DE202004004753U1 - Fiber reinforced thermoplastic lid for a pressure vessel is provided on its outer side with one or more attachment plates which consist of a thermoplastic material with or without fiber reinforcing - Google Patents

Fiber reinforced thermoplastic lid for a pressure vessel is provided on its outer side with one or more attachment plates which consist of a thermoplastic material with or without fiber reinforcing Download PDF

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Abstract

The fiber reinforced thermoplastic lid (1) for a pressure vessel is provided on its outer side with one or more plates (3) which consist of a thermoplastic material with or without fiber reinforcing, and serve for attachment of pipe lines and/or further attachment elements and/or other fittings.

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.The The present invention relates to a lid for pressure vessels, the lid being made of a fiber reinforced thermoplastic material. The lid is used for this To close the pipe creating a cavity for storing a medium.

Der faserverstärkte thermoplastische Kunststoff, besteht dabei aus mehr als zehn Gewichtsprozent Fasern mit einer Faserlänge über 5 Millimetern.The fiber reinforced thermoplastic, consists of more than ten percent by weight Fibers with a fiber length of over 5 millimeters.

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.festivals, liquid and / or gaseous Media are common in pressure vessels transported, the appropriate diffusion tightness against volatilization of the medium and the mechanical stresses Internal or external pressure as well as the other mechanical, physical and chemical loads withstand.

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.The increasing demands on functionality and performance modern pressure vessels often lead to the limits of the potential of conventional materials. In these Open areas new, more powerful Materials opportunities product development and optimization.

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.at looking for lightweight, high-strength and rigid materials you come across the fiber plastic composites. By a suitable combination of a plastic as a matrix with high-strength fibers as reinforcement you get to one versatile material, the fiber plastic composite. By choice a suitable reinforcement structure can be customized material properties according to the requirements to adjust.

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.Pressure vessel Conventional steel or aluminum containers are connected with fiber plastics in terms of printing suitability, offer beyond that however decisive advantages such as low weight and complete corrosion resistance.

Druckbehälter aus Faserkunststoffverbunden mit duromeren Matrixsystemen sind bekannt und es existiert eine Vielzahl an Patenten.Pressure vessel Fiber plastic composites with thermoset matrix systems are known and there are many patents.

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.As An example is the European patent EP0810081 A1 "Pressure Vessel and Method of Manufacturing Same ". This describes how a closed shell layer made of a plastic exists, in the fiber winding process with a fiber plastic composite wrapped becomes. A similar container principle is described in the European patent EP0333013 A1 "Pressure Vessels". Also in this case, an envelope surrounded with fibers so that the Reinforcing sleeve withstands mechanical loads.

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.The international patent WO 92/20954 "glass-fiber-reinforced plastic container, method and apparatus for manufacturing such container "describes one glass fiber reinforced container and a method of manufacturing the same, wherein the container is made composed of two half-shells that pass through in the cylindrical area Gluing together. The half shells are in Resin injection process made using molds thermosetting plastics are used. Because of the half-shell technology is a variation of the container lengths only possible with great effort (new tool).

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.In the AVK-TV conference volume September 2000 describes a concept for lightweight pressure vessels, in which the lids are arched inwards and form-fitting with the cylindrical part are connected.

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.Other Known designs see the use of sleeves made of fiber plastic composite before, which are arranged in partial areas on a cladding layer the fiber orientation of the sleeve mainly in the circumferential direction. The shell layer takes the resulting personnel in the longitudinal axis of the container on during the sleeve the forces in the circumferential direction of the container receives.

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.All previously known types of lids for pressure vessels are either too expensive and therefore too expensive to manufacture, meet the requirements in terms of Tightness or mechanical stress are not too heavy or have optically inadequate outer surfaces. For manufacturing reasons are also fasteners, attachments such as valves and / or Brackets to attach to the lid.

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.today mounting tabs made of steel are screwed to the container openings. As an an example the current installation situation when assembling truck compressed air tanks is mentioned. This mounting bracket is heavy and also prone to corrosion.

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.On Another example is the assembly of valves on metallic containers. To there are adapter threads in the container screwed and in turn screwed the valve. This also poses is a current installation situation with trucks. A disadvantage here in addition to the considerable assembly times, the extension of the lever arm of the attached Valve, the cost of the adapter piece and the high weight of the components.

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.The invention is therefore based on the object of developing covers for pressure vessels in such a way that the disadvantages mentioned in the prior art are avoided. In particular, a De small weight and complete corrosion resistance, which can withstand the mechanical stresses and is inexpensive to manufacture, as well as a visually appealing outer surface and integrates attachments.

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.The Task is performed according to a first aspect of the invention in the lid mentioned above solved, that on the outside of the lid or several fastening tabs made of thermoplastic material to get integrated. Such fastening tabs serve, for example for direct fastening of pipelines using cable ties and / or for fastening a further fastening element and / or for direct attachment of attachments.

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.This Fastening strap is particularly characterized by its low weight and freedom from corrosion. The mounting bracket / s can for example on the container assembly line, depending on the further use of the container, for attaching a corresponding connecting element can be used.

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.The Fastening the connecting element or the attachment to the fastening tab can, for example, by simply sliding the connecting element and for example by locking by means of hooking or snapping respectively. The embodiment the connecting element applied in this way preferably consists of but not exclusively, made of thermoplastic with or without fiber reinforcement.

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 Another aspect of the invention is on the outside of the lid the part of a valve housing integrated. The valve housing consists of thermoplastic, with or without fiber reinforcement. By the integration according to the invention of the valve housing on the cover, the valve can be arranged much closer to the cover than with the conventional one Installation of valves on tank lids possible is. Furthermore, optimal support can be achieved with little at the same time Weight and freedom from corrosion can be achieved.

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.In Another aspect of the invention is on the inside of the lid the part of a valve housing integrated. The valve housing is also made of thermoplastic, with or without Fiber reinforcement. Through the integration according to the invention of the valve housing on the inside of the lid, the valve can be in the protected interior of the container to be ordered. The setting option on the valve housing (example adjusting screw) is according to the invention corresponding arrangement of openings guaranteed in the lid.

Da thermoplastisch basierte Matrixsysteme zum Einsatz kommen, können die erfindungsgemäßen Deckel für Druckbehälter, beispielsweise durch Zerkleinerung und Wiedereinschmelzen sehr gut recycliert werden.There thermoplastic matrix systems can be used lid according to the invention for pressure vessels, for example can be recycled very well by crushing and remelting.

In weiterer erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann der Deckel mit oder ohne Öffnungen zum Be- und Entladen des Behälters versehen sein.In further embodiment according to the invention the lid can be with or without openings for loading and unloading the container be provided.

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.The media to be saved Air, oxygen, nitrogen, carbon dioxide, propane, natural gas, hydrogen or other technical gases or liquids or the like his. The invention is in no special way of storage gases and / or liquids limited.

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..Possible uses are in an exemplary and non-exhaustive list the use as a lid on pressure vessels for compressed air storage in passenger cars, trucks, buses and trains, as a lid for pressure vessels for fire extinguishers, for rescue systems (for example airbag), for fuel gases, for water, for filters ect ..

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben.The In the following, the invention is illustrated by means of exemplary embodiments described in more detail on the accompanying drawings.

Es zeigt:It shows:

1 eine schematischen Draufsicht des erfindungsgemäßen Deckels (1) gemäß einer ersten Ausführungsform mit Öffnungen (2) und einer Ausführungsform einer integrierten Befestigungslasche (3). 1 a schematic plan view of the lid according to the invention ( 1 ) according to a first embodiment with openings ( 2 ) and an embodiment of an integrated fastening tab ( 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). 2 a schematic plan view of the lid according to the invention ( 1 ) according to a second embodiment with openings ( 2 ) and a part of a valve housing integrated on the outside of the cover ( 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). 3 a schematic plan view of the lid according to the invention ( 1 ) according to a third embodiment with openings ( 2 ) and a part of a valve housing integrated on the inside of the cover ( 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.Valve housing and Fixing tabs can according to the invention at any Make the lid integrated, combined with each other as desired be any with or without openings be combined and integrated as often as required on a cover.

Claims (3)

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.Lid for pressure vessel made of a fiber-reinforced thermoplastic, consisting made of more than ten percent by weight of fibers with a fiber length of over 5 millimeters, for pressure vessels, characterized in that one or more fastening tabs made of thermoplastic, with or without fiber reinforcement, are integrated on the outside of the lid, the fastening tabs for direct fastening of pipelines by means of cable ties and / or for attaching further fasteners and / or for directly attaching attachments. 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.Cover for pressure vessel according to claim 1, characterized in that on the outside of the lid the part of a valve housing made of thermoplastic, with or without fiber reinforcement, integrated is. 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.Cover for pressure vessel according to claim 1 and / or 2, characterized in that on the inside of the lid the part of a valve housing made of thermoplastic, with or without fiber reinforcement, integrated is.
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WO2016173587A1 (en) * 2015-04-27 2016-11-03 Frauenthal Automotive Management Gmbh End cap in particular for a pressure vessel, method for manufacturing said end cap, and pressure vessel

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