DE2853784A1

DE2853784A1 - Biegsame selbstdichtende wandung

Info

Publication number: DE2853784A1
Application number: DE19782853784
Authority: DE
Inventors: Jeffrey Charles Swadlincote Burton on Trent Broadhurst; Richard Antony Burton on Trent Staffordshire Fletcher; Peter Frederick Farnborough Hampshire Jowitt
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-12-15
Filing date: 1978-12-13
Publication date: 1982-09-02
Also published as: NL7812202A; SE7812766L; US4336291A; FR2462294B1; CA1141685A; AU520847B2; AU4239278A; FR2462294A1; IT7830675A0; IT1202805B

Description

JEFFREY CHARLES BROADHURST, Burton on Trent, England RICHARD ANTONY FLETCHER, Burton on Trent, England PETER FREDERICK JOWITT, Farnborough, England

Biegsame selbstdichtende Wandung

Die Erfindung betrifft biegsame selbstdichtende Wandungen oder Wandungsteile bzw. ein Wandungsmaterial, die dazu benutzt werden können, um selbstdichtende Behälter herzustellen, wie z.B. Tanks für flüssige Kraftstoffe, Brennstoffe und hydraulische Flüssigkeiten.

Es ist bekannt, Behälter mit biegsamen Wandungen zur Verwendung als Kraftstoffbehälter in Flugzeugen herzustellen, die Wandungen aus einem synthetisehen Elastomer aufweisen, die mit einem Textilstoff verstärkt sind, und in die Wände des Behälters eine Schicht aus natürlichem Latex zum Abdichten von Löchern oder Undichtigkeiten einzubauen, die aufquillt, wenn sie dem in dem Behälter enthaltenen Kraftstoff ausgesetzt wird und daher etwaige Öffnungen abdichtet und verschließt.

Bei derartigen Ausführungen besteht jedoch die Aufgabe, zu verhindern, daß Kraftstoff vorzeitig die Latexschicht erreicht und ein Aufquellen verursacht, bevor eine Lochung oder Beschädigung eingetreten ist. Außerdem soll verhindert werden, daß die Eigenschaften des Latex durch extreme Hitze oder Kälte schädlich beeinflußt werden, die insbesondere bei Flugzeugen auftreten und auch eine Verschlechterung der Eigenschaften im Laufe der Zeit zu verhindern, die besonders dann eintritt, wenn extreme Temperaturen auftreten.

Gemäß der Erfindung ist die Wandung dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere Schichten eines Elastomers in Oberflächenberührung miteinander stehen und in beabstandeten Stellen derart miteinander verbunden sind, daß die Schichten sich zwischen diesen Stellen frei gegeneinander bewegen können.

Bei einem derartigen Aufbau ist es nicht erforderlich, daß die Schichten aus Elastomer bei der Berührung mit dem Kraftstoff aufquellen. Man hat überraschenderweise festgestellt, daß .bei einer Beschädigung der Schichten, z.B. durch ein Geschoß, die Öffnungen in den einzelnen Schichten sich rasch schließen und daß die kleinen Löcher, die noch verbleiben, nicht mehr aufeinander ausgerichtet sind, so daß für den Kraftstoff keine Durchtrittsöffnung mehr verbleibt.

Um dieses Ergebnis zu erzielen, werden eine Anzahl von dünnen Schichten aus Elastomer mit hoher Elastizität verwendet. Eine Dehnung von nicht weniger als 200% unter statischen Bedingungen bei normaler Temperatur und bei normalem Druck ist wünschenswert. Man hat festgestellt, daß unter dynamischen Bedingungen, d.h., wenn eine Schicht durch ein mit hoher Geschwindigkeit fliegendes oder auftreffendes Geschoß durchlocht wird, eine Dehnung von über 500% ohne Beschädigung auftreten kann und daß eine rasche Rückbildung zum Schließen der Öffnung stattfindet. Bei einigen hochdehnbaren Silicongummiarten hat man eine Dehnung von 1000% unter dynamischen Bedingungen festgestellt.

Die Schichten aus natürlichem oder synthetischem Elastomer werden vorzugsweise durch Linien

von Heftstichen oder Steppstichen miteinander verbunden, um eine Steppdeckenwirkung zu erzielen, wobei die von den Steppstichen gebildeten Linien Flächenteile der Wan-

dung begrenzen, innerhalb deren die Schichten aus Elastomer gegeneinander frei beweglich sind. Wahlxveise können die Schichten auch an in Abstand voneinander stehenden Stellen durch Punkte von Klebstoff miteinander vereinigt werden, der zwischen den Schichten angebracht wird.

Die Elastomere können natürlicher oder synthetischer Kautschuk sein und gute Ergebnisse sind sowohl mit Nitril-, Silicon- und Epichlorhydrinkautschuk als auch mit natürlichem Kautschuk erzielt worden. Jede Schicht hat vorzugsweise eine Dicke im Bereich von 0,1 bis 1,0 mm.

Die Wandung enthält vorzugsweise noch weitere Schichten, insbesondere Verstärkungsschichten aus überzogenen Textilstoffen, mit denen die selbstabdichtenden Elastomerschichten vorzugsweise nur an im Abstand voneinander befindlichen Punkten oder Stellen verbunden sind, um eine möglichst ungehinderte Bewegung der Elastomerschichten zu ermöglichen,

Die biegsame selbstabdichtende Wandung gemäß der Erfindung kann in einen Behälter eingebaut werden, der dazu verwendet wird, um hydraulische Flüssigkeiten oder flüssige Kraftstoffe aufzunehmen, z.B. einen Kraftstoffbehälter für ein Fahrzeug oder ein Flugzeug. Im Falle eines Kraftstoffbehälters wird vorzugsweise eine äußere Hülle aus verstärktem Kunstharz oder aus einem anderen starren nichtmetallischen Material vorgesehen.

Die Erfindung wird nun an Hand von Ausführungsbeispielen, die in der Zeichnung dargestellt sind, näher beschrieben.

Q · a * 4

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt der Wandung eines Kraftstoffbehälters gemäß der Erfindung;

Fig. 2 zeigt schematisch die Verbindungspunkte bei einer Wandung;

Fig. 3 ist ein schematischer Querschnitt durch einen Kraftstoffbehälter für Kraftfahrzeuge mit der Wandung gemäß der Erfindung und

Fig. 4 ist ein Schnitt ähnlich der Fig. 1 einer anderen Ausführungsform einer Wandung für einen Kraftstoffbehälter.

In Fig. 1 befindet sich die Innenseite des Behälters oben in der Figur und die Außenseite unten. Auf der Außenseite des Behälters ist eine Schicht 20 aus synthetischem Sperrmaterial vorgesehen, das in diesem Fall ein Epichlorhydrin sein kann, aber auch wahlweise ein Polysulfid oder ein Hochnitrilkautsch.uk. Die Schicht 20 ist undurchlässig und ist auch gegenüber Kraftstoffen und hydraulischen Flüssigkeiten beständig. Mit der Schicht 20 ist eine Verstärkungsgewebeschicht oder Textilschicht 21 verbunden. Das Material, welches die Schicht 21 bildet, kann z.B. ein Faservlies sein, das weder gewirkt noch gewoben ist, sondern eine wirre Masse von kontinuierlichen zusammenhängenden Fäden enthält. Die Fäden sind aus Kunststoff und können z.B. eine Mischung von Nylon und Polyesterfasern sein oder ganz aus Nylon bestehen. Ein Faserstoff, der diese Eigenschaften hat, wird von der Firma I.C.I. Fibres Division unter dem Warenzeichen TERRAM 1000 vertrieben, wobei jedoch eine besondere Qualität dieses Faserwerkstoffes für den vorliegenden Zweck erforderlich sein kann.

Auf der anderen Seite der Faserschicht 21 befindet sich eine erste Schicht 22 aus Siliconkautschuk, z.B. aus einem Material, welches von der Firma Dow Corning unter dem Warenzeichen SILASTIC 35 vertrieben wird. Über der Schicht 22 liegt eine weitere zweite, dritte und vierte Schicht 23, 24 und 25 aus Siliconkautschuk. Schließlich ist eine weitere Schicht 26 aus einem synthetischen Sperrmaterial vorgesehen, die ähnlich wie die Schicht 20 ausgebildet ist und die Innenseite der Behälterwandung bildet.

Die vier Schichten 22 bis 25 aus Siliconkautschuk werden getrennt geformt und durch Linien oder Nähte; von Heftfaden 28 nach Fig. 1 verbunden, um eine Steppdeckenwirkung zu erzeugen oder auch durch punktweise Verbindung. Die Steppstiche gehen mindestens durch die Schichten 22 bis 25 hindurch und vorzugsweise auch durch die Faserschicht 21, während die Kunststoffschichten 20 und 25 durch Kleben verbunden werden. Wahlweise können auch· die Siliconkautschukschichten 22 bis 25 mit den benachbarten Schichten durch Kleben verbunden werden, indem Punkte von Klebstoff etwa in dem in Fig. 2 gezeigten Muster aufgebracht werden, wobei die Klebstoffpunkte einen Abstand von etwa 12,6 mm von Mitte zu Mitte haben. Auch andere Arten der Verbindung der Schichten können angewendet werden, z.B. Heißverformung, um eine homogene Verbindung des Materials zu erzielen oder durch Verwendung von Faserstoff- oder Kunststoffnieten.

Die Siliconkautschukschichten sind im wesentlichen zusammenhängende feste Schichten, d.h. sie brauchen nicht porös zu sein. Sie sind zwischen den Verbindungspunkten frei, um sich in Querrichtung gegeneinander bewegen zu können. Es wurde festgestellt, daß bei einer derartigen vielschichtigen Anordnung bam Auftreffen eines Geschosses die Kautschukschichten sich so weit verformen, um die

Wandung wieder zu verschließen, selbst wenn kein Kraftstoff vorhanden ίst, um ein Aufquellen des Kautschuks hervorzurufen. Dies ist tatsächlich überraschend, bedeutet jedoch, diif3 die Wandung auch mit voller Wirkung in anderem Zusammenhang als bei Flugzeugkraftstoffbehältern verwendet werden kann und daß nur ein Mindestmaß von anderen Verstärkungsschichten in der Wand erforderlich ist.

Bei Verwendung von Siliconkautschuk werden selbstdichtende Eigenschaften auch bei niedrigen Temperaturen, z.B. bis herab zu -60 ⁰C erhalten.

Es ist möglich, die Faserschicht 21 wegzulassen, so daß die Wandung nur aus der Mehrfachschicht von Siliconkautschuk zwischen den Schichten des Sperrstoffmaterials besteht. In der Praxis kann es jedoch wünschenswert sein, zusätzliche gewebte oder nichtgewebte Faserschichten an verschiedenen Stellen der Wandung anzubringen, vorausgesetzt jedenfalls, daß mindestens zwei Schichten aus sich berührendem Siliconkautschuk vorhanden sind, vorzugsweise auch mehr Schichten, die nicht über ihre gesamte Oberfläche miteinander verbunden sind, sondern sich z\fischen den Verbindungspunkten frei bewegen oder verschieben können.

Die Schichten 22 bis 25 können zwar aus Siliconkautschuk bestehen, es kann jedoch auch ein hochdehnbares synthetisches oder ein natürliches Latex benutzt werden, das gute Elastizitätseigenschaften hat. Auch andere Arten von Elastomeren können geeignet sein.

Wenn die Schicht 26 aus einem synthetischen Elastomer, z.B. Epichlorohydrin, besteht, kann es wünschenswert sein, eine weitere Schicht aus einem undurchlässigen Film, z.B. TEFLON/FEP-Film auf der Innenoberfläche der

Wandung zu verwenden. Wahlweise kann auch die Sperrschicht 26 selbst aus einem TEFLON/FEP-Film bestehen ("Teflon" ist ein eingetragenes Warenzeichen). Ein solcher Film kann von der Firma Du Pont de Nemours International S.A., Genf, Schweiz, bezogen werden.

Bei einem typischen Ausführungsbeispiel sind die Dicken der verschiedenen Schichten wie folgt:

Synthetisches Elastomer 20, 26 je 0,75 mm Faserschicht 21 0,5 nun

Siliconkautschukschichten 20 bis

25 je 0,3 mm

Die Gesamtdicke beträgt dabei etwa 3,2 mm.

Das in Fig. 1 dargestellte und oben beschriebene Material kann geschnitten und zu einem Kraftstofftank geformt werden, indem die Schnittränder stumpf verbunden werden und zwar entweder mit einem Klebstoff oder durch Vulkanisieren. Die einzelnen Schichten können auch getrennt miteinander verbunden werden, jedoch ist dies nicht notwendig. Ein Ausführungsbeispiel für einen Kraftstoffbehälter für ein Kraftfahrzeug ist in Fig. 3 dargestellt. Hier ist der im allgemeinen rechteckige innere Behälter aus dem Wandungsmaterial der Fig. 1 hergestellt und hat einen Ausguß oder eine Schnauze 31. Der Innenbehälter befindet sich in einem Außenbehälter 32, der aus einem entsprechenden nichtmetallischen Material, vorzugsweise einem Kunststoffmaterial, besteht, das mit einem nichtgewebten Glasfasermaterial verstärkt ist bzw. mit einem Material, welches unter der Handelsbezeichnung; KELVAR von der Firma Fothergill and Harvey Limited, Littleborough, Lancashire, vertrieben wird. Der äußere Behälter 32 sollte nicht aus Metall bestehen, weil das Metall, wenn es durch ein Geschoß durchschlagen wird, sich nicht zurückbildet und

dauernde blattförmige Verformung erfährt, so daß die innere Wandung an einer Rückbildung gehindert wird. Der Außenbehälter kann in zwei Teilen hergestellt werden, die in geeigneter Weise an der Stelle 33 miteinander verbunden werden.

Das Innere des Innenbehälters einschließlich des Ausgusses ist zu 85% mit einem eine Explosion unterdrückenden Material gefüllt, z.B. mit einem Material, ■ das von der Firma I.C.I, unter dem Warenzeichen PROMEL vertrieben wird. Dieses Material kann z.B. in Form von Würfeln von 60 mm benutzt werden. Der Ausguß 31 enthält ein Sieb 34, welches das die Explosion verhindernde Material in dem Behälter festhält.

Der innere Behälter ist mit dem äußeren Behälter nicht verbunden, außer an der Spitze des Ausgusses 31, der in der üblichen Weise mit einer Kappe 36 verschlossen ist. Ein Kraftstoffauslaßrohr (nicht dargestellt) ist mit dem inneren Behälter über eine flexible oder starre Kupplung verbunden. Der Behälter ist mit einer an sich bekannten schraubenförmigen Meßvorrichtung 35 versehen, die durch die Wandungen des äußeren und inneren Behälters dicht hindurchgeführt ist.

Ebenso wie das Wandungsmaterial dazu benutzt werden kann, um einen Kraftstofftank herzustellen, kann man es auch mit Vorteil dazu verwenden, um eine Kraftstoffleitung vom Behälter zum Motor zu schützen. Die Leitung selbst sollte aus einem nichtmetallischen Material, z.B. einem mit Kunststoff verstärkten Glas bestehen, und das selbstdichtende Material wird dann um die Rohrleitung gewickelt oder dicht herumgelegt, um eine Schutzhülle zu bilden. Wenn die Schutzhülle durchschlagen wird und die Rohrleitung zerschmettert wird, füllt der Kraftstoff die Schutzhülle, aber die Schutzhülle dichtet sich ab und

bildet einen Behälter, der den Kraftstoffzufluß zwischen dem Behälter und dem Motor aufrechterhält.

Bei der Konstruktion der Wandung nach Fig. 4 sind wieder vier dünne Schichten aus Siliconkautschuk 22, 23, 24 und 25 vorgesehen, die je etwa o,5 mm dick sind. Auf der Innenseite befindet sich eine Verstärkungsschicht 37 und auf der Außenseite eine Verstärkungsschicht 38, wobei beide Schichten 37 und 38 aus einem überzogenen Faserstoff bestehen, dessen Fasern aus Nylon 66 und dessen Überzug aus Nitrilkautschuk besteht. Die Schichten 22 bis 25 sind miteinander und mit den Schichten 37 und 38 durch Klebstoffpunkte 39 verbunden. Das auf diese Weise hergestellte biegsame Wandmaterial ist im Inneren eines starren Gehäuses 40 angeordnet, das aus glasfaserverstärkten Kunstharzplatten besteht.

Wenn das in Fig. 4 dargestellte Wandmaterial von einem von außen kommenden Geschoß getroffen wird, wird ein Loch in der starren Hülle 40 gebildet, und das Geschoß gelangt zur Innenseite des Behälters, jedoch ist die in der inneren Verstärkungsschicht 37 gebildete Off- nung zu klein, um sichtbar zu sein und im ganzen tritt kein Flüssigkeitsverlust aus dem Behälter ein» Ähnliche Ergebnisse erhält man, wenn die Schichten 22 bis 23 aus Siliconkautschuk bestehen, der Marke Dow Corning S 35, oder aus Nitril- oder Epichlorhydrinkunst-Kautschuk oder aus einem natürlichen Kautschuk.

Claims

2853734

Dr.-Ing. WilleM Bßiclißl
DipL-Sig. Y; slfgcmg MM

i- Franhiuxi a. M. 1
13

JEFFREY CHARLES BROADHURST, Burton on Trent, England RICPIARD ANTONY FLETCHER, Burton on Trent, England PETER FREDERICK JOWITT, Farnborough, England

Patentansprüche

1. Biegsame selbstdichtende Wandung, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere Schichten eines Elastomers in Oberflächenberührung miteinander stehen und an beabstandeten Stellen derart miteinander verbunden sind, daß die Schichten sich zwischen diesen Stellen frei gegeneinander bewegen können.

2«, Wandung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten aus Elastomer bei Einwirkung von Kohlenwasser stoff kraft stoff en aufquellen.

3ο Wandung nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten aus Elastomer an Stellen eines regelmäßigen, Musters miteinander verbunden sind.

ORIGINAL INSPECTED

'OL-

4. Wandung nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten aus Elastomer entlang von Linien miteinander verbunden sind, die begrenzte Flächenteile bilden.

5. Wandung nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung durch Steppstiche erfolgt.

6. Wandung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten aus Elastomer zwischen inneren und äußeren Sperrschichten liegen.

7. Wandung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Sperrschicht eine Lage eines synthetischen Elastomers und einen undurchlässigen Film auf der freien Oberfläche aufweist.

8. Wandung nach Ansprüchen 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verstärkungsfaserschicht zwischen der inneren und der äußeren Schicht angeordnet ist.

9. Wandung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserschicht ein Textilfaservlies ist, das zusammenhängende Fäden aus einem synthetischen Kunststoff enthält, die zu einer wirren Masse verschmolzen sind.

10. Wandung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steppstiche zur Verbindung der Schichten aus Elastomer auch durch die Faserschicht hindurchgehen.

11. Wandung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Sperrschichten aus mit synthetischen Elastomer überzogenen Faserschichten bestehen.

12. Behälter mit einer Wandung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche.

13. Behälter nach Anspruch 12 mit einer Außenwand aus verstärktem Kunstharz.