DE10343250A1 - Verfahren zur Herstellung eines Druckbehälters zur Speicherung eines gasförmigen Mediums - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines Druckbehälters zur Speicherung eines gasförmigen Mediums Download PDF

Info

Publication number
DE10343250A1
DE10343250A1 DE10343250A DE10343250A DE10343250A1 DE 10343250 A1 DE10343250 A1 DE 10343250A1 DE 10343250 A DE10343250 A DE 10343250A DE 10343250 A DE10343250 A DE 10343250A DE 10343250 A1 DE10343250 A1 DE 10343250A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
capillaries
bundle
pressure vessel
pressure
gaseous medium
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE10343250A
Other languages
English (en)
Other versions
DE10343250B4 (de
Inventor
Wilhelm Dipl.-Ing. Lutzer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Airbus Operations GmbH
Original Assignee
Airbus Operations GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Airbus Operations GmbH filed Critical Airbus Operations GmbH
Priority to DE10343250A priority Critical patent/DE10343250B4/de
Publication of DE10343250A1 publication Critical patent/DE10343250A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE10343250B4 publication Critical patent/DE10343250B4/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C13/00—Details of vessels or of the filling or discharging of vessels
    • F17C13/08—Mounting arrangements for vessels
    • F17C13/084—Mounting arrangements for vessels for small-sized storage vessels, e.g. compressed gas cylinders or bottles, disposable gas vessels, vessels adapted for automotive use
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C1/00—Pressure vessels, e.g. gas cylinder, gas tank, replaceable cartridge
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2201/00—Vessel construction, in particular geometry, arrangement or size
    • F17C2201/01—Shape
    • F17C2201/0138—Shape tubular
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2201/00—Vessel construction, in particular geometry, arrangement or size
    • F17C2201/01—Shape
    • F17C2201/0176—Shape variable
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2201/00—Vessel construction, in particular geometry, arrangement or size
    • F17C2201/05—Size
    • F17C2201/054—Size medium (>1 m3)
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/06—Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
    • F17C2203/0602—Wall structures; Special features thereof
    • F17C2203/0612—Wall structures
    • F17C2203/0614—Single wall
    • F17C2203/0621—Single wall with three layers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/06—Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
    • F17C2203/0634—Materials for walls or layers thereof
    • F17C2203/0658—Synthetics
    • F17C2203/066—Plastics
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/06—Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
    • F17C2203/0634—Materials for walls or layers thereof
    • F17C2203/0658—Synthetics
    • F17C2203/0663—Synthetics in form of fibers or filaments
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/06—Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
    • F17C2203/0634—Materials for walls or layers thereof
    • F17C2203/0658—Synthetics
    • F17C2203/0663—Synthetics in form of fibers or filaments
    • F17C2203/0673—Polymers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/06—Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
    • F17C2203/068—Special properties of materials for vessel walls
    • F17C2203/0682—Special properties of materials for vessel walls with liquid or gas layer
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/06—Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
    • F17C2203/068—Special properties of materials for vessel walls
    • F17C2203/0685—Special properties of materials for vessel walls flexible
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2205/00—Vessel construction, in particular mounting arrangements, attachments or identifications means
    • F17C2205/01—Mounting arrangements
    • F17C2205/0103—Exterior arrangements
    • F17C2205/0119—Vessel walls form part of another structure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2209/00—Vessel construction, in particular methods of manufacturing
    • F17C2209/21—Shaping processes
    • F17C2209/2154—Winding
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2209/00—Vessel construction, in particular methods of manufacturing
    • F17C2209/21—Shaping processes
    • F17C2209/219—Working processes for non metal materials, e.g. extruding
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2221/00—Handled fluid, in particular type of fluid
    • F17C2221/01—Pure fluids
    • F17C2221/011—Oxygen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2223/00—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/01—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the phase
    • F17C2223/0107—Single phase
    • F17C2223/0123—Single phase gaseous, e.g. CNG, GNC
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2223/00—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/03—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the pressure level
    • F17C2223/036—Very high pressure (>80 bar)
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2260/00—Purposes of gas storage and gas handling
    • F17C2260/01—Improving mechanical properties or manufacturing
    • F17C2260/013—Reducing manufacturing time or effort
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2260/00—Purposes of gas storage and gas handling
    • F17C2260/01—Improving mechanical properties or manufacturing
    • F17C2260/018—Adapting dimensions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2260/00—Purposes of gas storage and gas handling
    • F17C2260/04—Reducing risks and environmental impact
    • F17C2260/042—Reducing risk of explosion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2260/00—Purposes of gas storage and gas handling
    • F17C2260/04—Reducing risks and environmental impact
    • F17C2260/044—Avoiding pollution or contamination
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2270/00—Applications
    • F17C2270/07—Applications for household use
    • F17C2270/079—Respiration devices for rescuing

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Druckbehälters zur Speicherung eines gasförmigen Mediums, vorzugsweise unter hohem Druck und insbesondere für die Bevorratung von Sauerstoff für ein Sauerstoffnotsystem in einem Flugzeug, unter Verwendung von rohrförmigen Kammern zur Aufnahme des gasförmigen Mediums, wobei die rohrförmigen Kammern von der Wand des Behälters umgeben sind. DOLLAR A Um ein preiswertes, leicht zu realisierende Verfahren zur Herstellung eines Druckbehälters der eingangs genannten Art zu schaffen, der explosionssicher und schadenstolerant ausgebildet ist sowie für gasförmige, unter Druck stehende Medien eine nahezu beliebige Formgebung gewährleistet, ist vorgesehen, dass als rohrförmige Kammern eine Reihe von nebeneinander angeordneten und zu einem Bündel zusammengefassten, aus flexiblen Hohlfasern bestehende Kapillaren zur Speicherung des gasförmigen Mediums verwendet werden. Das Bündel von Kapillaren wird an wenigstens einer Stelle durch eine aushärtende Matrix oder ein Sinterverfahren verhärtet und anschließend an der verhärteten Stelle aufgetrennt. Ein aufgetrenntes Bündel von Kapillaren, welches in einen flexiblen Behälter eingebracht werden kann, wird an der aufgetrennten Stelle des Bündesl von Kapillaren als Be- und Entladeöffnung für das gasförmige Medium verwendet.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Druckbehälters zur Speicherung eines gasförmigen Mediums, vorzugsweise unter hohem Druck und insbesondere für die Bevorratung von Sauerstoff für ein Sauerstoffnotsystem in einem Flugzeug, unter Verwendung von rohrförmigen Kammern zur Aufnahme des gasförmigen Mediums, wobei die rohrförmigen Kammern von der Wand des Behälters umgeben sind.
  • Ein Druckbehälter der eingangs genannten Art für unter hohem Druck stehende Gase ist aus der WO 00/05535 bekannt. Bei diesem Druckbehälter weisen die zu einem rohrförmigen Gebilde zusammengefassten rohrförmigen Kammern Wandungen auf, die jeweils für zwei nebeneinander liegende Kammern gemeinsam vorgesehen sind. Die rohrförmigen Kammern sind somit jede für sich genommen nicht lasttragend ausgeführt. Zudem nimmt die Wandung des Behälters zumindest einen Teil der durch den Gasdruck entstehenden Last auf.
  • In der DE 41 16 328 A1 ist ein modularer Gas- und/oder Flüssigkeitsbehälter in Faserverbundbauweise für Über- und Unterdruck beschrieben, dessen geometrische Form beliebig sein kann und der beschränkten Platzverhältnissen angepasst werden kann, z.B. in einem Fahrzeug. Der Behälter ist aus wenigsten einer Lage von vorfabriziertem, drei-dimensionalem gewebten Fasergefüge hergestellt, das – nach dem Imprägnieren mit Matrixmaterial und dem Zusammenkleben der Ränder und folgendem Aushärten der Matrix – einen geschlossenen Hohlraum zwischen zwei Gewebelagen bildet. Die Gewebelagen werden durch ein System von stegbildenden Querfäden in Abstand gehalten, die den Druck aufnehmen. Nachteiligerweise ist bei einer Beschädigung des Behälters ein langsames Ausströmen des gespeicherten Gases nicht sichergestellt.
  • Im makroskopischen Bereich sind solche Speicherarten allgemein bekannt, wie beispielsweise der DE 697 11 447 T2 oder der DE 2 305 840 A1 zu entnehmen ist. Auch hier ist die Speicherung gasförmiger Medien unter hohem Druck mit dem Risiko der Explosion des Behälters bei seiner Beschädigung oder Überladung verbunden. Das Problem der Explosion eines Druckbehälters liegt im plötzlichen Freiwerden der gesamten Druckenergie. Bei den vorbekannten Speichern ist nachteiliger Weise eine individuelle, handwerkliche oder maschinell herzustellende Anbindung eines jeden Elementarspeichers an eine gemeinsame Sammelstelle erforderlich.
    •
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein preiswertes, leicht zu realisierendes Verfahren zur Herstellung eines Druckbehälters der eingangs genannten Art zu schaffen, der explosionssicher und schadenstolerant ausgebildet ist sowie für gasförmige, unter Druck stehende Medien eine nahezu beliebige Formgebung gewährleistet.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass als rohrförmige Kammern eine Reihe von nebeneinander angeordneten und zu einem Bündel zusammengefassten, aus flexiblen Hohlfasern bestehende Kapillaren zur Speicherung des gasförmigen Mediums verwendet werden, dass das Bündel von Kapillaren an wenigstens einer Stelle durch eine aushärtende Matrix oder ein Sinterverfahren verhärtet wird, dass das Bündel von Kapillaren an der verhärteten Stelle aufgetrennt wird, und dass die aufgetrennte Stelle des Bündels von Kapillaren als Be- und Entladeöffnung für das gasförmige Medium verwendet wird.
  • Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen 2 bis 6 beschrieben.
  • Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Anbindung der Elementarspeicher an eine gemeinsame Nutzöffnung in gemeinsamen, quasi makroskopischen Arbeitsschritten durchgeführt wird. Damit vereinfacht sich die Herstellung und reduziert sich der Aufwand zur Herstellung eines solchen Speichers erheblich gegenüber dem oben genannten bekannten Speichern.
  • Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt sich aus der Möglichkeit, den Druckbehälter in nahezu jede beliebige Form zu bringen. Wird kein, oder ein nichtaushärtender Füllstoff für die Hohlräume zwischen den Elementarspeichern gewählt, so kann darüber hinaus sogar eine weitgehend freie Verformbarkeit im Einsatz ermöglicht werden. Dies kann evtl. zur Durchschussfestigkeit des Speichers führen, da die Kapillaren einem Projektil ausweichen können. Bei Verwendung einer aushärtenden Füllung kann der Speicher nicht nur als Behälter, sondern zudem als tragendes Strukturbauteil verwendet werden.
  • Durch geeignete Wahl eines Füllmediums, durch welches die Hohlräume zwischen den Elementarspeichern ausgefüllt werden können, lassen sich verschiedene Effekte erzielen. So kann durch ein kriech- und klebefähiges Medium eine mechanische Beschädigung gegebenenfalls von selbst reparieren werden. Eine katalytische Füllung könnte austretende, schädliche Substanzen neutralisieren.
  • Ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellter Druckbehälter ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kapillaren als eigenständige Speicherelemente derart ausgeführt sind, dass die Wände der Kapillaren die durch das gespeicherte Medium hervorgerufenen Druckkräfte vollständig aufnehmen, und dass bei einer Beschädigung der Kapillaren bzw. des Druckbehälters und unter gegebenen Druckbedingungen eine eingeschränkte maximale Ausströmgeschwindigkeit und damit eine wesentlich verzögerte Expansion des gespeicherten gasförmigen Mediums aus den durch die Beschädigung hervorgerufenen Öffnungen der Kapillaren erfolgt.
  • Erfindungsgemäße Ausgestaltungen des Druckbehälters sind in den Unteransprüchen 8 bis 12 beschrieben. So ist z. B. erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Kapillaren an mindestens einem ihrer Enden mit ihren Austrittsöffnungen derart zusammengeführt sind, dass eine gemeinsame Befüllung oder Entleerung der Kapillaren durchführbar ist. Weiterhin können die Kapillaren eines Bündels durch eine Matrix mechanisch miteinander verbunden sein, wobei vorzugsweise ein Matrixmaterial verwendet wird, durch welches die bei einer Beschädigung entstehenden Öffnungen der Kapillaren benetzt und verschlossen werden können.
  • Je nach Anwendungsfall besteht ein solcher Speicher aus einer Anzahl von einer Kapillare bis zu 100.000 und mehr Kapillaren, die zu Bündeln zusammengefasst sind. Kapillaren sind seit langer Zeit bekannt; sie können z. B. aus Glas gezogen in unterschiedlichen Dimensionen hergestellt werden. In jüngster Zeit sind auch sogenannte Hohlfasern aus Kunststoff bekannt geworden, die jedoch zur Zeit überwiegend zur Wärmedämmung und zu katalytischen Zwecken eingesetzt werden. Auch aus diesen Stoffen lassen sich Kapillare bis in den Mikrometerbereich und nahezu endlos herstellen.
  • Ein mit der Erfindung erzielter Vorteil besteht darin, dass mit den verwendeten Kapillaren bzw. Kapillarbündeln Druckbehälter von beliebiger Form hergestellt werden können, so dass diese Druckbehälter an bisher nicht nutzbaren Einbauorten untergebracht werden können. Das Gewicht der Druckbehälter liegt vor teilhafterweise in der Größenordnung von Leichtbautanks. Ein weiterer erfindungsgemäßer Vorteil liegt in der vorgesehenen Matrix, da bei Beschädigung einzelner Kapillaren die auftretenden Kräfte durch die Matrix auf benachbarte Kapillarwände übertragen werden können. Somit ist eine relativ große Fehlertoleranz in der Konstruktion gegeben. Zudem können beschädigte Stellen mit Matrixmaterial gefüllt werden, so dass im Falle einer Beschädigung nicht der gesamte Druckbehälter unbrauchbar wird, sondern lediglich kleinere Bereiche des Druckbehälters betroffen sind. Durch geeignete Wahl bzw. Dotierung des Matrixmaterials können in vorteilhafter Weise austretende umweltgefährliche Gase möglicherweise katalytisch oder chemisch unschädlich gemacht werden.
    •
  • In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt:
  • 1: einen schlauchförmigen Druckbehälter,
  • 2: einen Druckbehälter in Kastenform, und
  • 3: die Verfahrensschritte a bis d zur Herstellung eines Bündels von Kapillaren.
  • In 1 ist ein schlauchförmiger Druckbehälter 1 dargestellt, der einer beliebig wählbaren Form angepasst werden kann. Der Druckbehälter 1 weist eine äußere Wand 2 auf, die eine Reihe von Kapillaren 3 zur Speicherung eines gasförmigen Mediums umschließt. Die Kapillaren 3 sind als eigenständige Speicherelemente derart ausgeführt sind, dass ihre Wände die durch das gespeicherte Medium hervorgerufenen Druckkräfte vollständig aufnehmen. Somit erfolgt bei einer Beschädigung der Kapillaren 3 bzw. des Druckbehälters 1 und unter gegebenen Druckbedingungen eine eingeschränkte maximale Ausströmgeschwindigkeit und damit eine wesentlich verzögerte Expansion des gespeicherten gasförmigen Mediums aus den durch die Beschädigung hervorgerufenen Öffnungen der Kapillaren 3, die zeichnerisch nicht dargestellt sind.
  • Wie 1 weiterhin zu entnehmen ist, sind die Enden der Kapillaren 3 mit ihren Austrittsöffnungen 3a derart zusammengeführt, dass eine gemeinsame Befüllung oder Entleerung der Kapillaren 3 durchführbar ist. Auch können die Kapillaren 3 eines Bündels durch eine zeichnerisch nicht dargestellte Matrix mechanisch miteinander verbunden sein, wobei vorzugsweise ein Matrixmaterial verwendet wird, durch welches die bei einer Beschädigung entstehenden Öffnungen der Kapillaren 3 benetzt und verschlossen werden können.
  • Bei dem Druckbehälter 4 gemäß 2 sind die mit 5 bezeichneten Kapillaren, an deren Stelle auch Hohlleiter zur Anwendung kommen können, in einem kastenförmigen Gehäuse 6 angeordnet. Auch dieser Druckbehälter weist die oben beschriebenen Eigenschaften des aus 1 ersichtlichen Druckbehälters 1 auf.
  • Beide Druckbehälter 1 und 4 können vorzugsweise aus Kunststoff hergestellt sein, wobei zusätzlich eine vorgegebene Anzahl von Kapillaren 3 bzw. 5 zu mehreren nebeneinander liegenden Bündeln zusammengefasst sein können.
  • Gemäß 3 zeigt der Verfahrensschritt a die Herstellung eines gewickelten Kapillarbündels 7 aus flexiblen Hohlfasern mittels zweier Wickelrollen 8. In Verfahrensschritt b wird das gewickelte Kapillarbündel 7 mittels einer Pressvorrichtung 9 zusammengedrückt, und zwar etwa in seiner Mitte. An der zusammengepressten Stelle wird das Bündel 7 von Kapillaren durch eine aushärtende Matrix 10 oder durch ein Sinterverfahren verhärtet . Wie der Verfahrensschritt d zeigt, wird dann das Bündel 7 von Kapillaren an der verhärteten Stelle derart aufgetrennt, dass beispielsweise zwei Kapillarbündel 7a entstehen. Jedes dieser aufgetrennten Bündel von Kapillaren wird an der aufgetrennten Stelle 11 als Beund Entladeöffnung für das gasförmige Medium verwendet.
    • 1
    Druckbehälter
    2
    Äußere Wand des Druckbehälters 1
    3
    Kapillaren
    3a
    Austrittsöffnungen der Kapillaren 3
    4
    Druckbehälter
    5
    Kapillaren des Druckbehälters 4
    6
    Gehäuse des Druckbehälters 4
    7
    Gewickeltes Kapillarbündel
    7a
    aufgetrennte Kapillarbündel
    8
    Wickelrollen
    9
    Pressvorrichtung
    10
    Aushärtende Matrix
    11
    aufgetrennte Stelle der Kapillarbündel 7a

Claims (12)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Druckbehälters zur Speicherung eines gasförmigen Mediums, vorzugsweise unter hohem Druck und insbesondere für die Bevorratung von Sauerstoff für ein Sauerstoffnotsystem in einem Flugzeug, unter Verwendung von rohrförmigen Kammern zur Aufnahme des gasförmigen Mediums, wobei die rohrförmigen Kammern von der Wand des Behälters umgeben sind, dadurch gekennzeichnet, dass als rohrförmige Kammern eine Reihe von nebeneinander angeordneten und zu einem Bündel zusammengefassten, aus flexiblen Hohlfasern bestehende Kapillaren (3, 5) zur Speicherung des gasförmigen Mediums verwendet werden, dass das Bündel von Kapillaren (3, 5) an wenigstens einer Stelle durch eine aushärtende Matrix oder ein Sinterverfahren verhärtet wird, dass das Bündel von Kapillaren (3, 5) an der verhärteten Stelle (11) aufgetrennt wird, und dass die aufgetrennte Stelle (11) des Bündels von Kapillaren (3, 5) als Be- und Entladeöffnung für das gasförmige Medium verwendet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein aufgetrenntes Bündel von Kapillaren (3, 5) in einen flexiblen Behälter (1) eingebracht wird,
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenräume zwischen den nebeneinander liegenden Kapillaren (3, 5) des Bündels durch eine aushärtende Masse verfüllt werden.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenräume zwischen den nebeneinander liegenden Kapillaren (3, 5) des Bündels zusätzlich durch eine nichtaushärtende Masse verfüllt werden, die im Falle eines Defektes einer Kapillare (3, 5) in die defekte Stelle eindringt und dass die Kapillare (3, 5) hierdurch verschlossen wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenwände der Kapillaren (3, 5) mit einem Wirkstoff beschichtet werden, durch den bei einem Zusammentreffen mit eindringendem Material aus der Zwischenraumfüllung dieses lokal ausgehärtet wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Faserbündel derart ausgerichtet wird, dass auf Grund der Kesselspannungsformel in Längsrichtung der Fasern noch vorhandene überschüssige Tragfähigkeit zur Aufnahme äußerer Lasten genutzt wird.
  7. Nach dem Verfahren gemäß der Ansprüche 1 bis 6 hergestellter Druckbehälter, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapillaren (3, 5) als eigenständige Speicherelemente derart ausgeführt sind, dass die Wände der Kapillaren (3, 5) die durch das gespeicherte Medium hervorgerufenen Druckkräfte vollständig aufnehmen, und dass bei einer Beschädigung der Kapillaren (3, 5) bzw. des Druckbehälters (1, 4) und untergegebenen Druckbedingungen eine eingeschränkte maximale Ausströmgeschwindigkeit und damit eine wesentlich verzögerte Expansion des gespeicherten gasförmigen Mediums aus den durch die Beschädigung hervorgerufenen Öffnungen der Kapillaren (3, 5) erfolgt.
  8. Druckbehälter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapillaren (3, 5) an mindestens einem ihrer Enden mit ihren Austrittsöffnungen derart zusammengeführt sind, dass eine gemeinsame Befüllung oder Entleerung der Kapillaren (3, 5) durchführbar ist.
  9. Druckbehälter nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapillaren (3, 5) eines Bündels durch eine Matrix mechanisch miteinander verbunden sind.
  10. Druckbehälter nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Matrixmaterials, durch welches die bei einer Beschädigung entstehenden Öffnungen der Kapillaren (3, 5) benetzt und verschlossen werden.
  11. Druckbehälter nach Anspruch 7, 8, 9 oder 10, gekennzeichnet durch einen aus Kunststoff hergestellten Druckbehälter (1, 4).
  12. Druckbehälter nach einem der Ansprüche 7, 8, 9, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils eine vorgegebene Anzahl von Kapillaren (3 bzw. 5) zu mehreren nebeneinander liegenden Bündeln zusammengefasst sind.
DE10343250A 2002-11-08 2003-09-17 Verfahren zur Herstellung eines Druckbehälters zur Speicherung eines gasförmigen Mediums und Druckbehälter Expired - Fee Related DE10343250B4 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10343250A DE10343250B4 (de) 2002-11-08 2003-09-17 Verfahren zur Herstellung eines Druckbehälters zur Speicherung eines gasförmigen Mediums und Druckbehälter

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10251931.5 2002-11-08
DE10251931 2002-11-08
DE10343250A DE10343250B4 (de) 2002-11-08 2003-09-17 Verfahren zur Herstellung eines Druckbehälters zur Speicherung eines gasförmigen Mediums und Druckbehälter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE10343250A1 true DE10343250A1 (de) 2004-05-27
DE10343250B4 DE10343250B4 (de) 2005-11-17

Family

ID=32185346

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10343250A Expired - Fee Related DE10343250B4 (de) 2002-11-08 2003-09-17 Verfahren zur Herstellung eines Druckbehälters zur Speicherung eines gasförmigen Mediums und Druckbehälter

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE10343250B4 (de)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006037520B3 (de) * 2006-08-10 2008-03-13 B&K Kunststoffwerke Gmbh & Co. Kg Verfahren zur Herstellung eines Druckbehälters
DE102006046722B4 (de) * 2005-10-04 2009-04-23 GM Global Technology Operations, Inc., Detroit Rohrförmiger Hochdruck-Speichertank
WO2014127907A1 (de) * 2013-02-21 2014-08-28 Daimler Ag Vorrichtung zum speichern von gas unter hohem druck
WO2014025840A3 (en) * 2012-08-06 2015-10-01 Rel, Inc. Core structured components, containers, and methods of casting
WO2014124347A3 (en) * 2013-02-08 2015-12-03 Rel, Inc. Core structured components, containers, and methods of casting
US10295309B2 (en) 2013-07-08 2019-05-21 Loukus Technologies, Inc. Core structured components and containers
US10928005B2 (en) 2017-07-28 2021-02-23 H2-Energy Limited Liability Company Multicapillary system for storing fuel gases

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2305840A1 (de) * 1973-02-07 1974-08-08 Wankel Felix Dr Ing H C Transportabler druckgasbehaelter
IT1202805B (it) * 1977-12-15 1989-02-09 Broadhurst J C Elemento di parete flessibile auto-segillante per contenitori
DE3839985A1 (de) * 1988-11-26 1990-02-22 Daimler Benz Ag Permeationseinrichtung zur an- oder abreicherung von gasbestandteilen in bzw. von gasgemischen
DE4007274A1 (de) * 1990-03-08 1991-09-12 Planeta Hausgeraete Sauerstoff-kartusche zur speicherung und gesteuerten abgabe von sauerstoff fuer medizinische und/oder technische zwecke
DE4116328C2 (de) * 1990-05-18 2002-11-07 Graw Gerold Verwendung eines zwei-lagigen Fasergefüges zur Herstellung von modular zusammensetzbaren Behältern
FR2757248B1 (fr) * 1996-12-13 1999-03-05 Europ Propulsion Reservoir pour fluide sous pression, notamment pour gaz liquefie
DE29801669U1 (de) * 1998-02-02 1998-06-25 Heliocentris Energiesysteme Gasspeicher
FR2781555B1 (fr) * 1998-07-22 2000-10-13 Guy Negre Concept et procede de fabrication de reservoir de fluide, d'air comprime ou autre gaz a haute pression

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006046722B4 (de) * 2005-10-04 2009-04-23 GM Global Technology Operations, Inc., Detroit Rohrförmiger Hochdruck-Speichertank
US7624761B2 (en) 2005-10-04 2009-12-01 Gm Global Technology Operations, Inc. Tube shaped high pressure storage tank
DE102006037520B3 (de) * 2006-08-10 2008-03-13 B&K Kunststoffwerke Gmbh & Co. Kg Verfahren zur Herstellung eines Druckbehälters
WO2014025840A3 (en) * 2012-08-06 2015-10-01 Rel, Inc. Core structured components, containers, and methods of casting
WO2014124347A3 (en) * 2013-02-08 2015-12-03 Rel, Inc. Core structured components, containers, and methods of casting
WO2014127907A1 (de) * 2013-02-21 2014-08-28 Daimler Ag Vorrichtung zum speichern von gas unter hohem druck
US10295309B2 (en) 2013-07-08 2019-05-21 Loukus Technologies, Inc. Core structured components and containers
US10928005B2 (en) 2017-07-28 2021-02-23 H2-Energy Limited Liability Company Multicapillary system for storing fuel gases

Also Published As

Publication number Publication date
DE10343250B4 (de) 2005-11-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2951112C2 (de) Aus faserverstärktem Kunststoff gefertigte Pleuelstange für Kraftmaschinen
DE102010003497B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines Aufprallschutzelementes
DE2840807C2 (de) Krafteinleitungselement für ein Sandwichbauteil
DE1253054B (de) Druckgasvorratsbehaelter fuer Atemschutzgeraete
DE1659119A1 (de) Zellenartiges Kernmaterial
EP1336470B1 (de) Konstruktionselement aus faserverstärktem Kunststoff
EP0223053B1 (de) Sandwichbauteil
DE102014222933B4 (de) Faserverbundwerkstoffbauteil sowie Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundwerkstoffbauteils
EP0816258B1 (de) Tank mit innerer und/oder äusserer doppelwandiger Verkleidung
EP2352887B1 (de) Konstruktionselemente für bauten
DE10343250B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines Druckbehälters zur Speicherung eines gasförmigen Mediums und Druckbehälter
DE102013226017B4 (de) Blaskern für Faserverbundbauteile komplexer Geometrie
DE102009057170A1 (de) Druckbehälter zur Speicherung von fluiden Medien, insbesondere zum Einbau in ein Fahrzeug
WO2014127907A1 (de) Vorrichtung zum speichern von gas unter hohem druck
EP0520978B1 (de) Tank, insbesondere kugelförmiger Tank
DE102016206642A1 (de) Strukturbauteil
DE102020123303A1 (de) Speicheranordnung für ein Fahrzeug zum Speichern und Abgeben eines Druckgases sowie ein Fahrzeug mit einer solchen Speicheranordnung
DE102005005729A1 (de) Nachträgliches Verstärken von Rohren bzw. von rohrförmigen Kanälen in Profilen durch Faserverbundwerkstoffe
DE19739291C1 (de) Verfahren zum Herstellen von Ausschnitten in Faserverbund-Sandwichstrukturen und dadurch hergestellter Ausschnitt
DE60008841T2 (de) Verbundverbindung zur Montage mindestens eines Aussenelementes auf einer Sandwichplatte
EP2740589B1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Sandwichbauteils
DE2001132B2 (de) Verfahren zum herstellen von verbundbaukoerpern
DE102008023208A1 (de) Bauteil in Hybridbauweise
DE19727753C2 (de) Sandwichplatte mit Profilkern
DE19528664C2 (de) Tragkörper aus einem Verbundwerkstoff

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8364 No opposition during term of opposition
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: AIRBUS OPERATIONS GMBH, 21129 HAMBURG, DE

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee

Effective date: 20150401