DE112004002795B4 - Hochgradig gasdichter metallischer Düsenwulst für Hochdruck-Verbundstoffbehälter - Google Patents

Hochgradig gasdichter metallischer Düsenwulst für Hochdruck-Verbundstoffbehälter Download PDF

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Abstract

Metall-Düsenwulst für Hochdruck-Verbundbehälter, wobei der Metall-Düsenwulst mit einer Kunststoffverkleidung (2) des Hochdruck-Verbundbehälters kombiniert ist und umfasst: ein zylindrisches Düsenkopfteil (6), das sowohl eine vertikale Durchgangsbohrung (7) als auch ein Innengewinde (8), das an einem oberen Abschnitt einer inneren Umfangsfläche der vertikalen Durchgangsbohrung (7) ausgebildet ist, besitzt, ein scheibenförmiges Düsenkragenteil (9), das um eine Außenkante eines unteren Endes des Düsenkopfteils (6) nach außen vorsteht, und eine obere schräge Oberfläche (18) sowie eine untere schräge Oberfläche (19), die an einer oberen Oberfläche bzw. einer unteren Oberfläche des Düsenkragenteils (9) vorgesehen sind, wobei der Metall-Düsenwulst (1) umfasst:
ein Dichtungsring-Montageteil (13), das in eine untere Oberfläche einer mehrfach abgestuften Stützfassung (16), die von einer äußeren Umfangsfläche des Metall-Düsenwulstes (1) an einer Stelle unter der unteren schrägen Oberfläche (19) nach oben und nach außen vorsteht, gedrückt ist;
eine Dichtungsvorrichtung (12), die sich von dem Dichtungsring-Montageteil (13) abwärts erstreckt und sowohl ein äußeres Befestigungsgewinde...

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Metall-Düsenwulst für Hochdruck-Verbundbehälter. Sie bezieht sich auf einen mit einer Kunststoffverkleidung kombinierten Metall-Düsenwulst eines Verbundbehälters, der vorzugsweise als Hochdruckbehälter verwendet wird.
  • Technischer Hintergrund
  • Bis heute muss zum Herstellen eines Hochdruck-Verbundbehälters, der vorzugsweise als Kraftstofftank von Erdgasfahrzeugen oder Wasserstofftank von Kraftstoffzellenfahrzeugen verwendet werden, eine Kunststoffverkleidung zuerst mittels Polymerharz wie etwa HDPE (hochdichtes Polyethylen) geformt werden. Danach wird mit wärmeaushärtendem Polymerharz wie etwa Epoxidharz imprägnierte Kohlefaser oder Glasfaser um die Kunststoffverkleidung gewickelt, wodurch ein leichter Hochdruck-Verbundbehälter hergestellt ist. Während des Prozesses der Herstellung des leichten Hochdruck-Verbundbehälters wird ein Metall-Düsenwulst in ein Ende der Kunststoffverkleidung eingeführt und mit dem Ende der Verkleidung kombiniert, damit ein Regler oder ein Ventil mittels des Düsenwulstes mit dem Ende des Hochdruckbehälters gekoppelt werden kann.
  • Im Stand der Technik ist ein schwerer Hochdruck-Verbundbehälter, der eine Metallverkleidung und mit wärmeaushärtendem Polymerharz imprägnierte und um die Metallverkleidung gewickelte Kohlefaser oder Glasfaser umfasst, vorgeschlagen und verwendet worden. Jedoch wird in den jüngsten Jahren zur Herstellung eines leichten Hochdruckbehälters, der die zum Einleiten von Gas in den Hochdruckbehälter erforderliche Zeit verkürzen kann, eine hochdichte Polyethylen-Kunststoffverkleidung durch Spritzgießen oder Drehtisch-Formen gebildet, woraufhin eine mit Epoxidharz oder Polyesterharz imprägnierte Kohlefaser oder Glasfaser um die Kunststoffverkleidung gewickelt wird, um in dieser Weise einen leichten Hochdruckbehälter zu schaffen. Der herkömmliche Verbundbehälter mit einer Metallverkleidung ist insofern problematisch, als der Behälter schwer ist, leicht korrodiert und hohe Herstellungskosten hat.
  • Indessen ist der Verbundbehälter mit einer Kunststoffverkleidung insofern vorteilhaft, als der Behälter leicht ist und einer Korrosion und Ermüdung, die durch wiederholtes Einleiten von Gas in den Behälter verursacht wird, wirksam widerstehen kann, und die zum Einleiten von Gas in den Behälter erforderliche Zeit verkürzt. Somit sind in den vergangenen Jahren verschiedene Verbundbehälter mit Kunststoffverkleidungen emsig untersucht und vorgeschlagen worden. Jedoch sind die Verbundbehälter, die Kunststoffverkleidungen verwenden, insofern problematisch, als die Haftfestigkeit an der Verbindungsstelle zwischen der Kunststoffverkleidung und dem Metall-Düsenwulst verringert ist. In dem Bemühen, das oben erwähnte Problem der verringerten Haftfestigkeit zu lösen, offenbart die KR 2003-0041002 A (Offenlegungsdatum: 23. Mai 2003) ein Verfahren zum sicheren Kombinieren eines Metall-Düsenwulstes mit einer Kunststoffverkleidung eines Verbundbehälters durch Schaffen einer feinen ungleichmäßigen Oberfläche auf einer vorgegebenen Oberfläche des Metall-Düsenwulstes und durch Behandeln der ungleichmäßigen Oberfläche des Düsenwulstes mittels eines Plasmas und durch Auftragen eines wärmeaushärtenden Klebstoffs auf die plasmabehandelte ungleichmäßige Oberfläche und danach durch Bilden einer mit dem Metall-Düsenwulst kombinierten Kunststoffverkleidung durch einen Spritzgießprozess, in dem der Metall-Düsenwulst erwärmt, in den Hohlraum einer Gießform eingeführt und an einer vorgegebenen Stelle in dem Hohlraum platziert wird, bevor Harz in den Hohlraum eingespritzt wird.
  • Außerdem wird dann, wenn bei einem Verbundbehälter eine Metallverkleidung verwendet wird, die Metallverkleidung mit einem Metall-Düsenwulst so integriert, dass kein Gas durch die Verbindungsstelle zwischen der Metallverkleidung und dem Metall-Düsenwulst entweichen kann. Jedoch kann dann, wenn bei einem Verbundbehälter eine Kunststoffverkleidung verwendet wird, infolge von Delaminierung der Verbindungsstelle Gas durch die Verbindungsstelle der Metallverkleidung mit dem Metall-Düsenwulst entweichen. Die Delaminierung der Verbindungsstelle zwischen der Metallverkleidung und dem Metall-Düsenwulst eines herkömmlichen Verbundbehälters wird durch die niedrige Oberflächenenergie der Kunststoffverkleidung oder durch eine Verringerung der Elastizität des Kunststoffverkleidungsmaterials infolge wiederholter Einleitung von Gas in den Behälter über eine lange Zeitperiode verursacht. Im Stand der Technik kann die Verbindungsstelle, um die Gasleckage durch die Verbindungsstelle zwischen der Kunststoffverkleidung und dem Metall-Düsenwulst des herkömmlichen Verbundbehälters zu verhindern, chemisch bearbeitet oder mit einem Klebstoff überzogen werden oder kann der Metall-Düsenwulst physisch so gestaltet sein, dass der Wulst sicher mit der Kunststoffverkleidung kombiniert werden kann.
  • Technischer Hintergrund
  • Die KR 10-0247116 B1 (Eintragungsdatum: 9. Dezember 1999) offenbart ein Verfahren zum Kombinieren eines Metall-Düsenwulstes mit einer Kunststoffverkleidung eines Verbundbehälters mittels eines Kunststoff-Befestigungsteils. Jedoch erfordert das oben erwähnte Verfahren einen schwierigen Prozess des Platzierens eines Kunststoff-Befestigungsteils in der Kunststoffverkleidung an einer Stelle unter dem Düsenwulst und bildet eine schwache Struktur an der Verbindungsstelle zwischen dem Befestigungsteil und der Kunststoffverkleidung, wodurch ein Entweichen von Gas durch die schwache Verbindungsstelle des Befestigungsteils mit der Kunststoffverkleidung verursacht wird.
  • Außerdem kann die Verbindungsstelle zwischen dem Metall-Düsenwulst und der Kunststoffverkleidung delaminieren, wenn der Verbundbehälter über eine längere Zeitperiode wiederholt verwendet worden ist, so dass Gas durch die delaminierte Verbindungsstelle entweichen kann. Somit ist es notwendig geworden, einen Düsenwulst für Hochdruck-Verbundbehälter zu schaffen, der eine Gasleckage durch die Verbindungsstelle zwischen dem Düsenwulst und der Kunststoffverkleidung auch dann, wenn der Behälter über eine längere Zeitperiode wiederholt verwendet worden ist, verhindern kann.
  • Offenbarung
  • Technisches Problem
  • Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Metall-Düsenwulst zu schaffen, der in eine Kunststoffverkleidung eines Verbundbehälters eingeführt und mit dieser kombiniert ist und so beschaffen ist, dass der Düsenwulst eine Gasleckage durch die Verbindungsstelle zwischen dem Metall-Düsenwulst und der Kunststoffverkleidung verhindert.
  • Technische Lösung
  • Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelößt. Vorteilhafte Ausgestaltungen dazu sind in dem Unteransprüchen genannt.
  • Der Metall-Düsenwulst der vorliegenden Erfindung verwendet sowohl einen Dichtungsring, der aus einem elastischen Werkstoff wie etwa Gummi oder Silikon gefertigt ist, als auch ein rohrförmiges Befestigungsteil in der Kunststoffverkleidung des Verbundbehälters, so dass auch dann, wenn der Verbundbehälter über eine längere Zeitperiode wiederholt verwendet worden ist, kein Gas durch die Verbindungsstelle zwischen dem Düsenwulst und der Verkleidung entweicht.
  • Die Erfinder haben die Erfindung nach wiederholten Druckprüfungen an herkömmlichen Verbundbehältern, die unter Verwendung allgemeiner Metall-Düsenwülste hergestellt waren, und an Verbundbehältern der vorliegenden Erfindung, die Metall-Düsenwülste hatten, die mit Dichtungsvorrichtungen, die sowohl Dichtungsringe als auch rohrförmige Befestigungsteile verwenden, versehen waren, fertig gestellt, Die oben erwähnten Druckprüfungen zeigten auf, dass die Verbundbehälter, die Metall-Düsenwülste hatten, die mit Dichtungsvorrichtungen versehen waren, auch dann, wenn die Behälter über eine längere Zeitperiode wiederholt verwendet wurden, kein Entweichen von Gas aus den Behältern zuließen.
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen mit einer Kunststoffverkleidung kombinierten Metall-Düsenwulst eines Verbundbehälters, der vorzugsweise als Hochdruckbehälter verwendet wird, und insbesondere auf einen Metall-Düsenwulst, der eine Dichtungsvorrichtung aufweist, um die Dichtheit der Verbindungsstelle zwischen dem Metall-Düsenwulst und der Kunststoffverkleidung zu verbessern.
  • Beschreibung der Zeichnung
  • 1 ist eine Ansicht, die die Gasleckage durch die Verbindungsstelle zwischen einem Metall-Düsenwulst und einer Kunststoffverkleidung eines herkömmlichen Verbundbehälters veranschaulicht;
  • 2 ist eine Schnittansicht, die eine Kunststoffverkleidung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, bei der ein Metall-Düsenwulst mit der Kunststoff verkleidung kombiniert ist;
  • 3 ist eine vergrößerte Ansicht, die eine Dichtungsvorrichtung zeigt, die an der Verbindungsstelle der Kunststoffverkleidung mit dem Metall-Düsenwulst von 2 vorgesehen ist;
  • 4 ist eine perspektivische Ansicht eines Teils des Metall-Düsenwulstes, an dem die Dichtungsvorrichtung vorgesehen ist, gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 5 ist eine perspektivische Ansicht eines rohrförmigen Befestigungsteils, das an der Dichtungsvorrichtung des Metall-Düsenwulstes gemäß der vorliegenden Erfindung befestigt ist;
  • 6 ist eine Schnittansicht, die eine Dichtungsvorrichtung, die Dichtungsringe, die an einem Verkleidungsvorsprung angebracht sind, und ein Dichtungsring-Montageteil besitzt, gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 7 ist eine Schnittansicht eines Verbundbehälters mit einem Metall-Düsenwulst gemäß der vorliegenden Erfindung; und
  • 8 ist ein Graph, der vergleichend die Haltbarkeit eines Verbundbehälters mit dem Metall-Düsenwulst gemäß der vorliegenden Erfindung im Vergleich zu einem Verbundbehälter mit einem herkömmlichen Metall-Düsenwulst zeigt.
  • 1 ist eine Ansicht, die einen Abschnitt um einen Düsenwulst eines herkömmlichen Verbundbehälters zeigt. Diese Abbildung zeigt eine Gasleckage 4 durch eine delaminierte Verbindungsstelle 3 zwischen dem Metall-Düsenwulst 1 und der Kunststoffverkleidung 2 des herkömmlichen Verbundbehälters. In 1 zeigt der Pfeil '→' eine Gasentweichungsrichtung an. Im Allgemeinen besitzt die Oberfläche eines Kunststoffprodukts eine niedrige Oberflächenenergie, so dass die Kunststoffoberfläche ein verringertes Haftvermögen und ein verringertes Netzvermögen aufweist. Vor allem ist das Haftvermögen einer Kunststoffoberfläche in Bezug auf die Metalloberfläche sehr niedrig, wobei dann, wenn geschmolzenes Harz mit einer Metalloberfläche zusammentrifft, das Haftvermögen der Kunststoffoberfläche in Bezug auf die Metalloberfläche weiter verringert ist. Somit kann im Bemühen, das Problem zu beseitigen, die Metalloberfläche chemisch bearbeitet sein, um ihr Haftvermögen zu steigern, oder geeignet beschaffen sein, damit die Metalloberfläche physisch und sicher mit einer Kunststoffoberfläche kombiniert werden kann. Jedoch kann der oben erwähnte chemische Prozess oder die physische Gestaltung der Metalloberfläche das durch die Delaminierung der Verbindungsstelle zwischen der Metalloberfläche und der Kunststoffoberfläche infolge wiederholter Einleitung von Gas in den Behälter über eine längere Zeitperiode verursachte Entweichen von Gas aus dem Behälter nicht verhindern. Folglich ist es erforderlich, ein zusätzliches Mittel zur Milderung der Delaminierung der Verbindungsstelle vorzusehen.
  • Der Metall-Düsenwulst gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine Dichtungsvorrichtung, die im Bemühen, eine Gasleckage durch die Verbindungsstelle zwischen einem Düsenwulst und einer Kunststoffverkleidung eines herkömmlichen Verbundbehälters zu verhindern, sowohl Dichtungsringe als auch ein Befestigungsteil verwendet. Genauer gesagt umfasst, wie in 2 gezeigt ist, der Metall-Düsenwulst der vorliegenden Erfindung ein zylindrisches Düsenkopfteil 6, das sowohl eine vertikale Durchgangsbohrung 7 in ihrer Mitte als auch ein Innengewinde 8, das an einem oberen Abschnitt der inneren Umfangsfläche der vertikalen Durchgangsbohrung 7 ausgebildet ist, aufweist, und ein scheibenförmiges Düsenschaufelteil oder Düsenkragenteil 9, das um die Außenkante des unteren Endes des Düsenkopfteils 6 nach außen vorsteht. Der Metall-Düsenwulst umfasst außerdem eine Dichtungsvorrichtung 12, die an einem unteren Abschnitt der inneren Umfangsfläche der Durchgangsbohrung 7 vorgesehen ist.
  • 3 ist eine vergrößerte Ansicht, die die Dichtungsvorrichtung 12 zeigt. Die Dichtungsvorrichtung 12 umfasst ein Dichtungsring-Montageteil 13, um einen Dichtungsring 24 daran zu halten, ein äußeres Befestigungsgewinde 15, das mit dem Befestigungsteil 17 in Eingriff gelangt, und eine Befestigungsfläche 14, um das Befestigungsteil 17 mit einen vorgegebenen konstanten Druck zu beaufschlagen, womit ein gewünschter Abdichtungseffekt verschafft ist. Das Dichtungsring-Montageteil 13 ist eine ringförmige Oberfläche, die an einer mehrfach abgestuften Stützfassung 16 vorgesehen ist. Über das Dichtungsring-Montageteil 13 ist ein Dichtungsring 24 gesetzt, der durch das Befestigungsteil 17 zusammengedrückt wird, womit die Verbindungsstelle zwischen dem Metall-Düsenwulst 1 und der Kunststoffverkleidung 2 abgedichtet ist. Im oben genannten Zustand wird der Dichtungsring 24, der über das Dichtungsring-Montageteil 13 gesetzt ist, durch das Dichtungsring-Montageteil 17 zusammengedrückt, wodurch er in einem gekröpften Dichtungsringsitz 21 des Befestigungsteils 17 verformt wird und mit der Verbindungsstelle zwischen dem Metall-Düsenwulst 1 und der Kunststoff-Verkleidung 2 in engen Kontakt kommt. In dieser Weise verschließt der Dichtungsring 24 einen Durchgang für das Entweichen von Gas.
  • Die durch das Befestigungsteil 17 der Dichtungsvorrichtung 12 verschaffte Dichtwirkung wird wie folgt erreicht. Nachdem das Befestigungsteil 17 anfänglich mit dem äußeren Befestigungsgewinde 15 in Eingriff gelangt ist, wird es so gedreht, dass es sich aufwärts längs der Dichtungsvorrichtung 12 bewegt, bis es den Dichtungsring 24 zusammendrückt. Im oben genannten Zustand wird das Befestigungsteil 17 gedreht und aufwärts längs des äußeren Befestigungsgewindes 15 bewegt, wobei es sich anschließend von dem Gewinde 15 löst, so dass das Befestigungsteil 17 um die Befestigungsfläche 14 angeordnet ist. Wenn das Befestigungsteil 17 um die Befestigungsfläche 14 angeordnet ist, drückt es den Dichtungsring 24 mit einer vorgegebenen konstanten Kraft zusammen, so dass sich der zusammengedrückte Dichtungsring 24 in dem gekröpften Dichtungsringsitz 21 des Befestigungsteils 17 verformt und mit der Verbindungsstelle zwischen dem Düsenwulst 1 und der Verkleidung 2 in engen Kontakt kommt. In dieser Weise verschließt der zusammengedrückte Dichtungsring 24 einen Gasleckagedurchgang, durch den Gas aus dem Behälter entweichen kann, und steigert dadurch die Dichtheit der Kunststoffverkleidung 2.
  • Die Befestigungsfläche 14 ist zwischen dem Dichtungsring-Montageteil 13 und dem äußeren Befestigungsgewinde 15 vorgesehen und besitzt eine zylindrische Oberfläche, die der Oberfläche des Dichtungsring-Montageteils 13 gleicht. Die Befestigungsfläche 14 besitzt einen Durchmesser, der gleich oder kleiner als der Durchmesser des Dichtungsring-Montageteils 13 ist und gleich oder kleiner als der Durchmesser eines Kerns des äußeren Befestigungsgewindes 15 ist. Dank der oben erwähnten Größe der Befestigungsfläche 14 kann diese mit dem äußeren Befestigungsgewinde 15 zusammenwirken, wobei sie dem Befestigungsteil 17 ermöglicht, eine vorgegebene Druckkraft auf den Dichtungsring 24 auszuüben. Mit anderen Worten, die Befestigungsfläche 14 ist durch Prägung des Dichtungsrings 24, der zusammengedrückt werden soll, herausgearbeitet, damit das Befestigungsteil 17 in Verbindung sowohl mit der Befestigungsfläche 14 als auch dem äußeren Befestigungsgewinde 15 eine vorgegebene Druckkraft auf den Dichtungsring 24 ausüben kann, ohne ein separates Werkzeug zu erfordern. Genauer gesagt ist beim Zusammendrücken des Dichtungsrings 24 durch das Befestigungsteil 17 die Druckkraft des Befestigungsteils 17 für den Dichtungsring 24 sowohl durch das Material als auch die Prägung des Dichtungsrings 24 bestimmt. Wenn das Befestigungsteil 17 wiederholt an unveränderter Stelle von dem äußeren Befestigungsgewinde 15 gelöst wird, wird die Druckbelastung zum Zusammendrücken des Dichtungsrings 24 konstant, so dass das Befestigungsteil 17 eine konstante Druckkraft auf den Dichtungsring 24 ausüben kann. Somit ist es möglich, das Befestigungsteil 17 stark festzuziehen, ohne ein separates Werkzeug wie etwa einen Drehmomentschlüssel zu verwenden. Da die Befestigungsfläche 14 das gleichmäßige Wirken des Innendrucks des Behälters auf die Innenseite und die Außenseite des Dichtungsrings 24 ermöglicht, kann ein einseitiges Belasten des Dichtungsrings 24 in eine Richtung verhindert werden.
  • 4 ist eine vergrößerte, perspektivische Ansicht des Metall-Düsenwulstes 1 der vorliegenden Erfindung. Wie in der Abbildung gezeigt ist, sind eine obere schräge Oberfläche 18 und eine untere schräge Oberfläche 19 des scheibenförmigen Düsenschaufelteils 9 beide mit einer Verriegelungsnut 10 versehen, die einen Schwalbenschwanzquerschnitt und mehrere Verriegelungsrippen 11 besitzt. Genauer gesagt sind die Verriegelungsrippen 11 an einer geneigten Oberfläche der schwalbenschwanzförmigen Verriegelungsnut 10 gebildet. Anschließend wird in die Verriegelungsnut/Nut 10 mit den Verriegelungsrippen 11 geschmolzenes Kunststoffharz gespritzt, das in der Nut 10 aushärtet. In dieser Weise wird die Kontaktfläche zwischen dem Metall-Düsenwulst 1 und der Kunststoffverkleidung 2 vergrößert, womit der Metall-Düsenwulst 1 sicher mit der Kunststoffverkleidung 2 kombiniert werden kann. Außerdem verteilt der Düsenwulst 1 beim Einleiten von Gas in den Verbundbehälter die Richtung der Last, die auf die Verbindungsfläche zwischen dem Düsenwulst 1 und der Kunststoffverkleidung 2 einwirkt, und minimiert somit die Delaminierung der Verbindungsfläche zwischen dem Metall-Düsenwulst 1 und der Kunststoffverkleidung 2.
  • Wie in 6 gezeigt ist, kann die Dichtungsvorrichtung 12 der vorliegenden Erfindung je nach Form und Position des Dichtungsring-Montageteils 13 unterschiedlich ausgeführt sein. 6 zeigt eine Ausführungsform, bei der ein Verkleidungsvorsprung 20 um eine mehrfach abgestufte Stützfassung 16 eines Metall-Düsenwulstes 1 ausgebildet ist. In dieser Ausführungsform umfasst die Dichtungsvorrichtung 12 zwei Dichtungsring 24, die an dem Verkleidungsvorsprung 20 bzw. dem Dichtungsring-Montageteil 13 des Düsenwulstes 1 angebracht sind, damit die Dichtungsringe 24 einen Durchgang für das Entweichen von Gas wirksamer verschließen.
  • Der Dichtungsring 24 der vorliegenden Erfindung kann einen kreisförmigen oder einen polygonalen Querschnitt besitzen und aus Gummi, Silikon oder weichem Kunststoff gefertigt sein.
  • 7 ist eine Querschnittsansicht eines Verbundbehälters mit einem Metall-Düsenwulst gemäß der vorliegenden Erfindung. Wie in der Abbildung gezeigt ist, wird zum Herstellen des Verbundbehälters der vorliegenden Erfindung ein Metall-Düsenwulst 1 mittels einer spanabhebenden Maschine bearbeitet. Danach wird ein Einführungs-Spritzgießprozess ausgeführt, wobei der bearbeitete Düsenwulst 1 in den Hohlraum einer Gießform eingeführt wird, so dass eine Haube 22 geschaffen ist. Nachdem die Haube 22 geschaffen worden ist, wird eine Dichtungsvorrichtung, die sowohl einen Dichtungsring 24 als auch ein Befestigungsteil 17 umfasst, an einer vorgegebenen Stelle in der Haube 22 angebracht, damit die Dichtheit der Haube 22 gesteigert wird. Außerdem wird durch einen Strangpressprozess ein Zylinderteil 23 hergestellt, wobei danach ein spanabhebender Prozess ausgeführt wird, um ein wie gewünscht bemessenes Zylinderteil zu schaffen. Zwei Hauben 22 werden durch einen thermischen Schweißprozess mit entgegengesetzten Enden des Zylinderteils 23 zu einem einzigen Körper integriert, wodurch eine Verkleidung geschaffen wird, die als Kern in einem Filamentwicklungsprozess verwendet wird. Nach dem Herstel len der Verkleidung wird mit Epoxidharz imprägnierte Kohlenfaser um die Verkleidung gewickelt und ausgehärtet, um eine Verbundschicht 5 zu bilden und dadurch einen gewünschten Hochdruck-Verbundbehälter herzustellen.
  • Druckprüfungen zeigten, dass der Hochdruck-Verbundbehälter mit dem bei der vorliegenden Erfindung vorgeschlagenen Metall-Düsenwulst 1 das Problem der herkömmlichen Hochdruck-Verbundbehälter, bei denen Gas durch die Verbindungsstelle zwischen dem Metall-Düsenwulst 1 und der Kunststoffverkleidung 2 entweichen kann, löst, obwohl der Hochdruck-Verbundbehälter der vorliegenden Erfindung über eine längere Zeitperiode wiederholt mit Gas in die Kunststoffverkleidung 2 befüllt wurde. 8 ist ein Graph der Druckprüfungen, die bei Zimmertemperatur gemäß DIN EN ISO 11439 (Juni 2001) wiederholt wurden. Während der bei Zimmertemperatur wiederholten Druckprüfungen war in einem Verbundbehälter vollständig Wasser enthalten, wobei der Behälter anschließend wiederholt mit einem Druck von 20 bar bis 260 bar beaufschlagt wurde. Nach den Druckprüfungen wurden Gasleckageprüfungen an den druckgeprüften Behältern durchgeführt, womit bestimmt wurde, ob Gas aus den Behältern entwich oder nicht. Anschließend wurde die Haltbarkeit der Verbundbehälter geprüft. Wie in 8 gezeigt ist, verlor der Verbundbehälter mit der dem Metall-Düsenwulst, der mit der Dichtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung versehen war, nachdem der Behälter wiederholt, 48800 mal, mit Druck beaufschlagt worden war, Gas. Dies bedeutet, dass die Haltbarkeit des Verbundbehälters der vorliegenden Erfindung 2,8-mal länger als jene des Verbundbehälters mit dem herkömmlichen Metall-Düsenwulst ist. Folglich schafft die vorliegende Erfindung einen Verbundbehälter, der eine erwartete Lebensdauer besitzt, die im Vergleich zu herkömmlichen Verbundbehältern zweimal so lang oder noch länger ist, indem die Dichtheit des Verbundbehälters in der oben erwähnten Art und Weise gesteigert wird.
  • Vorteilhafte Auswirkungen
  • Die vorliegende Erfindung verwendet einen gasdichten Metall-Düsenwulst in einem Hochdruck-Verbundbehälter, so dass die vorliegende Erfindung ein Entweichen von Gas aus dem Behälter durch die Verbindungsstelle zwischen einer Kunststoffverkleidung und dem Metall-Düsenwulst auch dann, wenn der Behälter über eine längere Zeitperiode wiederholt verwendet worden ist, ver hindert. Außerdem kann der Verbundbehälter der vorliegenden Erfindung auch dann, wenn der Behälter wiederholt einer Ermüdungsbeanspruchung, wie sie etwa durch wiederholtes Einleiten von Gas in den Behälter verursacht wird, unterworfen wird, die gewünschte Dichtheit bewahren, so dass die vorliegende Erfindung einen Verbundbehälter mit einer hohen Haltbarkeit und Dichtheit schafft.

Claims (3)

  1. Metall-Düsenwulst für Hochdruck-Verbundbehälter, wobei der Metall-Düsenwulst mit einer Kunststoffverkleidung (2) des Hochdruck-Verbundbehälters kombiniert ist und umfasst: ein zylindrisches Düsenkopfteil (6), das sowohl eine vertikale Durchgangsbohrung (7) als auch ein Innengewinde (8), das an einem oberen Abschnitt einer inneren Umfangsfläche der vertikalen Durchgangsbohrung (7) ausgebildet ist, besitzt, ein scheibenförmiges Düsenkragenteil (9), das um eine Außenkante eines unteren Endes des Düsenkopfteils (6) nach außen vorsteht, und eine obere schräge Oberfläche (18) sowie eine untere schräge Oberfläche (19), die an einer oberen Oberfläche bzw. einer unteren Oberfläche des Düsenkragenteils (9) vorgesehen sind, wobei der Metall-Düsenwulst (1) umfasst: ein Dichtungsring-Montageteil (13), das in eine untere Oberfläche einer mehrfach abgestuften Stützfassung (16), die von einer äußeren Umfangsfläche des Metall-Düsenwulstes (1) an einer Stelle unter der unteren schrägen Oberfläche (19) nach oben und nach außen vorsteht, gedrückt ist; eine Dichtungsvorrichtung (12), die sich von dem Dichtungsring-Montageteil (13) abwärts erstreckt und sowohl ein äußeres Befestigungsgewinde (15), das um einen unteren Abschnitt einer äußeren Umfangsfläche der Dichtungsvorrichtung ausgebildet ist, als auch eine Befestigungsfläche (14), die zwischen einem oberen Ende des äußeren Befestigungsgewindes (15) und dem Dichtungsring-Montageteil (13) ausgebildet ist, aufweist, wobei die Befestigungsfläche (14) einen Durchmesser besitzt, der gleich einem Durchmesser eines Kerns des äußeren Befestigungsgewindes (15) ist; ein rohrförmiges Befestigungsteil (17), das ein inneres Befestigungsgewinde aufweist und mit dem äußeren Befestigungsgewinde (15) der Dichtungsvorrichtung (12) in Eingriff gelangt, derart, dass eine obere Oberfläche des Befestigungsteils (17) mit einer inneren Oberfläche der Kunststoffverkleidung (2) in Kontakt kommt, wobei an der oberen Oberfläche des Befestigungsteils (17) an einer Stelle, die einer Verbindungsstelle zwischen dem Metall-Düsenwulst (1) und der Kunststoffverkleidung (2) entspricht, ein gekröpfter Dichtungsringsitz (21) vorgesehen ist; und einen Dichtungsring (24), der in dem Dichtungsringsitz (21) des Befestigungsteils (17) sitzt, derart, dass eine untere Oberfläche des Dichtungsrings (24) mit dem Sitz (21) in Kontakt kommt, eine erste Oberfläche davon mit dem Dichtungsring-Montageteil (13) des Metall-Düsenwulstes (1) in Kontakt kommt und eine zweite Oberfläche davon mit der Kunststoffverkleidung (2) in Kontakt kommt.
  2. Metall-Düsenwulst für Hochdruck-Verbundbehälter nach Anspruch 1, wobei die obere schräge Oberfläche (18) und die untere schräge Oberfläche (19) des scheibenförmigen Düsenkragenteils (9), das um die Außenkante des unteren Endes des Düsenkopfteils (6) nach außen vorsteht, jeweils mit einer Verriegelungsnut (10) versehen sind, die einen Schwalbenschwanzquerschnitt besitzt, wobei an einer geneigten Oberfläche der Verriegelungsnut (10) mehrere Verriegelungsrippen (11) ausgebildet sind.
  3. Metall-Düsenwulst für Hochdruck-Verbundbehälter nach Anspruch 1, wobei der Dichtungsring (24) einen kreisförmigen oder einen polygonalen Querschnitt besitzt und aus Gummi, Silikon oder weichem Kunststoff gefertigt ist.
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