[发明专利]制造压力容器的方法和压力容器

说明书

本发明涉及一种制造压力容器的方法以及相应的压力容器。本发明提出了一种用于压力容器的制造方法，其中首先制造具有至少一个4类衬垫和可操作地连接到其上的圆柱形管的压力容器坯件，并且随后，例如，将纤维复合材料卷绕到压力容器坯件上。

技术领域

本发明涉及一种制造压力容器的方法以及相应的压力容器。

背景技术

压力容器，特别是用纤维复合材料增强的压力容器的市场持续增长。增加天然气和压裂气的产量使得需要储存在压力容器中，特别是在没有相应管道网络的国家中。此外，在燃料电池交通工具的开发中涉及的汽车工业要求燃料以气态氢的形式在高压下存储在压力容器中。使用氢气的其它类型的交通工具可以是铁路交通工具，飞行器或船只。即使在航天器中，应用也是可以想象的。关于压力容器的运输，希望它们应该是重量轻的压力容器，因为运输重量重的压力容器与不必要的大量能量的消耗有关，从而导致过高的运输成本。

目前使用的圆柱形纤维增强的压力容器具有由纤维复合材料构成的增强层，该纤维复合材料由嵌入基体材料中的纤维制成，该基体材料通过缠绕方法被缠绕在压力容器的内部容器(称为衬垫)上，该内部容器用作缠绕芯。缠绕是用于制造纤维复合材料层的优选方法，在时间和成本方面都是有效的。虽然内部容器例如保证了压力容器的气密性，但是由纤维复合材料制成的增强层为压力容器提供了必要的机械刚度。对于3类压力容器，采用由铝或钢组成的金属内容器(金属衬垫)；在4类压力容器的情况下，非承重内部容器(衬垫)由塑料制成。塑料衬垫通常通过吹塑，滚塑或单独部件的焊接来生产。特别地，可以使用对氢具有良好渗透特性的材料，例如聚酰胺或聚乙烯，特别是高密度聚乙烯。压力容器必须承受非常高的内部压力。当前，例如，汽车的氢罐在大约700巴的压力下被填充。特别地，压力容器即使在碰撞的情况下也不会爆裂。因此，这种压力容器被设计成具有在两侧由所谓的“杆帽”封闭的圆柱形中心部分。为了补偿制造公差，增强层相应地尺寸过大。增强层可以例如用长丝缠绕方法制造，其中压力容器的缠绕在一次单独的操作中进行。换句话说，纤维在一次操作中被周向地或交叉地或以螺旋层的形式被缠绕到塑料衬垫上。这使得这种压力容器的制造更加精心和昂贵。

因此，希望使生产更有效。

发明内容

本发明的目的是提供一种纤维增强的4类压力容器的制造方法，其可以比现有技术中已知的方法更有效和更廉价地进行，其中至少对压力容器作出相同的要求。此外，本发明的目的是公开相应的压力容器。

第一个目的是通过一种制造方法来实现的，在该方法中，首先生产压力容器坯件，该压力容器坯件包括至少一个4类衬垫和可操作地连接到其上的圆柱形管，并且随后将纤维复合材料，例如，缠绕到坯件上。

术语“压力容器”包括所有类型和形状的压力容器，压力容器包括也称为衬垫的内部容器。4类压力容器包括由热塑性材料制成的衬垫，该衬垫被外部的纤维复合材料机械地增强，使得压力容器在耐压性方面满足要求。通常，这些压力容器是圆柱形的，在圆柱形中心部分的两侧上具有凸起的端子。这些端子被称为杆帽，并用于中心部分的压力密闭的密封。为了增强压力容器，将由纤维复合材料制成的外层缠绕在内部容器的外侧上，可能同时形成压力容器的外侧。内部容器可以通过各种技术制造，例如通过焊接，注射成型或作为吹塑部件。在生产之后，例如通过焊接，杆帽也可以被放置在中心部分上。单独的杆帽可以例如通过注射成型来制造。一方面，具有热塑性内部容器的压力容器具有非常低的重量，这是例如对于运输的应用是很重要的；另一方面，由于合适的热塑性塑料具有足够低的氢渗透性，并且通过由纤维复合材料制成的外层提供所需的刚性，因此例如氢的所含物可以在高压下以低损失存储。