WO2017001298A1 - Composite pressure container and method for producing the composite pressure container - Google Patents

Composite pressure container and method for producing the composite pressure container Download PDF

Info

Publication number
WO2017001298A1
WO2017001298A1 PCT/EP2016/064673 EP2016064673W WO2017001298A1 WO 2017001298 A1 WO2017001298 A1 WO 2017001298A1 EP 2016064673 W EP2016064673 W EP 2016064673W WO 2017001298 A1 WO2017001298 A1 WO 2017001298A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
inner container
pole piece
pressure vessel
composite pressure
fiber
Prior art date
Application number
PCT/EP2016/064673
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Dirk Eulitz
Original Assignee
Kautex Textron Gmbh & Co. Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kautex Textron Gmbh & Co. Kg filed Critical Kautex Textron Gmbh & Co. Kg
Publication of WO2017001298A1 publication Critical patent/WO2017001298A1/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C1/00Pressure vessels, e.g. gas cylinder, gas tank, replaceable cartridge
    • F17C1/16Pressure vessels, e.g. gas cylinder, gas tank, replaceable cartridge constructed of plastics materials
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2201/00Vessel construction, in particular geometry, arrangement or size
    • F17C2201/01Shape
    • F17C2201/0104Shape cylindrical
    • F17C2201/0109Shape cylindrical with exteriorly curved end-piece
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2201/00Vessel construction, in particular geometry, arrangement or size
    • F17C2201/05Size
    • F17C2201/054Size medium (>1 m3)
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2201/00Vessel construction, in particular geometry, arrangement or size
    • F17C2201/05Size
    • F17C2201/056Small (<1 m3)
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2203/00Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/06Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
    • F17C2203/0634Materials for walls or layers thereof
    • F17C2203/0658Synthetics
    • F17C2203/066Plastics
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2203/00Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/06Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
    • F17C2203/0634Materials for walls or layers thereof
    • F17C2203/0658Synthetics
    • F17C2203/0663Synthetics in form of fibers or filaments
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2205/00Vessel construction, in particular mounting arrangements, attachments or identifications means
    • F17C2205/03Fluid connections, filters, valves, closure means or other attachments
    • F17C2205/0302Fittings, valves, filters, or components in connection with the gas storage device
    • F17C2205/0305Bosses, e.g. boss collars
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2209/00Vessel construction, in particular methods of manufacturing
    • F17C2209/21Shaping processes
    • F17C2209/2109Moulding
    • F17C2209/2118Moulding by injection
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2209/00Vessel construction, in particular methods of manufacturing
    • F17C2209/21Shaping processes
    • F17C2209/2109Moulding
    • F17C2209/2127Moulding by blowing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2209/00Vessel construction, in particular methods of manufacturing
    • F17C2209/22Assembling processes
    • F17C2209/221Welding
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2209/00Vessel construction, in particular methods of manufacturing
    • F17C2209/22Assembling processes
    • F17C2209/227Assembling processes by adhesive means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2223/00Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/01Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the phase
    • F17C2223/0107Single phase
    • F17C2223/0123Single phase gaseous, e.g. CNG, GNC
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2223/00Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/01Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the phase
    • F17C2223/0146Two-phase
    • F17C2223/0153Liquefied gas, e.g. LPG, GPL
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2223/00Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/03Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the pressure level
    • F17C2223/035High pressure (>10 bar)
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2223/00Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/03Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the pressure level
    • F17C2223/036Very high pressure (>80 bar)

Definitions

  • the invention relates to a composite pressure vessel with a rotationally symmetrical inner container made of thermoplastic material and with the inner container enclosing fiber winding, wherein the inner container at least one end merges into an outwardly directed container neck and wherein the container neck at least one pole piece for receiving one in the Behgeriterhals releasably inserted fitting comprises.
  • the invention further relates to a method for producing a composite pressure vessel of the type described above.
  • Such pressure vessels are mainly used as gas containers for liquefied gas.
  • a pressure vessel of the type mentioned is known for example from DE 2 152 123.
  • the pressurized gas container described therein consists of a dimensionally stable, rotationally symmetrical, gas-tight, inner cylindrical container with two coaxial from the outside on the bottoms of the inner container Pol Swissen or neck pieces and one wound on the inner container under detection of the pole pieces, from continuous filaments and cured Plastic laminated outer sheath, which forms a support shell for the inner container.
  • the pole pieces or neck pieces are used for tight connection of a valve, for example a valve.
  • the known compressed gas containers are designed for example for an internal pressure between 30 and 700 bar.
  • the inner containers which are also referred to in the art as liners, made of thermoplastic art Material.
  • the inner container is provided with a support sleeve, which consists of resin impregnated, continuous filaments or continuous fibers, which are wound around the inner container made of plastic.
  • inner container and “liner” are used interchangeably in general and also in the following.
  • the pole pieces are referred to in the present application as well as in the specialist literature both as neck pieces and as so-called Bossmaschine.
  • pole pieces often have both an internal thread and an external thread and the internal thread receives, for example, a fitting in the form of a valve or the like, the pole pieces of the known in the prior art pressure vessel made of metal.
  • a pressure vessel known from EP 0 753 700 B1 comprises two openings located in the neck area, in each of which a throat piece closes and seals the opening, wherein the neck pieces are provided with a frustoconical collar in the end area facing the pressure vessel, on the inside surrounded by the liner and the outside of the support shell.
  • various variants of pressure vessels are known, which deal with the problem of sealing the inner container with respect to the pole piece or neck piece, since just this area of the pressure vessel is critical in terms of potential leakage points.
  • a composite pressure vessel with an inner container with thermoplastic material which comprises a centered in the neck region of the container pole piece, the pole piece is located predominantly within the inner container and with respect to the inner container rotatable on this is attached.
  • the inner container was obtained by extrusion blow molding of thermoplastic material, wherein the pole piece was blown in the formation of the inner container. Since the pole piece according to DE 10 2011 116 553 Al consists of metal, this is positively connected during the blowing with the inner container.
  • the Pol Culture after completion of the inner container from the outside with a counter element is clamped and secured against the wall of the inner container.
  • the invention is therefore based on the object to improve a composite pressure vessel of the type mentioned both in terms of ease of manufacture as well as in terms of tightness in the neck area.
  • composite pressure vessels of the type described above in particular the production of the fiber winding in the neck region of the inner container in the production is a problem because there the fibers enclosing the inner container must follow the curvature of the conical container neck.
  • the radius of the conical neck region of the composite container has a certain size, there must be tightly guided the fiber winding to fix the underlying pole piece pressure-resistant against the inner container.
  • a dense winding of the fibers provided in the neck region requires a corresponding fanning of the fibers over the container body. It can be placed or wrapped only individual fibers, as crizspielswei ⁇ se slivers with a certain width would strongly twist in in the region of its support on the pole piece and also there would require a high degree of overlap.
  • the invention is therefore also based on the object to take this problem into account.
  • a composite pressure vessel is provided with a rotationally symmetrical inner container made of thermoplastic material and a fiber wrap surrounding the inner container, wherein the inner container merges at least one end in an outwardly directed container neck, wherein the container neck at least one pole piece for receiving a in the container neck releasably inserted fitting urrtutzt and wherein the pole piece is integrally formed with the inner container.
  • the one-piece design of pole piece and inner container dividing lines or step-like wall thickness jumps of the inner container are avoided according to the invention.
  • the solution according to the invention offers maximum integration of the pole piece into the inner container.
  • the pole piece and the inner container are inextricably linked, an otherwise required complex positive attachment of the pole piece on the inner container is not required.
  • the composite pressure vessel according to the invention can either be formed on one side, that is to say at one end, with an outwardly directed container neck or have a container neck directed outwards at both ends.
  • the composite pressure vessel according to the invention comprises two pole pieces, each having a pole piece at one end of the inner container, wherein both pole pieces may be formed integrally with the inner container.
  • a pole piece is suitably designed to have a cylindrical neck forming the container neck, the neck being coaxial with an axis of symmetry of the composite pressure vessel and projecting outwardly.
  • a pole piece with an integral socket can form a thickened topsoil of the inner container.
  • a pole piece may be formed so that it encloses a neck of the inner container and engages around an upper bottom of the inner container from the outside.
  • Another Poi scholar can either form a thickened bottom of the inner container or enclose an underbody of the inner container from the outside.
  • the terms "topsoil” and “underbody” are referred to as "bottom portion.”
  • the composite pressure vessel according to the invention may be formed completely symmetrical with two identical pole pieces, alternatively, the composite pressure vessel according to the invention may have differently designed bottom portions have, wherein a bottom portion, preferably the topsoil, is designed to receive a fitting and the other bottom portion, preferably the bottom is formed completely closed.
  • a fiber winding in the sense of the present invention may comprise a winding of endless glass fibers, carbon fibers or aramid fibers.
  • the term "fiber” in the sense of the present invention is used synonymously for the term “thread”.
  • a fitting according to the present invention comprises a threaded connector with or without a valve or in the simplest case, a sealing plug with internal and / or external thread.
  • the pole piece is provided with a threaded connector in the sense of the above-described nozzle, which has at least one internal thread for receiving the fitting.
  • the threaded connection can additionally be provided with an external thread.
  • the inner container and the pole piece are formed from a drawable plastic which is selected from a group comprising PET (polyethylene terephthalate) and PP (polypropylene).
  • the pole piece comprises a thermoplastic material selected from a group comprising polyamides, polyolefins, polyketones, polyether ketones, polyether ether ketones and polyethylene sulfides.
  • the pole piece may be formed of a different plastic than the inner container, wherein the plastic of the pole piece does not have to be stretchable.
  • the inner container and the pole piece may, for example, have been connected to one another by two-component injection molding.
  • the pole piece comprises a fiber filling in a thermoplastic matrix.
  • the thermoplastic of the inner container and the pole piece comprises a filler, which is for example selected from a group comprising carbon, carbon black, glass body, glass fibers as short fibers, aramid fibers as short fibers, so-called carbon nanotubes and carbon nanoparticles,
  • a filler which is for example selected from a group comprising carbon, carbon black, glass body, glass fibers as short fibers, aramid fibers as short fibers, so-called carbon nanotubes and carbon nanoparticles.
  • thermoplastic material of the inner container is designed to be multi-layered, for example that it has at least one barrier layer for volatile constituents of the inner container.
  • a barrier layer may be formed, for example, as a layer completely embedded in the laminate, but a barrier layer may also be provided on the inside or outside of the inner container.
  • Such a barrier layer may either have been extruded or applied on the inside or outside of the inner container by chemical means.
  • the fiber winding comprises an endless fiber in a matrix of thermosetting or thermosetting plastic or an endless fiber impregnated with thermosetting or thermosetting plastic.
  • the inner container is coated on the outside with a bonding agent with which the fiber winding enters into an adhesive bond.
  • the fiber winding may comprise an endless fiber in a thermoplastic matrix.
  • This fiber winding for example, in the form of strips with parallel aligned Endless fibers have been applied, for example by laser welding (laser taping).
  • the pole piece is designed as a valve housing for receiving one or more valve body.
  • this relates to a composite pressure vessel with a rotaticnssymmet- ric inner container made of thermoplastic material and with an inner container enclosing fiber winding, wherein the inner container at at least one end in an outwardly directed container neck, wherein the container neck of at least a pole piece is formed, which is formed of a fiber-reinforced plastic.
  • the pole piece may comprise a fiber fabric or a fiber fabric in a thermoplastic or in a duroplastic matrix, wherein the fibers are selected from a group comprising glass fibers, aramid fibers and carbon fibers, wherein preferably all fibers are formed as long fibers.
  • long fibers in the sense of the present invention means fibers which have a length of ; 10 mm.
  • the pole piece may be formed as a so-called organo sheet.
  • Organic sheets comprise a fibrous web or a fiber web embedded in a thermoplastic resin matrix.
  • the advantages of the thermoplastic matrix lie in the hot-forming ability of the organo-sheet.
  • the pole piece in that the pole piece is formed from an organic sheet or from a fiber fabric or a fiber fabric in a thermosetting matrix, the pole piece may be formed as a relatively flat collar or relatively flat cap, with a relatively narrow transition to the Be Zellerhais the êtbereheaters ,
  • the container neck of the inner container may be enclosed by the pole piece, which does not necessarily have to be integrally formed on the inner container.
  • the pole pieces or more can absorb stronger tensile forces of the fiber winding, in which case in particular the tensile forces in the direction or parallel to the axis of rotation of the composite pressure vessel are relevant.
  • a fixation of the pole piece to the inner container can be carried out, for example, with slivers, which have a lower degree of overlap in the region of a subfloor or upper floor of the inner container.
  • the pole pieces prefabricated from fiber-reinforced materials make it possible to choose a larger radius of curvature with increased or constant stability for the pole piece, so that a better introduction of force over the fiber windings is possible in the area of the end faces of the composite pressure vessel and the fibers can also be laid with a smaller radius of curvature ,
  • the pole pieces may also receive a coil of fiber ribbons in a thermoplastic matrix that partially welds to the pole piece when wound. In this way, a particularly favorable and easy fixation of the fiber winding on the pole pieces is possible.
  • the pole piece is designed as a cap or collar, which encloses the inner container on the front side outside.
  • this also encompasses a method for producing a composite pressure vessel having one of the features described above, the method comprising the following method steps:
  • the composite pressure vessel can be tempered after winding, that is, subjected to a heat treatment.
  • the method according to the invention has the advantage that, by method step a), first of all a preform can be produced by injection molding, which already assumes the final shape and the final dimensions with regard to large parts of the bottom area of the inner container.
  • the part which forms the pole piece of the inner container may already be provided with a dimensionally stable internal thread and / or external thread.
  • the preform is then stretched so that the final volume and the final length of the inner container are produced.
  • the stretching is advantageously carried out by appropriate Heating the finished injection-molded. Preform, for example by means of infrared radiation.
  • the preform can be injection molded from a filled, stretchable thermoplastic.
  • a method for producing a composite pressure vessel comprises the following method steps: a) injection molding of a preform made of a stretchable thermoplastic material, b) providing the preform with a cap or curly pole piece made of a fiber-reinforced Plastic, wherein the pole piece is prefixed to a neck portion preform forming the container neck of an inner container such that the pole piece comprises the neck portion of the preform; c) stretch blow molding the preform to the inner container against the pole piece such that the pole piece partially encloses the inner container and the outer and d ) Wrap the container with an endless fiber.
  • the pole piece may be provided, for example, in the manner previously described, as a fiber or fibrous web in a thermoplastic or thermoset matrix, the fibers being selected from a group comprising glass fibers, aramid fibers and carbon fibers, preferably all fibers being long fibers (5: 10 mm ) are formed.
  • a pole piece formed in this way can be fastened completely prefabricated to the preform, wherein the inner container is then partly formed against the pole piece within the tool.
  • the pole piece surrounds the bottom region of the inner container on the outside.
  • the pole piece does not necessarily enter into a cohesive connection with the main body in the area of the enclosure.
  • the plastic of the thermoplastic matrix of the collar need not necessarily be compatible in terms of weldability with the plastic of the body of the preform.
  • two collars are provided on this, each already having the final dimension of the pole piece.
  • a collar to be provided in the region of the upper bottom of the composite pressure vessel may, for example, enclose a neck of the inner container or of the preform, a collar to be arranged in the region of a lower bottom of the inner container may be prefixed to the preform in the region of its apex, for example.
  • the collars are expediently rotationally symmetrical and in each case spherical, whereby they are arranged on the preform such that their concave sides face one another.
  • the winding of the container with the endless fiber can, for example, take place such that the endless fiber has a fiber winding forms as a support winding, which generates a cohesive composite with the inner container, so that a breathing of the inner container relative to the fiber winding in a pressure swing load of the composite pressure vessel is omitted.
  • a bonding agent is applied to the inner container, wherein the subsequently applied to the inner container endless fiber is impregnated before winding with a thermosetting plastic and the composite pressure vessel after the " winding a
  • a maleic anhydride-modified LDPE is suitable as the adhesion promoter.
  • the fiber winding hardens and, at the same time, forms an adhesive bond with the softening agent of the inner container softened thereby.
  • the inner container Before winding the inner container is expediently acted upon by a pre-pressure for stabilization.
  • winding the inner container may include laser welding an endless fiber in a thermoplastic matrix.
  • This laser welding is advantageously carried out by means of slivers, which are made up into rolls and are applied by the roller on the pressurized pressurized inner pressure vessel, wherein the welding energy from a laser source on a contact region of the belt is applied to the inner container and the tape by means of lagging pressure medium, for example is fixed by means of one or more pinch rollers on the inner container.
  • FIG. 1 a preform of the inner container to be manufactured with an integral pole piece according to a first
  • Figure 2 the finished inner container according to the first embodiment with an end formed pole piece as an integral part of the inner container and
  • FIG. 3 shows a preform for producing an inner container according to a second embodiment of the invention
  • the preform shown in Figure 1 is formed as an injection-molded component made of thermoplastic material.
  • the preform 1 is partially formed in the form of a pole piece 2, which corresponds in part to the contour of the already finished inner container 3, at least in the region of a Ge ⁇ threaded nozzle 4 ⁇ thread not shown for reasons of simplification), which forms a container neck of the finished composite pressure vessel.
  • the pole piece 2 comprises a thickened bottom portion 5 of the finished inner container 3 and the neck of the container forming the threaded neck 4, which has a threaded bore 6 through which the volume of the inner container 3 with a in the Threaded connector 4 used and not shown fitting communicates.
  • FIG. 2 shows the inner container 3 of the composite pressure vessel without the fiber winding to be applied to it, which forms a support shell of the composite pressure vessel.
  • FIG. 3 shows a variant of the preform 1 with separately produced pole pieces 2 which are each fixed to a main body 7 of the preform 1.
  • the pole pieces 2 are each formed collar-shaped, wherein a pole piece 2 is disposed in the region of a Mundlochstutzens 8 of the preform 1 and another pole piece at the opposite end of the mouth piece 8, the preform 1 is arranged.
  • the pole pieces 2 have in the illustration of Figure 3 their already fully formed shape.
  • a pole piece 2 surrounds the mouth hole 8 of the preform 1, whereas the other pole piece 2, which is arranged opposite, approximately in. Area of the longitudinal central axis of the preform 1 and at the apex of its curvature is connected to the preform 1.
  • the main body 7 of the preform 1 consists, for example, of a glass-fiber-reinforced or glass-fiber-reinforced filled stretchable thermoplastic, whereas, for example, the pole piece 2 forming collars may comprise a glass fiber or a glass fiber fabric in a thermoplastic matrix.
  • the main body 7 of the preform is provided with an internal thread for receiving a fitting.
  • a molded thermocouple 9 is provided,
  • the preform 1 according to the state shown in FIG. 3 is heated or plasticized, for example, only in the region of the main body 7 by means of one or more infrared heating elements. Then, the preform 1 is stretched by means of appropriate tools in the longitudinal direction and expanded in the circumferential direction, so that it is formed in the end regions against the collar-shaped pole pieces 2.
  • the preform 1 is inserted in a known manner in a corresponding tool, which essentially defines the outer contour of the inner container to be manufactured with the molded Poi unanimousen 2.

Abstract

The invention relates to a composite pressure container having a rotationally symmetrical inner container (3) made of thermoplastic material and a fiber winding enclosing the inner container, wherein the inner container (3) transitions at least at one end into an outwardly directed container neck, the container neck comprising at least one pole piece (2) for receiving a fitting that can be releasably inserted into the container neck, the pole piece (2) being integrally designed with the inner container (3).

Description

Verbund-Druckbehälter sowie Verfahren zur Herstellung des Composite pressure vessel and method for producing the
Verbund-Druckbehälters Composite pressure vessel
Die Erfindung betrifft einen Verbund-Druckbehälter mit einem rotationssymmetrischen Innenbehälter aus thermoplastischem Kunststoff sowie mit einer den Innenbehälter umschließenden Faserwicklung, wobei der Innenbehälter an wenigstens einem Ende in einen nach außen gerichteten Behälterhals übergeht und wobei der Behälterhals wenigstens ein Polstück zur Auf- nähme einer in den Behäiterhals lösbar einzusetzenden Armatur umfasst. The invention relates to a composite pressure vessel with a rotationally symmetrical inner container made of thermoplastic material and with the inner container enclosing fiber winding, wherein the inner container at least one end merges into an outwardly directed container neck and wherein the container neck at least one pole piece for receiving one in the Behgeriterhals releasably inserted fitting comprises.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines Verbunddruckbehälters der vorstehend bezeichneten Art. The invention further relates to a method for producing a composite pressure vessel of the type described above.
Solche Druckbehälter finden überwiegend als Gasbehälter für Flüssiggas Anwendung. Ein Druckbehälter der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus der DE 2 152 123 bekannt. Der dort beschriebene Druckgasbehälter besteht aus einem formstabilen, rotationssymmetrischen, gasdichten, in seinem mittleren Bereich zylindrischen Innenbehälter mit zwei von außen auf die Böden des Innenbehälters koaxial aufgesetzten Polstücken beziehungsweise Halsstücken und einem auf den In- nenbehälter unter Erfassung der Polstücke gewickelten, aus Endlosfäden und ausgehärtetem Kunststoff laminierten Außenmantel, der eine Stützhülle für den Innenbehälter bildet. Die Polstücke beziehungsweise Halsstücke dienen zum dichten Anschluss einer Armatur, beispielsweise eines Ventils. Such pressure vessels are mainly used as gas containers for liquefied gas. A pressure vessel of the type mentioned is known for example from DE 2 152 123. The pressurized gas container described therein consists of a dimensionally stable, rotationally symmetrical, gas-tight, inner cylindrical container with two coaxial from the outside on the bottoms of the inner container Polstücken or neck pieces and one wound on the inner container under detection of the pole pieces, from continuous filaments and cured Plastic laminated outer sheath, which forms a support shell for the inner container. The pole pieces or neck pieces are used for tight connection of a valve, for example a valve.
Die bekannten Druckgasbehälter sind beispielsweise für einen Innendruck zwischen 30 und 700 bar ausgelegt. Üblicherweise bestehen die Innenbehälter, die im Stand der Technik auch als Liner bezeichnet werden, aus thermoplastischem Kunst- Stoff. Der Innenbehälter wird mit einer Stützhülle versehen, die aus Kunstharz getränkten, Endlosfäden oder Endlosfasern besteht, die um den Innenbehälter aus Kunststoff gewickelt sind . The known compressed gas containers are designed for example for an internal pressure between 30 and 700 bar. Usually, the inner containers, which are also referred to in the art as liners, made of thermoplastic art Material. The inner container is provided with a support sleeve, which consists of resin impregnated, continuous filaments or continuous fibers, which are wound around the inner container made of plastic.
Die Begriffe „Innenbehälter" und „Liner" werden im Allgemeinen und auch im Folgenden synonym verwendet. Die Polstücke werden in der vorliegenden Anmeldung sowie auch in der Fachliteratur sowohl als Halsstücke als auch als sogenannte Bossteile bezeichnet. The terms "inner container" and "liner" are used interchangeably in general and also in the following. The pole pieces are referred to in the present application as well as in the specialist literature both as neck pieces and as so-called Bossteile.
Da diese Polstücke häufig sowohl ein Innengewinde als auch ein Außengewinde aufweisen und das Innengewinde beispielsweise einer Armatur in Form eines Ventils oder dergleichen aufnimmt, bestehen die Polstücke der im Stand der Technik bekannten Druckbehälter aus Metall. Since these pole pieces often have both an internal thread and an external thread and the internal thread receives, for example, a fitting in the form of a valve or the like, the pole pieces of the known in the prior art pressure vessel made of metal.
Wie eingangs bereits erwähnt, ist es bekannt, das Polstück oder die Polstücke von außen auf einen Halsbereich des In- nenbehälters aufzusetzen und sodann den Innenbehälter unter Fixierung der Polstücke zu wickeln. Dabei ist es häufig erforderlich, den Halsbereich des Innenbehälters mit einem zusätzlichen Anschlussstück von innen gegen das Polstück zu sichern und abzudichten. As already mentioned, it is known to put the pole piece or the pole pieces from the outside onto a neck region of the inner container and then to wind the inner container while fixing the pole pieces. It is often necessary to secure the neck region of the inner container with an additional connector from the inside against the pole piece and seal.
Ein aus der EP 0 753 700 Bl bekannter Druckbehälter umfasst zwei im Halsbereich liegende Öffnungen, in denen je ein die Öffnung verschließendes und abdichtendes Halsstück angeordnet ist, wobei die Halsstücke in dem dem Druckbehälter zuge- wandten Endbereich mit einem kegelstumpfartigen Kragen versehen sind, der innenseitig vom Liner und außenseitig von der Stützhülle umgeben ist. Im Stand der Technik sind diverse Varianten von Druckbehältern bekannt, die sich mit der Problematik der Abdichtung des Innenbehälters bezüglich des Polstücks beziehungsweise Halsstücks befassen, da gerade dieser Bereich des Druckbe- hälters hinsichtlich potentialer Leckagestellen kritisch ist. A pressure vessel known from EP 0 753 700 B1 comprises two openings located in the neck area, in each of which a throat piece closes and seals the opening, wherein the neck pieces are provided with a frustoconical collar in the end area facing the pressure vessel, on the inside surrounded by the liner and the outside of the support shell. In the prior art, various variants of pressure vessels are known, which deal with the problem of sealing the inner container with respect to the pole piece or neck piece, since just this area of the pressure vessel is critical in terms of potential leakage points.
Aus der DE 10 2011 116 553 AI ist ein Verbund-Druckbehälter mit einem Innenbehälter mit thermoplastischem Kunststoff be- kannt, der ein in dem Halsbereich des Behälters zentriertes Polstück umfasst, wobei das Polstück überwiegend innerhalb des Innenbehälters angeordnet ist und bezüglich des Innenbehälters verdrehbar an diesem befestigt ist. Der Innenbehälter wurde durch Extrusionsblasformen von thermoplastischem Kunststoff erhalten, wobei das Polstück bei der Ausformung des Innenbehälters umblasen wurde. Da das Polstück gemäß DE 10 2011 116 553 AI aus Metall besteht, wird dieses beim Umblasen formschlüssig mit dem Innenbehälter verbunden. Zusätzlich ist vorgesehen, dass das Polstück nach Fertigstel- iung des Innenbehälters von außen mit einem Konterelement gegen die Wandung des Innenbehälters verspannt und gesichert wird . From DE 10 2011 116 553 Al a composite pressure vessel with an inner container with thermoplastic material is known, which comprises a centered in the neck region of the container pole piece, the pole piece is located predominantly within the inner container and with respect to the inner container rotatable on this is attached. The inner container was obtained by extrusion blow molding of thermoplastic material, wherein the pole piece was blown in the formation of the inner container. Since the pole piece according to DE 10 2011 116 553 Al consists of metal, this is positively connected during the blowing with the inner container. In addition, it is provided that the Polstück after completion of the inner container from the outside with a counter element is clamped and secured against the wall of the inner container.
Ein solcher Behälter ist hinsichtlich seiner Herstellbarkeit vereinfacht. Die Problematik der Abdichtung des Innenbehälters im Bereich der Anbindung des Polstücks ist allerdings nach wie vor kritisch. Such a container is simplified in terms of its manufacturability. However, the problem of sealing the inner container in the region of the connection of the pole piece is still critical.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Ver- bund-Druckbehälter der eingangs genannten Art sowohl hinsichtlich einer möglichst einfachen Herstellbarkeit als auch hinsichtlich der Dichtigkeit im Halsbereich zu verbessern. Bei Verbunddruckbehältern der vorstehend beschriebenen Art stellt insbesondere die Herstellung der Faserwicklung im Halsbereich des Innenbehälters bei der Herstellung ein Problem dar, da dort die den Innenbehälter umschließenden Fasern dem Krümmungsverlauf des konischen Behälterhalses folgen müssen. Insbesondere wenn der Radius des konischen Halsbereichs des Verbundbehälters eine gewisse Größe aufweist, muss dort die Faserwicklung eng geführt sein, um das darunter liegende Polstück druckfest gegen den Innenbehälter zu fixieren. Eine im Halsbereich vorgesehene dichte Wicklung der Fasern erfordert eine entsprechende Auffächerung der Fasern über den Behälterkörper. Es können nur Einzelfasern gelegt beziehungsweise gewickelt werden, da sich beispielswei¬ se Faserbänder mit einer gewissen Breite im Bereich ihrer Auflage auf dem Polstück zu stark in sich verwinden würden und zudem dort ein hohes Maß an Überlappung erfordern würden . The invention is therefore based on the object to improve a composite pressure vessel of the type mentioned both in terms of ease of manufacture as well as in terms of tightness in the neck area. In composite pressure vessels of the type described above, in particular the production of the fiber winding in the neck region of the inner container in the production is a problem because there the fibers enclosing the inner container must follow the curvature of the conical container neck. In particular, if the radius of the conical neck region of the composite container has a certain size, there must be tightly guided the fiber winding to fix the underlying pole piece pressure-resistant against the inner container. A dense winding of the fibers provided in the neck region requires a corresponding fanning of the fibers over the container body. It can be placed or wrapped only individual fibers, as beispielswei ¬ se slivers with a certain width would strongly twist in in the region of its support on the pole piece and also there would require a high degree of overlap.
Der Erfindung liegt daher auch die Aufgabe zugrunde, diesem Problem Rechnung zu tragen. The invention is therefore also based on the object to take this problem into account.
Die Aufgaben werden gelöst mit den Merkmalen der Ansprüche 1, 12, 15 und 18. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen . The objects are achieved with the features of claims 1, 12, 15 and 18. Advantageous embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims.
Nach einem Gesichtspunkt der Erfindung ist ein Verbund- Druckbehälter mit einem rotationssymmetrischen Innenbehälter aus thermoplastischem Kunststoff sowie mit einer den Innenbehälter umschließenden Faserwicklung vorgesehen, wobei der Innenbehälter an wenigstens einem Ende in einen nach außen gerichteten Behälterhals übergeht, wobei der Behälterhals wenigstens ein Polstück zur Aufnahme einer in den Behälterhals lösbar einzusetzenden Armatur urrtfasst und wobei das Polstück einstückig mit dem Innenbehälter ausgebildet ist. Insbesondere durch die einstückige Ausbildung von Polstück und Innenbehälter werden erfindungsgemäß Trennlinien oder stufenartige Wanddickensprünge des Innenbehälters vermieden. Gleichzeitig bietet die erfindungsgemäße Lösung eine maximale Integration des Polstücks in den Innenbehälter. Das Polstück und der Innenbehälter sind untrennbar miteinander verbunden, eine sonst erforderliche aufwendige formschlüssige Befestigung des Polstücks am Innenbehälter ist nicht erfor- derlich. According to one aspect of the invention, a composite pressure vessel is provided with a rotationally symmetrical inner container made of thermoplastic material and a fiber wrap surrounding the inner container, wherein the inner container merges at least one end in an outwardly directed container neck, wherein the container neck at least one pole piece for receiving a in the container neck releasably inserted fitting urrtfasst and wherein the pole piece is integrally formed with the inner container. In particular, the one-piece design of pole piece and inner container dividing lines or step-like wall thickness jumps of the inner container are avoided according to the invention. At the same time, the solution according to the invention offers maximum integration of the pole piece into the inner container. The pole piece and the inner container are inextricably linked, an otherwise required complex positive attachment of the pole piece on the inner container is not required.
Aufgrund der einstückigen Ausbildung des Innenbehälters mit dem Polstück ergibt sich ein idealer Kraftfluss bei Druckbeaufschlagung des Innenbehälters. Due to the one-piece design of the inner container with the pole piece results in an ideal power flow when pressure is applied to the inner container.
Der Verbund-Druckbehälter gemäß der Erfindung kann entweder einseitig, das heißt an einem Ende mit einem nach außen gerichteten Behälterhals ausgebildet sein oder einen jeweils an beiden Enden nach außen gerichteten Behälterhals aufwei- sen. In letzterem Fall umfasst der Verbund-Druckbehälter gemäß der Erfindung zwei Polstücke, jeweils ein Polstück an einem Ende des Innenbehälters, wobei beide Polstücke einstückig mit dem Innenbehälter ausgebildet sein können. Ein Polstück ist zweckmäßigerweise so ausgebildet, dass es einen zylindrischen Stutzen aufweist, der den Behälterhals bildet, wobei der Stutzen koaxial zu einer Symmetrieachse des Verbund-Druckbehälters ausgebildet ist und nach außen hervorsteht. Ein Polstück mit einem integralen Stutzen kann einen verdickten Oberboden des Innenbehälters bilden. Alternativ kann ein Polstück so ausgebildet sein, dass es einen Stutzen des Innenbehälters umschließt und einen Oberboden des Innenbehälters von außen umgreift. Ein anderes Poistück kann entweder einen verdickten Unterboden des Innenbehälters bilden oder einen Unterboden des Innenbehälters von außen umschließen. Im Folgenden wird auf die Begriffe „Oberboden" und „Unterboden" als „Bodenbereich" Bezug genommen. Grundsätzlich kann der Verbund-Druckbehälter gemäß der Erfindung vollständig symmetrisch mit zwei identischen Polstücken ausgebildet sein, alternativ kann der Verbund-Druckbehälter gemäß der Erfindung unterschiedlich gestaltete Bodenbereiche aufweisen, wobei ein Bodenbereich, vorzugsweise der Oberboden, zur Aufnahme einer Armatur ausgebildet ist und der andere Bodenbereich, vorzugsweise der Unterboden vollständig geschlossen ausgebildet ist. The composite pressure vessel according to the invention can either be formed on one side, that is to say at one end, with an outwardly directed container neck or have a container neck directed outwards at both ends. In the latter case, the composite pressure vessel according to the invention comprises two pole pieces, each having a pole piece at one end of the inner container, wherein both pole pieces may be formed integrally with the inner container. A pole piece is suitably designed to have a cylindrical neck forming the container neck, the neck being coaxial with an axis of symmetry of the composite pressure vessel and projecting outwardly. A pole piece with an integral socket can form a thickened topsoil of the inner container. Alternatively, a pole piece may be formed so that it encloses a neck of the inner container and engages around an upper bottom of the inner container from the outside. Another Poistück can either form a thickened bottom of the inner container or enclose an underbody of the inner container from the outside. In the following, the terms "topsoil" and "underbody" are referred to as "bottom portion." Basically, the composite pressure vessel according to the invention may be formed completely symmetrical with two identical pole pieces, alternatively, the composite pressure vessel according to the invention may have differently designed bottom portions have, wherein a bottom portion, preferably the topsoil, is designed to receive a fitting and the other bottom portion, preferably the bottom is formed completely closed.
Eine Faserwicklung im Sinne der vorliegenden Erfindung kann eine Wicklung aus endlosen Glasfasern, Kohlenstofffasern o- der Aramidfasern umfassen. Der Begriff „Faser" im Sinne der vorliegenden Erfindung wird synonym für den Begriff „Faden" verwendet. A fiber winding in the sense of the present invention may comprise a winding of endless glass fibers, carbon fibers or aramid fibers. The term "fiber" in the sense of the present invention is used synonymously for the term "thread".
Eine Armatur im Sinne der vorliegenden Erfindung umfasst einen Gewindestutzen mit oder ohne Ventil oder im einfachsten Fall auch einen Verschlussstopfen mit Innen- und/oder Außen- gewinde . A fitting according to the present invention comprises a threaded connector with or without a valve or in the simplest case, a sealing plug with internal and / or external thread.
Bei einer zweckmäßigen Variante des Verbund-Druckbehälters nach der Erfindung ist vorgesehen, dass das Polstück mit einem Gewindestutzen im Sinne des vorstehend beschriebenen Stutzens versehen ist, der wenigstens ein Innengewinde zur Aufnahme der Armatur aufweist. Der Gewindestutzen kann zusätzlich mit einem Außengewinde versehen sein. Besonders bevorzugt sind der Innenbehälter und das Polstück aus einem verstreckbaren Kunststoff ausgebildet, der ausgewählt ist aus einer Gruppe umfassend, PET {Polyethylen- terephthalat ) und PP (Polypropylen) . In an expedient variant of the composite pressure vessel according to the invention it is provided that the pole piece is provided with a threaded connector in the sense of the above-described nozzle, which has at least one internal thread for receiving the fitting. The threaded connection can additionally be provided with an external thread. Particularly preferably, the inner container and the pole piece are formed from a drawable plastic which is selected from a group comprising PET (polyethylene terephthalate) and PP (polypropylene).
Diese Kunststoffe erlauben eine Herstellung des Liners beziehungsweise des Innenbehälters mit dem Polstück durch sogenanntes biaxiales Extrusionsblasformen beziehungsweise durch sogenanntes Streckblasformen. These plastics permit production of the liner or inner container with the pole piece by so-called biaxial extrusion blow molding or by so-called stretch blow molding.
Bei einer Variante des Verbund-Druckbehälters ist vorgesehen, dass das Polstück aus einem thermoplastischem Kunststoff ausgewählt aus einer Gruppe umfassend Polyamide, Po- lyolefine, Polyketone, Polyetherketone, Polyetherether ketone und Polyethylensulfide umfasst. Das Polstück kann aus einem anderen Kunststoff ausgebildet sein als der Innenbehälter, wobei der Kunststoff des Polstücks nicht verstreckbar sein muss. Der Innenbehälter und das Polstück können beispielsweise durch Zweikomponenten-Spritzgießen miteinander verbun- den worden sein. In a variant of the composite pressure vessel, it is provided that the pole piece comprises a thermoplastic material selected from a group comprising polyamides, polyolefins, polyketones, polyether ketones, polyether ether ketones and polyethylene sulfides. The pole piece may be formed of a different plastic than the inner container, wherein the plastic of the pole piece does not have to be stretchable. The inner container and the pole piece may, for example, have been connected to one another by two-component injection molding.
Bei einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung des Verbund- Druckbehälters kann vorgesehen sein, dass das Polstück eine Faserfüllung in einer thermoplastischen Matrix umfasst. In another advantageous embodiment of the composite pressure vessel can be provided that the pole piece comprises a fiber filling in a thermoplastic matrix.
Bei einer weiterhin bevorzugten Variante des Verbund- Druckbehälters gemäß der Erfindung umfasst der thermoplastische Kunststoff des Innenbehälters und des Polstücks einen Füllstoff, der beispielsweise ausgewählt ist aus einer Grup- pe umfassend Kohlenstoff, Ruß, Glaskörper, Glasfasern als Kurzfasern, Aramidfasern als Kurzfasern, sogenannte Kohlenstoffnanoröhren und Kohlenstoffnanopartikel , Die Verwendung eines gefüllten Kunststoffs zur Herstellung des Innenbehälters mit dem einstückig ausgeformten beziehungsweise angeformten Polstück hat den Vorzug, dass auf diese Art und Weise verhältnismäßig einfach eine gezielte Erhöhung der Materialfestigkeit des Kunststoffs erreicht werden kann. In a further preferred variant of the composite pressure vessel according to the invention, the thermoplastic of the inner container and the pole piece comprises a filler, which is for example selected from a group comprising carbon, carbon black, glass body, glass fibers as short fibers, aramid fibers as short fibers, so-called carbon nanotubes and carbon nanoparticles, The use of a filled plastic for the production of the inner container with the integrally formed or molded pole piece has the advantage that in this way relatively easily a targeted increase in the material strength of the plastic can be achieved.
Bei einer weiteren Variante des Verbund-Druckbehälters gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass der thermoplastische Kunststoff des Innenbehälters mehrschichtig ausgebildet ist, beispielsweise dass dieser wenigstens eine Barriereschicht für flüchtige Inhaltsstoffe des Innenbehälters aufweist. In a further variant of the composite pressure vessel according to the invention, it is provided that the thermoplastic material of the inner container is designed to be multi-layered, for example that it has at least one barrier layer for volatile constituents of the inner container.
Eine Barriereschicht kann beispielsweise als vollständig in das Laminat eingebettete Schicht ausgebildet sein, eine Barriereschicht kann allerdings auch innenseitig oder außenseitig des Innenbehälters vorgesehen sein. A barrier layer may be formed, for example, as a layer completely embedded in the laminate, but a barrier layer may also be provided on the inside or outside of the inner container.
Eine solche Barriereschicht kann entweder mit extrudiert worden sein oder außenseitig oder innenseitig auf den Innenbehälter auf chemischen Wege aufgetragen worden sein. Such a barrier layer may either have been extruded or applied on the inside or outside of the inner container by chemical means.
Bei einer Variante des Verbund-Druckbehälters gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass die Faserwicklung eine Endlos- faser in einer Matrix aus duroplastischem oder wärmeaushärt- barem Kunststoff oder eine mit duroplastischem oder wär- meaushärtbaren Kunststoff getränkte Endlosfaser umfasst. In diesem Fall kann vorgesehen sein, dass der Innenbehälter außenseitig mit einem Haftvermittler überzogen ist, mit dem die Faserwicklung einen Haftverbund eingeht. In a variant of the composite pressure vessel according to the invention, it is provided that the fiber winding comprises an endless fiber in a matrix of thermosetting or thermosetting plastic or an endless fiber impregnated with thermosetting or thermosetting plastic. In this case it can be provided that the inner container is coated on the outside with a bonding agent with which the fiber winding enters into an adhesive bond.
Alternativ kann die Faserwicklung eine Endlosfaser in einer thermoplastischen Matrix umfassen. Diese Faserwicklung kann beispielsweise in Form von Bändern mit parallel ausgerichte- ten Endlosfasern aufgebracht worden sein, beispielsweise durch Laserschweißen (Laser-Taping) . Alternatively, the fiber winding may comprise an endless fiber in a thermoplastic matrix. This fiber winding, for example, in the form of strips with parallel aligned Endless fibers have been applied, for example by laser welding (laser taping).
Grundsätzlich kann vorgesehen sein, dass das Polstück: als Ventilgehäuse zur Aufnahme eines oder mehrerer Ventilkörper ausgebildet ist. In principle, it can be provided that the pole piece: is designed as a valve housing for receiving one or more valve body.
Nach einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung betrifft diese einen Verbund-Druckbehälter mit einem rotaticnssymmet- rischen Innenbehälter aus thermoplastischem Kunststoff sowie mit einer den Innenbehälter umschließenden Faserwicklung, wobei der Innenbehälter an wenigstens einem Ende in einen nach außen gerichteten Behälterhals über geht, wobei der Behälterhals von wenigstens einem Polstück eingefasst ist, welches aus einem faserverstärkten Kunststoff ausgebildet ist . According to a further aspect of the invention, this relates to a composite pressure vessel with a rotaticnssymmet- ric inner container made of thermoplastic material and with an inner container enclosing fiber winding, wherein the inner container at at least one end in an outwardly directed container neck, wherein the container neck of at least a pole piece is formed, which is formed of a fiber-reinforced plastic.
Beispielsweise kann das Polstück ein Fasergelege oder ein Fasergewebe in einer thermoplastischen oder in einer duro- plastischen Matrix umfassen, wobei die Fasern ausgewählt sind aus einer Gruppe umfassend Glasfasern, Aramitfasern und Kohlefasern, wobei vorzugsweise alle Fasern als Langfasern ausgebildet sind. Der Begriff „Langfasern" im Sinne der vorliegenden Erfindung meint Fasern, die eine Länge von ä; 10 mm aufweisen. For example, the pole piece may comprise a fiber fabric or a fiber fabric in a thermoplastic or in a duroplastic matrix, wherein the fibers are selected from a group comprising glass fibers, aramid fibers and carbon fibers, wherein preferably all fibers are formed as long fibers. The term "long fibers" in the sense of the present invention means fibers which have a length of ; 10 mm.
Beispielsweise kann das Polstück als sogenanntes Organoblech ausgebildet sein. Organobleche umfassen ein Fasergewebe oder ein Fasergelege, welches in einer thermoplastische Kunststoffmatrix eingebettet ist. Die Vorteile der thermoplastischen Matrix liegen in der Warmumformfähigkeit des Organob- lechs . Insbesondere dadurch, dass das Polstück aus einem Organob- lech oder aus einem Fasergewebe oder einem Fasergelege in einer duroplastischen Matrix ausgebildet ist, kann das Polstück als relativ flacher Kragen oder relativ flache Kappe ausgebildet sein kann, mit einem verhältnismäßig engen Übergang zu dem Behälterhais des Innenbehäiters . Beispielsweise kann der Behälterhals des Innenbehälters von dem Polstück eingefasst sein, welches nicht notwendigerweise einstückig an den Innenbehälter angeformt sein muss. Aufgrund dieser Ausbildung kann das oder können die Polstücke stärkere Zugkräfte der Faserwicklung aufnehmen, wobei hier insbesondere die Zugkräfte in Richtung oder parallel zur Rotationsachse des Verbunddruckbehälters maßgeblich sind. Eine Fixierung des Polstücks an dem Innenbehälter kann dabei beispielsweise mit Faserbändern erfolgen, die im Bereich eines Unterbodens oder Oberbodens des Innenbehälters einen geringeren Überlappungsgrad aufweisen. Die aus faserverstärkten Werkstoffen vorgefertigten Polstücke erlauben es, für das Polstück selbst einen größeren Krümmungsradius bei erhöhter oder gleichbleibender Stabilität zu wählen, sodass im Bereich der Stirnseiten des Verbunddruckbehälters eine bessere Krafteinleitung über die Faserwicklungen möglich ist und auch die Fasern mit einem geringeren Krümmungsradius verlegt werden können . For example, the pole piece may be formed as a so-called organo sheet. Organic sheets comprise a fibrous web or a fiber web embedded in a thermoplastic resin matrix. The advantages of the thermoplastic matrix lie in the hot-forming ability of the organo-sheet. In particular, in that the pole piece is formed from an organic sheet or from a fiber fabric or a fiber fabric in a thermosetting matrix, the pole piece may be formed as a relatively flat collar or relatively flat cap, with a relatively narrow transition to the Behälterhais the Innenbehäiters , For example, the container neck of the inner container may be enclosed by the pole piece, which does not necessarily have to be integrally formed on the inner container. Due to this design, the pole pieces or more can absorb stronger tensile forces of the fiber winding, in which case in particular the tensile forces in the direction or parallel to the axis of rotation of the composite pressure vessel are relevant. A fixation of the pole piece to the inner container can be carried out, for example, with slivers, which have a lower degree of overlap in the region of a subfloor or upper floor of the inner container. The pole pieces prefabricated from fiber-reinforced materials make it possible to choose a larger radius of curvature with increased or constant stability for the pole piece, so that a better introduction of force over the fiber windings is possible in the area of the end faces of the composite pressure vessel and the fibers can also be laid with a smaller radius of curvature ,
Wenn die Polstücke beispielsweise eine thermoplastische Matrix umfassen, können diese auch eine Wicklung aus Faserbändern in einer thermoplastischen Matrix aufnehmen, die beim Wickeln mit dem Polstück teilweise verschweißen. Auf diese Art und Weise ist eine besonders günstige und einfache Fixierung der Faserwicklung an den Polstücken möglich. For example, if the pole pieces comprise a thermoplastic matrix, they may also receive a coil of fiber ribbons in a thermoplastic matrix that partially welds to the pole piece when wound. In this way, a particularly favorable and easy fixation of the fiber winding on the pole pieces is possible.
Vorzugsweise ist das Polstück als Kappe oder Kragen ausgebildet, die den Innenbehälter stirnseitig außen umschließt. Nach einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung umfasst dieses auch ein Verfahren zur Herstellung eines Verbund- Druckbehälters mit einem der vorstehend beschriebenen Merk- male, wobei das Verfahren folgende Verfahrensschritte umfasst : Preferably, the pole piece is designed as a cap or collar, which encloses the inner container on the front side outside. According to a further aspect of the invention, this also encompasses a method for producing a composite pressure vessel having one of the features described above, the method comprising the following method steps:
Spritzgießen eines Vorforralings aus einem verstreckbaren thermoplastischem Kunststoff, wobei der Vorformling bereits teilweise die äußere Gestalt eines Polstücks aufweist, Injection molding of a preforming of a stretchable thermoplastic material, wherein the preform already partially has the outer shape of a pole piece,
Streckblasformen des Vorformlings zu einem Innen behälter mit wenigstens einem angeformten Polstüc und c) Wickeln des Behälters mit einer Endlosfaser. Stretch blow molding of the preform to an inner container with at least one molded Polstüc and c) winding the container with an endless fiber.
Der Verbund-Druckbehälter kann nach dem Wickeln getempert werden, das heißt einer Wärmebehandlung unterzogen werden. The composite pressure vessel can be tempered after winding, that is, subjected to a heat treatment.
Das Verfahren gemäß der Erfindung hat den Vorzug, dass durch den Verfahrensschritt a) zunächst ein Vorformling durch Spritzgießen hergestellt werden kann, der hinsichtlich gro- ßer Teile des Bodenbereichs des Innenbehälters schon die endgültige Gestalt sowie die endgültigen Dimensionen einnimmt. Dabei kann der Teil, der das Polstück des Innenbehälters bildet, bereits mit einem maßhaltigen Innengewinde und/oder Außengewinde versehen sein. The method according to the invention has the advantage that, by method step a), first of all a preform can be produced by injection molding, which already assumes the final shape and the final dimensions with regard to large parts of the bottom area of the inner container. In this case, the part which forms the pole piece of the inner container may already be provided with a dimensionally stable internal thread and / or external thread.
In einem weiteren Verfahrensschritt wird sodann der Vorformling so verstreckt, dass das endgültige Volumen und die endgültige Länge des Innenbehälters hergestellt werden. Das Verstrecken erfolgt zweckmäßigerweise durch entsprechendes Aufheizen des fertigen spritzgegossenen. Vorformlings, beispielsweise mittels Infrarotstrahlung. In a further method step, the preform is then stretched so that the final volume and the final length of the inner container are produced. The stretching is advantageously carried out by appropriate Heating the finished injection-molded. Preform, for example by means of infrared radiation.
Der Vorformling kann aus einem gefüllten, verstreckbaren thermoplastischem Kunststoff gespritzt werden. The preform can be injection molded from a filled, stretchable thermoplastic.
Nach einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Verbund-Druckbehälters vorgesehen, welches folgende Verfahrensschritte umfasst: a) Spritzgießen eines Vorformlings aus einem verstreckbaren thermoplastischen Kunststoff, b) Versehen des Vorformlings mit einem kappen- oder kra- genförmigen Polstück aus einem faserverstärkten Kunststoff, wobei das Polstück an einem den Behälterhals eines Innenbehälters bildenden Halsabschnittes Vorformlings vorfixiert wird, sodass das Polstück den Halsabschnitt des Vorformlings umfasst, c) Streckblasformen des Vorformlings zu dem Innenbehälter gegen das Polstück, sodass das Polstück den Innenbehälter stirnseitig und außen teilweise umschließt und d) Wickeln des Behälters mit einer Endlosfaser. According to a further aspect of the invention, a method for producing a composite pressure vessel is provided which comprises the following method steps: a) injection molding of a preform made of a stretchable thermoplastic material, b) providing the preform with a cap or curly pole piece made of a fiber-reinforced Plastic, wherein the pole piece is prefixed to a neck portion preform forming the container neck of an inner container such that the pole piece comprises the neck portion of the preform; c) stretch blow molding the preform to the inner container against the pole piece such that the pole piece partially encloses the inner container and the outer and d ) Wrap the container with an endless fiber.
Das Polstück kann beispielsweise in der zuvor beschriebenen Art und Weise als Fasergelege oder Fasergewebe in einer thermoplastischen oder duroplastischen Matrix bereitgestellt werden, wobei die Fasern ausgewählt sind aus einer Gruppe umfassend Glasfasern, Aramitfasern und Karbonfasern, wobei vorzugsweise alle Fasern als Langfasern (5: 10 mm) ausgebildet sind. Ein so ausgebildetes Polstück kann beispielsweise vollständig vorgefertigt an dem Vorformling befestigt werden, wobei dann innerhalb des Werkzeugs der Innenbehälter teilweise ge- gen das Polstück ausgeformt wird. The pole piece may be provided, for example, in the manner previously described, as a fiber or fibrous web in a thermoplastic or thermoset matrix, the fibers being selected from a group comprising glass fibers, aramid fibers and carbon fibers, preferably all fibers being long fibers (5: 10 mm ) are formed. For example, a pole piece formed in this way can be fastened completely prefabricated to the preform, wherein the inner container is then partly formed against the pole piece within the tool.
Bei dieser Variante des Verfahrens ist vorgesehen, dass das Polstück den Bodenbereich des Innenbehälters außenseitig umschließt . In this variant of the method it is provided that the pole piece surrounds the bottom region of the inner container on the outside.
Das Polstück muss dabei nicht notwendigerweise im Bereich der Umschließung eine stoffschlüssige Verbindung mit dem Grundkörper eingehen. Der Kunststoff der thermoplastischen Matrix des Kragens muss nicht notwendigerweise im Sinne einer Verschweißbarkeit mit dem Kunststoff des Grundkörpers des Vorformlings kompatibel sein muss. Zweckmäßigerweise werden bei der Herstellung des Vorformlings zwei Kragen an diesem vorgesehen, die jeweils bereits die entgültige Dimension des Polstücks aufweisen. Ein im Bereich des Oberbodens des Verbund-Druckbehälters vorzusehender Kragen kann beispielsweise einen Stutzen des Innenbehäl- ters beziehungsweise des Vorformlings umschließen, ein im Bereich eines Unterbodens des Innenbehälters anzuordnender Kragen kann beispielsweise im Bereich seines Scheitelpunkts mit dem Vorformling vorfixiert sein. Die Kragen sind zweckmäßigerweise rotationssymmetrisch und jeweils sphärisch aus- gebildet, wobei diese so an dem Vorformling angeordnet sind, dass deren konkave Seiten einander zugewandt sind. The pole piece does not necessarily enter into a cohesive connection with the main body in the area of the enclosure. The plastic of the thermoplastic matrix of the collar need not necessarily be compatible in terms of weldability with the plastic of the body of the preform. Conveniently, in the production of the preform two collars are provided on this, each already having the final dimension of the pole piece. A collar to be provided in the region of the upper bottom of the composite pressure vessel may, for example, enclose a neck of the inner container or of the preform, a collar to be arranged in the region of a lower bottom of the inner container may be prefixed to the preform in the region of its apex, for example. The collars are expediently rotationally symmetrical and in each case spherical, whereby they are arranged on the preform such that their concave sides face one another.
Das Wickeln des Behälters mit der Endlosfaser kann beispielsweise so erfolgen, dass die Endlosfaser eine Faser- wicklung als Stützwicklung bildet, die mit dem Innenbehälter einen Stoffschlussigen Verbund erzeugt, so dass ein Atmen des Innenbehälters relativ zu der Faserwicklung bei einer Druckwechselbelastung des Verbund-Druckbehälters unter- bleibt. The winding of the container with the endless fiber can, for example, take place such that the endless fiber has a fiber winding forms as a support winding, which generates a cohesive composite with the inner container, so that a breathing of the inner container relative to the fiber winding in a pressure swing load of the composite pressure vessel is omitted.
Bei einer Variante gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass nach dem Verfahrensschritt b) ein Haftvermittler auf den Innenbehälter aufgebracht wird, wobei die anschließend auf den Innenbehälter aufgebrachte Endlosfaser vor dem Wickeln mit einem temperaturaushärtbaren Kunststoff getränkt wird und der Verbund-Druckbehälter nach dem "Wickeln einer Wärmebehandlung unterzogen wird, Als Haftvermittler kommt beispielsweise ein mit Maleinsäureanhydrid modifiziertes LDPE in Betracht. In a variant according to the invention it is provided that after the process step b) a bonding agent is applied to the inner container, wherein the subsequently applied to the inner container endless fiber is impregnated before winding with a thermosetting plastic and the composite pressure vessel after the " winding a For example, a maleic anhydride-modified LDPE is suitable as the adhesion promoter.
Bei einer Wärmebehandlung des gewickelten Verbund- Druckbehäiters härtet die Faserwicklung aus und geht gleich- zeitig einen Haftverbund mit dem dabei erweichten Haftvermittler des Innenbehälters ein. In the case of a heat treatment of the wound composite pressure vessel, the fiber winding hardens and, at the same time, forms an adhesive bond with the softening agent of the inner container softened thereby.
Vor dem Wickeln wird der Innenbehälter zweckmäßigerweise mit einem Vordruck zur Stabilisierung beaufschlagt. Before winding the inner container is expediently acted upon by a pre-pressure for stabilization.
Alternativ kann das Wickeln des Innenbehälters das Laserschweißen einer Endlosfaser in einer thermoplastischen Kunststoffmatrix umfassen. Dieses Laserschweißen erfolgt zweckmäßigerweise mittels Faserbänden, die zu Rollenware konfektioniert sind und von der Rolle auf den vordruckbeaufschlagten Innendruckbehälter appliziert werden, wobei die Schweißenergie aus einer Laserquelle auf einem Kontaktbereich des Bandes mit dem Innenbehälter aufgebracht wird und das Band mittels nacheilender Druckmittel, beispielsweise mittels einer oder mehrerer Andruckrollen auf dem Innenbehälter fixiert wird. Alternatively, winding the inner container may include laser welding an endless fiber in a thermoplastic matrix. This laser welding is advantageously carried out by means of slivers, which are made up into rolls and are applied by the roller on the pressurized pressurized inner pressure vessel, wherein the welding energy from a laser source on a contact region of the belt is applied to the inner container and the tape by means of lagging pressure medium, for example is fixed by means of one or more pinch rollers on the inner container.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den Zeichnun- gen dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. The invention will be explained below with reference to an embodiment shown in the drawings.
Es zeigen: Show it:
Figur 1; einen Vorformling des zu fertigenden Innenbehäl- ters mit integralem Polstück gemäß einem erstenFIG. 1; a preform of the inner container to be manufactured with an integral pole piece according to a first
Ausführungsbeispiel der Erfindung, Embodiment of the invention,
Figur 2: den fertigen Innenbehälter gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel mit einem endseitig angeformten Polstück als integraler Bestandteil des Innenbehälters und Figure 2: the finished inner container according to the first embodiment with an end formed pole piece as an integral part of the inner container and
Figur 3: einen Vorformling zur Herstellung eines Innenbehälters gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung 3 shows a preform for producing an inner container according to a second embodiment of the invention
Der in Figur 1 dargestellte Vorformling ist als spritzgegossenes Bauteil aus thermoplastischem Kunststoff ausgebildet. Der Vorformling 1 ist teilweise in Form eines Polstücks 2 ausgebildet, das teilweise der Kontur des bereits fertigen Innenbehälters 3 entspricht, zumindest im Bereich eines Ge¬ windestutzens 4 {Gewinde aus Vereinfachungsgründen nicht dargestellt), welcher einen Behälterhals des fertigen Verbund-Druckbehälters bildet. The preform shown in Figure 1 is formed as an injection-molded component made of thermoplastic material. The preform 1 is partially formed in the form of a pole piece 2, which corresponds in part to the contour of the already finished inner container 3, at least in the region of a Ge ¬ threaded nozzle 4 {thread not shown for reasons of simplification), which forms a container neck of the finished composite pressure vessel.
Das Polstück 2 umfasst einen verdickten Bodenbereich 5 des fertigen Innenbehälters 3 sowie den den Gewindestutzen 4 bildenden Behälterhals, der eine Gewindebohrung 6 aufweist, über die das Volumen des Innenbehälters 3 mit einer in den Gewindestutzen 4 eingesetzten und nicht dargestellten Armatur kommuniziert. The pole piece 2 comprises a thickened bottom portion 5 of the finished inner container 3 and the neck of the container forming the threaded neck 4, which has a threaded bore 6 through which the volume of the inner container 3 with a in the Threaded connector 4 used and not shown fitting communicates.
Figur 2 zeigt den Innenbehälter 3 des Verbund-Druckbehälters ohne die auf diesen aufzubringende Faserwicklung, die eine Stützhülle des Verbund-Druckbehälters bildet. FIG. 2 shows the inner container 3 of the composite pressure vessel without the fiber winding to be applied to it, which forms a support shell of the composite pressure vessel.
Bei dem in der Figur dargestellten Innenbehälter 3 ist nur an einer Seite ein Poistück 2 vorgesehen, die Erfindung ist allerdings so zu verstehen, dass der Verbund-Druckbehälter gemäß der Erfindung jeweils am gegenüberliegenden. Ende ein Polstück 2 mit einem entsprechend ausgebildeten Behälterhals aufweisen kann. Figur 3 zeigt eine Variante des Vorformlings 1 mit separat hergestellten Polstücken 2, die jeweils an einem Grundkörper 7 des Vorformlings 1 fixiert sind. Die Polstücke 2 sind jeweils kragenförmig ausgebildet, wobei ein Polstück 2 im Bereich eines Mundlochstutzens 8 des Vorformlings 1 angeordnet ist und ein weiteres Polstück an dem dem Mundlochstutzen 8 gegenüberliegenden, geschlossenen Ende des Vorformlings 1 angeordnet ist. Die Polstücke 2 besitzen in der Darstellung gemäß Figur 3 ihre bereits vollständig ausgebildete Gestalt. Diese besitzen eine napfförmige beziehungsweise topfförmige sphärische Kontur, die bereits der Kontur des Bodenbereichs des zu fertigenden Verbund-Druckbehälters entspricht. Ein Polstück 2 umschließt den Mundlochstutzen 8 des Vorformlings 1, wohingegen das andere Polstück 2, welches gegenüberliegend angeordnet ist, etwa im. Bereich der Längsmittelachse des Vorformlings 1 und im Scheitelpunkt seiner Krümmung mit dem Vorformling 1 verbunden ist. In the inner container 3 shown in the figure, a Poistück 2 is provided only on one side, but the invention is to be understood that the composite pressure vessel according to the invention in each case at the opposite. End may have a pole piece 2 with a correspondingly formed container neck. FIG. 3 shows a variant of the preform 1 with separately produced pole pieces 2 which are each fixed to a main body 7 of the preform 1. The pole pieces 2 are each formed collar-shaped, wherein a pole piece 2 is disposed in the region of a Mundlochstutzens 8 of the preform 1 and another pole piece at the opposite end of the mouth piece 8, the preform 1 is arranged. The pole pieces 2 have in the illustration of Figure 3 their already fully formed shape. These have a cup-shaped or cup-shaped spherical contour, which already corresponds to the contour of the bottom portion of the composite pressure vessel to be manufactured. A pole piece 2 surrounds the mouth hole 8 of the preform 1, whereas the other pole piece 2, which is arranged opposite, approximately in. Area of the longitudinal central axis of the preform 1 and at the apex of its curvature is connected to the preform 1.
Der Grundkörper 7 des Vorformlings 1 besteht beispielsweise aus einem glasfaserverstärkten beziehungsweise glasfaserge- füllten verstreckbaren thermoplastischem Kunststoff, wohingegen beispielsweise die die Polstücke 2 bildenden Kragen ein Glasfasergelege oder ein Glasfasergewebe in einer thermoplastischen Matrix umfassen können. The main body 7 of the preform 1 consists, for example, of a glass-fiber-reinforced or glass-fiber-reinforced filled stretchable thermoplastic, whereas, for example, the pole piece 2 forming collars may comprise a glass fiber or a glass fiber fabric in a thermoplastic matrix.
Im Bereich des Mundlochstutzens 8 ist der Grundkörper 7 des Vorformlings mit einem Innengewinde zur Aufnahme einer Armatur versehen. An dem gegenüberliegenden Ende des Grundkörpers 7 ist ein eingeformtes Thermoelement 9 vorgesehen, In the area of the mouth hole 8, the main body 7 of the preform is provided with an internal thread for receiving a fitting. At the opposite end of the base body 7, a molded thermocouple 9 is provided,
Der Vorformling 1 gemäß dem in Figur 3 dargestellten Zustand wird beispielsweise nur im Bereich des Grundkörpers 7 mittels eines oder mehrerer Infrarotheizelemente erwärmt beziehungsweise plastifiziert . Sodann wird der Vorformling 1 mit- tels entsprechender Werkzeuge in Längsrichtung verstreckt und in Umfangsrichtung aufgeweitet, so dass dieser in den Endbereichen gegen die kragenförmige Polstücke 2 ausgeformt ist . The preform 1 according to the state shown in FIG. 3 is heated or plasticized, for example, only in the region of the main body 7 by means of one or more infrared heating elements. Then, the preform 1 is stretched by means of appropriate tools in the longitudinal direction and expanded in the circumferential direction, so that it is formed in the end regions against the collar-shaped pole pieces 2.
Der Vorformling 1 ist dabei in bekannter Art und Weise in ein entsprechendes Werkzeug eingelegt, welches im Wesentlichen die Außenkontur des zu fertigenden Innenbehälters mit den angeformten Poistücken 2 definiert. The preform 1 is inserted in a known manner in a corresponding tool, which essentially defines the outer contour of the inner container to be manufactured with the molded Poistücken 2.
Bezugs zeichenliste Reference sign list
1 Vorformling 1 preform
2 Polstück  2 pole piece
3 Innenbehälter 3 inner container
4 Ge indestutzen  4 Injection
5 verdickter Bodenbereich 5 thickened floor area
6 Gewindebohrung 6 tapped hole
7. Grundkörper  7. basic body
8. Mundlochstutzen 8. mouthpiece
9. Thermoelement  9. thermocouple

Claims

Patentansprüche claims
1. Verbund-Druckbehälter mit einem rotationssymmetrischen Innenbehäiter (3) aus thermoplastischem Kunststoff sowie mit einer den Innenbehälter (3) umschließenden Faserwicklung, wobei der Innenbehälter (3) an wenigstens einem Ende in einen nach außen gerichteten Behälterhals übergeht, wobei der Behälterhals wenigstens ein Polstück (2) zur Aufnahme einer in den Behälterhals lösbar einzusetzenden Armatur umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Polstück (2) einstückig mit dem Innenbehälter1. composite pressure vessel with a rotationally symmetrical Innenbehäiter (3) made of thermoplastic material and with a inner container (3) enclosing fiber winding, wherein the inner container (3) merges at least one end in an outwardly directed container neck, wherein the container neck at least one pole piece (2) for receiving a detachably insertable into the container neck fitting comprises, characterized in that the pole piece (2) integral with the inner container
(3) ausgebildet ist. (3) is formed.
2. Verbund-Druckbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Polstück (2)mit einem Gewindestutzen2. Composite pressure vessel according to claim 1, characterized in that the pole piece (2) with a threaded connector
(4) versehen ist, der wenigstens ein Innengewinde zur Aufnahme der Armatur aufweist. (4) is provided, which has at least one internal thread for receiving the valve.
3. Verbund-Druckbehälter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenbehälter (3) und das Polstück (2) aus einem verst eckbaren Kunststoff besteht, der ausgewählt ist aus einer Gruppe umfassend PVC, PET und PP. 3. Composite pressure vessel according to one of claims 1 or 2, characterized in that the inner container (3) and the pole piece (2) consists of a verst eckbaren plastic, which is selected from a group comprising PVC, PET and PP.
4. Verbund-Druckbehälter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Polstück (2) einen thermoplastischen Kunststoff ausgewählt aus einer Gruppe umfassend Polyamide, Polyolefine, Polyetherketone , 4. Composite pressure vessel according to one of claims 1 or 2, characterized in that the pole piece (2) is a thermoplastic selected from a group comprising polyamides, polyolefins, polyether ketones,
5. Verbund-Druckbehälter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Polstück (2) eine Faserfüllung in einer thermoplastischen Matrix umfasst. Verbund-Druckbehälter nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der thermoplastische Kunststoff einen Füllstoff umfasst, der ausgewählt ist aus einer Gruppe umfassend Kohlenstoff, Ruß, Glaskörper, Glasfasern als Kurzfasern, Aramidfasern als Kurzfasen, Kohlenstoffnanopart ikel und Kohlenstoff anoröhren . 5. Composite pressure vessel according to claim 4, characterized in that the pole piece (2) comprises a fiber filling in a thermoplastic matrix. Composite pressure vessel according to claim 4 or 5, characterized in that the thermoplastic material comprises a filler which is selected from a group comprising carbon, carbon black, glass body, glass fibers as short fibers, aramid fibers as short fibers, carbon nanoparticles and carbon anotubes.
Verbund-Druckbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der thermoplastische Kunststoff mehrschichtig mit wenigstens einer Barriereschicht für flüchtige Inhaltsstoffe des Innenbehälters (3) ausgebildet ist, Composite pressure vessel according to one of claims 1 to 6, characterized in that the thermoplastic material is formed in multiple layers with at least one barrier layer for volatile constituents of the inner container (3),
Verbund-Druckbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserwicklung eine Sndlosfaser in einer Matrix aus duroplastischem oder wärrneaushärtbarem Kunststoff oder eine mit duroplastischem oder wärrneaushärtbarem Kunststoff getränkte Endlosfaser umfasst. Composite pressure vessel according to one of claims 1 to 7, characterized in that the fiber winding comprises a Sndlosfaser in a matrix of thermosetting or thermosetting plastic or impregnated with thermoset or thermoset plastic continuous fiber.
Verbund-Druckbehälter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenbehälter (3) außenseitig mit einem Haftvermittler überzogen ist, mit dem die Faserwicklung einen Haftverbund bildet. Composite pressure vessel according to claim 8, characterized in that the inner container (3) is coated on the outside with a bonding agent with which the fiber winding forms an adhesive bond.
Verbund-Druckbehälter nach einem der Ansprüchel bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserwicklung eine Endlosfaser in einer thermoplastischen Matrix umfasst. Composite pressure vessel according to any one of claims 9 to 9, characterized in that the fiber winding comprises an endless fiber in a thermoplastic matrix.
Verbund-Druckbehälter nach einem der Ansprüche 1 bisComposite pressure vessel according to one of claims 1 to
10, dadurch gekennzeichnet, dass das Polstück (2) als10, characterized in that the pole piece (2) as
Ventilgehäuse zur Aufnahme wenigstens eines Ventilkörpers ausgebildet ist. Verbund-Druckbehälter mit einem rotationssymmetrischen Innenbehätler (3) aus thermoplastischem Kunststoff sowie mit einer den Innenbehälter (3} umschließenden Faserwicklung, wobei der Innenbehälter (3) an wenigstens einem Ende in einen nach außen gerichteten Behälterhals übergeht, wobei der Behäiterhals von wenigstens einem Polstück {2} eingefasst ist, welches aus einem faserverstärkten Kunststoff ausgebildet ist. Valve housing is formed for receiving at least one valve body. Composite pressure vessel with a rotationally symmetrical inner container (3) made of thermoplastic material and with a fiber container surrounding the inner container (3), wherein the inner container (3) merges at least one end into an outwardly directed container neck, wherein the container neck of at least one pole piece { 2} is enclosed, which is formed of a fiber-reinforced plastic.
Verbund-Druckbehälter nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Polstück (2) ein Fasergelege oder ein Fasergewebe in einer thermoplastischen oder duroplastischen Matrix umfasst, wobei die Fasern ausgewählt sind aus einer Gruppe umfassend Glasfasern, Aramitfa- sern und Karbonfasern, wobei vorzugsweise alle Fasern als Langfasern ausgebildet sind. Composite pressure vessel according to claim 12, characterized in that the pole piece (2) comprises a fiber fabric or a fiber fabric in a thermoplastic or thermosetting matrix, wherein the fibers are selected from a group comprising glass fibers, Aramitfa- fibers and carbon fibers, preferably all fibers are formed as long fibers.
Verbund-Druckbehälter nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Polstück (2) als Kappe oder Kragen ausgebildet ist, die den Innenbehälter stirnseitig außen umschließt. Composite pressure vessel according to one of claims 12 or 13, characterized in that the pole piece (2) is designed as a cap or collar, which encloses the inner container on the front side outside.
Verfahren zur Herstellung eines Verbund-Druckbehälters nach einem der Ansprüchel bis 14, folgende Verfahrensschritte umfassend: a) Spritzgießen eines Vorformlings aus einem verstreckbaren thermoplastischen Kunststoff, wobei der Vorformling bereits teilweise die äußere Gestalt eines Polstücks (2) aufweist, b) Streckblasformen des Vorformlings zu einem Innenbehälter (3) mit wenigstens einem angeformten Polstück (2) und c) Wickeln des Behälters mit einer Endlosfaser. A process for producing a composite pressure vessel according to one of claims 1 to 14, comprising the following process steps: a) injection molding of a preform made of a stretchable thermoplastic material, the preform already partially having the outer shape of a pole piece (2), b) stretch blow molding the preform into an inner container (3) with at least one molded pole piece (2) and c) winding the container with an endless fiber.
16. Verfahren nach Anspruch 15, weiterhin umfassend das Aufbringen eines Haftvermittlers auf den Innenbehälter (3) nach dem Verfahrensschritt b) , wobei die anschlie- ßend auf den Innenbehälter (3) aufgebrachte Endlosfaser vor dem Wickeln mit einem temperaturaushärtbaren Kunststoff getränkt wird und der Verbund-Druckbehälter nach dem Wickeln einer Wärmebehandlung unterzogen wird. 16. The method of claim 15, further comprising the application of a bonding agent on the inner container (3) after step b), wherein the subsequently on the inner container (3) applied endless fiber is impregnated prior to winding with a thermosetting plastic and the composite Pressure vessel is subjected to a heat treatment after winding.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Wickeln des Innenbehälters (3} das Laserschweißen eine Endlosfaser in einer thermoplastischen Kunststoffmatrix umfasst. 17. The method according to any one of claims 15 or 16, characterized in that the winding of the inner container (3} the laser welding comprises an endless fiber in a thermoplastic resin matrix.
18. Verfahren zur Herstellung eines Verbund-Druckbehälters nach einem der Ansprüche 12 bis 14, folgende Verfahrensschritte umfassend: a) Spritzgießen eines Vorformlings (1) aus einem verstreckbaren thermoplastischen Kunststoff, b) Versehen des Vorformlings (1) mit einem kappen- oder kragenförmgen Polstück (2) aus einem faserverstärkten Kunststoff, wobei das Polstück (2) an einen den Behälterhals eines Innenbehälters (3) bildenden Halsabschnitt des Vorformlings (1) vorfixiert wird, sodass das Polstück (2) den Halsabschnitt des Vorformlings (1) umfasst, c) Streckblasformen des Vorformlings zu dem Innenbehälter (3) gegen das Polstück {2) , sodass das Polstück (2) den Innenbehälter (3) stirnseitig und außen teilweise umschließt und d} Wickeln des Behälters mit einer Endlosfaser. 18. A method for producing a composite pressure vessel according to one of claims 12 to 14, comprising the following method steps: a) injection molding of a preform (1) of a stretchable thermoplastic material, b) providing the preform (1) with a cap or collar-shaped pole piece (2) made of a fiber-reinforced plastic, the pole piece (2) being prefixed to a neck portion of the preform (1) forming the container neck of an inner container (3) such that the pole piece (2) comprises the neck portion of the preform (1), c) stretch blow molding the preform to the inner container (3) against the pole piece {2) so that the pole piece (2) encloses the inner container (3) at the front and the outside partially and d} winding the container with an endless fiber.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, 19. The method according to claim 18, characterized
dass das Polstück {2} als Fasergelege oder Fasergewebe in einer thermoplastischen oder duroplastischen Matrix bereitgestellt wird, wobei die Fasern ausgewählt sind aus einer Gruppe umfassend Glasfasern, Aramitfasern und Karbonfasern, wobei vorzugsweise alle Fasern als Langfasern ausgebildet sind.  in that the pole piece {2} is provided as a fiber or fiber fabric in a thermoplastic or thermosetting matrix, wherein the fibers are selected from a group comprising glass fibers, aramid fibers and carbon fibers, preferably all fibers are formed as long fibers.
PCT/EP2016/064673 2015-06-29 2016-06-24 Composite pressure container and method for producing the composite pressure container WO2017001298A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015212020.1 2015-06-29
DE102015212020.1A DE102015212020B4 (en) 2015-06-29 2015-06-29 Composite pressure vessel and method of making the composite pressure vessel

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017001298A1 true WO2017001298A1 (en) 2017-01-05

Family

ID=56321910

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2016/064673 WO2017001298A1 (en) 2015-06-29 2016-06-24 Composite pressure container and method for producing the composite pressure container

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102015212020B4 (en)
WO (1) WO2017001298A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115056497A (en) * 2022-07-08 2022-09-16 中国航发北京航空材料研究院 Thermoplastic composite material welding method based on carbon nanotube film

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2152123A1 (en) * 1971-10-20 1973-05-03 Elek Sche Licht Und Kraftanlag PRESSURE VESSEL
DE19517149A1 (en) * 1994-05-20 1995-11-23 Inst Francais Du Petrole Lightweight polyamide-12-carbon fibre composite shell
WO1998034064A1 (en) * 1997-01-31 1998-08-06 Raufoss Composites As Pressure vessel and process for making the same
US20040040969A1 (en) * 2002-08-27 2004-03-04 Delay Thomas K. Pressure vessel with impact and fire resistant coating and method of making same
DE102010017413A1 (en) * 2010-06-17 2011-12-22 Xperion Gmbh Pressure vessel for storing a fluid
DE102010062682A1 (en) * 2010-12-09 2012-06-14 Robert Bosch Gmbh Method for producing a fiber composite receiving body
WO2012100923A1 (en) * 2011-01-26 2012-08-02 Basell Polyolefine Gmbh Method to improve the barrier properties of composite gas cylinders and high pressure gas cylinder having enhanced barrier properties
US20140166670A1 (en) * 2012-12-14 2014-06-19 Quantum Fuel Systems Technologies Worldwide Inc. Concentric Shells for Compressed Gas Storage

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3912270A1 (en) 1988-04-30 1990-10-18 Holger Knappe PLASTIC CONTAINER FOR LIQUIDS OR GASES
US5150812A (en) 1990-07-05 1992-09-29 Hoechst Celanese Corporation Pressurized and/or cryogenic gas containers and conduits made with a gas impermeable polymer
US5419139A (en) 1993-12-13 1995-05-30 Martin Marietta Corporation Composite cryogenic tank apparatus
JP2004108570A (en) 2002-07-22 2004-04-08 Toyota Motor Corp Hydrogen storage container
DE10360953B4 (en) 2002-12-27 2011-04-07 Toyoda Gosei Co., Ltd., Nishikasugai-gun pressure vessel
EP2112423A1 (en) 2008-04-25 2009-10-28 Sakowsky, Jon Multilayer container for liquids and gases storing under the elevated pressure and method of production thereof
DE102008059591B4 (en) 2008-11-28 2011-01-27 Xperion Gmbh container
EA029810B1 (en) 2011-12-05 2018-05-31 Блю Вэйв Ко С.А. Pressure vessel with composite boss having galvanic corrosion protection

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2152123A1 (en) * 1971-10-20 1973-05-03 Elek Sche Licht Und Kraftanlag PRESSURE VESSEL
DE19517149A1 (en) * 1994-05-20 1995-11-23 Inst Francais Du Petrole Lightweight polyamide-12-carbon fibre composite shell
WO1998034064A1 (en) * 1997-01-31 1998-08-06 Raufoss Composites As Pressure vessel and process for making the same
US20040040969A1 (en) * 2002-08-27 2004-03-04 Delay Thomas K. Pressure vessel with impact and fire resistant coating and method of making same
DE102010017413A1 (en) * 2010-06-17 2011-12-22 Xperion Gmbh Pressure vessel for storing a fluid
DE102010062682A1 (en) * 2010-12-09 2012-06-14 Robert Bosch Gmbh Method for producing a fiber composite receiving body
WO2012100923A1 (en) * 2011-01-26 2012-08-02 Basell Polyolefine Gmbh Method to improve the barrier properties of composite gas cylinders and high pressure gas cylinder having enhanced barrier properties
US20140166670A1 (en) * 2012-12-14 2014-06-19 Quantum Fuel Systems Technologies Worldwide Inc. Concentric Shells for Compressed Gas Storage

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115056497A (en) * 2022-07-08 2022-09-16 中国航发北京航空材料研究院 Thermoplastic composite material welding method based on carbon nanotube film

Also Published As

Publication number Publication date
DE102015212020B4 (en) 2018-03-29
DE102015212020A1 (en) 2016-12-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102009049948B4 (en) pressure vessel
DE102010033623B4 (en) Device for storing a medium and method for producing such
DE102006006902B4 (en) Plastic pressure vessel and process for its manufacture
DE102015106461B4 (en) Polkappe, in particular for a pressure vessel and method for producing the pole cap and pressure vessel
DE102011116553A1 (en) Process for producing a composite pressure vessel and composite pressure vessel
DE102011103801A1 (en) Method and apparatus for forming an inner container liner for a pressure vessel
DE102021100139A1 (en) METHOD OF MANUFACTURING A HIGH PRESSURE TANK
DE102015106463B4 (en) Pressure vessel for storing pressurized fluids and method of manufacturing the pressure vessel
EP3786511B1 (en) Pressure vessel
EP3587087B1 (en) Manufacturing method for a fibre-reinforced container
DE102014019220A1 (en) Method and device for producing a band-shaped semifinished product
DE102015212020B4 (en) Composite pressure vessel and method of making the composite pressure vessel
CH635792A5 (en) Squeezable delivery container
AT509590B1 (en) CONTAINER FOR PRESSURE-BASED FLUID EQUIPMENT AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF
DE102007042807A1 (en) electrofusion sockets
WO2016096093A1 (en) Profiled part having a plurality of layers
EP3233488B1 (en) Profiled part, and method for producing a profiled part
EP2592327A1 (en) Storage container for a fluid medium, in particular water, liquid gas or the like
EP1322888B1 (en) Tubular conduit or container for transporting or storing cryogenic media and method for producing the same
DE102013005570A1 (en) Method for manufacturing component i.e. front-end carrier, for motor vehicle, involves providing hollow profile made from fiber-reinforced material, and connecting hollow profile with attachment in material-bonding manner
WO2022002517A1 (en) Method for producing a pressure vessel and pressure vessel
DE202015102088U1 (en) Polkappe, in particular for a pressure vessel
EP2878429B1 (en) Plastic part
DE102015003753A1 (en) extinguisher
DE112021005956T5 (en) INNER CONTAINER FOR A SMALL DIAMETER LONG AXIS HYDROGEN STORAGE TANK AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16734238

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

DPE1 Request for preliminary examination filed after expiration of 19th month from priority date (pct application filed from 20040101)
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 16734238

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1