[发明专利]用于压缩气体的容器和用于生产这种容器的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于压缩气体的容器，一种生产这种容器的方法以及一种生产设施。

背景技术

在许多不同应用中使用不同类型的气体。气体通常封闭于高压容器中，高压容器被设计成耐受源自容器中气体的压力。取决于应用、温度、容器中气体量和气体的具体类型，该压力可到达相当大的压力且因此必须相应地设计压力容器。

有许多不同的压力容器可用。其中的大部分容器具有圆形截面的圆柱形形状，因为具有圆柱形状、圆形截面和足够强度的压力容器很容易生产。容器由金属或复合物制成，复合物包括绕心轴或绕衬套缠绕的纤维加强件。

现在，越来越多的车辆由(例如)压缩天然气(CNG)或生物气体提供动力。为了确保车辆所希望的操作范围，容器体积必须足够大。但车辆中的可用空间很有限，且为了增加容器体积，需要一种可适应于可用空间的具有非圆柱形形状和非圆形截面的容器。

但具有非圆柱形形状和非圆形截面的容器中的负荷与具有圆柱形形状和圆形截面的容器相当不同、且比后者更大。为了使容器足够强固以耐受负荷，容器可具备隔板(bulk head)，隔板安置于容器内。隔板减小了容器中的应力。在WO 2007/106035中披露了具有非圆柱形形状和内部隔板的纤维加强式压力容器。

所披露的容器被制成多件，并将它们放置在一起以形成最终容器形状。

发明内容

本发明的目的在于提供一种生产成单件的、具有非圆形截面的纤维加强式的容器。

本发明涉及根据权利要求1所述的压力容器，根据权利要求7所述用于生产所述容器的方法、以及根据权利要求13所述的生产设施。

所主张保护的容器具有非圆柱形形状且在容器内具备隔板。该容器由复合物包围，该复合物包括绕容器缠绕的纤维加强件。该容器包括衬套，衬套形状与所希望的容器形状基本上相同。衬套具备至少一个凹口，凹口在衬套周围延伸、且将衬套分成借助于连接部而彼此连接的若干部段。纤维加强件包括在不同方向上绕衬套连续缠绕的纤维，以确保足够的容器强度、且凹口充满纤维从而使得凹口中的纤维构成隔板。

本发明使得有可能生产单件式的具有非圆柱形形状和隔板的容器。该形状和大小可适应于具体应用，因为可通过向衬套提供另外的凹口来使得容器中隔板的数目容易地增加，并且这相应地调适了纤维绕组。

容器的优选实施例被成形为如同具有圆形边缘的平行六面体，例如取决于容器的可用空间，具有正方形、三角形或矩形截面。该容器具备至少一个凹口，凹口在横向于平行六面体纵向方向的平面中绕衬套延伸。

相对于容器的宽度而选择凹口深度，从而使得连接部可至少为大约50mm，以便提供容器内充分的连通、且确保在凹口内产生的隔板向容器提供足够的强度，所述连接部包括通道，通道在由凹口分开的容器部段之间连接着不同容器部段。

凹口侧部从衬套的纵向轴线开始基本上在径向延伸，或者向内倾斜或向外倾斜。凹口宽度可在10mm与50mm之间，且优选地在12mm与25mm之间，以便提供具有足够强度的隔板。取决于具体应用，凹口还可具有不同尺寸。

纤维为玻璃纤维、芳纶、碳纤维或玄武岩纤维，其绕衬套部段的每个部段在切向和轴向上缠绕直到凹口完全充满纤维。当凹口充满纤维时，缠绕继续进行并且纤维绕整个容器在轴向上缠绕以便确保足够的容器强度。

从容器必须能够耐受的来自容器中所封闭的气体的压力、容器大小和容器形状来计算所需的纤维加强件。容器的总重量优选地保持尽可能低且超过需要的更多纤维将会增加容器重量。为了提供足够强度，纤维在衬套上在切向和轴向这两个方向上缠绕。

绕衬套缠绕的纤维是已用热固性树脂浸渍的预浸(pre-preg)纤维、或者在将纤维施用到衬套上之前已在生产设施中经湿润的纤维，预浸纤维通常包括环氧树脂。在两种替代方案中，在已经施用纤维绕衬套进行缠绕之后，容器将会被加热到热固性树脂将会发生固化的特定温度。直到热固性树脂完全固化之后，复合物才将得到全强度(fullstrength)。

衬套(例如)由热塑性材料制成，该热塑性材料在模具中吹制成形为所希望的形状。如果衬套由使之防漏的材料制成，那么纤维加强件仅提供足够强度用以耐受来自CNG的负荷。

这种容器通过包括以下步骤的方法制造：

-使得衬套旋转，该衬套具备至少一个凹口，凹口绕衬套延伸且将衬套分成由连接部连接的若干部段；

-绕衬套的每个部段连续地缠绕纤维或一组纤维；

-继续缠绕直到整个凹口充满纤维

-绕整个衬套缠绕纤维直到衬套由充足的纤维包围以确保足够的容器强度；

-使复合物固化。