EP3074209A1 - Method for producing a pressure accumulator, and pressure accumulator - Google Patents

Method for producing a pressure accumulator, and pressure accumulator

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Publication number
EP3074209A1
EP3074209A1 EP14796419.1A EP14796419A EP3074209A1 EP 3074209 A1 EP3074209 A1 EP 3074209A1 EP 14796419 A EP14796419 A EP 14796419A EP 3074209 A1 EP3074209 A1 EP 3074209A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cap
fiber supply
reinforcing layer
pressure accumulator
supply cap
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP14796419.1A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Thomas Lanzl
Franz Hofmann
Markus FRIEDERICH
Marina FEIST
Andreas Gruhl
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.)
Rehau Automotive SE and Co KG
Original Assignee
Rehau AG and Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rehau AG and Co filed Critical Rehau AG and Co
Publication of EP3074209A1 publication Critical patent/EP3074209A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B29C49/04Extrusion blow-moulding
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Definitions

  • the object is achieved in that a fiber supply cap is applied to the pole cap before the application of the reinforcing fibers, whose outer surface is spaced from the pole region of the pole cap, wherein during the application of the reinforcing layer, the reinforcing fibers on the body of the liner and in the Polbe- rich be applied to the outer surface of the fiber supply cap, so that due to the distance between the outer surface of the fiber supply cap and the pole portion of the pole cap, the inner layers of the reinforcing layer formed by the reinforcing fibers of the reinforcing layer are provided in the pole region with a fiber supply.

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Abstract

The invention relates to a method for producing a pressure accumulator (1), in particular for storing hydrogen in motor vehicles. First, a pressure accumulator (1) inliner (3) which has at least one pole cap (2, 2') is produced preferably by means of a plastic blow molding method, and the outside of the inliner (3) is then provided, preferably braided, with a multi-ply reinforcing layer (9), which has reinforcing fibers (8). According to the invention, a fiber supply cap (10, 10') is applied on the pole cap (2, 2') prior to applying the reinforcing fibers (8), the outer surface of the fiber supply cap being spaced from the pole region (21, 21') of the pole cap (2, 2'). The reinforcing fibers (8) are applied onto the body of the inliner (3) and in the pole region (21, 21') so as to correspond to the outer surface of the fiber supply cap (10, 10') while the reinforcing layer (9) is being applied such that the inner reinforcing layer (9) plies which are formed by the reinforcing fibers (8) are provided with a fiber supply (22) in the pole region (21, 21') on the basis of the distance between the outer surface of the fiber supply cap (10, 10') and the pole region (21, 21') of the pole cap (2, 2'). The invention also relates to a pressure accumulator (1) produced in a corresponding manner.

Description

Verfahren zur Herstellung eines Druckspeichers sowie Druckspeicher  Method for producing a pressure accumulator and pressure accumulator
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Druckspeichers, insbesondere zur Speicherung von Wasserstoff in Kraftfahrzeugen, The invention relates to a method for producing a pressure accumulator, in particular for storing hydrogen in motor vehicles,
- wobei zunächst, vorzugsweise mittels eines Kunststoff-Blasformverfahrens, ein min- destens eine Polkappe aufweisender Inliner des Druckspeichers hergestellt wird und - In which first, preferably by means of a plastic blow molding process, at least one pole cap having inliner of the pressure accumulator is prepared and
- wobei anschließend der Inliner außenseitig mit einer Verstärkungsfasern aufweisenden, mehrlagigen Armierungsschicht versehen, vorzugsweise umflochten wird. Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise aus der WO 2010/145795 A2 bekannt. Druckspeicher zur Speicherung von Wasserstoff in Kraftfahrzeugen müssen einerseits ein möglichst großes Speichervolumen bei einem vorgegebenen Bauraum bereitstellen und andererseits ein geringes Gewicht aufweisen, um einen niedrigen Kraftstoffverbrauch sicherzustellen. Darüber hinaus besteht selbstredend die Erfordernis, derartige Druckspeicher auch zu wettbewerbsfähigen Kosten herstellen zu können. - Subsequently, the inliner is provided on the outside with a reinforcing fibers having multi-layer reinforcing layer, preferably braided. Such a method is known, for example, from WO 2010/145795 A2. Pressure accumulator for storing hydrogen in motor vehicles on the one hand must provide the largest possible storage volume in a given space and on the other hand have a low weight to ensure low fuel consumption. In addition, of course, there is the need to be able to produce such accumulators also at competitive costs.
Gegenüber Wasserstoff-Druckspeichern z.B. aus Metall zeichnen sich Druckspeicher mit einem Inliner aus Kunststoff durch ein geringeres Gewicht aus. Um jedoch den bei der Speicherung einer ausreichend großen Wasserstoffmenge erforderlichen hohen Drücken, üblicherweise ca. 700 bar, standhalten zu können, müssen derartige Kunststoff-Inliner regelmäßig mit einer Armierungsschicht versehen werden. Diese wird beispielsweise in einem Flecht- oder auch Wickelverfahren auf den Inliner aufgebracht. Ein Ziel bei der Herstellung der Armierungsschicht ist es, die einzelnen Verstärkungsfasern der Armierungsschicht, welche z.B. als Carbon- und / oder Glasfasern ausgebildet sein können, im Betrieb möglichst gleichmäßig zu belasten. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die mechanische Belastbarkeit der Verstärkungsfasern möglichst gut ausgenutzt wird. Im Ergebnis kann bei einer möglichst gleichmäßigen Belastung der Verstärkungsfasern eine geringere Gesamtdicke der Armierungsschicht realisiert werden als bei einer ungleichmäßigen Belas- tung der Fasern. Dies hat einerseits eine Kostenersparnis zur Folge, was sich insbesondere bei der Verwendung von vergleichsweisen teuren Carbon-Fasern bemerkbar macht. Andererseits kann bei einer dünneren Armierungsschicht bei einem vorgegebenen Bauraum auch ein größeres nutzbares Speichervolumen für den Wasserstoff bereitgestellt werden. Compared with hydrogen pressure accumulators, for example made of metal, pressure accumulators are characterized by a lower weight with a plastic liner. However, in order to withstand the high pressures required to store a sufficiently large amount of hydrogen, usually about 700 bar, such plastic inliners must be regularly provided with a reinforcing layer. This is applied to the inliner, for example, in a braiding or winding process. One goal in the production of the reinforcing layer is to load the individual reinforcing fibers of the reinforcing layer, which may be formed, for example, as carbon and / or glass fibers, as evenly as possible during operation. In this way it is ensured that the mechanical strength of the reinforcing fibers is utilized as well as possible. As a result, with a load on the reinforcing fibers which is as uniform as possible, a smaller total thickness of the reinforcing layer can be realized than with an uneven loading of the reinforcing fibers. tion of the fibers. On the one hand, this results in cost savings, which is particularly noticeable when comparatively expensive carbon fibers are used. On the other hand, a larger usable storage volume for the hydrogen can also be provided in the case of a thinner reinforcement layer given a predefined installation space.
Sofern man einen Kunststoff-Inliner mit einer aus Verstärkungsfasern bestehenden Armierungsschicht versieht, ergibt sich regelmäßig das Problem, dass bei einem üblichen Betriebsinnendruck des Inliners von mehreren hundert bar die Verstärkungsfasern der inneren Lagen der Armierungsschicht mechanisch deutlich höher beansprucht werden als die äuße- ren Lagen. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Armierungsschicht im Rahmen der Herstellung des Druckspeichers mit einem Harz getränkt wird und gemeinsam mit dem Harz nach dessen Aushärtung einen hochfesten Verbund bildet. Sofern während der Aushärtungsphase eine fertigungsbedingte ungleichmäßige Faserspannung vorliegt, bleibt diese nach Aushärtung des Harzes dauerhaft erhalten und reduziert die mechanische Belast- barkeit des Druckspeichers bzw. erfordert die Auslegung einer dickeren Armierungsschicht. If a plastic inliner is provided with a reinforcing layer consisting of reinforcing fibers, there is regularly the problem that at a common in-line pressure of the inliner of several hundred bars, the reinforcing fibers of the inner layers of the reinforcing layer are subjected to much higher mechanical stresses than the outer layers. This is particularly the case when the reinforcing layer is impregnated with a resin during the production of the pressure accumulator and forms a high-strength composite together with the resin after its curing. If there is a production-related uneven fiber tension during the curing phase, it remains permanently after curing of the resin and reduces the mechanical load capacity of the pressure accumulator or requires the design of a thicker reinforcing layer.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren mit den eingangs beschriebenen Merkmalen anzugeben, welches bei vorgegebenem Betriebsinnendruck des Druckspeichers eine möglichst geringe Dicke der Armierungsschicht erlaubt. Against this background, the invention has for its object to provide a method with the features described above, which allows a minimum thickness of the reinforcing layer at a given internal operating pressure of the pressure accumulator.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass auf die Polkappe vor der Aufbringung der Verstärkungsfasern eine Faservorratskappe aufgebracht wird, deren äußere Oberfläche vom Polbereich der Polkappe beabstandet ist, wobei während der Aufbringung der Armierungsschicht die Verstärkungsfasern auf den Körper des Inliners und im Polbe- reich entsprechend auf die äußere Oberfläche der Faservorratskappe aufgebracht werden, so dass aufgrund der Distanz zwischen äußerer Oberfläche der Faservorratskappe und dem Polbereich der Polkappe die von den Verstärkungsfasern gebildeten inneren Lagen der Armierungsschicht im Polbereich mit einem Faservorrat versehen werden. Erfindungsgemäß wird also mittels des beschriebenen Verfahrens im Bereich der inneren Lagen der Armierungsschicht in Form eines Faservorrats mehr Fasermaterial aufgebracht, als aufgrund der Geometrie des Inliners, welcher i.d.R. einen zylindrischen Mittelabschnitt aufweist, eigentlich erforderlich wäre. Die Größe dieses Faservorrats wird durch die axiale Beabstandung der äußeren Oberfläche der Faservorratskappe vom Polbereich der Polkappe bestimmt, wodurch sich ein verlängerter Flechtweg für die entsprechenden Armierungs- schichten ergibt. Dieser Faservorrat wird dann erfindungsgemäß, wie nachfolgend noch ausführlich gezeigt wird, genutzt, um letztendlich im Betrieb des Druckspeichers eine möglichst gleichmäßige mechanische Belastung der Verstärkungsfasern über die gesamte Dicke der Armierungsschicht sicherzustellen. Zweckmäßigerweise bilden die Faservorratskappe und die Polkappe während der Aufbringung der Armierungsschicht gemeinsam einen Hohlraum. Die axiale Länge dieses Hohlraum bestimmt maßgeblich die Größe des Faservorrats, da sie den zusätzlichen Flechtweg vorgibt, der bei der Aufbringung der inneren Lagen der Armierungsschicht im Vergleich zu einer direkten Umflechtung der Polkappe zusätzlich umflochten werden muss. Zweckmäßi- gerweise wird die Faservorratskappe bei der Aufbringung der Armierungsschicht von einer Fixiervorrichtung fixiert, die während dieses Arbeitsschrittes die Beabstandung der Faservorratskappe vom Polbereich sicherstellt. Hierdurch ist gewährleistet, dass während der Flechtung keine vorzeitige, ungewünschte Annäherung der Faservorratskappe an den Polbereich erfolgt, die zu einer Reduzierung des Faservorrats führen würde. According to the invention the object is achieved in that a fiber supply cap is applied to the pole cap before the application of the reinforcing fibers, whose outer surface is spaced from the pole region of the pole cap, wherein during the application of the reinforcing layer, the reinforcing fibers on the body of the liner and in the Polbe- rich be applied to the outer surface of the fiber supply cap, so that due to the distance between the outer surface of the fiber supply cap and the pole portion of the pole cap, the inner layers of the reinforcing layer formed by the reinforcing fibers of the reinforcing layer are provided in the pole region with a fiber supply. According to the invention, therefore, more fiber material is applied by means of the described method in the region of the inner layers of the reinforcing layer in the form of a fiber supply than would actually be required due to the geometry of the inliner, which usually has a cylindrical middle section. The size of this fiber supply is determined by the axial spacing of the outer surface of the fiber reservoir from the pole region of the polar cap, resulting in an extended braiding for the corresponding Armierungs- layers. This fiber stock is then according to the invention, as below is shown in detail, used to ultimately ensure the most uniform mechanical stress on the reinforcing fibers over the entire thickness of the reinforcing layer during operation of the pressure accumulator. Conveniently, the fiber supply cap and the polar cap together form a cavity during the application of the reinforcing layer. The axial length of this cavity significantly determines the size of the fiber supply, as it specifies the additional Flechtweg, which must be braided in addition to the application of the inner layers of the reinforcing layer in comparison to a direct braiding of the pole cap. During the application of the reinforcing layer, the fiber supply cap is expediently fixed by a fixing device which, during this working step, ensures the spacing of the fiber supply cap from the pole region. This ensures that during the braiding no premature, unwanted approach of the fiber supply cap takes place at the pole region, which would lead to a reduction of the fiber supply.
Um nun eine sehr kompakte Armierungsschicht zu erhalten, die bei vorgegebenen Außenabmessungen des Druckspeichers ein großes nutzbares Speichervolumen ermöglicht, wird folgendes Verfahren angewendet: Vorzugsweise wird nach Auftragung der Armierungsschicht der Inliner in ein die Armierungsschicht umschließendes Werkzeug eingebracht und mit einem inneren Überdruck beaufschlagt, so dass der Druckspeicher unter Presswirkung an der inneren Oberfläche des Werkzeugs anliegt. Die Fixiervorrichtung wird zweckmäßigerweise nach der Aufbringung der Armierungsschicht gelöst und aufgrund des inneren Überdrucks im Inliner wird die Faservorratskappe zum Polbereich geschoben und hierbei der Faservorrat freigegeben. Dieser Vorgang basiert im Wesentlichen auf zwei Effekten. Aufgrund des inneren Überdrucks wird die Armierungsschicht radial aufgeweitet und zieht sich als Kompensation hierzu axial zusammen. Dieser Effekt ist über den Radius der Armierungsschicht gesehen jedoch unterschiedlich stark ausgeprägt. Einerseits verlaufen die inneren Lagen der Armierungsschicht auf einem kleineren Radius als die äußeren, so dass in den inneren Lagen weniger Fasermaterial zum Aufweiten zur Verfügung steht als außen. Gleichzeitig müssen aber andererseits bei der gewünschten radialen Kompression der Armierungsschicht die inneren Lagen deutlich mehr aufgeweitet werden als die äußeren, da die radiale Ausdehnung der äußeren Lagen durch die starre innere Oberfläche des Werkzeugs begrenzt ist. Dies hat insgesamt zur Folge, dass für die inneren Lagen ein deutlich größerer Faservorrat benötigt wird als für die äußeren Lagen der Armierungsschicht. Die- sem Sachverhalt wird durch eine entsprechende geometrische Gestaltung der Faservor- ratskappe Rechnung getragen. Zweckmäßigerweise wird hiernach die Armierungsschicht mit einem Harz, vorzugsweise einem Epoxidharz, getränkt, welches nach seiner Aushärtung die Armierungsschicht im durch den inneren Überdruck im Inliner aufgeweiteten Zustand einfriert. Das Harz kann mittels einer Infiltration (Unterdruckverfahren) oder alternativ mit Hilfe einer Injektion (Überdruckverfahren) in die Armierungsschicht eingebracht werden. Nach vollständiger Aushärtung des Harzes wird der Inliner entlastet und der Druckspeicher aus dem Werkzeug entnommen. Durch das ausgehärtete Harz ist sichergestellt, dass die Armierungsschicht in ihrer radial komprimierten Form, welche sie während der Beaufschlagung des Inliners mit dem inneren Überdruck eingenommen hat, verharrt, also„eingefro- ren" ist. Die Armierungsschicht ist somit dauerhaft radial komprimiert und ermöglicht bei vorgegebenen Außenabmessungen des Druckspeichers die Nutzung eines großen freien Behältervolumens. In order to obtain a very compact reinforcing layer, which allows a large usable storage volume for given external dimensions of the pressure accumulator, the following method is used: Preferably, after application of the reinforcing layer, the inliner is introduced into a tool enclosing the reinforcing layer and subjected to an internal overpressure, so that the pressure accumulator presses against the inner surface of the tool. The fixing device is expediently released after the application of the reinforcing layer and due to the internal overpressure in the inliner the fiber supply cap is pushed to the pole region and thereby released the fiber supply. This process is essentially based on two effects. Due to the internal overpressure, the reinforcing layer is radially expanded and contracts as compensation for this axially together. However, this effect is seen differently over the radius of the reinforcing layer. On the one hand, the inner layers of the reinforcing layer run on a smaller radius than the outer, so that in the inner layers less fiber material is available for expansion than the outside. At the same time, however, the inner layers have to be widened significantly more than the outer ones in the case of the desired radial compression of the reinforcing layer, since the radial extent of the outer layers is limited by the rigid inner surface of the tool. This has the overall result that for the inner layers, a significantly larger fiber stock is required than for the outer layers of the reinforcing layer. This situation is explained by a corresponding geometric design of the fiber taken care of. Appropriately, thereafter, the reinforcing layer is impregnated with a resin, preferably an epoxy resin, which freezes after its hardening the reinforcing layer in the expanded by the internal pressure in the inliner state. The resin can be introduced into the reinforcing layer by means of an infiltration (negative pressure method) or alternatively by means of an injection (overpressure method). After complete curing of the resin, the inliner is relieved and the pressure accumulator removed from the tool. The hardened resin ensures that the reinforcing layer remains in its radially compressed form, which it has assumed during pressurization of the inliner with the internal overpressure, ie is "frozen in." The reinforcing layer is thus permanently radially compressed and permits given external dimensions of the pressure accumulator the use of a large free container volume.
Zweckmäßigerweise werden die Verstärkungsfasern zumindest bereichsweise, vorzugs- weise in den inneren Lagen der Armierungsschicht, mit einem gegenüber dem Neutralwinkel von ca. 54° reduzierten Winkel, z.B. 46 - 52°, insbesondere 48 - 50°, um den Inliner geflochten. Die Armierungsschicht ist somit bestrebt, sich diesem Neutralwinkel anzunähern und zieht sich aus diesem Grund bei einer inneren Druckbeaufschlagung des Inliners axial zusammen, wodurch die Faservorratskappen gegen die Polkappen gedrückt werden. Advantageously, the reinforcing fibers are at least partially, preferably in the inner layers of the reinforcing layer, with an angle reduced from the neutral angle of about 54 °, e.g. 46 - 52 °, especially 48 - 50 °, braided around the inliner. The reinforcing layer thus endeavors to approach this neutral angle and, for this reason, contracts axially when the inner liner is pressurized internally, as a result of which the fiber supply caps are pressed against the polar caps.
Durch die beschriebene Freigabe des Faservorrats stehen im unbelasteten Zustand des Druckspeichers die Verstärkungsfasern in den inneren Lagen der Armierungsschicht unter einer geringeren Vorspannung als ohne Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens., Hierdurch wird die mechanische Belastung dieser Lagen im Betrieb reduziert und es kann insgesamt die Auslegung einer dünneren Armierungsschicht erfolgen, die eine Vergrößerung des nutzbaren Behältervolumens und dabei gleichzeitig die Einsparung von teurem - Armierungsmaterial ermöglicht. Wie bereits erläutert, legt sich nach dem Lösen der Fixiervorrichtung die Faservorratskappe aufgrund der Zugspannung in den Verstärkungsfasern unter Presswirkung an die Polkappe an. Im Rahmen der Erfindung liegt es hierbei insbe- sondere, dass sich die Faservorratskappe zumindest bereichsweise an die Außenkontur der Polkappe anpasst. Hierdurch ist sichergestellt, dass sich während des Betriebs des Druckspeichers die Faservorratskappe gegenüber der Polkappe nicht verschieben kann. Zweckmäßigerweise wird die Faservorratskappe bei ihrer Anpassung an die Außenkontur der Polkappe elastisch verformt und verbleibt somit in diesem elastisch verformten Zustand dauerhaft im Druckspeicher. Zweckmäßigerweise werden die einzelnen Lagen der Armierungsschicht derart aufgebracht, dass die auf der Faservorratskappe entstehenden Umkehrpunkte am Übergang zwischen den einzelnen Lagen mit zunehmender Schichtdicke axial in Richtung Inliner ver- schoben sind. Dies hängt insbesondere mit dem zuvor bereits beschriebenen, nach außen hin abnehmenden Bedarf an Faservorrat zusammen. Insgesamt ergibt sich hierdurch eine optimale Gestaltung der gesamten Flechtstruktur, die eine möglichst gleichmäßige Belastung aller Verstärkungsfasern sicherstellt. Zweckmäßigerweise wird die aus einer Vielzahl von Fasern aufgebaute Armierungsschicht nach oder ggf. auch vor der Freigabe des Fa- servorrats mit einem Harz getränkt, z.B. durch eine Injektion oder eine Infiltration des Harzes, und nach Freigabe des Faservorrats ausgehärtet, um die zwischen den Fasern befindlichen Freiräume aufzufüllen und die Festigkeit der Armierungsschicht hierdurch weiter zu stärken. Vorzugsweise wird die Armierungsschicht während der Infiltration von außen oder auch durch die Aufbringung eines Innenüberdrucks auf den Inliner von innen verpresst, um während dieses Verfahrensschrittes das Volumen der Freiräume zu reduzieren und damit nach Aushärtung des Harzes eine möglichst geringe Dicke der Armierungsschicht zu erhalten. So kann beispielsweise der Inliner während der Harzinfiltration bzw. -Injektion mit einem Innenüberdruck von 2 - 100 bar, vorzugsweise 2 - 50 bar, beaufschlagt werden. In diesem Zustand des Druckspeichers wird nun die Armierungsschicht, welche durch den inneren Überdruck radial verpresst ist, mit dem Harz getränkt, welches bei weiterhin aufrechtem Innenüberdruck aushärtet. Auf diese Weise wird die Armierungsschicht in diesem radial verpressten Zustand„eingefroren", so dass auch nach einer Entlastung des Inliners die hohe Faserdichte in der Armierungsschicht erhalten bleibt. Als Harz kann beispielsweise ein Epoxidharz zum Einsatz kommen. By the described release of the fiber supply are in the unloaded state of the pressure accumulator, the reinforcing fibers in the inner layers of the reinforcing layer under a lower bias than without application of the method., The mechanical stress of these layers is reduced during operation and it can be a thinner overall design Armierungsschicht done, which allows an increase in the usable container volume and at the same time the saving of expensive - reinforcing material. As already explained, after the fixing device has been released, the fiber supply cap, due to the tensile stress in the reinforcing fibers, presses against the polar cap. In the context of the invention, it is in this case in particular that the fiber supply cap adapts at least regionally to the outer contour of the pole cap. This ensures that during operation of the pressure accumulator the fiber supply cap can not move relative to the pole cap. Conveniently, the fiber supply cap is elastically deformed in their adaptation to the outer contour of the pole cap and thus remains permanently in the pressure accumulator in this elastically deformed state. Expediently, the individual layers of the reinforcing layer are applied in such a way that the reversal points arising on the fiber supply cap are shifted axially in the direction of the inliner with increasing layer thickness at the transition between the individual layers. This is particularly due to the previously described, decreasing outwardly demand for fiber stock. Overall, this results in an optimal design of the entire braiding, which ensures the most uniform possible loading of all reinforcing fibers. Expediently, the reinforcing layer composed of a multiplicity of fibers is impregnated with a resin after or, if appropriate, prior to the release of the filtrate, for example by injection or infiltration of the resin, and hardened after release of the fiber supply, to be between the fibers Free space to fill and strengthen the strength of the reinforcing layer thereby further. Preferably, the reinforcing layer is pressed during the infiltration from the outside or by the application of an internal overpressure on the inliner from the inside to reduce the volume of the free spaces during this process step and thus to obtain the smallest possible thickness of the reinforcing layer after curing of the resin. For example, during the resin infiltration or injection, the inliner can be subjected to an internal overpressure of 2 to 100 bar, preferably 2 to 50 bar. In this state of the pressure accumulator, the reinforcing layer, which is radially compressed by the internal overpressure, is then impregnated with the resin, which cures while the internal overpressure remains upright. In this way, the reinforcing layer is "frozen" in this radially compressed state so that the high fiber density in the reinforcing layer is retained even after the inliner has been relieved of stress.
Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Druckspeicher gemäß Anspruch 8. Bevorzugte Ausführungsformen dieses Druckspeichers sind in den Unteransprüchen 9 bis 16 beschrieben. Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung erläutert. Es zeigen schematisch: The invention further provides a pressure accumulator according to claim 8. Preferred embodiments of this accumulator are described in the subclaims 9 to 16. In the following the invention will be explained with reference to a drawing showing only one embodiment. They show schematically:
Fig. 1a, b: einen erfindungsgemäßen Druckspeicher während des Herstellungsverfahrens in einer Seitenansicht bzw. einer dreidimensionalen Ansicht; Fig. 2 a, b: den in Fig. 1 a, b dargestellten Druckspeicher im fertig hergestellten Zustand, 1a, b: an accumulator according to the invention during the manufacturing process in a side view and a three-dimensional view, respectively; 2 a, b: the pressure accumulator shown in Fig. 1 a, b in the finished state,
Fig. 3: eine ausschnittsweise Querschnittsdarstellung des in den Fig 1 a - 2b dargestellten Druckspeichers während des Herstellungsverfahrens, und 3 shows a fragmentary cross-sectional view of the pressure accumulator shown in FIGS. 1a-2b during the production process, and FIG
Fig. 4a bis d: die in der Fig. 3 dargestellte Faservorratskappe in verschiedenen Einzelansichten. 4a to d: the fiber supply cap illustrated in FIG. 3 in various individual views.
Die Figuren 1a, b sowie 2a, b zeigen einen Druckspeicher 1 zur Speicherung von Wasser- stoff in einem Kraftfahrzeug. Der Druckspeicher 1 besitzt einen zwei Polkappen 2, 2' aufweisenden, aus Kunststoff hergestellten Inliner 3 mit einem zylindrischen Mittelabschnitt 4. An diesen Mittelabschnitt 4 sind endseitig die beiden Polkappen 2, 2' angeformt. Die Polkappe 2 des Druckspeichers 1 umfasst zur Befüllung bzw. zur Abgabe von Wasserstoff zusätzlich einen auch als Boss bezeichneten Stutzen 5 mit einer Öffnung 6. Die an dem gegenüberliegenden Ende des Druckspeichers 1 vorgesehene Polkappe 2' umfasst zusätzlich einen sog. Blindboss 7, welcher lediglich zur Montage des Druckspeichers 1 im Fahrzeug dient. Auf den Inliner 3 ist außenseitig eine Verstärkungsfasern 8 aufweisende, geflochtene, mehrlagige Armierungsschicht 9 aufgebracht. Die Verstärkungsfasern 8 sind im Ausführungsbeispiel als Carbon-Fasern ausgebildet und in den Figuren 1a - 2b zwecks Verbesserung der Übersichtlichkeit lediglich einzeln angedeutet. Ebenso ist zum besseren Verständnis der Zeichnungen die Armierungsschicht 9 nur in den Figuren 1a und 2a schematisch dargestellt. Den Figuren 1a und 2a ist zu entnehmen, dass zwischen den Polkappen 2, 2' und der Armierungsschicht 9 jeweils eine Faservorratskappe 10, 10' vorgesehen ist, die während der Aufbringung der Verstärkungsfasern 8 auf den Inliner 3 einen Faser- vorrat 22 (vergl. Fig. 3) für die inneren Lagen der Armierungsschicht 9 sicherstellt. Der Fig. 3 kann entnommen werden, dass während der Aufbringung der Armierungsschicht 9 die Faservorratskappe 10 und die Polkappe 2 gemeinsam einen Hohlraum 11 bilden und die Faservorratskappe 10 durch eine Fixiervorrichtung 12 in einer entsprechenden Position fixiert ist. Analog sind auch die Faservorratskappe 10' und die Polkappe 2' zueinander posi- tioniert. Die Faservorratskappen 0, 10' sind jeweils dünnwandig mit einer mittleren Wanddicke < 5 mm ausgebildet und aus Kunststoff hergestellt. Insbesondere die Fig. 2a und b zeigen, dass im fertig hergestellten Zustand des Druckspeichers 1 die Gestalt der Faservorratskappen 10, 10' an die Außenkontur der Polkappen 2, 2' angepasst ist. Hierzu weisen die Faservorratskappen 10, 10' im Außenbereich 13 eine elastische Verformbarkeit auf, die die Anpassung an die Außenkontur der Polkappen 2, 2' ermöglicht. Dies wird insbesondere aus einer vergleichenden Betrachtung der Figuren 1a und 2a ersichtlich. FIGS. 1a, b and 2a, b show a pressure accumulator 1 for storing hydrogen in a motor vehicle. The pressure accumulator 1 has a two pole caps 2, 2 'having, made of plastic inliner 3 with a cylindrical central portion 4. At this central portion 4, the two pole caps 2, 2' are integrally formed. The polar cap 2 of the pressure accumulator 1 additionally comprises a nozzle 5, also referred to as a boss, with an opening 6 for filling or dispensing hydrogen. The polar cap 2 'provided at the opposite end of the pressure accumulator 1 additionally comprises a so-called blind boss 7, which merely used for mounting the pressure accumulator 1 in the vehicle. On the inliner 3, a reinforcing fibers 8 having, braided, multi-layer reinforcing layer 9 is applied on the outside. The reinforcing fibers 8 are formed in the embodiment as carbon fibers and in the figures 1a - 2b for the purpose of clarity, only indicated individually. Similarly, for better understanding of the drawings, the reinforcing layer 9 is shown schematically only in Figures 1a and 2a. It can be seen from FIGS. 1a and 2a that between the pole caps 2, 2 'and the reinforcing layer 9 a respective fiber supply cap 10, 10' is provided, which during the application of the reinforcing fibers 8 to the inliner 3 has a fiber supply 22 (see FIG. Fig. 3) ensures the inner layers of the reinforcing layer 9. 3 it can be seen that during the application of the reinforcing layer 9, the fiber supply cap 10 and the polar cap 2 together form a cavity 11 and the fiber supply cap 10 is fixed by a fixing device 12 in a corresponding position. Analogously, the fiber supply cap 10 'and the polar cap 2' are positioned relative to one another. The fiber reservoir caps 0, 10 'are each formed thin-walled with a mean wall thickness <5 mm and made of plastic. In particular, Figs. 2a and b show that in the finished state of the pressure accumulator 1, the shape of the fiber storage caps 10, 10 'is adapted to the outer contour of the pole caps 2, 2'. For this purpose, the fiber reservoir caps 10, 10 'in the outer region 13 on an elastic deformability, the the adaptation to the outer contour of the pole caps 2, 2 'allows. This can be seen in particular from a comparative examination of FIGS. 1a and 2a.
Die Figuren 4a bis d zeigen die in der Figur 3 dargestellte Faservorratskappe 10 als Einzel- teil in unterschiedlichen Ansichten. In Fig. 4a ist eine Draufsicht von oben, in Fig. 4b der Schnitt A-A in Fig. 4a und in den Fig. 4c,d eine dreidimensionale Ansicht von schräg oben bzw. schräg unten dargestellt. Die Faservorratskappe 10 weist eine umlaufende Materialschwächung 14 auf, die während der Anpassung dieser Kappe 0 an die Außenkontur der Polkappe 2 als Drehgelenk für den Außenbereich 13 der Faservorratskappe 10 dient. Die Materialschwächung 14 wird im Ausführungsbeispiel aus mehreren Umfangsschlitzen 5 gebildet. Die Umfangsschlitze 15 sind gleichmäßig über den Umfang verteilt. Sie durchdringen das Material des Faservorratskappe 10 vollständig. Wie zuvor bereits beschrieben, ist der Außenbereich 13 elastisch, so dass er die entsprechende Kontur der Polkappe 2 in diesem Bereich annehmen kann. In ihrem achsnahen Innenbereich 16 ist die Faservorrats- kappe 10 hingegen starr ausgebildet, so dass sie eine starre Verbindung mit der Fixiervorrichtung 12 eingehen kann. Die Geometrie des starren Innenbereiches 16 der Faservorratskappe 10 ist an die achsnahe Kontur der Polkappe 2 - welche im Ausführungsbeispiel durch die Kontur des Boss 5 gebildet wird - angepasst. Die Faservorratskappe 10 weist ferner in ihrem Außenbereich 13 zum Außenrand hin verlaufende Materialschwächungen 17 auf, die in diesem Bereich 13 zur Erleichterung der Anpassung an die Außenkontur der Polkappe 2 dienen. Diese Materialschwächungen 17 sind im Ausführungsbeispiel jeweils als Längsschlitz ausgebildet. Die Längsschlitze 17 sind gleichmäßig über den Umfang verteilt. Bei einer Anpassung der Faservorratskappe 10 an die Geometrie der Polkappe 2 werden die Längsschlitze 17 aufgeweitet (s. Fig. 2a, b). Auch die Längsschlitze 17 durchdrin- gen das Material der Faservorratskappe 10 vollständig. In ihrem achsnahen Innenbereich 16 weist die Faservorratskappe 10 ferner mehrere Fixieröffnungen 19 auf, die gemeinsam eine Verbindungseinrichtung 20 zur Verbindung der Faservorratskappe 10 mit der Fixiervorrichtung 12 bilden. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung des Druckspeichers 1 wird anhand der Fig. 3 erläutert. Zunächst wird mittels eines Kunststoff-Blasformverfahrens der aus einem zylindrischen Mittelabschnitt 4 mit endseitigen Polkappen 2, 2' aufgebaute Inliner 3 des Druckspeichers 1 hergestellt. Die Polkappen 2, 2' umfassen zusätzlich einen, vorzugsweise jeweils aus Metall hergestellten, Boss 5 bzw. einen Blindboss 7, die nach dem Blasformver- fahren montiert werden. Anschließend wird der Inliner 3 außenseitig mit der Verstärkungs- fasern 8 aufweisenden, mehrlagigen Armierungsschicht 9 umflochten (zwecks Vereinfachung der Darstellung zeigt die Fig. 3 lediglich die innersten Lagen der Armierungsschicht 9). Auf die beiden Polkappen 2, 2' wird vor der Aufbringung der Verstärkungsfasern 8 jeweils eine Faservorratskappe 10, 10' aufgebracht, deren äußere Oberfläche vom Polbe- reich 21 , 21 ' der entsprechenden Polkappe 2, 2' beabstandet ist. Während der Aufbringung der Armierungsschicht 9 werden die Verstärkungsfasern 8 auf den Körper des Inliners 3 und in den Polbereichen 21 , 21 ' entsprechend auf die äußere Oberfläche der Faservorratskappen 2, 2' aufgebracht. Aufgrund der Distanz zwischen der äußeren Oberfläche der Faservorratskappen 10, 10' und dem Polbereich 21 , 21 ' der Polkappen 2, 2' werden die von den Verstärkungsfasern 8 gebildeten inneren Lagen der Armierungsschicht 9 in den Polbereichen 21 , 21 ' mit einem Faservorrat 22 versehen. FIGS. 4a to d show the fiber supply cap 10 illustrated in FIG. 3 as a single part in different views. In Fig. 4a is a plan view from above, in Fig. 4b of the section AA in Fig. 4a and in Fig. 4c, d is a three-dimensional view obliquely from above or obliquely below. The fiber supply cap 10 has a peripheral material weakening 14, which serves as a hinge for the outer region 13 of the fiber supply cap 10 during the adaptation of this cap 0 to the outer contour of the polar cap 2. The material weakening 14 is formed in the embodiment of several circumferential slots 5. The circumferential slots 15 are evenly distributed over the circumference. They completely penetrate the material of the fiber supply cap 10. As already described above, the outer region 13 is elastic, so that it can assume the corresponding contour of the polar cap 2 in this region. On the other hand, in its inner area 16 near the axis, the fiber storage cap 10 is rigidly formed so that it can form a rigid connection with the fixing device 12. The geometry of the rigid inner region 16 of the fiber supply cap 10 is adapted to the near-axis contour of the pole cap 2 - which is formed in the embodiment by the contour of the boss 5 - adapted. The fiber supply cap 10 also has in its outer region 13 to the outer edge extending towards material weaknesses 17, which serve in this area 13 to facilitate the adaptation to the outer contour of the polar cap 2. These material weakenings 17 are each formed in the embodiment as a longitudinal slot. The longitudinal slots 17 are distributed uniformly over the circumference. When the fiber supply cap 10 is adapted to the geometry of the polar cap 2, the longitudinal slots 17 are widened (see FIGS. 2a, b). The longitudinal slots 17 also completely penetrate the material of the fiber supply cap 10. In its near-axis inner region 16, the fiber supply cap 10 further comprises a plurality of fixing openings 19, which together form a connecting device 20 for connecting the fiber supply cap 10 with the fixing device 12. The inventive method for producing the pressure accumulator 1 will be explained with reference to FIG. 3. First of all, the inliner 3 of the pressure accumulator 1 constructed from a cylindrical middle section 4 with end pole caps 2, 2 'is produced by means of a plastic blow molding process. The pole caps 2, 2 'additionally comprise a boss 5, which is preferably made of metal, or a blind boss 7, which are mounted after the blow molding process. Subsequently, the inliner 3 is provided on the outside with the reinforcing fibers 8 having, multi-layer reinforcing layer 9 braided (for the sake of simplicity of illustration, Fig. 3 shows only the innermost layers of the reinforcing layer 9). On the two pole caps 2, 2 ', a fiber supply cap 10, 10' is applied before the application of the reinforcing fibers 8, whose outer surface is spaced from the pole region 21, 21 'of the corresponding polar cap 2, 2'. During the application of the reinforcing layer 9, the reinforcing fibers 8 are applied to the body of the inliner 3 and in the pole areas 21, 21 'respectively on the outer surface of the fiber storage caps 2, 2'. Due to the distance between the outer surface of the fiber storage caps 10, 10 'and the pole region 21, 21' of the pole caps 2, 2 ', the inner layers of the reinforcing layer 9 formed by the reinforcing fibers 8 are provided with a fiber supply 22 in the pole regions 21, 21' ,
Die Fig. 3 zeigt, dass die Faservorratskappe 10 und die Polkappe 2 mit dem Boss 5 während der Aufbringung der Armierungsschicht 9 gemeinsam einen Hohlraum 1 1 bilden. Die Faservorratskappe 10 wird bei der Aufbringung der Armierungsschicht 9 von einer Fixiervorrichtung 12 fixiert, die während dieses Arbeitsschritts die Beabstandung der Faservorratskappe 10 vom Polbereich 21 sicherstellt. 3 shows that the fiber supply cap 10 and the polar cap 2 together with the boss 5 during the application of the reinforcing layer 9 together form a cavity 1 1. The fiber supply cap 10 is fixed during the application of the reinforcing layer 9 by a fixing device 12, which ensures the spacing of the fiber supply cap 10 from the pole region 21 during this working step.
Nach Aufbringung der kompletten Armierungsschicht 9 wird der Druckspeicher 1 in ein nicht dargestelltes, die Armierungsschicht 9 vollständig umschließendes, an die äußere Kontur der Armierungsschicht 9 angepasstes Infiltrations- bzw. Injektionswerkzeug eingebracht, die Fixiervorrichtung 12 gelöst und der Inliner 3 mit einem inneren Überdruck beaufschlagt. Hierbei legt sich die Armierungsschicht 9 unter Presswirkung an der inneren Oberfläche des Werkzeugs an. Aufgrund der Zugspannung der aufgebrachten Verstär- kungsfasern 8 verschiebt sich die Faservorratskappe 10 zum Polbereich 21 in Pfeilrichtung x und hierbei wird der Faservorrat 22 freigegeben. After application of the entire reinforcing layer 9, the pressure accumulator 1 is introduced into an unillustrated, the reinforcing layer 9 completely enclosing, adapted to the outer contour of the reinforcing layer 9 Infiltrations- or injection tool, the fixing device 12 is released and the inliner 3 applied with an internal pressure. Here, the reinforcing layer 9 applies under pressing action on the inner surface of the tool. Due to the tensile stress of the applied reinforcing fibers 8, the fiber supply cap 10 shifts to the pole region 21 in the direction of the arrow x and in this case the fiber supply 22 is released.
Bei der Freigabe des Faservorrates 22 passen sich die Faservorratskappen 10, 10' an die - zum Teil jeweils von Boss 5 bzw. Blindboss 7 gebildete - Außenkontur der Polkappen 2, 2' an (vergl. auch Fig. 2a, b). Hierzu ist - wie bereits zuvor im Zusammenhang mit den Fig. 4a - e beschrieben - der Außenbereich 13 der Faservorratskappen 10, 10' elastisch ausgebildet. Im Ausführungsbeispiel entspricht der Übergang vom starren Innenbereich 16 zum elastischen Außenbereich 13 der Faservorratskappe 10 in Bezug auf die äußere Oberfläche der Polkappe 2 im wesentlichen dem Übergang von Boss 5 zum Blasformteil des Inli- ners 3. D.h. der starre Innenbereich 16 der Faservorratskappe legt sich an der Oberfläche des Boss 5 an, wohingegen sich der Außenbereich 13 unter einer elastischen Verformung an der umlaufenden Materialschwächung 14 an die angrenzende Oberflächenkontur des Blasformteils des Inliners 3 anpasst. Ferner ist anhand der Fig. 3 erkennbar, dass vor der Freigabe des Faservorrats 22 die einzelnen Lagen der Armierungsschicht 9 derart aufge- bracht wurden, dass die auf der Faservorratskappe 10 entstehenden Umkehrpunkte 23 am Übergang zwischen den einzelnen Lagen mit zunehmender Schichtdicke axial in Richtung Inliner 3 verschoben sind. Die Faservorratskappe 10 selbst stellt einen vorgegebenen Abstand Δ X zur Polkappe 2 sicher, der maßgeblich die Größe des Faservorrats 22 bestimmt. Durch die Faservorratskappen 10, 10' können die Faserlängen in allen Lagen exakt vorge- halten und positioniert werden. When the fiber supply 22 is released, the fiber supply caps 10, 10 'adapt to the outer contour of the pole caps 2, 2', which is formed in each case by boss 5 or blind boss 7 (see also FIGS. 2 a, b). For this purpose, as already described previously in connection with FIGS. 4a-e, the outer region 13 of the fiber supply caps 10, 10 'has an elastic design. In the exemplary embodiment, the transition from the rigid inner region 16 to the elastic outer region 13 of the fiber reservoir cap 10 with respect to the outer surface of the polar cap 2 essentially corresponds to the transition from Boss 5 to the blow molded part of the inliner 3. That is, the rigid inner region 16 of the fiber reservoir caps the surface of the boss 5, whereas the outer region 13 adapts to the adjacent surface contour of the blow molded part of the inliner 3 under elastic deformation on the peripheral material weakening 14. Furthermore, it can be seen with reference to FIG. 3 that prior to the release of the fiber supply 22, the individual layers of the reinforcing layer 9 were applied in such a way that the reversal points 23 formed on the fiber supply cap 10 at the transition between the individual layers axially with increasing layer thickness in the direction of inliner 3 are moved. The fiber supply cap 10 itself ensures a predetermined distance .DELTA.X to the polar cap 2, which determines the size of the fiber supply 22 significantly. Through the fiber supply caps 10, 10 ', the fiber lengths can be exactly pre-held and positioned in all layers.
Nachdem sich die Faservorratskappen 10, 10' an die Polkappen 2, 2' angelegt haben, wird die Armierungsschicht 9 im Infiltrations- bzw. Injektionswerkzeug mit einem (ebenfalls nicht dargestellten) Harz getränkt, um die zwischen den einzelnen Verstärkungsfasern 8 befindli- chen Freiräume aufzufüllen und die Festigkeit der Armierungsschicht 9 hierdurch weiter zu stärken. Aufgrund des inneren Überdrucks im Inliner 3 ist die Armierungsschicht 9 radial verpresst und besitzt hierdurch eine reduzierte Wandstärke. Gleichzeitig reduziert sich durch diese radiale Verpressung das Gesamtvolumen der Freiräume zwischen den Fasern 8, welches vom Harz aufgefüllt werden muss. Durch die Aushärtung des Harzes bei inne- rem Überdruck im Inliner 3 bleibt die Gestalt der verpressten Armierungsschicht 9 im fertig hergestellten, unbelasteten Druckspeicher 1 weitgehend erhalten; sie wird sozusagen„eingefroren". Dies führt einerseits zu einer Gewichts- und Materialersparnis, da weniger Harzmaterial benötigt wird, und gewährleistet andererseits gleichzeitig ein größeres nutzbares Speichervolumen bei vorgegebenen Außenabmessungen des Druckspeichers 1. After the fiber supply caps 10, 10 'have been applied to the pole caps 2, 2', the reinforcing layer 9 in the infiltration or injection tool is impregnated with a resin (likewise not shown) in order to fill up the free spaces located between the individual reinforcing fibers 8 and further strengthen the strength of the reinforcing layer 9 thereby. Due to the internal overpressure in the inliner 3, the reinforcing layer 9 is radially compressed and thus has a reduced wall thickness. At the same time reduced by this radial compression, the total volume of the free spaces between the fibers 8, which must be filled up by the resin. As a result of the curing of the resin at an internal overpressure in the inliner 3, the shape of the compressed reinforcing layer 9 in the finished, unloaded pressure accumulator 1 is largely retained; On the one hand, this leads to a reduction in weight and material, since less resin material is required, and on the other hand simultaneously ensures a larger usable storage volume for given outer dimensions of the pressure accumulator 1.
Patentansprüche claims

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Herstellung eines Druckspeichers (1), insbesondere zur Speicherung von Wasserstoff in Kraftfahrzeugen, 1. A method for producing a pressure accumulator (1), in particular for storing hydrogen in motor vehicles,
- wobei zunächst, vorzugsweise mittels eines Kunststoff-Blasformverfahrens, ein mindestens eine Polkappe (2, 2') aufweisender Inliner (3) des Druckspeichers (1) hergestellt wird und - In which first, preferably by means of a plastic blow molding, at least one pole cap (2, 2 ') having Inliner (3) of the pressure accumulator (1) is prepared and
- wobei anschließend der Inliner (3) außenseitig mit einer Verstärkungsfasern (8) aufweisenden, mehrlagigen Armierungsschicht (9) versehen, vorzugsweise umflochten wird, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Polkappe (2, 2') vor der Aufbringung der Verstärkungsfasern (8) eine Faservorratskappe (10, 10') aufgebracht wird, deren äußere Oberfläche vom Polbereich (21, 21 ') der Polkappe (2, 2') beabstandet ist, wobei während der Aufbringung der Armierungsschicht (9) die Verstärkungsfasern (8) auf den Körper des Inliners (3) und im Polbereich (21 , 21 ') entsprechend auf die äußere Oberfläche der Faservorratskappe (10, 10') aufgebracht werden, so dass aufgrund der Distanz zwischen äußerer Oberfläche der Faservorratskappe (10, 10') und dem Polbereich (21 , 21 ') der Polkappe (2, 2') die von den Verstärkungsfasern- In which then the inliner (3) on the outside with a reinforcing fibers (8) having multi-layer reinforcing layer (9) is preferably braided, characterized in that on the polar cap (2, 2 ') before the application of the reinforcing fibers (8) Fiber supply cap (10, 10 ') is applied, the outer surface of the pole region (21, 21') of the pole cap (2, 2 ') spaced apart, wherein during the application of the reinforcing layer (9), the reinforcing fibers (8) on the body of the Inliners (3) and in the pole region (21, 21 ') are respectively applied to the outer surface of the fiber supply cap (10, 10'), so that due to the distance between the outer surface of the fiber supply cap (10, 10 ') and the pole region (21 , 21 ') of the polar cap (2, 2') that of the reinforcing fibers
(8) gebildeten inneren Lagen der Armierungsschicht (9) im Polbereich (21 , 21 ') mit einem Faservorrat (22) versehen werden. (8) formed inner layers of the reinforcing layer (9) in the pole region (21, 21 ') are provided with a fiber supply (22).
Verfahren nach Anspruch , dadurch gekennzeichnet, dass die Faservorratskappe (10, 10') und die Polkappe (2, 2') während der Aufbringung der ArmierungsschichtA method according to claim, characterized in that the fiber supply cap (10, 10 ') and the polar cap (2, 2') during the application of the reinforcing layer
(9) gemeinsam einen Hohlraum (1 1) bilden. (9) together form a cavity (1 1).
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Faservorratskappe (10, 10') bei der Aufbringung der Armierungsschicht (9) von einer Fixiervorrichtung (12) fixiert wird, die während dieses Arbeitsschritts die Beabstandung der Faservorratskappe (10, 10') vom Polbereich (21 , 21 ') sicherstellt. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass nach Auftragung der Armierungsschicht (9) der Inliner (3) in ein die Armierungsschicht (9) umschließendes Werkzeug eingebracht und mit einem inneren Überdruck beaufschlagt wird, so dass der Druckspeicher (1 ) unter Presswirkung an der inneren Oberfläche des Werkzeugs anliegt, und dass die Fixiervorrichtung (12) nach der Aufbringung der Armierungsschicht (9) gelöst und aufgrund des inneren Überdrucks im Inliner (3) die Faservorratskappe (10, 10') zum Polbereich (21 , 21 ') geschoben und hierbei der Faservorrat (22) freigegeben wird. A method according to claim 1 or 2, characterized in that the fiber supply cap (10, 10 ') during the application of the reinforcing layer (9) by a fixing device (12) is fixed, during this operation, the spacing of the fiber supply cap (10, 10') from the pole region (21, 21 '). Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that after application of the reinforcing layer (9) of the inliner (3) is introduced into a reinforcing layer (9) enclosing tool and subjected to an internal pressure, so that the pressure accumulator (1) presses against the inner surface of the tool, and that the fixing device (12) is released after application of the reinforcing layer (9) and due to the internal overpressure in the inliner (3), the fiber supply cap (10, 10 ') to the pole region (21, 21 ') pushed and in this case the fiber supply (22) is released.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass hiemach die Armierungsschicht (9) mit einem Harz, vorzugsweise einem Epoxidharz, getränkt wird, welches nach seiner Aushärtung die Armierungsschicht (9) im durch den inneren Überdruck aufgeweiteten Zustand einfriert. A method according to claim 4, characterized in that hiemach the reinforcing layer (9) is impregnated with a resin, preferably an epoxy resin, which freezes after its hardening the reinforcing layer (9) in the expanded state by the internal overpressure.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Faservorratskappe (10, 10') hierbei zumindest bereichsweise an die Außenkontur der Polkappe (2, 2') anpasst. A method according to claim 5, characterized in that the fiber supply cap (10, 10 ') in this case at least partially adapts to the outer contour of the pole cap (2, 2').
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Lagen der Armierungsschicht (9) derart aufgebracht werden, dass die auf der Faservorratskappe (10, 10') entstehenden Umkehrpunkte (23) am Übergang zwischen den einzelnen Lagen mit zunehmender Schichtdicke axial in Richtung Inliner (3) verschoben sind. Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the individual layers of the reinforcing layer (9) are applied such that on the fiber supply cap (10, 10 ') resulting inversion points (23) at the transition between the individual layers with increasing layer thickness axially displaced in the direction of inliner (3).
Druckspeicher (1 ), insbesondere zur Speicherung von Wasserstoff in Kraftfahrzeugen, mit Pressure accumulator (1), in particular for the storage of hydrogen in motor vehicles, with
- einem mindestens eine Polkappe (2, 2') aufweisenden, vorzugsweise auf Kunststoffbasis hergestellten, Inliner (3) - an inliner (3) having at least one polar cap (2, 2 '), preferably made of plastic
- einer Verstärkungsfasern (8) aufweisenden, vorzugsweise geflochtenen, mehrlagigen Armierungsschicht (9), die außenseitig auf den Inliner (3) aufgebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Polkappe (2, 2') und Armierungsschicht (9) eine Faservorratskappe (10, 10') vorgesehen ist, die während der Aufbringung der Verstärkungsfasern (8) auf den Inliner (3) einen Faservorrat (22) für die inneren Lagen der Armierungsschicht (9) sicherstellt. - a reinforcing fibers (8) having, preferably braided, multi-layer reinforcing layer (9) which is externally applied to the inliner (3), characterized in that between the polar cap (2, 2 ') and reinforcing layer (9) a fiber supply cap (10, 10 ') is provided during the application the reinforcing fibers (8) on the inliner (3) ensures a fiber supply (22) for the inner layers of the reinforcing layer (9).
9. Druckspeicher (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Faservorratskappe (10, 10') dünnwandig, z.B. mit einer mittleren Wanddicke < 10 mm, ausgebildet und vorzugsweise aus Kunststoff hergestellt ist. 9. Pressure accumulator (1) according to claim 8, characterized in that the fiber supply cap (10, 10 ') thin-walled, e.g. with a mean wall thickness <10 mm, formed and preferably made of plastic.
10. Druckspeicher (1 ) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass im fertig hergestellten Zustand des Druckspeichers (1) die Gestalt der Faservorratskappe (10, 10') an die Außenkontur der Polkappe (2, 2') angepasst ist. 10. Pressure accumulator (1) according to claim 8 or 9, characterized in that in the finished state of the pressure accumulator (1), the shape of the fiber supply cap (10, 10 ') to the outer contour of the pole cap (2, 2') is adjusted.
1 1. Druckspeicher (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Faservorratskappe (10, 10') zumindest bereichsweise, insbesondere im Außenbereich (13), eine, vorzugsweise elastische, Verformbarkeit aufweist, die die Anpassung an die Außenkontur der Polkappe (2, 2') ermöglicht. 1 1. pressure accumulator (1) according to claim 10, characterized in that the fiber supply cap (10, 10 ') at least partially, in particular in the outer region (13), one, preferably elastic, deformability, the adaptation to the outer contour of the polar cap ( 2, 2 ') allows.
12. Druckspeicher (1 ) nach Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Faservorratskappe (10, 10') eine umlaufende Materialschwächung (14) aufweist, die während der Anpassung der Faservorratskappe (10, 10') an die Außenkontur der Polkappe (2, 2') als Drehgelenk für den Außenbereich (13) der Faservorratskappe (10, 10') dient. 12. Pressure accumulator (1) according to claim 10 or 11, characterized in that the fiber supply cap (10, 10 ') has a circumferential material weakening (14), which during the adaptation of the fiber supply cap (10, 10') to the outer contour of the polar cap ( 2, 2 ') serves as a hinge for the outer region (13) of the fiber supply cap (10, 10').
13. Druckspeicher (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Faservorratskappe (10, 10') in ihrem achsnahen Innenbereich (16) starr ausgebildet ist. 13. Pressure accumulator (1) according to any one of claims 8 to 12, characterized in that the fiber supply cap (10, 10 ') in its axially proximal inner region (16) is rigid.
14. Druckspeicher (1 ) nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Faservorratskappe (10, 10') in ihrem Außenbereich (13) zum Außenrand hin verlaufende Materialschwächungen (17) aufweist, die in diesem Bereich (13) zur Erleichterung der Anpassung an die Außenkontur der Polkappe (2, 2') dienen. 14. Pressure accumulator (1) according to one of claims 10 to 13, characterized in that the fiber supply cap (10, 10 ') in its outer region (13) to the outer edge extending material weakenings (17), in this region (13) for Facilitate the adaptation to the outer contour of the polar cap (2, 2 ') serve.
15. Druckspeicher (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Faservorratskappe (10, 10') im achsnahen Innenbereich (16) mindestens eine Verbindungseinrichtung (20) zur Verbindung der Faservorratskappe (10, 10') mit einer Fixiervorrichtung (12) aufweist, die zur Fixierung der Faservorratskappe (10, 10') während der Aufbringung der Armierungsschicht (9) dient. 15. Pressure accumulator (1) according to one of claims 8 to 14, characterized in that the fiber supply cap (10, 10 ') in the near-axis inner region (16) at least one connecting means (20) for connecting the fiber supply cap (10, 10') with a Fixing device (12), which serves for fixing the fiber supply cap (10, 10 ') during the application of the reinforcing layer (9).
16. Druckspeicher (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Armierungsschicht (9) mit einem Harz, vorzugsweise einem Epoxidharz, getränkt ist. 16. Pressure accumulator (1) according to one of claims 8 to 15, characterized in that the reinforcing layer (9) is impregnated with a resin, preferably an epoxy resin.
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