Die Erfindung betrifft einen Druckbehälter für ein druckbelastetes, fließfähiges oder gasförmiges Medium für Drück bis 700 bar und darüber.The invention relates to a pressure vessel for a pressure-loaded, flowable or gaseous medium for pressures up to 700 bar and above.
Im Stand der Technik werden Druckbehälter für druckbelastete, fließfähige oder gasförmige Medien für hohe Drücke als Composite-Druckbehälter bestehend aus einem Kunststoffliner mit faserverstärkter Armierung beschrieben.In the prior art pressure vessel for pressure-loaded, flowable or gaseous media for high pressures as a composite pressure vessel consisting of a plastic liner with fiber reinforced reinforcement are described.
Die DE 195 26 154 C2 beschreibt einen Composite-Druckbehälter zur Speicherung von gasförmigen Medien unter Druck. Der Druckbehälter besteht aus einem Liner aus Kunststoff und zwei im Halsbereich liegenden Öffnungen, in denen je ein die Öffnung verschließendes und/oder abdichtendes Halsstück angeordnet ist, von denen mindestens eines zur Aufnahme eines einschraubbaren Ventils ausgebildet ist. Beide Halsstücke sind in dem Druckbehälter zugewandten Endbereich mit einem flachverlaufenden, kegelstumpfartigen Kragen versehen. Der Kragen ist innenseitig vom Liner und außenseitig von der verstärkenden Wicklung umgeben sowie mit einer von der Innenseite des Druckbehälters her sich erstreckenden Ausnehmung versehen, die sich in einem als Hals ausgebildeter Bereich des Liners sich erstreckt. Die Ausnehmung weist einen Innengewindeabschnitt auf, der mit einem auf dem als Hals ausgebildeten Bereich des Liners angeordneten Außengewindeabschnitt zusammenwirkt. Zwischen der Außenfläche des Liners und der Unterseite des Kragens des Halsstückes ist eine Dichtscheibe angeordnet und zwischen der Stirnfläche des Halsabschnittes des Liners und der damit zusammenwirkenden Anschlagfläche des Halsstückes befindet sich in einer eingedrehten Nut des jeweiligen Halsstückes ein Dichtring. In der DE 10 2006 057 422 B3 wird ein Composite-Druckbehälter zur Speicherung von gasförmigen Medien unter Druck, mit einem Liner aus Kunststoff und einer den Liner verstärkenden Wicklung eines Faserverbundwerkstoffes offenbart, wobei ein im Halsbereich angeordnetes Halsstück vorgesehen ist, das einen Kragen, welcher innenseitig vom Liner und außenseitig von dem Faserverbundwerkstoff umgeben ist und einen Halsabschnitt aufweist, in dessen unteres Ende der Liner eingreift und dessen oberes Ende ein Gewinde aufweist, wobei zwischen den beiden Enden eine ringförmige Radialnut zur Aufnahme eines Dichtelements angeordnet ist. Das Halsstück ist aus einem den Kragen aufweisenden Behälterteil und einem in das Behälterteil eingeschraubten Einschraubstutzen gebildet, wobei die Radialnut in dem Einschraubstutzen ausgebildet ist. Dadurch kann das Dichtelement später gewechselt werdenThe DE 195 26 154 C2 describes a composite pressure vessel for storing gaseous media under pressure. The pressure vessel consists of a plastic liner and two openings located in the neck region, in each of which an opening closing and / or sealing neck piece is arranged, of which at least one is designed to receive a screw-in valve. Both neck pieces are provided in the pressure vessel end facing with a flat-running, frustoconical collar. The collar is surrounded on the inside by the liner and on the outside by the reinforcing winding and provided with a recess extending from the inside of the pressure vessel and extending in a region of the liner formed as a neck. The recess has an internally threaded portion which cooperates with an externally threaded portion arranged on the neck of the liner. Between the outer surface of the liner and the underside of the collar of the neck piece, a sealing disc is arranged and between the end face of the neck portion of the liner and the cooperating stop surface of the neck piece is in a screwed groove of the respective neck piece, a sealing ring. In the DE 10 2006 057 422 B3 discloses a composite pressure vessel for storing gaseous media under pressure, with a plastic liner and a liner reinforcing winding of a fiber composite material, wherein a neck portion arranged in the neck piece is provided which has a collar, which is inside of the liner and on the outside of the fiber composite material is surrounded and has a neck portion, in the lower end of the liner engages and the upper end has a thread, wherein between the two ends an annular radial groove for receiving a sealing element is arranged. The neck piece is formed from a collar part having a container part and a screwed into the container part mounting boss, wherein the radial groove is formed in the mounting boss. As a result, the sealing element can be changed later
Die DE 10 2006 043 582 B3 beschreibt einen Druckbehälter für ein druckbelastetes, fließfähiges oder gasförmiges Medium, der aus einem Kunststoffliner und einer ersten Armierung aus Fasern besteht, wobei die erste Armierung als Wicklung auf einen Kunststoffliner aufgebracht und in Kunstharz eingebettet ist. Zusätzlich zur ersten Armierung ist eine zweite Armierung vorgesehen und die beiden Armierungen sind schichtweise übereinander liegend angeordnet, wobei die zweite Armierung eine Bruchdehnung hat, die kleiner ist als diejenige der ersten Armierung, so dass die erste Armierung, für sich allein genommen, ausreicht, um die aus dem Druck des Mediums in dem Druckbehälter resultierenden Kräfte insgesamt aufzunehmen. Bei einer Überlastung kann es zu einem Bruch der zweiten Armierung kommen, wobei der Bruch der zweiten Armierung durch ein Steuersignal angezeigt wird, das durch eine sprunghafte Dehnungsänderung des Druckbehälters mit noch intakter Armierung generiert ist.The DE 10 2006 043 582 B3 describes a pressure vessel for a pressurized, flowable or gaseous medium, which consists of a plastic liner and a first reinforcement made of fibers, wherein the first armature is applied as a winding on a plastic liner and embedded in synthetic resin. In addition to the first reinforcement, a second reinforcement is provided and the two reinforcements are superimposed in layers, the second reinforcement having an elongation at break smaller than that of the first reinforcement so that the first reinforcement, taken alone, will be sufficient to absorb the forces resulting from the pressure of the medium in the pressure vessel in total. Overloading may result in breakage of the second armor, with the breakage of the second armor being indicated by a control signal generated by a sudden change in the expansion of the pressure armature with the armor still intact.
Die DE 10 2007 011 211 B3 offenbart einen Druckbehälter zur Speicherung von flüssigen oder gasförmigen Medien, der aus einem Kunststoffkernbehälter mit zumindest einem zylindrischen Kragen besteht, wobei in der Öffnung des Kragens ein Metallzylinder eines den Kragen außenseitig umschließenden Metallkörper angeordnet ist. Der Metallzylinder ist als Bestandteil der Metallarmatur ausgebildet, schließt sich unmittelbar an ein Außengewinde an und hat einen abgestuft kleineren Außendurchmesser als das Außengewinde. Der Metallkörper ist mit einem radial nach außen vorstehenden Flansch versehen. Der Metallzylinder weist zumindest eine radial nach außen offene Nut auf, in die zumindest eine dichtend an den Kragen angepresste O-Ring-Dichtung eingesetzt ist, wobei zumindest eine O-Ring-Dichtung in einem mit einem Außengewinde des Kragens versehenen und in den Metallkörper eingeschraubten Teilbereich des Kragens zwischen dem Metallkörper und dem Metallzylinder verpresst ist. Eine Metallarmatur mit einem Außengewinde ist in das von dem Metallzylinder abgewandte Ende des Metallkörpers eingeschraubt. Der Kunststoffkernbehälter und der Flansch werden von einer Stützhülle aus einem Faserverbundstoff zumindest anteilig umschlossen.The DE 10 2007 011 211 B3 discloses a pressure vessel for storing liquid or gaseous media, which consists of a plastic core container with at least one cylindrical collar, wherein in the opening of the collar, a metal cylinder of a collar enclosing the outside metal body is arranged. The metal cylinder is formed as part of the metal fitting, immediately adjoins an external thread and has a stepped smaller outer diameter than the external thread. The metal body is provided with a radially outwardly projecting flange. The metal cylinder has at least one radially outwardly open groove into which at least one O-ring seal pressed sealingly against the collar is inserted, at least one O-ring seal being screwed into an outer thread of the collar and screwed into the metal body Part of the collar between the metal body and the metal cylinder is pressed. A metal fitting with an external thread is screwed into the end remote from the metal cylinder of the metal body. The plastic core container and the flange are at least partially enclosed by a support shell of a fiber composite material.
Die DE 197 51 411 C1 offenbart einen Composite-Druckbehälter zur Speicherung von gasförmigen Medien unter Druck mit einem Liner aus Kunststoff und zwei im Halsbereich angeordneten Halsstücken sowie mit einer den Liner verstärkenden Wicklung eines Faserverbundwerkstoffes, von denen mindestens eines zur Aufnahme eines einschraubbaren, ein Gewinde aufweisenden Ventils ausgebildet ist. Beide Halsstücke sind in dem den Druckbehälter zugewandten Endbereich mit einem flach verlaufenden kegelstumpfartigen Kragen versehen, der innenseitig vom Liner und außenseitig von der verstärkenden Wicklung umgeben ist. Das Halsstück weist in dem den Liner zugewandten Bereich einen Innengewindeabschnitt auf, der mit einem auf dem als Hals ausgebildeten Bereich des Liners angeordneten Außengewindeabschnitt zusammenwirkt. Das ein Ventil aufnehmende Halsstück weist an den dem Innengewindeabschnitt anschließenden gewindefreien Bereich auf der Innenseite eine ringförmige Nut zur Aufnahme eines Dichtelementes auf. Ein weiterer Innengewindeabschnitt zur Aufnahme des Ventils schließt sich darin an und zur Drehsicherung ist das das Ventil aufnehmende Halsstück außen mit einem Schlüsselansatz versehen. Im das Ventil aufnehmende Halsstück ist ein in diesen einschraubbarer Klemmring vorgesehen, der am Außenmantel ein Gewindeabschnitt aufweist und an dem sich ein gewindefreier kegelstumpfartiger Abschnitt anschließt. Die zwischen den Innengewindeabschnitten des Halsstückes angeordnete ringförmige Nut zur Aufnahme eines Dichtringes erstreckt sich radial in das Halsstück. Auf der Außenseite des jeweiligen Halsstückes im an den Kragen anschließenden Bereich ist die Anordnung mindestens einer radial nach außen über den ganzen Umfang sich erstreckenden Sicke vorgesehen.The DE 197 51 411 C1 discloses a composite pressure vessel for storing gaseous media under pressure with a plastic liner and two throat pieces arranged in the neck region and with a liner reinforcing winding a fiber composite material, at least one of which is designed to receive a screw-threaded having a valve. Both neck pieces are provided in the end region facing the pressure vessel with a flat truncated cone-like collar which is surrounded on the inside by the liner and on the outside by the reinforcing winding. The neck piece has in the region facing the liner a Internal threaded portion which cooperates with a arranged on the neck formed as a portion of the liner outer threaded portion. The valve-receiving neck piece has on the inner thread portion adjoining thread-free region on the inside an annular groove for receiving a sealing element. Another internally threaded portion for receiving the valve is followed by it and for the rotation of the valve receiving the neck piece is externally provided with a key approach. In the valve receiving neckpiece a screwed into this clamping ring is provided which has a threaded portion on the outer shell and to which a thread-free truncated cone-like portion connects. The arranged between the female threaded portions of the neck piece annular groove for receiving a sealing ring extends radially into the neck piece. On the outside of the respective neck piece in the adjoining the collar region, the arrangement of at least one radially outwardly over the entire circumference extending bead is provided.
Die Erfindung gemäß der DE 10 2006 004 121 A1 betrifft einen Druckbehälter zur Aufnahme mindestens eines Fluidmediums mit einem ersten Kunststoffmantel und einem den ersten Kunststoffmantel zumindest teilweise umfassenden zweiten Kunststoffmantel, wobei der erste Kunststoffmantel zumindest an seinem einen Ende ein Kragenteil aufweist, das eine Öffnung für die Medienzu- und abfuhr umfasst. Das Kragenteil und der Kunststoffmantel stützen sich an einem dazwischenliegenden Außenstützring ab, der sich in Richtung einer Spaltöffnung zwischen den genannten Mänteln keilartig verjüngt. Der Druckbehälter besteht aus zwei Kunststoffmänteln. Dadurch, dass eine Spaltöffnung zwischen den Mänteln bis an eine Stelle herangeführt ist, bei der die Mäntel in koaxialer Anordnung in Anlage miteinander sind, und dass bis zu dieser Stelle eine keilartige Verjüngung eines Außenstützringes, der einstückig ausgebildet ist oder sich aus mindestens zwei ringförmigen Einzelsegmenten aus Metall zusammensetzt, führt, ist eine dichte Behälter- oder Speicheranordnung geschaffen, die mit geringen Herstellkosten realisierbar ist.The invention according to the DE 10 2006 004 121 A1 relates to a pressure vessel for receiving at least one fluid medium with a first plastic shell and the first plastic shell at least partially comprising the second plastic shell, wherein the first plastic shell has at least at one end a collar portion comprising an opening for the media supply and removal. The collar part and the plastic jacket are supported on an intermediate outer support ring, which tapers like a wedge in the direction of a gap opening between said shells. The pressure vessel consists of two plastic shells. Characterized in that a gap opening between the sheaths is brought to a point at which the coats in coaxial arrangement in abutment with each other, and that up to this point a wedge-like taper of an outer support ring, which is integrally formed or at least two annular individual segments composed of metal, leads, a sealed container or storage arrangement is created, which is feasible with low production costs.
Die DE 10 2009 049 948 B4 betrifft einen Druckbehälter zur Speicherung von flüssigen oder gasförmigen Medien. Der Druckbehälter umfasst einen Kunststoffinnenbehälter mit wenigstens einem nicht einstückig mit dem Druckbehälter verbundenen Halsstück, welches an dem Behälterhals im Bereich der Behälteröffnung angeordnet ist. Der Druckbehälter ist mit einer den Kunststoffinnenbehälter und das Halsstück zumindest teilweise umschließenden Stützhülle ausgerüstet. Das Halsstück ist mit Mitteln zur Aufnahme einer Anschlussarmatur versehen. Der Druckbehälter zeichnet sich durch einen Einsatz aus, welcher wenigstens einen Teil des Behälterhalses bildet und welcher einen Dichtsitz für die in das Halsstück einzusetzende Armatur bildet.The DE 10 2009 049 948 B4 relates to a pressure vessel for storing liquid or gaseous media. The pressure vessel comprises a plastic inner container with at least one neck piece which is not connected in one piece with the pressure vessel and which is arranged on the container neck in the region of the container opening. The pressure vessel is equipped with a plastic inner container and the neck piece at least partially enclosing support envelope. The neckpiece is provided with means for receiving a connection fitting. The pressure vessel is characterized by an insert which forms at least part of the container neck and which forms a sealing seat for the valve to be inserted into the neck piece.
In der DE 11 2004 002 795 T5 wird eine Metall-Düsenwulst für Hochdruck-Verbundbehälter beschrieben, wobei die Metall-Düsenwulst mit einer Kunststoffverkleidung des Hochdruck-Verbundbehälters kombiniert ist. Die Metall-Düsenwulst besteht aus einem zylindrischen Düsenkopfteil, das sowohl eine vertikale Durchgangsbohrung als auch ein Innengewinde, das an einem oberen Abschnitt einer inneren Umfangsfläche der vertikalen Durchgangsbohrung ausgebildet ist, besitzt. An einem einscheibenförmigen Düsenschaufelteil, das um eine Außenkante eines unteren Endes des Düsenkopfteils nach außen vorsteht, ist eine obere schräge Oberfläche sowie eine untere schräge Oberfläche vorgesehen, die an einer oberen Oberfläche bzw. einer unteren Oberfläche des Düsenschaufelteils angeordnet ist. Die Metall-Düsenwulst umfasst ein Dichtungsring-Montageteil, das in eine untere Oberfläche einer mehrfach abgestuften Stützfassung, die von einer äußeren Umfangsfläche des Düsenwulstes an einer Stelle unter der unteren schrägen Oberfläche nach oben und nach außen vorsteht, gedrückt ist. Eine Dichtungsvorrichtung, die sich von dem Dichtungsring-Montageteil abwärts erstreckt, weist sowohl ein äußeres Befestigungsgewinde, das um einen unteren Abschnitt einer äußeren Umfangsfläche der Dichtungsvorrichtung ausgebildet ist, als auch eine Befestigungsfläche, die zwischen einem oberen Ende des äußeren Befestigungsgewindes und dem Dichtungsring-Montageteil ausgebildet ist, auf. Die Befestigungsfläche besitzt einen Durchmesser, der gleich einem Durchmesser eines Kerns des äußeren Befestigungsgewindes ist. Ein rohrförmiges Befestigungsteil, das ein inneres Befestigungsgewinde aufweist, ist mit dem äußeren Befestigungsgewinde der Dichtungsvorrichtung im Eingriff stehend und zwar so, dass eine obere Oberfläche des Befestigungsteils mit einer inneren Oberfläche der Kunststoffverkleidung in Kontakt kommt, wobei an der oberen Oberfläche des Befestigungsteils an einer Stelle, die einer Verbindungsstelle zwischen dem Metall-Düsenwulst und der Kunststoffverkleidung entspricht, ein gekröpfter Dichtungsringsitz vorgesehen ist. Ein Dichtungsring sitzt in dem Dichtungsringsitz des Befestigungsteils, so dass eine untere Oberfläche des Dichtungsrings mit dem Sitz einer ersten Oberfläche davon mit dem Dichtungsring-Montageteil des Metall-Düsenwulstes und einer zweiten Oberfläche davon mit der Kunststoffverkleidung in Kontakt kommt.In the DE 11 2004 002 795 T5 describes a metal nozzle bead for high pressure composite containers wherein the metal nozzle bead is combined with a plastic liner of the high pressure composite container. The metal nozzle bead is composed of a cylindrical nozzle header having both a vertical through-hole and an internal thread formed at an upper portion of an inner peripheral surface of the vertical through-hole. On a disk-shaped nozzle vane part projecting outward around an outer edge of a lower end of the nozzle head part, there is provided an upper inclined surface and a lower inclined surface disposed on an upper surface and a lower surface of the nozzle vane part, respectively. The metal nozzle bead includes a seal ring mounting member pressed into a lower surface of a multi-stepped support frame projecting upwardly and outwardly from an outer peripheral surface of the nozzle bead at a location below the lower inclined surface. A sealing device that extends downwardly from the seal ring mounting member has both an outer fastening thread formed around a lower portion of an outer peripheral surface of the sealing device and a fastening surface between an upper end of the outer fastening thread and the sealing ring mounting part is trained on. The attachment surface has a diameter equal to a diameter of a core of the outer attachment thread. A tubular attachment member having an internal attachment thread is engaged with the outer attachment thread of the sealing device such that an upper surface of the attachment member contacts an inner surface of the plastic liner, at one location on the upper surface of the attachment member , which corresponds to a joint between the metal nozzle bead and the plastic cover, a cranked seal ring seat is provided. A seal ring is seated in the seal ring seat of the attachment member so that a lower surface of the seal ring with the seat of a first surface thereof comes into contact with the seal ring mounting portion of the metal nozzle bead and a second surface thereof with the plastic liner.
Die DE 10 2006 031 118 B4 offenbart eine Hochdrucktankanordnung, die aus einer Innenauskleidung/innere Auskleidungslage, vorzugsweise aus Polyethylen, und einer äußere Baulage/Außenlage, vorzugsweise aus Graphitverbundstoff besteht. In der äußeren Baulage/Außenlage ist eine Öffnung definiert, an der ein ringförmiger Vorsprung, der in der Öffnung positioniert ist und eine Innenbohrung besitzt, angeordnet. Die innere Auskleidungslage ist in der äußeren Baulage positioniert, wobei die innere Auskleidungslage einen Halsabschnitt umfasst, der sich durch die Innenbohrung des Vorsprungs erstreckt. Der Halsabschnitt umfasst einen äußeren ringförmigen Flansch, der an dem Vorsprung an einer Stelle außerhalb der Außenlage positioniert ist. Ein Tankventil, das an dem Vorsprung montiert ist erstreckt sich durch den Halsabschnitt der inneren Auskleidungslage. Ein O-Ring, der zwischen einem Basisabschnitt des Tankventils und dem ringförmigen Flansch positioniert ist, dichtet die Hochdrucktankanordnung gegenüber seiner Umgebung ab. Durch Schrauben, die durch den Basisabschnitt in den Vorsprung geschraubt sind, wird das Tankventil an die Hochdrucktankanordnung befestigt, wobei Dichtungsscheiben um die Schrauben herum zwischen dem Basisabschnitt und einem Abschnitt des Vorsprungs positioniert sind.The DE 10 2006 031 118 B4 discloses a high pressure tank assembly consisting of an inner liner / inner liner ply, preferably of polyethylene, and an outer ply / backsheet, preferably of graphite composite. In the outer layer / outer layer, an opening is defined, at which an annular projection, the in the opening is positioned and has an internal bore arranged. The inner liner ply is positioned in the outer ply, the inner liner ply including a neck portion that extends through the inner bore of the boss. The neck portion includes an outer annular flange positioned on the protrusion at a location outside the outer layer. A tank valve mounted on the projection extends through the neck portion of the inner liner ply. An O-ring positioned between a base portion of the tank valve and the annular flange seals the high pressure tank assembly to its environment. By bolts threaded through the base portion into the boss, the tank valve is secured to the high pressure tank assembly with gaskets positioned around the bolts between the base portion and a portion of the boss.
Die EP 2 000 734 (A2) beschreibt einen druckfesten Behälter, der aus einer Innenschale und einer äußeren Hülle, die die Innenschale umhüllt, besteht. In der Innenschale ist ein Randteil mit einem Kragen und mit einer befestigt, wobei der Kragen eine radiale Dichtfläche aufweist. Ein Mundring mit einer abgestuften Innenbohrung und mit zwei unterschiedlich großen Innengewinden sowie mit einem Außengewinde ist um den Kragen angeordnet.The EP 2 000 734 (A2) describes a pressure-resistant container, which consists of an inner shell and an outer shell, which encloses the inner shell. In the inner shell, an edge part is fixed with a collar and with one, wherein the collar has a radial sealing surface. A mouth ring with a stepped inner bore and with two different sized internal threads and with an external thread is arranged around the collar.
Der Mundring wird durch die äußere Hülle auf die Innenschale gepresst. Mittels eines einschraubbaren Presselementes und einer ersten Dichtung in Form eines O-Ringes wird der Mundring gegenüber der radialen Dichtfläche des Kragens abgedichtet. Ein einschraubbares Ventil wird mit einer weiteren Dichtung in Form eine O-Ringes gegenüber dem Presselementes und mittels eines weiteren O-Ringes am Kopfteil des Mundringes abgedichtet. Der Mundring wird mittels seines Außengewindes auf die äußere Hülle befestigt.The mouth ring is pressed by the outer shell on the inner shell. By means of a screw-press element and a first seal in the form of an O-ring of the mouth ring is sealed against the radial sealing surface of the collar. A screw-in valve is sealed with a further seal in the form of an O-ring relative to the pressing element and by means of another O-ring on the head part of the mouth ring. The mouth ring is fastened by its external thread on the outer shell.
Die DE 10 2010 017 413 B4 beschreibt einen Druckbehälter zum Speichern eines Fluides, mit einem Kunststoffkernbehälter und einem auf den Kunststoffkernbehälter aufgebrachten Außenmantel. Der Außenmantel weist eine erste faserverstärkte Armierung mit einer oder mehreren gewickelten, ersten Fasern, insbesondere Kohlefasern, die in ein erstes Matrixmaterial eingebettet sind und eine zweite faserverstärkte Armierung, die in Bezug auf die erste Armierung außen und mit einer oder mehreren gewickelten, zweiten Lage aus Fasern, nämlich Glasfasern, Aramidfasern, Polyamidfasern, Polyesterfasern oder Basaltfasern gebildet ist, auf, wobei die zweiten Fasern von den ersten Fasern verschieden und in ein zweites Matrixmaterial eingebettet sind. Eine stoßabsorbierende Armierungsverdickung ist in einem Polkappenbereich, nämlich dem Übergangsbereich zwischen Stirnseite und Umfang des Kunststoffkernbehälters angeordnet, wobei die stoßabsorbierende Armierungsverdickung durch ein oder mehrere polkappenverdickte, gewickelte Lagen im Polkappenbereich gebildet wird.The DE 10 2010 017 413 B4 describes a pressure vessel for storing a fluid, with a plastic core container and an outer shell applied to the plastic core container. The outer jacket comprises a first fiber reinforced reinforcement having one or more wound first fibers, particularly carbon fibers embedded in a first matrix material and a second fiber reinforced reinforcement extending outwardly with respect to the first reinforcement and having one or more wound second layers Fibers, namely glass fibers, aramid fibers, polyamide fibers, polyester fibers or basalt fibers is formed, wherein the second fibers are different from the first fibers and embedded in a second matrix material. An impact-absorbing reinforcing thickening is arranged in a pole cap area, namely the transition area between the front side and the circumference of the plastic core container, wherein the shock-absorbing reinforcing thickening is formed by one or more thickened, thickened layers in the pole cap area.
Die US 3.508.677 A beschreibt einen Druckbehälter, der aus einem aus Verbundfolien bestehenden Innenbehälter und einer äußeren Hülle besteht, wobei der Innenbehälter aus einem zylindrischen Abschnitt und zwei Kappenabschnitten besteht. Die äußere Hülle ist aus einer Glasfaserarmierung hergestellt. Ein Anschlussstück definiert eine Zugangsöffnung durch die Endbereiche der Glasfaserschale und des Innenbehälters. Das Anschlussstück und die Abdichtung zum Innenbehälter und zur äußeren Hülle sind nicht näher erläutert.The US 3,508,677 A describes a pressure vessel, which consists of an inner container consisting of composite films and an outer shell, wherein the inner container consists of a cylindrical portion and two cap portions. The outer shell is made of a Glasfaserarmierung. A fitting defines an access opening through the end portions of the glass fiber shell and the inner container. The fitting and the seal to the inner container and the outer shell are not explained in detail.
Alle im Stand der Technik dargestellten Lösungen zur Abdichtung von Armaturen oder Ventilen in Druckbehältern mit einem inneren Behälter und einer äußeren Armierung, insbesondere für Druckbehälter, die für hohe Drücke ausgelegt sind bestehen aus einer Vielzahl von Bauteilen, sind kompliziert im Aufbau und verwenden als Dichtelemente O-Ringe. Die Dichtelemente müssen nach bestimmten Nutzungszeiten gewechselt werden, da diese mit der Zeit altern und undicht werden. Weiterhin entstehen durch die Vielzahl von Bauteile solcher Abdichtungen und durch deren Verbindung miteinander Spalten, die die Gefahr von Leckagen erhöht. Da diese Druckbehälter auch für die Lagerung und Speicherung von Wasserstoff eingesetzt werden, ist damit die Gefahr von Explosionen gegeben. Außerdem wird durch die Anzahl der Bauelemente die Fertigung solcher Druckbehälter wesentlich verteuert.All shown in the prior art solutions for sealing fittings or valves in pressure vessels with an inner container and an outer reinforcement, especially for pressure vessels that are designed for high pressures consist of a variety of components, are complicated in construction and use as sealing elements O. rings. The sealing elements must be changed after certain periods of use, as they age over time and leaking. Furthermore, caused by the large number of components of such seals and their connection with each other columns, which increases the risk of leakage. Since these pressure vessels are also used for the storage and storage of hydrogen, so there is the danger of explosions. In addition, the production of such pressure vessels is significantly more expensive by the number of components.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Druckbehälter zu entwickeln, bei dem die Abdichtung von Armaturen und Ventilen gegenüber dem Innenbehälter und der äußeren Armierung zuverlässig erfolgt und durch eine Verringerung der Anzahl der Bauteile solcher Abdichtung die Kosten für solch einen Behälter reduziert werden.The object of the invention is to develop a pressure vessel in which the sealing of valves and valves relative to the inner container and the outer reinforcement is reliable and reduced by reducing the number of components such seal the cost of such a container.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch einen Druckbehälter gelöst, der aus einem Innenbehälter (1) aus Kunststoff und einem Außenmantel (2) mit einer faserverstärkten Armierung besteht, wobei der Innenbehälter (1) an den Stirnseiten (3, 4) mit einer kreisförmigen Vertiefung (5) versehen ist, die Vertiefungen (5) in Form und Tiefe an gewölbte Flansche (8, 16) der Anschlussstücke (6, 7) angepasst und die Anschlusstücke (6, 7) mit den Stirnseite (3, 4) verklebt sind. Die Anschlussstücke (6, 7) können als Metall-Anschlussstücke ausgebildet sein. Die Vertiefungen (5) weisen dabei eine Tiefe (a) auf, die der Stärke der gewölbten Flansche (8, 16) der Anschlussstücke (6, 7) entspricht. Auf diese Weise ist eine formschlüssige Verbindung der Anschlussstückes (6, 7) mit den Stirnseiten (3, 4) gewährleistet. Die Stirnseite (3) ist mit einer Öffnung (9) ausgebildet, an der in Richtung des Inneren des Innenbehälters (1) ein Kragen (10) aus Kunststoff angeordnet ist. Der Kragen (10) ist mit einer axialen Bohrung (11) und mit einem kegligen, selbstdichtenden und durchgehenden Innengewinde (12) versehen. Die Stirnseiten (3, 4) mit ihren Vertiefungen (5) und dem Kragen (10) mit seiner axialen Bohrung (11) und dem Innengewinde (12) werden bei der Fertigung des Innenbehälters (1) durch Rotationsgießen mit an den Innenbehälter (1) angeformt, so dass an dem Innenbehälter (1), zwischen den Stirnseiten (3, 4) und dem Kragen (10) keine Nähte vorhanden sind.According to the invention the object is achieved by a pressure vessel, which consists of an inner container ( 1 ) made of plastic and an outer jacket ( 2 ) with a fiber-reinforced reinforcement, wherein the inner container ( 1 ) on the front sides ( 3 . 4 ) with a circular depression ( 5 ), the depressions ( 5 ) in shape and depth to curved flanges ( 8th . 16 ) of the fittings ( 6 . 7 ) and the fittings ( 6 . 7 ) with the front side ( 3 . 4 ) are glued. The fittings ( 6 . 7 ) may be formed as metal fittings. The depressions ( 5 ) have a depth (a) which corresponds to the thickness of the curved flanges ( 8th . 16 ) of the fittings ( 6 . 7 ) corresponds. In this way, a positive connection of the connecting piece ( 6 . 7 ) with the front sides ( 3 . 4 ) guaranteed. The front side ( 3 ) is with an opening ( 9 ) formed in the direction of the interior of the inner container ( 1 ) a collar ( 10 ) is arranged from plastic. The collar ( 10 ) is with an axial bore ( 11 ) and with a conical, self-sealing and continuous internal thread ( 12 ) Mistake. The front pages ( 3 . 4 ) with their depressions ( 5 ) and the collar ( 10 ) with its axial bore ( 11 ) and the internal thread ( 12 ) are used in the manufacture of the inner container ( 1 ) by rotational molding with the inner container ( 1 ), so that on the inner container ( 1 ), between the end faces ( 3 . 4 ) and the collar ( 10 ) no seams are present.
Das Anschlussstück (6) besteht aus einem zylindrischen Mittelteil (13) mit einer axialen Innenbohrung (14) und dem radial nach außen verlaufenden gewölbten Flansch (8), wobei die Wölbung des Flansches (8) an die Wölbung der Stirnseite (3) angepasst ist. Die Stärke des gewölbten Flansches (8) entspricht der Tiefe (a) der Vertiefungen (5). Der zylindrische Mittelteil (13) ist am unteren Ende mit einem selbstdichtenden, kegligen Außengewinde (15) versehen, das mit dem selbstdichten kegligen Innengewinde (12) des Kragens (10) übereinstimmt. Das Anschlussstück (6) ist in das Innengewinde (12) des Kragens (9) unlösbar eingeschraubt, wobei die Gewindelängen des Außengewindes (15) des Anschlussstückes (6) und des Innengewinde (12) des Kragens (10) so abgestimmt sind, dass beim Einschrauben des Anschlussstückes (6) in den Kragen (10) der gewölbte Flansch (8) formschlüssig mit der Vertiefung (5) der Stirnseiten (3) verklebt werden kann. Am oberen Ende des zylindrischen Mittelteils (13) des Anschlussstückes (6) kann ein Außen- oder Innengewinde zur gasdichten Aufnahme von Armaturen oder Schlauchverbindungen angeordnet sein.The fitting ( 6 ) consists of a cylindrical middle part ( 13 ) with an axial inner bore ( 14 ) and the radially outwardly extending curved flange ( 8th ), wherein the curvature of the flange ( 8th ) to the curvature of the front side ( 3 ) is adjusted. The thickness of the curved flange ( 8th ) corresponds to the depth (a) of the depressions ( 5 ). The cylindrical middle part ( 13 ) is at the lower end with a self-sealing, conical external thread ( 15 ) provided with the self-sealing conical internal thread ( 12 ) of the collar ( 10 ) matches. The fitting ( 6 ) is in the internal thread ( 12 ) of the collar ( 9 ) inextricably screwed, wherein the thread lengths of the external thread ( 15 ) of the connecting piece ( 6 ) and the internal thread ( 12 ) of the collar ( 10 ) are adjusted so that when screwing the connecting piece ( 6 ) in the collar ( 10 ) the curved flange ( 8th ) positively with the recess ( 5 ) of the end faces ( 3 ) can be glued. At the upper end of the cylindrical middle part ( 13 ) of the connecting piece ( 6 ), an external or internal thread for gas-tight reception of fittings or hose connections can be arranged.
An der Stirnseite (4) mit seiner Vertiefung (5) ist das Anschlussstück (7) formschlüssig eingeklebt, wobei das Anschlussstück (7) aus einem gewölbten, an die Wölbung der Stirnseite (4) angepassten Flansch (16) mit einem mittig angeordneten Zapfen (17) besteht, der mit einer Grundlochbohrung (18), wobei der Flansch (16) eine Stärke aufweist, die an die Tiefe (a) der Vertiefung (5) der Stirnseite (4) angepasst ist, versehen ist und wobei die Grundlochbohrung (18) so ausgebildet sein kann, dass sie mit einem Innengewinde zur Aufnahme eines Anschlagmittels versehen werden kann.At the front side ( 4 ) with its depression ( 5 ) is the connector ( 7 ) glued form-fitting, wherein the connecting piece ( 7 ) from an arched, to the curvature of the front side ( 4 ) adapted flange ( 16 ) with a centrally arranged pin ( 17 ), which has a blind hole ( 18 ), the flange ( 16 ) has a thickness which corresponds to the depth (a) of the recess ( 5 ) of the front side ( 4 ) is fitted, and wherein the blind hole ( 18 ) may be formed so that it can be provided with an internal thread for receiving a stop means.
Um den Innenbehälter (1) mit seinen, mit den Vertiefungen (5) versehenen, Stirnseiten (3, 4) und mit den an der Stirnseite (3) eingeschraubten und eingeklebten Anschlussstück (6) sowie mit den an der Stirnseite (4) eingeklebten Anschlussstück (7) ist eine faserverstärkten Armierung als Außenmantel (2) angeordnet, wobei der das obere Ende des zylindrischen Mittelteils (13) des Anschlussstückes (6) und das obere Ende des Zapfen (17) des Anschlussstückes (7) frei von einer Armierung gehalten werden. Die faserverstärkte Armierung kann aus Epoxid- oder Phenolharz getränkte Carbon- und/oder Glasfasern und auch aus einer faserverstärkten Armierung aus Kohlenstofffasern mit einer auf diese Armierung angeordneten zweiten Armierung aus Glasfasern oder aus anderen Kombinationen von Fasern oder Matrizes für die erste und zweite Lage des Außenmantels (2) bestehenTo the inner container ( 1 ) with its, with the depressions ( 5 ), end faces ( 3 . 4 ) and with the on the front side ( 3 ) screwed and glued fitting ( 6 ) as well as with the on the front side ( 4 ) glued fitting ( 7 ) is a fiber-reinforced reinforcement as outer jacket ( 2 ), wherein the upper end of the cylindrical central part ( 13 ) of the connecting piece ( 6 ) and the upper end of the pin ( 17 ) of the connecting piece ( 7 ) are kept free of a reinforcement. The fiber reinforced reinforcement may be epoxy or phenolic resin impregnated carbon and / or glass fibers and also fiber reinforced carbon fiber reinforcement having a second reinforcement of glass fibers disposed thereon or other combinations of fibers or matrices for the first and second layers of the outer jacket ( 2 ) consist
Die Erfindung wird nun näher an einem Beispiel erläutert, wobei die 1 eine Darstellung des Druckbehälters, die 2 eine Schnittdarstellung des Druckbehälters, die 3 eine Schnittdarstellung des Passstückes (6) und die 4 eine Schnittdarstellung des Anschlussstückes (7) zeigen, wobei
- 1 Innenbehälter
- 2 Außenmantel aus einer faserverstärkte Armierung
- 3 Stirnseite des Innenbehälters
- 4 Stirnseite des Innenbehälters
- 5 Vertiefung in den Stirnseiten (3, 4)
- 6 Anschlussstück
- 7 Anschlussstück
- 8 gewölbter Flansch des Anschlussstückes (6)
- 9 Öffnung in der Stirnseite (3) des Innenbehälters (1)
- 10 Kragen
- 11 axiale Bohrung im Kragen (10)
- 12 Innengewinde im Kragen (10)
- 13 zylindrisches Mittelteil des Anschlussstückes (6)
- 14 axiale Bohrung des Mittelteils (13) des Anschlusstücke (6)
- 15 zylindrisches oder selbstdichtendes kegliges Außengewinde
- 16 Gewölbter Flansch des Anschlussstückes (7)
- 17 Zapfen am gewölbten Flansch (19) des Anschlussstückes (7)
- 18 Grundlochbohrung des Zylinders (2)
bedeuten.The invention will now be explained in more detail by way of example, wherein 1 an illustration of the pressure vessel, the 2 a sectional view of the pressure vessel, the 3 a sectional view of the fitting piece ( 6 ) and the 4 a sectional view of the connector ( 7 ), where - 1 inner container
- 2 Outer jacket made of a fiber-reinforced reinforcement
- 3 Front side of the inner container
- 4 Front side of the inner container
- 5 Recess in the end faces ( 3 . 4 )
- 6 connector
- 7 connector
- 8th corrugated flange of the fitting ( 6 )
- 9 Opening in the front side ( 3 ) of the inner container ( 1 )
- 10 collar
- 11 axial bore in the collar ( 10 )
- 12 Internal thread in the collar ( 10 )
- 13 cylindrical middle part of the connecting piece ( 6 )
- 14 axial bore of the middle part ( 13 ) of the connection piece ( 6 )
- 15 cylindrical or self-sealing tapered external thread
- 16 Corrugated flange of the fitting ( 7 )
- 17 Pins on the arched flange ( 19 ) of the connecting piece ( 7 )
- 18 Blind hole of the cylinder ( 2 )
mean.
Der Innenbehälter (1) mit seinen Stirnseiten (3, 4) und den kreisrunden Vertiefungen (5) sowie dem Kragen (10) mit seiner Innenbohrung (14) und dem Innengewinde (12) werden in einem Rotationsgusszyklus aus Polyamid hergestellt. Das metallische Anschlussstück (6) mit seinem gewölbten Flansch (8), der an die Wölbung der Vertiefung (5) der Stirnseite (3) angepasst ist, wird mit seinem Außengewinde (15) in das Innengewinde (12) des Kragens (10) eingeschraubt und dabei wird der gewölbte Flansch (8) des Anschlussstückes (6), wobei der Flansch (8) eine Stärke aufweist, die an die Tiefe (a) der Vertiefung (5) der Stirnseite (3) angepasst ist, gleichzeitig in die Vertiefung (5) der Stirnseite (3) eingeklebt wird. Beide Gewinde sind in ihrer Länge miteinander so angepasst, dass der gewölbte Flansch (8) des Anschlussstückes (6) formschlüssig mit der Stirnseite (3) des Innenbehälters (1) verklebt ist. Das Anschlussstück (7), bestehend aus dem gewölbten, an die Wölbung der Vertiefung (5) der Stirnseite (4) angepassten Flansch (16), wobei der Flansch (16) eine Stärke aufweist, die an die Tiefe (a) der Vertiefung (5) der Stirnseite (4) angepasst ist, und dem mittig auf dem Flansch (16) angeordneten Zapfen (17) mit seiner Grundlochbohrung (18), wird in die Vertiefung (5) der Stirnseite (4) eingeklebt. Danach wird der Innenbehälter (1) mit den in den Stirnseiten (3, 4) eingeklebten und eingeschraubten Anschlussstücken (6, 7) mit einer faserverstärkten Armierung aus mit Epoxidharz getränkten Carbon- und/oder Glasfasern als Außenmantel (2) umwickelt, wobei die oberen Enden des zylindrischen Mittelteils (13) des Anschlussstückes (6) und das obere Ende des Zapfens (17) des Anschlussstückes (7) von der Armierung ausgenommen werden.The inner container ( 1 ) with its end faces ( 3 . 4 ) and the circular depressions ( 5 ) as well as the collar ( 10 ) with its inner bore ( 14 ) and the internal thread ( 12 ) are made of polyamide in a rotational molding cycle. The metallic connector ( 6 ) with its curved flange ( 8th ), which adjoins the curvature of the depression ( 5 ) of the front side ( 3 ) is adjusted with its external thread ( 15 ) in the internal thread ( 12 ) of the collar ( 10 ) screwed in and thereby the curved flange ( 8th ) of the connecting piece ( 6 ), the flange ( 8th ) has a thickness which corresponds to the depth (a) of the recess ( 5 ) of the front side ( 3 ), at the same time into the depression ( 5 ) of the front side ( 3 ) is glued. Both threads are matched in length with each other so that the curved flange ( 8th ) of the connecting piece ( 6 ) positively with the front side ( 3 ) of the inner container ( 1 ) is glued. The fitting ( 7 ), consisting of the domed, to the curvature of the recess ( 5 ) of the front side ( 4 ) adapted flange ( 16 ), the flange ( 16 ) has a thickness which corresponds to the depth (a) of the recess ( 5 ) of the front side ( 4 ) and the center of the flange ( 16 ) arranged pins ( 17 ) with its blind hole ( 18 ), into the depression ( 5 ) of the front side ( 4 ) glued. Thereafter, the inner container ( 1 ) with those in the end faces ( 3 . 4 ) glued and screwed fittings ( 6 . 7 ) with a fiber-reinforced reinforcement made of carbon and / or glass fibers impregnated with epoxy resin as outer jacket ( 2 ), wherein the upper ends of the cylindrical middle part ( 13 ) of the connecting piece ( 6 ) and the upper end of the pin ( 17 ) of the connecting piece ( 7 ) are excluded from the reinforcement.
Der Innenbehälter (1) kann aber auch durch andere kunststoffformende Verfahren wie Blasen, Spritzgießen, Rotationssintern usw. hergestellt werden. Die Erfindung bezieht sich also nicht allein auf den im Rotationsgießen hergestellten Innenbehälter (1).The inner container ( 1 ) can also be made by other plastic molding processes such as blowing, injection molding, rotational sintering, etc. The invention thus does not relate solely to the inner container produced in rotational casting ( 1 ).
Mit dem erfindungsgemäßen Druckbehälter wird eine Druckbehälter geschaffen, der auf Grund seines Aufbaus für die Lagerung und Speicherung von fluiden und gasförmigen Medien für sehr hohe Drücke, insbesondere für 700 bar und darüber geeignet ist. Durch die eingesetzten Materialien, wie Gusspolyamid, und das Fehlen von Nähten im Innenbehälter ist die Gefahr der Diffusion von Gasen durch den Innenbehälter ausgeschlossen. Damit eignet sich dieser Druckbehälter insbesondere für die Lagerung und Speicherung von Wasserstoff. Aber auch andere leichtdiffundierende Medien können gelagert und gespeichert werden.With the pressure vessel according to the invention, a pressure vessel is created, which is suitable due to its construction for the storage and storage of fluid and gaseous media for very high pressures, especially for 700 bar and above. The materials used, such as cast polyamide, and the lack of seams in the inner container, the risk of diffusion of gases through the inner container is excluded. Thus, this pressure vessel is particularly suitable for the storage and storage of hydrogen. But other easily diffusing media can be stored and stored.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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DE 19526154 C2 [0003] DE 19526154 C2 [0003]
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DE 102006057422 B3 [0003] DE 102006057422 B3 [0003]
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DE 102006043582 B3 [0004] DE 102006043582 B3 [0004]
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DE 102007011211 B3 [0005] DE 102007011211 B3 [0005]
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DE 19751411 C1 [0006] DE 19751411 C1 [0006]
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DE 102009049948 B4 [0008] DE 102009049948 B4 [0008]
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DE 112004002795 T5 [0009] DE 112004002795 T5 [0009]
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DE 102006031118 B4 [0010] DE 102006031118 B4 [0010]
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EP 2000734 A2 [0011] EP 2000734 A2 [0011]
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DE 102010017413 B4 [0013] DE 102010017413 B4 [0013]
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US 3508677 A [0014] US 3508677A [0014]
