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CN104684749B - 热塑性材料的容器 - Google Patents

热塑性材料的容器 Download PDF

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CN104684749B CN201380051823.0A CN201380051823A CN104684749B CN 104684749 B CN104684749 B CN 104684749B CN 201380051823 A CN201380051823 A CN 201380051823A CN 104684749 B CN104684749 B CN 104684749B
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F·匡特
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Abstract

本发明涉及具有至少一个支撑件(4)的热塑性材料的容器(1)，所述支撑件被布置在所述容器的内部中，在相对的容器壁(2)之间延伸并且在每一个端部通过形状接合和/或材料粘结锚固到该容器壁，所述支撑件(4)包括至少一个支撑柱(5)并且所述支撑柱(5)基本上吸收由容器中的负压力引起的容器壁(2)上的支撑载荷，并且由正压力引起的张力被以抗张力带(8)的形式的至少一个抗张力支撑元件吸收，该抗张力带在容器壁(2)之间延伸。

Description

热塑性材料的容器
技术领域
本发明涉及具有至少一个支撑件的热塑性材料的容器，所述至少一个支撑件被布置在所述容器的内部中，在所述容器的相对的壁之间延伸并且在每一个端部通过形状接合(possitively engaging)和/或材料粘结被锚固到所述容器的壁，所述支撑件包括至少一个支撑柱。
背景技术
例如从DE 10 2010 036 683 A1已知这种容器。DE 10 2010 036 683 A1涉及一种具有腔的燃料箱，布置在该腔中的是用于支撑的加强装置，该加强装置被构造成使得它可以吸收压缩力和张力。为了这个目的设置的是张力压缩柱，该张力压缩柱被布置在燃料箱的两个相对的壁区之间并且分别穿过燃料箱的壁。该张力压缩柱通过弹簧装置被支撑在燃料箱的两个相对的壁构件之间；燃料箱的相对的壁构件通过弹簧元件沿向外方向被预加应力。这个弹簧元件被构造为螺旋压缩弹簧并且被支撑在该两个壁区之间使得该两个壁区当负压力出现在燃料箱的腔中时不向着彼此移动，但在暴露到外部事件引起的力的情况下塑料容器承受变形的能力保持基本上不受影响。在这种情况中，变形力被弹簧元件吸收。当正压力出现在容器中时，变形力被张力压缩柱吸收。
根据DE 10 2010 036 683 A1的布置具有的优点是，当负压力出现在容器中时和当正压力出现在容器中时，容器壁之间的距离保持基本上不变。
然而，该结构具有的缺点是，张力压缩柱穿过容器壁。在因此产生的容器壁中的开口的区中，需要容器壁的另外密封。特别地在具有用于碳氢化合物的阻挡层的热塑性材料的燃料箱的情况中，容器壁的这种缺口是不希望的。容器壁的任何缺口形成挥发性碳氢化合物的潜在泄漏路径。
此外，因为使用的弹簧元件和使用的其它金属部分，根据DE 10 2010 036 683 A1的设计是相对复杂的并且沉重的。此外，安装在塑料容器中的金属部分必须在某些情况下被接地。最后，只有通过提供容器壁的相对小的变形位移，在碰撞的情况下才没有损伤。如果较大的变形发生，则张力压缩柱突破布置在容器的外皮上的密封元件。
作为DE 10 2010 036 683 A1中描述的变体的替代物，在容器内具有柱状加强元件的容器壁的支撑件的更简单的变体是已知的，但这些元件都具有以下缺点：因为它们的刚性，当存在容器壁的意外引起的变形时，它们突破容器壁或引起容器壁撕开，使得燃料可以跑出。
特别地，对于混合动力车辆中的燃料箱，希望容器被稳定使得它们可以经受增加的正压力，至少持续短时间。在这种容器的情况中，希望稳定它们使得在静态加载情况中，它们基本上维持尺寸稳定直到相对于大气压力的至少450毫巴的正压力。用于容器的已知外部加强措施是复杂的并且以容器的重量为代价。已知内部加强措施在一定程度上以容器的体积为代价并且以碰撞情况下容器的密封性为代价。
发明内容
本发明因此基于以下目的：关于上述缺点改善在开始提及的类型的容器。
该目的由具有至少一个支撑件的热塑性材料的容器实现，所述至少一个支撑件被布置在所述容器的内部中，在所述容器的相对的壁之间延伸并且在每一个端部通过形状接合和/或材料粘结被锚固到所述容器的壁，该支撑件包括至少一个支撑柱并且该容器的特征在于该支撑柱基本上吸收由容器中的负压力引起的容器壁上的支撑载荷，并且由正压力引起的张力被至少一个抗张力支撑元件吸收，该至少一个抗张力支撑元件在容器壁之间延伸。
本发明的根本构思是，每当提供不同的结构元件以便传输压缩力和张力时，在原理上可以实现抗张强度高于压缩强度的支撑件，使得例如支撑柱和/或该支撑件的部分可以在碰撞的情况下失效，因此防止它们刺穿容器壁。此外，可能出现在容器中的负压力通常小于出现在容器中的设计预期的正压力。根据本发明设置的支撑柱仅仅必须能够吸收在支撑件的安装期间可能出现的安装力以及当在容器中存在真空时出现的压缩力。在一些情况下，相对于大气压力达到50毫巴的负压力可能出现在容器中；由此引起的支撑力优选地被该支撑件吸收。
例如，支撑杆或支撑管可以被设置作为支撑柱。
在根据本发明的容器的特别优选的变体的情况中，设置成该支撑柱在每一个端部设置有基部，该基部连接到容器壁。这个基部可以例如形成为塑料基部，该塑料基部已经在容器的生产期间焊接或铆接到容器壁。
在它们之间可以接收支撑柱的两个基部可以例如通过作为支撑元件的抗张力带连接到彼此。
一个或更多个抗张力带用作支撑元件具有的优点是，这种带占据容器的微小的内部空间并且它们具有可忽略的重量或可忽略的质量。
在根据本发明的容器的特别有利的变体的情况中，设置成该基部被至少一个抗张力带预加应力在支撑柱上。特别地，这使得可以安装该支撑件使得该带的塌陷在任何情况中被防止。支撑件的最终安装位置中的该带的塌陷也应当被防止。替代地，支撑柱可以设置有至少一个预定断裂点，该至少一个预定断裂点在碰撞的情况下引起支撑柱的立即失效。支撑柱替代地也可以允许自身逆着棘爪元件的阻力伸缩。
在原理上也可能的是碰撞引起的变形力，该碰撞引起的变形力具有驱动容器壁分开的效果，确切地说，通过容器内突然发生的压力增加。在这种情况中，有利的是，该带和/或至少一个基部设置有至少一个预定断裂点，该至少一个预定断裂点使得在预定张力被超过的情况下该带可以与基部分离。
在根据本发明的容器的特别有利的变体的情况中，支撑柱沿纵向方向顺从地接合在至少一个基部中。沿纵向方向顺从地接合意味着例如在碰撞的情况下，在暴露到来自外部的力下，基部和支撑件之间的相对运动是可能的。
虽然上面参考一个支撑柱，但本发明应当被理解为意味着若干支撑柱可以在两个基部或板之间延伸。该容器也可以具有各个点处的对应地形成的支撑件。
相对的容器壁的大面积的区优选地被支撑在彼此上，即，容器壁的以下那些区域，该区域具有最小的端面惯性矩或者对于该区域可以预期，在给定的加载情况下，它们可以经受最大的变形或者可以完成最大的变形位移。
纤维加强塑料或玻璃纤维、芳纶纤维或碳纤维的至少一个带可以被提供作为抗张力带。该带有利地包括抗张力纤维，该抗张力纤维被嵌在热塑性基体中并且使得该带可以在基部和/或容器的预期用于这个目的的点被焊接在其上。该带可以被设置为连续的带或作为带环；替代地，被设置在支撑柱的端部或设置在支撑柱并且包括若干带的板可以被支撑在彼此上，该带在每一个端部连接到该基部或板。在每一个端部连接到基部或板的带的情况中，该附接可以通过钩和孔眼或套环进行，设置在基部或板上的孔眼例如通过设计能够在最大张应力下失效。显然，该带也可以在每一个端部被焊接到基部。
在该容器的有利的且适宜的变体的情况中，该基部在它们的远离支撑柱的端部分别设置有引导凹槽，在该引导凹槽中放置连续循环的带。
弹簧元件可以分别布置在基部中，例如以成一体地形成在其上的弹簧舌的形式，该带可以以预加应力的状态被放置在该弹簧舌上，或者该弹簧舌将预应力引入该带。
在根据本发明的容器的另外优选变体的情况中，设置成至少一个支撑柱在容器的封闭盖和脚元件之间延伸，该脚元件附接在与封闭盖相对的容器壁上，并且封闭盖和脚元件通过至少一个抗张力带连接到彼此。为了本发明的目的，该带也应当被理解为意指具有圆的或有角度的横截面的张力元件。这种构造在一方面具有的优点是，该支撑件预期具有另外的功能，也就是说，例如，作为供给模块或缓冲箱，例如在该容器形成为机动车辆的燃料箱或尿素箱的情况中。在另一方面，这种构造具有的优点是，该支撑件可以在其完成之后相对容易地安装在容器的本体中。
如上面已经提及的，脚元件可以形成为缓冲箱、供给模块或类似物。
而且，在支撑件和容器的这种构造的情况中，至少正好在将支撑件安装在容器中之前，该带有利地被预加应力。
如上面已经提及的，根据本发明，该容器可以形成为热塑性材料的燃料箱，例如基于高密度聚乙烯作为热塑性材料通过多层挤出物的挤出吹制成型被获得。该容器可以例如已经通过在多部分吹制模具中挤出和成型热塑性材料的条形的若干预制件被获得，例如，支撑件的基部可以在容器半壳体的一次成型期间焊接到该容器的内壁。为了这个目的，需要施加压力以将基部压在该过程中生产的壳形半完工制品的仍然温热的塑料内部容器壁上。该结构被有利地设计成使得这些安装力仍然可以正好差不多被支撑柱吸收。
该一根或数根带可以沿直线在基部之间延伸，但也可以被布置成彼此交叉一次或更多次。替代单个带或一个或更多个带环(连续的)，例如也可以设置抗张力编织织物的软管或管，该软管或管被制成在基部之间延伸。
替代以管或杆的形式的支撑柱，脆硬材料的、例如玻璃纤维加强的塑料的构架状支撑件也可以被设置。替代地，可以设置铝或薄壁热塑性材料的管或杆。聚甲醛或一些其它脆性材料特别地被考虑作为塑料。最后，根据本发明，支撑柱可以具有多部分形式，例如它可以由若干管构成，该若干管允许它们自身伸缩到彼此中，该若干管例如彼此接合并且当支撑件上超过一定压缩力时可以被推到彼此中。
本发明解决的问题也由用于热塑性材料的容器的支撑件解决，该支撑件在安装位置中在容器的两个相对的壁之间延伸并且可以在每一个端部通过形状接合和/或材料粘结锚固到容器的壁，该支撑件在两个基部之间延伸并且该基部通过至少一个抗张力支撑元件被保持在支撑柱上。
优选地，根据本发明，该支撑件包括N个支撑柱，该N个支撑柱在N+1个基部之间延伸，该支撑柱分别在它们之间形成小于90°的角度。这以构架结构的方式产生支撑件、柱和带的布置，该支撑元件吸收由容器的正压力引起的张力并且支撑柱吸收由容器中的负压力引起的容器壁上的支撑载荷。
为了本发明的目的，N个支撑柱意指大于1的任何希望数量的支撑柱。根据本发明，N+1个基部意指例如两个支撑柱分别包括三个基部。N优选地为偶数，使得例如四个支撑柱在5个基部之间延伸。
如果至少两个支撑柱之间的角度是可变的，这种布置是特别优选的，使得支撑件的基部离开彼此的距离可以根据安装情况被改变。
附图说明
下面基于附图中示出的示例性实施例说明本发明，其中：
图1示出根据本发明的支撑件的示意性透视图，
图2示出穿过支撑件安装在其中的根据本发明的容器的截面，
图3示出图2中的细节III的放大详细图，
图4示出沿图3中的线IV的视图，
图5示出根据本发明的支撑件的基部的替代构造，
图6示出沿图5中的线VI的视图，
图7示出穿过根据本发明的另外实施例的容器的截面，其中该支撑件包括缓冲箱和封闭盖，
图8示出根据图7的示例性实施例的修改的实施例，
图9示出根据本发明的支撑件的另外实施例的示图，
图10示出根据本发明的支撑件的另外示例性实施例的示意图，并且
图11示出来自根据图10的示图的穿过基部的纵向截面。
具体实施方式
在图2中，如由本发明提供的容器1以大大简化的形式在截面中被示出。该容器1可以例如形成为整体地形成的挤出吹制成型的燃料箱。这个容器包括容器壁2，该容器壁包围要填充有液体的腔3。容器壁2由热塑性材料构成，优选地由基于聚乙烯的多层挤出物构成。
具有相对小的断面惯性矩的容器壁2的大面积的相对区域通过多部分的支撑件4被支撑在彼此上。该支撑件4在图1中以透视图被示出。
该支撑件4包括支撑柱5，该支撑柱在每一个端部设置有热塑性材料的基部6，该基部6的塑料在可焊性方面与容器壁2的塑料相容。
基部6在每一个端部配合到支撑柱5上并且与其接合或夹住到其上。支撑柱5形成为支撑管，该支撑管同样由热塑性材料构成。支撑柱可以例如由易碎的塑料构成或者设置有一个或更多个预定断裂点。
如从图2也可以看到，基部6在已安装的位置中面向彼此的侧上分别设置有插入插座7，支撑柱5配合或插入到该插入插座中。
纤维加强的抗张力带由8指示，该抗张力带作为带环(即，连续的)围绕基部6延伸。抗张力带8分别放置在基部6的凹槽9和分别形成两个半径11的凹槽10的底部中，这使得抗张力带8可以没有任何纽结地被放置。特别地，从图3中的剖视图可以看到这种情况。
在图1中的配合在一起的构造中，支撑件4被安装成使得抗张力带8在预应力下基部6周围延伸。
如从图3和4的图示可以看到的，基部6的插入插座7分别设置有两个沿直径方向相对的棘爪弹簧12，该棘爪弹簧在支撑柱5在基部6内的最终安装位置中轴向地形成支撑柱5的止动件。
这个机构用于将支撑柱5和基部6相对彼此固定并且作为安装辅助的目的。在安装期间，首先支撑柱5被完全推到插入插座7中，棘爪弹簧12被挤压分开。棘爪弹簧12的驱动分开可以例如通过对应的工具被实现。然后，抗张力带8被围绕基部放置。从插入插座7回撤支撑柱5引起抗张力带8的应力。棘爪弹簧12和设置在它们上的棘爪突起13的位置以及该带的长度被设计成使得当达到抗张力带8的预定应力时棘爪突起13夹持在支撑柱5的端部面后面。在这种状态中，支撑柱5和至少一个基部6和环绕该基部的抗张力带8被保持在被俘获的且预加应力的位置中。为了这个目的，仅仅需要对应地形成该基部6中的一个。在这个预加应力的且安装的位置中，支撑件4可以被附接在容器1的内部中，在容器1的优选变体的情况中，基部6被焊接到容器壁2。
支撑件4的安装可以例如在容器1的成型期间通过挤出吹制成型在容器1上而进行。
支撑柱5到基部6的附接的替代变体例如在图5和6中被示出。在支撑柱5的这种构造的情况中，这个柱在每一个端部或至少一个端部设置有突出环14，该突出环围绕外部延伸并且在支撑柱5的已安装位置中被插入插座7的对应地形成的互补凹槽15接收。为了这个目的，插入插座7在其周边的一部分上断开或打开，使得如图6中指示的，支撑柱5到基部6中的侧向夹入或推入是可能的。
如在开始提及的，支撑柱5优选地形成为圆柱形支撑管；插入插座7具有与这个圆柱形支撑管互补的横截面。
在本发明的范围内可以设置成支撑柱也可以具有不同的横截面几何形状；因此插入插座7对应地成形以与支撑柱5的横截面互补。
在一方面支撑柱5和在另一方面基部6之间的连接不一定必须通过用于支撑柱5的插入插座被实现；相反，其它形状接合连接也是可能的；至少，基部6和支撑柱5之间的螺纹连接也是可能的且可构想的。特别地，当使用螺纹连接时，支撑柱5的长度可以变化使得抗张力带8可以相对容易地被拉伸到希望的预应力。
根据本发明的容器的另外构造例如在图7中被示出。
支撑件4包括如支撑杆或支撑管的支撑柱5和以缓冲箱16的形式的脚元件和封闭盖17。支撑柱5在封闭盖17和缓冲箱16之间延伸，该封闭盖和缓冲箱通过连续的抗张力带8被支撑在支撑柱5上。缓冲箱16可以例如是没有被示出的供给单元的一部分，例如形成有燃料供给泵和填充水平指示器。包括封闭盖17、缓冲箱16和支撑柱5的整个布置通过容器1中的检查开口18被配合到容器1中。封闭盖17和缓冲箱16承担在前述示例性实施例中提及的基部6的功能，容器的封闭和燃料供给泵的接收的功能由支撑件4同时实现。
一旦支撑件4已经配合到容器1的检查开口18中，例如，缓冲箱16就可以由设置在其上的脚19通过接合、焊接或粘合剂粘结附接到容器壁2。在这个位置中，封闭盖17覆盖检查开口18使得它可以被固定在容器1上，例如通过联合封闭(union closure)20。抗张力带8围绕缓冲箱16和封闭盖17或突出到容器1的腔3中的封闭盖17的部分。
包括支撑柱、缓冲箱和封闭盖的该布置优选地以完全预加应力的形式配合到容器的检查开口18中，使得它可以在这种状态中被固定在容器1中。
根据本发明的容器1的另外替代构造在图8中被示出。替代如图7中示出的连续的环形带8，在这里设置若干带8，这些带在每一个端部附接到封闭盖17的环且附接到缓冲箱16。带8可以例如焊接到封闭盖17并且也焊接到缓冲箱16。
现在参考图9中示出的支撑件4的示例性实施例。这个支撑件4包括多个支撑柱5和两个基部6，该两个基部通过若干支撑柱5分别被支撑在彼此上。支撑柱5由插入插座7保持，该插入插座与基部6成一体地形成。另外，支撑柱5的成分对应于根据前述示例性实施例的支撑柱。
分别另外布置在基部6上的是以保持支架21的形式的若干保持元件，抗张力带8系紧在该保持元件上。基部6分别具有矩形的外形，在其长边上分别设置若干保持支架21。在图9中示出的支撑件的情况中，偶数个保持支架分别被设置在已安装位置中的下部基部的基部6的长边上；奇数个保持支架分别被设置在图9中示出为顶部的基部6的长边上。下部基部的保持支架21分别布置成相对于上部基部的保持支架21偏移，使得在支撑件4的每一侧上，抗张力带8可以以鞋带的方式被布置成锯齿形形式。
总之，支撑件4包括分别在支撑件4的一侧上延伸的两个抗张力带8，该抗张力带8在每一个端部形成环并且分别环绕最前和最后保持支架21以形成该环。
支撑件4的另一变体在图10中被示出。这个支撑件4包括若干支撑柱5，该若干支撑柱相对彼此以一角度延伸，至少在支撑件4的已安装位置中，这个角度小于90°。在图10中示出的支撑件4的变体中，支撑柱5在它们之间形成锐角。在支撑柱5的每一侧上替代单个基部6，设置多个基部6，相对彼此以一角度延伸的两个支撑柱5分别在一个上部基部6和两个下部基部6之间延伸。在基部6中，分别布置插入插座7以便相对彼此可枢转运动，使得上部基部6和下部基部6之间的距离由于支撑柱5之间的角度的可变性而是可调节的。以这种方式，可以将支撑件4引入到已经完成的塑料容器中并且通过该角度的对应布置或设置将它支撑在容器壁之间。该支撑件4能适应不同的容器几何结构。
根据图10和11的支撑件以对应于根据其它示例性实施例的支撑件的方式另外形成。
如从图11中的剖视图可以看到的，支撑柱5在每一个端部被支撑在腹板22上，该腹板在插入插座7中环绕并且被设计尺寸以便当超过支撑柱5上的预定压缩力时失效，使得支撑柱5可以相对于插入插座7滑过。
附图标记清单：
1 容器
2 容器壁
3 腔
4 支撑件
5 支撑柱
6 基部
7 插入插座
8 抗张力带
9 凹槽
10 凹槽的底部
11 半径
12 棘爪弹簧
13 棘爪突起
14 环
15 凹槽
16 缓冲箱
17 封闭盖
18 检查开口
19 脚
20 联合封闭
21 保持支架
22 腹板

Claims (16)

1.具有至少一个支撑件(4)的热塑性材料的容器(1)，所述至少一个支撑件被布置在所述容器的内部中，在所述容器(1)的两个相对壁之间延伸并且在每一个端部通过形状接合和/或材料粘结被锚固到所述容器(1)的壁，所述支撑件(4)包括至少一个支撑柱(5)，其中，所述支撑柱(5)基本上仅吸收由所述容器中的负压力引起的所述容器壁(2)上的支撑载荷，并且由正压力引起的张力被至少一个抗张力支撑元件吸收，所述至少一个抗张力支撑元件在所述容器壁(2)之间延伸，其特征在于，所述支撑柱(5)在每一个端部设置有基部(6)，所述基部连接到所述容器壁(2)，并且所述支撑柱(5)沿纵向方向顺从地接合在至少一个基部(6)中。
2.如权利要求1中要求保护的容器，其特征在于，所述支撑柱(5)形成为支撑杆或支撑管。
3.如权利要求1中要求保护的容器，其特征在于，所述基部(6)通过至少一个抗张力带(8)连接到彼此。
4.如权利要求3中要求保护的容器，其特征在于，所述基部(6)通过所述至少一个抗张力带(8)被预加应力在所述支撑柱(5)上。
5.如权利要求2到4的任一项中要求保护的容器，其特征在于，所述支撑柱(5)设置有至少一个预定断裂点。
6.如权利要求3中要求保护的容器，其特征在于，所述抗张力带(8)和/或至少一个基部设置有至少一个预定断裂点，所述至少一个预定断裂点使得在超过预定张力的情况下所述抗张力带(8)可以与所述基部(6)分离。
7.如权利要求3中要求保护的容器，其特征在于，纤维加强塑料的或玻璃纤维、芳纶纤维或碳纤维的至少一个带被提供作为所述抗张力带(8)。
8.如权利要求3中要求保护的容器，其特征在于，所述抗张力带(8)形成为连续的带。
9.如权利要求1中要求保护的容器，其特征在于，设置若干抗张力带(8)，所述若干抗张力带分别将相对布置的基部(6)连接到彼此。
10.如权利要求2中要求保护的容器，其特征在于，所述支撑柱(5)在所述容器(1)的封闭盖(7)和脚元件之间延伸，所述脚元件附接在与所述封闭盖(7)相对的所述容器壁(2)上，并且所述封闭盖(7)和所述脚元件通过至少一个抗张力带(8)连接到彼此。
11.如权利要求10中要求保护的容器，其特征在于，所述脚元件形成为缓冲箱(16)或供给模块。
12.如权利要求10或11的任一项中要求保护的容器，其特征在于，所述抗张力带(8)被预加应力。
13.一种用于热塑性材料的容器的支撑件，所述支撑件在安装位置中在所述容器(1)的两个相对的壁之间延伸并且可以在每一个端部通过形状接合和/或材料粘结被锚固到所述容器(1)的壁，所述支撑件(4)包括至少一个支撑柱(5)，所述支撑柱(5)在两个基部(6)之间延伸并且所述基部(6)通过至少一个抗张力支撑元件(8)被支撑在所述支撑柱(5)上，其特征在于，所述支撑柱(5)沿纵向方向顺从地接合在至少一个基部(6)中。
14.如权利要求13中要求保护的支撑件，其特征在于，设置分别在N+1个基部(6)之间延伸的N个支撑柱(5)，所述支撑柱(5)分别在它们之间形成小于90°的角度。
15.如权利要求14中要求保护的支撑件，其特征在于，至少两个支撑柱之间的所述角度是可变的。
16.如权利要求13到15的任一项中要求保护的支撑件，所述支撑件为权利要求2或3到12的任一项的容器中的支撑件。
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