[发明专利]极帽增强压力容器

说明书

本发明涉及一种用于制造具有纤维增强极帽(12)的纤维增强压力容器(1)的方法(100)以及一种包括所述极帽(12)的相应的压力容器(1)。该方法具有以下步骤：在端部(110)中的至少一个处通过缠绕过程以极帽的形状将纤维复合材料(FCM)施加(220)到提供的缠绕体(100)上；暂时固化(230)该纤维复合材料(FCM)以便使该形状稳定，所述材料随后保持化学活性以用于以后的交联；以及分离(240)该纤维复合材料以便产生极帽增强层(32)，该极帽增强层(32)从缠绕体脱离(250)，并放置(260)在压力容器(1)的内胆支撑件上。极帽增强层(32)随后与压力容器的纤维复合材料交联以便产生压力容器增强层(3)。

技术领域

本发明涉及一种用于制造具有纤维增强极帽的纤维增强压力容器的方法以及相应的具有这些极帽的压力容器。

背景技术

由纤维复合材料制成的纤维增强压力容器的市场正在不断增长。天然气和压裂气的增产需要将其存储在压力容器中，特别是在没有适当管道系统的国家。另外，在燃料电池车辆的发展中涉及最多的汽车工业要求燃料应在高压下以气态氢的形式储存在压力容器中。关于压力容器的运输，期望它们应该是轻型压力容器，因为运输重型压力容器与消耗不必要的大量能量相关联，从而导致过高的运输成本。

当前使用的压力容器具有圆柱形的中央部分，在该圆柱形的中央部分的两侧上设有用于封闭中央部分的极帽。这样的压力容器例如是使用纤维缠绕方法制造的。其中，使用了内胆(liner)(用于压力容器的内容器)，该内胆一方面用作缠绕芯，另一方面确保了容器的密封性。为了制造压力容器，该内胆用纤维复合材料包裹起来以对其进行增强，以便确保所得的压力容器获得其稳定性。3型压力容器所用的内胆由金属(例如铝或钢)制成，4型压力容器所用的内胆由塑料制成。其中，外层包括圆周层和所谓的螺旋层，以在径向方向和轴向方向上都提供压力强度。周向层中的纤维具有切向的纤维方向，以在压力容器的圆柱形部分中沿圆周方向提供压力强度。螺旋层在压力容器的中央部分中提供压力容器的轴向压力强度，但也包围极帽以吸收该区域中的内部压力。

其中，用于增强压力容器的极帽而借助于螺旋层来缠绕纤维需要比轴向增强圆柱形中央部分将需要的纤维材料更多的纤维材料。然而，连续缠绕过程包括将螺旋层连续地放置在极帽上和中央部分上，由此在中央部分必须使用大量的纤维材料。

作为替代方案，也可以通过放置预浸渍的纤维段(所谓的预浸料)来增强极帽，该预浸渍的纤维段用于随后以螺旋层的薄层厚度包裹整个压力容器。但是，该过程在成本和时间方面是复杂的，因此也是不利的。

因此，期望有一种压力容器及相应的制造压力容器的方法，利用该方法可以使用尽可能少量的纤维复合材料而同时具有成本效益和时间上有利地有效增强压力容器的极帽。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种压力容器和一种相应的制造所述压力容器的方法，利用该方法可以使用尽可能少量的纤维复合材料而同时具有成本效益和时间上有利地有效增强压力容器的极帽。

该目的通过一种用于制造增强压力容器的方法来实现，该增强压力容器具有圆柱形的中央部分和在两侧封闭所述中央部分的极帽，该增强压力容器包括内胆衬底(linerunderlay)和作为压力容器增强层被施加到内胆衬底上的纤维复合材料，该方法包括以下步骤：

–提供第一缠绕体，该第一缠绕体包括至少一个圆顶形的端部和圆柱形的中央部分层，该端部对应于极帽的内胆衬底的形状；

–使用缠绕过程将纤维复合材料至少施加到第一缠绕体的端部和中央部分层上；

–使用适当的中间固化过程来稳定所缠绕的纤维复合材料的形状；

–使用适当的切断过程来在端部和中央部分层之间(例如，在从端部到中央部分层的过渡处)至少切断纤维复合材料，以产生极帽增强层；