WO2018060465A1 - Verbunddruckbehälter - Google Patents

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WO2018060465A1
WO2018060465A1 PCT/EP2017/074851 EP2017074851W WO2018060465A1 WO 2018060465 A1 WO2018060465 A1 WO 2018060465A1 EP 2017074851 W EP2017074851 W EP 2017074851W WO 2018060465 A1 WO2018060465 A1 WO 2018060465A1
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inner container
pressure vessel
composite pressure
vessel according
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PCT/EP2017/074851
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Inventor
Daniel Harms
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Kautex Textron Gmbh & Co. Kg
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    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/32—Hydrogen storage

Definitions

  • the invention relates to a composite pressure vessel for receiving liquid or gaseous, pressurized media, with an inner container made of thermoplastic material, which encloses a storage volume with a pole piece connected to the inner container, wherein the pole piece defines an opening of the pressure vessel, the pole piece a connection fitting receives, the connection fitting has an extension used in the pole piece, the extension has a sealing portion with at least ei ⁇ nem sealing element, the extension of the connection fitting and the pole piece define an annulus and the inner container has an inner container neck, in the annulus between the extension of the connection fitting and the pole piece is received.
  • a composite pressure vessel is described, for example, in EP 2 742 272 B1.
  • Pressure vessels of the aforementioned type are used for example for storing hydrogen under relatively high pressure and are designed for an internal pressure of about 700 bar. These consist of an inner container made of thermoplastic material, which is externally reinforced with a winding of a fiber material.
  • the fiber material in ⁇ play, in the form of carbon fibers or aramid fibers, embedded in a matrix of thermoplastic or thermosetting material Kusnt-.
  • the connection fittings are made of Me ⁇ tall and are equipped with a plunging into the container neck Me- provided tallzylinder.
  • connection fittings or connected to the media container valve connection elements in the container neck is regularly problematic, in particular ⁇ special because the seal takes place against the container neck formed by the inner container or liner.
  • the inner container or liner of the composite pressure vessel is often made of a thermoplastic material, which tends to evade or flow in the relevant area under prolonged shear and compressive stress. This has the consequence that, in the case of a seal on the circumference of the inner container neck, under certain circumstances a leakage of the composite pressure container may occur there.
  • EP 2,742,272 Bl proposes a composite pressure vessel, wherein the valve connection element or the pole piece is arranged in the region of an opening of the medium container and the Kragenau involveddung of the medium container by an inner wall of the pole piece is umschlos ⁇ sen, wherein the valve element or the connection fitting has a compression section which penetrates the opening and is enclosed by the collar inner wall, wherein the outer diameter of the compression section before the valve ⁇ assembly is greater than the diameter of the collar inner wall, so that during assembly of the valve element both between the Compression section and the collar inner wall as well as zwi ⁇ tween the collar outer wall and the inner wall of the valve connection element creates a permanent interference fit, which seals the pressurized medium.
  • the composite pressure vessel in accordance with EP 2742272 Bl is provided that the valve connection element or the pole piece defined having irregular ⁇ speeds.
  • the defined irregularities or wave-shaped structures of the inner container and the pole piece or the Ventilan- closing element according to the prior art have, inter alia, the disadvantage that in order to produce sufficient sealing effect, the sealing ⁇ surface must be carried out excessively long, which in particular, if the inner container bwz.
  • Liner consists of a laminate of different thermoplastic materials, which can lead to an unfavorable layer distribution in the inner container wall. This results in blisters being created between the individual layers of the inner container, especially when exposed to gas.
  • the invention is therefore the object of a composite ⁇ pressure vessel of the type mentioned in such a way that this is as simple and reliable permanently pick ⁇ seals. The object is achieved by the features of claim 1. Advantageous embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims.
  • One aspect of the invention relates to a composite pressure vessel for receiving liquid or gaseous, pressurized media, with an inner container of thermoplastic material, which encloses a storage volume, with a pole piece connected to the inner container, wherein the pole piece defines an opening of the pressure vessel, the pole piece receives a connection fitting, the connection fitting piece has inserted extension, the extension has a sealing portion with at least one sealing element, the ⁇ set the connection fitting and the pole piece limit an annular space, the inner container has an inner container neck, the inner container neck is received in the annulus between the extension of the closure fitting and the pole piece and is preferably clamped, the pole piece in the region of the receptacle of the inner container neck has a thread or a holding profile, and wherein the sealing element seals the valves within the êtbe- biberhalses and viewed from the opening into the storage volume below the thread or the holding profile.
  • the composite pressure vessel is sealed within the interior of the container neck with a sealing element at ⁇ closing fitting.
  • a composite pressure vessel according to the present invention is a pressure vessel with an inner container made of thermoplastic material and a reinforcement made of a fiber composite material.
  • a pole piece according to the invention is a valve connection element, which may consist of metal or of a fiber-reinforced plastic.
  • the pole piece according to the invention is preferably made of metal.
  • the terms "pole ⁇ tee”, “boss part” and “Valve terminal” are used synonymously USAGE ⁇ det. This is to fittings, for example, take a connecting piece of a valve or a connection fitting.
  • the inner container neck of the inner container is bordered by the pole piece and the extension of the connection fitting partially penetrates the pole piece and immersed in the inner container neck.
  • the connection fitting is sealed off inside the inner container neck .
  • the connection fitting by means of a separate sealing element inside the inner container neck, wherein the seal is provided according to the invention in a region of the inner container neck which is smooth-walled both inside and outside.
  • a Ge ⁇ thread or a retaining profile is provided to ⁇ sammenwirkt with a entspre ⁇ sponding profile on the outside of the inner container neck. In this way, the inner container neck is fixed in the pole piece.
  • the invention is based on the recognition that a de ⁇ fined irregularity on the inner wall of the pole piece rather worsens the sealing of the connection fitting within the container neck, so that it is advantageous to provide the Dichtele ⁇ ment on the extension of the connection fitting so that the sealing element in inserted connector fitting within the inner container neck and in the direction of the opening in the storage medium storage volume ⁇ considered below the thread or the holding profile is arranged.
  • the sealing portion of the extension of the connection fitting immersed so far in the inner container neck, that the sealing element is arranged outside the area where a thread or retaining profile is provided.
  • the sealing element is an elastic sealing ring being ⁇ forms, which is incorporated ⁇ placed in a circumferential groove of the sealing portion.
  • one or more sealing elements may be provided, for example a plurality of O-rings, which are inserted into corresponding grooves of the sealing portion.
  • the extension of the connection fitting is preferably formed as a cylindrical, metal connection piece, which dips into the pole piece.
  • the connection fitting may be formed one or more parts. In the case of a multi-part design of the connection fitting, this includes, for example, the connection piece and a valve attachment or valve insert for the connection piece.
  • the pole piece includes a passage, on the one hand an the other hand, has the connection fitting onto ⁇ participating cylindrical receptacle and the In nen actuallyerhals receiving mouth funnel.
  • the inner container neck is preferably positively received by the Mün ⁇ dung funnel.
  • the pole piece may comprise a circumferential collar is formed in which the mouth of the hopper, said collar as preference has a projecting in the direction of the storage volume bead having a radius R, which fits into a entspre ⁇ sponding end-side recess of the inner container.
  • the inner container comprises an end-side, around the inner container neck circumferential indentation, which has a radius R be ⁇ sitting, which corresponds to the radius R of the collar of the pole piece.
  • a particularly favorable layer distribution of the inner container is produced by the fact that in the manufacture of the inner container a strong elongation of the cylin ⁇ drical surfaces above and below the intended sealing surface with a too small radius of curvature of the inner container wall is avoided. According to the invention it is therefore particularly advantageous if the front-side indentation of the inner container and the complementary bead of the collar of the pole piece have a radius R which does not fall below a certain level.
  • the Applicant has found that an unfavorable layer distribution of the layers of the inner container during its manufacture ⁇ ment is generated in particular when a strong elongation of the cylindrical surfaces above and below the intended sealing surface, in particular in the manufacture of the inner container by extrusion blow molding, in Connection with too small a radius of the indentation of the inner container can result in that the inner layers of the laminate tear off, which can lead to an approximately provided in the inner container wall barrier layer is exposed.
  • the pole piece can be externally fitted onto the inner container neck ⁇ or screwed and / or glued.
  • the composite pressure vessel comprises, as already mentioned, a fiber winding which fixes the pole piece on the inner container and which surrounds the pole piece and the inner container.
  • the Fa ⁇ serwicklung is preferably embedded in a matrix of a thermoplastic or thermosetting plastic ⁇ .
  • the inner container neck has an external thread on ⁇ which engages in the thread of the pole piece.
  • the pole piece may comprise a holding profile as a surface irregularity or a rib profile or as WEL lenprofil or ribbed profile, the Hal ⁇ teprofil engages an outer surface of the inner container neck.
  • the sealing element with a distance of 1.5 to 3 mm to the thread or the Holding profile is arranged, that is viewed in the direction from the outside inwards in the storage volume in between 1.5 and 3 mm below the thread or holding profile is arranged.
  • the length of the cylindrical housing of the pole piece is less than 45% of the diameter of the opening before ⁇ preferably less than 45% and more than 35% of the diameter of the opening.
  • the clamping length of the inner container neck in the cylindrical receptacle is less than 20 mm.
  • This reduced gripping length or surrounding length of the inner container neck has the advantage that, when the inner container has a multilayer construction, the thickness of the inner layer can be correspondingly reduced. As a result, the bleed tendency decreases, that is, the destruction of the material due to hydrogen storage, since the diffusion path can be shortened.
  • the composite pressure vessel ge ⁇ Gurss of the invention has a fiber winding which comprises fibers which are selected from a group comprising glass fibers, carbon fibers, carbon fibers and aramid fibers.
  • the fibers can be embedded in a matrix of a thermoplastic or thermosetting plastic.
  • the inner container consists of a multilayer thermoplastic material, comprising at least one layer having a barrier effect for gaseous hydrocarbons, oxygen or hydrogen.
  • the inner container can be used, for example, as a flagged extrudate made of thermoplastic material extrusion blow molded.
  • the wall of the inner container can ⁇ outer layers of HDPE and an inner layer of EVOH umfas ⁇ sen, the latter is preferably embedded in adhesive layers of LDPE.
  • Figure 1 is a schematic sectional view through a composite ⁇ pressure vessel according to the invention, wherein for reasons of simplicity, only one side of the composite pressure is shown container and the fiber winding wegge ⁇ was, and
  • FIG 2 is an enlarged view of the detail II in Figure 1.
  • a composite pressure vessel 1 according to the invention is shown in Figures 1 and 2, wherein the composite pressure vessel 1 without the associated fiber winding and only partially shown.
  • the composite pressure vessel 1 according to the invention comprises an inner container 2 made of thermoplastic material.
  • the inner container 2 is, for example, rotationally sintered or extrusion blow molded.
  • the inner container 2 encloses a storage volume 3 for liquid or gaseous media, preferably for water ⁇ material under relatively high pressure.
  • a so-called pole piece 4 is provided, which may be made of metal, for example.
  • the inner container 2 has, accordingly, one or two Bebirl ⁇ terö réelleen 5.
  • the pole piece 4 has a bushing 7, which on the one hand serves as a cylindrical receptacle for a on the other hand, a mouth funnel 9 for receiving the inner container neck 6 has.
  • connection fitting 8 is designed as a metal connecting piece, which in turn receives a valve insert (not shown).
  • the inner container neck 6 is provided at its end facing away from the storage volume 3 with a thread 10 which is designed as an external thread and which meshes with a corresponding thread 11 of the pole piece 4.
  • a thread instead of a thread, a rib or wave profile can be provided.
  • the pole piece 4 is screwed from the outside onto the inner container neck 6 of the inner container 2.
  • the pole piece 4 may additionally or alternatively be glued to the inner container 2.
  • the pole piece 4 has on its inner container 2 side facing a circumferential collar 12, which forms a protruding toward the storage volume 3 bead 13.
  • the mecanicbefeldl ⁇ ter 2 is formed in the region of the bead 13 corresponding to the contour of the bead 13.
  • connection fitting 8 comprises a sealing section 14 with a groove 15 which receives a sealing ring (O-ring) 16.
  • the on ⁇ final fitting 8 is inserted from the outside into the passage 7 of the pole piece 4 and extends into the inner container neck 6, so that the sealing ring 16 sealingly abuts against the inner wall of the inner container neck 6.
  • the sealing section 14 with the sealing ring 16 penetrates so deeply into the inner container neck 6 that the sealing ring 16 extends below the thread 10 of the inner container neck 6 and the inner side of the neck.
  • wind 11 of the pole piece 4 abuts against the inner wall of the inner container ⁇ neck 6.
  • the distance between the upper edge of the sealing ring 16 and the groove 15 of the thread 10 of the inner container neck is 2.4 mm.
  • the inner container neck 6 is positively anchored between a cylindrical portion of the connection fitting 8 and the pole piece 4.
  • the cylindrical length of the inner container neck is -S 20 mm.
  • the radius R of the ridge 13 of the collar 12 of the pole piece 4 is we ⁇ tendonss 15 mm.
  • the sealing ring 16 unlike in the prior art, is arranged in a smooth-walled region of the inner container neck 6. It is important that both the outside and the inside of the inner container neck 6 in this area is smooth-walled, so that the tightness of the sealing ring 16 is ensured in each case.

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Abstract

Zusammenfassung Die Erfindung betrifft einen Verbunddruckbehälter zur Aufnahme von flüssigen oder gasförmigen, unter Druck stehenden Medien, mit einem Innenbehälter (2) aus thermoplastischem Kunststoff,der ein Speichervolumen umschließt, mit einem mit dem Innenbehälter (2) verbundenen Polstück (4), wobei das Polstück (4) eine Öffnung des Druckbehälters begrenzt, das Polstück (4) eine Anschlussarmatur (8) aufnimmt, die Anschlussarmatur (8) einen in das Polstück (4) eingesetzten Fortsatz aufweist, der Fortsatz einen Dichtabschitt (14) mit wenigstens einem Dichtelement aufweist, der Fortsatz der Anschlussarmatur (8) und das Polstück (4) einen Ringraum begrenzen, der Innenbehälter (2) einen Innenbehälterhals (6) aufweist, der Innenbehälterhals (6) in dem Ringraum zwischen dem Fortsatz der Anschlussarmatur (8) und dem Polstück (4) aufgenommen wird, das Polstück (4) im Bereich der Aufnahme des Innenbehälterhalses ein Gewinde (11) oder ein Halteprofil aufweist und wobei das Dichtelement die Anschlussarmatur (8) innerhalb des Innenbehälterhalses (6) und in Richtung von der Öffnung in das Speichervolumen (3) betrachtet unterhalb des Gewindes (11) oder des Halteprofils abdichtet.

Description

Verbunddruckbehälter
Die Erfindung betrifft einen Verbunddruckbehälter zur Aufnahme von flüssigen oder gasförmigen, unter Druck stehenden Medien, mit einem Innenbehälter aus thermoplastischem Kunststoff, der ein Speichervolumen umschließt, mit einem mit dem Innenbehälter verbundenen Polstück, wobei das Polstück eine Öffnung des Druckbehälters begrenzt, das Polstück eine Anschlussarmatur aufnimmt, die Anschlussarmatur einen in das Polstück eingesetzten Fortsatz aufweist, der Fortsatz einen Dichtabschnitt mit wenigstens ei¬ nem Dichtelement aufweist, der Fortsatz der Anschlussarmatur und das Polstück einen Ringraum begrenzen und der Innenbehälter einen Innenbehälterhals aufweist, der in dem Ringraum zwischen dem Fortsatz der Anschlussarmatur und dem Polstück aufgenommen wird . Ein solcher Verbunddruckbehälter ist beispielsweise in der EP 2 742 272 Bl beschrieben. Druckbehälter der eingangs genannten Art dienen beispielsweise zur Speicherung von Wasserstoff unter verhältnismäßig hohem Druck und sind für einen Innendruck von etwa 700 Bar ausgelegt. Diese bestehen aus einem Innenbehälter aus thermoplastischem Kunststoff, der außen mit einer Wicklung aus einem Faserwerkstoff armiert ist. Der Faserwerkstoff, bei¬ spielsweise in Form von Carbonfasern oder Aramidfasern, ist in eine Matrix aus thermoplastischem oder duroplastischem Kusnt- stoff eingebettet. Zum Anschluss einer Armatur weisen die be- kannten Verbunddruckbehälter wenigstens an einer Stirnseite ein Polstück auf, in welches die Anschlussarmatur dichtend einge¬ setzt ist. Üblicherweise bestehen die Anschlussarmaturen aus Me¬ tall und sind mit einem in den Behälterhals eintauchenden Me- tallzylinder versehen. Die Abdichtung der Anschlussarmaturen bzw. der mit dem Medienbehälter verbundenen Ventilanschlusselemente in dem Behälterhals ist regelmäßig problematisch, insbe¬ sondere deshalb, weil die Abdichtung gegen den von dem Innenbe- hälter bzw. Liner gebildeten Behälterhals stattfindet. Der Innenbehälter oder Liner des Verbunddruckbehälters besteht häufig aus einem thermoplastischen Kunststoff, der bei längerer Schub- und Druckbeanspruchung dazu neigt, in dem betreffenden Bereich auszuweichen bzw. zu fließen. Dies hat zur Folge, dass bei ei- ner Abdichtung am Umfang des Innenbehälthalses dort unter Umständen eine Undichtigkeit des Verbunddruckbehälters entstehen kann .
Um diesem Problem Rechnung zu tragen, wird in der EP 2 742 272 Bl ein Verbunddruckbehälter vorgeschlagen, bei dem das Ventilanschlusselement bzw. das Polstück im Bereich einer Öffnung des Medienbehälters angeordnet ist und die Kragenaußenwandung des Medienbehälters von einer Innenwandung des Polstücks umschlos¬ sen ist, wobei das Ventilelement bzw. die Anschlussarmatur einen Verpressungsabschnitt aufweist, der die Öffnung durchdringt und von der Krageninnenwandung umschlossen ist, wobei der Außendurchmesser des Verpressungsabschnitts vor der Ventilelement¬ montage größer als der Durchmesser der Krageninnenwandung ist, so dass bei der Montage des Ventilelements sowohl zwischen dem Verpressungsabschnitt und der Krageninnenwandung als auch zwi¬ schen der Kragenaußenwandung und der Innenwandung des Ventilanschlusselements ein dauerhafter Presssitz entsteht, der das unter Druck stehende Medium abdichtet. Um eine punktuelle und/ oder linienförmige Erhöhung der Druckspannung und eine weitere Verbesserung der Dichtwirkung zu erzielen, ist bei dem Verbunddruckbehälter gemäß EP 2 742 272 Bl vorgesehen, dass das Ventilanschlusselement bzw. das Polstück definierte Unregelmäßig¬ keiten aufweist. Darüber hinaus ist eine definierte Oberflächen¬ unregelmäßigkeit durch sich abwechselnde Ausformungen und Aus- nehmungen auf oder in der Kragenaußenwandung und Krageninnen- wandung gebildet. Diese definierten Unregelmäßigkeiten sind im Bereich des Presssitzes vorgesehen.
Versuche mit einer solchen Konfiguration haben allerdings ge- zeigt, dass die Unregelmäßigkeiten in diesem Bereich eher ungünstig für die Abdichtung sind.
Die definierten Unregelmäßigkeiten bzw. wellenförmigen Strukturen des Innenbehälters und des Polstücks bzw. des Ventilan- Schlusselements gemäß Stand der Technik haben unter anderem den Nachteil, dass, um genügend Dichtwirkung zu erzeugen, die Dicht¬ fläche übermäßig lang ausgeführt werden muss, was insbesondere dann, wenn der Innenbehälter bwz . Liner aus einem Laminat aus verschiedenen thermoplastischen Kunststoffen besteht, zu einer ungünstigen Schichtverteilung in der Innenbehälterwand führen kann. Das resultiert dass, insbesondere bei Beanspruchung mit Gas, Blister zwischen den einzelnen Schichten des Innenbehälters entstehen können. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Verbund¬ druckbehälter der eingangs genannten Art so weiterzuentwickeln, dass dieser möglichst einfach und zuverlässig dauerhaft abge¬ dichtet ist. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Ein Gesichtspunkt der Erfindung betrifft einen Verbunddruckbe- hälter zur Aufnahme von flüssigen oder gasförmigen, unter Druck stehenden Medien, mit einem Innenbehälter aus thermoplastischem Kunststoff, der ein Speichervolumen umschließt, mit einem mit dem Innenbehälter verbundenen Polstück, wobei das Polstück eine Öffnung des Druckbehälters begrenzt, das Polstück eine An- schlussarmatur aufnimmt, die Anschlussarmatur einen in das Pol- stück eingesetzten Fortsatz aufweist, der Fortsatz einen Dichtabschnitt mit wenigstens einem Dichtelement aufweist, der Fort¬ satz der Anschlussarmatur und das Polstück einen Ringraum begrenzen, der Innenbehälter einen Innenbehälterhals aufweist, der Innenbehälterhals in dem Ringraum zwischen dem Fortsatz der Abschlussarmatur und dem Polstück aufgenommen wird und vorzugsweise eingespannt ist, das Polstück im Bereich der Aufnahme des Innenbehälterhalses ein Gewinde oder ein Halteprofil aufweist, und wobei das Dichtelement die Armaturen innerhalb des Innenbe- hälterhalses und in Richtung von der Öffnung in das Speichervolumen betrachtet unterhalb des Gewindes oder des Halteprofils abdichtet .
Anders als bei dem Verbunddruckbehälter nach dem Stand der Tech- nik gemäß EP 2 742 272 Bl wird der Verbunddruckbehälter innerhalb des Innenbehälterhalses mit einem Dichtelement der An¬ schlussarmatur abgedichtet.
Ein Verbunddruckbehälter im Sinne der vorliegenden Erfindung ist ein Druckbehälter mit einem Innenbehälter aus thermoplastischem Kunststoff und einer Armierung aus einem Faserverbundwerkstoff.
Ein Polstück im Sinne der Erfindung ist ein Ventilanschlusselement, das aus Metall oder aus einem faserverstärkten Kunststoff bestehen kann. Das Polstück gemäß der Erfindung besteht bevorzugt aus Metall. Im Stand der Technik werden die Begriffe „Pol¬ stück", „Bossteil" und „Ventilanschlusselement" synonym verwen¬ det. Es handelt sich dabei um Anschlussstücke, die beispielweise einen Anschlussstutzen eines Ventils bzw. eine Anschlussarmatur aufnehmen.
Bei dem Verbunddruckbehälter gemäß der Erfindung ist vorzugsweise der Innenbehälterhals des Innenbehälters von dem Polstück eingefasst und der Fortsatz der Anschlussarmatur durchsetzt teilweise das Polstück und taucht in den Innenbehälterhals ein. Die Anschlusasrmatur ist innerhalb des Innenbehälterhalses ab¬ gedichtet .
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, die Anschlussarmatur mittels ei- nes separaten Dichtelements innerhalb des Innenbehälterhalses abzudichten, wobei die Abdichtung erfindungsgemäß in einem Bereich des Innenbehälterhalses vorgesehen ist, der sowohl innen als auch außen glattwandig ausgebildet ist. Bei dem Polstück des Verbunddruckbehälters gemäß der Erfindung ist im Bereich der Einspannung des Innenbehälterhalses ein Ge¬ winde oder ein Halteprofil vorgesehen, das mit einem entspre¬ chenden Profil auf der Außenseite des Innenbehälterhalses zu¬ sammenwirkt. Auf diese Art und Weise ist der Innenbehälterhals in dem Polstück festgelegt.
Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, dass eine de¬ finierte Unregelmäßigkeit auf der Innenwandung des Polstücks die Abdichtung der Anschlussarmatur innerhalb des Behälterhalses eher verschlechtert, so dass es vorteilhaft ist, das Dichtele¬ ment auf dem Fortsatz der Anschlussarmatur so vorzusehen, dass das Dichtelement bei eingesetzter Anschlussarmatur innerhalb des Innenbehälterhalses und in Richtung von der Öffnung in das Spei¬ chervolumen betrachtet unterhalb des Gewindes oder des Halte- profils angeordnet ist. Mit anderen Worten, der Dichtabschnitt des Fortsatzes der Anschlussarmatur taucht soweit in den Innenbehälterhals ein, dass das Dichtelement außerhalb des Bereichs angeordnet ist, wo ein Gewinde oder Halteprofil vorgesehen ist. Bevorzugt ist das Dichtelement als elastischer Dichtring ausge¬ bildet, der in eine umlaufende Nut des Dichtabschnittes einge¬ legt ist. Im Rahmen der Erfindung können ein oder mehrere Dichtelemente vorgesehen sein, beispielsweise mehrere O-Ringe, die in entsprechende Nuten des Dichtabschnitts eingelegt sind. Der Fortsatz der Anschlussarmatur ist bevorzugt als zylindrischer, metallener Anschlussstutzen ausbildet, der in das Polstück eintaucht. Die Anschlussarmatur kann ein- oder mehrteilig ausgebildet sein. Im Falle einer mehrteiligen Ausbildung der An- schlussarmatur umfasst diese beispielsweise den Anschlussstut¬ zen und einen Ventilaufsatz oder Ventileinsatz für den Anschlussstutzen.
Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung des Verbunddruckbehälters gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass das Polstück eine Durchführung aufweist, die einerseits eine die Anschlussarmatur auf¬ nehmende zylindrische Aufnahme und andererseits einen den In- nenbehälterhals aufnehmenden Mündungstrichter aufweist. Bevorzugt wird der Innenbehälterhals formschlüssig von dem Mün¬ dungstrichter aufgenommen.
Das Polstück kann einen umlaufenden Kragen aufweisen, in welchem der Mündungstrichter ausgebildet ist, wobei der Kragen vorzugs- weise eine in Richtung des Speichervolumens vorstehende Wulst aufweist, die einen Radius R besitzt, der sich in eine entspre¬ chende stirnseitige Einbuchtung des Innenbehälters einfügt.
Bevorzugt umfasst der Innenbehälter eine stirnseitige, um den Innenbehälterhals umlaufende Einbuchtung, die einen Radius R be¬ sitzt, der dem Radius R des Kragens des Polstücks entspricht.
Eine besonders günstige Schichtverteilung des Innenbehälters, wenn dieser als mehrschichtiges Extrudat aus thermoplastischem Kunststoff ausgebildet ist, wird dadurch erzeugt, dass bei der Herstellung des Innenbehälters eine starke Längung der zylin¬ drischen Flächen ober- und unterhalb der vorgesehenen Dichtfläche mit einem zu geringen Krümmungsradius der Innenbehälterwand vermieden wird. Erfindungsgemäß es ist deshalb besonders vor- teilhaft, wenn die stirnseitige Einbuchtung des Innenbehälters und die hierzu komplementäre Wulst des Kragen des Polstücks einen Radius R besitzen, der ein bestimmtes Maß nicht unterschreitet.
Die Anmelderin hat herausgefunden, dass eine ungünstige Schicht- Verteilung der Schichten des Innenbehälters bei dessen Herstel¬ lung insbesondere dann erzeugt wird, wenn eine starke Längung der zylindrischen Flächen ober- und unterhalb der vorgesehenenn Dichtfläche, insbesondere bei der Herstellung des Innenbehälters durch Extrusionsblasformen, in Verbindung mit einem zu geringen Radius der Einbuchtung des Innenbehälters zur Folge haben kann, dass die inneren Schichten des Laminats abreißen, was dazu führen kann, dass eine etwa in der Innenbehälterwandung vorgesehene Sperrschicht freigelegt wird. Das Polstück kann auf den Innenbehälterhals von außen aufge¬ steckt oder aufgeschraubt und/oder aufgeklebt sein.
Der Verbunddruckbehälter umfasst, wie eingangs bereits erwähnt, eine Faserwicklung, die das Polstück auf dem Innenbehälter fi- xiert und die das Polstück und den Innenbehälter umgibt. Die Fa¬ serwicklung ist vorzugsweise in eine Matrix aus einem thermo¬ plastischen oder duroplastischen Kunststoff eingebettet.
Bei einer bevorzugten Variante des Verbunddruckbehälters ist vorgesehen, dass der Innenbehälterhals ein Außengewinde auf¬ weist, das in das Gewinde des Polstücks eingreift.
Alternativ oder zusätzlich kann das Polstück ein Halteprofil als Oberflächenunregelmäßigkeit oder als Rippenprofil oder als Wel- lenprofil oder als Kreuzrippenprofil aufweisen, wobei das Hal¬ teprofil in eine Außenfläche des Innenbehälterhalses eingreift.
Bei einer besonders bevorzugten Variante des Verbunddruckbehäl¬ ters gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass das Dichtelement mit einem Abstand von 1,5 bis zu 3 mm zu dem Gewinde oder dem Halteprofil angeordnet ist, das heißt in Richtung von außen nach innen in das Speichervolumen hinein betrachtet zwischen 1,5 und 3 mm unterhalb des Gewindes oder Halteprofils angeordnet ist. Besonders bevorzugt beträgt die Länge der zylindrischen Aufnahme des Polstücks weniger als 45% des Durchmessers der Öffnung, vor¬ zugsweise weniger als 45 % und mehr als 35 % des Durchmessers der Öffnung. Besonders bevorzugt beträgt die Einspannlänge des Innenbehälterhalses in der zylindrischen Aufnahme weniger als 20 mm. Diese verringerte Einspannlänge oder Umfassungslänge des In- nenbehältershalses hat den Vorzug, dass, wenn der Innenbehälter mehrschichtig ausgebildet ist, die Dicke der Innenschicht ent¬ sprechend reduziert werden kann. Dadurch veringert sich die Blisterneigung, das heißt das Zerstören des Materials durch Was- serstoffeinlagerung, da der Diffusionsweg verkürzt werden kann.
Besonders bevorzugt betragen der Radius R der Wulst des Kragens des Polstücks und der Radius der entsprechenden Einbuchtung der Stirnseite des Innenbehälters ^ 15 mm.
Bei einer zweckmäßigen Gestaltung des Verbunddruckbehälters ge¬ mäß der Erfindung ist vorgesehen, dass dieser eine Faserwicklung aufweist, die Fasern umfasst, die ausgewählt sind aus ei- ner Gruppe umfassend Glasfasern, Kohlenstofffasern, Carbonfasern und Aramidfasern .
Wie vorstehend bereits erwähnt, können die Fasern in eine Matrix aus einem thermoplastischen oder duroplastischen Kunststoff ein- gebettet sein.
Vorzugsweise besteht der Innenbehälter aus einem mehrlagigen thermoplastischen Kunststoff, umfassend wenigstens eine Schicht mit Sperrwirkung für gasförmige Kohlenwasserstoffe, Sauerstoff oder Wasserstoff. Der Innenbehälter kann beispielsweise als fün- flagiges Extrudat aus thermoplastischem Kunststoff extrusions- blasgeformt sein. Die Wandung des Innenbehälters kann Außen¬ schichten aus einem HDPE sowie eine innenschicht aus EVOH umfas¬ sen, letztere ist vorzugsweise in Haftvermittlerschichten aus LDPE eingebettet.
Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beige¬ fügten Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Schnittansicht durch einen Verbund¬ druckbehälter gemäß der Erfindung, wobei aus Gründen der Vereinfachung nur eine Seite des Verbunddruckbe- hälters dargestellt ist und die Faserwicklung wegge¬ lassen wurde, und
Figur 2 eine vergrößerte Ansicht des Details II in Figur 1. Ein Verbunddruckbehälter 1 gemäß der Erfindung ist in den Figuren 1 und 2 dargestellt, wobei der Verbunddruckbehälter 1 ohne die zugehörige Faserwicklung und nur teilweise dargestellt ist. Der Verbunddruckbehälter 1 gemäß der Erfindung umfasst einen Innenbehälter 2 aus thermoplastischem Kunststoff. Der Innenbehäl- ter 2 ist beispielsweise rotationsgesintert oder extrusionsblas- geformt. Der Innenbehälter 2 umschließt ein Speichervolumen 3 für flüssige oder gasförmige Medien, vorzugsweise für Wasser¬ stoff unter verhältnismäßig hohem Druck. An einer oder an beiden Stirnseiten des Innenbehälters 2 ist ein sogenanntes Pol- stück 4 vorgesehen, das beispielsweise aus Metall bestehen kann. Der Innenbehälter 2 hat dementsprechend eine oder zwei Behäl¬ teröffnungen 5. Im Bereich der Behälteröffnung 5 bildet der Innenbehälter 2 einen Innenbehälterhals 6 aus, der außen von dem Polstück 4 eingefasst ist. Das Polstück 4 besitzt eine Durch- führung 7, die einerseits als zylindrische Aufnahme für eine An- schlussarmatur 8 und andererseits einen Mündungstrichter 9 zur Aufnahme des Innenbehälterhalses 6 aufweist.
Die Anschlussarmatur 8 ist im Falle des beschriebenen Ausfüh- rungsbeispiels als metallener Anschlussstutzen ausgebildet, der wiederum einen Ventileinsatz (nicht gezeigt) aufnimmt. Der In- nenbehälterhals 6 ist an seinem von dem Speichervolumen 3 abgewandten Ende mit einem Gewinde 10 versehen, das als Außengewinde ausgebildet ist und das mit einem entsprechenden Gewinde 11 des Polstücks 4 kämmt. Anstelle eines Gewindes kann ein Rippen- oder Wellenprofil vorgesehen sein.
Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist das Polstück 4 von außen auf den Innenbehälterhals 6 des Innenbehälters 2 aufge- schraubt. Das Polstück 4 kann zusätzlich oder alternativ mit dem Innenbehälter 2 verklebt sein.
Das Polstück 4 hat auf seiner dem Innenbehälter 2 zugewandten Seite einen umlaufenden Kragen 12, der eine in Richtung auf das Speichervolumen 3 vorstehende Wulst 13 bildet. Der Innenbehäl¬ ter 2 ist im Bereich der Wulst 13 entsprechend der Kontur der Wulst 13 ausgebildet.
Die Anschlussarmatur 8 umfasst einen Dichtabschnitt 14 mit ei- ner Nut 15, die einen Dichtring (O-Ring) 16 aufnimmt. Die An¬ schlussarmatur 8 ist von außen in die Durchführung 7 des Polstücks 4 eingesetzt und ersteckt sich in den Innenbehälterhals 6 hinein, so dass der Dichtring 16 gegen die Innenwand des Innenbehälterhalses 6 dichtend zur Anlage kommt.
Wie dies insbesondere aus der vergrößerten Darstellung in Figur 2 zu ersehen ist, taucht der Dichtabschnitt 14 mit dem Dichtring 16 so tief in den Innenbehälterhals 6 ein, dass der Dichtring 16 unterhalb des Gewindes 10 des Innenbehälterhalses 6 und des Ge- windes 11 des Polstücks 4 gegen die Innenwand des Innenbehälter¬ halses 6 anliegt.
Der Abstand des oberen Randes des Dichtrings 16 bzw. der Nut 15 von dem Gewinde 10 des Innenbehälterhalses beträgt 2,4 mm. Wie aus der Darstellung ersichtlich ist, ist der Innenbehälterhals 6 zwischen einem zylindrischen Abschnitt der Anschlussarmatur 8 und dem Polstück 4 formschlüssig verankert. Die zylinderische Länge des Innenbehälterhalses ist -S 20 mm. Der Radius R der Wulst 13 des Kragens 12 des Polstücks 4 beträgt we¬ nigstens 15 mm.
Aufgrund dieser Geometrie ist gewährleistet, dass der Innenbe- hälterhals zwischen dem Dichtabschnitt 14 der Anschlussarmatur 8 und dem Polstück 4 so eingespannt ist, dass eine entsprechende Zug-/Schubbelastung der Wandung des Innenbehälters 2 nicht zu Undichtigkeiten des Verbunddruckbehälters führt. Weiterhin ist entscheidend, dass der Dichtring 16, anders als im Stand der Technik, in einem glattwandigen Bereich des Innenbehälterhalses 6 angeordnet ist. Wichtig ist, dass sowohl die Außenseite als auch die Innenseite des Innenbehälterhalses 6 in diesem Bereich glattwandig ist, so dass die Dichtigkeit des Dichtrings 16 in jedem Falle gewährleistet ist.
Bezugszeichenliste
1 Verbunddruckbehälter
2 Innenbehälter
3 Speichervolumen
4 Polstück
5 Behälteröffnung
6 Innenbehälterhals
7 Durchführung
8 Anschlussarmatur
9 Mündungstrichter
10 Gewinde des Innenbehälterhalses
11 Gewinde des Polstücks
12 Kragen
13 Wulst
14 Dichtabschnitt
15 Nut
16 Dichtring

Claims

Patentansprüche
1. Verbunddruckbehälter (12) zur Aufnahme von flüssigen oder gasförmigen, unter Druck stehenden Medien, mit einem Innenbehälter (2) aus thermoplastischem Kunststoff, der ein Speichervolumen (3) umschließt, mit einem mit dem Innenbehälter (2) verbundenen Polstück (4), wobei das Polstück (4) eine Öffnung des Verbunddruckbehälters (1) begrenzt, das Polstück (4) eine An- schlussarmatur (8) aufnimmt, die Anschlussarmatur (8) einen in das Polstück (4) eingesetzten Fortsatz aufweist, der Fortsatz einen Dichtabschitt (14) mit wenigstens einem Dichtelement auf¬ weist, der Fortsatz der Anschlussarmatur (8) und das Polstück (4) einen Ringraum begrenzen, der Innenbehälter (2) einen In- nenbehälterhals (6) aufweist, der Innenbehälterhals (6) in dem Ringraum zwischen dem Fortsatz der Anschlussarmatur (8) und dem Polstück (4) aufgenommen wird, das Polstück (4) im Bereich der Aufnahme des Innenbehälterhalses (6) ein Gewinde (11) oder ein Halteprofil aufweist und wobei das Dichtelement die Anschluss- armatur (8) innerhalb des Innenbehälterhalses (6) und in Rich¬ tung von der Öffnung in das Speichervolumen (3) betrachtet unterhalb des Gewindes (10) oder des Halteprofils abdichtet.
2. Verbunddruckbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- net, dass das Dichtelement als elastischer Dichtring (16) aus¬ gebildet ist, der in eine umlaufende Nut (15) des Dichtabschittes (14) eingelegt ist.
3. Verbunddruckbehälter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, da- durch gekennzeichnet, dass das Polstück (4) eine Durchführung
(7) aufweist, die einerseits eine die Anschlussarmatur (8) auf¬ nehmende zylindrische Aufnahme und andererseits einen den In¬ nenbehälterhals (6) aufnehmenden Mündungstrichter (9) aufweist.
4. Verbunddruckbehälter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Polstück (4) einen umlaufenden Kragen (12) aufweist, in welchem der Mündungstrichter (9) ausgebildet ist, dass der Kragen (12) eine in Richtung des Speichervolumens (2) vorstehende Wulst (13) aufweist, die einen Radius R besitzt, der sich in eine entsprechende stirnseitige Einbuchtung des Innen¬ behälters (2) einfügt.
5. Verbunddruckbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Polstück (4) auf den Innenbehäl- terhals (6) von außen aufgesteckt oder aufgeschraubt und/oder aufgeklebt ist.
6. Verbunddruckbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenbehälterhals (6) ein Außen¬ gewinde aufweist, das in das Gewinde (11) des Polstücks (4) ein¬ greift .
7. Verbunddruckbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteprofil als Oberflächen-Un¬ regelmäßigkeit oder als Rippenprofil oder als Wellenprofil oder als Kreuzrippenprofil ausgebildet ist.
8. Verbunddruckbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement mit einem Abstand von 1, 5 bis 3 mm zu dem Gewinde (11) oder dem Halteprofil an¬ geordnet ist.
9. Verbunddruckbehälter nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspannlänge oder Umfassungs¬ länge des Innenbehälterhalses (6) in der zylindrischen Aufnahme weniger als 45% des Durchmessers der Öffnung, vorzugsweise we¬ niger als 45 % und mehr als 35 % des Durchmessers der Öffnung, weiterhin vorzugsweise weniger als 20mm beträgt.
10. Verbunddruckbehälter nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Radius R größer gleich 15 mm be¬ trägt .
11. Verbunddruckbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass dieser eine Faserwicklung aufweist, die Fasern umfasst, die ausgewählt sind aus einer Gruppe umfas¬ send Glasfasern, Kohlenstofffasern, Carbonfasern, Aramidfasern .
12. Verbunddruckbehälter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern in einer Matrix aus thermoplastischem oder duroplastischem Kunststoff eingebettet sind.
13. Verbunddruckbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenbehälter (2) aus einem mehrlagigen thermoplastischen Kunststoff besteht, umfassend wenigs¬ tens eine Schicht mit Sperrwirkung für gasförmige Kohlenwasser¬ stoffe, Sauerstoff oder Wasserstoff.
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