DE4116328A1 - Modularer druckbehaelter aus dreidimensionalem abstandsgewebe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine neue Art und Weise Gas und/oder Flüssigkeit unter Druck aufzubewahren wie es z. B. in einem Kraftstofftank oder einem Druckluft-Reservoir im Lastwagen notwendig ist.

Das Hauptziel der Erfindung ist es, dem Konstrukteur zu ermöglichen die Form des Behälters willkürlich zu gestalten, damit er beschränkten Platzverhältnissen, wie sie zum Beispiel im Auto existieren, angepaßt werden kann.

Ein weiteres Ziel ist es das Gewicht des Druckbehälters zu senken und die Verläßlichkeit und Sicherheit zu erhöhen.

Die Senkung der Produktionskosten ist auch ein weiteres Ziel.

Diese Vorteile und Ziele werden dadurch erreicht, daß man dreidimensional gewebtes Verstärkungsmaterial benutzt, wie es z. B. von der Firma Vorwerk, Kulmbach, unter dem Namen Abstandsgewebe hergestellt und vermarktet wird. Dies ist vorteilhaft, da es schon auf dem Markt ist, jedoch jedes andere zwei-lagige Fasergefüge, das verbindende Zwischenfasern hat, wie in Bild 1 dargestellt, kann im Sinne dieser Erfindung verwendet werden.

Das Material ist unkompliziert in der Herstellung von flachen Behältern wie in Bild 2 dargestellt. Das 3-D-Material wird mit einem duroplastischen Harz gemäß der Verarbeitungsvorschrift des Herstellers getränkt. Typischerweise wird dies dadurch erreicht, daß das Material nach Harzauftrag zusammengepreßt wird bis alle Fasern gleichmäßig und ausreichend feucht sind. Da sich die vertikalen Fasern selbst dann aufrichten wenn sie feucht sind, werden die äußeren Lagen des Abstandsgewebes in nahezu gleichem Abstand voneinander gehalten und stellen dadurch nach dem Aushärten des Harzes einen Hohlraum her. Wenn man die Außenlagen des Gewebes während des Aushärtens an den Rändern entlang zusammenklebt, kann man dichte Nähte machen, die einen geschlossenen Behälter schaffen. Anschlußbeschläge können leicht in diese Struktur eingeharzt werden.

Da aller Druck von den vertikalen Fasern aufgenommen wird, bleiben die Spaltungskräfte, die auf die Nähte wirken, minimal wie Bild 3 darstellt. Aus diesem Grunde wachsen die kritischen Belastungen nicht mit dem Gesamtvolumen und der Gesamtoberfläche wie bei herkömmlichen Druckbehältern.

Da das Material während der Verarbeitung in weiten Grenzen formbar ist, ähnlich wie gewöhnliche glasfaserverstärkte Kunststoffe, kann dieser Druckbehälter nicht nur überall eingepaßt werden, sondern sogar an Ort und Stelle hergestellt werden (siehe Bild 4).

Es ist weiterhin möglich, eine Anzahl solcher Behälter in Serie zu verbinden um jede beliebige Form und/oder jedes beliebige Volumen zu realisieren, ohne die Notwendigkeit für einen großen, unhandlichen und gewöhnlich raumvergeudenden Rundbehälter (siehe Bild 5). Ein Beispiel davon wäre der Flüssiggasbehälter im Auto oder Flugzeug, wo Raum notwendigerweise beschränkt ist. Ein weiteres Anwendungsbeispiel wäre ein modulares Druckluft-Reservoir, dessen Größe je nach Anwendungszweck dadurch variiert wird, daß einfach die Anzahl der angeschlossenen Module geändert wird. Dabei brauchen die einzelnen Module nicht einmal dieselbe Form zu haben.

Es muß verstanden sein, daß diese Beschreibung sich auf nur besondere Beispiele der Erfindung bezieht und daß Variationen und Modificationen möglich sind ohne jemals vom Geist und Umfang der Erfindung abzuweichen.

Es muß weiterhin verstanden sein, daß das Wort "Druck" hier allgemein benutzt wird und auch "negativer Druck" heißen kann, d. h. alle beschriebenen Prinzipien hier sind anwendbar und fallen unter diese Erfindung, wenn der Druckbehälter als Vacuumbehälter benutzt wird.

Claims (4)

1. Ein modularer Gas- und/oder Flüssigkeitsbehälter in Faserverbundbauweise für Über- oder Unterdruck geeignet, der dadurch gekennzeichnet ist, daß er aus wenigstens einer Lage von vorfabriziertem, drei-dimensional gewebten Fasergefüge hergestellt ist, das nach dem Impregnieren mit Matrixmaterial und dem Zusammenkleben der Ränder und folgendem Aushärten der Matrix, einen geschlossenen Hohlraum zwischen zwei Gewebelagen bildet, die durch ein System von stegbildenden Querfäden in Abstand gehalten werden und die den Druck aufnehmen, der sich andernfalls zerstörerisch auf die Gewebelagen und die Integrität des Behälters auswirken würde, dessen Gesamtvolumen durch Anschluß an weitere gleichartige Behältermodule, die raummäßig willkürlich angeordnet werden können, beliebig vergrößert werden kann.

2. Ein Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ränder zwischen den zwei Gewebelagen dadurch zusammengeklebt und gedichtet werden, daß die Klebemasse von den Rändern her zwischen die stegbildenden Fäden so tief eingespritzt wird, bis die Klebefläche für den Druck ausreicht.

3. Ein Behälter nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die stegbildenden Querfäden genügend stark und zahlreich ausgebildet sind um Drücke auf die Gewebelagen von außen zu ertragen, um als Unterdruckbehälter zu funktionieren.

4. Ein Druckbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Volumen und Form beliebig dadurch veränderbar sind, daß module Baueinheiten dem jeweiligen Zweck entsprechend angeordnet und untereinander verbunden werden können.