带有拱顶罩的压力容器和用于制造压力容器的方法技术

技术编号:18465063 阅读:33 留言:0更新日期:2018-07-18 15:32
在此公开的技术涉及一种用于储存燃料的压力容器。该压力容器包括:用以储存燃料的内胆(110);纤维增强层(120),该纤维增强层至少局部地包围内胆(110);和至少一个拱顶罩(130,130′),该拱顶罩至少部分地遮盖内胆(110)的端部(P1,P2)。从拱顶罩(130,130′)的表面(138)凸起形成有连接销(132,132′),所述连接销(132,132′)由纤维增强层(120)中伸出。另外,在此公开的技术还涉及一种机动车和一种用于这样的压力容器的制造方法。

Pressure vessel with dome cover and method for manufacturing pressure vessel

The technology disclosed herein relates to a pressure vessel for storing fuel. The pressure vessel includes the inner tank for storing fuel (110), a fiber reinforced layer (120), which at least partially encircles the inner bladder (110), and at least one vault (130130 '), which at least partially covers the end of the inner gallbladder (110) (P1, P2). A connecting pin (132132 ') is formed from the surface (138) protrusion of the dome cover (130130'), and the connecting pin (132132 ') is extended from the fiber reinforcement layer (120). In addition, the technology disclosed here also relates to a vehicle and a manufacturing method for such a pressure vessel.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】带有拱顶罩的压力容器和用于制造压力容器的方法
在此公开的技术涉及一种带有拱顶罩的压力容器以及一种用于制造压力容器的方法。
技术介绍
压力容器基于该压力容器的诸如内压力p或温度T等因素发生膨胀。出于这一原因,将压力容器按照固定支座-浮动支座原理(Festlager-Loslager-Prinzip)连接在机动车的车体上。这样的结构设计需要较多的结构空间。此外,它(这种结构设计)不能将力和力矩从压力容器的一个端部传递到该压力容器的另一端部。因此它(这种结构设计)对于车体的刚性没有贡献或者仅仅略有贡献。由DE19935516A1已知一种用于加压气体的钢瓶,该钢瓶在其相应的端部上具有一个支撑环形法兰。此外,DE102010053874A1公开了一种用于压力容器的支撑系统,其具有两个锁定罩盖。
技术实现思路
在此公开的技术所要达成的目的是,减少或者消除已知解决方案的缺点。特别是,在此公开的技术的一个目的是,提供将压力容器整合于车辆的更加容易和更加紧凑的途径,其中特别是可以涉及一种承载的压力容器。由在此公开的技术的有益效果可以得出其他一些目的。这个(这些)目的通过独立权利要求的主题内容得以实现。从属权利要求反映了一些优选设计。在此公开的技术涉及一种用于储存机动车燃料的压力容器。这样的压力容器例如可以是低温压力容器或者高压气体容器。高压气体容器构造为,主要用于在环境温度下持久地在高于约350barü(巴(表压))、进一步优选高于约500barü(巴(表压))以及特别优选高于约700barü(巴(表压))的最大工作压力(也称为maximumoperatingpressure或MOP)下储存燃料(例如氢)。例如在规程EN13445中对高压气体容器作出了规定。III型或者IV型压力容器例如具有一个由铝或由塑料构成的内胆和一个纤维增强层。也可以设置无内胆的压力容器。低温压力容器可以储存液态的或者超临界聚集态的燃料。材料的一种热力学状态被称为超临界聚集态,其与临界点相比具有更高的温度和更高的压力。低温压力容器特别适合于储存下述温度下的燃料,所述温度比机动车的运行温度(指的是:车辆应该在其内运行的车辆周围环境的温度范围)低得多,例如在机动车的运行温度(通常为约-40℃至约+85℃)以下至少50K,优选至少100K或者至少150K。所述燃料例如可以是氢,其在约34K至360K的温度下储存于低温压力容器中。为了获得应力分布尽可能有利的压力容器以及考虑到车辆整合,采用长形的压力容器是有利的,该压力容器在两个侧向端部上具有拱形的(优选半椭圆形的)极冠(Polkappe),也称为拱顶。这样的压力容器例如可以居中地整合在车底槽道(Fahrzeugtunnel)内。在此公开的用于在机动车中储存燃料的压力容器包括内胆和纤维增强层,该纤维增强层至少局部地包围内胆。作为纤维增强层或者说包罩外壳或铠装加强层(下文大多使用术语“纤维增强层”),采用纤维增强塑料(FVK),例如碳纤维增强塑料(CFK)和玻璃纤维增强塑料(GFK)。压力容器的FVK结构通过埋入塑料基质中的纤维起到增强作用。FVK包括纤维和基质材料,它们应该针对于负载情况进行组合,以便获得所期望的机械和化学性能。纤维增强层通常是这样一个料层,其具有交叉铺层(Kreuzlage)和环周铺层(Umfangslage)。它们通常能承受住所有由内压力产生的应力。为了补偿轴向应力,在整个内胆表面上缠绕或者编结交叉铺层。所谓的环周铺层位于圆柱形侧周区域M中,这些环周铺层用来在切向方向上增强加固。环周铺层沿着压力容器的周向方向U延伸。环周铺层与压力容器纵轴线A-A成90°夹角定向。在此公开的技术同样涉及一种用于储存燃料的压力容器的内胆。该内胆可以由金属、由金属合金或者由塑料制成。例如由铝材或者由铝合金构成的内胆是适宜的。燃料储存在内胆中并且该内胆通常要负责压力容器的紧密性/密封性。例如在储存氢的情况下,内胆通常构造成用于避免氢渗透。内胆此外通常用作绕线芯和/或编结芯。金属的实施结构既可以设计成承载式的也可以设计成如同聚合物内胆那样非承载式的。内胆轮廓通常选择得尽可能薄,因为纤维复合材料的强度高得多并因而可以实现较薄的总壁厚。例如,内胆的最大壁厚可以小于20mm,优选小于10mm或者5mm。如同压力容器那样,内胆通常也具有一种带有拱形极冠的长形形状。极冠和设置在其之间的圆柱形侧周区域M特别有益地成形为一体。在内胆极冠的至少一个极冠中设置有孔。在内胆的孔处设置有管接头,也称为端口。该端口通常由钢合金或者铝合金制成。端口有益地被纤维增强层至少部分遮盖。端口可以用于将可能存在的燃料管道连接到压力容器上。端口例如可以具有端口边圈或者颈部(下文简化地使用术语“颈部”),燃料管道可以通过法兰连接在该颈部上。此外,也可以将其他的构件(例如通过内螺纹)插置于端口中。在与颈部相对置的端部上可以设置一个加宽构造的连接段,该连接段有益地至少局部具有与内胆的极冠相同的轮廓。优选这个连接段靠置在内胆上。在此公开的技术此外还包括至少一个拱顶罩,该拱顶罩至少部分地遮盖内胆的端部。换言之,拱形的拱顶罩将内胆的拱顶至少部分地覆盖。拱顶罩可以由金属、由(纤维增强)塑料或者由金属合金制成。拱顶罩适宜地具有罩盖孔,压力容器的端口或者盲堵接缘(Blindboss)可以穿过该罩盖孔引出。特别是,拱顶罩可以从颈部一直延伸到从拱顶至压力容器圆柱形区域的过渡区域在此,过渡区域可以是如下所述的区域,在该区域中,内胆已经具备该内胆在(基本上)圆柱形侧周区域M中所具有的平均直径的至少80%,优选至少90%。拱顶罩例如可以作为实心材料构成,例如拱形的金属板材或者拱形的板件。拱顶罩例如可以具有槽口。设置在拱顶罩中的槽口例如可以有益地按如下方式构造,即产生一种桁架结构。此外可以考虑:钢丝结构(例如钢丝网)或者格栅结构构成所述拱顶罩的拱形(表)面,连接销或者销栓从该面往远离方向延伸。桁架也能以不同于通过冲裁加工的其他方式实现。所述桁架和/或钢丝或者格栅结构例如可以以金属材料和/或以纤维复合材料为基础。在此,钢丝、栅格和/或纤维有益地按如下方式定向,即它们在将力和/或力矩在连接销与销栓(参见下文)之间传递时按照拉杆或者压杆的原理起作用。优选地,拱顶罩本身包括至少一个由纤维增强塑料构成的层压复合层。优选的是,层压复合层的至少一个(特别是单向的)铺层的纤维沿着周向方向设置(环箍铺层(Hoop-Lage))。层压复合层的其他铺层可以采取不同定向。在对压力容器进行包覆缠绕或者包覆编结时很难在极冠处实现这样的沿着周向方向U定向的铺层。可以与压力容器分离地事先比较经济地制造出一个这样构造的层压复合层。所述层压复合层一方面可以在连接销与销栓之间传递力和/或力矩,另一方面也可以针对由容器内压力产生的力对极区(Polbereich)内的纤维增强层进行辅助支持。连接销从拱顶罩的表面指向外部地凸起。连接销由纤维增强层朝向压力容器外部凸出或伸出。一个拱顶罩可以具有至少两个、优选至少四个连接销。特别是,所述连接销可以按如下方式构造和设置,即纤维增强层的增强纤维依然可以在两个相邻的连接销之间延伸。因此能够对拱顶罩简单地进行包覆缠绕或者包覆编结。另外,由车体传递的力和力矩能够更好地导入纤维本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于储存燃料的压力容器,其包括:‑用以储存燃料的内胆(110);‑纤维增强层(120),该纤维增强层至少局部地包围所述内胆(110);和‑至少一个拱顶罩(130,130′),该拱顶罩至少部分地遮盖所述内胆(110)的端部(P1,P2);其中,从所述拱顶罩(130,130′)的表面(138)凸起形成有连接销(132,132′),所述连接销(132,132′)由所述纤维增强层(120)中伸出。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.13 DE 102015222391.41.用于储存燃料的压力容器,其包括:-用以储存燃料的内胆(110);-纤维增强层(120),该纤维增强层至少局部地包围所述内胆(110);和-至少一个拱顶罩(130,130′),该拱顶罩至少部分地遮盖所述内胆(110)的端部(P1,P2);其中,从所述拱顶罩(130,130′)的表面(138)凸起形成有连接销(132,132′),所述连接销(132,132′)由所述纤维增强层(120)中伸出。2.如权利要求1所述的压力容器,其特征在于,所述拱顶罩(130,130′)还包括销栓(134,134′),这些销栓同样从所述拱顶罩(130,130′)的表面(138)凸起。3.如前述权利要求之任一项所述的压力容器,其特征在于,所述拱顶罩(130,130′)与压力容器的端口(140)构造成一体。4.如前述权利要求之任一项所述的压力容器,其特征在于,所述拱顶罩(130,130′)具有至少一个层压复合层,该层压复合层中的至少一个铺层的纤维沿着周向方向(U)定向。5.如前述权利要求之任一项所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员:T·克里斯特
申请(专利权)人:宝马股份公司
类型:发明
国别省市:德国,DE

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