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DE19952611A1 - Hochdruckbehälter und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Hochdruckbehälter und Verfahren zu seiner Herstellung

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Publication number
DE19952611A1
DE19952611A1 DE19952611A DE19952611A DE19952611A1 DE 19952611 A1 DE19952611 A1 DE 19952611A1 DE 19952611 A DE19952611 A DE 19952611A DE 19952611 A DE19952611 A DE 19952611A DE 19952611 A1 DE19952611 A1 DE 19952611A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
pressure container
layers
fiber composite
fibers
pressure
Prior art date
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Ceased
Application number
DE19952611A
Other languages
English (en)
Inventor
Eberhard Haack
Eberhard Koehler
Volker Heinz
Fritz Kortschack
Gunter Siebdraht
Guenther Thielemann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Hochdruckbehälter und ein Verfahren zu seiner Herstellung, welcher vorzugsweise im Bereich der Lebensmittelindustrie einsetzbar ist, aber auch in anderen technischen Bereichen Anwendung finden kann. DOLLAR A Der geschaffene Hochdruckbehälter besteht aus einem zylindrischen Mittelteil, welches so gestaltet ist, daß eine Spannungsharmonisierung über die Behälterwandstärke erreicht wird. Dies in der Art und Weise, daß der E-Modulwert der zur Herstellung des Mittelteiles des Hochdruckbehälters verwendeten Faserschichten von innen nach außen verändert wird, indem die einzelnen Fasern, sowohl im Hinblick auf ihre tragbare Spannung als auch mögliche Dehnung bis an ihre zulässigen Spannungs- und Dehnungsgrenzen belastet werden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Hochdruckbehälter und ein Verfahren zu seiner Herstellung, welcher vorzugsweise im Bereich der Lebensmittelindustrie einsetzbar ist, aber auch in anderen technischen Bereichen Anwendung finden kann.
Zur Herstellung von Druckbehältern und Hochdruckbehältern werden seit Jahren Verbundwerkstoffe verwendet, die vorwiegend als faserverstärkte Stahlbehälter ausgebildet sind.
Ein gattungsmäßiges Verfahren ist aus der US-Patentschrift 4,559,974 bekannt. Bei diesem Verfahren werden um den zu verstärkenden Hohlkörper längs, im wesentlichen nebeneinanderliegenden Schraubenwindungen, eine Vielzahl von leichten, hochfesten, anorganischen, nicht leitenden und nicht metallischen Garnen aufgewickelt. Das einzelne Garn wird von jeweils einer Spule abgezogen, wobei eine Vielzahl von Spulen in einem Spulenhalter angeordnet ist, und die einzelnen abgezogenen Garne werden zusammen­ gebündelt und vor dem Aufwickeln auf den Hohlkörper mit einem Harz benetzt. Dieses bekannte Verfahren hat in Verbindung mit der Verwendung eines duromeren Harzes im Vergleich zu einem Thermoplast als Matrixmaterial des Faserverbundwerkstoffes die Nachteile, daß es weniger gut recycelfähig ist, längere Verarbeitungszeiten, eine große Feuchtigkeitsaufnahme und niedrige Temperaturbeständigkeit sowie Bruchdehnung besitzt.
Aus der EP OS 0060 856 ist das sogenannte Spiflex-Verfahren bekannt, bei dem ein faser­ verstärkter Thermoplast, der zuvor als Bandhalbzeug präpariert wurde, unter Vorspannung auf den zu verstärkenden Hohlkörper gewickelt wird.
Dieses Verfahren ist mit den Nachteilen behaftet, daß die Herstellung des aufzubringenden Bandes im Vergleich zur zuvor erläuterten Naßwickeltechnik zusätzliche Kosten verursacht, so daß die verfahrenstechnischen Vorteile, die durch den Einsatz von Thermo­ plast als Matrixmaterial erreicht werden, in wirtschaftlicher Hinsicht wieder zunichte gemacht werden.
Um diesen Nachteil zu beheben, beschreibt die DE 44 08 637 A1 ein Verfahren zur Herstellung eines mit einem Faserverbundwerkstoff verstärkten Körpers, insbesondere für Flaschen oder Behälter aus Metall oder Kunststoff, zur Aufnahme eines gasförmigen Mediums unter Druck, bei welchem um den Körper herum längs, im wesentlichen neben­ einanderliegenden Schraubenwindungen, eine Vielzahl von leichten, hochfesten, anorganischen oder organischen, nicht leitenden oder leitenden sowie nichtmetallischen Garnen aufgewickelt werden. Die einzelnen Faserstränge oder Fasern werden jeweils von einer Spule abgezogen und gebündelt und vor dem Aufwickeln auf den Körper mit einem benetzbaren Kunststoffmaterial imprägniert. In erfinderischer Weise ist das Verfahren regelbaren Zugspannung erfolgt und beim Wickeln das einzelne Garn mit einer Polymerschmelze aus Thermoplast imprägniert und jede einzelne Wickellage temperatur­ geregelt, geglättet und/oder gekühlt wird.
Der Einsatz derart hergestellter Druckbehälter ist begrenzt, da diese Druckbehälter für den Hochdruckbereich nicht geeignet sind.
Im Bereich der Lebensmittelindustrie beziehen sich neueste Verfahrenstechniken zur Konservierung und Haltbarmachung von Lebensmitteln auf die Hochdruckbehandlung dieser Lebensmittel, wobei insbesondere flüssige Lebensmittel in geeigneten Hochdruck­ behältern einer Hochdruckbehandlung unterzogen werden.
Bei der Hochdruck-Anwendung zur Haltbarmachung von Lebensmitteln wird die 3-di­ mensionale Struktur der Moleküle beeinflußt, wobei große Moleküle, wie z. B. Proteine, Enzyme, Polysacharide deutlich anfälliger sind, während kleinere Moleküle, wie z. B. Aminosäuren, Vitamine, Aromastoffe wenig oder gar nicht beeinflußt werden. Moleküle mit einem hohen Molekulargewicht werden denaturiert und damit in ihrer Funktion verän­ dert. Niedermolekulare Substanzen, die für Geschmack, Farbe und Nährwert von Bedeu­ tung sind, bleiben intakt.
Diese Vorteile der Hochdruck-Behandlungsverfahren sind insbesondere für die Lebens­ mittelbranche interessant, da diese Behandlungsverfahren keine thermischen Schädigungen der zu behandelnden Produkte bewirken, kaum eine Beeinflussung der Aromen und Vitamingehalte erfolgt, ferner werden keine Zusätze von Konservierungsmitteln erforderlich, so daß die Produktqualität erhalten bleibt.
Demgegenüber stehen die hohen Aufwendungen zur Realisierung dieser Hochdruck-Be­ handlungsverfahren, da die erforderlichen Behältnisse/Anlagen mit erheblichen Fertigungs­ kosten verbunden sind.
Die bekannten Druckbehälter sind als Reaktorbehälter ausgebildet, die aus einem glatten, geschmiedeten Zylinder mit angeschmiedeten Verstärkungen an beiden Enden ausgeführt sind. Unter Beachtung der vorherrschenden Drücke von bis zu 10.000 bar müssen derartige Druckbehälter mit solchen Wanddicken ausgebildet werden, so daß die sich aus der Hochdruckbehandlung ergebenden Vorteile weitestgehend aufgehoben werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Hochdruckbehälter und ein Verfahren zu seiner Herstellung zu entwickeln, in dem verschiedene Medien und Produkte behandelt, gelagert und transportiert werden können bei vorherrschenden Drücken von über 10.000 bar.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit dem Merkmalen der Ansprüche 1 und 10 gelöst.
Besondere Ausgestaltungen und vorteilhafte Lösungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
So wurde ein Hochdruckbehälter geschaffen, dessen zylindrisches Mittelteil so gestaltet ist, daß eine Spannungsharmonisierung über die Behälterwandstärke erreicht wird. Dies in der Art und Weise, daß der Elastizitätsmodul der zur Herstellung des Mittelteiles des Hochdruckbehälters verwendeten Faserschichten von innen nach außen verändert wird, indem die einzelnen Fasern sowohl im Hinblick auf ihre tragbare Spannung als auch mögli­ che Dehnung bis an ihre zulässigen Spannungs- und Dehnungsgrenzen belastet werden. Dies wird erreicht durch die Variation des Winkels der aufzuwickelnden Faserschichten, der Faserart und ihres Volumengehaltes im Verbund.
Der Winkel der aufzubringenden Faserschichten ist dabei abhängig von der jeweiligen Wickellage und Wickelschicht und kann zwischen 0 und 90° liegen. Dies in der Art und Weise, daß der Wickelwinkel in Achsrichtung und zum Wickelanfang annähernd 0° beträgt und 90° bei der Umfangswicklung, wobei der Wickelwinkel von innen nach außen zunimmt.
Erfinderisch ist gleichfalls, daß mit der Zunahme des Winkels von innen nach außen parallel dazu die aufzubringenden Fasern mit den niedrigeren Elastizitätsmodulen innen liegen und die Fasern mit höheren E-Modulen außen. Die Wickelrichtungen sind sowohl rechts- als auch linksverlaufend, so daß sich Kreuzwicklungen herausbilden.
Das aus einem Faserverbund bestehende Mittelteil stellt im weitesten Sinne das Kernstück des Hochdruckbehälters dar, wobei dieses Mittelteil so ausgebildet ist, daß im Inneren des Faserverbundes eine metallische Kontaktschicht vorgesehen ist, die im weitesten Sinne eine metallische Hülse darstellt, eine innere Matrix, die durch die aufzubringenden Faserschichten nach außen geschützt ist und nach innen die Möglichkeit bietet, unterschiedliche Medien und Produkte in diesem Druckbehälter zu behandeln, zu lagern und zu transportieren und beispielsweise bei Hochdruckbehandlung von Lebensmitteln, den geforderten hygienischen Bedingungen entsprochen wird und zum anderen ein Schutz des Faserverbundes bewirkt.
Es gehört ferner zur Erfindung, daß zwischen den einzelnen aus Fasern gebildeten Faserverbundschichten sogenannte druckwellenabsorbierende Zwischenschichten angeordnet sein können, die gewährleisten, daß durch eine gezielte Anordnung eine Umleitung von Reaktionskräften aus der Umfangskraft in eine aufnehmende Längskraft erfolgen kann, somit dieser aus den einzelnen Faserverbundschichten hergestellte Faserverbund mit den einzelnen Zwischenschichten eine gedämpfte Feder darstellt und auch derart wirkt. Was unterstützt wird durch eine bestimmte Konstellation aus Faserverbundwerkstoff und den Zwischenschichten.
Zum gesamten Hochdruckbehälter gehören ferner Verschlußdeckel, die das zylindrische Mittelteil seitlich begrenzen und verschließen, wobei die Verschlußdeckel fest mit dem Mittelteil verbunden sind, jedoch so ausgeführt sind, daß ein Öffnen des Hochdruckbe­ hälters, zur Beschickung und Entnahme der Medien und Produkte, möglich ist.
Ein derart hergestellter Hochdruckbehälter gewährleistet, daß die Behälterwandung im Belastungsfall über den gesamten Querschnitt gleichmäßig Spannung aufnehmen kann, was durch die aufzubringenden Faserverbundschichten realisiert wird, indem mit der innersten Faserverbundschicht beginnend, die einen niedrigeren E-Modul aufweist und die danach folgenden Faserverbundschichten nach außen folgend einen mit jeder Faserverbundschicht steigenden E-Modul besitzen. Diese Änderungen beeinflussen die mechanischen Kennwerte, was infolge der Veränderungen des Wickelwinkels der aufzubringenden Faserschichten- und Matrix-Werkstoffe, der Faservolumengehalte und der Spannungen der aufzubringenden Fasern erreicht wird.
Als Fasern können Glasfasern und Karbonfasern verwendet werden, wobei die Verwendung anderer Faserarten möglich ist.
Im Belastungsfall, das heißt im Betriebszustand des Hochdruckbehälters, kommt es zu unterschiedlichen Dehnungen in Umfangsrichtung und zu unterschiedlichen Dehnungen in Achsrichtung über die Behälterwandstärke, und die dadurch in Umfangsrichtung entstehenden lokalen Wölbungen ändern sich in der Größe parallel zum Druck und üben somit eine belastungskonforme dichtlippenähnliche Funktion gegenüber den Behälter­ deckeln aus.
Die innerste Laminatschicht wird durch eine Hygieneschicht, vorzugsweise aus Edelstahl, ausgekleidet, die ferner so gestaltet ist, daß die großen Dehnungen in Umfangsrichtung ohne Schädigung oder Undichtheiten aufgenommen werden, wobei beispielsweise durch Lamellenstrukturen oder durch wellrohrartige Oberflächen mit variabler Struktur, die Wellrohrstruktur elastisch hinterfüttert ist.
Mit nachfolgendem Ausführungsbeispiel soll die Erfindung näher erläutert werden.
Die dazugehörigen Zeichnungen zeigen in
Fig. 1: einen Hochdruckbehälter im Halbschnitt,
Fig. 2: eine schematische Teilansicht des Aufbaus vom Mittelteil,
Fig. 3: eine Prinzipskizze der Wickellagen der einzelnen Fasern,
Fig. 4: eine Ausführungsform des Hochdruckbehälters mit einem Verschlußdeckel,
Fig. 5: eine weitere Ausführungsform des Hochdruckbehälters.
Die prinziphafte Darstellung des Hochdruckbehälters 1 nach Fig. 1 gibt einen Gesamt­ überblick über die Ausbildung des Hochdruckbehälters, welcher aus dem Mittelteil 2 und den beidseitig vorgesehenen Verschlußdeckeln 3 sowie der metallischen Kontaktschicht 4 besteht, welche als eine metallische Hülse ausgebildet und aus einem hochfesten Material hergestellt ist.
Die Verbindung bzw. die Anordnung der Verschlußdeckel 3 zum Mittelteil 2 ist hier in der Fig. 1 prinziphaft mit den Verbindungselementen 18 dargestellt, welche beispielswei­ se als Zugstangen ausgebildet sein können.
Das Mittelteil 2 besteht dabei aus einem Faserverbund 8, welcher im Wickelverfahren aus einzelnen aus Fasern gebildeten Faserverbundschichten 5 herstellt ist und der als metallische Hülse ausgebildeten Kontaktschicht 4.
Der Aufbau und die Ausbildung des Faserverbundes 8 ist in der Fig. 2 gezeigt, welche der Einfachheit halber nur einen Teil der Faserlagen 9 wiedergibt.
Es wird gezeigt, daß zwischen den jeweiligen Faserlagen 9 einzelne Zwischenschichten 6 vorgesehen sind, die druckwellenabsorbierend wirken und so positiv auf die Druckbelastung des gesamten Hochdruckbehälters 1 einwirken. Dies in der Art und Weise, daß eine Umleitung von Reaktionskräften aus der Umfangskraft in die leichter aufnehmbaren "Längskräften" erfolgt, sich somit ein günstiger Spannungsverlauf auf den gesamten Hochdruckbehälter 1 einstellt, wodurch die im Betriebszustand hohen Drücke statisch und festigkeitsmäßig besser beherrscht werden.
Die Anordnung dieser Zwischenschichten 6, in Verbindung mit den einzelnen Faserlagen 9, stellen weitestgehend in ihrer Gesamtheit eine gedämpfte Feder dar, was realisiert wird über eine bestimmte Faser-Harz-Kombination, das heißt, den verwendeten Materialien dieser Elemente.
Mit der anisotropen Bauweise des Hochdruckbehälters 1, speziell seines Mittelteiles 2, wird eine Spannungsharmonisierung im gesamten System erreicht. Dies durch Verände­ rung der Elastizitätsmodule in den einzelnen Faserverbundschichten 5 und somit im gesamten Faserverbund 8 derart, daß der Gesamtelastizitätsmodul infolge der verwendeten Fasern, ihrer Wickellage und geometrischen Gestalt, von innen nach außen zunehmend verändert wird.
Zum Einsatz kommen epoxidharzgebundene Glas-, Aramid- und Karbonfasern.
Der Wickelwinkel 17 einer jeden einzelnen Faserverbundschicht 5, in einem Winkelbereich von 0 bis 90° ist Ausdruck der mathematischen Funktion in Abhängigkeit von dem Wert des vorherrschenden Druckes und der Größe des Innenraumes 10 vom Hochdruck­ behälter 1, wobei das Wickelregime wesentliche Grundlage für den Aufbau, Gestaltung und Druckfestigkeit des Hochdruckbehälters 1 bildet.
Das Wickelregime, schematisch in der Fig. 3 gezeigt, verdeutlicht, daß die einzelnen Faserlagen 9 in wechselnder Folge aufgebracht sind und der Wickelwinkel 17 im Winkelbereich von 0 bis 90° liegt. Die wechselnde Wickelfolge ist in der Fig. 2 mit dem Plus- und Minuszeichen zur jeweiligen Wickellage angegeben.
Die vorgesehene Kontaktschicht 4, als metallische Hülse ausgeführt, stellt einmal den In­ nenraum 10 des Hochdruckbehälters 1 dar, in dem zu behandelnden Lebensmittel, vor­ zugsweise Fleisch/Fleischwaren Aufnahme finden, um einer Hochdruckbehandlung unter­ zogen werden zu können und zum anderen erfüllt diese Kontaktschicht 4 ferner die Auf­ gabe, einen Schutz der Matrix des Faserverbundes 8 zu erreichen, dies insbesondere unter Beachtung von auftretenden Druckspitzen.
Weitere Ausführungsvarianten eines Hochdruckbehälters 1 ergeben sich auch den Darstel­ lungen der Fig. 4 und 5.
Bei dem Hochdruckbehälter 1 nach Fig. 4 handelt es sich um einen Hochdruckbehälter 1 mit einem mit dem Mittelteil 2 verbundenen Boden und einem einseitig zugeordneten Ver­ schlußdeckel 3, der mit einem Innendeckel 13 ausgebildet ist. Der Verschlußmechanismus bei diesem Hochdruckbehälter 1 ist dabei als ein Vorspannsystem 14 ausgebildet, welches das gesamte Verschlußsystem zum Mittelteil 2 verspannt, den Hochdruckbehälter 1 ver­ schließt und druckausgleichend, druckkomprimierend wirkt.
Bei dem Hochdruckbehälter 1 gemäß Fig. 5 handelt es sich um einen in Schweißkon­ struktion ausgebildeten Hochdruckbehälter 1, dessen Boden 15 mittels einer Schweißnaht 16 zum Mittelteil 2 verschweißt ist. Die Zugänglichkeit des Innenraumes 10 bei dieser Ausführungsvariante wird über ein Verschlußsystem realisiert, bei dem der Verschluß­ deckel 3 herausnehmbar oder auch schwenkbar angeordnet ist. Möglich bei dieser Ausführung ist auch, daß Verschlußsystem analog dem Verspannungssystem 14 gemäß Fig. 4 auszubilden.
Der vorgestellte Hochdruckbehälter 1 gewährleistet gegenüber den herkömmlichen Behältern und deren Herstellungsverfaren eine bessere Bauteilqualität und zeichnet sich durch eine höhere Fertigungssicherheit und eine hohe Belastbarkeit aus.
Bei den bekannten konventionellen Verfahren des Naßwickelns werden die Fasers z. B. in einem Epoxydharzbad benetzt und naß aufgewickelt. Danach erfolgt unter drehender Bewegung des Wickelkörpers eine Aushärtung der Wicklung in einem Ofen. Abschließend ist eine Plastifizierung des Behälters notwendig, um unter Beachtung der unterschiedlichen E-Module der eingesetzten Werkstoffe ein gleichmäßiges Abtragen der Spannungen bei Betriebs- und Prüfdruck zu gewährleisten.
Demgegenüber wird durch die vorgeschlagene Wickelmethodik und der Verwendung der eingesetzten Fasern im Hochdruckbehälter eine Spannungsharmonisierung über die gesamte Behälterwandstärke erreicht, dies durch die von innen nach außen sich verändernden Elastizitätsmodule der einzelnen Faserverbundschichten. Dies sowohl im Hinblick auf die tragbare Spannung als auch mögliche Dehnung bis an ihre zulässigen Spannungs- und Dehnungsgrenzen.
Wie bereits ausgeführt, werden als Materialien für die zu verwendenden Fasern, beispielsweise Glas, Karbon und Aramid verwendet, wobei eine Kombination aus den angegebenen Materialien möglich ist. Eine weitere Einflußgröße ist die Variation des Faservolumengehaltes.
Wie bereits oben ausgeführt, können in dem vorgestellten Hochdruckbehälter 1 unterschiedliche Medien und Produkte behandelt werden, wobei sich die nachfolgenden Ausführungen auf die Behandlung von Lebensmitteln, insbesondere von Fleisch und Fleischprodukten beziehen, mit denen beschrieben wird, wie in dem vorgestellten Hochdruckbehälter diese Produkte einem Hochdrucksterilisationsverfahren unterzogen werden können. Bei diesem Prozeßablauf erhalten die Produkte ihre erforderliche Reifung, ohne daß ihr Nährwert negativ beeinflußt wird. Auch der Geschmack und die natürliche Farbe des bzw. der Produkte bleiben erhalten.
So werden pastöse und feste Produkte, wie eben Fleisch und Fleischprodukte, in ihre Endverpackungen eingefüllt, in den Innenraum 10 des Hochdruckbehälters 1 verbracht, in dem sich ein druckübertragendes Medium befindet, und im weiteren Verfahrensablauf werden das eingebrachte Fleisch bzw. die eingebrachten Fleischprodukte einer Hochdruckbehandlung unterzogen.
Das nachfolgend aufgeführte Beispiel der Herstellung von Brühwurst verdeutlicht den we­ sentlichen Vorteil des Hochdruckbehandlungsverfahrens, da neben der Qualitätserhaltung der Produkte, die Herstellungszeit wesentlich verkürzt wird, was sich auf die Effektivität der Herstellung von Fleisch und Fleischwaren auswirkt.
Betrachtet man nur die reinen Wärmebehandlungszeiten der bisherigen bekannten Ver­ fahren zur Brühwurstherstellung (Thermisches Verfahren), so ergibt sich eine Wärmebe­ handlungszeit bei der Behandlung von Brühwürsten mit einem Kaliber von 120 mm Durchmesser eine Gesamtwärmebehandlungszeit von 250 min. die sich im einzelnen wie folgt zusammensetzt:
  • - Warmebehandlungszeit 120 min. die Brühtemperatur liegt dabei bei 72°C, die Kerntemperatur bei 78°C,
  • - die Haltezeit beträgt ca. 10 min.
  • - die der Wärmebehandlung folgende Kühlung umfaßt einen Zeitraum von bis zu 120 min,
woraus sich die Gesamtzeit von 250 min ergibt.
Demgegenüber steht der Zeitaufwand zur Hochdruckbehandlung einer Brühwurst glei­ chen Kalibers von 5 min.
Dies resultiert daraus, daß es beim Hochdruckverfahren lediglich einer Druckbeaufschla­ gung bedarf, wobei die vorherrschenden Drücke von über 10.000 bar die erforderliche Reife in der genannten Zeit begründen, wobei die technologischen Schritte des Erhitzens und des Kühlens bei der Anwendung des Hochdruckverfahrens entfallen.

Claims (9)

1. Hochdruckbehälter zur Behandlung, zum Transport und zur Lagerung von Produkten und Medien unterschiedlicher Zusammensetzung und Konsistenz bei vorherrschenden Drücken von über 10.000 bar, der aus einem zylindrischen Mittelteil mit seitlich zuordbaren Verschlußelementen besteht, wobei das zylindrische Mittelteil aus einem Verbundwerkstoff, einer metallischen Hülse mit auf dieser aufzuwickelnden Fasern, ausgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - das Mittelteil (2) des Hochdruckbehälters (1) über seinen gesamten Rohr­ querschnitt in einer Faserverbundbauweise mit innenliegender Kontakt­ schicht (4) ausbildet ist,
  • - die eingesetzten Fasern (5) in wechselnder Wickellage und Wickelfolge unter einem bestimmten Wickelwinkel (17) im Wickelbereich von 0 bis 90° derart angeordnet sind, daß die Elastizitätsmodule der aus den einzelnen Fasern herausgebildeten Faserverbundschichten (5) und somit die Belastbarkeit des ausgebildeten Faserverbundes (8) von innen nach außen ansteigen und ihren zulässigen Spannungs-/Dehnungsgrenzen unterliegen,
  • - eine Spannungsharmonisierung im gesamten Hochdruckbehälter (1) bei Ausschluß von Relativbewegungen der Faserverbundschichten (5) unter­ einander erreicht wird,
  • - zwischen den einzelnen Faserverbundschichten (5) Zwischenschichten (6) angeordnet sind,
  • - wobei die im Betriebszustand auftretenden unterschiedlichen Dehnungen, in Umfangsrichtung und Achsrichtung des Hochdruckbehälters (1) wirkend, lokale Wölbungen in Umfangsrichtung bedingen, die sich in der Größe parallel zum Druck ändern und somit eine belastungskonforme dichtlippenähnliche Funktion gegenüber den Verschlußdeckeln (3) des Hochdruck­ behälters (1) ausüben und
  • - die innerste Laminatschicht des Hochdruckbehälters (1) durch eine Hygiene­ schicht aus Edelmetall ausgebildet und so gestaltet ist, daß die großen Dehnungen in Umfangsrichtung aufgenommen werden und die Hygiene­ schicht durch Lamellenstrukturen und/oder durch wellrohrartige Oberflächen mit variabler Struktur elastisch hinterfüttert ist.
2. Hochdruckbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern der zum Faserverbund (8) ausgestalteten Faserverbundschichten (5), mit den zwischen den Faserlagen (9) vorgesehenen Zwischenschichten (6) zur Erzielung eines günstigen Faser-Harz-Verhältnisses mit unterschiedlichen Faserquerschnittsgrößen ausgebildet sind.
3. Hochdruckbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung unterschiedlicher Elastizitäts-Moduli im Faserverbund (8) unterschiedliche Faserverbundschichten (5) schichtweise zum Einsatz kommen oder dies durch den Einsatz von Filamenten mit wechselnden Gehalten, wie Glas, Karbon und Aramid, erreicht wird.
4. Hochdruckbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Fasern und somit auch die so herausgebildeten Faserverbund­ schichten (5) im Faserverbund (8) schichtweise mit einer wechselnden Wickellage (11; 12) unter dem Wickelwinkel (17) im Bereich von 0 bis 90° eingeordnet sind.
5. Hochdruckbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die im Betriebszustand des Hochdruckbehälters (1) entstehende Druckwelle Einbindung findet in die Bemessung/Bestimmung der Elastizitäts-Moduli in Abhängigkeit vom jeweiligen Wickelradius.
6. Hochdruckbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen den Faserverbundschichten (5) vorgesehenen Zwischenschichten (6) durch eine gezielte Anordnung und Ausbildung von Elastizitäts-Modul-Sprüngen eine Umleitung von Reaktionskräften aus der Umfangs- in eine aufnehmbare Längskraft bewirken, im Gesamtsystem eine gedämpfte Feder darstellen, dies bei Ausbildung einer bestimmten Faser-Harz-Konstellation von Faserwerkstoff und verwendeter Materialart der Zwischenschichten (6).
7. Hochdruckbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Mittelteil (2) des Hochdruckbehälters (1) Verschlußdeckel (3) zugeordnet sind, die sowohl fest als auch beweglich, das Mittelteil (2) öffnend oder verschließend, angeordnet sind.
8. Hochdruckbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die als Kontaktschicht (4) wirkende Metallhülse aus einem hochfesten Material hergestellt ist.
9. Verfahren zur Herstellung des Hochdruckbehälters nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die als Metallhülse ausgebildete Kontaktschicht (4) in wechselnder Wickellage (11; 12) einzelne Fasern dergestalt aufgebracht werden, daß sich einzelne Faserverbundschichten (5) herausbilden und die Anordnung und das Aufbringen der einzelnen Fasern so erfolgt, daß die Fasern mit dem geringsten E-Modulwert zuerst und dann die Fasern mit den jeweils höheren E-Modulwerten in wechselnder Wickellage der sich ausbildenden Faserverbundschichten (5) aufgebracht werden und das Mittelteil (2) des Hochdruckbehälters (1) beidseitig mit Verschlußdeckeln (3) versehen wird, wobei zwischen den einzelnen Faserverbundschichten (5) Zwischenschichten (6) eingeordnet sind.
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