ES2215883T3 - Deposito de presion para almacenar medios liquidos y/o gaseosos bajo presion, consistente en un deposito de nucleo de plastico reforzado con plasticos reforzados con fibras y procedimiento para su fabricacion. - Google Patents
Deposito de presion para almacenar medios liquidos y/o gaseosos bajo presion, consistente en un deposito de nucleo de plastico reforzado con plasticos reforzados con fibras y procedimiento para su fabricacion.Info
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Abstract
Depósito de núcleo de plástico (2) reforzado con compuesto de plástico con fibras para el almacenaje de medios líquidos y/o gaseosos bajo presión, con un depósito de núcleo de plástico que presenta una o varias piezas de conexión (3) en el cuello y/o en el fondo y/o en la parte cilíndrica del depósito, de las cuales al menos una pieza de conexión está configurada para el alojamiento de una entrada atornillable (5) de la línea de presión que presenta una rosca cilíndrica o cónica, como por ejemplo una válvula o conexión de tubería, caracterizado porque en la espita de conexión del depósito de núcleo de plástico está montado un inserto cilíndrico (4) con un extremo de valona envolvente o circundante en el extremo de la espita de conexión, estando dispuestas al menos dos juntas de manera que al menos una junta está dispuesta entre el inserto (4) y la superficie interior de la espita de conexión de plástico del depósito de núcleo de plástico (2), así como al menos otra junta está dispuesta entre el inserto (4) y la entrada (5) de la línea de presión.
Description
Depósito de presión para almacenar medios
líquidos y/o gaseosos bajo presión, consistente en un depósito de
núcleo de plástico reforzado con plásticos reforzados con fibras y
procedimiento para su fabricación.
El presente invento describe un depósito de
presión para el almacenaje de medios líquidos y/o gaseosos bajo una
presión de servicio por encima de la presión atmosférica,
comprendiendo el depósito de presión un espacio hueco previsto para
el almacenaje del medio y presentando al menos una conexión para el
llenado y/o el vaciado, según el preámbulo de la reivindicación 1.
Además el invento se refiere a un procedimiento para construir un
depósito semejante, según la reivindicación 7.
Los medios líquidos y/o gaseosos son
transportados usualmente en depósitos de presión, que presentan una
construcción adecuada contra fugas, difusión o permeación del medio
almacenado y durante el servicio resisten las solicitaciones
mecánicas debidas a la presión interior o exterior así como las
demás solicitaciones de naturaleza mecánica, física y química.
Mediante la apropiada combinación de polímeros
como matriz con fibras de alta resistencia como refuerzo y mediante
la elección de una estructura de refuerzo apropiada se pueden,
conforme a las exigencias, adaptar al elemento de construcción
propiedades del material determinadas a medida. Los depósitos de
presión construidos de compuestos de plástico con fibras, en lo que
se refiere a la idoneidad en la técnica de las presiones, son
equivalentes con respecto a los depósitos convencionales de acero o
de aluminio, pero ofrecen además ventajas decisivas como poco peso,
elevada resistencia a corrosión y extrema resistencia a fatiga.
Los depósitos de presión construidos de
compuestos de plástico con fibras con sistemas polímeros de matriz
son conocidos y existe un gran número de patentes.
Como ejemplo sería citada la Patente Europea
EP-0.810.081 A1 "Pressure Vessel and Method of
Manufacturing Same". Aquí se describe cómo una capa envolvente
cerrada, que se compone de un plástico, en un proceso de arrollado
de fibras se reviste con un compuesto de plástico con fibras. Un
principio de depósito similar se describe en la Patente Europea
EP0333013 A1 "Pressure Vessels". También en este caso una capa
envolvente se rodea con fibras de manera que la cápsula de refuerzo
resista las solicitaciones mecánicas.
Otros tipos de construcción conocidos están
descritos en las Memorias de Patente DE 197 51 411 C1, DE 195 261 54
C2, EP 0.821.194 A2 (Mannesmann), EP 0.300.931 B1 (Ullit), EP
0.333.013 A1 (ABB Plast), EP 0.550.951 A1 (Brunswick), EP 0.553.728
A1 (EDO) y WO 94/12396 (NGV Systems). Las Memorias de Patente
describen depósitos de presión para gases y/o líquidos, que se
componen de cuerpos base de plástico con piezas de conexión
metálicas realizadas distintamente, que menos la EP 0.333.013 A1
representan el contenido esencial de la Patente mientras que la EP
0.333.013 A1 decide la técnica de elaboración del proceso de
arrollado o de la estructura del laminado y en particular describe
una geometría de núcleo óptima para unas óptimas relaciones de
tensión en el material compuesto con fibras.
Las técnicas descritas en las Patentes arriba
citadas presentan en el empleo algunas deficiencias, en particular
faltas de estanqueidad en la zona de conexión o técnicas de
fabricación muy costosas.
La técnica de conexión descrita en las Patentes
de la Firma EDO llevó por ejemplo tras relativamente corto tiempo de
servicio a faltas de estanqueidad en la zona de conexión entre la
pieza de conexión metálica y el cuerpo base de plástico, con la
consecuencia de que los depósitos tuvieron que ser retirados otra
vez del servicio. De la Patente de la Firma NGV Systems no es
conocida por ejemplo hasta hoy ni una sola aplicación, probablemente
debido a la muy costosa técnica de fabricación. También en el caso
del diseño patentado de la Firma Brunswick algunos depósitos
quedaron fuera de servicio por fugas. (Fuente: Powertech
Labs/Vancouver).
El invento aquí descrito se refiere a un depósito
de presión de compuesto de plástico con fibras para el almacenaje de
medios líquidos y/o gaseosos bajo presión con un depósito de núcleo
de plástico, sirviendo de base al invento el problema de
perfeccionar un depósito de presión de manera que se eviten los
citados inconvenientes o los fallos en servicio descritos en el
estado de la técnica. Debe proporcionarse un depósito de compuesto
de plástico con fibras con pequeño peso propio, alta resistencia a
corrosión y alta resistencia a fatiga con al mismo tiempo
estanqueidad a largo plazo, que resista las solicitaciones mecánicas
y sea económico de construir.
El invento, con respecto al estado de la técnica
de depósitos de presión de compuesto de plástico con fibras, está
perfeccionado de tal manera que en particular se asegura una
estanqueidad alta y a largo plazo en la pieza de conexión incluso en
caso de solicitaciones en servicio térmicas y mecánicas extremamente
cambiantes.
El problema es solucionado según un aspecto del
invento mediante la parte caracterizadora de la reivindicación
1.
En una forma de realización el inserto está
provisto de una ranura anular para un anillo de junta, por debajo de
la valona saliente del inserto, entre el inserto y la superficie
interior de la espita de conexión del depósito de núcleo de
plástico. Además, en una forma de realización, en la superficie de
la valona saliente del inserto está prevista otra ranura anular con
un anillo de junta, el cual está unido a presión con la entrada de
la línea de presión, por ejemplo con una toma de la tubería y/o una
válvula. En otra configuración el depósito puede estar provisto de
una abertura en la parte cilíndrica para llenar y vaciar el
depósito.
La pieza de conexión está configurada en forma de
valona hacia la superficie del depósito de núcleo de plástico. Para
garantizar una transmisión de fuerzas adicional selectiva entre el
compuesto de plástico con fibras y la pieza de conexión, la pieza de
conexión presenta por ejemplo entalladuras, protuberancias y/o
superficies de cierre en la zona de la unión con el compuesto de
plástico con fibras.
Como fibras de refuerzo en el compuesto de
plástico con fibras pueden emplearse por ejemplo - pero no
exclusivamente - fibras de vidrio, fibras de aramida, fibras de
carbono, fibras de polímero, fibras orgánicas, fibras metálicas y/u
otros tipos de fibras.
En lo que se refiere al procedimiento adecuado
para la construcción de un depósito de presión de compuesto de
plástico con fibras para el almacenaje de medios líquidos y/o
gaseosos bajo una presión de servicio por encima de la presión
atmosférica, el problema que sirve de base al invento se resuelve
mediante los siguientes pasos:
- a)
- Configuración de la superficie interior de la espita de conexión del depósito de núcleo de plástico para el alojamiento del inserto mediante el correspondiente conformado en el proceso de fabricación del depósito de núcleo de plástico y/o mediante el ulterior mecanizado de la superficie interior de la espita de conexión del depósito de núcleo de plástico.
- b)
- Introducción del inserto en la espita de conexión mediante contracción de la espita de conexión del depósito de núcleo de plástico previamente calentada y/o mediante ajuste a presión y/o mediante dilatación del inserto, previo enfriamiento del inserto, en la salida de la espita de conexión del depósito de núcleo de plás- tico.
- c)
- Montaje de la pieza de conexión en la superficie exterior de la espita de conexión del depósito de núcleo de plástico, pudiendo dado el caso el lado inferior de la valona de la pieza de conexión ser unido fijo mediante técnicas de unión apropiadas con la superficie exterior del depósito de núcleo de plástico.
- d)
- Refuerzo del depósito de núcleo de plástico premontado con compuesto de plástico con fibras y colocación de la entrada de la línea de presión.
Mediante el procedimiento según el invento pueden
proporcionarse depósitos que presenten los ventajosos resultados,
funciones y efectos anteriormente descritos, a los cuales se hace
referencia de forma completa y sobre los que por la presente se
llama la atención.
Los medios a almacenar pueden ser aire, oxígeno,
nitrógeno, dióxido de carbono, propano, gas natural, hidrógeno o
bien otros gases o líquidos técnicos o similares. El invento no está
limitado a ningún género especial de gases y/o de líquidos de
almacenaje.
Según otro aspecto del invento un depósito como
se ha descrito anteriormente, que en particular ha sido construido
según un procedimiento de acuerdo con el invento, puede ser empleado
para diferentes fines.
Ejemplo para posibles formas de aplicación son en
relación a modo de ejemplo y no definitiva el empleo como recipiente
de presión para gases combustibles, como por ejemplo gas natural o
hidrógeno, para vehículos de funcionamiento a gas, recipientes de
presión para aplicaciones neumáticas e hidráulicas, acumulador de
aire comprimido en camiones, autobuses y trenes, como recipiente de
presión para extintores de incendios, como recipiente de presión
para sistemas de salvamento (por ejemplo el airbag), y como
recipiente de presión para gas propano.
El invento se describe en detalle a continuación
con ayuda de ejemplos de realización con referencia a los dibujos
adjuntos.
Muestra:
La Figura 1 una sección transversal esquemática
de la zona de conexión según el invento,
la Figura 2 una vista en planta esquemática del
depósito según el invento conforme a una segunda forma de
realización con aberturas de llenado y vaciado dispuestas centrales
en una tapa,
la Figura 3 una vista en planta esquemática del
depósito según el invento conforme a una tercera forma de
realización con dos aberturas de carga y descarga dispuestas
desplazadas en la tapa,
la Figura 4 una vista lateral esquemática del
depósito según el invento de las Figuras 1-3 con una
abertura de carga y descarga dispuesta adicionalmente de modo
opcional en la parte cilíndrica del depósito.
En la Figura 1 está representada esquemáticamente
en sección transversal la zona de conexión de una forma de
realización. En el depósito de núcleo de plástico (2) reforzado con
compuesto de plástico con fibras (1) para el almacenaje de medios
líquidos y/o gaseosos bajo presión, en el cuello y/o en el fondo y/o
en la parte cilíndrica del depósito está fijada una pieza de
conexión (3).
En la pieza de conexión (3) del depósito de
núcleo de plástico (2) está previsto un inserto (4), que cubre en
forma de valona la salida de la espita de conexión del depósito de
núcleo de plástico (2).
El inserto (4) puede presentar una ranura anular
para un anillo de junta por debajo de la valona saliente del inserto
(4), entre el inserto y la superficie interior de la espita de
conexión del depósito de núcleo de plástico (2), así como, en la
superficie de la valona saliente del inserto, otra ranura anular con
un anillo de junta, el cual se une a presión con la entrada (5) de
la línea de presión (toma de la tubería y/o válvula). Además,
mediante un mecanizado intercalado u otra elaboración apropiada de
la espita de conexión, la superficie interior de la espita de
conexión del depósito de núcleo de plástico se une sobre el inserto,
por ejemplo mediante zunchado, con la consecuencia de una alta
exactitud de medidas de la geometría exterior de la espita de
conexión del depósito de núcleo de plástico.
La pieza de conexión (3) está configurada en
forma de valona hacia la superficie del depósito de núcleo de
plástico (2) con o sin protuberancias dispuestas en la superficie de
la valona y/o superficies de cierre desplazadas 90º realizadas en la
superficie exterior de la pieza de conexión en la zona del compuesto
de plástico con fibras (1). Esta realización de la pieza de conexión
posibilita una transmisión de fuerzas selectiva desde el compuesto
de plástico con fibras (1) hacia la pieza de conexión (3) así como
un aseguramiento contra el giro en caso de montaje y desmontaje de
la conexión de la tubería o de una válvula.
En la Figura 2 está representada una vista en
planta esquemática del depósito según el invento conforme a una
forma de realización en la cual el depósito puede ser llenado y/o
vaciado a través de la pieza de conexión (3) dispuesta central.
En la Figura 3 está representada una vista en
planta esquemática del depósito según el invento conforme a otra
forma de realización en la cual el depósito puede ser llenado y/o
vaciado a través de dos piezas de conexión (3) dispuestas
desplazadas.
La Figura 4 representa a modo de ejemplo una
realización opcional de la Figura 2 y de la Figura 3, de la manera
en que cuando por razones técnicas debe disponerse otra conexión (3)
en la parte cilíndrica del depósito.
Claims (8)
1. Depósito de núcleo de plástico (2) reforzado
con compuesto de plástico con fibras para el almacenaje de medios
líquidos y/o gaseosos bajo presión, con un depósito de núcleo de
plástico que presenta una o varias piezas de conexión (3) en el
cuello y/o en el fondo y/o en la parte cilíndrica del depósito, de
las cuales al menos una pieza de conexión está configurada para el
alojamiento de una entrada atornillable (5) de la línea de presión
que presenta una rosca cilíndrica o cónica, como por ejemplo una
válvula o conexión de tubería, caracterizado porque en la
espita de conexión del depósito de núcleo de plástico está montado
un inserto cilíndrico (4) con un extremo de valona envolvente o
circundante en el extremo de la espita de conexión, estando
dispuestas al menos dos juntas de manera que al menos una junta está
dispuesta entre el inserto (4) y la superficie interior de la espita
de conexión de plástico del depósito de núcleo de plástico (2), así
como al menos otra junta está dispuesta entre el inserto (4) y la
entrada (5) de la línea de presión.
2. Depósito de núcleo de plástico (2) reforzado
con compuesto de plástico con fibras según la reivindicación 1,
caracterizado porque la junta entre el inserto (4) y la
superficie interior de la espita de conexión del depósito de núcleo
de plástico (2) y/o la junta entre la superficie de la valona del
inserto (4) y la entrada (5) de la línea de presión se compone de
ranuras anulares en cooperación con un anillo de junta y/u otro
medio de obturación apropiado o de una arandela de junta.
3. Depósito de núcleo de plástico (2) reforzado
con compuesto de plástico con fibras según las reivindicaciones 1 y
2, caracterizado porque la superficie de la valona de la
pieza de conexión está adaptada al contorno de la superficie del
depósito de núcleo de plástico y dado el caso en el lado inferior de
la valona, mediante técnicas de unión apropiadas, puede ser unida
fija con la superficie exterior del depósito de núcleo de plástico
(2).
4. Depósito de núcleo de plástico (2) reforzado
con compuesto de plástico con fibras según las reivindicaciones 1 a
3, caracterizado porque la pieza de conexión (3) mediante
rosca y/o adhesión y/u otras técnicas de unión está unida con la
superficie exterior de la espita de conexión del depósito de núcleo
de plástico (2) y/o está unida con la superficie exterior de la
valona circundante del inserto (4).
5. Depósito de núcleo de plástico (2) reforzado
con compuesto de plástico con fibras según las reivindicaciones 1 a
4, caracterizado porque la pieza de conexión (3) está
provista de rosca interior cónica o cilíndrica para el alojamiento
de la entrada (5) de la línea de presión.
6. Depósito de núcleo de plástico (2) reforzado
con compuesto de plástico con fibras según las reivindicaciones 1 a
5, caracterizado porque el compuesto de plástico con fibras
puede ser incorporado de forma correspondiente a las tensiones
mecánicas más favorables sobre la superficie de la valona en las
escotaduras cilíndricas de la pieza de conexión, consiguiendo
protuberancias o escotaduras en la superficie de la valona y/o
superficies de cierre en la pieza de conexión en la zona del
compuesto de plástico con fibras, mediante el compuesto de plástico
con fibras, una alta resistencia a los momentos de giro de la pieza
de conexión (3) frente a válvulas o tuberías de acoplamiento
hermético.
7. Procedimiento para construir un depósito de
núcleo de plástico (2) reforzado con compuesto de plástico con
fibras para el almacenaje de medios líquidos y/o gaseosos bajo
presión, caracterizado porque en la espita de conexión del
depósito de núcleo de plástico (2), previa conformación por ejemplo
en forma de una operación de mecanizado de la superficie interior de
la espita de conexión del depósito de núcleo de plástico (2), se
introduce un inserto (4), que debido a la definida geometría
exterior cilíndrica del inserto (4) produce una alta exactitud de
medidas de la geometría exterior de la espita, siendo introducido el
inserto en la espita de conexión mediante contracción de la espita
de conexión del depósito de núcleo de plástico (2) previamente
calentada y/o mediante ajuste a presión y/o mediante dilatación del
inserto (4) previo enfriamiento del inserto.
8. Procedimiento para construir un depósito de
núcleo de plástico (2) reforzado con compuesto de plástico con
fibras según la reivindicación 7, caracterizado porque el
inserto (4) es introducido antes del montaje de la pieza de conexión
(3) con la espita de conexión del depósito de núcleo de plástico
(2).
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