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DE3237761C2 - Verfahren zum Herstellen eines Druckbehälters in Verbundbauweise - Google Patents

Verfahren zum Herstellen eines Druckbehälters in Verbundbauweise

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DE3237761C2
DE3237761C2 DE3237761A DE3237761A DE3237761C2 DE 3237761 C2 DE3237761 C2 DE 3237761C2 DE 3237761 A DE3237761 A DE 3237761A DE 3237761 A DE3237761 A DE 3237761A DE 3237761 C2 DE3237761 C2 DE 3237761C2
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winding
during
pressure vessel
manufacturing
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Druckbehälter entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Für Druckbehälter in Verbundbauweise, die in Leichtbauweise hergestellt werden, ist es bekannt, einen Innenbehälter aus Leichtmetall durch eine Stützwicklung mit Fasern, Fäden oder Geweben zu verstärken. Diese Stützbewicklung entlastet den Innenbehälter in der Weise, daß die insgesamt auf den Behälter wirkenden Druckkräfte nur teilweise von dem Innenbehälter und zum größten Teil von der Stützwicklung aufgenommen wird. Um ein möglichst geringes Behältergewicht bei gegebenem Druck und Volumen zu erzielen, ist es zweckmäßig, daß die Materialien für den Innenbehälter und für die Stützwicklung eine möglichst große Reißlänge aufweisen.
Wenn die Belastung in der Behälterwand aufgrund des Behälterinnendrucks sowohl vom Innenbehälter als auch von der Bewicklung aufgenommen werden soll, müssen die absoluten Dehnungen von Innenbehälter und Wickelfaser gleich groß sein. Diese Bedingung hat zur Folge, daß mit Vorteil für den Leichtbau bevorzugt die Kombination von Fasern mit geringem Wärmeausdehnungskoeffizienten, wie z. B. Kohlefasern, mit Leichtmetallinnenbehältern (Aluminium oder Magnesium) Anwendung findet.
Aus Gründen des Leichtbaus ist man bestrebt, einen möglichst großen Anteil der Belastung in der Wicklung aufzunehmen und einen möglichst kleinen Anteil der Belastung mit Hilfe des Innenbehälters wegen seiner geringen Reißlänge. Die konsequente Verfolgung dieses Prinzips führt naturgemäß zu Innenbehältern mit sehr dünnen Wandstärken. Der Wickelvorgang geschieht zwangsläufig mit vorgespannten Fäden. Die beim Wikkelvorgang akkumulierte Fadenspannung führt aber zu einer äußeren Druckbelastung des Innenbehälters und damit zur Gefahr des Knickes der dünnen Wände.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines Druckbehälters der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem das Knieken des Innenbehälters bei der Fertigung nicht eintreten Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch das im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 wiedergegebene Verfahren. Weiterbildungen des Verfahrens enthalten die Ansprüche 2 bis 4.
Die Erfindung hat den wesentlichen Vorteil, daß der stark unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizient der Wickelfaser und des Leichtmetalls dazu benutzt wird, die Akkumulation der Fadenspannung beim Wikkeln durch einen gleichzeitigen Schrumpfungsprozeß aufgrund der Abkühlung des Leichtmetall-Innenbehälters zu vermeiden. Da die notwendige Abkühlung zur Vermeidung der äußeren Druckbelastung durch die Fadenspannung bei etwa 1O0C liegt, ist die Abkühlung leicht durchzuführen. Dabei kann die Abkühlung durch Einfüllen einer gekühlten Flüssigkeit während des Wikkelvorgangs oder mit Hilfe von gekühlter Luft aus einer Klimaanlage erfolgen. Die Abkühlung isi uuch deswegen erforderlich, weil ein Ausgleich der Akkumulation der Fadenspannung durch einen Innendruck wegen ciner dabei auftretenden Verformung des dünnen Inncnbehälters nicht möglich ist.
Beispiel
Es soll ein Gasspeicherbehälter zur Triebwerksversorgung in Raumfahrzeugen hergestellt werden, der ein Volumen von etwa 100 Liter hat. Dazu wird ein Innenbehälter aus Aluminium von 2 mm Wandstärke mit einer Wicklung von mit Kunstharz getränkten Kohlen-
jo stoffascrn verschen. Die Wandstärke der Wicklung isl entsprechend der Form des Behälters unterschiedlich und beträgt ein Mehrfaches der Wandstärke des Innenbehälters, so daß die auf die Behälterwand wirkenden Druckkräfte zu 80—90% von der Wicklung aufgcnommen werden. Während des in bekannter Weise durchgeführten Wickelverfahrens wird etwa 20 Liter einer um 10° gegenüber der Umgebungstemperatur kühlere Flüssigkeit in den Behälter eingefüllt, die ausreicht, um den rotierenden Behälter zu kühlen. Nach Beendigung des Wickelvorgangs wird die Kühlflüssigkeit ausgelassen und der Behälter bis zur Benutzung mit einem mäßigen Innendruck gelagert.

Claims (4)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Herstellen eines Druckbehälters, bei dem auf einen dünnen Innenbehälter aus Leichtmetall eine Siützwicklung aus mit Harz getränkten Fasern großer Reißlänge und geringem Wärmeausdehnungskoeffizienten aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß während des Wickelvorganges der dünne Innenbehälter durch Abkühlung einem Schrumpfungsprozeß ausgesetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenbehälter während des Wikkelvorgangs mit einer gekühlten Flüssigkeit gefüllt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenbehälter während des Wikkelvorgangs von einem gekühlten Gas durchströmt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet daß der Innenbehälter um etwa 1O0C abgekühlt wird.
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