ACME-Gewinde, ausgebildet ist. Dabei bildet die Wandung 2.1 mit der Anschlussgeometrie 5 einen Anschluss, welcher eingerichtet ist, mit einem korrespondierenden weiteren Anschluss der entsprechenden Anwendung mediendicht gekoppelt zu werden oder zu sein. Die Anschlussgeometrie 5 wird während der Formung des Endstücks 2 in dem Umformverfahren mit erzeugt und/oder mittels spanender Bearbeitung nach der Umformung und/oder durch Aufbringen von Material und/oder anderer geeigneter Verfahren erzeugt.
  • Innerhalb des Endstücks 2 ist ein als Rückschlagventil ausgebildetes Ventil 6 angeordnet. Das Ventil 6 umfasst ein Dichtelement 6.1, welches an der Öffnung O des Endstücks 2 angeordnet ist, ausgehend von der Öffnung O in das Endstück 2 hineinragt, an dem Endstück 2 mediendicht anliegt und eine Durchlassöffnung DO umfasst. Dabei ist zwischen dem Dichtelement 6.1 und dem Endstück 2 eine als O-Ring ausgebildete Dichtung 6.2 angeordnet. Das Dichtelement 6.1 ist beispielsweise aus Aluminium gebildet.
  • Das Ventil 6 umfasst weiterhin einen Dichtstößel 6.3, welcher in einer dargestellten geschlossenen Position die Durchlassöffnung DO des Dichtelements 6.1 durchdringt, diese mediendicht verschließt und in einer nicht näher dargestellten geöffneten Position die Durchlassöffnung DO zumindest abschnittsweise freigibt. Dabei ist zwischen dem Dichtstößel 6.3 und dem Dichtelement 6.1 eine weitere als O-Ring ausgebildete Dichtung 6.4 angeordnet. Der Dichtstößel 6.3 ist beispielsweise aus Aluminium gebildet.
  • Weiterhin umfasst das Ventil 6 ein Federelement 6.5, beispielsweise eine Schraubenfeder, welches den Dichtstößel 6.3 gegen das Dichtelement 6.1 drückt, wobei das Federelement 6.5 bei einer Bewegung des Dichtstößels 6.3 von der geschlossenen Position in die geöffnete Position komprimiert wird. Diese Bewegung des Dichtstößels 6.3 erfolgt bei einer Kopplung des Druckbehälters 1 mit der Anwendung, wobei am Anschluss der entsprechenden Anwendung ein Betätigungselement vorgesehen ist, welches den Dichtstößel 6.3 bei einer Befestigung an der Anschlussgeometrie 5, beispielsweise bei Einschrauben des Außengewindes in den Anschluss, gegen die Federkraft in Richtung des Behälterbodens 4 drückt und somit eine fluidische Verbindung zwischen einem Inneren des Drückbehälters 1 und der Anwendung herstellt.
  • Zur Abstützung des Federelements 6.5 an einem dem Dichtstößel 6.3 abgewandten Ende umfasst der Druckbehälter 1 eine an der die Öffnung O des Endstücks 2 umgebenden Wandung 2.1 innenseitig ausgeformte Befestigungsstruktur 7. Dabei umfasst die Befestigungsstruktur 7 einen von der Innenseite der Wandung 2.1 abragenden Materialvorsprung 8, an der sich das Federelement 6.5 abstützt. Die Befestigungsstruktur 7 mit dem Materialvorsprung 8 wird während der Formung des Endstücks 2 in dem Umformverfahren mit erzeugt und/oder mittels spanender Bearbeitung nach der Umformung und/oder durch Aufbringen von Material und/oder anderer geeigneter Verfahren erzeugt.
  • Weiterhin umfasst der Druckbehälter 1 eine Überdrucksicherung 9 mit einer Berstscheibe 9.1, welche mit einer Schraube 9.2, umfassend einen Entlüftungsbolzen 9.3, gesichert ist.
  • Zur Befestigung der Überdrucksicherung 9 ist in der Wandung 2.1 des Endstücks 2 eine Überdrucköffnung UO ausgebildet, wobei die Überdrucköffnung UO während der Formung des Endstücks 2 in dem Umformverfahren mit erzeugt wird und/oder mittels spanender Bearbeitung nach der Umformung und/oder durch Aufbringen von Material und/oder anderer geeigneter Verfahren erzeugt wird. Eine die Überdrucköffnung UO begrenzende Wandung weist ein mit einem Außengewinde der Schraube 9.2 korrespondierendes Innengewinde 10 auf, in welches die Schraube 9.2 eingeschraubt ist.
  • Dabei ist die Berstscheibe 9.1 fluidisch mit einem Inneren des Druckbehälters 1 gekoppelt und liegt randseitig auf einem Materialvorsprung 11 in der Überdrucköffnung UO auf und wird auf einer dem Materialvorsprung 11 gegenüberliegenden Seite randseitig von der Schraube 9.2 gehalten, innerhalb welcher der Entlüftungsbolzen 9.3 ausgebildet oder angeordnet ist. Wird ein Auslösedruck von beispielsweise 250 bar überschritten, wird die Berstscheibe 9.1 mechanisch zerstört und gibt eine fluidische Verbindung zwischen dem Entlüftungsbolzen 9.3 und dem Inneren des Druckbehälters 1 frei, so dass innerhalb des Druckbehälters 1 befindliches Fluid, beispielsweise Gas, entweichen kann.
  • In 3 ist eine Schnittdarstellung eines möglichen zweiten Ausführungsbeispiels eines Druckbehälters 1 dargestellt. 4 zeigt eine Detaildarstellung eines Ausschnitts des Druckbehälters 1 gemäß 3 im Bereich eines Endstücks 2.
  • Im Unterschied zu dem in den 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel umfasst die Befestigungsstruktur 7 anstatt des Materialvorsprungs 8 ein an der Innenseite der Wandung 2.1 des Endstücks 2 angeordnetes Innengewinde 12.
  • Weiterhin umfasst das Ventil 6 im Unterschied zu dem in den 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel ein Abstützelement 6.6, welches ein zu dem Innengewinde 12 der Befestigungsstruktur 7 korrespondierendes Außengewinde 6.6.1 umfasst und in das Innengewinde 12 eingeschraubt ist. Das Abstützelement 6.6 ist beispielsweise aus Aluminium gebildet. Das Abstützelement 6.6 ist zumindest im Wesentlichen ringförmig oder rohrförmig ausgebildet und umfasst an einer dem Außengewinde 6.6.1 abgewandten Innenseite einen von der Innenseite abragenden Materialvorsprung 6.6.2. Alternativ bildet das Abstützelement 6.6 in einem nicht näher dargestellten Ausführungsbeispiel im eingeschraubten Zustand einen von der Innenseite der Wandung 2.1 des Endstücks 2 abragenden Materialvorsprung.
  • Der Materialvorsprung 6.6.2 des Abstützelements 6.6 ist dabei zur Abstützung des Federelements 6.5 des Ventils 6 vorgesehen und erfüllt die gleiche Aufgabe wie der in den 1 und 2 dargestellte Materialvorsprung 8 der Befestigungsstruktur 7.
  • Zusätzlich weist das Abstützelement 6.6 einen Führungsabschnitt 6.6.3 zur Führung des Federelements 6.5 auf.
  • In 5 ist eine Schnittdarstellung eines möglichen dritten Ausführungsbeispiels eines Druckbehälters 1 dargestellt. 6 zeigt eine Detaildarstellung eines Ausschnitts des Druckbehälters 1 gemäß 5 im Bereich eines Endstücks 2. In 7 ist eine Detaildarstellung eines Ausschnitts des Druckbehälters 1 gemäß 5 im Bereich eines Behälterbodens 4 dargestellt.
  • Im Unterschied zu dem in den 3 und 4 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel sind die Überdrucksicherung 9 und die Überdrucköffnung UO mit dem Innengewinde 10 und dem Materialvorsprung 11 anstatt in der Wandung 2.1 des Endstücks 2 im Behälterboden 4 angeordnet.
  • Hierzu weist der Behälterboden 4 einen zum Inneren des Druckbehälters 1 geformten Abschnitt auf, so dass an einer Außenseite eine Vertiefung 4.1 entsteht. Diese Vertiefung 4.1 ermöglicht eine Anordnung der Überdrucksicherung 9 in der Art, dass diese nicht über einen Außenrand des Druckbehälters 1 übersteht. Die Überdrucksicherung 9 ist ansonsten gemäß der Überdrucksicherung 9 des ersten Ausführungsbeispiels des Druckbehälters 1 ausgebildet.
  • 8 zeigt eine Schnittdarstellung eines möglichen vierten Ausführungsbeispiels eines Druckbehälters 1. In 9 ist eine Detaildarstellung eines Ausschnitts des Druckbehälters 1 gemäß 8 im Bereich eines Endstücks 2 dargestellt.
  • Im Unterschied zu dem in den 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel umfasst die Befestigungsstruktur 7 anstatt des Materialvorsprungs 8 ein an der Innenseite der Wandung 2.1 des Endstücks 2 angeordnetes Innengewinde 12.
  • Weiterhin umfasst das Ventil 6 im Unterschied zu dem in den 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel einen Ventilkörper 6.7 mit einem zu dem Innengewinde 12 der Befestigungsstruktur 7 korrespondierenden Außengewinde 6.7. 1. Der Ventilkörper 6.7 ist im in das Innengewinde 12 eingeschraubten Zustand im Bereich der Öffnung O des Endstücks 2 angeordnet, ragt ausgehend von der Öffnung O in das Endstück 2 hinein, liegt an dem Endstück 2 mediendicht an und umfasst das Dichtelement 6.1 mit der Durchlassöffnung DO. Der Ventilkörper 6.7 ist beispielsweise aus Aluminium gebildet.
  • Weiterhin umfasst das Ventil 6 den Dichtstößel 6.3, welcher innerhalb des Ventilkörpers 6.7 angeordnet ist.
  • Zusätzlich umfasst das Ventil 6 ein Abstützelement 6.6, welches mit dem Ventilkörper 6.7 verbundenes ist. Dabei umfasst das Abstützelement 6.6 ein Außengewinde 6.6.1 und der Ventilkörper 6.7 umfasst ein hiermit korrespondierendes Innengewinde 6.7.2, in welches das Abstützelement 6.6 eingeschraubt ist.
  • Innerhalb des Ventilkörpers 6.7 ist das Federelement 6.5 angeordnet, welches sich mit seinem ersten Ende an dem Abstützelement 6.6 und mit seinem gegenüberliegenden zweiten Ende am Dichtstößel 6.3 abstützt. Die Funktion des Dichtelements 6.1, des Dichtstößels 6.3 und der Feder 6.5 entsprechen der Funktion des Dichtelements 6.1, des Dichtstößels 6.3 und der Feder 6.5 des in den 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsbeispiels.
  • Aufgrund der Ausbildung des Ventils 6 mit dem Ventilkörper 6.7 ist dieses als Ganzes in das Endstück 2 einschraubbar.
  • 10 zeigt eine Schnittdarstellung eines möglichen fünften Ausführungsbeispiels eines Druckbehälters 1. In 11 ist eine Detaildarstellung eines Ausschnitts des Druckbehälters 1 gemäß 10 im Bereich eines Endstücks 2 dargestellt. 12 zeigt eine Detaildarstellung eines Ausschnitts des Druckbehälters 1 gemäß 10 im Bereich eines Behälterbodens 4.
  • Im Unterschied zu dem in den 8 und 9 dargestellten vierten Ausführungsbeispiel sind die Überdrucksicherung 9 und die Überdrucköffnung UO mit dem Innengewinde 10 und dem Materialvorsprung 11 anstatt in der Wandung 2.1 des Endstücks 2 im Behälterboden 4 angeordnet.
  • Hierzu weist der Behälterboden 4 einen zum Inneren des Druckbehälters 1 geformten Abschnitt auf, so dass an einer Außenseite eine Vertiefung 4.1 entsteht. Diese Vertiefung 4.1 ermöglicht eine Anordnung der Überdrucksicherung 9 in der Art, dass diese nicht über einen Außenrand des Druckbehälters 1 übersteht. Die Überdrucksicherung 9 ist ansonsten gemäß der Überdrucksicherung 9 des ersten Ausführungsbeispiels des Druckbehälters 1 ausgebildet.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Druckbehälter
    2
    Endstück
    2.1
    Wandung
    3
    Behälterkörper
    4
    Behälterboden
    4.1
    Vertiefung
    5
    Anschlussgeometrie
    6
    Ventil
    6.1
    Dichtelement
    6.2
    Dichtung
    6.3
    Dichtstößel
    6.4
    Dichtung
    6.5
    Federelement
    6.6
    Abstützelement
    6.6.1
    Außengewinde
    6.6.2
    Materialvorsprung
    6.6.3
    Führungsabschnitt
    6.7
    Ventilkörper
    6.7.1
    Außengewinde
    6.7.2
    Innengewinde
    7
    Befestigungsstruktur
    8
    Materialvorsprung
    9
    Überdrucksicherung
    9.1
    Berstscheibe
    9.2
    Schraube
    9.3
    Entlüftungsbolzen
    10
    Innengewinde
    11
    Materialvorsprung
    12
    Innengewinde
    DO
    Durchlassöffnung
    O
    Öffnung
    UO
    Überdrucköffnung

Claims (8)

  1. Druckbehälter (1), umfassend - einen Behälterkörper (3) mit einem an einem unteren Ende angeordneten und einstückig mit dem Behälterkörper (3) ausgebildeten Behälterboden (4), - ein an einem oberen Ende des Behälterkörpers (3) angeordnetes und einstückig mit dem Behälterkörper (3) ausgebildetes Endstück (2) mit einer Öffnung (O), - eine an einer die Öffnung (O) des Endstücks (2) umgebenden Wandung (2.1) außenseitig angeordnete Anschlussgeometrie (5), wobei die Wandung (2.1) mit der Anschlussgeometrie (5) einen Anschluss bildet, welcher eingerichtet ist, mit einem korrespondierenden weiteren Anschluss mediendicht gekoppelt zu werden oder zu sein, - eine an der die Öffnung (O) des Endstücks (2) umgebenden Wandung (2.1) innenseitig ausgeformte Befestigungsstruktur (7) für ein Ventil (6), - eine in einer Überdrucköffnung (UO) des Endstücks (2) oder einer Überdrucköffnung (UO) des Behälterkörpers (3) angeordnete Überdrucksicherung (9), dadurch gekennzeichnet, dass - die Befestigungsstruktur (7) ein an der Innenseite der Wandung (2.1) angeordnetes Innengewinde (12) umfasst, - wobei das Ventil (6) - ein Dichtelement (6.1) umfasst, welches an der Öffnung (O) des Endstücks (2) angeordnet ist, ausgehend von der Öffnung (O) in das Endstück (2) hineinragt, an dem Endstück (2) mediendicht anliegt und eine Durchlassöffnung (DO) umfasst, - einen Dichtstößel (6.3) umfasst, welcher in einer geschlossenen Position die Durchlassöffnung (DO) des Dichtelements (6.1) mediendicht verschließt und in einer geöffneten Position die Durchlassöffnung (DO) zumindest abschnittsweise freigibt, - ein Abstützelement (6.6) umfasst, welches ein zu dem Innengewinde (12) der Befestigungsstruktur (7) korrespondierendes Außengewinde (6.6.1) umfasst und in das Innengewinde (12) eingeschraubt ist, wobei das Abstützelement (6.6) zumindest im Wesentlichen ringförmig oder rohrförmig ausgebildet und an einer dem Außengewinde (6.6.1) abgewandten Innenseite einen von dieser Innenseite abragenden Materialvorsprung (6.6.2) umfasst oder im eingeschraubten Zustand einen von der Innenseite der Wandung (2.1) des Endstücks (2) abragenden Materialvorsprung bildet, und - ein Federelement (6.5) umfasst, welches sich mit einem ersten Ende an dem Materialvorsprung (6.6.2) und mit einem gegenüberliegenden zweiten Ende an dem Dichtstößel (6.3) abstützt, wobei das Federelement (6.5) bei einer Bewegung des Dichtstößels (6.3) von der geschlossenen Position in die geöffnete Position komprimiert wird.
  2. Druckbehälter (1) nach Anspruch 1, wobei die Befestigungsstruktur (7) einen von der Innenseite der Wandung (2.1) abragenden Materialvorsprung (8) umfasst.
  3. Druckbehälter (1) nach Anspruch 2, wobei das Ventil (6) - ein Dichtelement (6.1) umfasst, welches an der Öffnung (O) des Endstücks (2) angeordnet ist, ausgehend von der Öffnung (O) in das Endstück (2) hineinragt, an dem Endstück (2) mediendicht anliegt und eine Durchlassöffnung (DO) umfasst, - einen Dichtstößel (6.3) umfasst, welcher in einer geschlossenen Position die Durchlassöffnung (DO) des Dichtelements (6.1) mediendicht verschließt und in einer geöffneten Position die Durchlassöffnung (DO) zumindest abschnittsweise freigibt, und - ein Federelement (6.5) umfasst, welches sich mit einem ersten Ende an dem Materialvorsprung (8) und mit einem gegenüberliegenden zweiten Ende an dem Dichtstößel (6.3) abstützt, wobei das Federelement (6.5) bei einer Bewegung des Dichtstößels (6.3) von der geschlossenen Position in die geöffnete Position komprimiert wird.
  4. Druckbehälter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Überdrucköffnung (UO) im Behälterboden (4) ausgebildet ist.
  5. Druckbehälter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Überdrucksicherung (9) eine Berstscheibe (9.1) umfasst, welche mit einer Schraube (9.2), umfassend einen Entlüftungsbolzen (9.3), gesichert ist.
  6. Druckbehälter (1) nach Anspruch 5, wobei eine die Überdrucköffnung (UO) begrenzende Wandung ein mit einem Außengewinde der Schraube (9.2) korrespondierendes Innengewinde (10) umfasst, in welches die Schraube (9.2) eingeschraubt ist.
  7. Verfahren zur Herstellung eines Druckbehälters (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - der Behälterkörper (3) und das Endstück (2) gemeinsam aus einem Materialrohling in einem Rollumformverfahren hergestellt werden, - die Anschlussgeometrie (5) und die Befestigungsstruktur (7) für das Ventil (6) mittels spanender Bearbeitung und/oder Umformung, insbesondere während des Rollumformverfahrens, und/oder Aufbringen von Material im Bereich des Endstücks (2) erzeugt werden und - das Ventil (6) im Bereich der Öffnung (O) am Endstück (2) derart befestigt wird, dass das Abstützelement (6.6) mit dem Außengewinde (6.6.1) in das zu diesem korrespondierende Innengewinde (12) der Befestigungsstruktur (7) eingeschraubt wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei - die Überdrucköffnung (UO) im Bereich des Endstücks (2) oder in den Behälterboden (4) mittels spanender Bearbeitung und/oder Umformung, insbesondere während des Rollumformverfahrens, und/oder Aufbringen von Material erzeugt wird und - die Überdrucksicherung (9) an der Überdrucköffnung (UO) befestigt wird.
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