DE202020000706U1 - pressure vessel - Google Patents
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- F17C2260/03—Dealing with losses
- F17C2260/035—Dealing with losses of fluid
- F17C2260/036—Avoiding leaks
Abstract
Druckbehälter bestehend aus einem Innenbehälter (1) aus Kunststoff mit an den Stirnseite (3,4) angeordneten Anschlussstücken (5,6) und aus einem Außenmantel (2) aus einer faserverstärkten Armierung, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussstücke (5,6) als Einlegeteile für ein Kunststoffverformungsverfahren ausgebildet, in die Stirnseiten (3,4) des Innenbehälters (3,4) und in die faserverstärkte Armierung des Außenmantels (2) eingearbeitet sind und die Anschlussstücke (5,6) aus einer Nabe (7), einem zylindrischen Mittelstück (10) und einem Flansch (11) bestehen, wobei die Nabe (7) mit einer, ein Innengewinde (9) tragende Bohrung (8) und einem am unteren, in das Innere des Innenbehälters (1) reichende Ende der Nabe (7) angeordnetes Außengewinde (17), der Flansch (11) mit Hinterschneidungen (12) und Verdrehsicherungen a (13), die Nabe (7) mit dem Mittelstück (10) mit auf dem Umfang verteilten Verdrehsicherungen b (14) und auf der Stirnseite (15) des zylindrischen Mittelstücks (10) angeordnete Gewindebohrungen (16) versehen sind.Pressure vessel consisting of an inner container (1) made of plastic with connecting pieces (5,6) arranged on the end face (3,4) and an outer jacket (2) made of fiber-reinforced reinforcement, characterized in that the connecting pieces (5,6) as Inserts designed for a plastic molding process, into the end faces (3, 4) of the inner container (3, 4) and into the fiber-reinforced reinforcement of the outer casing (2), and the connecting pieces (5, 6) from a hub (7), a cylindrical one The center piece (10) and a flange (11) are made, the hub (7) having a bore (8) carrying an internal thread (9) and an end of the hub (7) reaching into the inside of the inner container (1) at the lower end ) arranged external thread (17), the flange (11) with undercuts (12) and anti-rotation locks a (13), the hub (7) with the center piece (10) with anti-rotation locks b (14) distributed over the circumference and on the front side ( 15) of the cylindrical middle piece (10) angeo Round threaded bores (16) are provided.
Description
Die Erfindung betrifft einen Druckbehälter aus Kunststoff für ein druckbelastetes, fließfähiges oder gasförmiges Medium für Drücke bis 700 bar und darüber.The invention relates to a pressure vessel made of plastic 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 an den Stirnseiten angeordneten Polstücke oder Anschlussflansche mit faserverstärkter Armierung beschriebenIn the prior art, pressure vessels for pressure-loaded, flowable or gaseous media for high pressures are described as composite pressure vessels consisting of a plastic liner with pole pieces arranged on the end faces or connecting flanges with fiber-reinforced reinforcement
In der
Die
In der
Bei dieser Erfindung wird das Polstück an den Innenbehälter angeformt und durch eine Konterelement von außen gesichert. Da das Polstück an der Innenseite der Innenbehälters angeformt und durch ein Konterelement gesichert ist besteht hier eine Trennfläche zwischen der Innenwand und dem Polstück, die zu Undichtigkeiten des Behälters führen kann.In the
In this invention, the pole piece is molded onto the inner container and secured from the outside by a counter element. Since the pole piece on the Molded on the inside of the inner container and secured by a counter element there is a separating surface between the inner wall and the pole piece, which can lead to leaks in the container.
Die
In der
Die
In die Hauben wird eine Metall-Düsenwulst angeordnet, die sowohl einen Dichtungsring, der aus einem elastischen Werkstoff wie etwa Gummi oder Silikon gefertigt ist, als auch ein rohrförmiges Befestigungsteil in der Kunststoffverkleidung des Verbundbehälters verwendet.
Der Metall-Düsenwulst besteht ein zylindrisches Düsenkopfteil , das sowohl eine vertikale Durchgangsbohrung in ihrer Mitte als auch ein Innengewinde, das an einem oberen Abschnitt der inneren Umfangsfläche der vertikalen Durchgangsbohrung ausgebildet ist, aufweist, und ein scheibenförmiges Düsenschaufelteil, das um die Außenkante des unteren Endes des Düsenkopfteils nach außen vorsteht. Der Metall-Düsenwulst umfasst außerdem eine Dichtungsvorrichtung, die an einem unteren Abschnitt der inneren Umfangsfläche der Durchgangsbohrung vorgesehen ist. Die Dichtungsvorrichtung umfasst ein einen Dichtungsring haltender Dichtungsring-Montageteil, ein äußeres Befestigungsgewinde, das mit dem Befestigungsteil in Eingriff gelangt, und eine Befestigungsfläche, um das Befestigungsteil mit einem vorgegebenen konstanten Druck zu beaufschlagen, womit ein gewünschter Abdichtungseffekt verschafft ist. Über das Dichtungsring-Montageteil ist ein Dichtungsring gesetzt, der durch das Befestigungsteil zusammengedrückt wird, womit die Verbindungsstelle zwischen dem Metall-Düsenwulst und der Kunststoffverkleidung abgedichtet ist. Im oben genannten Zustand wird der Dichtungsring durch das Dichtungsring-Montageteil zusammengedrückt, wodurch er in einem gekröpften Dichtungsringsitz des Befestigungsteils verformt wird und mit der Verbindungsstelle zwischen dem Düsenwulst und der Verkleidung in engen Kontakt kommt. In dieser Weise verschließt der Dichtungsring einen Durchgang für das Entweichen von Gas. The
A metal nozzle bead is arranged in the hoods, which uses both a sealing ring, which is made of an elastic material such as rubber or silicone, and a tubular fastening part in the plastic cladding of the composite container.
The metal nozzle bead is composed of a cylindrical nozzle head part having both a vertical through hole in the center thereof and an internal thread formed on an upper portion of the inner peripheral surface of the vertical through hole, and a disk-shaped nozzle blade part around the outer edge of the lower end of the nozzle head part protrudes outwards. The metal nozzle bead also includes a sealing device provided on a lower portion of the inner peripheral surface of the through hole. The sealing device comprises a sealing ring mounting part holding a sealing ring, an external fastening thread which engages with the fastening part, and a fastening surface for applying a predetermined constant pressure to the fastening part, which provides a desired sealing effect. A sealing ring is placed over the sealing ring mounting part and is pressed together by the fastening part, with which the connection point between the metal nozzle bead and the plastic cladding is sealed. In the above condition, the sealing ring is compressed by the sealing ring mounting part, whereby it is deformed in a cranked sealing ring seat of the fastening part and comes into close contact with the connection point between the nozzle bead and the casing. In this way, the sealing ring closes a passage for the escape of gas.
Der Nachteil dieser Erfindung besteht in der Verwendung eines Behälters, der aus einem zylindrischen Mittelteil mit daran angeschweißten Hauben und in der Verwendung einer Metall-Düsenwulst, die zwar durch Spitzgießen mit der Haube verbunden ist, aber durch ein zusätzliches Befestigungsteil in Verbindung mit dem im Innern der Haube angeordneten Gewinde der Metall-Düsenwust und mit Dichtungsringen gegen die Hauben verpresst wird.
Es kann hierbei bei häufigen Belastungswechseln des Druckbehälters, wie sie beim Füllen und Entleeren des Behälters entstehen können, zu Undichtigkeiten durch Verschleiß der Dichtungsringe und Ermüdung der Schweißverbindungen führen. Außerdem ist der Aufwand für die Herstellung eines solchen Behälters sehr hoch.The disadvantage of this invention consists in the use of a container consisting of a cylindrical middle part with hoods welded to it and in the use of a metal nozzle bead which is connected to the hood by injection molding, but by an additional fastening part in connection with the inside the hood arranged thread of the metal nozzle and is pressed against the hoods with sealing rings.
Frequent changes in the load on the pressure vessel, such as can occur when filling and emptying the vessel, can lead to leaks due to wear of the sealing rings and fatigue in the welded joints. In addition, the effort for the production of such a container is very high.
Die
Der Druckbehälter wird mittels der folgenden Schritte hergestellt: Bereitstellen einer Nabe aus einem Metallwerkstoff, Voradhäsivierung der Nabe mittels Mehrkomponentengießen einer polymeren Zwischenschicht auf dem Metallwerkstoff der Nabe, Anfertigen einer undurchlässigen Auskleidung und Mehrkomponentengießen der polymerundurchlässigen Auskleidung mit der polymeren Zwischenschicht, Umhüllen mit einer Verstärkungsschicht, so dass sich die Verstärkungsschicht nach Fertigstellung des Druckbehälters außen um die undurchlässige Auskleidung und um mindestens einen Teil der Nabe herum erstreckt, wobei der Polymerwerkstoff der Zwischenschicht ein Adhäsionsvermögen an dem Metall der Nabe aufweist, das größer als ein Adhäsionsvermögen des Polymerwerkstoffes der undurchlässigen Auskleidung an dem Metall der Nabe ist.The
The pressure vessel is manufactured by means of the following steps: provision of a hub made of a metal material, pre-adhesivation of the hub by means of multi-component casting of a polymeric intermediate layer on the metal material of the hub, production of an impermeable lining and multi-component casting of the polymer-impermeable lining with the polymeric intermediate layer, encasing with a reinforcing layer, so that the reinforcement layer extends outside of the impermeable liner and around at least a portion of the hub after the completion of the pressure vessel, the polymer material of the intermediate layer having an adhesive power to the metal of the hub that is greater than an adhesive power of the polymer material of the impermeable liner to the metal the hub is.
In der
Das Halsstück ist mit Mitteln zur Aufnahme einer Anschlussarmatur versehen. Ein Einsatz bildet wenigstens einen Teil des Behälterhalses und einen Dichtsitz für die in das Halsstück einzusetzende Armatur. Der Einsatz weist einen Kragen auf, der mit der Wandung des Kunststoffinnenbehälters verschweißt und/oder verklebt ist. Die Wandung des Kunststoffinnenbehälters ist im Bereich der Behälteröffnung konisch eingezogen und der Kragen des Einsatzes ist komplementär hierzu ausgebildet.In the
The neck piece is provided with means for receiving a connection fitting. An insert forms at least part of the container neck and a sealing seat for the fitting to be inserted into the neck piece. The insert has a collar which is welded and / or glued to the wall of the plastic inner container. The wall of the plastic inner container is drawn in conically in the region of the container opening and the collar of the insert is complementary to this.
Die
zwischen dem Schulterabschnitt des Anschlusselements und der Stützhülle angeordnet ist.
Der Druckbehälter umfasst eine Klemmmanschette, die mit dem Anschlusselement formschlüssig verbunden ist. Die Klemmmanschette ist zwischen dem Innenbehälter und der Stützhülle angeordnet, so dass eine auf das Anschlusselement ausgeübte, parallel zur Längsachse und in Richtung der Eintrittsöffnung gerichtete Axialkraft zumindest mittelbar über die Klemmmanschette auf die Stützhülle übertragbar ist, und einer Verdrängung des Innenbehälters in Richtung der Eintrittsöffnung mittels der Klemmmanschette entgegengewirkt wird.The
is arranged between the shoulder portion of the connecting element and the support sleeve.
The pressure vessel comprises a clamping sleeve, which is connected to the connecting element in a form-fitting manner. The clamping sleeve is arranged between the inner container and the support sleeve, so that an axial force exerted on the connection element and directed parallel to the longitudinal axis and in the direction of the inlet opening can be transmitted at least indirectly via the clamping sleeve to the support sleeve, and a displacement of the inner container in the direction of the inlet opening by means of the clamping sleeve is counteracted.
Die 10 2014 013 249 B4 des Anmelders beschreibt einen Druckbehälter, der aus einem Innenbehälter mit Stirnseiten und einem an einer Stirnseite angeordneten Kragen und aus einem Außenmantel aus einer faserverstärkten Armierung besteht, wobei zwischen Innenbehälter und dem Außenmantel an den Stirnseiten Anschlussstücke angeordnet sind. An den Stirnseiten Vertiefungen sind angeordnet, in die die Anschlussstücke mit, an die Wölbung der Stirnseiten angepassten und gewölbten Flanschen eingeklebt werden, wobei an der Stirnseite ein nach innen in den Innenbehälter gerichteten Kragen mit einer, axialen Bohrung und einem, das Außengewinde eines Mittelteils des gewölbten Flansches des Anschlussstücks aufnehmenden, Innengewinde angeordnet sind.
Auch werden die Anschlussstücke eingeklebt oder eingeschweißt und gehen mit dem Kunststoff- Innenbehälter keine formschlüssige Verbindung ein, wobei es dann bei dem hohen Druck zu Leckagen und zum Ausreißen der Anschlussstücke kommt.Applicant's 10 2014 013 249 B4 describes a pressure vessel which consists of an inner vessel with end faces and a collar arranged on one end face and an outer jacket made of fiber-reinforced reinforcement, connection pieces being arranged between the inner tank and the outer jacket on the end faces. On the end faces, depressions are arranged, into which the connecting pieces are glued with flanges that are adapted to the curvature of the end faces, with a collar directed inward into the inner container with an axial bore and one, the external thread of a middle part of the, on the end face arched flange of the connector receiving internal thread are arranged.
The connectors are also glued or welded in and do not form a positive connection with the plastic inner container, which then leads to leakage and tearing of the connectors at the high pressure.
Die im Stand der Technik beschriebenen Lösungen beschriebenen Druckbehälter bestehen aus einem Innenbehälter und einer äußeren Umhüllung und die Innenbehälter weisen Halsbereiche zur Aufnahme von Anschlüssen für Füll- und Auslassventile auf, wobei
- • die Druckbehälter aus einem zylindrischen Mittelteil bestehen, an das Hauben mit Halsbereichen angeschweißt sind, die mit Anschlüssen für Füll- und Auslassventile versehen sind,
- • die Anschlüsse entweder im Halsbereich geklemmt, geklebt oder geschweißt sind, um eine Dichtheit zwischen den Anschlüssen und dem Innenbehälter zu erreichen und
- • die metallenen Anschlüsse mit einer polymeren Zwischenschicht durch Mehrkomponentengießen versehen sind und an diese polymere Zwischenschicht der Innenbehälter aus Kunststoff angeformt ist.
- The pressure vessels consist of a cylindrical middle part, to which hoods with neck areas are welded, which are provided with connections for filling and outlet valves,
- • the connections are either clamped, glued or welded in the neck area in order to achieve a tightness between the connections and the inner container and
- • The metal connections are provided with a polymeric intermediate layer by multi-component casting and the inner container made of plastic is molded onto this polymeric intermediate layer.
Bei allen beschrieben Druckbehältern entstehen auf diese Weise zusätzliche Nähte zwischen zylindrischen Mittelteilen und Hauben oder zusätzliche Verbindungen durch Klemmen, Schweißen, Kleben oder durch polymere Zwischenschichten der Anschlüsse an die Innenbehälter, die bei häufigen Lastwechseln, die beim Füllen und Entleeren der Innenbehälter anfallen, Ermüdungserscheinungen zeigen und so zur Undichtigkeit und zum Ausreißen der Naben führen Außerdem ist bei diesen Lösungen aus dem Stand der Technik ein erheblicher konstruktiver Aufwand erforderlich, der zu erheblichen Kostensteigerungen bei der Fertigung Dieser Druckbehälter führt.With all pressure vessels described, additional seams are created between the cylindrical middle parts and hoods or additional connections by clamping, welding, gluing or through polymeric intermediate layers of the connections to the inner vessel, which show signs of fatigue with frequent load changes that occur when filling and emptying the inner vessel and thus lead to the leakage and tearing of the hubs In addition, these solutions from the prior art require considerable design effort, which leads to considerable cost increases in the production of this pressure vessel.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Druckbehälter aus Kunststoff zu schaffen, der sich durch eine hohe Dichtigkeit gegenüber druckbelastete, fließfähige oder gasförmige Medien für Drücke bis 700 bar und darüber hinaus bei häufigen und schnellen Lastwechseln und durch eine kosteneffektive Fertigung auszeichnet.The object of the invention is to provide a pressure vessel made of plastic, which is characterized by a high level of tightness against pressure-loaded, flowable or gaseous media for pressures up to 700 bar and moreover in frequent and rapid load changes and by cost-effective production.
Überraschender Weise wurde gefunden, dass bei einer Vorbehandlung der Anschlussstücke (
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dazu durch einen Druckbehälter gelöst, wobei der Druckbehälter aus einem Innenbehälter (
Als Haftvermittler kann ein eine konvalente Bindung mit einem Kunststoff eingehendes Haftmittel eingesetzt werden.A bonding agent which is in contact with a plastic and which is convex can be used as the bonding agent.
Der Flansch (
Der Innenbehälter (
Der Innenbehälter besteht aus vernetzten Polyethylenen (PEX), oder Polyethylene (PE) oder Polyamiden (PP) oder Polypropylenen (PP).The inner container consists of cross-linked polyethylenes (PEX), or polyethylenes (PE) or polyamides (PP) or polypropylenes (PP).
Die Erfindung wird nun an Hand eines Beispiels näher erläutert, wobei die
Beispiel:Example:
Die Anschlussstücke (
Anschließend werden die Anschlussstücke (
Nach der Herstellung des Innenbehälters (
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
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