DE112022000854T5

DE112022000854T5 - Zylinderförmige Auskleidungskomponente, deren Herstellungsverfahren sowie Druckbehälter

Info

Publication number: DE112022000854T5
Application number: DE112022000854.7T
Authority: DE
Inventors: Hideaki Katagiri; Kiyoshi Shibata; Eizaburo SEJIMA; Takeshi Hattori; Shoma SUZUKI; Takashi Mitsuda
Original assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Current assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date: 2021-03-31
Filing date: 2022-02-08
Publication date: 2023-11-30
Also published as: JP7420105B2; CN117063004A; WO2022209322A1; JP2022156453A

Abstract

Weiter auf der Seite eines mittleren Abschnitts in der Axialrichtung als geschweißte Endstellen 21, bei denen es sich von einem Hauptkörper 20 einer zylinderförmigen Auskleidungskomponente 2 um beide Enden in der Axialrichtung handelt, werden zur diametralen Außenseite vorstehende Andrückrippen 25 vorgesehen, und zwischen zwei der Andrückrippen 25 liegen zur diametralen Innenseite vorstehende ringförmige Scheiben-Angussreste 28 vor.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine zylinderförmige Auskleidungskomponente aus Harz, die für einen Druckbehälter zum Befüllen mit verschiedenen unter Druck stehenden Substanzen verwendet wird, ein Verfahren zur Herstellung dieser zylinderförmigen Auskleidungskomponente sowie einen Druckbehälter mit der zylinderförmigen Auskleidungskomponente.
Hintergrund
Beispiele für unter Druck stehende Substanzen, mit denen ein Druckbehälter befüllt wird, sind z. B. verschiedene verdichtete Gase wie CNG (verdichtetes Erdgas) oder verschiedene Flüssiggase wie flüssiger Wasserstoff, LNG (Liquid Petroleum Gas) und LPG (Flüssiggas).
Als Druckbehälter zum Befüllen mit diesen verschiedenen unter Druck stehenden Substanzen wird ein Druckbehälter verwendet, bei dem an einer Endstelle oder an beiden Endstellen in der Axialrichtung einer hohlen Harzauskleidung ein Mundstück aus Metall und außerdem zumindest an einem der Mundstücke ein Ventil angebracht wird. Bei dieser Art von Druckbehälter wird im Allgemeinen die Außenumfangsfläche der Harzauskleidung mit einer Verstärkung aus einem Harz einer hohen Stabilität (FRP, Fiber Reinforced Plastic) überzogen.
Von dieser Art von Druckbehälter wird eine Stabilität gefordert, die auch einer Befüllung mit einem Hochdruckgas standhält. Auch von der Harzauskleidung, die einen Teil des Druckbehälters bildet, wird eine ausreichende Stabilität gefordert.
Um eine Harzauskleidung mit einer hervorragenden Stabilität zu erhalten, wird eine Reduzierung der beim Formen gebildeten Nähte als effektiv erachtet. Es ist vorstellbar, dass leicht Nähte entstehen, wenn beim Formen der Fließweg für flüssiges Harzmaterial abzweigt und das flüssige Harzmaterial erneut zusammenläuft. In der vorliegenden Beschreibung handelt es sich bei dem flüssigen Harzmaterial um ein durch Schmelzen oder Erweichen flüssig gewordenes Harzmaterial.
Zweigt der Fließweg des flüssigen Harzmaterials ab, sind die Fließgeschwindigkeit und Temperatur des flüssigen Harzmaterials mit hoher Wahrscheinlichkeit bei jedem Abzweigungsweg unterschiedlich. In einem solchen Fall ist ein gleichmäßiges Mischen des erneut zusammengelaufenen flüssigen Harzmaterials schwierig. Es ist daher vorstellbar, dass es sich bei einer Harzauskleidung, bei der sich eine Bindenaht gebildet hat, um einen Zustand wie bei einem gegenseitigen Aufschmelzen benachbarter Harzbereiche mit der Bindenaht als Grenze handelt, und dadurch die Stabilität der Harzauskleidung minderwertig ist.
Hierbei ist die Harzauskleidung als Teil des Druckbehälters ein Abschnitt, an dem ein Mundstück als weiterer Teil des Druckbehälters angebracht wird, und weist zum Anbringen des Mundstücks eine komplizierte Form auf. Als Verfahren zur Herstellung einer solchen Harzauskleidung mit einer komplizierten Form wird im Allgemeinen ein Verfahren angewendet, bei dem diese als eine in ihrer Axialrichtung in eine Mehrzahl von Segmenten unterteilte Harzauskleidung geformt und die Mehrzahl von Segmenten durch Schweißen vereinigt wird.
Als Verfahren zur Herstellung eines Harz-Formerzeugnisses mit einer komplizierten Form wird im Allgemeinen ein Mehrfach-Anguss (Multiple-Gate)-Spritzgießverfahren verwendet. Beim Mehrfach-Anguss-Spritzgießverfahren handelt es sich hierbei konkret um ein Verfahren, bei dem an einer Gießform für die Harzauskleidung eine Mehrzahl von Angüssen entlang der Umfangsrichtung der Harzauskleidung vorgesehen wird, und flüssiges Harzmaterial in eine Kavität der Gießform mit den jeweiligen Angüssen als Einspritzöffnungen eingespritzt wird.
Wird andererseits eine Harzauskleidung durch das Schweißen einer Mehrzahl von Segmenten hergestellt, wie vorstehend angegeben, ist es erforderlich, die Form der Fugenabschnitte bei den jeweiligen Segmenten aneinander anzupassen, um die Schweißstabilität der Harzauskleidung ausreichend zu erhöhen. Um die Form der Fugenabschnitte bei den jeweiligen Segmenten aneinander anzupassen, ist es erforderlich, die jeweiligen Segmente mit einer hohen Formungspräzision zu formen.
Da es aufgrund des vorstehend angegebenen Mehrfach-Anguss-Spritzgießverfahrens beim Formen leicht zur Bildung von Bindenähten kommt, und verursacht durch das Einspritzen des flüssigen Harzmaterials aus der Mehrzahl von Angüssen in die Kavität eine Mehrzahl von Angussresten an den Segmenten gebildet wird, ist es jedoch schwierig, Segmente mit einem großen Durchmesser und einer guten Rundheit zu erhalten. Unter diesem Gesichtspunkt lässt sich nur schwer sagen, dass sich das Mehrfach-Anguss-Spritzgießverfahren zum Formen von Segmenten eines Harzprodukts eignet, von dem wie bei der Harzauskleidung eines Druckbehälters ein großer Durchmesser und eine hohe Stabilität erwartet werden.
In der Patentliteratur 1 wird eine Technik vorgestellt, bei der anlässlich der Herstellung einer in der Axialrichtung in zwei Segmente geteilten Harzauskleidung von der Gießform an einem Kuppelabschnitt der Harzauskleidung, d. h. an einer Position, die einer Endfläche des Segments in der Axialrichtung entspricht, ein Anguss als Einspritzöffnung vorgesehen wird, und flüssiges Harzmaterial in einer Richtung entlang der Axialrichtung der Harzauskleidung fließt. Bei dem in der Patentliteratur 1 vorgestellten Spritzgießverfahren ist es vorstellbar, dass Segmente mit einer guten Rundheit geformt werden können und die Bildung von Bindenähten schwierig ist, da es sich hinsichtlich der Anzahl und Position der Angüsse von dem Mehrfach-Anguss-Spritzgießverfahren unterscheidet.
Zitatliste
Patentliteratur
Patentliteratur 1: Patentveröffentlichung Nr. JP 2011-240667 A
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Die Segmente der Harzauskleidung bei dem in der Patentliteratur 1 vorgestellten Herstellungsverfahren sind verhältnismäßig groß, da die Harzauskleidung in ihrer Axialrichtung in zwei Segmente unterteilt ist. Ferner besteht das Problem, dass die Länge der Harzauskleidung in ihrer Axialrichtung durch die Abmessung einer möglichen Formöffnung der Formmaschine beschränkt ist.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben unter Berücksichtigung der vorstehenden Probleme beabsichtigt, eine Harzauskleidung in deren Axialrichtung in mindestens drei Segmenten zu formen, um eine Harzauskleidung mit einer größeren Länge in der Axialrichtung herzustellen. Konkreter haben sie eine Harzauskleidung aus mindestens drei Segmenten, und zwar zwei Endseitensegmenten mit einem Kuppelabschnitt an einem Ende und einer zylinderförmigen Auskleidungskomponente zum Verbinden dieser Endseitensegmente beabsichtigt. Eine Harzauskleidung durch eine Vereinigung von mindestens drei Segmenten herzustellen, ermöglicht eine Herstellung mit einer größeren Länge in der Axialrichtung als bei einer herkömmlichen Harzauskleidung. Allerdings ist bei einer Harzauskleidung aus mindestens drei Segmenten insbesondere bezüglich der zylinderförmigen Auskleidungskomponente als mittlerem Abschnitt der Harzauskleidung ein Formen mit einer hohen Formungspräzision durch das Verfahren in der Patentliteratur 1 ausgesprochen schwierig. Dies hat folgenden Grund.
Dadurch bedingt, dass sie den mittleren Abschnitt der Harzauskleidung bildet, hat die zylinderförmige Auskleidungskomponente an beiden Endstellen in ihrer Axialrichtung jeweils an die anderen Segmente geschweißte Abschnitte, d. h. Schweißstellen, wobei diese Schweißstellen eine relativ komplizierte Form haben. Werden beispielsweise bei der zylinderförmigen Komponente an beiden Endstellen in der Axialrichtung Angüsse vorgesehen, besteht daher die Gefahr, dass beim Formen in der Nähe der Schweißstellen direkt unterhalb der Angüsse der Fluss des flüssigen Harzmaterials gestört wird oder es zu einem Lufteinschluss kommt. Bei einer auf diese Weise erhaltenen zylinderförmigen Auskleidungskomponente besteht daher das Problem, dass von einer hervorragenden Stabilität nicht gesprochen werden kann. Daher ist die Entwicklung einer Technik wünschenswert, durch welche die Formbarkeit einer zylinderförmigen Auskleidungskomponente verbessert werden kann.
Die vorliegende Erfindung erfolgte unter Berücksichtigung der vorstehenden Umstände und beabsichtigt die Bereitstellung einer Technik zur Verbesserung der Formbarkeit einer zylinderförmigen Auskleidungskomponente.
Lösung des Problems
Die erfindungsgemäße zylinderförmige Auskleidungskomponente, durch welche das vorstehende Problem gelöst wird,
weist einen eine Zylinderform bildenden Hauptkörper auf und bildet einen mittleren Abschnitt in der Axialrichtung bei einer Harzauskleidung eines Druckbehälters, wobei es sich um eine zylinderförmige Auskleidungskomponente handelt, die geschweißte Endstellen, welche die jeweiligen der beiden Enden in der Axialrichtung bei dem Hauptkörper bilden, Andrückrippen, die an den jeweiligen der beiden Endstellen in der Axialrichtung bei dem Hauptkörper vorgesehen sind und weiter auf der Seite des mittleren Abschnitts in der Axialrichtung als die geschweißten Endstellen entlang der Umfangsrichtung des Hauptkörpers angeordnet sind und von der Außenumfangsfläche des Hauptkörpers zur diametralen Außenseite vorstehen, und
ringförmige Scheiben-Angussreste, die zwischen zwei der Andrückrippen angeordnet sind und von der Innenumfangsfläche des Hauptkörpers zur diametralen Innenseite vorstehen, aufweist.
Ferner handelt es sich bei dem Herstellungsverfahren für eine zylinderförmige Auskleidungskomponente, durch welche das vorstehende Problem gelöst wird, um ein Verfahren zur Herstellung der vorstehenden zylinderförmigen Auskleidungskomponente mit einem Formungsschritt, in dem ein Spritzgießen eines Zwischenprodukts, das den Hauptkörper und die Andrückrippen, sowie einen zwischen zwei der Andrückrippen angeordneten, mit der Innenumfangsfläche des Hauptkörpers einteilig gebildeten plattenförmigen Scheiben-Angussteil aufweist, derart erfolgt, dass der Scheiben-Angussteil zur Einspritzöffnung des flüssigen Harzmaterials zum Hauptkörper und den Andrückrippen wird, und
einem Modellierungsschritt, in dem Scheiben-Angussreste durch ein Entfernen des Scheiben-Angussteils gebildet werden.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Durch das Herstellungsverfahren für eine zylinderförmige Auskleidungskomponente der vorliegenden Erfindung kann die Formbarkeit einer zylinderförmigen Auskleidungskomponente verbessert werden. Ferner kann eine zylinderförmige Auskleidungskomponente hergestellt werden, bei der die Bildung von Nähten unterdrückt wird, und die eine hervorragende Stabilität hat.
Figurenliste

1 ist eine erläuternde Ansicht, die schematisch einen Druckbehälter eines ersten Beispiels zeigt.
2 ist eine erläuternde Ansicht, die schematisch eine zylinderförmige Auskleidungskomponente des ersten Beispiels zeigt.
3 ist eine erläuternde Ansicht, die das Herstellungsverfahren der zylinderförmigen Auskleidungskomponente des ersten Beispiels schematisch erläutert.
4 ist eine erläuternde Ansicht, die das Herstellungsverfahren der zylinderförmigen Auskleidungskomponente des ersten Beispiels schematisch erläutert.
5 ist eine erläuternde Ansicht, die das Herstellungsverfahren der zylinderförmigen Auskleidungskomponente des ersten Beispiels schematisch erläutert.

Beschreibung der Ausführungsformen
Die zylinderförmige Auskleidungskomponente der vorliegenden Erfindung ist, wie bereits ausgeführt, eine Komponente eines Druckbehälters, der mit unter Druck stehenden Substanzen wie verschiedenen verdichteten Gasen oder verschiedenen Flüssiggasen befüllt wird. Die zylinderförmige Auskleidungskomponente bildet den mittleren Abschnitt in der Axialrichtung einer Harzauskleidung eines Druckbehälters, weist einen Hauptkörper auf, der eine Zylinderform bildet und ist auch insgesamt zylinderförmig. In dieser Beschreibung ist die Axialrichtung, insbesondere wenn keine besondere Erläuterung erfolgt, die Axialrichtung bei der Harzauskleidung, wobei die Axialrichtung des Hauptkörpers mit der Axialrichtung der Harzauskleidung übereinstimmt.
Diese zylinderförmige Auskleidungskomponente der vorliegenden Erfindung hat geschweißte Endstellen und Andrückrippen. Hierbei handelt es sich um Schweißstellen bei der zylinderförmigen Auskleidungskomponente der vorliegenden Erfindung.
Die geschweißten Endstellen bei der zylinderförmigen Auskleidungskomponente der vorliegenden Erfindung sind Teile des eine Zylinderform bildenden Hauptkörpers und bilden die jeweiligen der beiden Enden des Hauptkörpers in der Axialrichtung. Die Andrückrippen sind ferner mit den beiden Endstellen in der Axialrichtung des Hauptkörpers jeweils einteilig vorgesehen, wobei sie weiter auf der Seite des mittleren Abschnitts in der Axialrichtung als die geschweißten Endstellen angeordnet sind. Die Andrückrippen sind entlang der Umfangsrichtung des Hauptkörpers angeordnet und stehen von der Außenumfangsfläche des Hauptkörpers zur diametralen Außenseite vor.
Werden hierbei beim Formen der zylinderförmigen Auskleidungskomponente, welche die geschweißten Endstellen und die Andrückrippen an den Schweißstellen aufweist, basierend auf der in der Patentliteratur 1 vorgestellten Technik bei der Gießform an Stellen, die den Endflächen der zylinderförmigen Auskleidungskomponente in der Axialrichtung entsprechen, Angüsse vorgesehen, ist es vorstellbar, dass der Fluss von flüssigem Harzmaterial in der Kavität der Gießform in der Nähe der Andrückrippen gestört wird. Hierfür ist folgender Grund denkbar.
Die Andrückrippen bei der zylinderförmigen Auskleidungskomponente stehen von der Außenumfangsfläche des Hauptkörpers zur diametralen Außenseite vor. Werden an den vorstehend angegebenen Stellen Angüsse vorgesehen, befinden sich daher von der Kavität der Gießform für die zylinderförmige Auskleidungskomponente die Bereiche, welche die Andrückrippen bilden, direkt unterhalb der Angüsse, und breiten sich außerdem diametral, d. h. die Axialrichtung kreuzend aus. Es ist vorstellbar, dass hierdurch der Fluss des flüssigen Harzmaterials, das in der Kavität in der Axialrichtung fließt, in der Nähe der Andrückrippen gestört wird.
Wird der Fluss des flüssigen Harzmaterials direkt unterhalb des Angusses gestört, ist es wie bereits beschrieben vorstellbar, dass Mängel wie Lufteinschlüsse entstehen und es zu Formfehlern der zylinderförmigen Auskleidungskomponente kommt.
Im Folgenden werden von der Kavität der Gießform für die zylinderförmige Auskleidungskomponente die Bereiche, welche die Andrückrippen bilden, gegebenenfalls auch als Andrückrippen-Formungsbereiche bezeichnet.
Demgegenüber hat die zylinderförmige Auskleidungskomponente der vorliegenden Erfindung zwischen zwei der Andrückrippen einen Scheiben-Angussrest. Bei dem Scheiben-Angussrest handelt es sich um den Rest eines Scheiben-Angussteils bei einem durch ein Scheibenanguss-Spritzgießen erhaltenen Harz-Formerzeugnis, wobei es sich um einen Rest handelt, der eine von der Innenumfangsfläche des Hauptkörpers zur diametralen Innenseite vorstehende Ringform bildet.
Das Scheiben-Anguss-Spritzgießen wird herkömmlich bereits als Verfahren zum Formen eines zylinderförmigen Harz-Formerzeugnisses verwendet.
Bei diesem Formungsverfahren wird von einem plattenförmigen Anguss, der als Scheiben-Anguss bezeichnet wird, flüssiges Harzmaterial in eine Kavität eingespritzt. Beim Herstellen der zylinderförmigen Auskleidungskomponente der vorliegenden Erfindung wird von der Gießform an einer Stelle, die der Innenumfangsfläche des eine Zylinderform bildenden Hauptkörpers entspricht, ein Scheiben-Anguss vorgesehen.
Dieser Scheiben-Anguss steht von der Kavität mit dem Bereich, der den Hauptkörper bildet, über die gesamte Umfangsrichtung in Verbindung. Daher wird das flüssige Harzmaterial mit dem Scheiben-Anguss als Einspritzöffnung über die gesamte Umfangsrichtung dieses Bereichs im Wesentlichen gleichmäßig eingespritzt und fließt in die Axialrichtung.
Dem Herstellungsverfahren für eine zylinderförmige Auskleidungskomponente der vorliegenden Erfindung zufolge kann durch die Verwendung dieses Scheiben-Anguss-Spritzgießens ein Hauptkörper mit einer guten Rundheit geformt werden, während die Entstehung von Nähten unterdrückt wird, auch wenn der Hauptkörper z. B. eine Zylinderform hat.
Hierbei wird bei dem Herstellungsverfahren für eine zylinderförmige Auskleidungskomponente der vorliegenden Erfindung an einem Zwischenprodukt der zylinderförmigen Auskleidungskomponente, das durch das Scheiben-Anguss-Spritzgießen erhalten wurde, ein Scheiben-Angussteil zwischen zwei Andrückrippen angeordnet.
Anders ausgedrückt wird beim Herstellungsverfahren für eine zylinderförmige Auskleidungskomponente der vorliegenden Erfindung der Scheiben-Anguss bei der Gießform von der Kavität zwischen zwei die Andrückrippen bildenden Bereichen angeordnet. Dann wird das flüssige Harzmaterial mit dem Scheiben-Anguss als Einspritzöffnung von der Kavität in den Bereich, der den Hauptkörper bildet, und in die Andrückrippen-Bildungsbereiche eingespritzt.
Hierdurch teilt sich das flüssige Harzmaterial, das vom Scheiben-Anguss in die Kavität der Gießform eingespritzt wurde, in zwei Richtungen und fließt zu den jeweiligen der beiden Endstellen der zylinderförmigen Auskleidungskomponente in der Axialrichtung.
Im Folgenden wird von der Kavität der Bereich, der den Hauptkörper bildet, gegebenenfalls auch als Hauptkörper-Bildungsbereich bezeichnet.
Da sich hierbei, wie bereits beschrieben, die Andrückrippen-Bildungsbereiche der Kavität die Axialrichtung kreuzend ausbreiten, wird der Fluss des flüssigen Harzmaterials in diesen Bereichen leicht gestört.
Allerdings sind die Andrückrippen bei der zylinderförmigen Auskleidungskomponente der vorliegenden Erfindung zusammen mit den geschweißten Endstellen an beiden Endstellen der zylinderförmigen Auskleidungskomponente (konkreter des Hauptkörpers) in der Axialrichtung angeordnet, und der Scheiben-Angussrest als Rest des Scheiben-Angusses ist zwischen den zwei Andrückrippen angeordnet.
Daher werden die Andrückrippen-Bildungsbereiche von der Kavität auf der am weitesten stromabwärts gelegenen Seite der Fließrichtung des vom Scheiben-Anguss eingespritzten flüssigen Harzmaterials angeordnet. Da sich die Andrückrippen-Bildungsbereiche an die Endabschnitte der Gießform-Kavität anschließen, wird selbst bei einer Störung des Flusses des flüssigen Harzmaterials und eines Lufteinschlusses, der Lufteinschluss sofort ausgestoßen. Daher bleibt keine Luft in der zylinderförmigen Auskleidungskomponente zurück.
Dem Herstellungsverfahren für eine zylinderförmige Auskleidungskomponente der vorliegenden Erfindung zufolge kann daher eine zylinderförmige Auskleidungskomponente mit einer hohen Abmessungspräzision geformt und Formfehler der zylinderförmigen Auskleidungskomponente können unterdrückt werden. Ferner kann gesagt werden, dass es sich um eine zylinderförmige Auskleidungskomponente mit einer hohen Abmessungspräzision und wenig Formfehlern handelt. Das heißt, durch die vorliegende Erfindung kann die Formbarkeit einer zylinderförmigen Auskleidungskomponente verbessert werden.
Es folgt eine Erläuterung der zylinderförmigen Auskleidungskomponente, deren Herstellungsverfahren sowie eines Druckbehälters der vorliegenden Erfindung jeweils zu deren jeweiligen Bestandteilen.
Die zylinderförmige Auskleidungskomponente der vorliegenden Erfindung bildet den mittleren Teil in der Axialrichtung bei einer Harzauskleidung eines Druckbehälters, und der Druckbehälter, der die zylinderförmige Auskleidungskomponente der vorliegenden Erfindung aufweist, wird wie bereits beschrieben mit verschiedenen unter Druck stehenden Substanzen befüllt. Daher sind für die zylinderförmige Auskleidungskomponente der vorliegenden Erfindung, die einen Teil dieses Druckbehälters bildet, Gasbarriereeigenschaften erforderlich, die der Art von unter Druck stehender Substanz entsprechen, mit welcher der Druckbehälter befüllt wird. Ferner wird bedingt durch eine einteilige Bildung mit anderen die Harzauskleidung bildenden Segmenten durch Schweißen, als Material für die zylinderförmige Auskleidungskomponente ein thermoplastischer Kunststoff verwendet.
Als solches Harzmaterial wird konkret ein thermoplastischer Kunststoff mit hervorragenden Gasbarriereeigenschaften wie Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer (EVOH), Polyethylen hoher Dichte (HDPE) oder Polyamidharz (Nylon 6, Nylon 66) beispielhaft angeführt, wobei hierauf keine Beschränkung besteht. Als Harzmaterial für die zylinderförmige Auskleidungskomponente der vorliegenden Erfindung kann einer oder eine Mehrzahl von dieser Art von thermoplastischem Kunststoff entsprechend dem Verwendungszweck des Druckbehälters, für den die zylinderförmige Auskleidungskomponente der vorliegenden Erfindung verwendet wird, angemessen ausgewählt werden.
Die zylinderförmige Auskleidungskomponente der vorliegenden Erfindung hat einen Hauptkörper und Andrückrippen. Hiervon bildet der Hauptkörper eine Zylinderform und die geschweißten Endstellen bilden die jeweiligen der beiden Enden des Hauptkörpers in der Axialrichtung. Die Andrückrippen sind an den jeweiligen der beiden Endstellen in der Axialrichtung des Hauptkörpers vorgesehen, wobei sie weiter auf der Seite des mittleren Abschnitts als die geschweißten Endstellen angeordnet sind.
Der Hauptkörper sollte eine Zylinderform haben, wobei zwar keine besonderen Ansprüche an deren Länge in der Axialrichtung und den diametralen Querschnitt gestellt werden, eine Form, die insbesondere im diametralen Querschnitt einem hohen Innendruck standhält jedoch bevorzugt ist. Konkreter ist es bevorzugt, wenn der diametrale Querschnitt des Hauptkörpers rund oder ein gleichseitiges Polygon mit mindestens sechs Ecken ist. Die Ecken des gleichseitigen Polygons können eine ebene Form wie bei einem Polyederstumpf oder eine gekrümmte Form haben.
Wird außerdem berücksichtigt, dass einem hohen Innendruck standzuhalten ist, sollte die Dicke des Hauptkörpers bevorzugt konstant oder im Wesentlichen konstant sein.
Konkreter sind als dünnster Abschnitt bezüglich des Abschnitts abgesehen von den geschweißten Endstellen bei dem Hauptkörper eine dünnste Stelle und als dickster Abschnitt eine dickste Stelle gegeben, wobei es bevorzugt ist, wenn bei einer Dicke der dicksten Stelle von 100 % die Dicke der dünnsten Stelle größer oder gleich 80 %, größer oder gleich 85 % oder größer oder gleich 90 % ist.
Die geschweißten Endstellen sind Abschnitte von der zylinderförmigen Auskleidungskomponente der vorliegenden Erfindung, die an einem anderen die Harzauskleidung bildenden Segment angeschweißt sind. Die Andrückrippen fungieren ferner als Andrückendstellen, durch die beim Schweißen die zylinderförmige Auskleidungskomponente der vorliegenden Erfindung an einem anderen Segment anhaftet. Folglich sind die Andrückrippen zusammen mit den geschweißten Endstellen auf der Seite der Endstellen in der Axialrichtung der zylinderförmigen Auskleidungskomponente angeordnet. Anders ausgedrückt befinden sich die Andrückrippen in der Nähe der geschweißten Endstellen weiter auf der Seite des mittleren Abschnitts in der Axialrichtung als die geschweißten Endstellen.
Der Abstand zwischen den Andrückrippen und den geschweißten Endstellen ist nicht besonders beschränkt und kann z. B. in einem Bereich von 5 mm bis 10 mm angegeben werden.
Hierbei handelt es sich bei dem Abstand zwischen den Andrückrippen und den geschweißten Endstellen um den Abstand zwischen der vorderen Endstelle der geschweißten Endstellen in der Axialrichtung und der vorderen Endstelle der Andrückrippen in der Axialrichtung. Der Abstand zwischen den Andrückrippen und den geschweißten Endstellen kann im Wesentlichen auch als Länge angesehen werden, bei der sich die schweiß- oder erweichbare Länge der geschweißten Endstellen beim Schweißen um einen durch eine Schweißnahtaufnahme zum Aufnehmen einer beim Schweißen entstehenden Schweißnaht gebildeten Abstand vergrößert.
Die Andrückrippen sind an beiden Endstellen in der Achsenrichtung des Hauptkörpers vorgesehen. Mit den beiden Endstellen ist hier ein Bereich innerhalb von 1/3 der Gesamtlänge des Hauptkörpers in der Axialrichtung auf der Seite der Endstellen gemeint.
Die Andrückrippen stehen von der Außenumfangsfläche des Hauptkörpers zur diametralen Außenseite vor. Wie bereits beschrieben, handelt es sich bei den Andrückrippen um Abschnitte, die beim Schweißen als Andrückendstellen fungieren, wobei es sich bei den Andrückrippen konkret um Abschnitte handelt, die beim Schweißen an einer Schablone von der zylinderförmigen Auskleidungskomponente der vorliegenden Erfindung anliegen und Kräfte von der Schablone aufnehmen. Die Vorstehhöhe der Andrückrippen sollte daher eine Höhe haben, die ausreicht, um eine Kontaktfläche für die Schablone sicherzustellen.
Die Vorstehhöhe der Andrückrippen kann entsprechend der Form der Schablone angemessen und geeignet eingestellt werden, wobei die Vorstehhöhe zwar nicht besonders beschränkt ist, bei einer zu hohen Vorstehhöhe der Andrückrippen jedoch mit höherer Wahrscheinlichkeit Lufteinschlüsse entstehen. Unter diesem Gesichtspunkt kann als bevorzugter Bereich der Höhe der Andrückrippen ein Bereich von 2 mm bis 5 mm beispielhaft angeführt werden.
Dadurch bedingt, dass es sich um Abschnitte handelt, die an ein anderes Segment der zylinderförmigen Auskleidungskomponente der vorliegenden Erfindung geschweißt werden, ist es erforderlich, dass die geschweißten Endstellen über die gesamte Umfangsrichtung des Hauptkörpers fortlaufend vorgesehen sind. Ferner sind auch die Andrückrippen bevorzugt entlang der Umfangsrichtung des Hauptkörpers fortlaufend angeordnet.
Die Andrückrippen können beispielsweise auch intermittierend oder teilweise intermittierend entlang der Umfangsrichtung des Hauptkörpers angeordnet werden, wobei es jedoch bevorzugt ist, wenn die Andrückrippen gleichmäßig oder im Wesentlichen gleichmäßig über die gesamte Umfangsrichtung des Hauptkörpers angeordnet sind, oder fortlaufend über die gesamte Umfangsrichtung des Hauptkörpers angeordnet sind, damit beim Schweißen ausreichende Kräfte auf die geschweißten Endstellen wirken können.
Bei der zylinderförmigen Auskleidungskomponente der vorliegenden Erfindung ist zwischen zwei Andrückrippen ein Scheiben-Angussrest angeordnet. Der Scheiben-Angussrest ist ein Rest eines Scheiben-Angusses, der wie im Folgenden beschrieben wird, entfernt wurde. Der Scheiben-Angussrest hat konkreter eine von der Innenumfangsfläche des Hauptkörpers zur diametralen Innenseite vorstehende Ringform. Details des Scheiben-Angussrests werden genauer im Abschnitt des Herstellungsverfahrens für eine zylinderförmige Auskleidungskomponente der vorliegenden Erfindung erläutert, das im Folgenden beschrieben wird.
Das Herstellungsverfahren für eine zylinderförmige Auskleidungskomponente der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung der vorstehend angegebenen zylinderförmigen Auskleidungskomponente der vorliegenden Erfindung. Das Herstellungsverfahren für eine zylinderförmige Auskleidungskomponente der vorliegenden Erfindung umfasst einen Formungsschritt und einen Modellierungsschritt.
Hiervon wird im Formungsschritt ein Zwischenprodukt geformt, das den vorstehend angegebenen Hauptkörper, die Andrückrippen und den plattenförmigen Scheiben-Angussteil aufweist. Der Hauptkörper und die Andrückrippen bei dem Zwischenprodukt entsprechen dem Hauptkörper und den Andrückrippen bei der zylinderförmigen Auskleidungskomponente der vorliegenden Erfindung. Es kann daher gesagt werden, dass bei dem Zwischenprodukt der zylinderförmigen Auskleidungskomponente der vorliegenden Erfindung die Abschnitte mit Ausnahme der Scheiben-Angussreste bei dem Scheiben-Angussteil zugefügt wurden.
Bei dem Scheiben-Angussteil handelt es sich um einen zwischen zwei Anrückrippen angeordneten, eine Plattenform bildenden Abschnitt, wobei auch gesagt werden kann, dass es sich um einen Abschnitt handelt, an dem im Formungsschritt in der Gießform an dem Scheiben-Anguss zurückgebliebenes flüssiges Harzmaterial abgekühlt und erstarrt ist.
Wie bereits beschrieben, handelt es sich bei dem Scheiben-Anguss um die Einspritzöffnung für flüssiges Harzmaterial in die Kavität, sodass es sich bei dem Scheiben-Angussteil um den Abschnitt dieser Einspritzöffnung beim Formen handelt. Das heißt, das Herstellungsverfahren für eine zylinderförmige Auskleidungskomponente der vorliegenden Erfindung ist ein Scheiben-Anguss-Spritzgießen, bei dem mittels einer Gießform mit diesem Scheiben-Anguss ein Spitzgießen erfolgt.
Der Scheiben-Angussteil wird von der Kavität zwischen zwei Andrückrippen-Bildungsbereichen angeordnet. Daher fließt das flüssiges Harzmaterial, das durch den Scheiben-Anguss in die Kavität der Gießform eingespritzt wurde, durch den Hauptkörper-Bildungsbereich, wobei es sich in Richtung beider Endstellen in der Axialrichtung verzweigt. Das jeweilige des in zwei Teile verzweigten flüssigen Harzmaterials verzweigt sich in der Nähe der Andrückrippen-Bildungsbereiche in weitere zwei Teile, wobei der eine Teil in den Andrückrippen-Bildungsbereich fließt und der andere Teil in den die geschweißte Endstelle bildenden Bereich vom Hauptkörper-Bildungsbereich fließt.
Da sich die Andrückrippen-Bildungsbereiche hierbei in der Kavität an Stellen befinden, die am weitesten auf der Unterlaufseite der Fließrichtung des flüssigen Harzmaterials sind, wird der Fluss des flüssigen Harzmaterials bei der Verzweigung an den Andrückrippen-Bildungsbereichen auch nur schwer gestört. Ferner wird der Fluss des flüssigen Harzmaterials im Hauptkörper-Bildungsbereich, der sich weiter auf der Oberlaufseite befindet, nur wenig beeinflusst, selbst wenn der Fluss des flüssigen Harzmaterials in der Nähe der Andrückrippen-Bildungsbereiche leicht gestört werden sollte. Dadurch kann dem Herstellungsverfahren für eine zylinderförmige Auskleidungskomponente der vorliegenden Erfindung zufolge eine zylinderförmige Auskleidungskomponente mit einer hohen Formpräzision hergestellt werden, während Formfehler unterdrückt werden.
Die Andrückrippen sind Abschnitte, die mit der Funktion der Harzauskleidung des Druckbehälters in keiner Beziehung stehen, und es genügt, wenn sie wie bereits beschrieben als Andrückendstellen beim Schweißen fungieren. Geringfügige Schwankungen bei der Form sind bei den Andrückrippen daher unproblematisch.
Im Modellierungsschritt wird von dem im Formungsschritt erhaltenen Zwischenprodukt der Scheiben-Angussteil abgetrennt. Abschnitte vom Scheiben-Angussteil, die hierbei nicht ganz abgetrennt werden konnten, werden zu Scheiben-Angussresten, sodass auch gesagt werden kann, dass im Modellierungsschritt der Scheiben-Angussteil mit Ausnahme der Scheiben-Angussreste vom im Formungsschritt erhaltenen Zwischenprodukt abgetrennt wird.
Im Modellierungsschritt kann der Scheiben-Angussteil mittels einer gewöhnlichen Vorrichtung oder einem gewöhnlichen Werkzeug wie einem Schneidmesser manuell oder automatisch abgetrennt werden. Über den Formungsschritt und den Modellierungsschritt wird die zylinderförmige Auskleidungskomponente der vorliegenden Erfindung erhalten.
Bei der Innenumfangsfläche der Scheiben-Angussreste bei der zylinderförmigen Auskleidungskomponente der vorliegenden Erfindung muss es sich nicht unbedingt um die im Modellierungsschritt gebildete Schneidfläche handeln, wobei es sich jedoch bevorzugt um eine Schneidfläche handelt. Beispielsweise kann die zylinderförmige Auskleidungskomponente der vorliegenden Erfindung auch dadurch hergestellt werden, dass beim Formen eine Einkerbungslinie im diametralen Außenseitenabschnitt des Scheibenangusses mittels der Form gebildet wird, und der Scheibenanguss entlang der im Zwischenprodukt gebildeten Einkerbungslinie manuell entfernt wird. Hierbei wirken jedoch beim manuellen Entfernen des Scheiben-Angusses große Außenkräfte auf die zylinderförmige Auskleidungskomponente, sodass die Gefahr besteht, dass es zu einer Einbuchtung oder Beschädigung kommt. In diesem Fall konzentriert sich beim Befüllen des Druckbehälters mit einer unter Druck stehenden Substanz die Belastung auf die Einbuchtung, sodass eine Verbesserung der Haltbarkeit der Harzauskleidung möglicherweise schwierig ist. Daher ist es bevorzugt, wenn der Scheiben-Anguss im Modellierungsschritt abgetrennt wird.
Unter dem Gesichtspunkt, den Fluss des flüssigen Harzmaterials bei der Kavität zu regulieren, ist es bevorzugt, das flüssige Harzmaterial aus dem Scheiben-Anguss gleichmäßig in die Kavität einfließen zu lassen.
Dabei ist es bevorzugt, wenn der Scheiben-Anguss am Abschnitt der Verbindung mit der Kavität glatt mit der Kavität in Verbindung steht, und es ist bevorzugt, wenn der Scheiben-Angussteil ferner am Grenzabschnitt mit dem Hauptkörper glatt mit dem Hauptkörper in Verbindung steht. Anders ausgedrückt verlaufen zwar der Scheiben-Angussteil und der Hauptkörper in einander kreuzende Richtungen, wobei jedoch vom Scheiben-Angussteil der Grenzabschnitt mit dem Hauptkörper bevorzugt entlang der Axialrichtung des Hauptkörpers gekrümmt ist.
Noch anders ausgedrückt, ist es bevorzugt, wenn sich die Dicke des Scheiben-Angussteils in der Axialrichtung am Grenzabschnitt mit dem Hauptkörper von der diametralen Innenseite zur Außenseite allmählich vergrößert, und es ist bevorzugt, wenn sich die Dicke der Scheiben-Angussreste in der Axialrichtung ferner von der diametralen Innenseite zur Außenseite allmählich vergrößert.
Ferner verlaufen von der Kavität die Andrückrippen-Bildungsbereiche in einer die Hauptkörper-Bildungsbereiche kreuzenden Richtung.
Unter dem Gesichtspunkt, den Fluss des flüssigen Harzmaterials an den Andrückrippen-Bildungsbereichen zu regulieren, ist es daher bevorzugt, das flüssige Harzmaterial aus dem Hauptkörper-Bildungsbereich der Kavität gleichmäßig in die Andrückrippen-Bildungsbereiche einfließen zu lassen.
Dabei ist es bevorzugt, wenn von dem Hauptkörper-Bildungsbereich der Kavität Abschnitte, die mit den Andrückrippen-Bildungsbereichen in Verbindung stehen, mit den Andrückrippen-Bildungsbereichen glatt in Verbindung stehen, und es ist bevorzugt, wenn sich die Dicke der Abschnitte von dem Hauptkörper, die mit den Andrückrippen in Verbindung stehen, zu den Andrückrippen hin allmählich vergrößert.
Außerdem ist es bevorzugt, wenn von dem Hauptkörper die Außenumfangsfläche der Abschnitte, die mit den Andrückrippen in Verbindung stehen, eine Neigungsfläche oder eine Krümmungsfläche ist, die mit der Fläche auf der Seite der mittleren Abschnitte der Andrückrippen glatt in Verbindung steht.
Der Scheiben-Anguss kann im mittleren Abschnitt der beiden Andrückrippen-Bildungsbereiche angeordnet sein, er kann aber auch zur Seite von einem der Andrückrippen-Bildungsbereiche versetzt angeordnet sein.
Ist der Scheiben-Anguss zur Seite von einem der beiden Andrückrippen-Bildungsbereiche versetzt angeordnet, bleibt beim Öffnen der Form nach dem Formungsschritt auf einer Seite der Gießform, konkreter bei der Gießform auf der Seite, die von der Gießform, bei welcher ein mit dem Scheiben-Anguss in Verbindung stehender Einguss vorgesehen ist, abgewandt ist, leicht das Zwischenprodukt zurück. Dies hat den Vorteil einer Verbesserung der Arbeitseffizienz bei der Herstellung.
Bei der zylinderförmigen Auskleidungskomponente der vorliegenden Erfindung sind die Scheiben-Angussreste zum Hauptkörper bevorzugt zur Seite einer Endstelle der Axialrichtung versetzt angeordnet.
Der Druckbehälter der vorliegenden Erfindung kann eine hohle Harzauskleidung, eine die Harzauskleidung bedeckende Verstärkung, an der Harzauskleidung angebrachte Mundstücke und an den Mundstücken angebrachte Ventile aufweisen.
Diese Harzauskleidung weist eine zylinderförmige Auskleidungskomponente der vorliegenden Erfindung auf. Die Harzauskleidung weist zusätzlich zu der zylinderförmigen Auskleidungskomponente noch jeweils mit den beiden Endseiten in der Axialrichtung bei der zylinderförmigen Auskleidungskomponente einteilige kuppelförmige Auskleidungskomponenten auf. Hiervon wurde die zylinderförmige Auskleidungskomponente bereits beschrieben.
An zumindest einer der kuppelförmigen Auskleidungskomponenten ist ein Mundstück angebracht. Das Mundstück kann an einer vorab geformten kuppelförmigen Auskleidungskomponente angebracht werden, es kann aber auch beim Formen mittels eines Verfahrens wie einem Umspritzen einteilig mit einer kuppelförmigen Auskleidungskomponente gebildet werden.
Bei einer Anbringung des Mundstücks an der geformten kuppelförmigen Auskleidungskomponente, wird im Zwischenraum zwischen der kuppelförmigen Auskleidungskomponente und dem Mundstück bevorzugt eine Dichtstruktur wie ein O-Ring oder ein Sicherungsring vorgesehen. An dem Mundstück wird ein Ventil angebracht. Bevorzugt wird ferner im Zwischenraum zwischen dem Mundstück und dem Ventil ebenfalls eine Dichtstruktur wie ein O-Ring oder ein Sicherungsring vorgesehen.
Hierfür können eine kuppelförmige Auskleidungskomponente, ein Mundstück und ein Ventil verwendet werden, die allgemein bekannt sind. Ferner sollte eine Verstärkung unter Verwendung eines allgemein bekannten Materials wie FRP mittels eines allgemein bekannten Verfahrens die Außenumfangsfläche der Harzauskleidung bedecken.
Im Folgenden werden unter Anführung konkreter Beispiele die zylinderförmige Auskleidungskomponente, deren Herstellungsverfahren sowie ein Druckbehälter erläutert.
(Beispiel 1)
Der Druckbehälter von Beispiel 1 ist ein Kraftstofftank für ein Fahrzeug und hat eine zylinderförmige Auskleidungskomponente von Beispiel 1. Eine erläuternde Ansicht, die schematisch den Druckbehälter von Beispiel 1 zeigt, ist in 1 dargestellt. Eine erläuternde Ansicht, die schematisch eine zylinderförmige Auskleidungskomponente von Beispiel 1 zeigt, ist in 2 dargestellt. Erläuternde Ansichten, die das Herstellungsverfahren der zylinderförmigen Auskleidungskomponente von Beispiel 1 schematisch erläutern, sind in 3 bis 5 dargestellt. Im Folgenden handelt es sich bei der Axialrichtung um die in 1 gezeigte Axialrichtung.
Wie in 1 gezeigt, weist ein Druckbehälter 1 von Beispiel 1 eine Harzauskleidung 10, eine Verstärkung 80 (in der Figur gestrichelt dargestellt) und zwei Mundstücke 81 auf.
Bei der Harzauskleidung 10 sind jeweils an den beiden Endstellen in der Axialrichtung angeordnete kuppelförmige Auskleidungskomponenten 15 und eine im mittleren Abschnitt angeordnete zylinderförmige Auskleidungskomponente 2 von Beispiel 1 durch Schweißen einteilig gebildet.
An den beiden kuppelförmigen Auskleidungskomponenten 15 ist jeweils ein Mundstück 81 aus Metall angebracht. Das eine Mundstück 81 ist geschlossen und das andere Mundstück 81 weist eine Öffnung 81o zur Befestigung eines nicht dargestellten Ventils auf. Zwischen den jeweiligen kuppelförmigen Verkleidungskomponenten 15 und den Mundstücken 81 sowie zwischen dem Mundstück 81 und dem in der Figur ausgelassenen Ventil sind jeweils in der Figur ausgelassene Dichtstrukturen angeordnet.
Die Verstärkung 80 ist aus FRP und besteht konkreter aus in der Figur ausgelassenen Kohlenstofffasern, mit denen die Außenumfangsfläche der Harzauskleidung 10 umwickelt ist, und in der Figur ausgelassenem wärmehärtendem Harz, mit dem die Kohlenstofffasern imprägniert sind.
Die zylinderförmige Auskleidungskomponente 2, die den mittleren Abschnitt der Harzauskleidung 10 bildet, weist im Zustand vor dem Anschweißen an die beiden kuppelförmigen Auskleidungskomponenten 15, wie in 2 gezeigt, einen Hauptkörper 20, Andrückrippen 25 und Scheiben-Angussreste 28 auf. Eine erste Endstelle und eine zweite Endstelle der zylinderförmigen Auskleidungskomponente 2 in der Axialrichtung sind zueinander symmetrisch geformt.
Der Hauptkörper 20 bildet eine im Querschnitt im Wesentlichen runde Zylinderform. Die beiden Enden in der Axialrichtung bei dem Hauptkörper 20 sind geschweißte Endstellen 21, wobei es sich um Abschnitte handelt, die verglichen mit anderen Abschnitten bei dem Hauptkörper 20 etwas dicker sind. Die jeweiligen geschweißten Endstellen 21 bilden eine in die Axialrichtung verlaufende kurze Zylinderform.
Auf der Außenumfangsseite des Hauptkörpers 20 sind an Positionen etwas weiter auf der Seite des mittleren Abschnitts in der Axialrichtung als die jeweiligen geschweißten Endstellen 21 jeweils Andrückrippen 25 vorgesehen. Die jeweiligen Andrückrippen 25 bilden im Wesentlichen eine Ringform, welche eine Außenumfangsfläche 20op des Hauptkörpers 20 an einer Stelle der Axialrichtung in Umlaufrichtung insgesamt umgeben. Ferner sind die Andrückrippen 25 einteilig mit der Außenumfangsfläche 20op des Hauptkörpers 20 geformt und stehen von der Außenumfangsfläche 20op zur diametralen Außenseite vor. Die zylinderförmige Auskleidungskomponente 2 weist an den beiden Endstellen in der Axialrichtung jeweils eine Schweißstelle auf, die aus einer geschweißten Endstelle 21 und einer Andrückrippe 25 besteht.
Der Hauptkörper 20 weist Verbindungsstellen 22 auf, bei denen es sich um Abschnitte handelt, die sich weiter auf der Seite des mittleren Abschnitts in der Axialrichtung als die Andrückrippen 25 befinden und mit den Andrückrippen 25 in Verbindung stehen. Der Innen- und Außendurchmesser der Verbindungsstelle 22 vergrößert sich allmählich zu den Endstellen in der Achsenrichtung, d. h. zu den Andrückrippen 25 hin. Eine Außenumfangsfläche 22op der Verbindungsstellen 22 ist eine Neigungsfläche, die glatt mit den Andrückrippen 25 in Verbindung steht und von der diametralen Innenseite zur diametralen Außenseite geneigt ist.
Auf der Innenumfangsseite des Hauptkörpers 20 sind Scheiben-Angussreste 28 gebildet. Die Scheiben-Angussreste 28 sind zwischen den beiden Andrückrippen 25 in der Axialrichtung angeordnet, und sie sind zum Hauptkörper 20 zur Seite einer Endstelle in der Axialrichtung versetzt angeordnet. Die Scheiben-Angussreste 28 bilden im Wesentlichen eine Ringform, welche eine Innenumfangsfläche 20ip des Hauptkörpers 20 an einer Stelle der Axialrichtung in Umlaufrichtung insgesamt umgeben. Ferner sind die Scheiben-Angussreste 28 einteilig mit der Innenumfangsfläche 20ip des Hauptkörpers 20 geformt und stehen von der Innenumfangsfläche zur diametralen Innenseite vor.
Eine Innenumfangsfläche 28ip der Scheiben-Angussreste 28 ist eine Schnittfläche, die in dem im folgenden beschriebenen Modellierungsschritt gebildet wird. Ferner vergrößert sich die Dicke der Scheiben-Angussreste 28 allmählich von der diametralen Innenseite zur Außenseite. Anders ausgedrückt ist die Dicke der Scheiben-Angussreste 28 größer als andere Abschnitte am Grenzabschnitt mit dem Hauptkörper 20, wobei beide Endflächen in der Axialrichtung bei den Scheiben-Angussresten 28 glatt mit der Innenumfangsfläche 20ip des Hauptkörpers 20 in Verbindung stehen.
Bei der zylinderförmigen Auskleidungskomponente 2 von Beispiel 1 ist die Dicke der übrigen Abschnitte abgesehen von den geschweißten Endstellen 21 des Hauptkörpers 20 im Wesentlichen konstant.
Konkreter ist an den Abschnitten abgesehen von den geschweißten Endstellen 21 des Hauptkörpers 20 bei einer Dicke der dicksten Stelle als dickstem Abschnitt von 100 % die Dicke der dünnsten Stelle als dünnstem Abschnitt größer oder gleich 90 %.
Ferner beträgt der Abstand zwischen den Andrückrippen 25 und den geschweißten Endstellen 21, d. h. der Abstand zwischen der vorderen Endstelle der geschweißten Endstellen 21 in der Axialrichtung und der vorderen Endstelle der Andrückrippen 25 in der Axialrichtung 7 mm, und die Vorstandshöhe der Andrückrippen 25 zur diametralen Außenseite hin beträgt 3 mm.
Das Verhältnis des Abstands zwischen dem mittleren Abschnitt der einen Andrückrippe 25 und dem mittleren Abschnitt des Scheiben-Angussrests 28 zum Abstand zwischen dem mittleren Abschnitt der anderen Andrückrippe 25 und dem mittleren Abschnitt des Scheiben-Angussrests 28 ist 1:21, wobei die Scheiben-Angussreste 28 zum Hauptkörper 20 zur Seite einer Endstelle in der Axialrichtung versetzt angeordnet sind.
Im Folgenden wird das Herstellungsverfahren der zylinderförmigen Auskleidungskomponente 2 von Beispiel 1 erläutert.
(Formungsschritt)
Wie in 3 gezeigt, weist eine Gießform 4 für die Herstellung der zylinderförmigen Auskleidungskomponente 2 von Beispiel 1 eine unbewegliche Form 40 und eine bewegliche Form 45 auf. Hiervon ist an der unbeweglichen Form 40 ein Einguss 41 vorgesehen, der mit einem Scheiben-Anguss 50 in Verbindung steht. Am Einguss 41 wird eine Düse einer in der Figur ausgelassenen Spritzgießmaschine angebracht. Die bewegliche Form 45 besteht aus Gleitkernen 46, einer mittleren Kernform 47 und einer allgemeinen Form 48. Durch die Formfläche der unbeweglichen Form 40 sowie die Formfläche der Gleitkerne 46 und die Formfläche der mittleren Kernform 47 bei der beweglichen Form 45 erfolgt eine sektionierte Bildung einer Kavität 6. Die Gleitkerne 46 können zusammen mit der mittleren Kernform 47 und der allgemeinen Form 48 ihre Position ändern, und sie können außerdem ihre Position derart ändern, dass sie selbst in zwei Teile geteilt werden oder einteilig werden.
Die mittlere Kernform 47 ist mit der allgemeinen Form 48 einteilig gebildet und hat im Wesentlichen eine Säulenform, die zur unbeweglichen Form 40 hin vorsteht. Die unbewegliche Form 40 weist einen im Wesentlichen kurzzylinderförmigen Säulenformabschnitt 40p auf, der zur beweglichen Form 45 vorsteht. Eine Vorstehendfläche 40pe des Säulenformabschnitts 40p ist einer Vorstehendfläche 47e der mittleren Kernform 47 zugewandt. Durch die Vorstehendfläche 47e der mittleren Kernform 47 bei der beweglichen Form 45 und die Vorstehendfläche 40pe des Säulenformabschnitts 40p bei der unbeweglichen Form 40 wird der Scheiben-Anguss 50 sektioniert gebildet. Der Scheiben-Anguss 50 besteht aus einer im Wesentlichen scheibenförmigen Scheibe 50d und einem Anguss 50g, der sich am Außenrand der Scheibe 50d befindet. Der vorstehend angegebene Einguss 41 steht im Wesentlichen mit dem Zentrum der Scheibe 50d in Verbindung. Der Anguss 50g steht mit der Kavität 6 in Verbindung.
Die Gleitkerne 46 bilden im Wesentlichen eine in ihrer Axialrichtung zweigeteilte Zylinderform und bedecken die mittlere Kernform 47 von der Außenseite. Durch eine Außenumfangsfläche 47op der mittleren Kernform 47 und eine Innenumfangsfläche 46ip der Gleitkerne 46 wird von der Kavität 6 ein Hauptkörper-Bildungsbereich 60 zum Bilden des Hauptkörpers 20 der zylinderförmigen Auskleidungskomponente 2 segmentiert gebildet.
Von den Gleitkernen 46 sind an beiden Endflächen in der Axialrichtung jeweils im Wesentlichen ringförmige flache Vertiefungen 42 gebildet, die in der Axialrichtung absinken. Eine Innenfläche 42i der flachen Vertiefungen 42 ist einer Basisendfläche 40be des Säulenformabschnitts 40p von der unbeweglichen Form 40 zugewandt. Von der Innenfläche 42i der flachen Vertiefungen 42 und der Basisendfläche 40be der unbeweglichen Form 40 werden von der Kavität 6 Andrückrippen-Bildungsbereiche 61 zum Bilden der Andrückrippen 25 segmentiert gebildet.
An einer Basisstelle 40b des Säulenformabschnitts 40p von der unbeweglichen Form 40 und einem diametralen Innenseitenabschnitt der allgemeinen Form 48 von der beweglichen Form 45 sind im Wesentlichen ringförmige tiefe Vertiefungen 43 gebildet, die in der Axialrichtung absinken. Von Innenflächen 43i der tiefen Vertiefungen 43 werden von der Kavität 6 geschweißte Endstellen-Bildungsbereiche 62 zum Bilden der geschweißten Endstellen 21 segmentiert gebildet.
Im Formungsschritt erfolgt ein Spritzgießen mittels eines flüssigen Harzmaterials 85 und der Gießform 4. Zunächst wird Harzmaterial durch Erwärmen zu flüssigem Harzmaterial 85, das aus einer Düse einer in der Figur ausgelassenen Spritzgießmaschine in die Gießform 4 eingespritzt wird. Das flüssige Harzmaterial 85 fließt über den Einguss 41 zur Scheibe 50d des Scheiben-Angusses 50 und über Angüsse 50g in die Kavität 6.
Der Scheiben-Anguss 50 ist von der Kavität 6 zwischen den beiden Andrückrippen-Formungsbereichen 61 angeordnet.
Daher fließt das vom Einguss 41 über den Scheiben-Anguss 50 in die Kavität 6 eingeflossene flüssige Harzmaterial 85, wie in 4 gezeigt, zuerst in den Hauptkörper-Bildungsbereich 60 und zweigt dann in beide Richtungen der Axialrichtung ab.
Dabei vergrößert sich die Dicke des Scheiben-Angusses 50 von der diametralen Innenseite zur Außenseite des Scheiben-Angusses 50 allmählich, wobei sich von der Gießform 4 die Formfläche, durch die der Scheiben-Anguss 50 segmentiert wird, glatt an die Formfläche anschließt, durch die der Hauptkörper-Bildungsbereich 60 segmentiert wird. Dadurch fließt der eine Teil des zweigeteilten flüssigen Harzmaterials 85 glatt in den Hauptkörper-Bildungsbereich 60 der Kavität 6, und fließt glatt in die eine Richtung der Axialrichtung des Hauptkörper-Bildungsbereichs 60.
Ferner fließt der andere Teil des zweigeteilten flüssigen Harzmaterials 85 glatt in den Hauptkörper-Bildungsbereich 60, und fließt glatt zur anderen Richtung der Axialrichtung des Hauptkörper-Bildungsbereichs 60.
Das im Hauptkörper-Bildungsbereich 60 fließende flüssige Harzmaterial 85 erreicht vom Hauptkörper-Bildungsbereich 60 Verbindungsstellen-Bildungsbereiche 63 zum Bilden der Verbindungsstellen 22.
Die Unterlaufseite der Verbindungsstellen-Bildungsbereiche 63 bei der Kavität 6 teilt sich in den geschweißte Endstellen-Bildungsbereich 62 und den Andrückrippen-Bildungsbereich 61. Der geschweißte Endstellen-Bildungsbereich 62 steht mit dem Verbindungsstellen-Bildungsbereich 63 im Wesentlichen linear in Verbindung. Dadurch fließt das durch den Verbindungsstellen-Bildungsbereich 63 fließende flüssige Harzmaterial 85 glatt in den geschweißte Endstellen-Bildungsbereich 62.
Andererseits vergrößert sich der Andrückrippen-Bildungsbereich 61 vom Hauptkörper-Bildungsbereich 60 zur diametralen Außenseite hin. Der Fluss des flüssigen Harzmaterials 85 wird daher beim Fließen vom Hauptkörper-Bildungsbereich 60 in die Andrückrippen-Bildungsbereiche 61 leicht gestört.
Wie bereits beschrieben, handelt es sich jedoch bei der Außenumfangsfläche 22op der Verbindungsstellen 22 um Neigungsflächen, die glatt mit den Andrückrippen 25 in Verbindung stehen, und von der diametralen Innenseite zur diametralen Außenseite geneigt sind. Dadurch stehen die Verbindungsstellen-Bildungsbereiche 63 glatt mit den geschweißte Endstellen-Bildungsbereichen 61 in Verbindung. Folglich fließt das in die Verbindungsstellen-Bildungsbereiche 63 geflossene flüssige Harzmaterial 85 ferner glatt in die Andrückrippen-Bildungsbereiche 61. Dadurch kann dem Herstellungsverfahren von Beispiel 1 zufolge die zylinderförmige Auskleidungskomponente 2 mit einer hohen Formpräzision hergestellt werden.
Nach dem Abkühlen und Härten des in die Kavität 6 der Gießform 4 eingespritzten flüssigen Harzmaterials 85 wird die Position der beweglichen Form 45 zur unbeweglichen Form 40 geändert, und ferner wird die Position der Gleitkerne 46 in zwei Richtungen geteilt verändert, wodurch die Gießform 4 geöffnet wird. Dadurch kann ein Zwischenprodukt 86, das den Hauptkörper 20, die Andrückrippen 25 und der Scheiben-Angussteil 26 aufweist, aus der Gießform 4 entnommen werden.
(Modellierungsschritt)
Im Modellierungsschritt wird der Scheiben-Angussteil 26 bei dem im Formungsschritt erhaltenen Zwischenprodukt 86 mittels eines in der Figur ausgelassenen Schneidmessers an in 5 gezeigten Umfangsseitenpositionen A in der Umfangsrichtung abgetrennt. Hierdurch werden die von der Innenumfangsfläche 20ip des Hauptkörpers 20 zur diametralen Innenseite vorstehenden ringförmigen Scheiben-Angussreste 28 (vgl. 2) gebildet und die zylinderförmige Auskleidungskomponente 2 von Beispiel 1 wird erhalten.
Beim Herstellungsverfahren für die zylinderförmige Auskleidungskomponente 2 von Beispiel 1 erfolgt nach dem Formungsschritt ein die zylinderförmige Auskleidungskomponente 2 erwärmendes Tempern.
Gesondert werden zwei kuppelförmige Auskleidungskomponenten 15 geformt, die in gleicher Weise einem Tempern unterzogen werden und in die jeweils ein Mundstück 81 eingepresst wird.
Anschließend werden die kuppelförmigen Auskleidungskomponenten 15 jeweils an die beiden Endstellen in der Axialrichtung der zylinderförmigen Auskleidungskomponente 2 angeschweißt.
Konkreter erfolgt ein Stoßverbindungsschweißen, bei dem die Endstellen in der Axialrichtung der kuppelförmigen Auskleidungskomponenten 15 und die geschweißten Endstellen 21 der zylinderförmigen Auskleidungskomponente 2, während sie zusammen mit UV-Licht erwärmt werden, aneinander angedrückt werden.
Dabei wird eine Schablone (nicht dargestellt) mit einer eine Ringform bildenden Andrückfläche an die Andrückrippen 25 angelegt, und die geschweißten Endstellen 21 der zylinderförmigen Auskleidungskomponente 2 werden an die Endstellen in der Axialrichtung bei den kuppelförmigen Auskleidungskomponenten 15 angedrückt.
Dadurch werden die kuppelförmigen Auskleidungskomponenten 15 und die zylinderförmige Auskleidungskomponente 2 fest verschweißt einteilig gebildet.
Anschließend wird die Verstärkung 80 gebildet, und außerdem werden an den Mundstücken 81 in der Figur ausgelassene Ventile angebracht, wodurch der Druckbehälter 1 von Beispiel 1 erhalten wird.
Die vorliegende Erfindung ist nicht nur auf die vorstehend angegebene und in den Figuren dargestellte Ausführungsform beschränkt, sondern kann auch in einem vom Wesentlichen nicht abweichenden Bereich angemessen geändert ausgeführt werden. Ferner können die jeweiligen Bestandteile, die in der vorliegenden Beschreibung einschließlich der Ausführungsform dargestellt sind, jeweils beliebig ausgewählt und kombiniert ausgeführt werden.
Bezugszeichenliste

1: Druckbehälter
10: Harzauskleidung
2: Zylinderförmige Auskleidungskomponente
20: Hauptkörper
20op: Außenumfangsfläche des Hauptkörpers
21: Geschweißte Endstelle
20ip: Innenumfangsfläche des Hauptkörpers
25: Andrückrippe
26: Scheiben-Angussteil
28: Scheiben-Angussrest
28ip: Innenumfangsfläche des Scheiben-Angussrests
85: Flüssiges Harzmaterial
86: Zwischenprodukt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2011240667 A [0012]

Claims

Zylinderförmige Auskleidungskomponente, die einen eine Zylinderform bildenden Hauptkörper aufweist und einen mittleren Abschnitt in der Axialrichtung bei einer Harzauskleidung eines Druckbehälters bildet, wobei die zylinderförmige Auskleidungskomponente folgendes aufweist: geschweißte Endstellen, welche die jeweiligen der beiden Endstellen in der Axialrichtung bei dem Hauptkörper bilden, Andrückrippen, die an den jeweiligen der beiden Endstellen in der Axialrichtung bei dem Hauptkörper vorgesehen sind und weiter auf der Seite des mittleren Abschnitts in der Axialrichtung als die geschweißten Endstellen entlang der Umfangsrichtung des Hauptkörpers angeordnet sind und von der Außenumfangsfläche des Hauptkörpers zur diametralen Außenseite vorstehen, und ringförmige Scheiben-Angussreste, die zwischen zwei der Andrückrippen angeordnet sind und von der Innenumfangsfläche des Hauptkörpers zur diametralen Innenseite vorstehen.
Zylinderförmige Auskleidungskomponente nach Anspruch 1, wobei die Scheiben-Angussreste zum Hauptkörper zur Seite einer Endstelle der Axialrichtung versetzt angeordnet sind.
Zylinderförmige Auskleidungskomponente nach Anspruch 2, wobei die Innenumfangsfläche der Scheiben-Angussreste eine Schnittfläche ist.
Zylinderförmige Auskleidungskomponente nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei sich die Dicke der Scheiben-Angussreste in der Axialrichtung von der diametralen Innenseite zur Außenseite hin allmählich vergrößert.
Druckbehälter mit einer zylinderförmigen Auskleidungskomponente nach einem der Ansprüche 1 bis 4.
Herstellungsverfahren für eine zylinderförmige Auskleidungskomponente nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit einem Formungsschritt, in dem ein Spritzgießen eines Zwischenprodukts, das den Hauptkörper und die Andrückrippen, sowie einen zwischen zwei der Andrückrippen angeordneten, mit der Innenumfangsfläche des Hauptkörpers einteilig gebildeten plattenförmigen Scheiben-Angussteil aufweist, derart erfolgt, dass der Scheiben-Angussteil zur Einspritzöffnung des flüssigen Harzmaterials zum Hauptkörper und den Andrückrippen wird, und einem Modellierungsschritt, in dem Scheiben-Angussreste durch ein Entfernen des Scheiben-Angussteils gebildet werden.