EP2757303A1 - Druckbehälter sowie Verfahren zum Herstellen eines Druckbehälters - Google Patents

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EP2757303A1
EP2757303A1 EP14150205.4A EP14150205A EP2757303A1 EP 2757303 A1 EP2757303 A1 EP 2757303A1 EP 14150205 A EP14150205 A EP 14150205A EP 2757303 A1 EP2757303 A1 EP 2757303A1
Authority
EP
European Patent Office
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sealing cap
cylinder tube
sealing
pressure vessel
sealing layer
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP14150205.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Helmut Schürmann
Stephan Löhr
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Technische Universitaet Darmstadt
Original Assignee
Technische Universitaet Darmstadt
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Filing date
Publication date
Application filed by Technische Universitaet Darmstadt filed Critical Technische Universitaet Darmstadt
Publication of EP2757303A1 publication Critical patent/EP2757303A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Definitions

  • the invention relates to a pressure vessel for receiving pressurized fluids with a cylinder tube and with a cylinder tube at a first end pressure-tight closing bottom, wherein the cylinder tube and the bottom are made separately and interconnected, and wherein the cylinder tube is a first wall layer of a Having fiber-plastic composite material.
  • Pressure vessels are needed for a variety of applications.
  • a compressible fluid such as natural gas or compressed air can be stored, transported and kept ready for later use.
  • a suitable fluid such as gas
  • a hydraulic cylinder mechanical work can be performed whereby a little compressible fluid such as hydraulic oil can be pressurized to transfer the pressure and to drive or displace a piston or plunger.
  • Pressure vessels are known in which the opposing bottoms are formed substantially in one piece with a substantially hollow cylindrical central part.
  • a conical or approximately elliptical shape of opposite end portions is considered to be particularly favorable for achieving a high compressive strength.
  • each own tools must be used, so there is no significant flexibility in the design.
  • a compressed air tank made of a fiber-reinforced plastic in which a cylinder tube is glued to a separately manufactured bottom or lid.
  • the cylinder tube and the base have, in an overlapping fastening region, protruding formations and recesses, by means of which an additional positive locking is produced.
  • additional sealing rings or sealing elements can be arranged between the bottom and the surrounding cylinder tube.
  • a permeation obstructing sealing layer completely covers an inner wall of the cylinder tube and a permeation obstructing sealing cap covers the bottom and an annular overlap region with the inner wall, wherein the sealing cap and the sealing layer in the overlap region are sealed together ,
  • a sealing cap according to the invention which together with the sealing layer in the cylinder tube forms a tightly closing and permeation-inhibiting coating of the bottom and in particular the transition region from the cylinder tube to the bottom, gaps and joints in the transition region can be covered in a fluid-tight manner.
  • the transition area is arranged at a distance from the floor.
  • the sealing cap also seamlessly covers the transition region between the bottom and the cylinder tube and in this region no joints or weakening areas are arranged which could impair the tightness during a long service life of the pressure vessel.
  • the sealing cap does not have to absorb any mechanical load and is supported from the outside by the cylinder tube and the floor.
  • the arrangement and position of the sealing cap within the pressure vessel is predetermined by the connection with the sealing layer arranged on the inner wall of the cylinder tube in the overlapping area. It is not necessary that the sealing cap is firmly or permanently connected to the ground.
  • the sealing cap it is advantageous for the sealing cap to lie loosely against the inner wall and the floor in the transition area. If the pressure vessel gives way due to a large pressure application, often first a slight warping and displacement of the soil occurs. By a deformation in the transition region there excessive mechanical stresses and strains could occur, which could endanger the tightness of the pressure vessel in this area, especially over a longer period of time. Since the sealing cap lies only loosely in the transition region, the commonly occurring minor deformations in the transitional area. Depending on the possibly different materials that are used for the cylinder tube and for the floor, and depending on the selected in each case mounting and fixing the bottom of the cylinder tube deformations of the bottom and the transition region can be accepted with alternating pressurization or even provided ,
  • the sealing cap between the overlap region and the bottom has a length compensation device.
  • the length compensation device is formed by an approximately hollow cylindrical compensating portion of the sealing cap, in which the sealing cap rests loosely and with at least one circumferentially formed fold on the inner wall of the cylinder tube.
  • the hollow cylindrical compensating portion of the sealing cap may be, for example, a few millimeters longer than the associated portion of the cylinder tube, so that the sealing cap in this transition region is not fully applied to the inner wall of the cylinder tube, but loosely applied, for example, wavy or with one or more folds on the cylinder tube. Should the soil displace slightly axially outwards or inwards due to a high pressure load, the sealing cap in the compensating section can expand accordingly and compensate for the deformation, without the additional stresses or strains excessive mechanical stresses of the sealing cap in the transition region arise.
  • sealing cap in the overlap region with sealing layer.
  • the sealing cap can be glued, for example.
  • the sealing cap in the overlap region is integrally bonded to the sealing layer.
  • a cohesive connection ensures a very high sealing effect.
  • a cohesive connection can be produced simply and cost-effectively, for example by welding.
  • a particularly dense and durable cohesive connection can be achieved in that the sealing cap and the sealing layer are made of the same material, preferably of a thermoplastic material.
  • the invention also relates to a method for producing such a pressure vessel.
  • a permeation obstructing sealing cap is arranged in the interior of the cylinder tube so that it covers the bottom and an annular overlap region with the inner wall, and that the sealing cap and the sealing layer are sealed together in the overlapping region. It is regarded as an important advantage of the sealing cap according to the invention that this sealing of the interior of the pressure vessel is independent of the soil used in the individual case and can be subsequently used and connected to the sealing layer of the cylinder tube. The floor must be able to absorb only the expected mechanical loads. A tight connection of the soil to the laterally surrounding cylinder tube is not absolutely necessary.
  • the sealing cap can be loosely applied to the floor, which facilitates the installation of the sealing cap. It is basically conceivable that the sealing cap is fixed at the designated position in the cylinder tube and connected to the sealing layer, before subsequently introduced into the bottom of the cylinder tube and fixed to the cylinder tube.
  • the sealing flap and the sealing layer are bonded together in a material-locking manner in order to improve the tightness of the transition from the sealing layer to the sealing cap and to be able to ensure a long service life of the pressure vessel.
  • the heating element may, for example, be a heating wire which is arranged or laid in the overlapping area in a plurality of bindings in the circumferential direction between the sealing cap and the sealing layer.
  • the heating wire may remain in the pressure vessel after welding since it is completely embedded in the surrounding material of the sealing cap and the sealing layer.
  • Fig. 1 schematically a section of a sectional view of an exemplary pressure vessel 1 is shown.
  • the pressure vessel 1 has a cylinder tube 2, which is of hollow cylindrical design, at least in a central region, as a lateral container wall.
  • a bottom 4 is fixed.
  • Both the cylinder tube 2 and the bottom 4 may be made of metal or of a fiber-plastic composite material, for example, wherein also different combinations of materials for the cylinder tube 2 and the bottom 4 are possible. Both the cylinder tube 2 and the bottom 4 are only partially shown.
  • the cylinder tube 2 has, on an inner wall 5, a sealing layer 6 approaching close to the base 4 and comprising a material hindering the permeation, which may be, for example, a suitable thermoplastic.
  • the sealing layer 6 can either be applied as a coating on the inner wall 5 of the cylinder tube 2 or be subsequently introduced as a film, inliner or additional sealing tube.
  • a bottom 4 covering the sealing cap 7 is arranged in the cylinder tube 2, a bottom 4 covering the sealing cap 7 is arranged.
  • a substantially hollow cylindrical side wall 8 of the sealing cap. 7 overlaps in an overlap region 9 with the sealing layer 6 and is in the overlap region 9 tightly connected to the sealing layer 6. Outside the overlap region 9, the sealing cap 7 is only loosely laterally against the inner wall 5 of the cylinder tube 2 and to the bottom 4. In particular, the sealing cap 7 is firmly connected in a transition region 10 of the cylinder tube 2 to the bottom 4 with neither the cylinder tube 2 nor with the bottom 4.
  • a possible type of sealing attachment of the sealing cap 7 with the sealing layer 6 in the overlapping region 9 is shown.
  • several turns of a heating wire 11 are arranged in the circumferential direction.
  • the surrounding areas of the sealing layer 6 and the sealing cap 7 are locally melted and welded together.
  • the heating wire 11 remains embedded in the surrounding material of the sealing layer 6 and the sealing cap 7 in the cylinder tube 2. The required for connection to a power source sections can be separated and removed.
  • the sealing layer 6 and the sealing cap 7 are advantageously made of the same permeation-inhibiting plastic material, so that a cohesive connection is easily and reliably possible.
  • the sealing layer 6 and the sealing cap 7 made of different materials to facilitate, for example with a first material, a coating of the inner wall 5 of the cylinder tube 2 and to allow a second material flexible cover of the bottom 4 through the sealing cap 7, the eventual deformations of the bottom. 4 can yield.
  • the sealing cap 7 between the overlap region 9 and the transition region 10 a compensation section 12.
  • the side wall 8 of the sealing cap 7 is not fully and closely against the inner wall 5 of the cylinder tube 2, but has a wavy course with several circumferential folds 13 in the circumferential direction.
  • the sealing cap 7 is not fixedly connected to the cylinder tube 2, but is loosely against the inner wall 5 of the cylinder tube 2 at. If the bottom 4 is deformed in the transition region 10 as a result of an alternating pressure load or slightly displaced in the axial direction, the sealing cap 7 can expand or contract in the compensation section 12 in the axial direction, without experiencing a significant mechanical stress.

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Abstract

Ein Druckbehälter (1) zum Aufnehmen von mit Druck beaufschlagen Fluiden weist ein zumindest in einem mittleren Bereich hohlzylindrisches Zylinderrohr (2) und einen das Zylinderrohr (2) an einem ersten Ende (3) druckdicht verschließenden Boden (4) auf, wobei das Zylinderrohr (2) und der Boden (4) separat hergestellt und miteinander verbunden sind, wobei eine die Permeation behindernde Dichtungsschicht (6) eine Innenwand (5) des Zylinderrohrs (2) bedeckt und eine die Permeation behindernde Dichtkappe (7) den Boden (4) und einen ringförmigen Überlappungsbereich (9) mit der Dichtungsschicht (6) bedeckt, und wobei die Dichtkappe (7) und die Dichtungsschicht (6) in dem Überlappungsbereich dicht miteinander verbunden sind. Der Überlappungsbereich (9) ist beabstandet zu dem Boden (4) angeordnet. Die Dichtkappe (7) liegt in dem Übergangsbereich (10) lose an der Innenwand (5) und an dem Boden (4) an. Die Dichtkappe (7) weist zwischen dem Überlappungsbereich (9) und dem Boden (4) eine Längenausgleichseinrichtung auf. Bei einem Verfahren zur Herstellung des Druckbehälters (1) werden in dem Überlappungsbereich (9) zwischen der Dichtkappe (7) und der Dichtungsschicht (6) Heizelemente angeordnet, mit denen die Dichtkappe (7) und die Dichtungsschicht (6) miteinander verschweißt und dadurch stoffschlüssig verbunden werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Druckbehälter zum Aufnehmen von mit Druck beaufschlagten Fluiden mit einem Zylinderrohr und mit einem das Zylinderrohr an einem ersten Ende druckdicht verschließenden Boden, wobei das Zylinderrohr und der Boden separat hergestellt und miteinander verbunden sind, und wobei das Zylinderrohr eine erste Wandschicht aus einem Faser-Kunststoff-Verbundmaterial aufweist.
  • Druckbehälter werden für vielfältige Anwendungen benötigt. In einem Drucktank kann ein kompressibles Fluid wie beispielsweise Erdgas oder Druckluft gespeichert, transportiert und für eine spätere Verwendung bereitgehalten werden. In einem Kolbenspeicher kann ein geeignetes Fluid wie beispielsweise Gas komprimiert und dadurch Energie gespeichert werden. Mit einem Hydraulikzylinder kann mechanische Arbeit verrichtet werden, wobei ein wenig kompressibles Fluid wie beispielsweise Hydrauliköl druckbeaufschlagt werden kann, um den Druck zu übertragen und einen Kolben oder Stößel anzutreiben bzw. zu verlagern.
  • Es ist bekannt, Druckbehälter aus einem metallischen Grundkörper herzustellen. Das Eigengewicht derartiger Druckbehälter ist relativ hoch. Aus einem Faser-KunststoffVerbund-Werkstoff können wesentlich leichtere Druckbehälter hergestellt werden. Allerdings sind die Herstellungsverfahren für Druckbehälter aus einem Faser-Kunststoff-Verbundmaterial aufwendig und kostenintensiv.
  • Beispielsweise aus DE 33 31 021 A1 oder aus DE 10 2006 006 902 A1 sind Druckbehälter bekannt, bei denen die einander gegenüberliegenden Böden im Wesentlichen einstückig mit einem weitgehend hohlzylindrischen Mittelteil ausgebildet sind. Eine konische oder näherungsweise elliptische Formgebung von einander gegenüberliegenden Endbereichen wird dabei als besonders günstig zum Erreichen einer hohen Druckfestigkeit angesehen. Für unterschiedlich große Druckbehälter müssen allerdings jeweils eigene Werkzeuge verwendet werden, so dass keine nennenswerte Flexibilität bei der Bauweise besteht.
  • Aus DE 39 22 577 A1 ist ein Druckluftbehälter aus einem faserverstärktem Kunststoff bekannt, bei dem ein Zylinderrohr mit einem separat gefertigten Boden oder Deckel verklebt wird. Um die Druckfestigkeit zu erhöhen weisen das Zylinderrohr und der Boden in einem überlappenden Befestigungsbereich vorspringende Ausformungen und Ausnehmungen auf, durch die ein zusätzlicher Formschluss erzeugt wird.
  • Bei einem Druckbehälter der eingangs genannten Gattung, der beispielsweise aus EP 1 085 243 A1 bekannt ist, sind verschiedene Möglichkeiten bekannt, einen Boden mit der zylinderförmigen Behälterwand zu befestigen.
  • Durch einen gesondert hergestellten Boden, der nachträglich mit einer zylinderförmigen Behälterwand verbunden wird, können unterschiedlich dimensionierte Druckbehälter vergleichsweise einfach und kostengünstig hergestellten werden, da keine gesonderten Werkzeuge für jeden einzelnen Druckbehälter erforderlich sind. Diese Herstellungs-Flexibilität ermöglicht auch eine rasche und kostengünstige Anpassung an Anforderungen, die Sonderkonstruktionen notwendig oder zweckmäßig werden lassen.
  • Es hat sich jedoch gezeigt, dass ein erheblicher konstruktiver Aufwand erforderlich ist, um den Boden ausreichend dicht mit der zylinderförmigen Behälterwand zu verbinden, um einen unerwünschten Austritt des druckbeaufschlagten Fluids in dem Übergangsbereich zu unterbinden, reduzieren oder zu verhindern.
  • Zu diesem Zweck können zwischen dem Boden und dem umgebenden Zylinderrohr zusätzliche Dichtungsringe oder Dichtungselemente angeordnet werden.
  • Für unterschiedliche Materialkombinationen von Materialien des Zylinderrohrs, beziehungsweise der Behälterwand einerseits und des Bodens andererseits müssen oftmals unterschiedliche Anforderungen an die zusätzlich erforderliche Dichtung in dem Übergangsbereich berücksichtigt werden. Das Herstellen und Einpassen von zusätzlichen Dichtungseinrichtungen wie beispielsweise Dichtungsringen ist aufwendig und kostenintensiv. Zudem müssen die verwendeten Dichtungseinrichtungen regelmäßig über einen langen Zeitraum hinweg auch stark schwankenden Druckbelastungen standhalten können.
  • Es wird deshalb als eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung angesehen, einen Druckbehälter der eingangs genannten Gattung so auszugestalten, dass mit einfachen konstruktiven Mitteln und kostengünstig ein möglichst dichter Druckbehälter hergestellt werden kann.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, das eine die Permeation behindernde Dichtungsschicht eine Innenwand des Zylinderrohrs vollständig bedeckt und das eine die Permeation behindernde Dichtkappe den Boden und einen ringförmigen Lappungsbereich mit der Innenwand bedeckt, wobei die Dichtkappe und die Dichtungsschicht in dem Überlappungsbereich dicht miteinander verbunden sind. Durch die Verwendung einer erfindungsgemäßen Dichtkappe, die zusammen mit der Dichtungsschicht in dem Zylinderrohr eine dicht abschließende und die Permeation behindernde Beschichtung des Bodens und insbesondere des Übergangsbereichs von dem Zylinderrohr zu dem Boden bildet, können Spalten und Fügestellen in dem Übergangsbereich fluiddicht abgedeckt werden. Die mechanischen Kräfte und Beanspruchungen, die in Folge der Aufnahme eines druckbeaufschlagten Fluids in dem Druckbehälter entstehen und auf den Boden insbesondere auf den Übergangsbereich zwischen dem Boden und dem Zylinderrohr ausgeübt werden, müssen nicht von der Dichtkappe aufgenommen und abgetragen werden. Vielmehr liegt die Dichtkappe an dem Boden und seitlich an dem Zylinderrohr an und wird dort abgestützt.
  • Im Gegensatz zu Dichtungsringen oder hierzu vergleichbaren Dichtungseinrichtungen ist keine große Präzision oder Passgenauigkeit bei der Herstellung, Anordnung und Montage der Dichtkappe erforderlich.
  • Einer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens zufolge ist vorgesehen, das der Übergangsbereich beabstandet zu dem Boden angeordnete ist. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass die Dichtkappe auch den Übergangsbereich zwischen dem Boden und dem Zylinderrohr nahtlos bedeckt und in diesem Bereich keine Fügestellen oder Schwächungsbereiche angeordnet sind, die während einer langen Nutzungsdauer des Druckbehälters die Dichtheit beeinträchtigen könnten.
  • Die Dichtkappe muss keinerlei mechanische Belastung aufnehmen und wird von außen durch das Zylinderrohr und den Boden abgestützt. Die Anordnung und Position der Dichtkappe innerhalb des Druckbehälters wird durch die Verbindung mit der an der Innenwand des Zylinderrohrs angeordneten Dichtungsschicht in dem Überlappungsbereich vorgegeben. Es ist nicht erforderlich, dass die Dichtkappe fest oder unlösbar mit dem Boden verbunden wird.
  • Es hat sich vielmehr gezeigt, dass es vorteilhaft ist, dass die Dichtkappe in dem Übergangsbereich lose an der Innenwand und an dem Boden anliegt. Sollte der Druckbehälter aufgrund einer großen Druckbeaufschlagung etwas nachgeben, tritt oftmals zunächst eine geringfügige Verwölbung und Verlagerung des Bodens ein. Durch eine Verformung in dem Übergangsbereich könnten dort übermäßige mechanische Beanspruchungen und Spannungen auftreten, die insbesondere über einen längeren Zeitraum hinweg die Dichtheit des Druckbehälters in diesem Bereich gefährden könnte. Da die Dichtkappe in dem Übergangsbereich nur lose anliegt, können die üblicherweise auftretenden geringfügigen Verformungen in dem Übergangsbereich ausgeglichen werden. In Abhängigkeit von den gegebenenfalls verschiedenen Materialien, die für das Zylinderrohr und für den Boden verwendet werden, sowie in Abhängigkeit von der im Einzelfall gewählten Befestigungsart und Festlegung des Bodens an dem Zylinderrohr können Verformungen des Bodens und des Übergangsbereichs bei wechselnder Druckbeaufschlagung akzeptiert oder sogar vorgesehen sein.
  • Um eine merkliche Verlagerung des Bodens relativ zu dem umgebenden Zylinderrohr ausgleichen zu können ist vorgesehen, dass die Dichtkappe zwischen dem Überlappungsbereich und dem Boden eine Längenausgleicheinrichtung aufweist.
  • Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Längenausgleichseinrichtung durch einen näherungsweise hohlzylindrischen Ausgleichsabschnitt der Dichtkappe gebildet wird, in dem die Dichtkappe lose und mit mindestens einer in Umfangsrichtung ausgebildeten Falte an der Innenwand des Zylinderrohrs anliegt. Der hohlzylindrische Ausgleichsabschnitt der Dichtkappe kann beispielsweise einige Millimeter länger als der zugeordnete Abschnitt des Zylinderrohrs sein, sodass die Dichtkappe in diesem Übergangsbereich nicht vollflächig an der Innenwand des Zylinderrohrs anliegt, sondern beispielsweise wellenförmig oder mit einer oder mehreren Falten an dem Zylinderrohr lose anliegt. Sollte sich der Boden aufgrund einer hohen Druckbelastung geringfügig axial nach außen oder nach innen verlagern, kann sich die Dichtkappe in dem Ausgleichabschnitt entsprechend ausdehnen und die Verformung ausgleichen, ohne das zusätzlich Spannungen oder übermäßige mechanische Beanspruchungen der Dichtkappe in dem Übergangsbereich entstehen.
  • Es sind aus der Praxis verschiedene Möglichkeiten bekannt, um die Dichtkappe in dem Überlappungsbereich dicht mit Dichtungsschicht zu verbinden. Die Dichtkappe kann beispielsweise eingeklebt werden.
  • Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, dass die Dichtkappe in dem Überlappungsbereich stoffschlüssig mit der Dichtungsschicht verbunden ist. Eine stoffschlüssige Verbindung gewährleistet eine sehr hohe Dichtungswirkung. In Anhängigkeit von den für die Dichtungsschicht und die Dichtkappe verwendeten Materialien kann eine stoffschlüssige Verbindung einfach und kostengünstig beispielsweise durch Verschweißen hergestellt werden. Eine besonders dichte und haltbare stoffschlüssige Verbindung kann dadurch erzielt werden, dass die Dichtkappe und die Dichtungsschicht aus demselben Material, vorzugsweise aus einem thermoplastischen Kunststoffmaterial hergestellt sind.
  • Es ist natürlich möglich, in dem Boden zusätzlich eine verschließbare Öffnung vorzusehen, die beispielsweise zum Befüllen oder Entleeren des Druckbehälters verwendet werden kann. Die Dichtkappe sollte in diesem Fall dicht anschließend an einem Öffnungsrand der Öffnung festgelegt werden.
  • Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Druckbehälters.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass eine die Permeation behindernde Dichtkappe in dem Innenraum des Zylinderrohrs so angeordnet wird, dass sie den Boden und einen ringförmigen Überlappungsbereich mit der Innenwand bedeckt, und dass die Dichtkappe und die Dichtungsschicht in dem Überlappungsbereich dicht miteinander verbunden werden. Es wird als ein wichtiger Vorteil der erfindungsgemäßen Dichtkappe angesehen, dass diese Abdichtung des Innenraums des Druckbehälters unabhängig von dem im Einzelfall verwendeten Boden ist sowie nachträglich eingesetzt und mit der Dichtungsschicht des Zylinderrohrs verbunden werden kann. Der Boden muss lediglich die voraussichtlich auftretenden mechanischen Lasten aufnehmen können. Eine dichte Anbindung des Bodens an das seitlich umgebende Zylinderrohr ist nicht zwingend erforderlich.
  • Die Dichtkappe kann lose an den Boden angelegt werden, wodurch die Montage der Dichtkappe erleichtert wird. Es ist grundsätzlich denkbar, dass die Dichtkappe an der dafür vorgesehenen Position in dem Zylinderrohr festgelegt und mit der Dichtungsschicht verbunden wird, bevor im Anschluss daran der Boden in das Zylinderrohr eingeführt und an dem Zylinderrohr festgelegt wird.
  • Einer vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens zufolge ist vorgesehen, dass die Dichtklappe und die Dichtungsschicht stoffschlüssig miteinander verbunden werden, um die Dichtheit des Übergangs von der Dichtungsschicht zur Dichtkappe zu verbessern und über eine lange Nutzungsdauer des Druckbehälters hinweg gewährleisten zu können.
  • Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, dass in dem Überlappungsbereich zwischen der Dichtkappe und der dichtungsschicht mindestens ein Heizelement angeordnet wird, mit dem die Dichtkappe und die Dichtungsschicht miteinander verschweißt werden. Das Heizelement kann beispielsweise ein Heizdraht sein, der in dem Überlappungsbereich in mehreren Bindungen in Umfangsrichtung zwischen der Dichtkappe und der Dichtungsschicht angeordnet, beziehungsweise verlegt ist. Durch ein Bestromen des Heizdrahts kann dieser erhitzt werden und die angrenzenden Bereiche der Dichtkappe und der Dichtungsschicht ausreichend erwärmen, um die Dichtkappe mit der Dichtungsschicht zu verschmelzen. Der Heizdraht kann nach dem Verschweißen in dem Druckbehälter verbleiben, da er vollständig in das umgebende Material der Dichtkappe und der Dichtungsschicht eingebettet ist.
  • Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele des Erfindungsgedankens näher erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind. Es zeigt:
    • Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausschnitts eines Druckbehälters in einem Übergangsbereich von einem Zylinderrohr in einen Boden, wobei eine den Boden bedeckende Dichtkappe dicht mit einer Dichtungsschicht an einer Innenwand des Zylinderrohrs verbunden ist,
    • Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung eines Teilausschnitts II eines Überlappungsbereichs der Dichtkappe mit der Dichtungsschicht, und
    • Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Ausschnitts eines Druckbehälters gemäß Fig. 1, wobei die Dichtkappe einen Längenausgleichsabschnitt aufweist.
  • In Fig. 1 ist schematisch ein Ausschnitt einer Schnittansicht eines exemplarischen Druckbehälters 1 gezeigt. Der Druckbehälter 1 weist ein zumindest in einem mittleren Bereich hohlzylindrisch ausgestaltetes Zylinderrohr 2 als seitliche Behälterwand auf. An einem ersten Ende 3 des Zylinderrohrs 2 ist ein Boden 4 befestigt. Sowohl das Zylinderrohr 2 als auch der Boden 4 können beispielsweise aus Metall oder aus einem Faser-Kunststoff-Verbund-Material hergestellt sein, wobei auch unterschiedliche Materialkombinationen für das Zylinderrohr 2 und den Boden 4 möglich sind. Sowohl das Zylinderrohr 2 als auch der Boden 4 sind lediglich ausschnittsweise dargestellt.
  • Das Zylinderrohr 2 weist an einer Innenwand 5 eine bis nahe an den Boden 4 heranreichende Dichtungsschicht 6 aus einem die Permeation behindernden Material auf, wobei es sich beispielsweise um einem geeigneten thermoplastischen Kunststoff handeln kann. Die Dichtungsschicht 6 kann entweder als Beschichtung auf die Innenwand 5 des Zylinderrohrs 2 aufgebracht werden oder als Folie, Inliner oder zusätzliches Dichtungsrohr nachträglich eingebracht werden.
  • In dem Zylinderrohr 2 ist eine den Boden 4 bedeckende Dichtkappe 7 angeordnet. Eine im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgestaltete Seitenwand 8 der Dichtkappe 7 überlappt in einem Überlappungsbereich 9 mit der Dichtungsschicht 6 und ist in dem Überlappungsbereich 9 dicht mit der Dichtungsschicht 6 verbunden. Außerhalb des Überlappungsbereichs 9 liegt die Dichtkappe 7 lediglich lose seitlich an der Innenwand 5 des Zylinderrohrs 2 und an dem Boden 4 an. Insbesondere ist die Dichtkappe 7 in einem Übergangsbereich 10 von dem Zylinderrohr 2 zu dem Boden 4 weder mit dem Zylinderrohr 2 noch mit dem Boden 4 fest verbunden.
  • In Fig. 2 ist exemplarisch eine mögliche Art der abdichtenden Befestigung der Dichtkappe 7 mit der Dichtungsschicht 6 in dem Überlappungsbereich 9 dargestellt. Zwischen der Dichtungsschicht 6 und der nachträglich eingebrachten Dichtkappe 7 sind in Umfangsrichtung mehrere Windungen eines Heizdrahts 11 angeordnet. Durch ein Bestromen des Heizdrahts 11 werden die umgebenden Bereiche der Dichtungsschicht 6 und der Dichtkappe 7 lokal aufgeschmolzen und miteinander verschweißt. Durch diese stoffschlüssige Verbindung wird eine zuverlässige Abdichtung in dem Überlappungsbereich 9 hergestellt. Der Heizdraht 11 verbleibt eingebettet in das umgebende Material der Dichtungsschicht 6 und der Dichtkappe 7 in dem Zylinderrohr 2. Die für einen Anschluss an eine Stromquelle benötigten Abschnitte können abgetrennt und entfernt werden.
  • Die Dichtungsschicht 6 und die Dichtkappe 7 sind in vorteilhafter Weise aus demselben die Permeation hemmenden Kunststoffmaterial hergestellt, so dass eine stoffschlüssige Verbindung leicht und zuverlässig möglich ist. Es ist jedoch ebenfalls denkbar, die Dichtungsschicht 6 und die Dichtkappe 7 aus verschiedenen Materialien herzustellen, um beispielsweise mit einem ersten Material eine Beschichtung der Innenwand 5 des Zylinderrohrs 2 zu erleichtern und mit einem zweiten Material eine flexible Abdeckung des Bodens 4 durch die Dichtkappe 7 zu ermöglichen, die eventuellen Verformungen des Bodens 4 nachgeben kann.
  • Bei dem lediglich geringfügig abweichenden Ausführungsbeispiel, das exemplarisch in Fig. 3 dargestellt ist, weist die Dichtkappe 7 zwischen dem Überlappungsbereich 9 und dem Übergangsbereich 10 einen Ausgleichsabschnitt 12 auf. In dem Ausgleichsabschnitt 12 liegt die Seitenwand 8 der Dichtkappe 7 nicht vollflächig und eng an der Innenwand 5 des Zylinderrohrs 2 an, sondern weist einen welligen Verlauf mit mehreren in Umfangsrichtung umlaufenden Falten 13 auf. Auch in dem Ausgleichsabschnitt 12 ist die Dichtkappe 7 nicht fest mit dem Zylinderrohr 2 verbunden, sondern liegt lose an der Innenwand 5 des Zylinderrohrs 2 an. Falls der Boden 4 im Übergangsbereich 10 infolge einer wechselnden Druckbelastung verformt oder geringfügig in axialer Richtung verlagert wird, kann sich die Dichtkappe 7 in dem Ausgleichsabschnitt 12 in axialer Richtung ausdehnen oder zusammenziehen, ohne dass sie eine nennenswerte mechanische Belastung erfährt. Eine übermäßige Beanspruchung durch Verformungen oder Zugkräfte, die insbesondere in dem Übergangsbereich 10 auftreten könnten, wird dadurch vermieden, so dass für die Dichtkappe 7 keine Gefahr einer Rissbildung oder anderweitigen Beschädigung im Übergangsbereich 10 besteht. Der wellenförmige Verlauf der Dichtkappe 7 im Ausgleichsabschnitt 12 bildet eine Längenausgleichseinrichtung.

Claims (10)

  1. Druckbehälter (1) zum Aufnehmen von mit Druck beaufschlagen Fluiden mit einem zumindest in einem mittleren Bereich hohlzylindrischen Zylinderrohr (2) und mit einem das Zylinderrohr (2) an einem ersten Ende (3) druckdicht verschließenden Boden (4), wobei das Zylinderrohr (2) und der Boden (4) separat hergestellt und miteinander verbunden sind, und wobei in einem Übergangsbereich (10) von dem Zylinderrohr (2) zu dem Boden (4) eine Dichteinrichtung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine die Permeation behindernde Dichtungsschicht (6) eine Innenwand (5) des Zylinderrohrs (2) bedeckt und dass eine die Permeation behindernde Dichtkappe (7) den Boden (4) und einen ringförmigen Überlappungsbereich (9) mit der Dichtungsschicht (6) bedeckt, wobei die Dichtkappe (7) und die Dichtungsschicht (6) in dem Überlappungsbereich dicht miteinander verbunden sind.
  2. Druckbehälter (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Überlappungsbereich (9) beabstandet zu dem Boden (4) angeordnet ist.
  3. Druckbehälter (1) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtkappe (7) in dem Übergangsbereich (10) lose an der Innenwand (5) und an dem Boden (4) anliegt.
  4. Druckbehälter (1) nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtkappe (7) zwischen dem Überlappungsbereich (9) und dem Boden (4) eine Längenausgleichseinrichtung aufweist.
  5. Druckbehälter (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Längenausgleichseinrichtung durch einen näherungsweise hohlzylindrischen Ausgleichsabschnitt (11) der Dichtkappe (7) gebildet wird, in dem die Dichtkappe (7) lose und mit mindestens einer in Umfangsrichtung ausgebildeten Falte (13) an der Innenwand (5) des Zylinderrohrs (2) anliegt.
  6. Druckbehälter (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtkappe (7) in dem Überlappungsbereich (9) stoffschlüssig mit der Dichtungsschicht (6) verbunden ist.
  7. Verfahren zur Herstellung eines Druckbehälters (1) mit den Merkmalen der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Druckbehälter (1) zum Aufnehmen von mit Druck beaufschlagten Fluiden ein zumindest in einem mittleren Bereich hohlzylindrisches Zylinderrohr (2) und einen das Zylinderrohr (2) an einem ersten Ende (3) druckdicht verschließenden Boden (4) aufweist und das Zylinderrohr (2) und der Boden (4) separat hergestellt und anschließend miteinander verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, dass eine die Permeation behindernde Dichtkappe (7) in dem Innenraum des Zylinderrohrs (2) den Boden (4) und einen ringförmigen Überlappungsbereich (9) mit der Innenwand (5) bedeckend angeordnet wird und die Dichtkappe (7) und die Dichtungsschicht (6) in dem Überlappungsbereich (9) dicht miteinander verbunden werden.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtkappe (7) lose an den Boden (4) angelegt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtkappe (7) und die Dichtungsschicht (6) stoffschlüssig miteinander verbunden werden.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Überlappungsbereich (9) zwischen der Dichtkappe (7) und der Dichtungsschicht (6) Heizelemente angeordnet werden, mit denen die Dichtkappe (7) und die Dichtungsschicht (6) miteinander verschweißt werden.
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