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KR20240032961A - 압력 용기용 보스 조립체 - Google Patents

압력 용기용 보스 조립체 Download PDF

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Publication number
KR20240032961A
KR20240032961A KR1020247004388A KR20247004388A KR20240032961A KR 20240032961 A KR20240032961 A KR 20240032961A KR 1020247004388 A KR1020247004388 A KR 1020247004388A KR 20247004388 A KR20247004388 A KR 20247004388A KR 20240032961 A KR20240032961 A KR 20240032961A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
boss
dome
reinforcement
mandrel
pair
Prior art date
Application number
KR1020247004388A
Other languages
English (en)
Inventor
비외른 크리엘
헤르트 나우번
드리스 드비셔
칸-훙 응우옌
Original Assignee
플라스틱 옴니엄 뉴 에너지스 프랑스
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.)
Filing date
Publication date
Application filed by 플라스틱 옴니엄 뉴 에너지스 프랑스 filed Critical 플라스틱 옴니엄 뉴 에너지스 프랑스
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Abstract

유체 저장 챔버를 규정하는 라이너 (3) 및 상기 라이너 (3) 를 둘러싸거나 감싸는 복합 셸 (4) 을 갖는 압력 용기 (2) 용 보스 조립체 (1) 로서, 보스 조립체 (1) 는 보스부 (1b) 에 커플링된 섬유강화 복합 재료로 이루어진 돔 보강부 (1a) 를 포함하고, 돔 보강부 (1a) 는 복합 셸 (4) 에 의해 덮이도록 구성되고 라이너 (3) 의 돔부 (3a) 를 덮도록 구성되며, 보스부 (1b) 는 돔 보강부 제작 동안에 돔 보강부 (1a) 에 기계적으로 커플링되는, 보스 조립체 (1).

Description

압력 용기용 보스 조립체
본 발명은 유체 저장 챔버를 규정하는 라이너 및 라이너를 둘러싸거나 감싸는 복합 셸을 갖는 압력 용기용 보스 조립체에 관한 것이다. 유체는 압축 이수소가스 (CGH2), 압축 천연가스 (CNG) 와 같은 압축 가스, 액화석유가스 (LPG), 액화천연가스 (LNG) 와 같은 액화 가스 또는 다른 다양한 가압 물질이다.
본 발명은 또한 본 발명에 따른 보스 조립체를 포함하는 다양한 구성요소들을 포함하는 압력 용기에 관한 것이다. 본 발명은 또한 본 발명에 따른 보스 조립체의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 본 발명에 따른 압력 용기의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 본 발명에 따른 압력 용기를 포함하는 차량에 관한 것이다.
고압에서 유체를 저장하기 위한 전형적인 압력 용기는 유체 저장 챔버를 규정하는 라이너를 포함한다. 라이너는 일반적으로 종축을 따라 연장되는 실질적으로 원통형의 중심 부분을 포함하고, 그의 두 측면에는 유체 저장 챔버를 폐쇄하기 위해 ("돔"으로 알려진) 돔형상 캡이 제공된다. 유체 저장 챔버로/로부터 유체를 충전 및 방전하기 위해 극성 보스 (polar boss) 가 구비된 적어도 하나의 극성 개구가 제공된다.
압력 용기가 가압 물질로 채워질 때 라이너를 강화하고 유체 저장 챔버 내부의 고압에 대해 저항성을 갖게 하기 위해, 라이너는 복합 셸로 둘러싸이거나 감싸인다.
필라멘트-와인딩 방법을 이용하여 복합 셸을 수득하는 것이 알려져 있다. 필라멘트-와인딩 방법은, 보강 섬유 다발들 (얀들) 을 미리 수지로 함침시켜 토우형 프리프레그 (tow shaped prepreg) 를 제조하고 토우형 프리프레그를 라이너에 와인딩하여 복합 셸을 형성하는 방법, 또는 미리 결정된 방향으로 공급된 섬유 다발들을 수지로 함침시켜 라이너에 와인딩하는 방법이다.
필라멘트-와인딩에 의해 제조된 복합 셸을 갖춘 압력 용기에서, 중요한 양의 보강 섬유들이 사용된다. 실제로, 복합 셸은 반경방향 및 축방향 둘 다에서 압력 강도를 제공하기 위해 원주방향 층들 ("후프 층들"로도 알려짐) 및 나선형 층들 둘 다를 포함한다. 원주방향 층들의 섬유들은 압력 용기의 원통형 중심 부분에 원주 방향으로 압력 강도를 제공하기 위해 접선 섬유 방향을 갖는다. 나선형 층들은 압력 용기의 중심 부분에 압력 용기의 축방향 압력 강도를 제공하지만, 또한 이 영역에서 내부 압력을 견디기 위해 돔들을 덮는다.
압력 용기의 돔들을 보강하기 위해 나선형 층들에 의해 섬유들을 와인딩하는 것은 원통형 중심 부분을 축방향으로 보강하는 데 필요한 것보다 더 많은 섬유 재료를 필요로 한다. 그러나, 연속 와인딩 공정은 돔들 위에 그리고 중심 부분 위에 연속적으로 나선형 층들을 배치하는 것을 포함하며, 이에 의해 많은 섬유 재료가 중심 부분에 사용되어야 하며, 이는 압력 용기의 중량, 생산 시간 및 비용을 증가시킨다.
국제특허출원 WO2017137278A는 동일한 강도 특성을 유지하면서 복합 셸을 제작하기 위해 더 적은 섬유 재료를 사용할 수 있게 하는 폴 캡 보강 층을 개시한다. 그러나, 이 해결책은 폴 캡 보강 층을 돔 상에 적용하기 전에 라이너 상에 장착될 극성 보스를 암시하는데, 이는 조립 클리어런스의 수 및 조립 작업의 수를 증가시켜 압력 용기의 생산을 복잡하게 하기 때문에 만족스럽지 않다.
따라서, 조립 클리어런스 및 조립 작업의 증가를 피하면서 가능한 한 적은 양의 섬유재를 사용하여 비용 효율적이며 시간 효율적으로 돔 영역에서 효과적으로 보강될 수 있는 압력 용기 및 그 제조 방법이 필요하다.
본 발명은 유체 저장 챔버를 규정하는 라이너 및 라이너를 둘러싸거나 감싸는 복합 셸을 갖는 압력 용기용 보스 조립체로서, 보스 조립체는 보스부에 커플링된 섬유강화 복합 재료로 이루어진 돔 보강부를 포함하고, 돔 보강부는 복합 셸에 의해 덮이도록 구성되고 라이너의 돔부를 덮도록 구성되며, 돔 보강부는 돔 보강부 제작 동안에 보스부에 기계적으로 커플링되고, 돔 보강부는 보스부에 대한 돔 보강부의 축방향 이동을 차단하기 위해 보스부 상에 배치되는 축방향 접합부 (axial abutment portion) 를 포함하는 고정 수단에 의해 보스부에 고정식으로 커플링되는, 압력 용기용 보스 조립체를 제공한다.
선행 기술과 비교하여, 본 발명에 따른 보스 조립체는 보스부와 돔 보강부 사이에 어떠한 조립 클리어런스 없이 제작된다. 이 조항은 압력 용기를 제조하는 데 필요한 조립 작업 및 조립 클리어런스의 총 수를 줄일 수 있게 한다. 또한, 돔 보강부가 돔 보강부 제작 동안에 보스부에 기계적으로 커플링된다는 것은, 본 발명에 따른 보스 조립체가 독립형 보스 조립체이어서, 보스 조립체로 하여금, 극성 보스부와 폴 캡 보강 층이 라이너에 하나 다음에 다른 하나가 장착되는 2개의 별개 부분인 선행 기술에 비해 하나의 단일 단계로 라이너에 장착될 수 있게 한다는 것을 의미한다. 고정 수단은 돔 보강부가 보스부에 고정될 수 있게 하여, 보스 조립체는 단일 유닛으로서 취급될 수 있고, 생산 시간을 단축할 수 있다.
바람직한 실시형태에서, 라이너는 열가소성 재료로 제조된 플라스틱 라이너이다. 이는 타입 IV 압력 용기를 제조할 수 있게 한다.
바람직한 실시형태에서, 복합 셸은 섬유강화 복합 셸이다. 이는 섬유강화 복합 셸의 기계적 강도와 중량 감소 사이의 양호한 절충을 가능하게 한다.
보스부는 극성 보스 또는 블라인드 보스이다. 보스부는 라이너에 부착된 피팅이고, 극성 보스의 경우 밸브 시스템에 대한 연결을 제공하도록 구성되거나, 블라인드 보스의 경우 필라멘트-와인딩기 (filament-winding machine) 내에 라이너를 유지하도록 구성된다.
바람직한 실시형태에서, 보스부는 금속, 플라스틱 및 세라믹으로 이루어진 군에서 선택된 재료로 이루어진다. 바람직하게는, 보스부는 알루미늄으로 이루어진다. 이는 보스부의 기계적 강도와 중량 감소와 사이의 양호한 절충을 가능하게 한다.
바람직한 실시형태에서, 섬유강화 복합 재료의 복합 재료는 열경화성 수지 및 열가소성 중합체로 이루어진 군으로부터 선택된다. 바람직하게는, 섬유강화 복합 재료의 복합 재료는 열경화성 수지이다.
열경화성 수지는 경화 조건 (예를 들어, 열, UV 또는 다른 방사선, 또는 단순 서로 접촉) 에 노출 시에 반응하여 열경화성 수지를 형성하는, 반응성 열경화성 전구체를 형성하는 둘 이상의 반응성 구성성분들을 혼합함으로써 형성된다. 열경화성 매트릭스는 고성능 복합재를 산출하기 위해 완전히 경화되어야 한다. 일단 경화되면, 열경화성 수지는 솔리드이며, 수지가 더 이상 흐를 수 없기 때문에 더 이상 가공되거나 재성형될 수 없다. 열경화성 수지의 예는 불포화 폴리에스테르, 에폭시, 비닐 에스테르, 폴리우레아, 이소시아누레이트, 및 폴리우레탄 수지를 포함한다. 점착성이지만 여전히 연질이도록 부분적으로만 경화된 반응성 수지로 함침된 섬유로 제조된 열경화성 프리프레그를 제조할 수 있다. 프리프레그는 저장되고 나중에 수지를 UV에 가열 또는 노출시켜 프리프레그를 완전 경화시키고 고형화시킴으로써 압력 하에서 추가로 가공될 수 있다.
열가소성 중합체는 각각 온도를 증가 및 하강시킴으로써 고체 상태(또는 비-유동성 상태)로부터 액체 상태(또는 유동성 상태)로 그리고 그 반대로 패스할 수 있다. 반결정성 중합체의 경우, 열가소성 물질의 온도를 낮추면 결정의 형성 및 열가소성 물질의 고화가 촉진된다. 역으로, 반결정성 중합체를 그의 용융 온도 초과로 가열하는 것은 결정을 용융시키고, 열가소성 물질이 유동할 수 있다. 반결정성 열가소성 물질의 예는 폴리에테르 케톤, 예컨대 PEEK, PEKK, PEKKEK, 폴리아미드, 예컨대 PA6, PA66, PA10, PA11, PA12, 폴리올레핀, 예컨대 PE, PP 등을 포함한다. 비정질 열가소성 물질은 결정을 형성하지 않고, 용융 온도를 갖지 않는다. 비정질 열가소성 물질은 재료 온도가 그의 유리 전이 온도 미만인지 또는 초과인지에 따라 응고되거나 유동성이 된다. 비정질 열가소성 물질의 예는 PEI, PSU, PES, PC, PS, TPU 등을 포함한다. 따라서, 반결정질 및 비정질 열가소성 물질 둘 모두는 용융 또는 유리 전이 온도 이상으로 가열함으로써 재성형될 수 있고, 그에 따라 온도를 낮춤으로써 새로운 형상으로 동결될 수 있다. 물리적 관점에서 엄격하게 정확하지는 않지만, 단순화를 위해, 액체 상태의 반결정질 및 비정질 열가소성 물질 둘 모두는 본 명세서에서 "열가소성 멜트"로 지칭된다.
바람직한 실시형태에서, 섬유강화 복합 재료의 섬유는 탄소 섬유, 아라미드 섬유 및 유리 섬유로 이루어진 군으로부터 선택된 섬유이다. 이는 섬유강화 복합 재료의 기계적 강도와 중량 감소 사이의 양호한 절충을 가능하게 한다.
바람직한 실시형태에서, 돔 보강부를 제작하기 위해 사용되는 섬유강화 복합재의 섬유는 높은 모듈러스를 갖는 연속 섬유이다. 이는 섬유강화 복합 재료의 기계적 강도를 더욱 향상시킨다.
바람직한 실시형태에서, 돔 보강부는 와인딩, 랩핑 (wrapping), 브레이딩 (braiding) 및 테이프 배치 (tape placement) 기술들로 이루어진 군에서 선택된 기술들 중 적어도 하나를 이용하여 제작되고, 보스부는 돔 보강부를 제작하기 위한 맨드릴의 일부로서 사용된다. 유리하게는, 테이프 배치 기술은 레이저 보조 테이프 배치 (laser assisted tape placement; LATP) 기술이다.
바람직하게는, 돔 보강부는 와인딩 기술을 이용하여 제조되며, 보스부는 돔 보강부를 제조하기 위한 맨드릴의 와인딩부로서 사용된다.
바람직한 실시형태에서, 보스부는 유체 연통 포트를 제공하는 축방향 원통형 중공부를 포함하는 목부를 포함하는 극성 보스이고, 목부의 일 축방향 단부는 보스부를 라이너에 커플링하기 위한 제 1 커플링 표면을 제공하도록 구성된다. 바람직하게는, 제 1 커플링 표면은 보스부와 라이너 사이의 제 1 접촉 표면이다.
다른 바람직한 실시형태에서, 극성 보스는 목부로부터 반경방향 외향으로 연장되는 플랜지부를 더 포함하고, 플랜지부는 내부 표면 및 외부 표면을 가지며, 플랜지부의 내부 표면은 보스부를 라이너에 커플링하기 위한 제 2 커플링 표면을 제공하도록 구성되고, 플랜지부의 외부 표면은 돔 보강부 제작 동안에 돔 보강부를 보스부에 커플링하기 위한 제 3 커플링 표면을 제공한다. 바람직하게는, 제 2 커플링 표면은 보스부와 라이너 사이의 제 2 접촉 표면이고, 제 3 커플링 표면은 돔 보강부 제작 동안에 돔 보강부와 보스부 사이의 제 3 접촉 표면이다.
대안적인 실시형태에서, 보스부는 목부를 포함하는 블라인드 보스이다.
바람직한 실시형태에서, 돔 보강부는 돔 보강부와 보스부 사이의 접착을 위해 접착제 요소, 예를 들어 아교(glue)를 포함하는 고정 수단에 의해 보스부에 고정식으로 커플링된다. 이는 돔 보강부가 보스부에 고정될 수 있게 하여, 보스 조립체는 단일 유닛으로서 취급될 수 있고, 생산 시간을 단축할 수 있다. 접착제 요소의 이용은 보스 조립체를 위해 표준 보스부를 이용할 수 있게 한다. 접착제 요소는 열 활성화 접착제일 수 있다.
바람직한 실시형태에어서, 고정 수단은 플랜지부의 외부 표면에 고정된 적어도 하나의 나사 또는 핀을 포함한다. 적어도 하나의 나사 또는 핀은 보스부에 대한 돔 보강부의 반경방향, 축방향 및 회전 운동을 차단하기 위해 돔 보강부를 관통한다. 돔 보강부의 반경방향, 축방향 및 회전 운동은 보스부의 목부의 축에 대해 규정되는 것으로 이해된다.
다른 바람직한 실시형태에서, 고정 수단은 보스부의 목부의 외부 표면 상에 배치된 비원형 단면 형상의 원통형 표면부 형태의 반경방향 및 회전방향 접합부를 포함한다. 비원형 단면 형상의 원통형 표면부는 보스부에 대한 돔 보강부의 반경방향 및 회전 운동을 차단하기 위해 돔 보강부에 의해 둘러싸이거나 감싸인다. 고정 수단의 축방향 접합부는 보스부에 대한 돔 보강부의 축방향 운동을 차단하도록 보스부의 목부 상에 배치된다. 단면 형상은 보스부의 목부의 축에 직교하는 평면에 배치된다.
바람직한 실시형태에서, 비원형 단면 형상은 다각형, 타원형 및 끝이 잘린 원형 (truncated-circular) 단면 형상으로 이루어진 군으로부터 선택되고, 축방향 접합부는 홈, 윙릿 (winglet), 핀 등 중 적어도 하나로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 발명은 또한 유체 저장 챔버를 규정하는 라이너, 라이너를 둘러싸거나 감싸는 복합 셸 및 본 발명에 따른 보스 조립체를 포함하는 압력 용기에 관한 것으로, 돔 보강부는 복합 셸에 의해 덮이고 라이너의 돔부를 덮는다. 라이너의 돔부는 돔부의 전체 표면 또는 그 일부이다.
본 발명은 또한 본 발명에 따른 압력 용기를 포함하는 차량에 관한 것이다.
본 발명은 또한 돔 보강부 및 보스부를 갖는 보스 조립체의 제조 방법에 관한 것이다. 방법은 다음의 단계들을 포함한다:
- 돔형상부를 갖는 맨드릴을 제공하는 단계,
- 보스부를 맨드릴의 돔형상부 상에 위치시키는 단계,
- 보스부를 포함하는 맨드릴을 필라멘트-와인딩기 내에 배치하는 단계,
- 보스부와 맨드릴의 돔형상부 상에 보강 섬유들의 층들을 와인딩함으로써 돔 보강부를 제작하고, 돔 보강부를 보스부에 기계적으로 커플링하도록 보스부에 대한 돔 보강부의 축방향 운동을 차단하기 위해 보스부에 배치된 축방향 접합부를 포함하는 고정 수단에 의해 돔 보강부를 보스부에 고정식으로 커플링시키는 단계.
바람직한 실시형태에서, 보스부와 맨드릴 상에 보강 섬유들의 층들을 와인딩함으로써 돔 보강부를 제작하는 단계는 돔 보강부를 보스부에 고정식으로 커플링시키도록 보스부의 고정 커플링부 상에 보강 섬유들을 와인딩하는 단계를 포함한다. 고정 커플링부는 나사, 핀, 윙릿, 홈 및 비원형 단면 형상의 원통형 표면부 중 적어도 하나로 이루어진 군으로부터 선택된다. 대안적으로, 보스부와 맨드릴 상에 보강 섬유들의 층들을 와인딩함으로써 돔 보강부를 제작하는 단계는 돔 보강부를 제작하기 전에 보스부 상에 접착제 요소, 예커내 아교를 도포하는 단계를 포함한다. 접착제 요소는 열 활성화 접착제일 수 있다.
바람직한 실시형태에서, 보강 섬유는 액체 매트릭스로 함침된다. 방법은 다음의 추가 단계들:
- 액체 매트릭스를 경화시키거나 중합시키는 단계,
- 맨드릴로부터 보스 조립체를 제거하는 단계
를 포함하여서, 섬유강화 복합 재료를 포함하는 독립형 보스 조립체를 획득한다.
액체 매트릭스는 반응성 열경화성 전구체 및 열가소성 멜트로 이루어진 군으로부터 선택된다.
유리하게는, 액체 매트릭스를 경화시키거나 중합시키는 단계는 액체 매트릭스를 완전히 경화 또는 완전히 중합시키는 단계이다. 이는 복합 셸이 경화 또는 중합될 때 돔 보강부가 복합 셸과 화학적으로 반응(예를 들어, 결합)하는 것을 방지한다. 게다가, 이는 추가 단계에서 돔 보강부를 절단하는 것을 용이하게 한다.
대안적인 실시형태에서, 보강 섬유는 건식 보강 섬유이다. 방법은 다음의 추가 단계들:
- 돔 보강부와 보스부를 포함하는 맨드릴을 몰드 내에 배치하는 단계,
- 수지 주입 또는 수지 이송 성형 공정을 수행하는 단계,
- 돔 보강부와 보스부를 포함하는 맨드릴을 몰드로부터 제거하는 단계,
- 맨드릴로부터 보스 조립체를 제거하는 단계
를 포함하여서, 섬유강화 복합 재료를 포함하는 독립형 보스 조립체를 획득한다.
바람직한 실시형태에서, 맨드릴로부터 보스 조립체를 제거하는 단계는 돔 보강부를 원주방향으로 절단하는 단계를 포함한다. 이로써 돔 보강부를 맨드릴로부터 자유롭게 할 수 있다. 또한, 돔 보강부가 보스부에 고정식으로 커플링된다는 것은 보스부가 보스 조립체의 단단한 파지를 제공하기 때문에 보다 안정적인 절단 작업을 허용한다.
대안적인 실시형태에서, 본 발명은 압력 용기용 한 쌍의 보스 조립체들의 제조 방법에 관한 것이며, 상기 쌍의 각각의 보스 조립체는 돔 보강부 및 보스부를 가지며, 이 방법은 다음의 단계들을 포함한다:
- 2개의 대칭적인 돔형상부들을 갖는 맨드릴을 제공하는 단계,
- 쌍의 보스 조립체들의 각각의 보스부를 맨드릴의 각각의 돔형상부 상에 위치시키는 단계,
- 쌍의 보스부들을 포함하는 맨드릴을 필라멘트-와인딩기 내에 배치하는 단계,
- 맨드릴의 각각의 대칭적인 돔형상부 및 쌍의 보스 조립체들의 각각의 보스부에 보강 섬유들의 층들을 와인딩함으로써 상기 쌍의 보스 조립체들의 각각의 돔 보강부를 제작하고, 쌍의 돔 보강부들을 쌍의 보스부들에 기계적으로 커플링하도록 보스부들에 대한 돔 보강부들의 축방향 운동을 차단하기 위해 각각의 보스부에 배치된 축방향 접합부를 포함하는 고정 수단에 의해 각각의 돔 보강부를 각각의 보스부에 고정식으로 커플링시키는 단계. 이는 2개의 보스 조립체들을 동시에 제작할 수 있게 한다.
바람직한 실시형태에서, 맨드릴의 각각의 대칭적인 돔형상부와 쌍의 보스 조립체들의 각각의 보스부에 보강 섬유들의 층들을 와인딩함으로써 쌍의 보스 조립체들의 각각의 돔 보강부를 제작하는 단계는, 쌍의 돔 보강부들을 쌍의 보스부들에 고정식으로 커플링하기 위해 각각의 보스부의 고정 커플링부에 보강 섬유들을 와인딩하는 단계를 포함한다. 고정 커플링부는 나사, 핀, 윙릿, 홈 및 비원형 단면 형상의 원통형 표면부 중 적어도 하나로 이루어진 군으로부터 선택된다. 대안적으로, 맨드릴의 각각의 대칭적인 돔형상부 및 쌍의 보스 조립체들의 각각의 보스부 상에 보강 섬유들의 층들을 와인딩함으로써 쌍의 보스 조립체들의 각각의 돔 보강부를 제작하는 단계는 돔 보강부들을 제작하기 전에 보스부들 상에 접착제 요소, 예를 들어 아교를 도포하는 단계를 포함한다. 접착제 요소는 열 활성화 접착제일 수 있다.
바람직한 실시형태에서, 보강 섬유들은 액체 매트릭스로 함침되고, 방법은 다음의 추가 단계들:
- 액체 매트릭스를 경화시키거나 중합시키는 단계,
- 맨드릴로부터 쌍의 보스 조립체들을 제거하는 단계
를 포함하여서, 섬유강화 복합 재료를 포함하는 2개의 독립형 보스 조립체들을 획득한다.
액체 매트릭스는 반응성 열경화성 전구체 및 열가소성 멜트로 이루어진 군으로부터 선택된다.
유리하게는, 액체 매트릭스를 경화시키거나 중합시키는 단계는 액체 매트릭스를 완전히 경화 또는 완전히 중합시키는 단계이다. 이는 복합 셸이 경화 또는 중합될 때 2개의 돔 보강부들이 복합 셸과 화학적으로 반응(예를 들어, 결합)하는 것을 방지한다. 게다가, 이는 추가 단계에서 2개의 돔 보강부들을 절단하는 것을 용이하게 한다.
대안적인 실시형태에서, 보강 섬유들은 건식 보강 섬유들이고, 방법은 다음의 추가 단계들:
- 쌍의 돔 보강부들과 쌍의 보스부들을 포함하는 맨드릴을 몰드 내에 배치하는 단계,
- 수지 주입 또는 수지 이송 성형 공정을 수행하는 단계,
- 쌍의 돔 보강부들과 쌍의 보스부들을 포함하는 맨드릴을 몰드로부터 제거하는 단계,
- 맨드릴로부터 쌍의 보스 조립체들을 제거하는 단계
를 포함하여서, 섬유강화 복합 재료를 포함하는 2개의 독립형 보스 조립체들을 획득한다.
바람직한 실시형태에서, 맨드릴로부터 쌍의 보스 조립체들을 제거하는 단계는 쌍의 돔 보강부들을 원주방향으로 절단하는 단계를 포함한다. 이는 쌍의 돔 보강부들을 맨드릴로부터 자유롭게 하고 그것을 2개의 별개의 돔 보강부들로 분할할 수 있게 한다. 또한, 각각의 돔 보강부가 보스부에 고정식으로 커플링된다는 것은 보스부가 보스 조립체의 단단한 파지를 제공하기 때문에 보다 안정적인 절단 작업을 허용한다.
본 발명은 또한 보스 조립체를 포함하는 압력 용기의 제조 방법에 관한 것이고, 보스 조립체는 보스부에 고정식으로 커플링된 돔 보강부를 갖고, 이 방법은 다음의 단계들을 포함한다:
- 보스 조립체를 라이너의 돔부 상에 위치시키는 단계,
- 보스 조립체와 라이너 위에 복합 셸을 제작하는 단계.
바람직한 실시형태에서, 보스 조립체와 라이너 위에 복합 셸을 제작하는 단계는 복합 셸을 경화 또는 중합시키는 단계를 포함한다.
추가의 바람직한 실시형태에서, 보스 조립체와 라이너 위에 복합 셸을 제작하는 단계는 라이너 내에 처리 가스 (processing gas) 를 주입하는 단계가 선행된다. 처리 가스는 라이너 및 돔 보강부의 제작 동안에 그들의 치수들에서 발생하는 치수 변동들로 인해 라이너와 돔 보강부 사이에 나타날 수 있는 임의의 치수 클리어런스를 제거하기에 충분히 높은 압력으로 주입된다.
본 발명에 따른 보스 조립체의 보스부를 수용하기 위한 수단을 갖는 필라멘트-와인딩기용 맨드릴이 제공된다.
바람직한 실시형태에서, 보스 조립체의 보스부를 수용하기 위한 수단은 보스부를 맨드릴에 체결하기 위한 체결 수단을 포함한다. 바람직하게는, 체결 수단은 나사결합 수단, 기계적 인터로킹 수단, 신속 연결 수단 등 중 적어도 하나로 이루어진 군으로부터 선택된다.
다른 바람직한 실시형태에서, 맨드릴은 돔 보강부 제작 동안 돔 보강부 형상의 치수 안정성을 증가시키기 위해 열 조절 시스템 (thermal conditioning system) 을 포함하여서, 조립 클리어런스의 증가를 피한다. 열 조절 시스템은 작은 온도 범위 내에서 맨드릴의 온도를 조절하는 시스템이다.
도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태의 부분 단면도이다.
도 2 는 본 발명의 제 2 실시형태의 부분 단면도이다.
도 3 은 본 발명의 제 3 실시형태의 부분 단면도이다.
도 4 는 본 발명의 제 4 실시형태의 부분 단면도이다.
도 5 는 본 발명의 제 5 실시형태의 부분 단면도이다.
도 6 은 본 발명의 제 6 실시형태의 부분 단면도이다.
도 7 은 본 발명의 제 7 실시형태의 부분 단면도이다.
도 8 은 본 발명의 제 8 실시형태의 부분 단면도이다.
도 9 는 비원형 단면 형상의 3개의 예를 도시한다.
도 10 은 제 6 및 제 7 실시형태의 특정 배치를 도시한다.
본 발명은 특정 실시형태들에 관하여 그리고 소정의 도면들을 참조하여 설명될 것이지만 발명은 이에 제한되는 것이 아니라 청구항들에 의해서만 제한된다. 설명된 도면들은 단지 개략적이고 비제한적이다. 도면에서는, 일부 요소의 크기가 과장될 수도 있으며, 설명 목적을 위해 축척에 따라 도시되지 않을 수도 있다. 치수 및 상대 치수는 본 발명을 실시하기 위한 실제 축소에 부합하지 않는다.
청구항에서 사용된 용어 "포함하는" 은 그 다음에 열거된 수단으로 제한되는 것으로 해석되어서는 안되며; 이는 다른 요소들이나 단계들을 배제하지 않는다. 따라서, 이는 언급된 특징들, 정수들, 단계들 또는 구성요소들의 존재를 특정하는 것으로 해석되어야 하지만, 하나 이상의 다른 특징들, 정수들, 단계들 또는 구성요소들, 또는 이들의 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하지 않는다. 따라서, "수단 A 및 B 를 포함하는 디바이스" 라는 표현의 범위는 구성요소들 A 및 B 로만 이루어진 디바이스들로 제한되지 않아야 한다. 이는 본 발명과 관련하여, 디바이스의 관련 구성요소들만이 A 및 B 인 것을 의미한다.
도 1 에 도시된 바와 같이, 본 발명은 유체 저장 챔버를 규정하는 라이너 (3) 및 라이너 (3) 를 둘러싸거나 감싸는 복합 셸 (4) 을 갖는 압력 용기 (2) 를 위한 보스 조립체 (1) 에 관한 것이다. 압력 용기 (2) 는 종축 (X) 을 가지며, 차량의 연료 전지에 전력을 공급하기 위한 디하이드로겐을 포함할 수 있다. "압력 용기"라는 표현은 700 bar에 이르는 내부 압력을 견딜 수 있는 압력 하에 가스를 저장하도록 의도된 용기를 의미한다. 예를 들어, 압력 용기는 United Nations 에 의해 발행된 "Agreement Concerning the Adoption of Uniform Technical Prescriptions for Wheeled Vehicles, Equipment and Parts which can be Fitted and/or be Used on Wheeled Vehicles and the Conditions for Reciprocal Recognition of Approvals Granted on the Basis of these Prescriptions" 의 Addendum 133 - Regulation No. 134 를 준수할 수도 있다.
보스 조립체 (1) 는 보스부 (1b) 에 커플링되는 돔 보강부 (1a) 를 포함한다. 보스부 (1b) 는 금속, 플라스틱 및 세라믹으로 이루어진 군에서 선택된 재료로 이루어진다. 일례로, 보스부는 알루미늄으로 이루어진다. 돔 보강부 (1a) 는 섬유강화 복합 재료로 이루어진다. 섬유강화 복합 재료의 복합 재료는 열경화성 수지 및 열가소성 중합체로 이루어진 군으로부터 선택되고, 섬유강화 복합 재료의 섬유는 탄소 섬유, 아라미드 섬유 및 유리 섬유로 이루어진 군으로부터 선택된 섬유이다. 바람직하게는, 섬유강화 복합 재료의 복합 재료는 열경화성 수지이고, 섬유강화 복합 재료의 섬유는 높은 모듈러스를 갖는 연속 섬유이다. 돔 보강부 (1a) 는 복합 셸 (4) 에 의해 덮이도록 구성되고, 라이너 (3) 의 돔부 (3a) 를 덮도록 구성된다. 돔 보강부 (1a) 는 돔 보강부 제조 동안 보스부 (1b) 에 기계적으로 커플링된다. 본 예에서, 보스부 (1b) 는 밸브 시스템 (9) 에 연결된다.
돔 보강부 (1a) 는 와인딩 (winding), 랩핑 (wrapping), 브레이딩 (braiding) 및 테이프 배치 (tape placement) 기술로 이루어진 군에서 선택된 기술 중 적어도 하나를 이용하여 제조되며, 보스부 (1b) 는 돔 보강부 (1a) 를 제조하기 위한 맨드릴 (미도시) 의 일부로서 사용된다. 유리하게는, 테이프 배치 기술은 레이저 보조 테이프 배치 (LATP) 기술이다.
바람직하게는, 돔 보강부 (1a) 는 와인딩 기술을 이용하여 제조되며, 보스부 (1b) 는 돔 보강부 (1a) 를 제조하기 위한 맨드릴의 와인딩부로서 사용된다.
도 1 에 도시된 예에서, 보스부 (1b) 는 유체 연통 포트를 제공하는 축방향 원통형 중공부를 포함하는 목부 (11) 를 포함하는 극성 보스 (10) 이다. 목부 (11) 의 일 축방향 단부 (11b) 는 보스부 (1b) 를 라이너 (3) 에 커플링하기 위한 제 1 커플링 표면을 제공하도록 구성된다.
도 2 내지 도 7 에 도시된 예들에서, 극성 보스 (10) 는 목부 (11) 의 축방향 단부 (11b) 로부터 반경방향 외향으로 연장되는 플랜지부 (12) 를 더 포함한다. 플랜지부 (12) 는 내부 표면 (12a) 과 외부 표면 (12b) 을 가지며, 플랜지부 (12) 의 내부 표면 (12a) 은 보스부 (1b) 를 라이너 (3) 에 커플링하기 위한 제 2 커플링 표면을 제공하도록 구성되고, 플랜지부 (12) 의 외부 표면 (12b) 은 돔 보강부 제조 동안 돔 보강부 (1a) 를 보스부 (1b) 에 커플링하기 위한 제 3 커플링 표면을 제공한다.
다른 예 (미도시) 에서, 보스부 (1b) 는 목부를 포함하는 블라인드 보스이다.
유리하게는, 돔 보강부 (1a) 는 고정 수단에 의해 보스부 (1b) 에 고정 커플링된다.
도 1 내지 도 5 에 도시된 실시형태들에서, 고정 수단은 보스부 (1b) 의 목부 (11) 의 외부 표면 (11a) 상에 배열된 비원형 단면 형상 (7a)(도 9 참조) 의 원통형 표면부 (7) 를 포함한다. 비원형 단면 형상 (7a) 의 원통형 표면부 (7) 는 보스부 (1b) 에 대한 돔 보강부 (1a) 의 반경방향 및 회전 운동을 차단하기 위해 돔 보강부 (1a) 에 의해 둘러싸이거나 감싸인다. 고정 수단은 보스부 (1b) 에 대한 돔 보강부 (1a) 의 축방향 이동을 차단하기 위해 보스부 (1b) 의 목부 (11) 에 배열되는 축방향 접합부 (8) 를 더 포함한다.
도 1 내지 도 5 에 도시된 바와 같이, 축방향 접합부 (8) 는 홈 (8a), 윙릿 (8b), 핀 (8c) 등 중 적어도 하나로 이루어진 군으로부터 선택된다.
도 6 및 도 7 에 도시된 실시형태들에서, 고정 수단은 플랜지부 (12) 의 외부 표면 (12b) 에 고정된 적어도 하나의 나사 (5) 또는 핀 (6) 을 포함한다. 적어도 하나의 나사 (5) 또는 핀 (6) 은 보스부 (1b) 에 대한 돔 보강부 (1a) 의 반경방향, 축방향 및 회전 운동을 차단하기 위해 돔 보강부 (1a) 를 관통한다. 나사 (5) 의 경우, 축방향 차단은 나사 (5) 가 돔 보강부 (1a) 를 유지하는 나사 헤드를 갖는다는 사실에 의해 보장된다. 핀 (6) 의 경우, 축방향 차단은 핀 (6) 이 종축 (X) 을 따른 돔 보강부 (1a) 의 임의의 이동을 방지하는 종축 (X) 과 시컨트(secant)인 핀 축을 갖는다는 사실에 의해 보장된다.
도 8 에 도시된 실시형태들에서, 고정 수단은 목부 (11) 의 외부 표면 (11a) 에 고정된 적어도 하나의 핀 (6) 을 포함한다. 적어도 하나의 핀 (6) 은 보스부 (1b) 에 대한 돔 보강부 (1a) 의 반경방향, 축방향 및 회전 운동을 차단하기 위해 돔 보강부 (1a) 를 관통한다.
도 1 내지 도 8 에 도시된 바와 같이, 본 발명은 또한 압력 용기 (2) 에 관한 것이다. 압력 용기 (2) 는 유체 저장 챔버를 규정하는 라이너 (3), 라이너 (3) 및 보스 조립체 (1) 를 둘러싸거나 감싸는 복합 셸 (4) 을 포함한다. 라이너는 돔부 (3a) 및 종축 (X) 을 따라 연장되는 원통형 부분 (3b) 을 갖는다. 돔 보강부 (1a) 는 라이너 (3) 의 돔부 (3a) 를 덮고, 복합 셸 (4) 은 돔 보강부 (1a) 및 라이너 (3) 의 원통형 부분 (3b) 을 덮는다. 본 예에서, 압력 용기는 타입 IV 압력 용기이고, 라이너는 열가소성 재료로 제조된 플라스틱 라이너이다.
본 발명은 또한 압력 용기 (2) 용 보스 조립체 (1) 의 제조 방법에 관한 것이다. 보스 조립체 (1) 는 돔 보강부 (1a) 및 보스부 (1b) 를 갖는다. 방법은 다음의 단계들을 포함한다:
- 돔형상부 (미도시) 를 갖는 맨드릴을 제공하는 단계,
- 보스부 (1b) 를 맨드릴의 돔형상부에 위치시키는 단계,
- 보스부 (1b) 를 포함하는 맨드릴을 필라멘트-와인딩기 내에 배치하는 단계,
- 돔 보강부 (1a) 를 보스부 (1b) 에 기계적으로 커플링하도록 맨드릴의 돔형상부 및 보스부 (1b) 상에 보강 섬유들의 층들을 와인딩함으로써 돔 보강부 (1a) 를 제작하는 단계.
바람직한 실시형태에서, 맨드릴 및 보스부 (1b) 상에 보강 섬유들의 층들을 와인딩함으로써 돔 보강부 (1a) 를 제작하는 단계는 돔 보강부 (1a) 를 보스부 (1b) 에 고정 커플링하도록 보스부 (1b) 의 고정 커플링부 상에 보강 섬유들을 와인딩하는 단계를 포함한다.
일례에서, 보강 섬유들은 액체 매트릭스로 함침되고, 방법은 다음의 추가 단계들을 포함한다:
- 액체 매트릭스를 경화시키거나 중합시키는 단계,
- 맨드릴로부터 보스 조립체 (1) 를 제거하는 단계.
유리하게는, 액체 매트릭스를 경화시키거나 중합시키는 단계는 액체 매트릭스를 완전히 경화 또는 완전히 중합시키는 단계이다.
대안적인 예에서, 보강 섬유들은 건식 보강 섬유들이고, 방법은 다음의 추가 단계들을 포함한다:
- 돔 보강부 (1a) 와 보스부 (1b) 를 포함하는 맨드릴을 몰드 내에 배치하는 단계,
- 수지 주입 또는 수지 이송 성형 공정을 수행하는 단계,
- 돔 보강부 (1a) 와 보스부 (1b) 를 포함하는 맨드릴을 몰드로부터 제거하는 단계,
- 맨드릴로부터 보스 조립체 (1) 를 제거하는 단계.
유리하게는, 맨드릴로부터 보스 조립체 (1) 를 제거하는 단계는 돔 보강부 (1a) 를 원주방향으로 절단하는 단계를 포함한다.
대안적인 실시형태에서, 본 발명은 압력 용기 (2) 를 위한 한 쌍의 보스 조립체 (1) 를 제조하는 방법에 관한 것이며, 상기 쌍의 각각의 보스 조립체 (1) 는 돔 보강부 (1a) 및 보스부 (1b) 를 가지며, 본 방법은 다음의 단계들을 포함한다:
- 2개의 대칭적인 돔형상부들을 갖는 맨드릴을 제공하는 단계,
- 한 쌍의 보스 조립체들 (1) 의 각각의 보스부 (1b) 를 맨드릴의 각각의 돔형상부 상에 위치시키는 단계,
- 한 쌍의 보스부 (1b) 를 포함하는 맨드릴을 필라멘트-와인딩기 내에 배치하는 단계,
- 한 쌍의 돔 보강부 (1a) 를 한 쌍의 보스부 (1b) 에 기계적으로 커플링시키기 위해 맨드릴의 각각의 대칭적인 돔형상부와 한 쌍의 보스 조립체들 (1) 의 각각의 보스부 (1b) 에 보강 섬유들의 층들을 와인딩함으로써 한 쌍의 보스 조립체들 (1) 의 각각의 돔 보강부 (1a) 를 제작하는 단계.
바람직한 실시형태에서, 맨드릴의 각각의 대칭적인 돔형상부와 한 쌍의 보스 조립체들 (1) 의 각각의 보스부 (1b) 에 보강 섬유들의 층들을 와인딩함으로써 한 쌍의 보스 조립체들 (1) 의 각각의 돔 보강부 (1a) 를 제작하는 단계는, 한 쌍의 돔 보강부 (1a) 와 한 쌍의 보스부 (1b) 를 고정 커플링하기 위해 각각의 보스부 (1b) 의 고정 커플링부에 보강 섬유들을 와인딩하는 단계를 포함한다. 고정 커플링부는 나사 (5), 핀 (6, 8c), 윙릿 (8b), 홈 (8a) 및 비원형 단면 형상 (7a) 의 원통형 표면부 (7) 중 적어도 하나로 이루어진 군으로부터 선택된다.
바람직한 실시형태에서, 보강 섬유들은 액체 매트릭스로 함침되고, 방법은 다음의 추가 단계들을 포함한다:
- 액체 매트릭스를 경화시키거나 중합시키는 단계,
- 맨드릴로부터 한 쌍의 보스 조립체들 (1) 을 제거하는 단계.
액체 매트릭스는 반응성 열경화성 전구체 및 열가소성 멜트로 이루어진 군으로부터 선택된다.
유리하게는, 액체 매트릭스를 경화시키거나 중합시키는 단계는 액체 매트릭스를 완전히 경화 또는 완전히 중합시키는 단계이다.
대안적인 실시형태에서, 보강 섬유들은 건식 보강 섬유들이고, 방법은 다음의 추가 단계들을 포함한다:
- 한 쌍의 돔 보강부들 (1a) 과 한 쌍의 보스부들 (1b) 을 포함하는 맨드릴을 몰드 내에 배치하는 단계,
- 수지 주입 또는 수지 이송 성형 공정을 수행하는 단계,
- 한 쌍의 돔 보강부들 (1a) 과 한 쌍의 보스부들 (1b) 을 포함하는 맨드릴을 몰드로부터 제거하는 단계,
- 맨드릴로부터 한 쌍의 보스 조립체들 (1) 을 제거하는 단계.
바람직한 실시형태에서, 맨드릴로부터 한 쌍의 보스 조립체들 (1) 을 제거하는 단계는 한 쌍의 돔 보강부들 (1a) 을 2개의 별개의 부분들로 원주방향으로 절단하는 단계를 포함한다.
본 발명은 또한 보스 조립체 (1) 를 포함하는 압력 용기 (2) 를 제조하는 방법에 관한 것이다. 보스 조립체 (1) 는 보스부 (1b) 에 고정 커플링된 돔 보강부 (1a) 를 갖는다. 방법은 다음의 단계들을 포함한다:
- 보스 조립체 (1) 를 라이너 (3) 의 돔부 (3a) 상에 위치시키는 단계,
- 보스 조립체 (1) 와 라이너 (3) 위에 복합 셸 (4) 을 제작하는 단계.
다른 바람직한 실시형태에서, 보스 조립체 (1) 와 라이너 (3) 위에 복합 셸 (4) 을 제작하는 단계는 복합 셸 (4) 을 경화 또는 중합시키는 단계를 포함한다.
유리하게는, 보스 조립체 (1) 와 라이너 (3) 위에 복합 셸 (4) 을 제작하는 단계는 라이너 (3) 내에 처리 가스를 주입하는 단계가 선행된다.
본 발명은 또한 압력 용기 (2) 를 포함하는 차량에 관한 것이다.
마지막으로 본 발명은 필라멘트-와인딩기를 위한 맨드릴 (미도시) 에 관한 것이다. 맨드릴은 보스 조립체 (1) 의 보스부 (1b) 를 수용하기 위한 수단을 갖는다.
일 실시형태에서, 보스 조립체 (1) 의 보스부 (1b) 를 수용하기 위한 수단은 보스부 (1b) 를 맨드릴에 체결하기 위한 체결 수단을 포함한다. 체결 수단은 나사결합 수단, 기계적 인터로킹 수단, 신속 연결 수단 등 중 적어도 하나로 이루어진 군으로부터 선택된다.
다른 바람직한 실시형태에서, 맨드릴은 돔 보강부 제작 동안 돔 보강부 형상의 치수 안정성을 증가시키기 위해 열 조절 시스템 (미도시) 을 더 포함한다.
도 9 에 도시된 바와 같이, 비원형 단면 형상 (7a) 은 다각형, 타원형 및 끝이 잘린 원형 단면 형상으로 이루어진 군에서 선택된다.
도 10 에 도시된 바와 같이, 고정 수단은 플랜지부 (12) 의 외부 표면 (12b) 에 고정된 3개의 나사들 (5) 또는 핀들 (6) 을 포함한다. 3개의 나사들 (5) 또는 핀들 (6) 은 종축 (X) 으로부터 대략 등거리에 배치된다.
1: 보스 조립체
1a: 돔 보강부
1b: 보스부
2: 압력 용기
3: 라이너
3a: 라이너의 돔부
3b: 라이너의 원통형 부분
4: 복합 셸
5: 나사
6: 핀
7: 비원형 단면 형상의 원통형 표면부
7a: 비원형 단면 형상
8: 축방향 접합부
8a: 홈
8b: 윙릿
8c: 핀
9: 밸브 시스템
10: 극성 보스
11: 목부
11a: 목부의 외부 표면
11b: 목부의 일 축방향 단부
12: 플랜지부
12a: 플랜지부의 내부 표면
12b: 플랜지부의 외부 표면

Claims (26)

  1. 유체 저장 챔버를 규정하는 라이너 (3) 및 상기 라이너 (3) 를 둘러싸거나 감싸는 복합 셸 (4) 을 갖는 압력 용기 (2) 용 보스 조립체 (1) 로서, 상기 보스 조립체 (1) 는 보스부 (1b) 에 커플링된 섬유강화 복합 재료로 이루어진 돔 보강부 (1a) 를 포함하고, 상기 돔 보강부 (1a) 는 상기 복합 셸 (4) 에 의해 덮이도록 구성되고 상기 라이너 (3) 의 돔부 (3a) 를 덮도록 구성되며, 상기 돔 보강부 (1a) 는 돔 보강부 제작 동안에 상기 보스부 (1b) 에 기계적으로 커플링되고, 상기 돔 보강부 (1a) 는 상기 보스부 (1b) 에 대한 상기 돔 보강부 (1a) 의 축방향 이동을 차단하기 위해 상기 보스부 (1b) 상에 배치되는 축방향 접합부 (8) 를 포함하는 고정 수단에 의해 상기 보스부 (1b) 에 고정식으로 커플링되는, 압력 용기용 보스 조립체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 돔 보강부 (1a) 는 와인딩 (winding), 랩핑 (wrapping), 브레이딩 (braiding) 및 테이프 배치 (tape placement) 기술들로 이루어진 군에서 선택된 기술들 중 적어도 하나를 이용하여 제작되고, 상기 보스부 (1b) 는 상기 돔 보강부 (1a) 를 제작하기 위한 맨드릴의 일부로서 사용되는, 압력 용기용 보스 조립체.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 돔 보강부 (1a) 는 와인딩 기술을 이용하여 제작되며, 상기 보스부 (1b) 는 상기 돔 보강부 (1a) 를 제작하기 위한 맨드릴의 와인딩부로서 사용되는, 압력 용기용 보스 조립체.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보스부 (1b) 는 유체 연통 포트를 제공하는 축방향 원통형 중공부를 포함하는 목부 (11) 를 포함하는 극성 보스(polar boss) (10) 이고, 상기 목부 (11) 의 일 축방향 단부 (11b) 는 상기 보스부 (1b) 를 상기 라이너 (3) 에 커플링하기 위한 제 1 커플링 표면을 제공하도록 구성되는, 압력 용기용 보스 조립체.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 극성 보스 (10) 는 상기 목부 (11) 로부터 반경방향 외향으로 연장되는 플랜지부 (12) 를 더 포함하고, 상기 플랜지부 (12) 는 내부 표면 (12a) 및 외부 표면 (12b) 을 가지며, 상기 플랜지부 (12) 의 상기 내부 표면 (12a) 은 상기 보스부 (1b) 를 상기 라이너 (3) 에 커플링하기 위한 제 2 커플링 표면을 제공하도록 구성되고, 상기 플랜지부 (12) 의 상기 외부 표면 (12b) 은 돔 보강부 제작 동안에 상기 돔 보강부 (1a) 를 상기 보스부 (1b) 에 커플링하기 위한 제 3 커플링 표면을 제공하는, 압력 용기용 보스 조립체.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보스부 (1b) 는 목부를 포함하는 블라인드 보스인, 압력 용기용 보스 조립체.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 고정 수단은 상기 플랜지부 (12) 의 외부 표면 (12b) 에 고정된 적어도 하나의 나사 (5) 또는 핀 (6) 을 포함하고, 상기 적어도 하나의 나사 (5) 또는 핀 (6) 은 상기 보스부 (1b) 에 대한 상기 돔 보강부 (1a) 의 반경방향, 축방향 및 회전 운동을 차단하기 위해 상기 돔 보강부 (1a) 를 관통하는, 압력 용기용 보스 조립체.
  8. 제 4 항, 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 고정 수단은 상기 보스부 (1b) 의 목부 (11) 의 외부 표면 (11a) 상에 배치된 비원형 단면 형상 (7a) 의 원통형 표면부 (7) 를 포함하고, 상기 비원형 단면 형상 (7a) 의 원통형 표면부 (7) 는 상기 보스부 (1b) 에 대한 상기 돔 보강부 (1a) 의 반경방향 및 회전 운동을 차단하기 위해 상기 돔 보강부 (1a) 에 의해 둘러싸이거나 감싸이며, 상기 고정 수단의 축방향 접촉부 (8) 는 상기 보스부 (1b) 에 대한 상기 돔 보강부 (1a) 의 축방향 운동을 차단하기 위해 상기 보스부 (1b) 의 목부 (11) 에 배치되는, 압력 용기용 보스 조립체.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 비원형 단면 형상 (7a) 은 다각형, 타원형 및 끝이 잘린 원형 (truncated-circular) 단면 형상으로 이루어진 군으로부터 선택되고, 상기 축방향 접합부 (8) 는 홈 (8a), 윙릿 (winglet)(8b), 핀 (8c) 등 중 적어도 하나로 이루어진 군으로부터 선택되는, 압력 용기용 보스 조립체.
  10. 유체 저장 챔버를 규정하는 라이너 (3), 상기 라이너 (3) 를 둘러싸거나 감싸는 복합 셸 (4) 및 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 보스 조립체 (1) 를 포함하는 압력 용기 (2) 로서, 상기 돔 보강부 (1a) 는 상기 복합 셸 (4) 에 의해 덮이고 상기 라이너 (3) 의 돔부 (3a) 를 덮는, 압력 용기 (2).
  11. 제 10 항에 따른 압력 용기를 포함하는 차량.
  12. 압력 용기 (2) 용 보스 조립체 (1) 의 제조 방법으로서, 상기 보스 조립체 (1) 는 돔 보강부 (1a) 및 보스부 (1b) 를 갖고, 상기 방법은
    - 돔형상부를 갖는 맨드릴을 제공하는 단계,
    - 보스부 (1b) 를 상기 맨드릴의 돔형상부 상에 위치시키는 단계,
    - 상기 보스부 (1b) 를 포함하는 상기 맨드릴을 필라멘트-와인딩기 (filament-winding machine) 내에 배치하는 단계,
    - 상기 보스부 (1b) 와 상기 맨드릴의 돔형상부 상에 보강 섬유들의 층들을 와인딩함으로써 상기 돔 보강부 (1a) 를 제작하고, 상기 돔 보강부 (1a) 를 상기 보스부 (1b) 에 기계적으로 커플링하도록 상기 보스부 (1b) 에 대한 상기 돔 보강부 (1a) 의 축방향 운동을 차단하기 위해 상기 보스부 (1b) 에 배치된 축방향 접합부 (8) 를 포함하는 고정 수단에 의해 상기 돔 보강부 (1a) 를 상기 보스부 (1b) 에 고정식으로 커플링시키는 단계
    를 포함하는, 압력 용기용 보스 조립체의 제조 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 보스부 (1b) 와 상기 맨드릴에 보강 섬유들의 층들을 와인딩함으로써 상기 돔 보강부 (1a) 를 제작하는 단계는, 상기 돔 보강부 (1a) 를 상기 보스부 (1b) 에 고정식으로 커플링하도록 상기 보스부 (1b) 의 고정 커플링부 상에 보강 섬유들을 와인딩하는 단계를 포함하는, 압력 용기용 보스 조립체의 제조 방법.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 보강 섬유들이 액체 매트릭스로 함침되고, 상기 방법은 추가 단계들:
    - 상기 액체 매트릭스를 경화시키거나 중합시키는 단계,
    - 상기 맨드릴로부터 상기 보스 조립체 (1) 를 제거하는 단계
    를 포함하는, 압력 용기용 보스 조립체의 제조 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 액체 매트릭스를 경화시키거나 중합시키는 단계는 상기 액체 매트릭스를 완전히 경화시키거나 완전히 중합시키는 단계인, 압력 용기용 보스 조립체의 제조 방법.
  16. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 보강 섬유들은 건식 보강 섬유들이고, 상기 방법은 추가 단계들:
    - 상기 돔 보강부 (1a) 와 상기 보스부 (1b) 를 포함하는 상기 맨드릴을 몰드 내에 배치하는 단계,
    - 수지 주입 또는 수지 이송 성형 공정을 수행하는 단계,
    - 상기 돔 보강부 (1a) 와 상기 보스부 (1b) 를 포함하는 상기 맨드릴을 상기 몰드로부터 제거하는 단계,
    - 상기 맨드릴로부터 상기 보스 조립체 (1) 를 제거하는 단계
    를 포함하는, 압력 용기용 보스 조립체의 제조 방법.
  17. 제 14 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 맨드릴로부터 상기 보스 조립체 (1) 를 제거하는 단계는 상기 돔 보강부 (1a) 를 원주방향으로 절단하는 단계를 포함하는, 압력 용기용 보스 조립체의 제조 방법.
  18. 압력 용기 (2) 용 한 쌍의 보스 조립체들 (1) 의 제조 방법으로서, 상기 쌍의 각각의 보스 조립체 (1) 는 돔 보강부 (1a) 및 보스부 (1b) 를 가지며, 상기 방법은
    - 2개의 대칭적인 돔형상부들을 갖는 맨드릴을 제공하는 단계,
    - 상기 쌍의 보스 조립체들 (1) 의 각각의 보스부 (1b) 를 상기 맨드릴의 각각의 돔형상부 상에 위치시키는 단계,
    - 쌍의 보스부들 (1b) 을 포함하는 상기 맨드릴을 필라멘트-와인딩기 내에 배치하는 단계,
    - 상기 맨드릴의 각각의 대칭적인 돔형상부 및 상기 쌍의 보스 조립체들 (1) 의 각각의 보스부 (1b) 에 보강 섬유들의 층들을 와인딩함으로써 상기 쌍의 보스 조립체들 (1) 의 각각의 돔 보강부 (1a) 를 제작하고, 쌍의 돔 보강부들 (1a) 을 쌍의 보스부들 (1b) 에 기계적으로 커플링하도록 상기 보스부들 (1b) 에 대한 상기 돔 보강부들 (1a) 의 축방향 운동을 차단하기 위해 각각의 보스부 (1b) 에 배치된 축방향 접합부 (8) 를 포함하는 고정 수단에 의해 각각의 돔 보강부 (1a) 를 각각의 보스부 (1b) 에 고정식으로 커플링시키는 단계
    를 포함하는, 압력 용기용 한 쌍의 보스 조립체들의 제조 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 맨드릴의 각각의 대칭적인 돔형상부 및 상기 쌍의 보스 조립체들 (1) 의 각각의 보스부 (1b) 에 보강 섬유들의 층들을 와인딩함으로써 상기 쌍의 보스 조립체들 (1) 의 각각의 돔 보강부 (1a) 를 제작하는 단계는, 쌍의 돔 보강부들 (1a) 을 쌍의 보스부들 (1b) 에 고정식으로 커플링시키기 위해 각각의 보스부 (1b) 의 고정 커플링부에 보강 섬유들을 와인딩하는 단계를 포함하는, 압력 용기용 한 쌍의 보스 조립체들의 제조 방법.
  20. 제 18 항 또는 제 19 항에 있어서,
    상기 보강 섬유들이 액체 매트릭스로 함침되고, 상기 방법은 추가 단계들:
    - 상기 액체 매트릭스를 경화시키거나 중합시키는 단계,
    - 상기 맨드릴로부터 상기 쌍의 보스 조립체들 (1) 을 제거하는 단계
    를 포함하는, 압력 용기용 한 쌍의 보스 조립체들의 제조 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 액체 매트릭스를 경화시키거나 중합시키는 단계는 상기 액체 매트릭스를 완전히 경화시키거나 완전히 중합시키는 단계인, 압력 용기용 한 쌍의 보스 조립체들의 제조 방법.
  22. 제 18 항 또는 제 19 항에 있어서,
    상기 보강 섬유들은 건식 보강 섬유들이고, 상기 방법은 추가 단계들:
    - 쌍의 돔 보강부들 (1a) 과 쌍의 보스부들 (1b) 을 포함하는 맨드릴을 몰드 내에 배치하는 단계,
    - 수지 주입 또는 수지 이송 성형 공정을 수행하는 단계,
    - 쌍의 돔 보강부들 (1a) 과 쌍의 보스부들 (1b) 을 포함하는 맨드릴을 상기 몰드로부터 제거하는 단계,
    - 상기 맨드릴로부터 상기 쌍의 보스 조립체들 (1) 을 제거하는 단계
    를 포함하는, 압력 용기용 한 쌍의 보스 조립체들의 제조 방법.
  23. 제 20 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 맨드릴로부터 상기 쌍의 보스 조립체들 (1) 을 제거하는 단계는 상기 쌍의 돔 보강부들 (1a) 을 2개의 별개의 부분들로 원주방향으로 절단하는 단계를 포함하는, 압력 용기용 한 쌍의 보스 조립체들의 제조 방법.
  24. 제 12 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 상기 보스 조립체 (1) 를 라이너 (3) 의 돔부 (3a) 상에 위치시키는 단계,
    - 상기 보스 조립체 (1) 및 상기 라이너 (3) 위에 복합 셸 (4) 을 제작하는 단계
    를 포함하는, 압력 용기용 보스 조립체의 제조 방법.
  25. 제 24 항에 따른 압력 용기의 제조 방법으로서,
    상기 보스 조립체 (1) 및 상기 라이너 (3) 위에 상기 복합 셸 (4) 을 제작하는 단계는 상기 복합 셸 (4) 을 경화시키거나 중합시키는 단계를 포함하는, 압력 용기의 제조 방법.
  26. 제 24 항 또는 제 25 항에 따른 압력 용기의 제조 방법으로서,
    상기 보스 조립체 (1) 및 상기 라이너 (3) 위에 상기 복합 셸 (4) 을 제작하는 단계는 상기 라이너 (3) 내에 처리 가스 (processing gas) 를 주입하는 단계가 선행되는, 압력 용기의 제조 방법.
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