WO2019145327A1 - Gasdruckspeicher, verfahren zur herstellung eines gasdruckspeichers und vorrichtung zur durchführung des verfahrens - Google Patents

Gasdruckspeicher, verfahren zur herstellung eines gasdruckspeichers und vorrichtung zur durchführung des verfahrens Download PDF

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longitudinal axis
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gas pressure
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Volkswagen Ag
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    • F17C2223/0123—Single phase gaseous, e.g. CNG, GNC

Definitions

  • Gas pressure accumulator method for producing a gas pressure accumulator and apparatus for carrying out the method
  • the invention relates to a gas pressure accumulator having a hollow body extending along a longitudinal axis and having at least one connecting stub which comprises at least one layer of a woven structure with a plurality of warp threads running side by side and at least one interwoven with the warp threads and oriented substantially perpendicular thereto Weft has.
  • the invention further relates to a method for producing a gas pressure accumulator having a hollow body extending along a longitudinal axis and having at least one connecting piece, as well as a device for carrying out the method.
  • Gas pressure accumulators are known from US 2009/0314785 A1. This shows a gas pressure accumulator, which is surrounded by several different layers with different fiber orientation. The disadvantage here is that the production of such a gas pressure accumulator is complex due to the integration of different layers.
  • the object relating to the gas pressure accumulator is achieved with a gas pressure accumulator according to claim 1, wherein in particular the warp threads are directed substantially parallel or substantially perpendicular to the longitudinal axis.
  • Advantageous embodiments with expedient further developments of the gas pressure accumulator are specified in the dependent claims.
  • the main load of the gas pressure accumulator occurs mainly in radial alignment as a tangential stress and in axial alignment with the longitudinal axis.
  • a woven structure has the highest load capacity in the fiber direction.
  • the warp threads are arranged substantially parallel to each other. Furthermore, it is advantageous that the warp threads are oriented perpendicular to the longitudinal axis of the hollow body and the weft thread is aligned parallel to the longitudinal axis of the hollow body. This allows for easier production. In an alternative embodiment, it is also possible that the warp threads are aligned parallel to the longitudinal axis of the hollow body and the weft thread is aligned perpendicular to the longitudinal axis of the hollow body.
  • the hollow body has more than one, namely two connecting pieces, for example a filling nozzle and a dispensing nozzle, which are preferably arranged in each case at one end of the hollow body.
  • the connecting pieces are also preferably formed as valves.
  • the ends of the hollow body are preferably formed as domes.
  • the hollow body is formed as a hollow cylinder or as a hollow cylinder-like body, as well as of a composite material such as carbon fibers, glass fibers, aramid fibers or wollastone. This allows a reduction in the weight of the gas pressure accumulator.
  • This can be formed as a type V gas pressure accumulator.
  • an additional hollow body is arranged in the hollow body on the inner peripheral side.
  • the additional hollow body can be formed from metal (type III) or from a polymer (type IV).
  • a width of the weave structure corresponds to at least one extension of the additional hollow body along the longitudinal axis.
  • the hollow body can be completely formed by a layer of the weave structure.
  • the width of the woven structure may also be smaller than the extent of the additional hollow body along the longitudinal axis.
  • a skew thread interwoven obliquely with respect to the longitudinal axis with at least one of the warp threads is provided.
  • the bias thread introduces a new fiber with additional fiber orientation. Combining several layers with different fiber orientations, as occurs for example in the process of winding, can thus be avoided.
  • the bias thread is preferably also formed from the above-mentioned fiber material. Warp yarns, bias yarns and weft yarns may be formed from different fibrous composite materials or from the same fibrous composite materials.
  • the biasing thread may be formed as an exchange warp thread which is woven in a zigzag shape with at least a first and a second of the warp threads.
  • the formation of the biasing thread as a change warp allows the reinforcement can be adapted locally to special load requirements.
  • the skew thread can thus be introduced, for example, only in the region of one of the domes, or in the region of both domes.
  • the zigzag pattern of the skew thread can be formed regularly or irregularly.
  • the one warp thread can therefore be looped around one of the warp threads in a row and be looped around another of the warp threads or around several of the warp threads in the next row.
  • the oblique thread is formed as an oblique weft thread, which is woven zigzag with at least a first and a second of the warp threads. This allows additional reinforcement of the entire web structure.
  • the weave structure has a plurality of bias threads, which are formed as alternating warp threads and / or as oblique weft threads.
  • a weave structure by means of a weaving device, wherein the weave structure has a plurality of warp threads running side by side and a weft thread interwoven with the warp threads, arranged substantially perpendicular to these and b.
  • the process according to the invention greatly simplifies the production of the gas pressure accumulator since it is possible to dispense with the stacking of different layers with different fiber orientation.
  • the orientation of the warp threads and the weft thread parallel or perpendicular to the longitudinal axis of the rotationally symmetrical basic body simultaneously achieves a high load capacity of the gas pressure accumulator.
  • the method according to the invention makes it possible to deposit a plurality of warp threads at the same time and to deposit the warp threads and the weft thread in the dry state.
  • warp threads are arranged substantially parallel to each other.
  • the weave structure is wound in several layers, that is several times, around the rotationally symmetrical basic body.
  • the rotationally symmetrical base body is removed from the resulting by the laying and / or winding hollow body. This can be done, for example, by forming the rotationally symmetrical base body as a tube or as a balloon which is inflated or filled with liquid during placement and / or winding such that the geometry desired for the hollow body is formed by the tube / balloon , After depositing and / or winding, the air or liquid escapes, and the tube can be pulled out of the hollow body.
  • the rotationally symmetrical base body is formed as an intermediate hollow body and remains in the woven hollow body.
  • the method additionally comprises the following step:
  • the biasing thread is formed into the weave structure by looping one of the warp threads around at least one other of the warp threads.
  • This bobbin principle makes it possible to easily introduce local reinforcements, ie reinforcements that reinforce only a subarea of the weave structure.
  • the introduction of the weft thread is carried out by the sequential guiding of a second weft thread obliquely to the longitudinal axis. This allows a reinforcement of the entire web structure.
  • the weaving device moves relative to the rotationally symmetrical basic body, or that the rotationally symmetrical basic body moves relative to the weaving device.
  • the method the at least step b. the following step:
  • the load capacity of the gas pressure accumulator is further increased by the threads are glued together. At the same time, the weave structure is sealed.
  • the matrix material is preferably formed as a resin or as a liquid plastic with adhesive properties. Following wetting, the matrix material is cured by means of a reaction, for example by the application of heat.
  • the warp threads be braked. This can be done for example via a yarn brake. Alternatively, the braking of the warp threads can also take place by the control of the rolling behavior of the warp threads of the weaving device. This will result in a looser web structure.
  • a device for carrying out the method with a winding device for wrapping a rotationally symmetrical basic body with a woven structure which has a plurality of warp threads and a weft thread oriented at least in sections substantially perpendicular thereto, the latter extending along a longitudinal direction extending rotationally symmetric basic body by means of a rotatory relative movement between the rotationally symmetrical base body and the weaving structure is wrapped with the weave structure such that the warp threads are aligned substantially parallel or substantially perpendicular to the longitudinal axis of the rotationally symmetrical body.
  • the rotationally symmetrical basic body can be formed as a hose or balloon filled with gas or a liquid.
  • the rotationally symmetrical basic body is formed as a hollow-cylindrical or hollow-cylinder-like intermediate hollow body whose two open ends are formed as domes and each have a connecting piece.
  • the device preferably has a roller from which the prefabricated weave structure can be unrolled.
  • the roller is positioned with respect to the rotationally symmetrical basic body in such a way that the warp threads can be fastened perpendicularly or parallel to the longitudinal axis on the rotationally symmetrical basic body and / or can be wound on it.
  • the device has a weaving device for weaving the weave structure.
  • FIG. 1 is a schematic representation of the gas pressure accumulator according to the invention with aligned perpendicular to the longitudinal axis warp threads and a parallel to the longitudinal axis formed weft and
  • FIG. 2 is a schematic representation of the gas pressure accumulator with additionally introduced bias threads.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a gas pressure accumulator 1 of type III or type IV which is formed as a hollow body 3 and which is in the manufacturing process.
  • a hollow-cylindrical intermediate hollow body 16 extending along a longitudinal axis 2 is arranged on the inner peripheral side.
  • the hollow body 3 has a woven structure 6 with a plurality of warp threads 7 arranged parallel to one another and with a weft thread 9 woven together with the warp threads 7 and-at least in sections-oriented substantially perpendicularly to them.
  • the warp threads 7 are aligned substantially perpendicular to the longitudinal axis 2 and thus perpendicular to the longitudinal axis 2 of the intermediate hollow body 16.
  • a width 8 of the weave structure 6 corresponds to at least one extension of the intermediate hollow body 16 along the longitudinal axis 2, so that a wrapping of the weave structure 6 about the intermediate hollow body 16 - ie a layer - encloses this approximately completely.
  • the warp threads 7 are arranged at a regular distance from one another. In an alternative embodiment, the distance between the individual warp threads 7 can vary as a function of the pressure conditions present later in the filled reservoir.
  • a weft thread 9 is woven with the warp threads 7.
  • the weft thread 9 forms a grid structure with the warp thread 7, wherein the weft thread 9 forms a plurality of interconnected rows interwoven with the warp threads 7 and the warp threads 7 are arranged in columns.
  • the weave structure 6 can also have a plurality of weft threads 9.
  • the load capacity of the gas pressure accumulator 1 is increased. This is due to the fact that the main load in a cylindrical gas pressure accumulator 1 in the radial direction and in axial alignment with respect to the longitudinal axis 2 occurs.
  • the maximum load capacity of a woven structure 6 is again in the fiber direction, which is oriented in the weave structure 6 according to the invention for the gas pressure accumulator 1 in the direction of the highest load of the gas pressure accumulator 1.
  • the gas pressure accumulator 1 according to FIG. 1 is produced by the following method:
  • the intermediate hollow body 16 serves as a rotationally symmetrical basic body 17 of a winding device (not shown).
  • the warp threads 7 are arranged on the rotation-symmetrical base body 17 in such a way that they run essentially perpendicular to the longitudinal axis 2.
  • a shed is formed by spreading the warp threads 7.
  • the weft thread 9 is interwoven with the warp threads 7 by being guided by the shed in a first direction, so that the weft thread is arranged substantially parallel to the longitudinal axis 2 and substantially perpendicular to the warp threads 7.
  • the weft thread 9 is guided by the shed opposite to the first direction. The weft thread 9 is guided through the shed until the weave structure has the desired length.
  • the laying down and / or the winding of the woven structure 6 about the rotationally symmetrical basic body 17 takes place by the rotationally symmetrical basic body 17 rotating about its longitudinal axis 2.
  • the weave structure 6 is unwound via a roller not shown in detail and fed to the rotationally symmetrical base body 17. In this case, it is deposited and / or wound up in such a way that the warp threads 7 are aligned perpendicular to the longitudinal axis 2 of the rotationally symmetrical basic body 17.
  • the rotationally symmetrical basic body 17 is wrapped several times.
  • the depositing and / or the winding up and the formation of the weave structure 6 takes place in one embodiment at least at the same time at the same time.
  • a hose, a balloon, a metal body or the like serve as rotationally symmetrical base body 17.
  • a hose or a balloon is either inflated or filled with a liquid such that the desired geometry for the gas pressure accumulator 1 is formed.
  • the warp threads 7 are detachably fastened to the rotationally symmetrical base body 17 in such a way that they are aligned substantially perpendicular to the longitudinal axis 2.
  • the weaving and laying and / or winding takes place as described above.
  • the rotationally symmetric basic body 17 is removed from the wound hollow body 3.
  • the weave structure 6 can also first be formed in a weaving device and then the finished formed weave structure 6 can be aligned with the rotationally symmetrical base body 17 such that the warp threads 7 are oriented substantially perpendicular to the longitudinal axis 2 of the rotationally symmetrical main body 17. Furthermore, the weave structure 6 is aligned on the rotationally symmetrical base body 17 in such a way that its edges terminate with the ends of the rotationally symmetrical main body 17 formed as dome 4.
  • the wrapped hollow body 3 is wetted with a matrix material, preferably of resin or liquid plastic, and hardened by means of heat supply, so that the fibers are glued together and the hollow body 3 is sealed.
  • a matrix material preferably of resin or liquid plastic
  • FIG. 2 shows an alternative embodiment of the gas pressure accumulator 1 according to the invention.
  • the weave structure 6 has two skew threads 10 that are woven obliquely with respect to the longitudinal axis 2, each with at least one warp thread 7.
  • a first bias thread 10 is formed as an exchange thread 11, which is woven into a zigzag shape with at least a first and a second of the warp threads 7. The formation of the biased threads
  • the exchange warp thread 11 is formed as a regular zigzag pattern, that is, the change warp thread
  • the exchange warp 11 is alternately wound around the same warp threads 7 at regular intervals.
  • the exchange warp 11 may also form an irregular zigzag pattern in an alternative embodiment.
  • the present embodiment further comprises a second bias thread 10 formed as a bias weft thread 12 which is woven in a zigzag shape with a first edge warp thread 13 arranged at the edges of the weave structure 6 and a second edge warp thread 14.
  • the oblique weft thread 12 likewise forms a regular zigzag pattern, but in an alternative embodiment can also form an irregular zigzag pattern.
  • the weave structure 6 can have any number of bias threads 10 which are formed as changeover warp threads 11 and / or as oblique weft threads 12.
  • the production method of the gas pressure accumulator 1 is carried out as described above, wherein additionally the bias threads 10 are introduced into the weave structure 6.
  • the introduction of the bias thread 10 takes place as follows:
  • the change warp threads 11 is introduced by one of the warp threads 7 is wrapped around another warp thread 15 and another warp thread, in the present embodiment, the first edge warp thread 13.
  • a zigzag-shaped structure is formed on the edge region of the changeover warp thread 11 and thus in the region of the dome 4.
  • Such zigzag-shaped structures can also be formed analogously in the middle of the weave structure 6 or along the entire width 8 of the weave structure 6.
  • the weave structure 6 can thus be adapted individually to the geometric and load-technical requirements of the hollow body 3.
  • the oblique weft thread 12 is introduced by a second weft thread 9 is guided obliquely to the longitudinal axis 2 of the rotationally symmetrical base body 17 through the shed sequentially.
  • the adaptation of the contour of the weave structure 6 to the given container geometry can be improved by adjusting the weave structure 6, for example, in the area of the dome 4. This can be achieved by the warp threads 7 are moved slower when forming the weave structure 6, so are braked for example via a yarn brake. Alternatively it is it is possible to control the rolling behavior of the bobbins of the weaving device on which the warp threads 7 are wound accordingly. In an alternative embodiment, it is also possible to adapt the length of the warp threads 7, that is to say to shorten them in the region of the dome 4, for example. Likewise, the weaving and / or winding speed can be adjusted.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Gasdruckspeicher (1) mit einem sich entlang einer Längsachse (2) erstreckenden und mindestens einen Anschlussstutzen (5) aufweisenden Hohlkörper (3). Der Hohlkörper (3) weist mindestens eine Schicht einer Webstruktur (6) mit einer Mehrzahl von nebeneinander verlaufenden Kettfäden (7) und einen mit den Kettfäden (7) verwobenen und senkrecht zu diesen ausgerichteten Schussfaden (9) auf. Dabei sind die Kettfäden (7) im Wesentlichen parallel oder im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse (2) des Hohlkörpers (3) ausgerichtet. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Gasdruckspeichers (1) und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Description

Gasdruckspeicher, Verfahren zur Herstellung eines Gasdruckspeichers und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
BESCHREIBUNG: Die Erfindung betrifft einen Gasdruckspeicher mit einem sich entlang einer Längsachse erstreckenden und mindestens einen Anschlussstutzen aufwei- senden Hohlkörper, der mindestens eine Schicht einer Webstruktur mit einer Mehrzahl von nebeneinander verlaufenden Kettfäden und mindestens einen mit den Kettfäden verwobenen und im Wesentlichen senkrecht zu diesen ausgerichteten Schussfaden aufweist.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfahren zum Herstellen eines Gasdruckspeichers mit einem sich entlang einer Längsachse erstreckenden und mindestens einen Anschlussstutzen aufweisenden Hohlkörper, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Gasdruckspeicher sind aus der US 2009/0314785 A1 bekannt. Diese zeigt einen Gasdruckspeicher, der von mehreren verschiedenen Schichten mit unterschiedlicher Faserausrichtung umgeben ist. Nachteilig ist hierbei, dass die Herstellung eines solchen Gasdruckspeichers aufgrund der Integration verschiedener Schichten aufwändig ist.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Gasdruckspeicher der eingangs genannten Art, ein Verfahren zum Herstellen eines Gasdruck- Speichers und eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens dahinge- hend weiterzubilden, dass eine einfachere Herstellung des Gasdruckspei- chers bei gleichzeitig hoher Belastbarkeit ermöglicht wird. Die den Gasdruckspeicher betreffende Aufgabe wird mit einem Gasdruck- speicher gemäß Anspruch 1 gelöst, wobei insbesondere die Kettfäden im Wesentlichen parallel oder im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse aus- gerichtet sind. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbil- dungen des Gasdruckspeichers sind in den abhängigen Ansprüchen ange- geben.
Die Hauptbelastung des Gasdruckspeichers tritt hauptsächlich in radialer Ausrichtung als Tangentialspannung und in axialer Ausrichtung zur Längs- achse auf. Eine Webstruktur weist demgegenüber die höchste Belastbarkeit in Faserrichtung auf. Durch die Orientierung der Kettfäden im Wesentlichen parallel oder im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse, also in Richtung der auftretenden Hauptbelastung des Gasdruckspeichers, wird somit eine hohe Belastbarkeit des Gasdruckspeichers gewährleistet. Die parallele oder senkrechte Ausrichtung der Kettfäden gegenüber der Längsachse inkludiert dabei Abweichungen der Orientierung innerhalb weniger Gradzahlen, so dass im Sinne der Erfindung auch ein Winkel bis zu 10° die Vorteile ergeben können.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die Kettfäden im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind. Weiterhin ist es vor- teilhaft, dass die Kettfäden senkrecht zur Längsachse des Hohlkörpers aus- gerichtet sind und der Schussfaden parallel zur Längsachse des Hohlkörpers ausgerichtet ist. Dies ermöglicht eine einfachere Fertigung. In einer alternati ven Ausführungsform ist es auch möglich, dass die Kettfäden parallel zur Längsachse des Hohlkörpers ausgerichtet sind und der Schussfaden senk- recht zur Längsachse des Hohlkörpers ausgerichtet ist.
Weiterhin ist es in einer alternativen Ausführungsform vorgesehen, dass der Hohlkörper mehr als einen, nämlich zwei Anschlussstutzen, beispielsweise einen Befüllstutzen und einen Abgabestutzen, aufweist, die vorzugsweise jeweils an einem Ende des Hohlkörpers angeordnet sind. Dies ermöglicht ein einfaches Befüllen des Gasdruckspeichers, insbesondere wenn der Gas- druckspeicher als Kraftstofftank beispielsweise in ein Kraftfahrzeug integriert ist. Die Anschlussstutzen sind darüber hinaus bevorzugt als Ventile gebildet. Die Enden des Hohlkörpers sind vorzugsweise als Dome gebildet.
Weiterhin hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn der Hohlkörper als Hohlzy- linder oder als ein hohlzylinder-ähnlicher Körper, sowie aus einem Komposit- material wie beispielsweise Kohlenstofffasern, Glasfasern, Aramidfasern o- der Wollaston gebildet ist. Dies ermöglicht eine Reduzierung des Gewichts des Gasdruckspeichers. Dieser kann als Typ V Gasdruckspeicher gebildet sein.
In einer alternativen Ausführungsform, um einen Typ III oder einen Typ IV Gasdruckspeicher auszubilden, ist im Hohlkörper innenumfangsseitig ein Zusatzhohlkörper angeordnet. Der Zusatzhohlkörper kann dabei aus Metall (Typ III) oder aus einem Polymer (Typ IV) gebildet sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform entspricht eine Breite der Webstruktur mindestens einer Erstreckung des Zusatzhohlkörpers entlang der Längsach- se. Dadurch kann der Hohlkörper durch eine Schicht der Webstruktur voll- ständig gebildet werden. In einer alternativen Ausführungsform kann die Breite der Webstruktur auch kleiner als die Erstreckung des Zusatzhohl kör- pers entlang der Längsachse sein.
Zur Fixierung und Verstärkung der Webstruktur, insbesondere im Bereich der Dome, ist ein bezüglich der Längsachse schräg mit mindestens einem der Kettfäden verwobener Schrägfaden vorgesehen. Durch den Schrägfaden wird eine neue Faser mit einer zusätzlichen Faserausrichtung eingebracht. Ein Kombinieren von mehreren Schichten mit unterschiedlichen Faseraus- richtungen, wie es zum Bespiel beim Prozess des Wickelns entsteht, kann somit vermieden werden. Der Schrägfaden ist dabei bevorzugt ebenfalls aus oben genannten Fasermaterial gebildet. Kettfäden, Schrägfäden und Schussfäden können aus unterschiedlichen Faserkompositmaterialien oder aus den gleichen Faserkompositmaterialien gebildet sein. In einer Ausführungsform kann der Schrägfaden als ein Wechsel kettfaden gebildet sein, der zickzackförmig mit mindestens einem ersten und einem zweiten der Kettfäden verwoben ist. Die Ausbildung des Schrägfadens als ein Wechsel kettfaden ermöglicht, dass die Verstärkung lokal an besondere Belastungsanforderungen angepasst werden kann. Der Schrägfaden kann also beispielsweise nur im Bereich eines der Dome, oder im Bereich beider Dome eingebracht werden. Das Zickzackmuster des Schrägfadens kann da- bei regelmäßig oder unregelmäßig ausgebildet sein. Der eine Kettfaden kann also in einer Reihe um einen der Kettfäden geschlungen sein und in der nächsten Reihe um einen anderen der Kettfäden oder um mehrere der Kett- fäden geschlungen sein.
In einer alternativen Ausführungsform ist es vorgesehen, dass der Schrägfa- den als ein Schrägschussfaden gebildet ist, der zickzackförmig mit mindes- tens einem ersten und einem zweiten der Kettfäden verwoben ist. Dies er- möglicht eine zusätzliche Verstärkung der gesamten Webstruktur.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die Webstruktur mehrere Schrägfäden aufweist, die als Wechsel kettfäden und/oder als Schrägschussfäden gebildet sind.
Die das Verfahren betreffende Aufgabe wird durch die Merkmale des An- spruchs 5 gelöst, also durch ein Verfahren zum Herstellen eines als ein Hohlkörper gebildeten Gasdruckspeichers mit einem sich entlang einer Längsachse erstreckenden rotationssymmetrischen Grundkörpers, umfas- send die folgenden Schritte:
a. Ausbilden einer Webstruktur mittels einer Webvorrichtung, wobei die Webstruktur eine Mehrzahl von nebeneinander verlaufenden Kettfäden und einen mit den Kettfäden verwobenen, im Wesentli- chen senkrecht zu diesen angeordneten Schussfaden aufweist und b. Ablegen und/oder Aufwickeln der Webstruktur um den rotations- symmetrischen Grundkörper derart, dass die Kettfäden im Wesent- lichen parallel oder im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Rotationssymmetrischen Grundkörpers ausgerichtet sind. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen des Ver- fahrens sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird die Herstellung des Gasdruck- speichers stark vereinfacht, da auf das Übereinanderschichten verschiede- ner Schichten mit unterschiedlicher Faserausrichtung verzichtet werden kann. Durch die Orientierung der Kettfäden und des Schussfadens parallel oder senkrecht zu der Längsachse des rotationssymmetrischen Grundkör- pers wird gleichzeitig eine hohe Belastbarkeit des Gasdruckspeichers er- reicht. Darüber hinaus ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren die Ab- lage mehrerer Kettfäden gleichzeitig und eine Ablage der Kettfäden und des Schussfadens im trockenen Zustand.
Zur Vereinfachung des Herstellungsprozesses ist es insbesondere vorteil haft, wenn die Kettfäden im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind.
Zur Verbesserung der Belastbarkeit des Gasdruckspeichers ist es bevorzugt, wenn die Webstruktur in mehreren Schichten, das heißt mehrfach, um den rotationssymmetrischen Grundkörper gewickelt ist.
In einer Ausführungsform, zur Bildung eines Typ V Gasdruckspeichers, ist es vorgesehen, dass der rotationssymmetrischen Grundkörper aus dem durch das Ablegen und/oder das Aufwickeln entstandenen Hohlkörper entfernt wird. Dies kann beispielsweise erfolgen indem der rotationssymmetrischen Grundkörper als ein Schlauch oder als ein Ballon gebildet ist, der während des Ablegens und/oder des Aufwickelns derart aufgeblasen oder mit einer Flüssigkeit gefüllt ist, dass die für den Hohlkörper gewünschte Geometrie durch den Schlauch/Ballon gebildet wird. Nach dem Ablegen und/oder dem Aufwickeln entweicht die Luft oder die Flüssigkeit, und der Schlauch kann aus dem Hohlkörper herausgezogen werden. In einer alternativen Ausführungsform, zur Bildung eines Typ III oder eines Typ IV Gasdruckspeichers, ist der rotationssymmetrischen Grundkörper als ein Zwischenhohlkörper gebildet und verbleibt im gewebten Hohlkörper.
Zur Verstärkung der Webstruktur und um eine noch bessere Anpassung der Ausrichtung der Kettfäden entlang einer gegebenen Behältergeometrie zu erhalten, ist es bevorzugt, wenn das Verfahren zusätzlich den folgenden Schritt umfasst:
• Einbringen oder Bilden mindestens eines Schrägfadens, der schräg bezüglich der Längsachse mit mindestens einem der Kettfäden verwoben ist.
In einer alternativen Ausführungsform zur weiteren Verstärkung ist es auch möglich, dass mehrere Schrägfäden eingebracht werden.
In einer Ausführungsform erfolgt das Bilden des Schrägfadens in die Web- struktur durch Umschlingen eines der Kettfäden um mindestens einen ande- ren der Kettfäden. Durch dieses Klöppel-Prinzip können auf einfache Art und Weise lokale Verstärkungen, also Verstärkungen, die nur einen Teilbereich der Webstruktur verstärken, eingebracht werden.
Alternativ oder zusätzlich erfolgt das Einbringen des Schussfadens durch das sequentielle Führen eines zweiten Schussfadens schräg zu der Längs- achse. Dies ermöglicht eine Verstärkung der gesamten Webstruktur.
Zum besseren Ablegen und/oder Aufwickeln der Webstruktur um den rotati- onssymmetrischen Grundkörper im Bereich des mindestens einen Doms ist es möglich, dass zwischen der Webvorrichtung und dem rotationssymmetri- schen Grundkörper eine translatierende Relativbewegung entlang der Längsachse erfolgt. Dabei kann es also entweder vorgesehen sein, dass die Webvorrichtung sich relativ zum rotationssymmetrischen Grundkörper be- wegt, oder dass der rotationssymmetrischen Grundkörper sich relativ zur Webvorrichtung bewegt. Im Rahmen der Erfindung ist weiterhin vorgesehen, dass das Verfahren den zumindest Schritt b. folgenden Schritt aufweist:
• Benetzen des gewickelten Hohlkörpers mit einem Matrixmaterial und insbesondere gasdichte Abdichtung des Hohlkörpers.
Die Belastbarkeit des Gasdruckspeichers wird dadurch weiter erhöht, indem die Fäden miteinander verklebt werden. Gleichzeitig wird die Webstruktur abgedichtet. Das Matrixmaterial ist dabei bevorzugt als ein Harz oder als ein flüssiger Kunststoff mit adhäsiven Eigenschaften gebildet. Im Anschluss an das Benetzen wird das Matrixmaterial mittels einer Reaktion , zum Beispiel durch Wärmezufuhr, ausgehärtet.
Um die Kontur des Hohlkörpers insbesondere an dessen Dom auszubilden und um eine entsprechend präzise Fadenvorspannung zu erzielen, ist es bevorzugt, dass die Kettfäden gebremst werden. Dies kann beispielsweise über eine Fadenbremse erfolgen. Alternativ kann das Bremsen der Kettfäden auch durch die Steuerung des Abrollverhaltens der die Kettfäden aufweisen- den Spulen der Webvorrichtung erfolgen. Dadurch wird eine lockerere Web- struktur erzielt.
Die die Vorrichtung betreffende Aufgabe wird durch die Merkmale des An- spruchs 10 gelöst; also durch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfah- rens mit einer Wickelvorrichtung zur Umwicklung eines rotationssymmetri- schen Grundkörpers mit einer Webstruktur, die eine Mehrzahl von Kettfäden und einen zumindest abschnittsweise im Wesentlichen senkrecht zu diesen ausgerichteten Schussfaden aufweist, wobei der sich entlang einer Längs- richtung erstreckende rotationssymmetrischen Grundkörper mittels einer ro- tatorischen Relativbewegung zwischen dem rotationssymmetrischen Grund- körper und der Webstruktur derart mit der Webstruktur umwickelt wird, dass die Kettfäden im Wesentlichen parallel oder im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse des rotationssymmetrischen Grundkörpers ausgerichtet sind. Mittels der Vorrichtung wird eine einfache Herstellung eines robusten Gas- druckspeichers durch dreidimensionales oder sphärisches Weben einer Webstruktur und durch Ablegen und/oder das Aufwickeln der Webstruktur um den rotationssymmetrischen Grundkörper ermöglicht. Der rotationssym- metrischen Grundkörper kann dabei in einer Ausführungsform als ein mit Gas oder einer Flüssigkeit gefüllter Schlauch oder Ballon gebildet sein. In einer alternativen Ausführungsform ist der rotationssymmetrischen Grund- körper als ein hohlzylinderförmiger oder hohlzylinderähnlichen Zwischen- hohlkörper gebildet, dessen beide offenen Enden als Dome gebildet sind und jeweils einen Anschlussstutzen aufweisen.
Bevorzugt weist die Vorrichtung eine Rolle auf, von der die vorgefertigte Webstruktur abrollbar ist. Die Rolle ist derart bezüglich dem rotationssym- metrischen Grundkörper positioniert, dass die Kettfäden senkrecht oder pa- rallel zur Längsachse am rotationssymmetrischen Grundkörper befestigbar und/oder auf diesen wickelbar ist.
In einer alternativen Ausführungsform weist die Vorrichtung eine Webvorrich- tung auf zum Weben der Webstruktur.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausfüh- rungsformen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Gas- druckspeichers mit senkrecht zur Längsachse ausgerichteten Kettfäden und einem parallel zur Längsachse ausgebildeten Schussfaden und
Fig. 2 eine schematische Darstellung des Gasdruckspeichers mit zusätz- lich eingebrachten Schrägfäden.
In der Figur 1 ist eine schematische Darstellung eines als ein Hohlkörper 3 gebildeten Gasdruckspeichers 1 des Typs III oder des Typs IV gezeigt, der sich im Herstellungsprozess befindet. Im Hohlkörper 3 ist innenumfangsseitig ein sich entlang einer Längsachse 2 erstreckender, hohlzylinderförmiger Zwischenhohlkörper 16 angeordnet. An dessen beiden offenen Enden ist jeweils ein Dom 4 mit einem Anschlussstutzen 5 für die Befüllung und die Entnahme eines Fluids ausgebildet. Der Hohlkörper 3 weist eine Webstruktur 6 mit einer Mehrzahl von parallel zueinander angeordneten Kettfäden 7 und mit einem mit den Kettfäden 7 verwobenen und - zumindest abschnittsweise - im Wesentlichen senkrecht zu diesen ausgerichteten Schussfaden 9 auf. Die Kettfäden 7 sind im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse 2 und damit senkrecht zur Längsachse 2 des Zwischenhohlkörpers 16 ausgerichtet.
Eine Breite 8 der Webstruktur 6 entspricht dabei mindestens einer Erstre- ckung des Zwischenhohlkörpers 16 entlang der Längsachse 2, so dass eine Umwicklung der Webstruktur 6 um den Zwischenhohlkörper 16 - also eine Schicht - diesen annährend vollständig umschließt. Im vorliegenden Ausfüh- rungsbeispiel sind die Kettfäden 7 in regelmäßigem Abstand zueinander an- geordnet. In einer alternativen Ausführungsform kann der Abstand zwischen den einzelnen Kettfäden 7 in Abhängigkeit der später im befüllten Speicher vorliegenden Druckverhältnisse variieren.
Parallel zur Längsachse 2 ist ein Schussfaden 9 mit den Kettfäden 7 verwo- ben. Der Schussfaden 9 bildet mit dem Kettfaden 7 eine Gitterstruktur aus, wobei der Schussfaden 9 mehrere, miteinander verbundene mit den Kettfä- den 7 verwobene Reihen ausbildet und die Kettfäden 7 in Spalten angeord- net sind. In einer alternativen Ausführungsform kann die Webstruktur 6 auch mehrere Schussfäden 9 aufweisen.
Durch die Ausrichtung der Kettfäden 7 senkrecht zur Längsachse 2 wird die Belastbarkeit des Gasdruckspeichers 1 erhöht. Dies hängt damit zusammen, dass die Hauptbelastung in einem zylinderförmigen Gasdruckspeicher 1 in radialer Richtung und in axialer Ausrichtung bezüglich der Längsachse 2 auf- tritt. Die maximale Belastbarkeit einer Webstruktur 6 liegt wiederum in Faser- richtung vor, die bei der erfindungsgemäßen Webstruktur 6 für den Gas- druckspeicher 1 in Richtung der höchsten Belastung des Gasdruckspeichers 1 orientiert ist. Der Gasdruckspeicher 1 nach Figur 1 wird dabei durch das folgende Verfah- ren hergestellt: Im vorliegenden Ausführungsbeispiel dient der Zwischen- hohlkörper 16 als ein rotationssymmetrischen Grundkörper 17 einer nicht näher gezeigten Wickelvorrichtung. Die Kettfäden 7 werden derart am rotati- onssymmetrischen Grundkörper 17 angeordnet, dass sie im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse 2 verlaufen. Ein Webfach wird gebildet, indem die Kettfäden 7 gespreizt werden. Der Schussfaden 9 wird mit den Kettfäden 7 verwoben, indem er durch das Webfach in einer ersten Richtung geführt wird, so dass der Schussfaden im Wesentlichen parallel zur Längsachse 2 und im Wesentlichen senkrecht zu den Kettfäden 7 angeordnet ist. In einem nächsten Schritt wird der Schussfaden 9 durch das Webfach entgegenge- setzt zur ersten Richtung geführt. Das Führen des Schussfadens 9 durch das Webfach erfolgt so lange, bis die Webstruktur die gewünschte Länge auf- weist.
Das Ablegen und/oder das Aufwickeln der Webstruktur 6 um den rotations- symmetrischen Grundkörper 17 erfolgt, indem der rotationssymmetrischen Grundkörper 17, um seine Längsachse 2 rotiert. Die Webstruktur 6 wird über eine nicht näher gezeigte Rolle abgewickelt und dem rotationssymmetri- schen Grundkörper 17 zugeführt. Dabei wird derart abgelegt und/oder auf- gewickelt, dass die Kettfäden 7 senkrecht zur Längsachse 2 des rotations- symmetrischen Grundkörpers 17 ausgerichtet sind. Insbesondere wird der rotationssymmetrischen Grundkörper 17 mehrfach umwickelt. Das Ablegen und/oder das Aufwickeln und das Ausbilden der Webstruktur 6 erfolgt in ei- ner Ausführungsform also zumindest zeitweise gleichzeitig.
In einer alternativen Ausführungsform dienen ein Schlauch, ein Ballon, ein Metallkörper oder dergleichen als rotationssymmetrischen Grundkörper 17. Ein Schlauch oder ein Ballon wird entweder aufgeblasen oder mit einer Flüs- sigkeit derart gefüllt, dass die für den Gasdruckspeicher 1 gewünschte Geo- metrie gebildet wird. Im Anschluss werden die Kettfäden 7 derart an dem rotationssymmetrischen Grundkörper 17 lösbar befestigt, dass sie im We- sentlichen senkrecht zur Längsachse 2 ausgerichtet sind. Das Weben und Ablegen und/oder Aufwickeln erfolgt wie weiter oben beschrieben. Im An- Schluss an den Ablage- und/oder Aufwickelprozess wird der rotationssym- metrischen Grundkörper 17 aus dem gewickelten Hohlkörper 3 entfernt.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform kann die Webstruktur 6 auch zuerst in einer Webvorrichtung ausgebildet werden und dann die fertig aus- gebildete Webstruktur 6 derart am Rotationssymmetrischen Grundkörper 17 ausgerichtet werden, dass die Kettfäden 7 im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse 2 des Rotationssymmetrischen Grundkörpers 17 ausgerichtet sind. Weiterhin wird die Webstruktur 6 derart am Rotationssymmetrischen Grundkörper 17 ausgerichtet, dass ihre Ränder mit den als Dome 4 gebilde- ten Enden des Rotationssymmetrischen Grundkörpers 17 abschließen.
Im Anschluss an das das Ablegen und/oder das Aufwickeln des Rotations- symmetrischen Grundkörpers 17 wird der umwickelte Hohlkörper 3 mit einem Matrixmaterial, vorzugsweise aus Harz oder flüssigem Kunststoff, benetzt und mittels Wärmezufuhr gehärtet, so dass die Fasern miteinander verklebt werden und der Hohlkörper 3 abgedichtet wird.
Figur 2 zeigt eine alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gas- druckspeichers 1. Die Webstruktur 6 weist dabei zwei bezüglich der Längs- achse 2 schräg mit jeweils mindestens einem der Kettfäden 7 verwobene Schrägfäden 10 auf. Ein erster Schrägfaden 10 ist dabei als ein Wechsel kett- faden 11 gebildet, der zickzackförmig mit mindestens einem ersten und ei- nem zweiten der Kettfäden 7 verwoben ist. Die Ausbildung der Schrägfäden
10 als Wechsel kettfaden 11 ist dabei im Bereich der Dome 4 des Rotations- symmetrischen Grundkörpers 17 besonders bevorzugt. Dies ermöglicht eine bessere Anpassung der Fadenausrichtung an die gegebene Behältergeo- metrie. Im vorliegendes Ausführungsbeispiel ist der Wechsel kettfaden 11 als ein regelmäßiges Zickzackmuster gebildet, das heißt der Wechsel kettfaden
11 ist im regelmäßigen Abstand abwechselnd um dieselben Kettfäden 7 ge- schlungen. Der Wechsel kettfaden 11 kann in einer alternativen Ausführungs- form auch ein unregelmäßiges Zickzackmuster bilden. Die vorliegende Ausführungsform weist darüber hinaus einen zweiten Schrägfaden 10 auf, der als ein Schrägschussfaden 12 gebildet ist, der zick- zackförmig mit einem an den Rändern der Webstruktur 6 angeordneten ers- ten Randkettfaden 13 und einem zweiten Randkettfaden 14 verwoben ist. Der Schrägschussfaden 12 bildet ebenfalls ein regelmäßiges Zickzackmuster aus, kann in einer alternativen Ausführungsform aber auch ein unregelmäßi- ges Zickzackmuster ausbilden. Durch das Einbringen des Schrägschussfa- dens 12 wird die gesamte Webstruktur 6 verstärkt. Die Webstruktur 6 kann beliebig viele Schrägfäden 10, die als Wechsel kettfäden 11 und/oder als Schrägschussfäden 12 gebildet sind, aufweisen.
Das Herstellungsverfahren des Gasdruckspeichers 1 erfolgt wie weiter oben beschreiben, wobei zusätzlich die Schrägfäden 10 in die Webstruktur 6 ein- gebracht werden. Das Einbringen der Schrägfaden 10 erfolgt dabei wie folgt: Der Wechsel kettfäden 11 wird eingebracht, indem einer der Kettfäden 7 um einen anderen Kettfaden 15 und um einen weiteren Kettfaden, im vorliegen- den Ausführungsbeispiel dem ersten Randkettfaden 13 geschlungen wird. Mittels dieses Klöppel-Prinzips wird eine zickzackförmige Struktur am Rand- bereich des Wechsel kettfadens 11 und damit im Bereich des Doms 4 gebil det. Solche zickzackförmigen Strukturen lassen sich analog auch in der Mitte der Webstruktur 6 oder entlang der gesamten Breite 8 der Webstruktur 6 ausbilden. Die Webstruktur 6 kann somit individuell an die geometrischen und belastungstechnischen Anforderungen des Hohlkörpers 3 angepasst werden.
Der Schrägschussfaden 12 wird eingebracht, indem ein zweiter Schussfaden 9 schräg zu der Längsachse 2 des Rotationssymmetrischen Grundkörpers 17 durch das Webfach sequentiell geführt wird.
Die Anpassung der Kontur der Webstruktur 6 an die gegebene Behältergeo- metrie kann verbessert werden, indem die Webstruktur 6 beispielsweise im Bereich der Dome 4 angepasst wird. Dies kann erreicht werden, indem beim Ausbilden der Webstruktur 6 die Kettfäden 7 langsamer bewegt werden, also beispielsweise über eine Fadenbremse abgebremst werden. Alternativ ist es möglich, das Abrollverhalten der Spulen der Webvorrichtung, auf denen die Kettfäden 7 gewickelt werden dementsprechend zu steuern. In einer alterna- tiven Ausführungsform ist es auch möglich, die Länge der Kettfäden 7 anzu- passen, also beispielsweise im Bereich der Dome 4 zu verkürzen. Ebenso kann die Web- und/oder Wickelgeschwindigkeit angepasst werden.
BEZUGSZEICHENLISTE
1 Gasdruckspeicher
2 Längsachse
3 Hohlkörper
4 Dom
5 Anschlussstutzen
6 Webstruktur
7 Kettfaden
8 Breite der Webstruktur
9 Schussfaden
10 Schrägfaden
1 1 Wechsel kettfaden
12 Schrägschussfaden
13 erster Rand kettfaden
14 zweiter Rand kettfaden
15 anderer Kettfaden
16 Zwischenhohlkörper
17 Rotationssymmetrischer Grundkörper

Claims

ANSPRÜCHE:
Gasdruckspeicher (1 ) mit einem sich entlang einer Längsachse (2) er- streckenden und mindestens einen Anschlussstutzen (5) aufweisenden Hohlkörper (3), der mindestens eine Schicht einer Webstruktur (6) mit einer Mehrzahl von nebeneinander verlaufende Kettfäden (7) und einen mit den Kettfäden (7) verwobenen und im Wesentlichen senkrecht zu diesen ausgerichteten Schussfaden (9) aufweist, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Kettfäden (7) im Wesentlichen parallel oder im We- sentlichen senkrecht zur Längsachse (2) ausgerichtet sind.
Gasdruckspeicher (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Webstruktur (6) mindestens einen bezüglich der Längsachse (2) schräg mit mindestens einem der Kettfäden (7) verwobenen Schrägfa- den (10) aufweist.
Gasdruckspeicher (1 ) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schrägfaden (10) als ein Wechsel kettfaden (1 1 ) gebildet ist, der zickzackförmig, mit mindestens einem ersten und einem zweiten der Kettfäden (7) verwoben ist.
Gasdruckspeicher (1 ) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schrägfaden (10) als ein Schrägschussfaden (12) gebildet ist, der zickzackförmig mit mindestens einem ersten und einem zweiten der Kettfäden (7) verwoben ist.
Verfahren zum Herstellen eines als ein Hohlkörper (3) gebildeten Gas- druckspeichers (1 ), mit einem sich entlang einer Längsachse (2) erstre- ckenden rotationssymmetrischen Grundkörper (17), umfassend die fol- genden Schritte:
a. Ausbilden einer Webstruktur (6) mittels einer Webvorrichtung, wo- bei die Webstruktur (6) eine Mehrzahl von nebeneinander verlau- fenden Kettfäden (7) und einen mit den Kettfäden verwobenen und im Wesentlichen senkrecht zu diesen ausgerichteten Schussfaden (9) aufweist und b. Ablegen und/oder Aufwickeln des Gewebes (6) um den rotations- symetrischen Grundkörper (17) derart, dass die Kettfäden (7) im Wesentlichen parallel oder im Wesentlichen senkrecht zur Längs- achse (2) ausgerichtet.
6. Verfahren nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch den folgenden Schritt:
• Entfernen des rotationssymetrischen Grundkörper (17) aus dem durch das Ablegen und/oder Aufwickeln entstandenen Hohlkörper (3).
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausbilden der Webstruktur (6) zusätzlich den folgenden Schritt umfasst:
• Einbringen oder Bilden eines Schrägfadens (10), der schräg bezüg- lich der Längsachse (2) mit mindestens einem der Kettfäden (7) verwoben ist.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Ein- bringen oder Bilden des Schrägfadens (10) in die Webstruktur (6) die folgenden Schritte umfasst:
• Umschlingen eines der Kettfäden (7) um mindestens einen anderen der Kettfäden (7) und/oder
• Sequentielles Führen eines zweiten Schussfadens (9) schräg zu der Längsachse (2).
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, gekennzeichnet durch den zumindest Schritt b. folgenden Schritt:
• Benetzen des gewickelten Hohlkörpers (3) mit einem Matrixmateri- al.
10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprü- che 5 bis 9 mit einer Wickelvorrichtung zur Umwicklung eines Rotati- onssymmetrischen Grundkörpers (17) mit einer Webstruktur (6), die ei- ne Mehrzahl von Kettfäden (7) und einen im Wesentlichen senkrecht zu diesen ausgerichteten Schussfaden (9) aufweist, wobei der sich entlang einer Längsrichtung (2) erstreckende rotationssymetrischen Grundkör- per (17) mittels einer rotatorischen Relativbewegung zwischen dem ro- tationssymetrischen Grundkörper (17) und der Webstruktur (6) derart mit der Webstruktur (6) umwickelt wird, dass die Kettfäden (7) parallel oder senkrecht zur Längsachse (2) des rotationssymetrischen Grund- körpers (3) ausgerichtet sind.
PCT/EP2019/051565 2018-01-29 2019-01-23 Gasdruckspeicher, verfahren zur herstellung eines gasdruckspeichers und vorrichtung zur durchführung des verfahrens WO2019145327A1 (de)

Priority Applications (2)

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US16/965,566 US11885463B2 (en) 2018-01-29 2019-01-23 Pressurized gas accumulator, method for producing a pressurized gas accumulator, and device for carrying out the method

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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113639185B (zh) * 2021-07-21 2023-08-18 吴江万工机电设备有限公司 一种碳纤维连丝结构储氢罐箱

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040089440A1 (en) * 2002-11-13 2004-05-13 Sanders Stan A. Cellular reservoir flexible pressure vessel, apparatus and method for making same
EP1520683A2 (de) * 2003-10-01 2005-04-06 Fuji Jukogyo Kabushiki Kaisha Verfahren zur Herstellung eines Druckbehälters
JP2006300139A (ja) * 2005-04-18 2006-11-02 Nissan Motor Co Ltd 高圧ガス貯蔵容器
US20090314785A1 (en) 2008-06-24 2009-12-24 Composite Technology Development, Inc. Damage and leakage barrier in all-composite pressure vessels and storage tanks
US20100065192A1 (en) * 2008-08-15 2010-03-18 Wilson Erich A Method and System For Forming Composite Geometric Support Structures
US8931661B2 (en) * 2009-04-01 2015-01-13 Nissan Motor Co., Ltd. Structure and manufacturing method for pressure vessel
US20150102037A1 (en) * 2011-12-05 2015-04-16 Francesco Nettis Single-layer composite pressure vessel

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2376831A (en) * 1942-10-07 1945-05-22 Products Dev Inc High-pressure vessel
US2744043A (en) * 1950-01-23 1956-05-01 Fels & Company Method of producing pressure containers for fluids
GB793247A (en) 1954-10-05 1958-04-16 Enfield Cables Ltd Improvements relating to tapes, particularly for use in electric cables, and in making up articles such as manifolds
JPS6392751A (ja) * 1986-10-01 1988-04-23 小河原　通弘 四軸織物及び四軸織機
DE69817078T2 (de) * 1997-05-22 2004-05-27 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Schrägfäden Liefervorrichtung für Webmaschine zur Herstellung von dreidimensionalen Geweben
WO2006065980A2 (en) * 2004-12-14 2006-06-22 Ascus Technologies, Ltd Composite wall structure, tank trailer formed therefrom and method of manufacturing same
CN102388256B (zh) * 2009-04-10 2015-03-18 丰田自动车株式会社 罐及其制造方法
US9617665B2 (en) * 2012-06-29 2017-04-11 Zodiac Aerosafety Systems Hybrid tank wall for high performance crash resistant tanks
US20150192251A1 (en) * 2014-01-07 2015-07-09 Composite Technology Development, Inc. High pressure carbon composite pressure vessel
KR101567197B1 (ko) 2014-03-12 2015-11-06 현대자동차주식회사 원심 와인딩법 기반의 라이너리스 압력용기 및 그 제조방법
US9874311B2 (en) * 2014-06-13 2018-01-23 GM Global Technology Operations LLC Composite pressure vessel having a third generation advanced high strength steel (AHSS) filament reinforcement

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040089440A1 (en) * 2002-11-13 2004-05-13 Sanders Stan A. Cellular reservoir flexible pressure vessel, apparatus and method for making same
EP1520683A2 (de) * 2003-10-01 2005-04-06 Fuji Jukogyo Kabushiki Kaisha Verfahren zur Herstellung eines Druckbehälters
JP2006300139A (ja) * 2005-04-18 2006-11-02 Nissan Motor Co Ltd 高圧ガス貯蔵容器
US20090314785A1 (en) 2008-06-24 2009-12-24 Composite Technology Development, Inc. Damage and leakage barrier in all-composite pressure vessels and storage tanks
US20100065192A1 (en) * 2008-08-15 2010-03-18 Wilson Erich A Method and System For Forming Composite Geometric Support Structures
US8931661B2 (en) * 2009-04-01 2015-01-13 Nissan Motor Co., Ltd. Structure and manufacturing method for pressure vessel
US20150102037A1 (en) * 2011-12-05 2015-04-16 Francesco Nettis Single-layer composite pressure vessel

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