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DE68904354T2 - Speicherungsbehaelter fuer eine fluessigkeit unter druck. - Google Patents

Speicherungsbehaelter fuer eine fluessigkeit unter druck.

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DE68904354T2
DE68904354T2 DE8989401095T DE68904354T DE68904354T2 DE 68904354 T2 DE68904354 T2 DE 68904354T2 DE 8989401095 T DE8989401095 T DE 8989401095T DE 68904354 T DE68904354 T DE 68904354T DE 68904354 T2 DE68904354 T2 DE 68904354T2
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DE
Germany
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container according
end part
thickness
casing
approximately elliptical
Prior art date
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Marcel Auberon
Albert Phan
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Original Assignee
Airbus Group SAS
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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Behälter zur Lagerung von mit Druck beaufschlagten flüssigen oder gasförmigen Medien.
  • Insbesondere, wenn auch nicht ausschließlich, bezieht sich die Erfindung auf derartige Behälter wie "Flaschen" zur Lagerung von Gasen, wie z.B. Luft, Sauerstoff, Stickstoff, kohlensaure Gase, wie sie in diversen Industriebereichen eingesetzt werden.
  • Ein derartiger Behälter zur Lagerung von mit Druck beaufschlagten Gasen mit einer Innenverkleidung mit einem mittleren Zylinderteil und zwei gewölbten Endteilen sowie einer Bandagierung aus widerstandsfähigen, mit einem härtbaren Bindemittel umhüllten Fasern, die die Verkleidung umgibt, ist bereits bekannt, beispielsweise aus der Druckschrift US-A-3 508 677.
  • In diesem Fall hat die Verkleidung eine konstante Dicke, im mittleren Zylinderteil ebenso wie an den beiden gewölbten Endteilen.
  • Eine derartige konstante Dicke bedeutet jedoch, unter Berücksichtigung der unterschiedlichen Belastungen für den mittleren Teil und die Endteile, daß der mittlere Teil zur Erzielung einer hohen Widerstandsfähigkeit des Behälters eine größere Dicke aufweist als es notwendig wäre. Daraus resultiert ein "Übergewicht" des Behälters, was insbesondere dann nachteilig ist, wenn derartige Behälter in Raumschiffen eingesetzt oder auf dem Rücken von Menschen transportiert werden sollen (z.B. Taucherflaschen).
  • Im übrigen beschreibt die Druckschrift GB-A-1 072 420 einen Behälter, insbesondere zur Bildung einer Verkleidung in einer Raketenbrennkammer, mit einer Innenverkleidung in Umlaufsform um eine Längsachse mit einem mittleren Zylinderteil und zwei Endteilen, von denen wenigstens einer nach außen gewölbt ist und einen äußeren Umriß aufweist, der im Längsschnitt eine zumindest annähernd elliptische Form hat, wobei eine Bandagierung aus widerstandsfähigen, mit einem härtbaren Bindemittel umhüllten Fasern, die die Verkleidung umgibt und zumindest eine planetare oder umlaufende Wicklung besitzt, die am gewölbten Endteil eine auf die Achse X,X' zentrierte Kappe frei läßt.
  • Man wird feststellen, daß bei dem letzteren Behälter die Entwicklung des Umrisses besonders komplex ist, da elliptische Funktionen eingehen, d.h. in Wahrheit Funktionen mit Polynomen. Man wird weiterhin feststellen, daß die Beziehung der halben kleinen Achse zur großen Achse der Ellipse gleich 0,3 ist. Schlieplich wird man feststellen, daß die Realisierung der Innenverkleidung es nicht erlaubt, für die gewölbten Endteile irgendeine Entwicklung der Dicke abzuleiten.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Behälter zur Lagerung von mit Druck beaufschlagten flüssigen oder gasförmigen Medien der in der Druckschrift GB-A-1 072 420 für eine andere Anwendung beschriebenen Art zu schaffen, der die oben erwähnten Nachteile bezüglich des Behälters nach der Druckschrift US-A-3 508 677 vermeidet. Sie bezieht sich auf einen Behälter zur Lagerung von mit Druck beaufschlagten flüssigen oder gasförmigen Medien, der für ein optimales Gewicht/Widerstandsfähigkeit-Verhältnis ausgebildet ist.
  • Zu diesem Zweck ist der oben erwähnte Behälter zur Lagerung von mit Druck beaufschlagten flüssigen oder gasförmigen Medien dadurch gekennzeichnet, daß der zumindest annähernd elliptische äußere Umriß (8) des gewölbten Endteils (2b) der Verkleidung (2) so ist, daß die Beziehung G der halben kleinen Achse zur großen Achse
  • 0,32 &le; G &le; 0, 40 (I)
  • gilt, worin die große Achse dem Außendurchmesser des mittleren Zylinderteils (2a) der Verkleidung (2) entspricht, und daß die Dicke des gewölbten Endteils (2b) der Verkleidung (2), ausschließlich der Kappe (6), nach der Formel
  • variiert, worin
  • Ri = Abstand zur Achse X,X' von der Stelle des äußeren Umrisses (8) des gewölbten Endteils (2b), an der die Dicke ei gemessen wird,
  • e = Dicke der Verkleidung (2) in deren mittlerem Zylinderteil (2a),
  • R = Außenradius des mittleren Zylinderteils der Verkleidung,
  • R&sub1; = Grundflächenradius der Kappe und
  • e&sub1; = Dicke der Verkleidung für Ri = R&sub1;,
  • wobei die Dicke der Kappe zumindest gleich e&sub1; ist.
  • Somit weist der Behälter gemäß der vorliegenden Erfindung das bestmögliche Gewicht/Widerstandsfähigkeit- Verhältnis auf, da er im mittleren Zylinderteil der Verkleidung keine Überdicke aufweist. Weiterhin erlaubt die elliptische Form der gewölbten Endteile bei gleicher Länge des Behälters, d.h. bei gleichem Raumbedarf, die Erzielung eines größeren Volumens, beispielsweise bezüglich einer Halbkugel. Weiterhin sichert diese elliptische Form einen besseren Sitz für die planetare oder umlaufende Wicklung.
  • Insbesondere ist diese Beziehung G wie folgt:
  • 0,34 &le; G &le; 0,35.
  • Vorteilhafterweise weist der innere Umriß des gewölbten Endteils der Verkleidung im Längsschnitt eine zumindest annähernd elliptische Form auf.
  • Nach einem anderen Merkmal der Erfindung sind die beiden Endteile der Verkleidung nach außen gewölbt, wobei zumindest einer dieser Teile mit einer Einfüllöffnung versehen ist.
  • Nach noch einem weiteren Merkmal der Erfindung weist einer der Endteile der Verkleidung einen engen Hals auf, der äußere Umriß des Endteils hat zumindest an dessen Umfang im Längsschnitt eine zumindest annähernde Ellipsenform nach der Formel (I), und die Dicke des Endteils variiert zumindest am Umfang nach der Formel (II).
  • Vorteilhafterweise hat der innere Umriß des den engen Hals aufweisenden Endteils zumindest auf seinem Umfang im Längsschnitt eine zumindest annähernd elliptische Form.
  • Im Fall, daß der Behälter einen engen Hals aufweist, lehnt sich die Bandagierung in geeigneter Weise an diesen an.
  • Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung weist die Bandagierung zumindest eine Umfangswicklung auf der planetaren oder umlaufenden Wicklung in Entsprechung mit zumindest dem mittleren Zylinderteil der Verkleidung auf.
  • Insbesondere ist die Bandagierung aus abwechselnden planetaren oder umlaufenden Wicklungen und Umfangswicklungen gebildet.
  • Weiterhin kann die Verkleidung aus Metall, beispielshalber aus Aluminium hergestellt werden.
  • Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. In diesen Zeichnungen sind ähnliche Elemente durch identische Bezugszahlen bezeichnet.
  • Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch einen Behälter nach der Erfindung.
  • Fig. 2 zeigt in vergrößertem Maßstab ein gewölbtes Endteil des Behältern nach Fig. 1.
  • Fig. 3 ist eine ähnliche Ansicht wie Fig. 2 mit einer abwechselnden Anordnung von planetaren oder umlaufenden Wicklungen und Umfangswicklungen.
  • Fig. 4 ist eine ähnliche Ansicht wie Fig. 1 eines Behälters nach der Erfindung mit einem engen Hals.
  • Wie in Fig. 1 gezeigt, weist der Behälter zur Lagerung von mit Druck beaufschlagten flüssigen oder gasförmigen Medien eine Innenverkleidung 2, beispielsweise aus Aluminium, in Umlaufsform um eine Längsachse X,X' auf, mit einem mittleren Zylinderteil 2a und zwei nach außen gewölbten Endteilen 2b. Einer der Endteile 2b, rechts in Fig. 1, hat eine Öffnung 3 zum Befüllen des Behälters mittels eines flüssigen oder gasförmigen Mediums. Im übrigen weist der Behälter 1 eine Bandagierung 4 aus widerstandsfähigen, mit einem härtbaren Bindemittel umhüllten Fasern (z.B. Glas, Kevlar , Kohlenstoff, Bor) auf, die die Verkleidung umgibt. Aus Gründen der Deutlichkeit weist die in Fig. 1 und 2 gezeigte Bandagierung 4 nur eine einzige planetare oder umlaufende Wicklung 5 auf, die an den gewölbten Endteilen 2b eine auf die Achse X,X' zentrierte Kappe 6 frei läßt.
  • In vorteilhafter Weise ist die Bandagierung 4, wie in Fig. 3 gezeigt, aus abwechselnden planetaren oder umlaufenden Wicklungen 5 und Umfangswicklungen 7 gebildet. Jede der letzteren ist direkt auf die darunter liegende planetare oder umlaufende Wicklung 5 aufgebracht, in Entsprechung mit dem mittleren Zylinderteil 2a der Verkleidung 2.
  • Wie bereits angegeben, hat der äußere Umriß der gewölbten Endteile 2b der Verkleidung gemäß der Erfindung nach Fig. 2 im Längsschnitt eine zumindest annähernde elliptische Form, sodaß die Beziehung G der halben kleinen Achse zur großen Achse
  • 0,32 &le; G &le; 0,40 (I)
  • gilt, worin die große Achse dem Außendurchmesser des mittleren Zylinderteils 2a der Verkleidung 2 entspricht, und daß die Dicke des gewölbten Endteils 2b der Verkleidung 2, ausschlieplich der Kappe 6, nach der Formel variiert, worin
  • Ri = Abstand zur Achse X,X' von der Stelle des äußeren Umrisses 8 des gewölbten Endteils 2b, an der die Dicke ei gemessen wird,
  • e = Dicke der Verkleidung 2 in deren mittlerem Zylinderteil 2a,
  • R = Außenradius des mittleren Zylinderteils der Verkleidung,
  • R&sub1; = Grundflächenradius der Kappe 6 und
  • e&sub1; = Dicke der Verkleidung 2 für Ri = R&sub1;, wobei die Dicke der Kappe zumindest gleich e&sub1; ist.
  • Insbesondere ist diese Beziehung G wie folgt:
  • 0,34 &le; G &le; 0,35.
  • Weiterhin weist der innere Umriß des gewölbten Endteils der Verkleidung im Längsschnitt eine zumindest annähernd elliptische Form auf.
  • Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform des Behälters 1 gemäß der vorliegenden Erfindung, in dem ein nach außen gewölbter Endteil 2b einen engen Hals 10 aufweist, wobei sich die planetare oder umlaufende Wicklung 5 der Bandagierung 4 auf dem engen Hals 10 abstützt.
  • In diesem Fall hat der äußere Umriß 12 des Endteils 2b zumindest an dessen Umfang 11 im Längsschnitt eine zumindest annähernde Ellipsenform nach der Formel (I), und die Dicke des Endteils 2b variiert zumindest am Umfang 11 nach der Formel (II).
  • Weiterhin hat der innere Umriß 13 des den engen Hals 10 aufweisenden Endteils 2b zumindest auf seinem Umfang 11 im Längsschnitt eine zumindest annähernd elliptische Form.
  • Wie bereits angegeben, bezieht sich die Erfindung insbesondere auf Hochleistungsflaschen zur Lagerung von Gasen, wie z.B. Luft, Sauerstoff, Stickstoff, kohlensaure Gase, für die folgenden Bereiche:
  • - Schutz- und Sicherheitsbereiche (Feuerwehr, Zivilschutz, Krankenhäuser ...)
  • - Sicherheitsdienste für Unternehmen, öffentlichen Dienst, öltanker, große Chemiewerke, Armee
  • - Unterwasseraktivitäten, professionelles und Amateur-Tauchen, Unterseeboote, Bergwerke
  • - Transporte, Verladeflaschen

Claims (10)

1. Behälter zur tagerung von mit Druck beaufschlagten flüssigen oder gasförmigen Medien, der mit einer Innenverkleidung in Umlaufsform um die Langsachse X, X' ausgebildet ist, der einen mittleren Zylinderteil sowie zwei Endteile aufweist, von denen zumindest einer nach außen gewölbt ist, und einen äußeren Umriß aufweist, der im Längsschnitt eine zumindest annahernd elliptische Form hat und der eine Bandagierung aus widerstandsfähigen, mit einem härtbaren Bindemittel umhüllten Fasern aufweist, die die Verkleidung umgibt und zumindest eine planetare oder umlaufende Wicklung besitzt, die am gewölbten Endteil ein auf die Achse X, X' zentrierte Kappe freiläßt, dadurch gekennzeichnet, daß der zumindest annähernd elliptische äußere Umriß (B) des gewölbten Endteils (2b) der Verkleidung (2) so ist, daß die Beziehung G der halben kleinen Achse zur großen Achse
0,32 &le; G &le; 0,40 (I)
gilt, worin die große Achse dem Aussendurchmesser des Mittelzylinderteils (2a) der Verkleidung (2) entspricht, und daß die Dicke des gewölbten Endteils (2b) der Verkleidung (2), ausschließlich der Kappe (6), nach der Formel
variiert, worin
dem Abstand jur Axhse X,X' von der Stelle des äußeren Umrisses (B) des gewölbten Endteils (2b), an dem die Dicke ei gemessen wird,
e = der Dicke der Verkleidung (2) in deren Mittelzylinderteil,
R = dem Aussenradius des Mittelzylinderteils (2a) der Verkleidung (2),
R&sub1; = dem Grundflächenradius der Kappe (6) und
e&sub1; = der Dicke der Verkleidung (2) für Ri = R&sub1;,
wobei die Dicke der Kappe (6) zumindest gleich e&sub1; ist.
2. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Beziehung G:
0,34 &le; G &le; 0,35
gilt.
3. Behälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Umriß (9) des gewölbten Endteils (2b) der Verkleidung (2) im Längsschnitt eine zumindest annähernde elliptische Form aufweist.
4. Behälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Endteile (2b) der Verkleidung (2) nach außen gewölbt sind, wobei zumindest einer dieser Teile mit einer Einfüllöffnung (3, 10) versehen ist.
5. Behälter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Endteile (2b) der Verkleidung (2) einen engen Hals (10) aufweist und daß zumindest am Umfang (11) des Endteils dessen äußerer Umriß im Längsschnitt eine zumindest annähernde Ellipsenform nach der Formel (I) hat und die Dicke des Endteils (2b) zumindest am Umfang nach der Formel (II) variiert.
6. Behälter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest auf seinem Umfang (11) des den engen Hals (10) aufweisende Endteils (2b) dessen innerer Umriß (13) im Längsschnitt eine zumindest annähernd elliptische Form hat.
7. Behälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandagierung (4) sich an den engen Hals (10) anlehnt.
8. Behälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandagierung (4) zumindest eine Umfangswicklung (7) auf der planetaren oder umlaufenden Wicklung (5) in Entsprechung mit zumindest dem Mittelzylinderteil (2a) der Verkleidung (2) aufweist.
9. Behälter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandagierung (4) aus abwechselnden planetaren oder umlaufenden Wicklungen (5) und Umfangswicklungen (7) gebildet ist.
10. Behälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verkleidung (2) aus Metall, beispielshalber aus Aluminium hergestellt wird.
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