DE202004004753U1

DE202004004753U1 - Deckel für Druckbehälter mit Anbauteil

Info

Publication number: DE202004004753U1
Application number: DE202004004753U
Authority: DE
Original assignee: COMAT COMPOSITE MATERIALS GmbH
Current assignee: Comat Composite Materials De GmbH
Priority date: 2003-11-07
Filing date: 2004-03-26
Publication date: 2004-11-11
Anticipated expiration: 2014-03-27

Abstract

Deckel für Druckbehälter aus einem faserverstärkten thermoplastischen Kunststoff, bestehend aus mehr als zehn Gewichtsprozent Fasern mit einer Faserlänge über 5 Millimetern, für Druckbehälter dadurch gekennzeichnet, dass an der Deckelaußenseite eine oder mehrere Befestigungslaschen aus thermoplastischem Kunststoff, mit oder ohne Faserverstärkung, integriert sind wobei die Befestigungslaschen zur direkten Befestigung von Rohrleitungen mittels Kabelbindern und/oder zur Befestigung weiterer Befestigungselemente und/oder zur direkten Befestigung von Anbauteilen dient.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Deckel für Druckbehälter, wobei der Deckel aus einem faserverstärkten thermoplastischen Kunststoff besteht. Der Deckel dient dazu ein Rohr zu verschließen, so dass ein Hohlraum zur Speicherung eines Mediums entsteht.
Der faserverstärkte thermoplastische Kunststoff, besteht dabei aus mehr als zehn Gewichtsprozent Fasern mit einer Faserlänge über 5 Millimetern.
Feste, flüssige und/oder gasförmiger Medien werden üblicherweise in Druckbehältern transportiert, die eine geeignete Diffusionsdichtigkeit gegen Verflüchtigung des Mediums aufweisen und den mechanischen Beanspruchungen durch Innen- bzw. Außendruck sowie den weiteren mechanischen, physikalischen und chemischen Belastungen standhalten.
Die steigenden Anforderungen an die Funktions- und Leistungsfähigkeit moderner Druckbehälter führen oft an die Grenzen des Potentials konventioneller Werkstoffe. In diesen Bereichen eröffnen neue, leistungsfähigere Werkstoffe Möglichkeiten der Produktentwicklung und -optimierung.
Bei der Suche nach leichten, hochfesten und biegesteifen Materialien stößt man auf die Faserkunststoffverbunde. Durch geeignete Kombination eines Kunststoffs als Matrix mit hochfesten Fasern als Verstärkung gelangt man zu einem vielseitigen Werkstoff, dem Faserkunststoffverbund. Durch die Wahl eines geeigneten Verstärkungsaufbaus lassen sich, den Anforderungen entsprechend, maßgeschneiderte Werkstoffeigenschaften einstellen.
Druckbehälter aus Faserkunststoffverbunden stehen herkömmlichen Stahl- oder Aluminiumbehältern hinsichtlich drucktechnischer Eignung in nichts nach, bieten darüber hinaus jedoch entscheidende Vorteile wie geringes Gewicht und vollständige Korrosionsbeständigkeit.
Druckbehälter aus Faserkunststoffverbunden mit duromeren Matrixsystemen sind bekannt und es existiert eine Vielzahl an Patenten.
Als Beispiel sei das Europa Patent EP0810081 A1 „Pressure Vessel and Method of Manufacturing Same" genannt. Hierbei wird beschrieben wie eine geschlossene Hüllschicht, die aus einem Kunststoff besteht, im Faserwickelverfahren mit einem Faserkunststoffverbund umhüllt wird. Ein ähnliches Behälterprinzip wird im Europapatent EP0333013 A1 „Pressure Vessels" beschrieben. Auch in diesem Falle wird eine Hüllschicht mit Fasern derart umgeben, daß die Verstärkungshülse den mechanischen Beanspruchungen standhält.
Das internationale Patent WO 92/20954 „glass-fibre-reinforced plastic container, method and apparatus for manufacturing such container" beschreibt einen glasfaserverstärkten Behälter und ein Verfahren zu dessen Herstellung, wobei sich der Behälter aus zwei Halbschalen zusammensetzt, die im zylindrischen Bereich durch Verkleben miteinander verbunden werden. Die Halbschalen werden im Harzinjektionsverfahren anhand von Formwerkzeugen hergestellt wobei duromere Kunststoffe eingesetzt werden. Aufgrund der Halbschalentechnik ist eine Variation der Behälterlängen nur mit hohem Aufwand (neues Werkzeug) möglich.
In dem AVK-TV Tagungsband September 2000 ist ein Konzept für Leichtbau-Druckbehälter beschrieben, bei dem die Deckel nach innen gewölbt sind und über Formschluß mit dem zylindrischen Teil verbunden sind.
Andere bekannte Bauarten sehen den Einsatz von Hülsen aus Faserkunststoffverbund vor, die in Teilbereichen an einer Hüllschicht angeordnet sind wobei die Faserausrichtung der Hülse vornehmlich in Umfangsrichtung erfolgt. Die Hüllschicht nimmt dabei die entstehenden Kräfte in Längsachse des Behälters auf während die Hülse die Kräfte in Umfangsrichtung des Behälters aufnimmt.
Alle bisher bekannten Bauarten von Deckeln für Druckbehältern sind entweder zu aufwendig und damit zu kostenintensiv in der Herstellung, halten den Anforderungen bezüglich Dichtigkeit oder mechanischer Beanspruchungen nicht stand, sind zu schwer oder weisen optisch ungenügende Außenoberflächen auf. Fertigungsbedingt sind zudem Befestigungselemente, Anbauteile wie Ventile und/oder Halterungen aufwendig an dem Deckel zu befestigen.
Heute werden Befestigungslaschen aus Stahl an den Behälteröffnungen verschraubt. Als Beispiel sei die aktuelle Einbausituation bei der Montage von LkW Druckluftbehältern genannt. Diese Befestigungslasche ist schwer und zudem korrosionsanfällig.
Ein weiteres Beispiel ist die Montage von Ventilen an metallischen Behältern. Dazu werden Adaptergewinde in den Behälter geschraubt und daran wiederum das Ventil geschraubt. Auch dies stellt eine aktuelle Einbausituation bei LkWs dar. Nachteilig ist hier neben den erheblichen Montagezeiten die Verlängerung des Hebelarms des angebauten Ventils, die Kosten für das Adapterstück und das hohe Gewicht der Komponenten.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Deckel für Druckbehälter derart weiterzubilden, daß die im Stand der Technik genannten Nachteile vermieden werden. Insbesondere soll ein Deckel mit geringem Eigengewicht und vollständiger Korrosionsbeständigkeit geschaffen werden, der dennoch den mechanischen Beanspruchungen standhält und kostengünstig herzustellen ist, sowie eine optisch ansprechende Außenoberfläche bietet und Anbauteile integriert.
Die Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung bei dem eingangs genannten Deckel dadurch gelöst, dass an der Deckelaußenseite eine oder mehrere Befestigungslaschen aus thermoplastischem Kunststoff integriert werden. Derartige Befestigungslaschen dienen beispielsweise zur direkten Befestigung von Rohrleitungen mittels Kabelbindern und/oder zur Befestigung eines weiteren Befestigungselements und/oder zur direkten Befestigung von Anbauteilen.
Diese Befestigungslasche zeichnet sich insbesondere durch geringes Gewicht und Korrosionsfreiheit aus. Die Befestigungslasche /-en können beispielsweise am Behälter-Montageband, je nach weiterer Verwendung des Behälters, zur Befestigung eines entsprechenden Verbindungselements genutzt werden.
Die Befestigung des Verbindungselements oder des Anbauteils an der Befestigungslasche kann beispielsweise durch einfaches Aufschieben des Verbindungselements und beispielsweise durch Arretierung mittels Einhaken oder Einrasten erfolgen. Die Ausführungsform des derart aufgebrachten Verbindungselements besteht vorzugsweise, aber nicht ausschließlich, aus thermoplastischem Kunststoff mit oder ohne Faserverstärkung.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung ist an der Deckelaußenseite der Teil eines Ventilgehäuses integriert. Das Ventilgehäuse besteht dabei aus thermoplastischem Kunststoff, mit oder ohne Faserverstärkung. Durch die erfindungsgemäße Integration des Ventilgehäuses an dem Deckel kann das Ventil wesentlich näher an dem Deckel angeordnet werden, als dies bei der herkömmlichen Montage von Ventilen an Behälterdeckeln möglich ist. Weiterhin kann eine optimale Abstützung bei gleichzeitig geringem Gewicht und Korrosionsfreiheit erreicht werden.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung ist an der Deckelinnenseite der Teil eines Ventilgehäuses integriert. Das Ventilgehäuse besteht dabei ebenfalls aus thermoplastischem Kunststoff, mit oder ohne Faserverstärkung. Durch die erfindungsgemäße Integration des Ventilgehäuses an der Deckelinnenseite, kann das Ventil in dem geschützten Innenbereich des Behälters angeordnet werden. Die Einstellungsmöglichkeit an dem Ventilgehäuse (Beispiel Stellschraube) wird erfindungsgemäß durch entsprechende Anordnung von Öffnungen im Deckel gewährleistet.
Da thermoplastisch basierte Matrixsysteme zum Einsatz kommen, können die erfindungsgemäßen Deckel für Druckbehälter, beispielsweise durch Zerkleinerung und Wiedereinschmelzen sehr gut recycliert werden.
In weiterer erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann der Deckel mit oder ohne Öffnungen zum Be- und Entladen des Behälters versehen sein.
Die zu speichernden Medien können Luft, Sauerstoff, Stickstoff, Kohlendioxid, Propan, Erdgas, Wasserstoff oder aber andere technische Gase oder Flüssigkeiten oder dergleichen sein. Die Erfindung ist auf keine besondere Art von Speichergasen und/oder Flüssigkeiten beschränkt.
Mögliche Verwendungsformen sind in beispielhafter und nicht abschließender Aufzählung die Verwendung als Deckel an Druckbehältern für Druckluftspeicher in Personen-, Lastkraftwagen, Bussen und Bahnen, als Deckel für Druckgefäß für Feuerlöscher, für Rettungssysteme (zum Beispiel Airbag), für Brenngase, für Wasser, für Filter ect..
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben.
Es zeigt:
1 eine schematischen Draufsicht des erfindungsgemäßen Deckels (1) gemäß einer ersten Ausführungsform mit Öffnungen (2) und einer Ausführungsform einer integrierten Befestigungslasche (3).
2 eine schematischen Draufsicht des erfindungsgemäßen Deckels (1) gemäß einer zweiten Ausführungsform mit Öffnungen (2) und einem, auf der Außenseite des Deckels, integrierten Teil eines Ventilgehäuse (4).
3 eine schematischen Draufsicht des erfindungsgemäßen Deckels (1) gemäß einer dritten Ausführungsform mit Öffnungen (2) und einem, auf der Innenseite des Deckels, integrierten Teil eines Ventilgehäuse (4).
Ventilgehäuse und Befestigungslaschen können erfindungsgemäß an beliebigen Stellen des Deckels integriert sein, beliebig miteinander kombiniert sein, beliebig mit oder ohne Öffnungen kombiniert sein und beliebig oft an einem Deckel integriert sein.

Claims

Deckel für Druckbehälter aus einem faserverstärkten thermoplastischen Kunststoff, bestehend aus mehr als zehn Gewichtsprozent Fasern mit einer Faserlänge über 5 Millimetern, für Druckbehälter dadurch gekennzeichnet, dass an der Deckelaußenseite eine oder mehrere Befestigungslaschen aus thermoplastischem Kunststoff, mit oder ohne Faserverstärkung, integriert sind wobei die Befestigungslaschen zur direkten Befestigung von Rohrleitungen mittels Kabelbindern und/oder zur Befestigung weiterer Befestigungselemente und/oder zur direkten Befestigung von Anbauteilen dient.
Deckel für Druckbehälter nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass an der Deckelaußenseite der Teil eines Ventilgehäuses aus thermoplastischem Kunststoff, mit oder ohne Faserverstärkung, integriert ist.
Deckel für Druckbehälter nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an der Deckelinnenseite der Teil eines Ventilgehäuses aus thermoplastischem Kunststoff, mit oder ohne Faserverstärkung, integriert ist.