DE102022002415B4

DE102022002415B4 - pressure vessel

Info

Publication number: DE102022002415B4
Application number: DE102022002415.2A
Authority: DE
Inventors: Hubert Börger
Original assignee: EMANO KUNSTSTOFFTECHNIK GmbH
Current assignee: EMANO KUNSTSTOFFTECHNIK GmbH
Priority date: 2022-07-04
Filing date: 2022-07-04
Publication date: 2024-02-22
Anticipated expiration: 2042-07-05
Also published as: EP4303479A1; DE102022002415A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Druckbehälter 1, insbesondere für hohe Drücke >700 bar, bestehend aus einem Liner 2 aus thermoplastischen Kunststoff, insbesondere aus PE, PE-X, PA6 und POM mit einer faserarmierten Außenhülle 3 und aus in die Polkappen des inneren Liners 2 eingearbeiteten, insbesondere einrotierten oder eingegossenen Anschlussstücken 4, wobei die Anschlusstücke 4 aus einem oberen Flansch 5, aus einem, als Rotationsparaboloid mit einer ungleichschenkligen, parabolförmigen Außenkontur 10 geformtes, Zwischenstück 6 und aus einem unteren Teller 7 bestehen.The invention relates to a pressure vessel 1, in particular for high pressures >700 bar, consisting of a liner 2 made of thermoplastic, in particular made of PE, PE-X, PA6 and POM with a fiber-reinforced outer shell 3 and incorporated into the pole caps of the inner liner 2 , in particular rotated or cast-in connecting pieces 4, the connecting pieces 4 consisting of an upper flange 5, an intermediate piece 6 shaped as a paraboloid of revolution with an unequal-legged, parabolic outer contour 10 and a lower plate 7.

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckbehälter, insbesondere für hohe Drücke >700 bar.The invention relates to a pressure vessel, in particular for high pressures >700 bar.

Im Stand der Technik werden die verschiedensten Druckbehälter beschrieben, wobei die Druckbehälter aus Kunststoff in der Regel aus einem Liner und einer Außenhülle bestehen, in die die verschiedensten Anschlussstücke oder Bosse eingearbeitet sind.A wide variety of pressure vessels are described in the prior art, with the plastic pressure vessels generally consisting of a liner and an outer shell into which a variety of connecting pieces or bosses are incorporated.

So wird in der US 2021 381 648 A1 ein Hochdruckbehälter beschrieben, der aus einem Zylinder aus Kunststoff, mindestens einer Halbschale aus Kunststoff, einen im Wesentlichen rotationssymmetrischen Einsatz als Ansatz und einer Hülse besteht. Der Zylinder soll als Mittelteil dienen, während sich die mindestens eine Halbschale an einem axialen Ende des Zylinders befindet. Der Einsatz ist ein Bossenelement, wobei der Einsatz an seinem dem Behälterinneren zugewandten Ende ein Fußelement aufweist. Das Fußteil ist in den Kunststoff der Halbschale eingebettet, um im Wesentlichen einen Hohlkegel oder Hohlzylinder zu bilden. Die Hülse wird zumindest in einem Pressabschnitt der Hülse in den Innenumfang des Fußelements gepresst. Der Kunststoff der Halbschale ist zwischen der Hülse und einem Innenumfang des Fußelements angeordnet, so dass in einem Pressabschnitt eine dünne Kunststoffschicht des Kunststoffs der Halbschale zwischen die Hülse und den Innenumfang des Fußelements gepresst wird.This is how it is done in the US 2021 381 648 A1 a high-pressure container is described, which consists of a cylinder made of plastic, at least one half-shell made of plastic, a substantially rotationally symmetrical insert as a shoulder and a sleeve. The cylinder should serve as a middle part, while the at least one half-shell is located at an axial end of the cylinder. The insert is a boss element, with the insert having a foot element at its end facing the inside of the container. The foot part is embedded in the plastic of the half-shell to essentially form a hollow cone or hollow cylinder. The sleeve is pressed into the inner circumference of the foot element at least in a pressing section of the sleeve. The plastic of the half-shell is arranged between the sleeve and an inner circumference of the foot element, so that in a pressing section a thin plastic layer of the plastic of the half-shell is pressed between the sleeve and the inner circumference of the foot element.

Die US 2021 262 617 A1 beschreibt einen Hochdruckbehälter, der einen Zylinder und mindestens eine Halbschale umfasst. Der Zylinder bildet einen mittleren Bereich des Hochdruckbehälters und weist als erste Barriereschicht einen mehrschichtigen Verbundkunststoff auf. Die mindestens eine Halbschale ist an einem axialen Ende des Zylinders ausgebildet und umfasst einen mehrschichtigen Verbundkunststoff als zweite Barriereschicht und ein im Wesentlichen rotationssymmetrisches Nabenelement mit einer Hinterschneidung bezüglich eines Vorsprungs in einer Längsrichtung Mittelachse des Nabenelements. Der mehrschichtige Kunststoffverbund der Halbschale ist axial beidseitig der Hinterschneidung des Nabenkörpers angeordnet. Vorzugsweise wird dabei der Bossenkörper als Einlegeteil in das Werkzeug eingesetzt und in einem Blasform- oder Tiefziehverfahren von der Kunststofffolie, insbesondere einem permeationsdichten Mehrschichtverbund, umgeben, so dass der Kunststoff auch Bereiche hinter einer Hinterschneidung erreicht. Dazu wird zunächst eine Kunststofffolie mittels Vakuums oder Druck auf die erste Werkzeughälfte gezogen oder gepresst.The US 2021 262 617 A1 describes a high-pressure container that includes a cylinder and at least one half-shell. The cylinder forms a central area of the high-pressure container and has a multi-layer composite plastic as the first barrier layer. The at least one half-shell is formed at an axial end of the cylinder and comprises a multilayer composite plastic as a second barrier layer and a substantially rotationally symmetrical hub element with an undercut with respect to a projection in a longitudinal direction central axis of the hub element. The multi-layer plastic composite of the half-shell is arranged axially on both sides of the undercut of the hub body. Preferably, the boss body is inserted into the tool as an insert and surrounded by the plastic film, in particular a permeation-tight multi-layer composite, in a blow molding or deep-drawing process, so that the plastic also reaches areas behind an undercut. To do this, a plastic film is first pulled or pressed onto the first half of the tool using vacuum or pressure.

Das Einlegeteil kann bereits so positioniert sein, dass durch das Aufziehen oder Aufpressen des Kunststoffs auf die erste Werkzeughälfte der Kunststoff der ersten Kunststofffolie bereichsweise hinter einer Hinterschneidung des Einlegeteils seitlich beabstandet zum Einlegeteil angeordnet ist. Alternativ kann das Einlegeteil erst nach dem Aufziehen oder Aufpressen des Kunststoffs auf die erste Werkzeughälfte positioniert werden, so dass Kunststoff aus der ersten Kunststofffolie hinter der Hinterschneidung seitlich beabstandet zum Einlegeteil angeordnet ist, beispielsweise dadurch, dass das Einlegeteil bewegt wird oder das Einlegeteil erst jetzt in die erste Werkzeughälfte eingeführt wird.The insert can already be positioned in such a way that by pulling or pressing the plastic onto the first tool half, the plastic of the first plastic film is arranged in areas behind an undercut in the insert, laterally spaced from the insert. Alternatively, the insert can only be positioned after the plastic has been pulled or pressed onto the first tool half, so that plastic from the first plastic film is arranged laterally at a distance from the insert behind the undercut, for example by moving the insert or only now inserting the insert the first half of the tool is inserted.

Die Erfindung gemäß der KR 2021 003 8786 A betrifft einen Boss für einen Druckbehälter. Insbesondere stellt die vorliegende Erfindung einen Boss für einen Druckbehälter bereit, der aus einen hohlen inneren Metallboss einschließlich eines ersten Bereichs besteht, der entlang einer inneren umlaufenden Oberfläche eines Liners eingeführt und fixiert ist, in dem eine äußere umlaufende Oberfläche eines zylindrisch hervorstehenden Einlasses gebildet wird. Weiterhin weist der Boss einen zweiten Bereich, der sich in Längsrichtung des ersten Bereichs erstreckt; und einen zylindrischen äußeren Metallboss, einschließlich eines dritten Bereichs auf, der mit einer äußeren umlaufenden Oberfläche des Liners in Kontakt kommt. In einem vierten Bereich steht eine innere umlaufende Oberfläche mit einer äußeren umlaufenden Oberfläche des zweiten Bereichs des inneren Metallbosses in Kontakt steht.The invention according to KR 2021 003 8786 A concerns a boss for a pressure vessel. More particularly, the present invention provides a boss for a pressure vessel consisting of a hollow metal inner boss including a first portion inserted and fixed along an inner circumferential surface of a liner in which an outer circumferential surface of a cylindrically protruding inlet is formed. Furthermore, the boss has a second area which extends in the longitudinal direction of the first area; and a cylindrical outer metal boss, including a third region, which comes into contact with an outer circumferential surface of the liner. In a fourth region, an inner circumferential surface is in contact with an outer circumferential surface of the second region of the inner metal boss.

Die US 2020 200 328 A1 beschreibt eine belüftete Armatur für einen Druckbehälterboss, der einen Mantel und einen Vorsprung und eine Vorrichtung umfasst, die zwischen dem Vorsprung und dem Mantel positioniert ist. Ein Verfahren zum Bilden eines Druckbehälters umfasst das Montieren eines Ansatzes auf einem Dorn, das Positionieren eines ringförmigen Anschlussstücks um einen Hals des Ansatzes, das Bilden einer Auskleidung und das Bilden einer Außenhülle eines typischen Endabschnitts einschließlich eines Vorsprungs. Der Vorsprung hat typischerweise einen Hals, eine Öffnung, die eine Fluidverbindung mit dem Inneren des Behälters und einen ringförmigen Flansch herstellt, der sich radial von der Öffnung erstreckt. Der Vorsprung ist an der Außenhülle und der Auskleidung so angebracht, dass sich die Öffnung zwischen dem Inneren und dem Äußeren des Druckbehälters erstreckt. Typischerweise grenzt die Schale an den Hals an. Im Allgemeinen ist der Flansch zwischen Abschnitten der Auskleidung enthalten und/oder zwischen der Auskleidung und dem Mantel eingeschlossen. In bestimmten Ausführungsformen kann der Flansch mindestens eine ringförmige Nut beinhalten, die so geformt ist, dass sie entsprechende ringförmige Laschen an der Auskleidung aufnimmt. Ein Verfahren zum Bilden eines Druckbehälters beinhaltet das Montieren eines Vorsprungs auf einem Dorn und Ermöglichen, dass ein flüssiges Polymermaterial für die Auskleidung um den Flansch herum und in die Nut des Vorsprungs fließt. Das Auskleidungsmaterial verfestigt sich dann, wodurch Abschnitte der Auskleidungneben dem Flansch und der Lasche gebildet werden, die in der Nut aufgenommen werden. Die Auskleidung wird dadurch mechanisch mit dem Vorsprung verriegelt.The US 2020 200 328 A1 describes a vented fitting for a pressure vessel boss that includes a shell and a boss and a device positioned between the boss and the jacket. A method of forming a pressure vessel includes mounting a boss on a mandrel, positioning an annular fitting around a neck of the boss, forming a liner, and forming an outer shell of a typical end portion including a boss. The projection typically has a neck, an opening providing fluid communication with the interior of the container, and an annular flange extending radially from the opening. The projection is attached to the outer shell and liner such that the opening extends between the interior and exterior of the pressure vessel. Typically the shell is adjacent to the neck. Generally, the flange is contained between portions of the liner and/or enclosed between the liner and the jacket. In certain embodiments, the flange may include at least one annular groove shaped to have corresponding annular ones tabs on the lining. One method of forming a pressure vessel involves mounting a boss on a mandrel and allowing a liquid polymeric liner material to flow around the flange and into the groove of the boss. The liner material then solidifies, forming portions of the liner adjacent the flange and tab that are received in the groove. The liner is thereby mechanically locked to the projection.

Die WO 2018 217 529 A1 beschreibt einen Boss der aus einem Hals und einem Flansch, der sich radial vom Hals nach außen erstreckt besteht. Der Hals umfasst eine Bohrung mit einer Längsachse. Der Flansch umfasst eine Außenfläche, eine Innenfläche und eine periphere Fläche am weitesten von der Längsachse entfernt. Die periphere Oberfläche verbindet die innere Oberfläche und die äußere Oberfläche und umfasst entlang eines beliebigen Radius des Bosses einen ersten Umlaufkamm und einen zweiten Umlaufkamm , wobei der erste Umfangskamm näher an der Außenfläche liegt als der zweite Umfangskamm In einem anderen Aspekt enthält ein Druckbehälter einen Boss und einen Liner .In einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zur Montage eines Druckbehälters beschrieben, bei dem der Boss durch die Apertur des Liners eingeführt und der Boss und der Liner so verbunden werden, dass die periphere Oberfläche des Bosses mit der Perimeterfläche des Liners verbunden ist.The WO 2018 217 529 A1 describes a boss that consists of a neck and a flange that extends radially outward from the neck. The neck includes a bore with a longitudinal axis. The flange includes an outer surface, an inner surface and a peripheral surface furthest from the longitudinal axis. The peripheral surface connects the inner surface and the outer surface and includes a first circumferential ridge and a second circumferential ridge along any radius of the boss, the first circumferential ridge being closer to the outer surface than the second circumferential ridge. In another aspect, a pressure vessel includes a boss and a liner. In a further aspect, a method of assembling a pressure vessel is described, in which the boss is inserted through the aperture of the liner and the boss and the liner are connected so that the peripheral surface of the boss is connected to the perimeter surface of the liner.

In der EP 33 68 814A1 wird ein Boss und eine Dichtung für einen Hochdruckbehälter beschrieben, der aus einem Ansatz, einer Auskleidung und einem Mantel besteht. Der Ansatz umfasst eine Durchgangsöffnung und mindestens eine Aussparung, um Befestigungselemente aufzunehmen. Die Innenfläche definiert einen Innenhohlraum des Druckbehälters. Die Auskleidung ist konfiguriert, um den Ansatz unter Verwendung des/der Befestigungselements(e) und des ringförmigen Einsatzes an seiner Außenfläche zu befestigen. Nach dem Befestigen des Ansatzes an der Auskleidung wird die Verbundhülle auf den Ansatz und die Auskleidung aufgebracht, um die Auskleidung und mindestens einen Teil des Ansatzes zu umgeben. In einer beispielhaften Ausführungsform wird ein ringförmiger metallischer Einsatz so geformt, dass er in der Kunststoffauskleidung eingekapselt ist. Der ringförmige Metalleinsatz enthält Vorkehrungen zum Aufnehmen von Befestigungselementen mit Gewinde. Der Ansatz, der an der Kunststoffauskleidung befestigt ist, hat einen zylindrischen Hals mit einem Durchgang durch die Mitte zum Befüllen und Entleeren des Behälters. Dieser Durchgang bietet auch Vorkehrungen zum Anbringen von Ventilen oder anderen Armaturen, um den Druck zu halten und das Füllen und Ablassen zu steuern. Der Ansatz kann beispielsweise aus Aluminium, Titan, Stahllegierungen, Edelstahllegierungen, Nickel oder anderen Metallen hergestellt sein. Der Ansatz umfasst ein Flanschmerkmal, das so konfiguriert ist, dass es mit der Kunststoffauskleidung in Kontakt steht. Der Flansch enthält eine Stopfbuchse, in die eine elastomere O-Ring-Dichtung eingesetzt werden kann. Der Ansatz mit dem O-Ring wird vor dem Aufbringen der Verbundstoffschale mittels Gewindebefestigungselementen an der Kunststoffauskleidung befestigt. Die Spannung in den Schraubverbindungen kann eingestellt werden, während die Auskleidungs- und Nabenanordnung eine erhöhte Temperatur aufweisen. Die Montage des Ansatzes an der Dichtung der Auskleidung bei erhöhter Temperatur ermöglicht es dem O-Ring, in der Kunststoffauskleidung zu sitzen. Dieser Sitz erzeugt eine Stopfbuchse im Kunststoff, die der O-Ring-Dichtung seitlichen Halt bietet, wodurch eine Extrusion verhindert wird. Die Tiefe, um die der O-Ring und der Vorsprung die Kunststoffauskleidung während dieser Montage verformen, kann durch eine Aussparung zwischen dem ringförmigen Metalleinsatz und der Oberfläche der Kunststoffauskleidung kontrolliert werdenIn the EP 33 68 814A1 describes a boss and seal for a high pressure vessel consisting of a boss, a liner and a jacket. The approach includes a through opening and at least one recess to receive fasteners. The inner surface defines an internal cavity of the pressure vessel. The liner is configured to secure the boss to its outer surface using the fastener(s) and the annular insert. After attaching the boss to the liner, the composite wrap is applied to the boss and the liner to surround the liner and at least a portion of the boss. In an exemplary embodiment, an annular metallic insert is formed to be encapsulated within the plastic liner. The ring-shaped metal insert contains provisions for receiving threaded fasteners. The neck, attached to the plastic liner, has a cylindrical neck with a passage through the center for filling and emptying the container. This passage also provides provisions for attaching valves or other fittings to maintain pressure and control filling and draining. The approach can be made, for example, from aluminum, titanium, steel alloys, stainless steel alloys, nickel or other metals. The approach includes a flange feature configured to contact the plastic liner. The flange contains a stuffing box into which an elastomeric O-ring seal can be inserted. The O-ring collar is secured to the plastic liner using threaded fasteners prior to application of the composite shell. The tension in the bolted connections can be adjusted while the liner and hub assembly are at an elevated temperature. Mounting the boss on the liner seal at elevated temperature allows the O-ring to seat in the plastic liner. This seat creates a gland in the plastic that provides lateral support to the O-ring seal, preventing extrusion. The depth to which the O-ring and projection deform the plastic liner during this assembly can be controlled by a recess between the annular metal insert and the surface of the plastic liner

Die EP 05 53 728 A1 beschreibt einen Fluiddruckbehälter, der aus einer äußeren zusammengesetzte Strukturschale, die mit einer zylindrischen Seitenwand und ersten und zweiten kuppelförmigen Endabschnitten mit zwei axial ausgerichteten Öffnungen in den Endabschnitten gebildet ist, besteht. Eine innere ersten und zweiten kuppelförmigen Endabschnitten mit zwei axial ausgerichteten Öffnungen in den Endabschnitten gebildet ist, besteht. Eine innere flüssigkeitsundurchlässige Auskleidung ist in der Hülle angeordnet, um an deren Innenfläche anzuliegen. Diese weist zwei Öffnungen auf, die jeweils mit einer entsprechenden der Öffnungen in der Hülle ausgerichtet und benachbart sind. Ein Paar Endvorsprünge sind jeweils in entsprechenden benachbarten Öffnungen des Mantels und der Auskleidung angeordnet. Die Erfindung beinhaltet das Ausbilden der Vorsprünge, so dass jeder einen zylindrischen Hals und einen ringförmigen Bund umfasst, der sich von dem Hals radial nach außen erstreckt, und das Ausbilden der Umfänge der Öffnungen in der Auskleidung jeweils mit einem ersten radial nach innen vorstehenden Abschnitt zum Überlagern der Oberseite des Kragens eines jeweiligen Vorsprungs, und einen zweiten Abschnitt, der von einer Unterseite des ersten Abschnitts radial nach innen vorsteht, um unter der Unterseite des Kragens eines jeweiligen Vorsprungs zu liegen. Der erste und der zweite Abschnitt definieren dazwischen eine ringförmige Aussparung zum Aufnehmen und Einkapseln eines Kragens eines Vorsprungs, um ihn in dem Druckbehälter an Ort und Stelle zu halten.The EP 05 53 728 A1 describes a fluid pressure vessel consisting of an outer composite structural shell formed with a cylindrical sidewall and first and second dome-shaped end portions with two axially aligned openings in the end portions. An inner first and second dome-shaped end portions are formed with two axially aligned openings in the end portions. An internal liquid impermeable liner is disposed within the envelope to abut the interior surface thereof. This has two openings, each aligned with and adjacent to a corresponding one of the openings in the casing. A pair of end projections are each disposed in respective adjacent openings of the shell and liner. The invention includes forming the projections so that each includes a cylindrical neck and an annular collar extending radially outwardly from the neck, and forming the perimeters of the openings in the liner each with a first radially inwardly projecting portion overlying the top of the collar of a respective projection, and a second portion projecting radially inwardly from a bottom of the first portion to underlie the underside of the collar of a respective projection. The first and second portions define an annular recess therebetween for receiving and encapsulating a collar of a projection to hold it in place within the pressure vessel.

Die Druckgasspeicheranordnung gemäß der US 61 86 356 B1 umfasst einen Druckbehälter mit einer Gasspeicherkammer und einer Zugangsöffnung, einen Polvorsprung, der sich durch die Zugangsöffnung erstreckt, eine Kunststoffauskleidung, die die Gasspeicherkammer auskleidet, und einen Anschlusskörper. Die Kunststoffauskleidung umfasst einen Nippelabschnitt, der sich in den Polvorsprung erstreckt, an einem ringförmigen Rand endet und einen radial inneren Oberflächenbereich mit Schraubgewinde aufweist. Der Anschlusskörper umfasst einen Kopfabschnitt, eine Verlängerung, die sich in Längsrichtung von einem Ende des Kopfabschnitts erstreckt und einen radial äußeren Oberflächenbereich mit Schraubgewinde aufweist, und eine ringförmige Schulter. Die ringförmige Schulter weist eine darin ausgebildete ringförmige Aussparung auf, wobei ein komprimierbarer O-Ring in der ringförmigen Aussparung aufgenommen ist. Durch Einführen der Verlängerung durch die Zugangsöffnung und Positionieren des mit Schraubgewinde versehenen radial äußeren Oberflächenbereichs der Verlängerung in mechanischen Eingriff mit dem mit Schraubgewinde versehenen radial inneren Oberflächenbereich des Nippelabschnitts wird der O-Ring zwischen der ringförmigen Die US 54 29 845 A offenbart einen Druckbehälter, bei dem ein Vorsprung in einer polaren Öffnung in einem Druckbehälter angeordnet ist, der eine fadengewickelte Außenhülle und eine nichtmetallische Innenauskleidung aufweist. Der Vorsprung hat einen röhrenförmigen Hals, der aus dem Behälterinneren nach außen vorsteht, und einen ringförmigen Stützflansch, der sich radial von dem inneren Ende des Halses erstreckt und den Umfang der polaren Öffnung stützt. Ein versetzter Befestigungsflansch erstreckt sich radial von dem Stützflansch und hat zwei axial gegenüberliegende Oberflächen mit darin ausgebildeten Verriegelungsnuten. Jede Verriegelungsnut hat eine Bodenwand zwischen einem Paar von zueinander schrägen Seitenwänden zum Aufrechterhalten eines formschlüssigen Eingriffs mit Haltern von komplementären jeweiligen Laschen an der Auskleidung. Bei einer Anwendung, bei der die Auskleidung eine blasgeformte Komponente ist, wird ein spritzgegossenes Zwischenelement an dem Stützflansch angebracht und stellt eine Stelle bereit, an der die Auskleidung geschweißt wird.The compressed gas storage arrangement according to US 61 86 356 B1 includes a pressure vessel a gas storage chamber and an access opening, a pole protrusion extending through the access opening, a plastic liner lining the gas storage chamber, and a connector body. The plastic liner includes a nipple portion that extends into the pole projection, terminates at an annular edge, and has a radially inner screw-threaded surface portion. The connector body includes a head portion, an extension extending longitudinally from one end of the head portion and having a radially outer screw-threaded surface portion, and an annular shoulder. The annular shoulder has an annular recess formed therein, with a compressible O-ring received in the annular recess. By inserting the extension through the access opening and positioning the screw-threaded radially outer surface portion of the extension into mechanical engagement with the screw-threaded radially inner surface portion of the nipple portion, the O-ring is inserted between the annular die US 54 29 845 A discloses a pressure vessel in which a projection is disposed in a polar opening in a pressure vessel having a filament-wound outer cover and a non-metallic inner liner. The projection has a tubular neck projecting outwardly from the container interior and an annular support flange extending radially from the inner end of the neck and supporting the periphery of the polar opening. An offset mounting flange extends radially from the support flange and has two axially opposed surfaces with locking grooves formed therein. Each locking groove has a bottom wall between a pair of mutually inclined side walls for maintaining positive engagement with retainers of complementary respective tabs on the liner. In an application where the liner is a blow molded component, an injection molded intermediate member is attached to the support flange and provides a location where the liner is welded.

In der US 59 79 692 A wird Ansatz für einen Druckbehälter mit einem äußeren Verstärkungsmantel und einer inneren Auskleidung beschrieben, der einen sich radial erstreckenden Flansch und einen röhrenförmigen Hals, der nach außen vorsteht, aufweist, um eine Fluidverbindungsöffnung bereitzustellen. Der Flansch wird während des Formens in das Material der Innenauskleidung eingebettet und strukturell mit diesem integriert. Der Flansch ist durch eine konische Ring- Nut in einen Außenmantel und einen Innenmantel unterteilt. Die innere Schürze steht von der äußeren Schürze vor und hat ein abgeflachtes Ende, das der Gefäßwand zugewandt ist. Das abgeflachte Ende und/oder die Oberflächen der Ring- Nut sind texturiert, gerändelt oder anderweitig mit ungleichmäßiger Oberfläche versehen, um das Auskleidungsmaterial zu greifen. Eine Anzahl von Öffnungen erstreckt sich vom Inneren der Nut zur gegenüberliegenden Seite des Flansches. Das Auskleidungsmaterial wird auf und in der Nut des Flansches geformt und füllt die Öffnungen, um mit der Auskleidung ein stückige Verankerungssegmente zu bilden, die sich auf beiden Seiten durch den Flansch zum Auskleidungsmaterial erstrecken.In the US 59 79 692 A describes an approach to a pressure vessel with an outer reinforcing shell and an inner liner having a radially extending flange and a tubular neck projecting outwardly to provide a fluid communication opening. The flange is embedded and structurally integrated with the inner liner material during molding. The flange is divided into an outer jacket and an inner jacket by a conical ring groove. The inner apron projects from the outer apron and has a flattened end facing the vessel wall. The flat end and/or surfaces of the annular groove are textured, knurled, or otherwise unevenly surfaced to grip the liner material. A number of openings extend from the interior of the groove to the opposite side of the flange. The liner material is formed on and in the groove of the flange and fills the openings to form integral anchoring segments with the liner that extend through the flange to the liner material on both sides.

Die DE 10 2014 013 249 B4 offenbart einen Druckbehälter, bestehend aus einem Innenbehälter mit Stirnseiten und einem an einer Stirnseite angeordneten Kragen und aus einem Außenmantel aus einer faserverstärkten Armierung, wobei zwischen Innenbehälter und dem Außenmantel an den Stirnseiten Anschlussstücke angeordnet sind, wobei an den Stirnseiten Vertiefungen, in die die Anschlussstücke mit, an die Wölbung der Stirnseiten angepassten und gewölbten Flanschen eingeklebt sind. An der Stirnseite sind ein nach innen in den Innenbehälter gerichteter Kragen mit einer, axialen Bohrung und einem, das Außengewinde eines Mittelteils des gewölbten Flansches des Anschlussstücks aufnehmenden, Innengewinde angeordnet.The DE 10 2014 013 249 B4 discloses a pressure vessel, consisting of an inner container with end faces and a collar arranged on one end face and an outer jacket made of a fiber-reinforced reinforcement, with connecting pieces being arranged on the end faces between the inner container and the outer jacket, with recesses on the end faces into which the connecting pieces can be inserted , curved flanges adapted to the curvature of the end faces are glued in. On the front side there is a collar directed inwards into the inner container with an axial bore and an internal thread receiving the external thread of a central part of the curved flange of the connecting piece.

Die Erfindung gemäß DE 10 2018 009 829 B4 betrifft einen Druckbehälter und ein Verfahren zur Herstellung eines Druckbehälters aus Kunststoff für ein druckbelastetes, fließfähiges oder gasförmiges Medium für Drücke bis 700 bar und darüber. Der Druckbehälter besteht aus einem Innenbehälter aus Kunststoff mit Stirnseiten und an den Stirnseiten angeordneten Kragen sowie aus einem Außenmantel aus einer faserverstärkten Armierung, wobei zwischen Innenbehälter und dem Außenmantel an den Stirnseiten Anschlusstücke in Vertiefungen angeordnet sind, wobei der Innenbehälter mit einem in die aufgeschmolzene Außenhaut des Innenbehälters eingearbeiteten Gewebe versehen ist und in den gewölbten Flansche der Anschlussstücke Bohrungen angeordnet sind, über die eine formschlüssige Verbindung durch Verschweißen des Innenbehälter mit den gewölbten Flanschen (8) mittels tropfenbildenden Verbrennens von Kunststoff hergestellt und der Innenbehälter gegenüber den gewölbten Flanschen der Anschlusstücke mit Silikon und Kleber abgedichtet istThe invention according to DE 10 2018 009 829 B4 relates to a pressure vessel and a method for producing a pressure vessel made of plastic for a pressure-loaded, flowable or gaseous medium for pressures up to 700 bar and above. The pressure vessel consists of an inner container made of plastic with end faces and collars arranged on the end faces, as well as an outer jacket made of fiber-reinforced reinforcement, with connecting pieces being arranged in recesses on the end faces between the inner container and the outer jacket, the inner container having an in the melted outer skin of the Inner container is provided with integrated fabric and holes are arranged in the curved flanges of the connecting pieces, via which a positive connection is made by welding the inner container to the curved flanges (8) by burning plastic to form drops and the inner container is opposite the curved flanges of the connecting pieces with silicone and Glue is sealed

In der DE 10 2020 001 135 B3 wird ein Druckbehälter und ein Verfahren zur Herstellung eines Druckbehälters aus Kunststoff für ein druckbelastetes, fließfähiges oder gasförmiges Medium für Drücke bis 700 bar und darüber beschrieben. Der Druckbehälter besteht aus einem Innenbehälteraus Kunststoff mit an den Stirnseiten angeordneten Anschlussstücken und aus einem Außenmantel aus einer faserverstärkten Armierung, wobei die Anschlussstücke in die Wandung der Stirnseiten des Innenbehälters eingeformt, insbesondere einrotiert und von der faserverstärkten Armierung des Außenmantel umformt sind.In the DE 10 2020 001 135 B3 describes a pressure vessel and a method for producing a pressure vessel made of plastic for a pressure-loaded, flowable or gaseous medium for pressures up to 700 bar and above. The pressure vessel consists of an inner container made of plastic with connecting pieces arranged on the end faces and an outer jacket made of fiber-reinforced reinforcement, whereby the Connecting pieces are formed into the wall of the end faces of the inner container, in particular rotated in and formed by the fiber-reinforced reinforcement of the outer jacket.

Die im Stand der Technik beschriebenen Lösungen für einen Druckbehälter, der für hohe Drücke (>700 bar) ausgelegt ist, bestehen aus einem inneren Liner aus Kunststoff und aus einer faserarmierten Hülle, wobei an den Stirnseiten dieser Druckbehälter Anschlussstücke für die Aufnahme von Ventilen eingeschraubt, eingeklebt und eingeschweißt oder in den Liner eingearbeitet sind. Diese Anschlussstücke weisen eine komplizierte und teure Konstruktion auf und reißen bei hohen Druckbelastungen aus dem Liner und /oder aus der faserarmierten Hülle aus.The solutions described in the prior art for a pressure vessel that is designed for high pressures (>700 bar) consist of an inner liner made of plastic and a fiber-reinforced shell, with connecting pieces for receiving valves being screwed into the end faces of these pressure vessels, are glued and welded or incorporated into the liner. These connecting pieces have a complicated and expensive construction and tear out of the liner and/or the fiber-reinforced casing under high pressure loads.

Aufgabe der Erfindung ist es einen Druckbehälter, bestehend aus dem inneren Liner aus Kunststoff mit der faserarmierten Außenhülle und Anschlussstücke für Ventile zu schaffen, bei dem diese konstruktiven Mängel beseitigt, für hohe Drück (>700 bar) ausgelegt ist und wobei die Anschlussstücke so beschaffen und in den inneren Liner aus Kunststoff so eingearbeitet, insbesondere einrotiert oder eingegossen sind, dass sie nicht mehr aus dem inneren Liner und der faserarmierten Außenhülle ausreißen können.The object of the invention is to create a pressure vessel, consisting of the inner liner made of plastic with the fiber-reinforced outer shell and connecting pieces for valves, in which these design defects are eliminated, is designed for high pressures (>700 bar) and where the connecting pieces are designed and are incorporated, in particular rotated or cast, into the inner plastic liner in such a way that they can no longer tear out of the inner liner and the fiber-reinforced outer shell.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch einen Druckbehälter 1, bestehend aus einem Liner 2 aus thermoplastischen Kunststoff, insbesondere aus PE, PE--X , PA6 und POM mit einer faserarmierten Außenhülle 3 und aus in die Polkappen des inneren Liners 2 eingearbeiteten, insbesondere einrotierten oder eingegossenen Anschlussstücken 4 gelöst, wobei die Anschlusstücke 4 aus einem oberen Flansch 5, aus einem, als Rotationsparaboloid mit einer ungleichschenkligen, parabolförmigen Außenkontur 10 geformtes, Zwischenstück 6 und aus einem unteren Teller 7 bestehen.The object of the invention is achieved by a pressure vessel 1, consisting of a liner 2 made of thermoplastic, in particular made of PE, PE--X, PA6 and POM with a fiber-reinforced outer shell 3 and made into the pole caps of the inner liner 2, in particular rotated or cast-in connecting pieces 4, the connecting pieces 4 consisting of an upper flange 5, an intermediate piece 6 shaped as a paraboloid of revolution with an unequal-legged, parabolic outer contour 10 and a lower plate 7.

In den Anschlussstücken 4 ist mittig eine Durchgangsbohrung 8 mit am oberen, dem flanschseitigen Ende der Durchgangsbohrung 8 angeordneten Gewinde 9 zur Aufnahme von Ventilen vorgesehen.In the middle of the connecting pieces 4 there is a through hole 8 with threads 9 arranged at the upper, flange-side end of the through hole 8 for receiving valves.

Die ungleichschenklige, parabolförmige Außenkontur 10 des Zwischenstückes 6 weist einen längeren Schenkel 11, der die obere Fläche 12 des Tellers 7 und einen kürzeren Schenkel 13, der die untere Fläche 14 des Flansches 5 bildet, auf.The unequal-legged, parabolic outer contour 10 of the intermediate piece 6 has a longer leg 11, which forms the upper surface 12 of the plate 7 and a shorter leg 13, which forms the lower surface 14 of the flange 5.

Der Flansch 5 ist mit einem Dichtsitz 16 und mit Gewindebohrungen 15 zur Aufnahme von Wickeladaptern versehen.The flange 5 is provided with a sealing seat 16 and threaded holes 15 for receiving winding adapters.

Der Außenrand 17 des Tellers 7 ist mit einer Nase 18 und die untere Fläche 19 des Tellers 7 ist mit mehreren Vertiefungen 20 und mit einem Gewindestück 21 versehen, mit denen der Teller 7 in den Liner 2 eingearbeitet, insbesondere einrotiert oder eingegossen ist.The outer edge 17 of the plate 7 is provided with a nose 18 and the lower surface 19 of the plate 7 is provided with several recesses 20 and with a threaded piece 21 with which the plate 7 is incorporated into the liner 2, in particular rotated or cast.

Das Gewindestück 21 trägt an seinem Außendurchmesser ein Rohrgewinde.The threaded piece 21 has a pipe thread on its outer diameter.

Der Scheitelpunkt 22 der ungleichschenkligen, parabolförmigen Außenkontur 10 des Zwischenstückes 6 weist einen Abstand a von der oberen Fläche des Flansches 5 und eine Tiefe b von Rand des Flansches 5 auf, wobei der Abstand a und die Tiefe 6 von den Außendurchmessern des Tellers 7 und des Flansches 5 abhängig ist.The apex 22 of the unequal-sided, parabolic outer contour 10 of the intermediate piece 6 has a distance a from the upper surface of the flange 5 and a depth b from the edge of the flange 5, the distance a and the depth 6 from the outer diameters of the plate 7 and the Flange 5 is dependent.

Der Abstand a des Scheitelpunktes 22 der ungleichschenkligen parabolförmigen Außenkontur 10 beträgt vorzugsweise das 0,35 bis 0, 4 fache der Höhe des Zwischenstückes und die Tiefe b des Scheitelpunktes 22 das vorzugsweise 0,3 bis 0,4 fache des Radius des Flansches 5 des Anschlussstückes 4.The distance a of the apex 22 of the unequal-sided parabolic outer contour 10 is preferably 0.35 to 0.4 times the height of the intermediate piece and the depth b of the apex 22 is preferably 0.3 to 0.4 times the radius of the flange 5 of the connecting piece 4.

Am oberen Ende des Zwischenstückes 6 unter dem Flansch 5 sind Verdrehsicherungen 23 am Umfang verteilt.At the upper end of the intermediate piece 6 under the flange 5, anti-rotation devices 23 are distributed around the circumference.

Der Teller 7 des Anschlussstückes 4 mit seiner als längeren Schenkel 11 der parabolförmigen Außenkontur 10 ausgebildeten oberen Fläche 12, das Zwischenstück 6 mit seiner ungleichschenkligen parabolförmigen Außenkontur 10 und der Flansch 5 mit seiner als kürzeren Schenkel 13 ausgebildeten unteren Fläche 14 des Anschlussstückes 4 ist in die faserverstärkte Außenhülle 3 eingearbeitet, insbesondere eingewickelt.The plate 7 of the connecting piece 4 with its upper surface 12 designed as a longer leg 11 of the parabolic outer contour 10, the intermediate piece 6 with its unequal-legged parabolic outer contour 10 and the flange 5 with its lower surface 14 of the connecting piece 4 designed as a shorter leg 13 is in the fiber-reinforced outer shell 3 incorporated, in particular wrapped.

Die Anschlussstücke 4 sind aus Metall, insbesondere aus Bau-Stahl, nichtrostende Stähle, Aluminium-Legierungen, Messing oder andere Kupfer-Legierungen gefertigt und werden vor der Verarbeitung als Einlegeteil in das Kunststoffumformungsverfahren einer Oberflächenbehandlung mit einem Haftmittel mittels einer Wärmebehandlung unterzogen.The connecting pieces 4 are made of metal, in particular of structural steel, stainless steels, aluminum alloys, brass or other copper alloys and are subjected to a surface treatment with an adhesive by means of a heat treatment before processing as an insert in the plastic forming process.

Die Erfindung wird nun anhand eines Beispiels erklärt, wobei die 1 eine Darstellung des Druckbehälters, die 2 die Detailansicht C vom Druckbehälter, die 3 eine Darstellung des Anschlussstückes 4 des Druckbehälters, die 5 eine 3-D- Darstellung des Anschlussstückes 4 und die 5 eine Schnittdarstellung des Anschlussstückes 4 darstellen und wobei

1: Druckbehälter
2: Liner
3: Faserarmierte Außenhülle
4: Anschlussstück
5: Flansch

6: Zwischenstück
7: Teller
8: Bohrung
9: Gewinde
10: Außenkontur des Zwischenstückes 6
11: Längerer Schenkel
12: Obere Fläche des Tellers 7
13: Kürzerer Schenkel
14: Untere Fläche des Flansches 5
15: Gewindebohrung für Wickeladabter
16: Dichtsitz
17: Außenrand des Teller 7
18: Nase
19: Untere Fläche des Tellers 7
20: Vertiefungen
21: Gewindestück
22: Scheitelpunkt
23: Verdrehsicherungen

darstellen.The invention will now be explained using an example, where: 1 a representation of the pressure vessel, the 2 the detailed view C of the pressure vessel 3 a representation of the connection piece 4 of the pressure vessel 5 a 3D representation of the connecting piece 4 and the 5 a sectional view of the connecting piece 4 and where

1: pressure vessel
2: Liners
3: Fiber-reinforced outer shell
4: Connector
5: flange

6: Intermediate piece
7: Plate
8th: drilling
9: thread
10: Outer contour of the intermediate piece 6
11: Longer thigh
12: Top surface of the plate 7
13: Shorter leg
14: Lower surface of flange 5
15: Threaded hole for winding adapter
16: Sealing seat
17: Outer edge of plate 7
18: Nose
19: Lower surface of the plate 7
20: depressions
21: Threaded piece
22: vertex
23: Anti-twist devices

represent.

Die Anschlussstücke 4 werden durch spanabhebende Verfahren, wie Drehen, Fräsen, Bohren und Formerodieren aus einem rostfreien Stahl gefertigt, wobei die Anschlussstücke 4 aus einem oberen Flansch 5, aus einem, als Rotationsparaboloid mit einer ungleichschenkligen, parabolförmigen Außenkontur 10 geformtes, Zwischenstück 6 und aus einem unteren Teller 7 bestehen. In den Anschlussstücken 4 ist mittig eine Durchgangsbohrung 8 mit am oberen, dem flanschseitigen Ende der Durchgangsbohrung 8 angeordneten Gewinde 9 zur Aufnahme von Ventilen vorgesehen.The connecting pieces 4 are made of stainless steel by machining processes such as turning, milling, drilling and form erosion, the connecting pieces 4 consisting of an upper flange 5, an intermediate piece 6 shaped as a paraboloid of revolution with an unequal-legged, parabolic outer contour 10, and a lower plate 7. In the middle of the connecting pieces 4 there is a through hole 8 with threads 9 arranged at the upper, flange-side end of the through hole 8 for receiving valves.

Der Flansch 5 ist mit einem Dichtsitz 16 und Bohrungen 15 zur Aufnahme von Wickeladaptern versehen.The flange 5 is provided with a sealing seat 16 and holes 15 for receiving winding adapters.

Im oberen Bereich und auf den Umfang des Zwischenstückes 6 verteilt sind Verdrehsicherungen 23 angeordnet.Anti-rotation devices 23 are arranged in the upper area and on the circumference of the intermediate piece 6.

Der Teller 7 mit seiner als längeren Schenkel 11 der parabolförmigen Außenkontur 10 ausgebildeten oberen Fläche 12, das Zwischenstück 6 mit seiner ungleichschenkligen parabolförmigen Außenkontur 10 und der Flansch 5 mit seiner als kürzeren Schenkel 13 ausgebildeten unteren Fläche 14 ist in die faserverstärkte Außenhülle 3 eingearbeitet, insbesondere eingewickelt.The plate 7 with its upper surface 12 designed as a longer leg 11 of the parabolic outer contour 10, the intermediate piece 6 with its unequal-legged parabolic outer contour 10 and the flange 5 with its lower surface 14 designed as a shorter leg 13 are incorporated into the fiber-reinforced outer shell 3, in particular wrapped up.

Anschließend werden die Anschlussstücke 4 einer Oberflächenbehandlung mit, einem Haftmittel und einer Wärmebehandlung unterzogen. Danach werden die Anschlussstücke 4 in ein Formwerkzeug für ein Rotations- Sinterverfahren so eingebracht und befestigt, dass die Anschlussstücke 4 an Polkappen des Liners 2 bei der Herstellung des Liners 2 durch das Rotationssintern in das Kunststoffmaterial PE- X, so einrotiert werden, dass der Teller 7 mit der Nase 18 im vernetzten Polyethylen (PE- X) eingebettet ist.The connecting pieces 4 are then subjected to a surface treatment with an adhesive and a heat treatment. The connecting pieces 4 are then introduced and fastened into a mold for a rotational sintering process in such a way that the connecting pieces 4 are rotated into the plastic material PE-X during the production of the liner 2 by rotational sintering in such a way that the plate 7 with the nose 18 embedded in cross-linked polyethylene (PE-X).

Nach der Herstellung des Liners 2 mit den Anschlusstücken 4 an den Polkappen des Liners 2 wird der Liner 2 mit dem faserarmierten Außenhülle 3 aus einer faserverstärkten Armierung so umwickelt, dass die Anschlussstücke 4 bis zur unteren Fläche 14 des Flansches 5 mit in die Armierung eingearbeitet werden.After the liner 2 has been manufactured with the connecting pieces 4 on the pole caps of the liner 2, the liner 2 is wrapped with the fiber-reinforced outer shell 3 made of fiber-reinforced reinforcement in such a way that the connecting pieces 4 are incorporated into the reinforcement up to the lower surface 14 of the flange 5 .

Claims

Pressure vessel (1), consisting of a liner (2) made of thermoplastic, in particular made of PE, PE-X, PA6 and POM with a fiber-reinforced th outer shell (3) and made of connecting pieces (4) incorporated, in particular rotated or cast, into the pole caps of the inner liner (2), characterized in that the connecting pieces (4) consist of an upper flange (5), as a paraboloid of revolution an unequal-legged, parabolic outer contour (10), an intermediate piece (6) and a lower plate (7), with a through hole (8) in the middle of the connecting pieces (4) with a through hole (8) arranged at the upper, flange-side end of the through hole (8). Thread (9) is provided for receiving valves and the unequal-legged, parabolic outer contour (10) of the intermediate piece (6) has a longer leg (11), which covers the upper surface (12) of the plate (7) and a shorter leg (13). which forms the lower surface (14) of the flange (5).

pressure vessel (1). Claim 1 , characterized in that the liner (2) consists of PE, PE-X, PA6 or POM.

pressure vessel (1). Claim 1 - 2 , characterized in that the apex (22) of the unequal-legged, parabolic outer contour (10) of the intermediate piece (6) has a distance a from the upper surface of the flange (5) and a depth b from the edge of the flange (5), whereby the Distance a and the depth b depend on the outer diameter of the plate 7 and the flange 5.

pressure vessel (1). Claim 1 - 3 , characterized in that the distance a of the apex (22) of the isosceles parabolic outer contour (10) is 0.35 to 0.4 times the height of the intermediate piece and the depth b of the apex (22) is 0.3 to 0.4 times the radius of the flange (5) of the connecting pieces (4).

pressure vessel (1). Claim 1 , characterized in that the flange (5) is provided with a sealing seat (16) and with threaded holes (15) and for receiving winding adapters.

pressure vessel (1). Claim 1 , characterized in that the outer edge (17) of the plate (7) is provided with a nose (18) and the lower surface (19) of the plate (7) is provided with several recesses (20) and with a threaded piece (21), with which the plate (7) is incorporated, in particular rotated or cast, into the liner (2).

pressure vessel (1). Claim 1 - 6 , characterized in that the plate (7) of the connecting pieces (4) with its upper surface (12) designed as a longer leg (11) of the parabolic outer contour (10), the intermediate piece (6) with its unequal-leg parabolic outer contour (10) and the flange (5) with its lower surface (14) of the connecting pieces (4) designed as a shorter leg (13) is incorporated into the fiber-reinforced outer shell (3), in particular wrapped.

pressure vessel (1). Claim 1 , characterized in that at the upper end of the intermediate piece (6) of the connecting pieces (4) under the flange (5) anti-rotation devices (23) are distributed around the circumference.

pressure vessel (1). Claim 1 - 8th , characterized in that the connecting pieces (4) are made of metal, in particular of structural steel, stainless steel, aluminum alloys, brass or other copper alloys, and are subjected to a surface treatment by means of a heat treatment before processing as an insert in the plastic forming process is.