EP3374685A1 - Verbesserter antistatischer drucktank - Google Patents

Verbesserter antistatischer drucktank

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EP3374685A1
EP3374685A1 EP17826416.4A EP17826416A EP3374685A1 EP 3374685 A1 EP3374685 A1 EP 3374685A1 EP 17826416 A EP17826416 A EP 17826416A EP 3374685 A1 EP3374685 A1 EP 3374685A1
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EP
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pressure tank
diffuser
tank according
hollow body
openings
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Shubbar Abul Amir
SHUBBAR, MAHDI
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    • F17C2270/0168—Applications for fluid transport or storage on the road by vehicles

Definitions

  • the present invention relates to a pressure tank for storing high and low pressure fluids / gases, in particular LPG or CNG, comprising a hollow body of thermoplastic
  • Plastic having at least one opening, which has a circumferential contact surface, one connection piece per opening, which has at least one passage to the interior of the hollow body and which is connected areally with a complementary portion with contact surface, wherein the passage at a lower
  • a diffuser which closes the passage in the axial direction and has only substantially in the radial direction facing openings, in the interior of the hollow body, a diffuser enclosing the antistatic wall is present.
  • Tanks for holding gases or liquids under low or high pressure e.g. liquefied petroleum gas (LPG) or compressed natural gas (CNG) are known in the art. These tanks are made, among other things, from thermoplastic synthetic material by blow molding, rotational molding or injection molding. In order to increase the pressure resistance, these tanks are provided in a second step with an outer layer of resilient fibers, which are usually embedded in a casting resin, which connects the fibers together and fixes them on the inner plastic layer.
  • LPG liquefied petroleum gas
  • CNG compressed natural gas
  • Such a tank must be provided regardless of the design in any case with at least one fitting into which a pressure-tight coupling part in the form of a valve, hose or pipe end is used to fill the tank or empty.
  • the connection between the connecting piece and the coupling part can be made via a latching plug or bayonet lock, but in high-pressure applications, for the most part
  • Screw caps with low thread pitch used.
  • the inner hollow vessel also referred to as a liner
  • a liner may in this case consist of metal, for example aluminum, titanium or steel, or, as mentioned above, be made of a plastic, for example a thermoplastic.
  • the latter have the advantage that they are easier to mold and thus can be produced more cheaply and, moreover, their thermal expansion coefficients are better adapted to the matrix of the fiber-reinforced upper layer, which is usually a synthetic resin.
  • the disadvantage however, on the one hand a lower compressive strength compared to metallic liners same wall thickness, and a lower temperature resistance. Depending on the application, however, these disadvantages are behind the advantages listed above.
  • plastic liners which is of primary importance for the present invention, is their low electrical conductivity and the concomitant tendency to charge statically when filling with a high pressure fluid.
  • the fluid exits from the outlet opening of the filling valve, usually metal valve at high speed and travels with electrons, which then on impact on the inner
  • Vascular wall are deposited in the area of the impact site. Charge separation can furthermore be caused by the fluid jet impinging on the opposite side of the inner wall at high speed. With hollow bodies or liners made of metal or another conductive material, a charge compensation can take place quickly and easily. To further increase safety both hollow body / liner and valve can be grounded. With plastic fibers, such as thermoplastics, this is not or hardly possible or effective due to the poor electrical conductivity. The consequence is the static charge of the hollow body / liner, which literally can discharge in a flash and unpredictably. If there is still residual oxygen in the interior of the vessel, or if the filled fluid (mixture) is flammable, an explosion can occur. This problem occurs especially when filling an empty, dry pressure tank, since in this case the outflow of forming static charges can only take place poorly and also, if no previous inertization with inert gas has taken place, oxygen is present.
  • Inflow velocity of the fluid can be seen from the valve.
  • a diffuser at the lower end of the valve. This closes the passage in the axial direction and has only radially oriented openings, so that the inflowing fluid undergoes a directional deflection. As a result, it is braked on the one hand and does not strike the opposite inner wall as a bundled jet, but is split into several partial flows, which initially run horizontally without further measures and then deflected slightly under the influence of gravity almost tangentially onto the Inside wall would meet.
  • the abovementioned patent proposes additionally enclosing the diffuser by a cylindrical collar formed as part of the liner / hollow body on the inside of the opening of the hollow body.
  • the effluent from the radial openings of the diffuser fluid thus bounces against the collar and is thereby redirected again and strongly braked.
  • a disadvantage of this solution is that the extreme deceleration of the fluid through the circulating, closed collar leads to a full running of the remaining space between the diffuser and collar, so builds up a strong back pressure and thus the flow rate is greatly reduced.
  • the flow in the intermediate space is very turbulent, so that there is a strong mechanical load on the adjacent components, diffuser, coupling part, fitting and collar, which contribute to a faster aging.
  • a much more serious problem of the strong back pressure in the gap between the diffuser and the collar is that it causes the inflowing fluid to be pressed into the seam between the hollow body and the connection piece, which runs at the top of the intermediate space between the diffuser and the collar , which can be compromised especially at high filling pressures and rates, the tightness of the local pressure tank.
  • connection pieces Since the wall thicknesses and the dimensional accuracy requirements for the connection pieces differ considerably from the wall thicknesses and the tolerances of the pressure tank, in practice it makes no sense nor is it economical to produce the connection pieces and the tanks in one piece.
  • Publication US 2014/0299610 A1 describes a pressure tank with a two-part connecting piece, in which an outer part made of a softer, more adaptable material blocks the connection. to the hollow vessel / liner and the fiber-reinforced layer resting thereon.
  • a second part is concentrically embedded, which provides a connection option to a valve or otherwise coupling part in the form of an internal thread. In order to withstand the forces that occur, this is made of a harder material.
  • the present invention has the task of developing a connector for pressure tanks made of plastic, which effectively prevents static charging, yet allows high filling rates and guaranteed absolute tightness even at high pressures.
  • the invention teaches to provide an antistatic wall surrounding the diffuser which is formed as a part of the fitting or a neck ring or coupling part explained below.
  • the tightness during filling is then ensured by the fact that the inevitable interface between the connector and the hollow body / liner advantageously outside of the filling with a high dynamic pressure loaded gap between diffuser and antistatic wall is positioned.
  • a reduction in this dynamic pressure is achieved in that the antistatic wall and distributed over its circumference has a plurality of turbulator openings.
  • the fluid flowing into the space between the diffuser at the lower end of the passage and the antistatic wall can leave the gap. This relieves the space left between the diffuser and the antistatic wall, thus providing a higher flow rate.
  • the size of the turbulator opening is ideally chosen to be somewhat smaller than the beam cross section of the fluid emerging from the diffuser opening, wherein the beam expansion after leaving the diffuser opening is taken into account. This causes the flow to not be completely laminar, reducing charge separation by the flow.
  • connection piece of the pressure tank which ultimately serves for the (pressure-) stable connection of an actual coupling part for connection to fluid-carrying hoses or pipes with the hollow body including a possible fiber-reinforced cover layer , which bans the interface between the connector and the hollow body as a weak point from the space between the diffuser and antistatic wall, and achieve by introducing turbulator openings a largely stationary, less turbulent flow in the space, creating the build-up back pressure and thus the material load of this Reduced pressure exposed parts and the flow rate at given filling pressure is increased accordingly.
  • the fluid is sprinkler-like atomized when hitting the webs of the antistatic wall or at the latest when exiting the constrictor turbulator openings and leaves the area of the gap as rain of fine and fine droplets that no longer have enough kinetic energy to impact on impact to effect a significant charge stripping on the hollow body inner wall or by friction in the air.
  • the anti-static effect of the collar with turbulator openings according to the present invention is thus at least equal to that of a continuous collar, but avoids its massive disadvantages.
  • the number of turbulator openings is preferably an integer multiple of the number of radial diffuser openings; in particular, the present invention proposes to provide the same number of turbulator and diffuser openings.
  • the antistatic collar preferably has the same symmetries as the diffuser. Both diffuser and antistatic wall, including the turbulator openings, particularly preferably have an n-fold rotational symmetry with n> 2 and one
  • the turbulator openings may be shaped differently, for example as round or oval openings in the antistatic wall. Preferably, however, they are designed as elongated recesses or notches starting at the lower edge of the wall and extending over a substantial part of their vertical extension, which have a width in the tangential direction which corresponds approximately to the diameter of the diffuser openings. This is firstly simple to manufacture and secondly results in a flow pattern of the inflowing fluid in the area of the connection piece, which represents a very good balance between turbulence and laminarity and, overall, a quasi-stationary flow.
  • the lateral contour of the antistatic wall can be varied, for example, an additional waviness can be impressed on a round base contour, or else a polygonal basic shape is selected.
  • Another way to favorably influence the flow conditions when filling the pressure tank is to impart a suitable topography to the inner end face of the diffuser on which the inflowing fluid impinges before exiting through the diffuser openings. This may, for example, be embodied as a convex or conical curvature opposite to the flow direction of the impinging fluid, which leads to improved pressure relief of the connection piece and higher flow rates.
  • a mechanism can be integrated in the diffuser, which closes the passage openings at excessively high flow rates.
  • an advantageous further development is further to form the antistatic wall as a separate part for attachment to the coupling part. This simplifies maintenance or replacement of the antistatic wall as a heavily loaded and thus wear-prone component.
  • this simple serviceability represents a great advantage over designs according to the prior art in which the appropriate collar has an internal, integral component of the hollow body / liner represents.
  • the antistatic wall is attached to the coupling part or embodied as part of the fitting or neck ring
  • various materials may be used to make it, to affect electrostatic or wear properties.
  • a thermoplastic material can also be used.
  • the connector of the pressure tank according to the invention is in the most common case in one piece, ie a coupling or connection option for valves, hoses or pipes or the like is integrated into the connector itself. This advantageously avoids additional contact or seams, which could endanger the tightness of the pressure tank.
  • the so-called neck ring in an outer connection part made of softer, tougher material, in particular a material similar to the thermoplastic material of the hollow body and meltable by means of this connectable material, concentrically a second part, the so-called neck ring, of hard material, preferably metal, embedded, which has a valve or other coupling part via an internal thread or another coupling option.
  • the neck ring is in this case pressed or cast in a complementary recess of the actual connection piece.
  • the fitting is molded around the neck ring by casting or spraying.
  • the neck ring in particular its contact surface with the actual connection piece, preferably has no circular symmetry, but only an n-fold rotation and particularly preferably one Mirror symmetry with a mirror plane containing the axial direction.
  • the contact surface may, for example, have a polygonal, star or wavy outline. As a result, the contact area is increased and allows a better transfer of torque from the neck ring in the connector.
  • the present invention proposes to discuss the scope of the
  • Neck ring or the circumferential collar or flanges distributes grooves and / or connecting holes, in which the liquid thermoplastic material of the connection piece can flow during manufacture. After cooling, a particularly stable, suitable for torque transmission connection is thus achieved. This is important in order to avoid any frequent changes, i. Screwing in and unscrewing a coupling part, the moments that occur could worsen the bond between the neck ring and actual fitting, which over time could lead to leakage to failure of the fitting.
  • the contact surface between the connector and the hollow body is also designed as a non-circularly symmetric torque clutch.
  • a polygonal, star or wavy outline is also possible here.
  • An alternative is to cast a thermoplastic hollow body around the fitting, whereby a particularly close connection and power transmission is guaranteed, especially when vertical holes are provided in the outer region of the connector into which flow the still liquid material of the hollow body and solidify there can.
  • the disadvantage here is that the connector already be present during the production of the hollow body must and can not be changed without destroying it.
  • present invention proposes particularly preferred to make the contact surfaces to the one or more fittings in the region of the opening (s) of the hollow body accessible from the outside, so that the connector after completion and curing of the hollow body, inserted and strig meet and / or can be pressed.
  • the axial cross-section of the opening should increase monotonically in the outward direction, in such a way that the axial projection of further outward-lying cross-sections further inward.
  • the connection part of the connection piece is made of thermoplastic material similar to the hollow body material, the connection can preferably take place by superficial melting of the contact surfaces and compression.
  • the diffuser is to the coupling part, i. the valve for connecting a hose or pipe, and in the most general case, the present invention also includes such a configuration.
  • the present invention proposes to integrate the diffuser, like the antistatic wall, in the actual connection piece. This has the background that usually in an internal thread of the connector or
  • Neck ring screwed coupling part is not always the same angular position relative to the antistatic wall occupies, but this varies at least a little with each screwing.
  • the relative position of the diffuser openings to the turbulator openings is also not always the same, which can have a negative effect on the flow of the inflowing fluid.
  • This variation of the relative position is advantageously avoided by integration of the diffuser into the fitting.
  • the radially oriented diffuser openings are preferably round, oval or polygonal, in particular rectangular.
  • connection part neck ring has preferably at the upper end of its passage opening on a centering bevel.
  • the neck ring has an axially downwardly projecting collar which is surrounded on its outer sides by the material of the fitting.
  • the contact surface to the actual connection piece is further increased.
  • the material of the connection piece which lies inwardly from the collar in the radial direction forms a sealing lip whose radial thickness has a decisive influence on the tightness of the pressure tank. Due to the finite vertical dimension of the connection piece, the opening with inserted connection piece projects slightly into the interior of the hollow body.
  • the internal tank pressure now acts on both the outer and the inner side of this toroidal emphasis, the inner side is formed depending on the embodiment with or without integrated diffuser through the coupling part or the lower part of the connector.
  • the material of the connecting piece and in particular the sealing lip is compressed. Furthermore, by the pressure in the tank, fluid or gas is pressed into the gap between a sealing ring of a coupling part and the sealing lip, deforming both the sealing ring and the sealing lip until an equilibrium of forces between the stresses in the sealing ring, the sealing lip and the internal tank pressure is achieved.
  • sealing lip If the radial thickness of the sealing lip is not sufficiently dimensioned, leakage occurs at the connection between the actual connecting piece and the neck ring or connecting piece and coupling part. The latter can be avoided by using a sealing ring between the coupling part and the sealing lip.
  • the hardness of this sealing ring should increase with the test pressure of the tank, and thus also the intended maximum filling pressure.
  • the present invention therefore proposes to make the radial thickness of the sealing lip larger with the intended test pressure of the pressure tank according to the invention. Specifically, it is proposed to increase the thickness of the sealing lip in proportion to the test pressure. In experiments it was found that a change according to the relationships
  • Dmax [mm] 0.01 F [bar] + 3.0 optimal tightness guaranteed.
  • P denotes the test pressure
  • Dmin the lower and the Dmax the upper limit of the preferred radial sealing lip thickness D.
  • connection of such a conical valve is provided by suitable design of the neck ring.
  • the design of the connector is addressed without diffuser, since conical valves are already equipped in the most common design with a diffuser, but without anti-static wall.
  • the hollow body of the pressure tank according to the invention In order to withstand very high test pressures of several hundred to over one thousand bar, the hollow body of the pressure tank according to the invention must be enclosed by a fiber-reinforced cover layer. This is all the more necessary, since the thermoplastic materials proposed for the hollow body could withstand only a few bar up to a maximum of about ten bar on their own with typical wall thicknesses in the millimeter range.
  • the fibers used in this layer can be synthetic fibers, such as Glass, carbon, aramid, dyneema or other synthetic fibers, or natural fibers. Various fiber species can also be used in combination to optimize costs at a desired strength.
  • the matrix in which these fibers are embedded consists of either thermally or optically crosslinked
  • (Art) resins such as epoxy resin, or of a plastic, for example polyethylene, which is applied in liquid form to the fiber-wound hollow body and then allowed to cool.
  • the outer side of the hollow body before the winding of the fibers and the application of the surrounding matrix is subjected to a surface treatment in which the roughness increases and thus a better connection between matrix layer and liner / hollow body is achieved.
  • Figure 1 Cross-section through an embodiment of the pressure tank according to the invention with anti-static wall with turbulator ports on the connector and in a coupling part integrated diffuser
  • FIG. 1 a enlarged detail of the lower half of the connecting piece from FIG. 1
  • Figure 2 Perspective view obliquely from below on the
  • Figure 3 Perspective view obliquely from below and cutaway view of another embodiment of the connector with integrated diffuser.
  • Figure 4 relationship between test pressure and sealing lip thickness in the radial direction
  • Figure 5 cross-section of another embodiment of the connector with profiled diffuser Stirnf laugh
  • Figure 6 shows a cross section of a further embodiment of the connection piece and coupling part with the latter associated anti-static wall and diffuser
  • FIG. 8 a cross-section of a further embodiment of the connecting piece with overpressure safety device integrated in the diffuser (in the closed position)
  • FIG. 8a shows a cross section through the connecting piece from FIG. 8 with the overpressure safety device opened
  • FIG. 1 shows a cross section through an opening with inserted connection part of a pressure tank according to the invention.
  • Connector 2 is fixedly inserted into opening 1 1, wherein the mutually complementary contact surfaces 26 and 1 1 1 a torque clutch for uniform and effective transmission of torque from the connector 2 on the hollow body.
  • Another torque coupling is covered by the contact surfaces between the connection part 20 of the connection piece 2 and the fiber-reinforced layer 8, which hollow body 1 and partial connection part 20.
  • Connecting piece 2 is in two parts and consists of the outer connecting part 20 and in this embedded neck ring 23, which has an internal thread 25, by means of which coupling part 3 is screwed into the connecting piece 2.
  • the handling and positioning of coupling part 3 in the manufacture, in particular, if it is done automatically by a loading robot, is characterized by the Centering bevel 234 facilitates at the upper end of the internal thread 25.
  • the Centering bevel 234 facilitates at the upper end of the internal thread 25.
  • diffuser 22 is integrated in the coupling part 3.
  • Diffuser 22 serves to slow down and redirect a fluid flowing in under high pressure, for which purpose it closes openings 21 in the axial direction and only has radially oriented outlet openings 221.
  • the radially flowing after passing through diffuser openings 221 fluid hits with respect to a theoretical flow velocity without diffuser reduced speed on the diffuser 22 enclosing antistatic wall 27, which is formed as turbulator openings 28, here formed as elongated notches, interrupted cylinder collar.
  • Antistatic wall 27 is an axially directed projection of the outer connector 20 and thus constitutes an integral part of the connecting part 20.
  • the diffuser 2 are mirror-symmetrical and rotationally symmetrical, where he 6 having no rotational symmetry. The same applies to antistatic wall 27.
  • the tightness of the pressure tank according to the invention shown here both in the filling and in the pressure-filled state is further advantageous by dimensioning the radial thickness of the sealing lip 24, which extends between a down in the axial direction from the neck ring 23, starting neck collar 231 and sealing ring 31 of the Coupling part 3 extends, proportionally increasing with the intended test pressure, ie Maximum pressure of the tank guaranteed.
  • FIG. 1a shows an enlarged section of the lower half of connecting piece 2 and of the lower end of passage 21, respectively.
  • the difference between the height HT of the internal thread 25 and the distance DO between the lower edge of internal thread 25 and sealing ring 31 is selected according to the relationship HT-DO ⁇ 0.5 TP, where TP stands for the thread pitch of the internal thread 25.
  • Figure 2 shows a perspective view obliquely from below of the connector of Figure 1.
  • the hexagonal shaped contact surface 26, which with the complementary contact surface of the opening of the hollow body, in which connector 2 is inserted and welded or glued, a torque clutch for transmission of torques of fitting 2 forms on the hollow body of the pressure tank.
  • neck ring 23 is screwed coupling part 3, which has at its lower end on the flow in the axial direction a flow-forming diffuser 22.
  • Coupling part 3 is screwed in so far that the radially oriented diffuser openings 221 are aligned approximately with turbulator openings 28 in antistatic wall 27.
  • FIG. 3 shows a further preferred embodiment of the connection part of the pressure tank according to the invention.
  • diffuser 22 is mirror-symmetric and six-fold rotationally symmetric.
  • the lower part of the figure shows a cutaway view of the connector 2. As you can see, this is also a two-part rem fitting 20 and neck ring 23 constructed. Neck ring 25 in turn has an internal thread 25 for connecting a hose, pipe or a valve or other coupling part.
  • diffuser 22 as clearly seen in this subfigure, is an integral part of fitting 2, more specifically fitting 20. This avoids a potentially different relative orientation of the diffuser openings 221 to the antistatic wall 27 and the turbulator openings 28 during each screwing operation.
  • FIG. 4 shows in a graph the relationship proposed by the present invention between the radial thickness D of the sealing lip 24 and the desired test pressure.
  • the sealing lip thickness is here plotted on the y-axis, the pressure on the x-axis.
  • the gradient is linearly monotonously increasing with a proportionality constant (slope) of 0.01 mm / bar in the case of the maximum recommended thickness Dmax and 0.019 mm / bar in the case of the minimum recommended thickness Dmin.
  • the respective intercepts at 100 bar are 3.03 mm and 4.0 mm respectively with minimum and maximum recommended thickness.
  • the radial thickness D should therefore be between Dmin and Dmax for given test pressure P in order to guarantee optimum tightness.
  • FIG. 5 shows a further advantageous embodiment of the connecting piece 2 of the pressure tank according to the invention, which, in order to modify the flow conditions on the inner end face 222 of the diffuser, has a frusto-conical protrusion opposite to the direction of flow of the fluid.
  • the lateral Halsringflansch 232 serves to support the neck ring 23 under axial load.
  • embedded neck ring holes 233 in which the liquid thermoplastic material of the connector can flow during manufacture.
  • FIG. 6 shows an embodiment in which both the diffuser 22 and the antistatic wall 27 form part of the coupling part 3. This offers the special advantage that the antistatic wall 27 can be made easily accessible as highly loaded component maintenance or replacement measures in which the coupling part 3 is removed.
  • FIG. 7 illustrates an embodiment of the antistatic wall 27 and the diffuser 22, in which the turbulator openings 28 of the antistatic wall 27 are radially tapered and have a polygonal contour.
  • Such formations of the turbulator openings and expedient contours on the inner surface of the antistatic wall 27 facing the diffuser 22 represent a possibility for guiding the flow of fluid in detail and also for influencing the material wear of the antistatic wall 27 itself.
  • FIG. 8 shows an embodiment of the diffuser 22 with integrated overpressure protection 9, which is here in the closed position.
  • a complementary representation of the overpressure safety device 9 in the open position is given in FIG. 8a.
  • the overpressure safety device is entrained and closes the outlet above the diffuser openings 221.

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Abstract

Drucktank zur Speicherung von Hoch- und Niederdruckfluiden/Gasen, insbesondere LPG oder CNG, umfassend einen Hohlkörper (1) aus thermoplastischem Kunststoff mit wenigstens einer Öffnung (11), welche eine umlaufende Kontaktfläche (111) aufweist, jeweils ein Anschlussstück (2) pro Öffnung (11), welches wenigstens je einen Durchläse (21) zum Innenraum (13) des Hohlkörpers (1) aufweist und das mit einem komplementären Abschnitt (26) mit Kontaktfläche (111) flächig verbunden ist, wobei der Durchläse (21) an einem unteren Ende einen Diffusor (22) aufweist, der den Durchläse (21) in axialer Richtung verschließt und nur im Wesentlichen in radiale Richtung weisende Öffnungen (221) aufweist, im Inneren von Hohlkörper (1) eine den Diffusor (22) umschließende Antistatik-Wand (27) vorhanden ist, wobei die Antistatik-Wand (27) ein Teil des Anschlussstückes (2) oder des Halsrings (23) ist oder als ein separates Teil am Kupplungsteil (3) befestigt ist.

Description

Verbesserter antistatischer Drucktank
Vorliegende Erfindung befasst sich mit einem Drucktank zur Speicherung von Hoch- und Niederdruckfluiden/Gasen, insbesondere LPG oder CNG, umfassend einen Hohlkörper aus thermoplastischem
Kunststoff mit wenigstens eine Öffnung, welche eine umlaufende Kontaktfläche aufweist, jeweils ein Anschlussstück pro Öffnung, welches wenigstens je einen Durchlass zum Innenraum des Hohlkörpers aufweist und das mit einem komplementären Abschnitt mit Kontakt- fläche flächig verbunden ist, wobei der Durchlass an einem unteren
Ende einen Diffusor aufweist, der den Durchlass in axialer Richtung verschließt und nur im Wesentlichen in radiale Richtung weisende Öffnungen aufweist, im Inneren des Hohlkörpers eine den Diffusor umschließende Antistatik-Wand vorhanden ist.
Tanks zur Aufnahme von Gasen oder Flüssigkeiten, die unter niedrigem oder hohem Druck stehen, wie z.B. liquified petroleum gas (LPG) oder compressed natural gas (CNG), sind im Stand der Technik bekannt. Diese Tanks werden unter anderem aus thermoplasti- schem Kunststoff im Blasformverfahren, Rotationsformverfahren o- der im Spritzguss hergestellt. Um die Druckfestigkeit zu erhöhen, werden diese Tanks in einem zweiten Schritt mit einer äußeren Schicht aus belastbaren Fasern versehen, die zumeist in ein Gießharz eingebettet sind, das die Fasern miteinander verbindet und sie auf der inneren Kunststoffschicht fixiert.
Ein solcher Tank muss unabhängig von der Ausführung in jedem Fall mit wenigstens einem Anschlussstück versehen werden, in das druckdicht ein Kupplungsteil in Form eines Ventils, Schlauch- oder Rohrendes einsetzt wird, um den Tank zu befüllen bzw. zu entleeren. Die Verbindung zwischen Anschlussstück und Kupplungsteil kann über einen rastgesicherten Steck oder auch Bajonettverschluss erfolgen, bei Hochdruckanwendungen werden jedoch zumeist
Schraubverschlüsse mit niedriger Gewindesteigung eingesetzt.
Das innenliegende Hohlgefäß, auch als Liner bezeichnet, kann hierbei aus Metall, etwa Aluminium, Titan oder Stahl bestehen, oder aber, wie eingangs erwähnt, aus einem Kunststoff, etwa einem Thermoplasten gefertigt sein. Letztere haben den Vorteil, dass sie einfacher formbar sind und sich somit günstiger herstellen lassen und des Weiteren auch in ihrem thermischen Ausdehnungskoeffizienten besser an die Matrix der faserverstärkten Oberschicht, welches üblicherweise ein Kunstharz ist, angepasst sind. Der Nachteil ist jedoch zum einen eine niedrigere Druckfestigkeit gegenüber metallischen Linern gleicher Wandstärke, sowie eine geringere Temperaturbeständigkeit. Je nach Anwendung treten diesen Nachteile aber hinter den zuvor aufgeführten Vorzügen zurück.
Ein weiterer Nachteil von Kunststofflinern, der für vorliegende Erfin- dung im Vordergrund steht, ist ihre geringe elektrische Leifähigkeit und die damit einhergehende Tendenz, sich beim Befüllen mit einem unter hohem Druck einströmendem Fluid statisch aufzuladen. Dabei tritt das Fluid aus der Austrittsöffnung des zum Befüllen verwendeten, üblicherweise metallenen Ventils mit hoher Geschwindigkeit aus und reist dabei Elektronen mit, die dann beim Aufprall auf die innere
Gefäßwand im Bereich der Auftreffstelle deponiert werden. Eine Ladungstrennung kann weiterhin durch den mit hoher Geschwindigkeit auf die gegenüberliegende Seite der Innenwand auftreffenden Fluid- strahl verursacht werden. Bei Hohlkörpern bzw. Linern aus Metall oder einem anderen leitfähigen Material kann ein Ladungsausgleich schnell und leicht stattfinden. Zur weiteren Erhöhung der Sicherheit können auch sowohl Hohlkörper/Liner als auch Ventil geerdet werden. Bei Kunststoffli- nern, etwa Thermoplasten, ist dies aufgrund der schlechten elektrischen Leitfähigkeit nicht oder kaum möglich bzw. effektiv. Die Folge ist die statische Aufladung des Hohlkörpers/Liners, welche sich im Wortsinne blitzartig und unvorhersehbar entladen kann. Ist im Gefäßinneren noch Restsauerstoff vorhanden, oder ist das eingefüllte Flu- id(gemisch) an sich brennbar, kann es somit zu einer Explosion kommen. Dieses Problem tritt besonders beim Befüllen eines leeren, trockenen Drucktanks auf, da hierbei der Abfluss sich bildender statischer Ladungen nur schlecht stattfinden kann und auch, falls keine vorherige Inertialisierung mit Schutzgas stattgefunden hat, Sauerstoff vorhanden ist.
Im Stand der Technik sind bisher zwei Klassen von Lösungen dieses Problems vorgeschlagen worden, die sich unter den Stichworten Behebung und Vermeidung zusammenfassen lassen. Beide Lösungen sind beispielhaft in der Patentschrift US 7,656,642 B2 (Ulekleiv et al.) beschrieben.
Die Lösungen zur Behebung schlagen vor, die Leitfähigkeit der Gefäßinnenwandung zu verbessern, etwa durch eine leitende Beschich- tung des ansonsten nicht oder kaum leitfähigen Kunststoffes. Dies hat den Nachteil, dass der Vorteil der einfacheren und günstigeren Herstellung thermoplastischer Liner zumindest teilweise wieder zunichte gemacht wird. Darüber hinaus nutzt sich eine solche Be- schichtung an hochbelasteten Stellen der Hohlgefäßinnenwand, insbesondere an dem Punkt, der der Einlassöffnung gegenüber liegt, schnell ab. Auch die Zugabe von antistatischen Additiven ist nur bedingt anwendbar, da diese nur einen kurzfristigen Effekt haben. Die Vermeidungsstrategie versucht hingegen bei der Ursache der statischen Aufladung ansetzen, welche in der hohen
Einströmgeschwindigkeit des Fluids aus dem Ventil zu sehen ist. Um diese zu reduzieren wird vorgeschlagen, am unteren Ende des Ventils einen Diffusor anzubringen. Dieser verschließt den Durchläse in axialer Richtung und besitzt nur radial orientierte Öffnungen, so dass das einströmende Fluid eine Richtungsumlenkung erfährt. Dadurch wird es zum einen gebremst und schlägt zum anderen auch nicht als gebündelter Strahl auf die gegenüberliegende Innenwand auf, sondern wird in mehrere Teilströme aufgespalten, die ohne weitere Maßnahmen zunächst horizontal verlaufen und dann unter dem Ein- fluss der Schwerkraft leicht abgelenkt nahezu tangential auf die Innenwand treffen würden. Um eine weitere Geschwindigkeitsreduktion zu erreichen, schlägt oben genannte Patentschrift jedoch vor, den Diffusor zusätzlich durch einen als Teil des Liners/Hohlkörpers ausgebildeten, zylindrischen Kragen an der Innenseite der Öffnung des Hohlkörpers zu umschließen. Das aus den radialen Öffnungen des Diffusors ausströmende Fluid prallt somit gegen den Kragen und wird dabei nochmals umgelenkt und stark abgebremst.
Ein Nachteil dieser Lösung ist, dass die extreme Abbremsung des Fluids durch den umlaufenden, geschlossenen Kragen zu einem Volllaufen des zwischen Diffusor und Kragen verbleibenden Zwischenraums führt, sich also ein starker Gegendruck aufbaut und damit die Durchflussrate stark gesenkt wird. Die Strömung im Zwischenraum ist hierbei sehr turbulent, so dass es zu einer starken mechanischen Belastung der angrenzenden Bauteile, Diffusor, Kupplungsteil, Anschlussstück und Kragen, kommt, welche einer schnelleren Alterung Vorschub leisten. Ein noch viel gravierenderes Problem des starken Gegendrucks im Zwischenraum zwischen Diffusor und Kragen ist jedoch, dass dieser dazu führt, dass das einströmende Fluid in die Nahtstelle zwischen Hohlkörper und Anschlussstück, welche an der Oberseite des Zwi- schenraums zwischen Diffusor und Kragen verläuft, gepresst wird, wodurch besonders bei hohen Befülldrücken und -raten die Dichtheit des dortigen Drucktanks kompromittiert werden kann.
Da sich bei den Anschlussstücken die Wandstärken und die Anforde- rungen an die Maßgenauigkeit erheblich von den Wandstärken und den Toleranzen des Drucktankes unterscheiden, ist es in der Praxis weder sinnvoll noch wirtschaftlich, die Anschlussstücke und die Tanks in einem Guss herzustellen.
Vielmehr ist es üblich, einen Hohlbehälter aus Kunststoff nach seiner Fertigstellung in einem weiteren Arbeitsgang mit einem separat gefertigten und zumeist mehrteiligen Anschlussstück zu versehen. So beschreibt z.B. die Patentanmeldung US 201 1/010/1002 einen Tank aus Kunststoff mit zwei Öffnungen. Auf diese Öffnungen wird von außen her und von innen her jeweils ein in etwa zylindrisches Anschlussteil aufgesetzt, das an einem Ende mit einem kragenförmigen Flansch verbreitert ist. Diese beiden Teile werden mit einem Gewinde zusammen geschraubt und dadurch aneinander gedrückt, sodass sie flächig von innen und von außen auf dem Bereich um die Öffnung des Tanks herum aufliegen. Durch entsprechenden Druck sowie durch zusätzlich in den Tank oder die Flansche eingelassene Dichtungsringe wird die erforderliche Druckfestigkeit erzielt.
Die Veröffentlichungsschrift US 2014/0299610 A1 beschreibt einen Drucktank mit einem zweiteiligen Anschlussstück, bei dem ein äußeres Teil aus weicherem, anpassungsfähigeren Material die Verbin- dung zum Hohlgefäß/Liner und zur darauf aufliegenden Faserverstärkten Schicht bereitstellt. In dieses äußere Anschlussstück ist konzentrisch ein zweites Teil eingebettet, welches eine Anschlussmöglichkeit an ein Ventil oder anders Kupplungsteil in Form eines innenliegenden Gewindes bereitstellt. Um den auftretenden Kräften standhalten zu können, ist dieses aus einem härteren Material gefertigt. Zwischen dem Innenteil und einem eingeschraubten Ventil befindet sich eine Dichtungslippe des Anschlussstückes, welche im Zusammenspiel mit einem oder mehreren das Ventil umschließenden Dichtringen den dichten Sitz des Ventils auch bei hohem Druck sicherstellen.
Diese Veröffentlichungsschrift lehrt, die radiale Dicke der Dichtungslippe proportional mit dem gewünschten Prüfdruck zu verringern. Dies hat allerdings den Nachteil, dass bei hohen Drücken unter Umständen die Dichtlippe nicht in der Lage ist, die druckbedingte Verformung von Ventil, Anschlussstück und Öffnung und insbesondere der Dichtringe auszugleichen, was Undichtigkeiten zur Folge haben kann.
Auf diesem Hintergrund hat sich vorliegende Erfindung die Aufgabe gestellt, für Drucktanks aus Kunststoff ein Anschlussstück zu entwickeln, welches einer statischen Aufladung effektiv vorbeugt, trotzdem hohe Füllraten ermöglicht und auch bei hohen Drücken absolute Dichtigkeit garantiert.
Als Lösung lehrt die Erfindung, eine den Diffusor umschließende Antistatik-Wand vorzusehen, die als ein Teil des Anschlussstückes oder eines weiter unten erläuterten Halsrings oder des Kupplungsteils ausgeformt ist. Die Dichtheit beim Befüllen ist dann dadurch sichergestellt, dass die unvermeidliche Nahtstelle zwischen Anschlussstück und Hohlkörper/Liner vorteilhaft außerhalb des beim Befüllen mit einem hohen dynamischen Druck belasteten Zwischenraumes zwischen Diffusor und Antistatik-Wand positioniert ist.
In vorteilhafter Ausführung wird eine Verringerung dieses Staudrucks dadurch erreicht, dass die Antistatik-Wand und über ihren Umfang verteilt mehrere Turbulatoröffnungen aufweist. Durch diese kann das in den Zwischenraum zwischen dem Diffusor am unteren Ende des Durchlasses und der Antistatik-Wand einströmende Fluid den Zwischenraum verlassen. Dies entlastet den zwischen Diffusor und Antistatik-Wand verbleibenden Zwischenraum und sorgt somit für eine höhere Durchflussrate. Durch entsprechende Positionierung der Turbulatoröffnungen relativ zu den radialen Öffnungen des Diffusors kann weiterhin die Turbulenz der Strömung beeinflusst werden. Es ist hierbei sinnvoll, pro Diffusoröffnung mindestens eine Turbulator- öffnung in der Antistatik-Wand vorzusehen. Diese können jeweils in etwa mit der zugeordneten Diffusoröffnung fluchtend ausgerichtet werden. In diesem Fall wird eine hohe Durchflussrate und eine minimal turbulente Strömung im Bereich des Anschlussstückes erreicht. Die Größe der Turbulatoröffnung ist hierbei idealerweise etwas kleiner als der Strahlquerschnitt des aus der Diffusoröffnung austretenden Fluids gewählt, wobei die Strahlaufweitung nach Austritt aus der Diffusoröffnung berücksichtigt ist. Dies bewirkt, dass die Strömung nicht vollständig laminar ist, wodurch die Ladungstrennung durch die Strömung vermindert wird.
Alternativ wird vorgeschlagen, die Diffusoröffnungen mit den massiven Stegen zwischen den Turbulatoröffnungen fluchtend auszurichten. Für eine möglichst gleichmäßige Belastung der Stege durch das auf sie mit Wucht auftreffende Fluid, wird eine Ausrichtung der Diffusoröffnungen auf die Mitte der Stege bevorzugt. Bei dieser relativen Anordnung wird eine starke Abbremsung ähnlich dem aus dem Stand der Technik bekannten durchgängig umlaufenden Kragen erreicht, jedoch mit dem entscheidenden Vorteil, dass das einströmende Fluid mit den Turbulatoröffnungen einen weiteren Abflussweg hat und sich eine weitestgehend stationäre Strömung im Zwischenraum ausbildet. Die starke Materialbelastung einer stark turbulenten Strömung wird also vermieden und der sich aufbauende statische Gegendruck ist vorteilhaft stark vermindert. Trotz Abbremsung und zweifacher Umlenkung des einströmenden Fluids ist dadurch die maximal mögliche Durchflussrate auch bei dieser Ausrichtung kaum vermindert gegenüber einem Tank ohne Diffusor (und/oder Antistatik-Wand). Außerhalb und auch innerhalb des Zwischenraums ergibt sich bei dieser Anordnung ein sprinklerartiger Effekt, bei dem das Fluid beim Auftreffen auf die Stege der Antistatik-Wand mit hoher Wucht in feine bis sehr feine Tröpfchen zerstäubt und dann teilweise direkt durch den Schlitz zwischen Diffusor und Stegen nach unten fallen und teilweise fein verteilt aus den Turbulatoröffnungen in das äußere Tankvolumen eintritt. Es gibt also keinen gebündelten Fluid- strahl mehr, dessen Auftreffen auf die Hohlkörperinnenfläche weitere statische Aufladung verursachen könnte.
Wird für das Material des Anschlussstückes ein im Vergleich zum Linermaterial besser leitendes Material verwendet, oder ein nichtleitendes Material mit einer leitenden Beschichtung versehen, ergibt sich ein weiterer Vorzug der erfindungsgemäßen Lehre. Dieser hängt damit zusammen, dass die Mehrzahl der durch die Strömung im Ventil bzw. dem Kupplungsteil mitgerissenen Ladungen, d.h. Elektronen, bereits an der Antistatik-Wand deponiert wird. Dies ist auch bei den aus dem Stand der Technik bekannten Drucktanks so. Jedoch ist dort durch die Ausführung des Kragens als Teil des nichtleitenden Hohlkörpers ein effektiver Ladungsrückfluss verhindert. Bei Fertigung des Anschlussstückes aus leitfähigem Material ist ein La- dungsrückfluss bei vorliegender Erfindung durch die Integration der Antistatik-Wand in das Anschlussstück ohne weiteres möglich.
Eine wesentliche Idee vorliegender Erfindung ist es also, die Antistatik-Wand in das Anschlussstück des Drucktanks, welches letztendlich der (druck-)stabilen Verbindung eines eigentlichen Kupplungsteils zum Anschluss an fluidführende Schläuche oder Rohre mit dem Hohlkörper inklusive einer etwaigen faserverstärkten Deckschicht dient, zu integrieren, was die Nahtstelle zwischen Anschlussstück und Hohlkörper als Schwachstelle aus dem Zwischenraum zwischen Diffusor und Antistatik-Wand verbannt, und durch das Einbringen von Turbulatoröffnungen einen weitgehend stationären, weniger turbulenten Strömungsverlauf im Zwischenraum zu erreichen, wodurch der sich aufbauende Gegendruck und damit die Materialbelastung der diesem Druck ausgesetzten Teile reduziert und die Durchflussrate bei gegebenen Befülldruck entsprechend erhöht wird. Das Fluid wird beim Auftreffen auf die Stege der Antistatik-Wand oder spätestens beim Austritt aus den als Konstriktion wirkenden Turbulatoröffnungen sprinklerartig zerstäubt und verlässt den Bereich des Zwischenraums als Regen von feinen und feinsten Tröpfchen, die nicht mehr genug kinetische Energie haben, um beim eventuellen Auftreffen auf die Hohlkörperinnenwand oder durch Reibung an der Luft eine nennenswerte Ladungsabstreifung zu bewirken. Die anti-statische Wirkung des Kragens mit Turbulatoröffnungen gemäß vorliegender Erfindung ist damit der eines durchgängigen Kragens mindestens ebenbürtig, vermeidet aber dessen massive Nachteile.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen vorliegender Erfindung, welche einzeln oder in Kombination realisierbar sind, sofern sie sich nicht gegenseitig offensichtlich ausschließen, sollen im Folgenden vorgestellt und erläutert werden.
Bevorzugt ist die Zahl der Turbulatoröffnungen ein ganzzahliges Viel- faches der Zahl der radialen Diffusoröffnungen, insbesondere schlägt vorliegende Erfindung vor, gleich viele Turbulator- wie Diffusoröffnungen vorzusehen. Weiterhin weist der Antistatik Kragen bevorzugt die gleichen Symmetrien wie der Diffusor auf. Besonders bevorzugt haben sowohl Diffusor als auch Antistatik-Wand inklusive der Turbu- latoröffnungen eine n-zählige Rotationssymmetrie mit n > 2 und eine
Spiegelsymmetrie. Dadurch ist sichergestellt, dass sich die durch die Umlenkung der Strömung auf das Anschlussstück ergebenden Kräfte und Drehmomente ausgleichen und das Anschlussstück also in Summe kräfte- und drehmomentfrei ist.
Die Turbulatoröffnungen können verschieden geformt sein, beispielsweise als runde oder ovale Öffnungen in der Antistatik-Wand. Bevorzugt sind sie aber als längliche, am unteren Rand der Wand beginnende, sich über einen wesentlichen Teil ihrer vertikalen Aus- dehnung erstreckende Aussparungen oder Kerben gestaltet, welche in tangentialer Richtung eine Breite haben, die etwa dem Durchmesser der Diffusoröffnungen entspricht. Dies ist erstens einfach in der Herstellung und ergibt zweitens einen Strömungsverlauf des einströmenden Fluids im Bereich des Anschlussstücks, welcher eine sehr gute Balance zwischen Turbulenz und Laminarität und insgesamt eine quasi stationäre Strömung darstellt. Zur weiteren Strömungskontrolle kann die laterale Kontur der Antistatik-Wand variiert werden, z.B. kann einer runden Grundkontur eine zusätzliche Welligkeit aufgeprägt werden oder aber es wird eine polygonale Grundform gewählt. Eine weitere Möglichkeit die Strömungsverhältnisse beim Befüllen des Drucktanks vorteilhaft zu beeinflussen besteht darin, der inneren Stirnfläche des Diffusors, auf weiche das einströmende Fluid vor dem Austritt durch die Diffusoröffnungen auftrifft, eine geeignete Topographie aufzuprägen. Diese kann bspw. ausgeführt sein als eine konvexe oder kegelförmige Aufwölbung entgegen der Strömungsrichtung des auftreffenden Fluids, was zu einer verbesserten Druckentlastung des Anschlussstücks und höheren Durchflussraten führt.
Um bei Entnahme von Fluid aus dem Drucktank eine Sicherung gegen Überdruck gewährleisten zu können, etwa durch Bruch einer Leitung, kann in den Diffusor eine Mechanik integriert sein, welche bei zu hohen Durchflussraten die Durchlassöffnungen verschließt.
Eine vorteilhafte Weiterbildung besteht des Weiteren darin die Antistatik-Wand als separates Teil zur Befestigung an das Kupplungsteil auszuformen. Dies vereinfacht Wartung bzw. Austausch der Antistatik-Wand als eine stark belastete und somit verschleißanfällige Komponente. Bei Verwendung einer Antistatik-Wand ohne Turbulatoröff- nungen, welche den höchsten Belastungen durch aufschlagendes Fluid unterliegt, stellt diese einfache Servicierbarkeit einen großen Vorteil gegenüber Bauformen nach dem Stand der Technik dar, bei denen der zweckentsprechende Kragen einen innenliegenden, integralen Bestandteil des Hohlkörpers/Liners darstellt.
Unabhängig davon, ob die Antistatik-Wand am Kupplungsteil befestigt oder als Bestandteil von Anschlussstück oder Halsring ausgeführt ist, können für ihre Herstellung verschiedene Werkstoffe verwendet werden, um elektrostatische oder Verschleißeigenschaften zu beeinflussen. So kann außer einem Metall bspw. auch ein thermoplastischer Kunststoff zur Anwendung kommen Das Anschlussstück des erfindungsgemäßen Drucktanks ist im allgemeinsten Fall einstückig, d.h. eine Kupplungs- bzw. Anschlussmöglichkeit für Ventile, Schläuche oder Rohre oder dergleichen ist in das Anschlussstück selbst integriert. Dies vermeidet vorteilhaft zusätzliche Kontakt- bzw. Nahtstellen, welche die Dichtheit des Drucktanks gefährden könnten. Aufgrund der unterschiedlichen Anforderungen an die Materialeigenschaften des Anschlussstückes im Bereich des Kontaktes mit dem Hohlkörper, wo es genügend nachgiebig und elastisch sein muss, um sich der Ausdehnung des Hohlkörpers unter Druckbelastung und thermischer Beeinflussung anzupassen, und dem Bereich der Kopplung an ein fluidführendes Ventil, einen Schlauch oder ein Rohr, wo es eine ausreichende Festigkeit und Härte haben muss, um auch bei häufigem An- und Abkoppeln nicht zu schnell zu ermüden, schlägt vorliegende Erfindung jedoch eine mindestens zweiteilige Ausgestaltung des Anschlussstückes vor. Hierbei ist in ein äußeres Anschlussteil aus weicherem, zäherem Material, insbesondere ein dem thermoplastischen Material des Hohlkörpers ähnlichen und mittels aufschmelzen mit diesem verbindbaren Material, konzentrisch ein zweites Teil, der sogenannte Halsring, aus hartem Material, bevorzugt Metall, eingebettet, welches zum An- schluss an ein Ventil oder anderes Kupplungsteil über ein Innengewinde oder eine andere Kupplungsmöglichkeit verfügt. Der Halsring wird hierbei in eine komplementäre Ausnehmung des eigentlichen Anschlussstücks eingepresst oder eingegossen. Alternativ wird das Anschlussstück per Guss- oder Spritzverfahren um den Halsring herum geformt.
Der Halsring, insbesondere dessen Kontaktfläche zum eigentlichen Anschlussstück, besitzt hierbei bevorzugt keine Kreissymmetrie, sondern nur eine n-zählige Rotations- und besonders bevorzugt eine Spiegelsymmetrie mit einer Spiegelebene, welche die axiale Richtung enthält. Die Kontaktfläche kann beispielsweise einen polygonalen, stern- oder wellenförmigen Umriss aufweisen. Dadurch wird die Kontaktfläche vergrößert und eine bessere Übertragung von Drehmomenten vom Halsring in das Anschlussstück ermöglicht. Zusätzlich schlägt vorliegende Erfindung vor, über den Umfang des
Halsrings bzw. die umlaufenden Kragen oder Flansche verteilt Nuten und/oder Verbindungslöcher einzubringen, in die das flüssige Thermoplastische Material des Anschlussstücks bei der Herstellung einfließen kann. Nach dem Erkalten ist damit eine ganz besonders stabile, zur Drehmomentübertragung geeignete Verbindung erreicht. Dies ist wichtig, damit bei eventuellem häufigem Wechsel, d.h. Ein- und Ausschrauben eines Kupplungsteils, die dabei auftretenden Momente die Bindung zwischen Halsring und eigentlichem Anschlussstück verschlechtern könnten, was mit der Zeit zu Undichtheit bis zum Versagen des Anschlussstücks führen könnte.
Gleiches gilt auch für die Weiterleitung der eben angesprochenen Drehmomente vom Anschlussstück in den Hohlkörper. Darum ist die Kontaktfläche zwischen Anschlussstück und Hohlkörper ebenfalls als nicht-kreissymmetrische Momentenkupplung ausgeführt. Wie die Verbindungsfläche von Halsring zu Anschlussstück ist auch hier ein polygonaler, stern- oder wellenförmiger Umriss möglich. Ein Alternative besteht darin, einen thermoplastischen Hohlkörper um das Anschlussstück herum zu gießen, wodurch eine besonders enge Verbindung und Kraftübertragung garantiert ist, insbesondere wenn vertikale Löcher im äußeren Bereich des Anschlussstücks vorgesehen werden, in die das noch flüssige Material des Hohlkörpers fließen und sich dort verfestigen kann. Der Nachteil hierbei ist, dass das Anschlussstück schon bei der Fertigung des Hohlkörpers zugegen sein muss und auch nicht mehr gewechselt werden kann, ohne diesen zu zerstören.
Darum schlägt vorliegende Erfindung besonders bevorzugt vor, die Kontaktflächen zu dem oder den Anschlussstücke(n) im Bereich der Öffnung(en) des Hohlkörpers von außen zugänglich zu gestalten, so dass das Anschlussstück nach Fertigstellung und Aushärtung des Hohlkörpers, eingesetzt und verscheißt und/oder eingepresst werden kann. Insbesondere sollte der axiale Querschnitt der Öffnung in Richtung nach außen hin monoton zunehmen, in derart, dass die axiale Projektion weiter außen liegender Querschnitte weiter innen liegende umfassen. Ist das Anschlussteil des Anschlussstücks aus dem Hohlkörpermaterial ähnlichem thermoplastischem Material gefertigt, kann die Verbindung bevorzugt durch oberflächliches Aufschmelzen der Kontaktflächen und Zusammenpressen erfolgen.
Im Stand der Technik ist der Diffusor zum Kupplungsteil, d.h. dem Ventil zum Anschluss eines Schlauches oder Rohres, gehörig und im allgemeinsten Fall umfasst vorliegende Erfindung eine solche Ausgestaltung ebenfalls. Bevorzugt schlägt vorliegende Erfindung jedoch vor, den Diffusor, wie schon die Antistatik-Wand, in das eigentliche Anschlussstück zu integrieren. Dies hat den Hintergrund, dass ein üblicherweise in ein Innengewinde des Anschlussstücks bzw.
Halsrings eingeschraubtes Kupplungsteil nicht immer dieselbe Winkelstellung relativ zur Antistatik-Wand einnimmt, sondern diese bei jedem Einschrauben zumindest ein wenig variiert. Dadurch ist die relative Stellung der Diffusoröffnungen zu den Turbulatoröffnungen ebenfalls nicht immer gleich, was sich negativ auf den Strömungsverlauf des einströmenden Fluids auswirken kann. Diese Variation der relativen Stellung wird durch Integration des Diffusors in das Anschlussstück vorteilhaft vermieden. Die radial orientierten Diffusoröffnungen sind bevorzugt rund, oval oder polygonal, insbesondere rechteckig.
Ein weiterer Vorzug dieser Lösung ergibt sich daraus, dass übliche Kupplungsteile auch standardmäßig gar nicht mit einem Diffusor ausgestattet sind, sondern am unteren Ende eine simple, axial orientierte Einlassöffnung besitzen. Somit kann vorliegende Erfindung durch Integration des Diffusors in das eigentliche Anschlussstück trotz Einsatzes von Standard-Kupplungsteilen die Vorzüge einer Ab- bremsung unter hohem Druck einströmenden Fluids durch Diffusor und Antistatik-Wand nutzen.
Der in das eigentliche Anschlussteil eingebettete Halsring weist bevorzugt am oberen Ende seiner Durchlassöffnung eine Zentrierfase auf. Sie stellt während der Fertigung des Anschlussstückes eine immer gleiche Positionierung von Halsring und Anschlussteil sicher, was wegen der oben erwähnten relativen Ausrichtung von Turbula- tor- und Diffusoröffnung wichtig ist. Diese erleichtert zudem bei der späteren Verwendung das schnelle Einsetzen und Zentrieren von Kupplungsteilen, insbesondere wenn dies automatisiert erfolgen soll, etwa durch einen Bestückungsroboter.
Noch mehr bevorzugt weist der Halsring einen in axialer Richtung nach unten vorstehenden Kragen auf, der auf seinen Außenseiten vom Material des Anschlussstücks umgeben ist. Dadurch wird zum einen die Kontaktfläche zum eigentlichen Anschlussstück weiter vergrößert. Zum anderen bildet das vom Kragen aus in radialer Richtung innen liegende Material des Anschlussstücks eine Dichtlippe, deren radiale Dicke entscheidenden Einfluss auf die Dichtheit des Drucktanks hat. Durch die endliche vertikale Abmessung des Anschlussstücks, ragt die Öffnung mit eingesetztem Anschlussstück etwas in das Innere des Hohlkörpers hinein. Der Tankinnendruck wirkt nun sowohl auf die äußeren und als auch die innere Seite dieser toroidalen Hervorhebung ein, wobei die Innere Seite je nach Ausführungsform ohne oder mit integriertem Diffusor durch das Kupplungsteil oder den unteren Teil des Anschlussstücks gebildet ist. Dadurch wird das Material des Anschlussstückes und insbesondere die Dichtlippe komprimiert. Weiterhin wird durch den Druck im Tank Fluid oder Gas in den Spalt zwischen einem Dichtring eines Kupplungsteils und der Dichtlippe gepresst und dabei sowohl Dichtring als auch Dichtlippe soweit verformt, bis ein Kräftegleichgewicht zwischen den Spannungen im Dichtring, der Dichtlippe und dem Tankinnendruck erreicht ist.
Ist die radiale Dicke der Dichtlippe nicht ausreichend dimensioniert gewählt, kommt es zur Undichtheit an der Verbindung zwischen eigentlichem Anschlussstück und Halsring oder Anschlussstück und Kupplungsteil. Letzteres kann durch Verwendung eines Dichtringes zwischen Kupplungsteil und Dichtlippe vermieden werden. Die Härte dieses Dichtringes sollte mit dem Prüfdruck des Tanks, und damit auch dem beabsichtigten maximalen Fülldruck steigen.
Vorliegende Erfindung schlägt daher vor, die radiale Dicke der Dichtlippe mit dem beabsichtigten Prüfdruck des erfindungsgemäßen Drucktanks größer auszuführen. Konkret wird vorgeschlagen, die Dicke der Dichtlippe proportional zum Prüfdruck zu erhöhen. In Experimenten wurde festgestellt, dass eine Änderung gemäß den Beziehungen
Dmax [mm] = 0,01 F [bar] + 3,0 optimale Dichtheit garantiert. Hierbei bezeichnet P den Prüfdruck, sowie Dmin die Unter- und die Dmax die Obergrenze der bevorzugten radialen Dichtlippendicken D. Hierbei wurde die Verwendung eines Dichtrings zwischen Dichtlippe und Kupplungsteil mit einer Sho- re-Härte von mindestens 90 vorausgesetzt.
Eine alternative Methode zur Dichtung zwischen Anschlussstück und Ventil, welche nach dem Stand der Technik insbesondere für Drucktanks mit aus Stahl gefertigtem Hohlkörper angewandt wird, besteht in der Verwendung von Ventilen mit konischem, sich nach unten verjüngendem, Außengewinde. Die damit erzielte metallische Dichtung, in gängiger Praxis noch durch ein viskoses Dichtmittel unterstützt, macht die Verwendung eines Dichtrings überflüssig. In einer vorteilhaften Variante der Erfindung ist der Anschluss eines solchen konischen Ventils durch geeignete Ausführung des Halsrings vorgesehen. Dabei ist insbesondere die Ausführung des Anschlussstücks ohne Diffusor adressiert, da konische Ventile in verbreitetster Bauform bereits mit einem Diffusor ausgestattet sind, aber ohne Antistatik-Wand. Um auch in dieser Anschlussvariante die relative Stellung von Diffusor- und Turbulatoröffnungen gezielt einstellen zu können, wird vorgeschlagen an Anschlussstück und Ventil geeignete, die Lage der Öffnungen bezeichnende Markierungen vorzusehen.
Um sehr hohen Prüfdrücken von mehreren hundert bis über eintausend bar standhalten zu können muss der Hohlkörper des erfindungsgemäßen Drucktanks durch eine faserverstärkte Deckschicht eingeschlossen werden. Dies ist umso mehr notwendig, als die für den Hohlkörper vorgeschlagenen thermoplastischen Materialien für sich alleine bei typischen Wandstärken im Millimeterbereich nur einigen wenigen bar bis höchstens ca. zehn bar standhalten könnten. Die in dieser Schicht verwendeten Fasern können Kunstfasern, wie Glas, Kohle-, Aramid-, Dyneema oder andere Kunstfasern sein, oder Naturfasern sein. Verschieden Faserspezies können auch kombiniert eingesetzt werden um etwa bei einer gewünschten Festigkeit die Kosten zu optimieren. Die Matrix, in welche diese Fasern eingebettet sind, besteht entweder aus thermisch oder optisch vernetzten
(Kunst)Harzen wie beispielsweise Epoxidharz, oder aus einem Kunststoff, beispielsweise Polyethylen, welcher in flüssiger Form auf den mit Fasern umwundenen Hohlkörper aufgebracht und dann erkalten gelassen wird. Besonders bevorzugt wird die Außenseite des Hohlkörpers vor dem Aufwinden der Fasern und dem Aufbringen der diese umschließenden Matrix einer Oberflächenbehandlung unterzogen, bei der die Rauhigkeit erhöht und somit eine bessere Verbindung zwischen Matrixschicht und Liner/Hohlkörper erreicht wird.
Im Folgenden sollen weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung anhand der unter Bezugnahme auf die Figuren erläuterten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Diese sollen die Erfindung jedoch nicht einschränken, sondern nur erläutern.
Es zeigt in schematischer Darstellung:
Figur 1 : Querschnitt durch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Drucktanks mit Antistatik-Wand mit Turbulatoröffnungen am Anschlussstück und in ein Kupplungsteil integriertem Diffusor
Figur 1 a: Vergrößerter Ausschnitt der unteren Hälfte des Anschlussstücks aus Figur 1
Figur 2: Perspektivische Ansicht von schräg unten auf das
Anschlussstück aus Figur 1
Figur 3: Perspektivische Ansicht von schräg unten und aufgeschnittene Ansicht einer weiteren Ausführungsform des Anschlussstücks mit integriertem Diffusor. Figur 4: Zusammenhang zwischen Prüfdruck und Dichtlippendicke in radialer Richtung
Figur 5: Querschnitt einer weiteren Ausführungsform des Anschlussstücks mit profilierter Diffusor-Stirnf lache
Figur 6 Querschnitt einer weiteren Ausführungsform des Anschlussstücks und Kopplungsteils mit zu Letzterem zugehöriger Antistatik-Wand und Diffusor
Figur 7 Perspektivische Ansicht von schräg unten auf eine weitere Ausführungsform des Kupplungsteils mit Antistatik- Wand und Diffusor
Figur 8: Querschnitt einer weiteren Ausführungsform des Anschlussstücks mit in den Diffusor integrierter Überdrucksicherung (in geschlossener Stellung)
Figur 8a Querschnitt durch das Anschlussstück aus Figur 8 mit geöffneter Überdrucksicherung
In Figur 1 ist ein Querschnitt durch eine Öffnung mit eingesetztem Anschlussteil eines erfindungsgemäßen Drucktanks dargestellt. Anschlussstück 2 ist in Öffnung 1 1 fest eingesetzt, wobei die zueinander komplementären Kontaktflächen 26 und 1 1 1 eine Momentenkupplung zur gleichmäßigen und effektiven Übertragung von Drehmomenten vom Anschlussstück 2 auf Hohlkörper 1 . Eine weitere Momentenkupplung wird durch die Kontaktflächen zwischen Anschlussteil 20 von Anschlussstück 2 und der faserverstärkten Schicht 8, welche Hohlkörper 1 und teilweise Anschlussteil 20 bedeckt. Anschlussstück 2 ist zweiteilig und besteht aus dem äußeren Anschlussteil 20 und in dieses eingebettetem Halsring 23, welcher ein Innengewinde 25 besitzt, mittels welchem Kupplungsteil 3 in das Anschlussstück 2 eingeschraubt ist. Das Handling und das Positionieren von Kupplungsteil 3 bei der Herstellung, insbesondere, wenn es automatisiert durch einen Bestückungsroboter erfolgt, wird durch die Zentrierfase 234 am oberen Ende des Innengewindes 25 erleichtert. Am unteren Ende der Durchlassöffnung 21 ist Diffusor 22 in Kupplungsteil 3 integriert.
Diffusor 22 dient der Verlangsamung und Umlenkung eines unter hohem Druck einströmenden Fluids, wozu er in axialer Richtung Durchläse 21 verschließt und nur über radial orientierte Austrittöffnungen 221 verfügt. Das nach Durchtritt durch Diffusoröffnungen 221 radial strömende Fluid trifft mit gegenüber einer theoretischen Strömungsgeschwindigkeit ohne Diffusor verminderten Geschwindigkeit auf die Diffusor 22 umschließende Antistatik-Wand 27, welche als von Turbulatoröffnungen 28, hier als längliche Kerben ausgebildet, unterbrochener Zylinderkragen ausgebildet ist. Antistatik-Wand 27 ist eine axial gerichtete Auskragung des äußeren Anschlussstücks 20 und stellt somit einen integralen Teil von Anschlussteil 20 dar. Damit das Kupplungsteil beim Befüllen kräfte- und drehmomentfrei bleibt, sind ist Diffusor 2 Spiegel- und rotationsymmetrisch gestaltet, wobei er hier eine 6-zählige Rotationssymmetrie aufweist. Gleiches gilt auch für Antistatik-Wand 27.
Dadurch ist eine wesentliche Verbesserung vorliegender Erfindung sichergestellt, nämlich dass sich die Nahtstelle 12 zwischen Hohlkörper 1 und Anschlussstück 2 außerhalb des Zwischenraums zwischen Diffusor 22 und Antistatik-Wand 27 befindet. Dadurch wird vorteilhaft vermieden, dass das unter hohem Druck einströmendes Fluid durch den hohen, sich in besagtem Zwischenraum aufbauenden statischen Gegendruck eventuell in Verbindung mit dem dynamischen Druck des unter hohem Druck auf die Begrenzungsfläche des Zwischenraums treffenden Fluids in die Nahtstelle gepresst wird und somit die Dichtigkeit des Drucktanks beim Befüllen oder auch, bei schlimmstenfalls plastischer Verformung, dauerhaft kompromittiert. Dies wird dadurch befördert, dass sich in besagtem Zwischenraum nur ein geringer Gegendruck aufbaut, da die Turbulatoröffnungen 28 einen zusätzlichen Abflussweg schaffen. Das Fluid wird hierbei beim Durchtritt durch die Öffnungen 28 in einen Nebel feiner Tröpfchen zerstäubt, was die Gefahr einer statischen Aufladung weiter von Öffnung 1 1 entfernt liegender Bereiche minimiert.
Die Dichtigkeit des hier gezeigten erfindungsgemäßen Drucktanks sowohl bei der Befüllung als auch im druckbefüllten Zustand wird weiterhin vorteilhaft durch eine Dimensionierung der radialen Dicke von Dichtlippe 24, welche sich zwischen einem sich in axiale Richtung nach unten vom Halsring 23 ausgehend erstreckenden Halsringkragen 231 und Dichtring 31 des Kupplungsteils 3 erstreckt, proportional ansteigend mit dem beabsichtigten Prüfdruck, d.h. Maximaldruck des Tanks gewährleistet.
Figur 1a zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der unteren Hälfte von Anschlussstück 2 bzw. des unteren Endes von Durchläse 21 . Die Differenz von Höhe HT des Innengewindes 25 und Abstand DO zwischen unterem Rand von Innengewinde 25 und Dichtring 31 ist gemäß der Beziehung HT-DO < 0,5 TP gewählt, wobei TP für die Gewindesteigung des Innengewinde 25 steht.
Figur 2 zeigt eine perspektivische Ansicht von schräg unten auf das Anschlussstück aus Figur 1. Zu sehen sind die hexagonal geformte Kontaktfläche 26, welche mit der komplementären Kontaktfläche der Öffnung des Hohlkörpers, in welche Anschlussstück 2 eingesetzt und verschweißt oder verklebt wird, eine Momentenkupplung zur Übertragung von Drehmomenten von Anschlussstück 2 auf den Hohlkörper des Drucktanks bildet. In das Innengewinde des, nicht sichtba- ren, Halsrings 23 ist Kupplungsteil 3 eingeschraubt, welches an seinem unteren Ende über den in axialer Richtung ein Durchflusshin- derniss bildenden Diffusor 22 verfügt. Kupplungsteil 3 ist soweit eingedreht, dass die radial orientierten Diffusoröffnungen 221 in etwa mit Turbulatoröffnungen 28 in Antistatik-Wand 27 fluchten. Dadurch wird eine hohe Durchflussrate beim Befüllen erreicht, aber zugleich auch, durch die entsprechende schmaler Dimensionierung der Turbulatoröffnungen 28 in der Breite, ein nach wie vor gute antistatische Wirkung erreicht. Diese ist allerdings optimiert, wenn die Diffusoröffnungen 221 nicht mit den Turbulatoröffnungen 28 fluchten, sondern den durchgängigen des Kragens 27 gegenüberstehen, so dass aus den Öffnungen 221 austretendes Fluid auf diese trifft und noch weiter abgebremst wird. In diesem Fall werden fast alle vom Kupplungsteil 3 oder Diffusor 22 mitgerissenen Ladungen in Antistatik-Wand 27 deponiert, von wo sie durch Tropfen zum Kupplungsteil 3 bzw. Diffusor 22 abgeleitet werden, da Kragen 27 Teil des, relativ leitfähiger gestaltbaren, Anschlussteils 2 und nicht des, nichtleitenden, Hohlkörpers 1 ist.
In Figur 3 ist eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Anschlussteils des erfindungsgemäßen Drucktanks dargestellt.
Die obere Teilfigur zeigt eine perspektivische Ansicht von schräg unten, aus der hervorgeht, das Diffusoröffnungen 221 relativ zur Antistatik-Wand 27 mit Turbulatoröffnungen 28 so ausgerichtet sind, dass ein aus den Öffnungen 221 austretender Fluidstrahl genau mittig auf die massiven Wandabschnitte 27 trifft. Wie auch in der in Figuren 1 -2 gezeigten Ausführungsform, ist Diffusor 22 Spiegel- und sechstzählig-rotationssymmetrisch.
Die untere Teilfigur zeigt eine aufgeschnittene Ansicht des Anschlussstücks 2. Wie zu sehen, ist auch dieses zweiteilig aus äuße- rem Anschlussstück 20 und Halsring 23 aufgebaut. Halsring 25 verfügt wiederum über ein Innengewinde 25 zum Anschluss eines Schlauches, Rohrs oder eines Ventils oder anderen Kupplungsteils. Der wesentliche Unterschied zu der vorherigen Ausführungsform besteht darin, dass Diffusor 22, wie in dieser Teilfigur klar erkennbar, ein integraler Teil von Anschlussstück 2, genauer Anschlussstück 20 ist. Dadurch wird eine bei jedem Einschraubvorgang potentiell unterschiedliche relative Ausrichtung der Diffusoröffnungen 221 zur Antistatik-Wand 27 und den Turbulatoröffnungen 28 vermieden.
Figur 4 zeigt in einem Graph den von vorliegender Erfindung vorgeschlagenen Zusammenhang zwischen radialer Dicke D der Dichtlippe 24 und dem gewünschten Prüfdruck. Die Dichtlippendicke ist hier auf der y-Achse, der Druck auf der x-Achse abgetragen. Der Verlauf ist linear streng monoton ansteigend mit einer Proportionalitätskonstante (Steigung) von 0,01 mm/bar im Falle der maximalen empfohlenen Dicke Dmax und 0,019 mm/bar im Falle der minimalen empfohlenen Dicke Dmin. Die jeweiligen Achsenabschnitte bei 100 bar sind 3,03 mm bzw 4,0 mm bei minimaler bzw. maximaler empfohlener Dicke. Die radiale Dicke D sollte für gegebenen Prüfdruck P also zwischen Dmin und Dmax liegen, um optimale Dichtheit zu garantieren.
Figur 5 zeigt eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des Anschlussstücks 2 des erfindungsgemäßen Drucktanks, welche zur Modifikation der Strömungsverhältnisse auf der inneren Stirnfläche 222 des Diffusors eine kegelstumpfförmige Auswölbung entgegen der Einströmungsrichtung des Fluids aufweist. Der laterale Halsringflansch 232 dient der Abstützung des Halsrings 23 bei axialer Belastung. Darin eingelassen sind Halsringlöcher 233, in die das flüssige thermoplastische Material des Anschlussstücks bei der Herstellung einfließen kann.
Figur 6 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher sowohl der Diffusor 22 als auch die Antistatik-Wand 27 einen Teil des Kupplungsteils 3 bilden. Dies bietet den speziellen Vorteil, dass die Antistatik-Wand 27 als hochbelastete Komponente Wartungs- oder Austauschmaßnahmen einfach zugänglich gemacht werden kann, in dem das Kupplungsteil 3 ausgebaut wird.
In Figur 7 ist eine Ausführungsform der Antistatik-Wand 27 und des Diffusors 22 illustriert, bei der die Turbulatoröffnungen 28 der Antistatik-Wand 27 sich radial verjüngen und die eine polygonale Kontur aufweist. Derartige Ausformungen der Turbulatoröffnungen und zweckmäßige Konturen auf der dem Diffusor 22 zugewandten Innenfläche der Antistatik-Wand 27 stellen eine Möglichkeit dar, die Flu- idströmung detailliert zu lenken und auch Einfluss auf den Materialverschleiß der Antistatik-Wand 27 selbst zu nehmen.
Figur 8 zeigt eine Ausführungsform des Diffusors 22 mit integrierter Überdrucksicherung 9, welche sich hier in geschlossener Stellung befindet. Eine komplementäre Darstellung der Überdrucksicherung 9 in geöffneter Stellung ist in Figur 8a gegeben. Bei einem plötzlichen, auslassseitigen Druckabfall und somit Flussanstieg während der Flu- identnahme, etwa durch Platzen einer Leitung, wird die Überdrucksicherung mitgerissen und verschließt den Auslass oberhalb der Dif- fusoröffnungen 221 . Bezugszeichenliste
1 Hohlkörper
1 1 Öffnung im Hohlkörper 1
1 1 1 Kontaktfläche
12 Nahtstelle zwischen Hohlkörper und Anschlussstück
13 Innenraum des Hohlkörpers
2 Anschlussstück
20 Anschlussteil
21 Durchlassöffnung
22 Diffusor
221 Diffusoröffnung
222 innere Diffusorstirnfläche mit Auswölbung
23 Halsring
231 Halsringkragen
232 Halsringflansch
233 Halsringlöcher
234 Zentrierfase
24 Dichtlippe
25 Innengewinde
26 Kontaktfläche
27 Antistatik-Wand
271 innere Antistatik-Wand Oberfläche
28 Turbulatoröffnung
3 Kupplungsteil
31 Dichtring
8 faserverstärkte Schicht
81 Momentenkupplung
9 Überdrucksicherung P Prüfdrück
D Dichtlippendicke, radial
Dmin minimale empfohlene Dichtlippendicke Dmax maximale empfohlene Dichtlippendicke
TP Gewindesteigung
HT Gewindehöhe
DO Dichtringabstand zum Gewindeunterrand

Claims

Ansprüche
1 . Drucktank zur Speicherung von Hoch- und Niederdruckflui- den/Gasen, insbesondere LPG oder CNG, umfassend
- einen Hohlkörper (1 ) aus thermoplastischem Kunststoff mit wenigstens einer Öffnung (1 1 ), welche eine umlaufende Kontaktfläche (1 1 1 ) aufweist,
- jeweils ein Anschlussstück (2) pro Öffnung (1 1 ), welches wenigstens je einen Durchläse (21 ) zum Innenraum (13) des Hohlkörpers (1 ) aufweist und das mit einem komplementären Abschnitt (26) mit Kontaktfläche (1 1 1 ) flächig verbunden ist, wobei der Durchläse (21 ) an einem unteren Ende einen Dif- fusor (22) aufweist, der Teil des Anschlussstücks (2) oder eines Halsrings (23) oder eines Kupplungsteils (3) sein kann, und der den Durchläse (21 ) in axialer Richtung verschließt und nur im Wesentlichen in radiale Richtung weisende Öffnungen (221 ) aufweist,
- im Inneren von Hohlkörper (1 ) eine den Diffusor (22) umschließende Antistatik-Wand (27),
dadurch gekennzeichnet, dass
die Antistatik-Wand (27) ein Teil des Anschlussstückes (2) oder des Halsrings (23) ist oder als ein separates Teil am Kupplungsteil (3) befestigt ist
2. Drucktank nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Antistatik-Wand (27) mehrere Turbulatoröffnungen (28) aufweist, welche relativ zu den Diffusoröffnungen (221 ), so positioniert sind, dass unter Druck einströmendes Fluid im Bereich unterhalb des Anschlussstückes (2) eine im Wesentlichen stationäre Strömung ausbildet.
Drucktank nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbulatoröffnungen (28)
- längliche Aussparungen sind, welche sich am unteren Rand der Antistatik-Wand (27) beginnend über einen wesentlichen Teil ihrer Höhe erstrecken, und/oder
- mit den radialen Öffnungen (221 ) des Diffusors (22) fluchtend angeordnet sind, oder
- den durchgängigen Abschnitten der Antistatik-Wand (27) gegenüber, insbesondere mit deren jeweiliger Mitte fluchtend angeordnet sind.
Drucktank nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antistatik-Wand (27) entlang ihrer dem Diffusor (22) zugewandten Oberfläche (271 ) eine runde Kontur aufweist oder eine komplexere Kontur, z.B. eine wellenförmige Kontur oder eine polygonale Kontur.
Drucktank nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Diffusor (22) - runde, ovale oder polygonale, insbesondere rechteckige Dif- fusoröffnungen (221 ) aufweist, oder
- eine innere Stirnfläche (222) aufweist, die plan ist oder eine komplexere Topographie aufweist, insbesondere eine konvexe oder kegelförmige Auswölbung, oder
- mit einer Mechanik (9) ausgestattet ist, die bei einer kritischen Durchflussrate des Fluids den Durchlass (21 ) verschließt.
6. Drucktank nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das die Durchlassöffnung (21 ) des Anschlussstücks (2) über ein Innengewinde (25) verfügt, in welches ein Ventil oder anderes Kupplungsteil (3) eingeschraubt ist, welches zum Zwecke der Dichtung
- über mindestens einen Dichtring (31 ) verfügt, oder
- ein konisches Außengewinde aufweist.
7. Drucktank nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussstück (2) einen eingepressten oder eingegossenen Halsring (23) umfasst, welcher konzentrisch in einem äußeren Anschlussteil (20) von Anschlussstück (2) gelegen ist und zumindest einen Teil der Durchlassöffnung (21 ) und des Innengewindes (25) bereitstellt.
8. Drucktank nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Halsring (23) - hinsichtlich Rotation um die axiale Richtung von Durchläse (21 ) eine gegenüber der Kreissymmetrie reduzierte Symmetrie, insbesondere ein n-zählige Rotationssymmetrie, beispielsweise einen polygonalen Querschnitt, oder keine Symmetrie aufweist, und/oder
- eine Spiegelsymmetrie mit einer Spiegelebene, welche die Axialrichtung enthält, und/oder
- einen in radialer Richtung vorstehenden, umlaufenden Kragen (232) mit darin vorhandenen Öffnungen (233), und/oder
- am oberen Ende der Öffnung (21 ) eine Zentrierfase (234) aufweist, und/oder
- aus einem Metall gefertigt und/oder
- mit Verbindungslöchern und Einkerbungen versehen ist.
Drucktank nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass Anschlussteil (20)
- aus einem thermoplastischen Material gefertigt ist, und
- Kontaktfläche (26) umfasst, mit der es an der komplementären Kontaktfläche (1 1 1 ) von Öffnung (1 1 ) im Hohlkörper (1 ) flächig befestigt ist, insbesondere durch, Einpressen, Kleben oder Verschweißen durch oberflächliches Verflüssigen der thermoplastischen Materialien der Kontaktflächen (1 1 1 ) und (26) und anschließendes Zusammenpressen.
10. Drucktank nach einem der Ansprüche 7-9, dadurch gekennzeichnet, dass Halsring (23) an der Unterseite einen nach unten weisenden, die Durchlassöffnung (21 ) umschließenden Halsringkragen (231 ) aufweist, welcher auf seinen Außenseiten vom Material des Anschlussteils (20) umschlossen ist, so dass das zwischen der Innenseite des Halsringkragens (231 ) und der Durchlassöffnung (21 ) gelegene Material von Anschlussstück (2) eine Dichtlippe (24) bildet.
1 1 . Drucktank nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass
mindestens ein Dichtring (31 ) zwischen Kupplungsteil (3) und Dichtlippe (24) liegt.
12. Drucktank nach Anspruch 10 oder 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine radiale Dicke der Dichtlippe (24) proportional zu einem Prüfdruck des Drucktanks (1 ) gewählt ist.
13. Drucktank nach einem der Ansprüche 10-12, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Dicke der Dichtlippe (24) zwischen einer minimalen Dicke (Dmin) und maximalen Dicke (Dmax) gewählt ist, wobei diese Dicken mit dem Prüfdruck (P) über die Beziehungen
Dmax [mm] = 0,01 P f&ar] -f- 3,0
Dmin {mm] = 0,019 Dmax [mm] -f- 2,95
zusammenhängen.
14. Drucktank nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktflächen (26, 1 1 1 ) zur Übertragung von Drehmomenten vom Anschlussstück (2) auf den Hohlkörper (1 ) als Momentenkupplung mit hinsichtlich Rotation um die axiale Richtung des Durchlasses (21 ) nicht kreissymmetrisch ist und insbeson- dere eine n-zählige Rotationssymmetrie, beispielsweise einen polygonalen Umriss, aufweist.
15. Drucktank nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Hohlkörper (1 ) eine weitere Schicht (8) aufliegt, die durch Fasern, insbesondere Glasfasern, Kohlefasern, Aramidfasern, Dyneemafasern, andere Kunstfasern und/oder Naturfasern verstärkt ist und weiterhin eine die Fasern einschließende Matrix, insbesondere aus thermisch oder ultraviolett vernetzbaren Harzen oder anderen Harze, umfasst, wobei insbesondere vor dem Aufbringen der Verstärkungsschicht eine vorherige Oberflächenbehandlung der Außenseite des Hohlkörpers (1 ) erfolgt ist.
16. Drucktank nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Öffnung (1 1 ) in die faserverstärkte Schicht (8) eine zweite Momentenkupplung (81 ) angeformt ist, welche zum Zweck der Ableitung auf das Anschlussstück (2) wirkender Drehmomente in die Schicht (8) einen nicht-kreissymmetrische Form, insbesondere mit n- zähliger Rotationssymmetrie oder eine polygonale Form aufweist.
17. Drucktank nach einem der Ansprüche 6-16, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenz zwischen einer Höhe (HT) des Innengewindes (25) und dem axialen Abstand zwischen einem unteren Rand des Innengewindes (25) und der Mitte von Dichtring (31 ) der Relation
HT fmm] - DO fmm] < QtS TP
gehorcht, und weiter gilt, wobei (TP) eine Gewindesteigung des Innengewindes (25) in Millimeter pro Windung und nT die Zahl der Windungen des Innengewindes (25) bezeichnet.
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