DE3151425C1

DE3151425C1 - Kunststoff-Druckbehälter-Verbund

Info

Publication number: DE3151425C1
Application number: DE19813151425
Authority: DE
Inventors: Manfred Dr.rer.nat. 3507 Baunatal Weinert
Original assignee: AEG Isolier und Kunststoff GmbH
Current assignee: AEG Isolier und Kunststoff GmbH
Priority date: 1981-12-24
Filing date: 1981-12-24
Publication date: 1983-06-09

Description

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weisen die Teilbehälter an ihren Enden Öffnungen auf, die von gemeinsamen Kappen verschlossen sind. Die Kappen weisen dabei zweckmäßig die Enden der Teilbehälter übergreifende Verbindungsmuffen auf und sind mit den Teilbehältern verklebt.
Ferner sind vorzugsweise die Berührungsflächen der Teilbehälter miteinander verklebt oder gemeinsam einseitig hergestellt. Eine sehr vorteilhafte Herstellung mit engen Toleranzen ergibt sich dabei, wenn der aus den Teilzylindern bestehende Mitteltrakt in einem Arbeitsgang im Injizierverfahren hergestellt wird.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung und seiner Ausgestaltungen ist in der Zeichnung dargestellt und im folgenden beschrieben. Es zeigt F i g. 1 eine schematische Vorderansicht eines Kunststoff-Druckbehälter-Verbunds mit drei Teilbehältern; Fig.2 einen schematischen Querschnitt durch den Kunststoff-Druckbehälter-Verbund der F i g. 1; F i g. 3 einen schematischen Querschnitt durch einen Kunststoff-Druckbehälter-Verbund mit nur zwei Teilbehältern.
Der in den F i g. 1 und 2 dargestellte Kunststoff-Druckbehälter-Verbund weist drei Teilbehälter 1,2 und 3 von im wesentlichen zylindrischer Gestalt auf. An den einander zugewandten Flächen sind die Teilbehälter abgeflacht, so daß sich rechteckige Verbindungsflächen 4, 5 ergeben. Die an die Verbindungsflächen 4, 5 angrenzenden Radien ri der Teilbehälter 1,2 und 3 sind so gewählt, daß die Mantelflächen tangential in die Verbindungsflächen 4, 5 übergehen. Die Radien r2 der äußeren Teilbehälter 1 und 3 sind größer als die Radien rit Um die Mantelflächen der Teilbehälter 1, 2 und 3 ist eine Bandage 6 herumgelegt, deren Breite der Höhe der Teilbehälter entspricht Diese Bandage 6 berührt die äußeren Teilbehälter 1 und 3 entlang des Radius r2 und den dazwischenliegenden Teilbehälter 2 an den Scheitelpunkten des Radius rl und bildet mit den Teilbehältern einen Verbund, obwohl grundsätzlich auch ein freies Herumlegen der Bandage möglich ist.
Die oberen und unteren Enden der Teilbehälter 1, 2 und 3 sind mittels alle Teilbehälter überdeckender flacher Kappen 7, 8 verschlossen, welche die Teilbehälter und die Bandage 6 übergreifende Verbindungsmuffen 9, 10 aufweisen, die mit der Bandage 6 verklebt sind.
Der in F i g. 3 dargestellte Kunststoff-Druckbehälter-Verbund weist nur zwei Teilbehälter auf, deren Form den äußeren Teilbehältern 1 und 3 des in den F i g. 1 und 2 dargestellten Druckbehälter-Verbundes entspricht.
Der Druckbehälter-Verbund ist im übrigen analog dem in den F i g. 1 und 2 dargestellten aufgebaut Selbstverständlich ist auch eine Aneinanderreihung von mehr als drei Teilbehältern möglich.
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Claims

Patentansprüche: 1. Kunststoff-Druckbehälter-Verbund mit zumindest zwei Teilbehältern von im wesentlichen zylindrischer Gestalt, die flach aneinanderliegend angeordnet und mittels einer um die Mantelflächen der Teilbehälter herumgelegte Bandage zusammengefaßtsind, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Teilbehälter(1, 3) des Verbunds an ihren äußeren, der Bandage (6) zugewandten Seite einen größeren Radius (r2) als an ihren daran angrenzenden inneren, der Bandage abgewandten Seiten aufweisen, so daß sichin Verbindung mit der Bandage, deren Breite im wesentlichen der Höhe der Teilbehälter (1, 2, 3) entspricht, bei Innendruck biegespannungsarme Zustände ergeben.
2. Kunststoff-Druckbehälter-Verbund nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilbehälter (1, 2, 3) an ihren Enden Öffnungen aufweisen, die von gemeinsamen Kappen (7, 8) verschlossen sind.
3. Kunststoff-Druckbehälter-Verbund nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kappen (7, 8) mit den Teilbehältern (1,2,3) bzw. der Bandage (6) verklebt sind.
4. Kunststoff-Druckbehälter-Verbund nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Berührungsflächen (4, 5) der Teilbehälter (1, 2, 3) miteinander verklebt oder gemeinsam hergestellt sind.
5. Kunststoff-Druckbehälter-Verbund nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kappen (7, 8) die Enden der Teilbehälter (1,2,3) übergreifende Verbindungsmuffen (9, 10) aufweisen.

Die Erfindung betrifft einen Kunststoff-Druckbehälter-Verbund mit zumindest zwei Teilbehältern von im wesentlichen zylindrischer Gestalt, die flach aneinanderliegend angeordnet und mittels einer um die Mantelflächen der Teilbehälter herumgelegte Bandage zusammengefaßt sind.

Druckbehälter sind aus Festigkeits- und Gewichtsgründen meist kugelförmige oder zylindrische Formkörper. Andererseits sind die Räume, in denen diese Behälter untergebracht werden sollen, meist quaderförmig. Deren Raumausnutzung ist durch Kugel- oder Zylinderkörper schlecht.

Aus der DE-AS 2114993 ist ein Container für fließfähige Güter bekannt, bei dem für einen Behälter mit mindestens teilweise zylindrisch gewölbten Außenelementen die Rechteckforin eines den Behälter aufnehmenden Gerüstes bei zusätzlich niedrigerem Rahmenquerschnitt die Rechteckform des Gerüsts dadurch besser ausgenutzt wird, daß der Krümmungsradius der die seitlichen Mäntel bildenden Außenwandelemente wesentlich kleiner als der Krümmungsradius der den mittleren Mantel bildenden oberen und unteren Außenwandelemente ist. Auf diese Weise wird eine optimale Raumausnutzung bei hoher Druckfestigkeit erreicht. Der Nachteil dieses Systems besteht darin, daß es nicht biegespannungsfrei ist.

Eine Möglichkeit zur besseren Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Raumes bei gleichzeitiger Gewichtsreduzierung - ist in der deutschen Patentanmeldung P 30 26 116.6 vorgeschlagen worden. Soweit bei diesem Verbund die Bandage lediglich um die Mantelflächen der Teilbehälter herumgelegt ist, treten - abhängig vom Innendruck - auch mehr oder weniger große Biegespannungen in den Mantelflächen auf. Um dieses zu vermeiden, ist in der genannten Anmeldung weiterhin vorgeschlagen worden, entlang der Berührungsflächen der Teilbehälter weitere Bandagen vorzusehen, deren Querschnitt der äußeren Gestalt der Teilbehälter in diesem Bereich angepaßt ist. Durch diese zusätzlichen Bandagen bzw. Klammerungen wird die Herstellung jedoch aufwendiger, und es kommt zu einer vielfach unerwünschten Gewichtsvermehrung, die den Anwendungsbereich der Behälter einschränkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kunststoff-Druckbehälter-Verbund der eingangs genannten Art zu schaffen, der gegenüber dem bekannten und dem vorgeschlagenen Kunststoff-Druckbehälter-Verbund einfacher in der Herstellung ist und ein verringertes Gewicht-aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die äußeren Teilbehälter des Verbunds an ihren äußeren, der Bandage zugewandten Seite einen größeren Radius als an ihren daran angrenzenden inneren, der Bandage abgewandten Seiten aufweisen, so daß sich in Verbindung mit der Bandage, deren Breite im wesentlichen der Höhe der Teilbehälter entspricht, bei Innendruck biegespannungsarme Zustände ergeben.

Um den biegespannungsarmen Zustand unabhängig vom Innendruck zu erhalten, erfolgt die Anordnung derart, daß bei Änderungen des Innendrucks die Dehnungen von Bandage und Zylinder übereinstimmen.

Die Bandagenschalen werden dabei in ihrer Dehnung mit dem Laminat des Tanks so abgestimmt, daß bei Innendruckänderung nur eine allseitig gleichmäßige Vergrößerung der Abmessungen, aber keine Änderung der Kontur eintritt. Unter diesen Umständen bleibt das Laminat des zylindrischen Teils des Flüssigkeitstanks druckunabhängig biegespannungsfrei. Die Abmessungen ergeben sich dabei aus dem Verhältnis der Berührungsfläche zwischen den Teilbehältern zu größter Fläche im Zylinder parallel zu den Kontaktflächen, das gleich dem Bandagenquerschnitt zu Zylinderlaminatquerschnitt sein muß, bei gleichem spezifischen Elastizitätsmodul der Bandage und des Zylinderlaminates. Bei unterschiedlichem spezifischem Elastizitätsmodul muß dieses Verhältnis entsprechend korrigiert werden.

Es wird somit ein Kunststoff-Druckbehälter-Verbund geschaffen, der infolge eines Radiussprunges bei den äußeren Teilbehältern - einen tangentialen Einlauf der Zylinderflächen in die ebenen Zwischenwände ermöglicht. Dadurch wird ein Membranzustand erreicht und bei Druckänderungen erhalten, so daß in den Mantelflächen der Zylinder nur noch fast reine Zugspannungen auftreten. Infolgedessen kann man bei Laminatstrukturen die Abminderungsfaktoren bei der Auslegung verringern. Das bedeutet eine weitere Gewichtsverringerung und damit die Erschließung weiterer-Einsatzbereiche.

Das Verhältnis der Radien zueinander ergibt sich dabei aus der optimalen Raumausnutzung. Davon hängen Radius, Größe der Berührungsflächen und die Relationsbandagenfestigkeit/Laminatfestigkeit und der Elastizitätsmodule ab.