JP2019507851A - ポールキャップ強化された圧力容器 - Google Patents
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Abstract
Description
この場合、外側輪郭5aは、その中で、内側容器2の中央部21が最初に延長領域としてポールキャップ22の周縁領域25内で続くように設計することができ、したがって、ポールキャップ領域内に引き込まれた径方向の巻き付け(周方向の巻き付け)の形の圧力容器強化層32の内層F2iの堆積は、停止ノーズ57に至るまで容易にされる。この場合、このプリフォーム5は、圧力連結部4にぴったりと配置され得る。その結果、重複して巻き付けられた圧力容器強化層32と共に、硬化後に、プリフォーム5との連結を行い、圧力連結部4からの高いトルクを、圧力連結部4から内側容器2までの連結をひずませることなく積層体内に誘導することができる。
2 内側容器
21 内側容器の円筒状中央部
22 内側容器のドーム形状ポールキャップ
25 ポールキャップの周縁領域または延長領域
26 ポールキャップ中心
3 繊維複合材料からの外層
31 外層のポールキャップ強化層
32 外層の圧力容器強化層
4 バルブ/圧力ポート
5 ポールキャップ強化層としての輪郭安定性プリフォーム
5a プリフォームの外側輪郭
5i プリフォームの内側輪郭
51 繊維材料から編組された輪郭安定性プリフォーム
52 網目構造のための強化糸
53 支持材料上に縫い付けられた繊維材料からの輪郭安定性プリフォーム
54 支持材料
55 プリフォーム用強化糸
56 接着層
57 圧力容器強化層の連結ノーズ
100 本発明に係る圧力容器
110 輪郭安定性プリフォームの製造
112 編組法による製造
114 1つまたは複数の強化糸の追加の編組
116 縫い付けによる製造
118 プリフォームとポールキャップとの時間通りのヒートシール
120 ポールキャップ上へのポールキャップ強化層の施与
130 ポールキャップ上への圧力容器強化層の施与
140 ポールキャップに合わせて調整された内側輪郭を備えたプリフォームの硬化
150 圧力容器強化層の内層を、周辺領域のプリフォームの外側輪郭上に直接巻き上げる
F1 ポールキャップ強化層の繊維または繊維材料
F2 圧力容器強化層の繊維または繊維材料
F2i 圧力容器強化層の内層
F2a 圧力容器強化層の外層
FW1 ポールキャップ強化層内の繊維角度
FLW ポールキャップ強化層内の編組角度
FW2 圧力容器強化層内の繊維角度
FVM 外層、ポールキャップ強化層および/または圧力容器強化層の繊維複合材料
Z 円筒状中央部の円筒軸
Claims (15)
- 円筒形状中央部(21)からの内側容器(2)と、前記中央部(21)を両側でそれぞれ閉じる2つのドーム形状のポールキャップ(22)と、圧力負荷に対する前記内側容器(2)の強化のために前記内側容器(2)上に巻き付けられた外層(3)とを備える圧力容器(1)であって、前記外層(3)は、少なくとも1つのポールキャップ強化層(31)と、繊維複合材料(FVM)の圧力容器強化層(32)とを備え、前記ポールキャップ強化層(31)は、前記ポールキャップ(22)を少なくとも部分的に覆い、前記圧力容器強化層(32)は、前記ポールキャップ(22)および前記中央部(21)を覆い、輪郭安定性プリフォーム(5、51、53)は、前記ポールキャップ(22)の少なくとも1つ、好ましくはポールキャップ(22)両方上に前記ポールキャップ強化層(31)として配置される、圧力容器(1)。
- 前記輪郭安定性プリフォーム(5、51)は、繊維材料(F1)から編組された輪郭安定性プリフォーム(51)であり、前記ポールキャップ周縁(25)における前記繊維材料(F1)の編組角度(FLW)は少なくとも140°、好ましくは少なくとも150°、特に好ましくは少なくとも160°であることを特徴とする、請求項1に記載の圧力容器(1)。
- 前記円筒状中央部(21)の円筒軸(Z)に本質的に平行な配向を有する1つまたは複数の強化糸(52)は、前記編組されたプリフォーム(51)に編組されることを特徴とする、請求項2に記載の圧力容器(1)。
- 前記輪郭安定性プリフォーム(5、53)は、ドレープ可能な支持材料(54)上に縫い付けられた繊維材料(F1)からなり、好ましくは前記繊維材料(F1)は、前記支持材料(54)上に螺旋状に縫い付けられることを特徴とする、請求項1に記載の圧力容器(1)。
- 前記円筒状中央部(21)の円筒軸(Z)に本質的に平行な配向を有する1つまたは複数の強化糸(55)は、前記支持材料(54)上に縫い付けられることを特徴とする、請求項4に記載の圧力容器(1)。
- 前記支持材料(54)は、接着剤層(56)によって前記ポールキャップ上に直接取り付けられることを特徴とする、請求項4または5に記載の圧力容器(1)。
- 前記プリフォーム(5、51、53)は、前記圧力容器強化層(32)の、前記ポールキャップ(22)に重複して巻き付けられたまだ湿潤している繊維複合材料F2の少なくとも一部上で摺動され、前記圧力容器強化層(32)のマトリックス材料によって前記ポールキャップ(22)の領域内に固定されることを特徴とする、請求項1から5のいずれか一項に記載の圧力容器(1)。
- 前記圧力容器強化層(32)は、前記ポールキャップ強化層(31)を覆い、前記プリフォーム(5、51、53)は、輪郭安定性を確立するために前記ポールキャップ(22)上に固定され、好ましくは前記プリフォーム(5、51、53)は、熱可塑性マトリックスを用いて生み出され、プラスチック材料の前記ポールキャップ(22)によって少なくとも時間通りにヒートシールされることを特徴とする、請求項1から6のいずれか一項に記載の圧力容器(1)。
- 前記プリフォーム(5)は、前記ポールキャップ上に堆積するための硬化したプリフォームであり、前記プリフォーム(5)の内側輪郭(5i)は、前記ポールキャップ(22)に合わせて適応され、前記プリフォーム(5)の外側輪郭(5a)は、前記圧力容器強化層(32)をその上に堆積できるように設計され、前記外側輪郭(5a)は、ここでは前記ポールキャップ(22)の前記周縁領域(25)における前記内側容器(2)の前記中央部(21)の延長部を構成するように設計され、前記圧力容器強化層(32)は、径方向に巻き付けられた内層(F2i)を含み、前記内層は、連続層として前記中央部(21)上に、および前記圧力容器強化層(32)の1つまたは複数の外層(F2a)による前記プリフォーム(5)全体の後続の重複巻き付けのために前記周縁領域(25)内の前記外側輪郭(5a)上に直接的に巻き付けられ、好ましくは、前記プリフォーム(5)は、前記ポールキャップ(22)の前記周縁領域(25)において前記圧力容器強化層(22)によって重複して巻き付けられる前記外側輪郭(5a)の境界部として停止ノーズ(57)を含むことを特徴とする、請求項1から8のいずれか一項に記載の圧力容器(1)。
- 請求項1に記載の圧力容器(1)の製造のための方法(100)であって、前記圧力容器は、円筒形状中央部(21)の内側容器(2)と、いずれの場合も前記中央部(21)を両側で閉じる2つのドーム形状のポールキャップ(22)と、圧力負荷に対する前記内側容器(2)の強化のために前記ポールキャップ(22)および前記内側容器(2)上に巻き付けられた外層(3)とを備え、前記外層(3)は、少なくとも1つのポールキャップ強化層(31)と、繊維複合材料(FVM)の1つの圧力容器強化層(32)とを備え、前記方法は、
前記ポールキャップ(22)の少なくとも1つ、好ましくはポールキャップ(22)両方のための前記ポールキャップ強化層(31)として輪郭安定性プリフォーム(5、51、53)を、編組法(112)によって、または繊維材料をドレープ可能な支持材料(54)上に縫い付ける(116)ことによって製造するステップ(110)と、
前記ポールキャップ強化層(31)が前記ポールキャップ(22)を少なくとも部分的に覆うように前記ポールキャップ強化層(31)を前記ポールキャップ(22)に施与するステップ(120)と、
前記圧力容器強化層(32)を前記ポールキャップ(22)および前記中央部(21)に施与するステップ(130)であって、好ましくは前記圧力容器強化層(32)は外側から前記ポールキャップ強化層(22)に施与される、ステップと、を含む、方法。 - 前記輪郭安定性プリフォーム(5、51)の前記製造ステップ(110)は、繊維材料(F1)からの前記輪郭安定性プリフォーム(5、51)の編組み(112)を含み、前記ポールキャップ(22)の周縁(25)における前記プリフォーム(5、51)の編組角度(FLW)は少なくとも140°、好ましくは少なくとも150°、特に好ましくは少なくとも160°である、請求項10に記載の方法。
- 前記編組は、前記円筒状中央部(21)の前記円筒軸(Z)に本質的に平行な配向を有する1つまたは複数の強化糸(52)の追加の編組(114)のさらなるステップを含む、請求項11に記載の方法。
- 縫い付け(116)による前記輪郭安定性プリフォーム(5、53)の前記製造ステップ(110)は、前記支持材料(54)上への前記繊維材料の螺旋状の縫い付けを含み、好ましくは前記円筒状中央部(21)の前記円筒軸(Z)に本質的に平行な配向を有する1つまたは複数の強化糸(55)は、前記支持材料(54)上に縫い付けられる、請求項10に記載の方法。
- 前記プリフォーム(5、51、53)の前記ポールキャップ(22)への固定のために、熱可塑性マトリックスを用いて製造された前記プリフォーム(5、51、53)を前記ポールキャップ(22)に少なくとも時間通りにヒートシールする(118)追加のステップをさらに含む、請求項10から13のいずれか一項に記載の方法。
- 追加のステップ、すなわち、
前記ポールキャップ(22)に適応された内側輪郭(5i)と圧力容器強化層(32)をその上に堆積することができるように設計された外側輪郭(5a)とを備えた前記プリフォーム(5)を硬化させるステップ(140)であって、前記外側輪郭(5a)は、前記ポールキャップ(22)の前記周縁領域(25)において前記内側容器(2)の前記中央部(21)の延長部を構成するように設計される、ステップと、
前記圧力容器強化層(32)の径方向の巻き付けとして内層(F2i)を、前記中央部(21)上および前記周縁領域(25)において前記外側輪郭(5a)上に直接的に、好ましくは、前記ポールキャップ(22)の前記周縁領域(25)において前記圧力容器強化層(22)によって重複して巻き付けられる前記外側輪郭(5a)の境界とする前記プリフォーム(5)の停止ノーズ(57)まで巻き上げるステップ(150)と、
その後、前記圧力容器強化層(32)の1つまたは複数の外層(F2a)を前記プリフォーム全体(5)上に巻き上げるステップ(13)と、を含む、請求項10から14のいずれか一項に記載の方法。
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