Vorliegende Erfindung befasst sich mit einem Drucktank zur Speicherung von Hoch- und Niederdruckfluiden/Gasen, insbesondere LPG oder CNG, umfassend einen Hohlkörper aus thermoplastischem

Kunststoff mit wenigstens eine Öffnung, welche eine umlaufende Kontaktfläche aufweist, jeweils ein Anschlussstück pro Öffnung, welches wenigstens je einen Durchlass zum Innenraum des Hohlkörpers aufweist und das mit einem komplementären Abschnitt mit Kontakt- fläche flächig verbunden ist, wobei der Durchlass an einem unteren

Ende einen Diffusor aufweist, der den Durchlass in axialer Richtung verschließt und nur im Wesentlichen in radiale Richtung weisende Öffnungen aufweist, im Inneren des Hohlkörpers eine den Diffusor umschließende Antistatik-Wand vorhanden ist.

Tanks zur Aufnahme von Gasen oder Flüssigkeiten, die unter niedrigem oder hohem Druck stehen, wie z.B. liquified petroleum gas (LPG) oder compressed natural gas (CNG), sind im Stand der Technik bekannt. Diese Tanks werden unter anderem aus thermoplasti- schem Kunststoff im Blasformverfahren, Rotationsformverfahren o- der im Spritzguss hergestellt. Um die Druckfestigkeit zu erhöhen, werden diese Tanks in einem zweiten Schritt mit einer äußeren Schicht aus belastbaren Fasern versehen, die zumeist in ein Gießharz eingebettet sind, das die Fasern miteinander verbindet und sie auf der inneren Kunststoffschicht fixiert.

Ein solcher Tank muss unabhängig von der Ausführung in jedem Fall mit wenigstens einem Anschlussstück versehen werden, in das druckdicht ein Kupplungsteil in Form eines Ventils, Schlauch- oder Rohrendes einsetzt wird, um den Tank zu befüllen bzw. zu entleeren. Die Verbindung zwischen Anschlussstück und Kupplungsteil kann über einen rastgesicherten Steck oder auch Bajonettverschluss erfolgen, bei Hochdruckanwendungen werden jedoch zumeist

Schraubverschlüsse mit niedriger Gewindesteigung eingesetzt.

Das innenliegende Hohlgefäß, auch als Liner bezeichnet, kann hierbei aus Metall, etwa Aluminium, Titan oder Stahl bestehen, oder aber, wie eingangs erwähnt, aus einem Kunststoff, etwa einem Thermoplasten gefertigt sein. Letztere haben den Vorteil, dass sie einfacher formbar sind und sich somit günstiger herstellen lassen und des Weiteren auch in ihrem thermischen Ausdehnungskoeffizienten besser an die Matrix der faserverstärkten Oberschicht, welches üblicherweise ein Kunstharz ist, angepasst sind. Der Nachteil ist jedoch zum einen eine niedrigere Druckfestigkeit gegenüber metallischen Linern gleicher Wandstärke, sowie eine geringere Temperaturbeständigkeit. Je nach Anwendung treten diesen Nachteile aber hinter den zuvor aufgeführten Vorzügen zurück.

Ein weiterer Nachteil von Kunststofflinern, der für vorliegende Erfin- dung im Vordergrund steht, ist ihre geringe elektrische Leifähigkeit und die damit einhergehende Tendenz, sich beim Befüllen mit einem unter hohem Druck einströmendem Fluid statisch aufzuladen. Dabei tritt das Fluid aus der Austrittsöffnung des zum Befüllen verwendeten, üblicherweise metallenen Ventils mit hoher Geschwindigkeit aus und reist dabei Elektronen mit, die dann beim Aufprall auf die innere

Gefäßwand im Bereich der Auftreffstelle deponiert werden. Eine Ladungstrennung kann weiterhin durch den mit hoher Geschwindigkeit auf die gegenüberliegende Seite der Innenwand auftreffenden Fluid- strahl verursacht werden. Bei Hohlkörpern bzw. Linern aus Metall oder einem anderen leitfähigen Material kann ein Ladungsausgleich schnell und leicht stattfinden. Zur weiteren Erhöhung der Sicherheit können auch sowohl Hohlkörper/Liner als auch Ventil geerdet werden. Bei Kunststoffli- nern, etwa Thermoplasten, ist dies aufgrund der schlechten elektrischen Leitfähigkeit nicht oder kaum möglich bzw. effektiv. Die Folge ist die statische Aufladung des Hohlkörpers/Liners, welche sich im Wortsinne blitzartig und unvorhersehbar entladen kann. Ist im Gefäßinneren noch Restsauerstoff vorhanden, oder ist das eingefüllte Flu- id(gemisch) an sich brennbar, kann es somit zu einer Explosion kommen. Dieses Problem tritt besonders beim Befüllen eines leeren, trockenen Drucktanks auf, da hierbei der Abfluss sich bildender statischer Ladungen nur schlecht stattfinden kann und auch, falls keine vorherige Inertialisierung mit Schutzgas stattgefunden hat, Sauerstoff vorhanden ist.

Im Stand der Technik sind bisher zwei Klassen von Lösungen dieses Problems vorgeschlagen worden, die sich unter den Stichworten Behebung und Vermeidung zusammenfassen lassen. Beide Lösungen sind beispielhaft in der Patentschrift US 7,656,642 B2 (Ulekleiv et al.) beschrieben.

Die Lösungen zur Behebung schlagen vor, die Leitfähigkeit der Gefäßinnenwandung zu verbessern, etwa durch eine leitende Beschich- tung des ansonsten nicht oder kaum leitfähigen Kunststoffes. Dies hat den Nachteil, dass der Vorteil der einfacheren und günstigeren Herstellung thermoplastischer Liner zumindest teilweise wieder zunichte gemacht wird. Darüber hinaus nutzt sich eine solche Be- schichtung an hochbelasteten Stellen der Hohlgefäßinnenwand, insbesondere an dem Punkt, der der Einlassöffnung gegenüber liegt, schnell ab. Auch die Zugabe von antistatischen Additiven ist nur bedingt anwendbar, da diese nur einen kurzfristigen Effekt haben. Die Vermeidungsstrategie versucht hingegen bei der Ursache der statischen Aufladung ansetzen, welche in der hohen

Einströmgeschwindigkeit des Fluids aus dem Ventil zu sehen ist. Um diese zu reduzieren wird vorgeschlagen, am unteren Ende des Ventils einen Diffusor anzubringen. Dieser verschließt den Durchläse in axialer Richtung und besitzt nur radial orientierte Öffnungen, so dass das einströmende Fluid eine Richtungsumlenkung erfährt. Dadurch wird es zum einen gebremst und schlägt zum anderen auch nicht als gebündelter Strahl auf die gegenüberliegende Innenwand auf, sondern wird in mehrere Teilströme aufgespalten, die ohne weitere Maßnahmen zunächst horizontal verlaufen und dann unter dem Ein- fluss der Schwerkraft leicht abgelenkt nahezu tangential auf die Innenwand treffen würden. Um eine weitere Geschwindigkeitsreduktion zu erreichen, schlägt oben genannte Patentschrift jedoch vor, den Diffusor zusätzlich durch einen als Teil des Liners/Hohlkörpers ausgebildeten, zylindrischen Kragen an der Innenseite der Öffnung des Hohlkörpers zu umschließen. Das aus den radialen Öffnungen des Diffusors ausströmende Fluid prallt somit gegen den Kragen und wird dabei nochmals umgelenkt und stark abgebremst.

Ein Nachteil dieser Lösung ist, dass die extreme Abbremsung des Fluids durch den umlaufenden, geschlossenen Kragen zu einem Volllaufen des zwischen Diffusor und Kragen verbleibenden Zwischenraums führt, sich also ein starker Gegendruck aufbaut und damit die Durchflussrate stark gesenkt wird. Die Strömung im Zwischenraum ist hierbei sehr turbulent, so dass es zu einer starken mechanischen Belastung der angrenzenden Bauteile, Diffusor, Kupplungsteil, Anschlussstück und Kragen, kommt, welche einer schnelleren Alterung Vorschub leisten. Ein noch viel gravierenderes Problem des starken Gegendrucks im Zwischenraum zwischen Diffusor und Kragen ist jedoch, dass dieser dazu führt, dass das einströmende Fluid in die Nahtstelle zwischen Hohlkörper und Anschlussstück, welche an der Oberseite des Zwi- schenraums zwischen Diffusor und Kragen verläuft, gepresst wird, wodurch besonders bei hohen Befülldrücken und -raten die Dichtheit des dortigen Drucktanks kompromittiert werden kann.

Da sich bei den Anschlussstücken die Wandstärken und die Anforde- rungen an die Maßgenauigkeit erheblich von den Wandstärken und den Toleranzen des Drucktankes unterscheiden, ist es in der Praxis weder sinnvoll noch wirtschaftlich, die Anschlussstücke und die Tanks in einem Guss herzustellen.

Vielmehr ist es üblich, einen Hohlbehälter aus Kunststoff nach seiner Fertigstellung in einem weiteren Arbeitsgang mit einem separat gefertigten und zumeist mehrteiligen Anschlussstück zu versehen. So beschreibt z.B. die Patentanmeldung US 201 1/010/1002 einen Tank aus Kunststoff mit zwei Öffnungen. Auf diese Öffnungen wird von außen her und von innen her jeweils ein in etwa zylindrisches Anschlussteil aufgesetzt, das an einem Ende mit einem kragenförmigen Flansch verbreitert ist. Diese beiden Teile werden mit einem Gewinde zusammen geschraubt und dadurch aneinander gedrückt, sodass sie flächig von innen und von außen auf dem Bereich um die Öffnung des Tanks herum aufliegen. Durch entsprechenden Druck sowie durch zusätzlich in den Tank oder die Flansche eingelassene Dichtungsringe wird die erforderliche Druckfestigkeit erzielt.

Die Veröffentlichungsschrift US 2014/0299610 A1 beschreibt einen Drucktank mit einem zweiteiligen Anschlussstück, bei dem ein äußeres Teil aus weicherem, anpassungsfähigeren Material die Verbin- dung zum Hohlgefäß/Liner und zur darauf aufliegenden Faserverstärkten Schicht bereitstellt. In dieses äußere Anschlussstück ist konzentrisch ein zweites Teil eingebettet, welches eine Anschlussmöglichkeit an ein Ventil oder anders Kupplungsteil in Form eines innenliegenden Gewindes bereitstellt. Um den auftretenden Kräften standhalten zu können, ist dieses aus einem härteren Material gefertigt. Zwischen dem Innenteil und einem eingeschraubten Ventil befindet sich eine Dichtungslippe des Anschlussstückes, welche im Zusammenspiel mit einem oder mehreren das Ventil umschließenden Dichtringen den dichten Sitz des Ventils auch bei hohem Druck sicherstellen.

Diese Veröffentlichungsschrift lehrt, die radiale Dicke der Dichtungslippe proportional mit dem gewünschten Prüfdruck zu verringern. Dies hat allerdings den Nachteil, dass bei hohen Drücken unter Umständen die Dichtlippe nicht in der Lage ist, die druckbedingte Verformung von Ventil, Anschlussstück und Öffnung und insbesondere der Dichtringe auszugleichen, was Undichtigkeiten zur Folge haben kann.

Auf diesem Hintergrund hat sich vorliegende Erfindung die Aufgabe gestellt, für Drucktanks aus Kunststoff ein Anschlussstück zu entwickeln, welches einer statischen Aufladung effektiv vorbeugt, trotzdem hohe Füllraten ermöglicht und auch bei hohen Drücken absolute Dichtigkeit garantiert.

Als Lösung lehrt die Erfindung, eine den Diffusor umschließende Antistatik-Wand vorzusehen, die als ein Teil des Anschlussstückes oder eines weiter unten erläuterten Halsrings oder des Kupplungsteils ausgeformt ist. Die Dichtheit beim Befüllen ist dann dadurch sichergestellt, dass die unvermeidliche Nahtstelle zwischen Anschlussstück und Hohlkörper/Liner vorteilhaft außerhalb des beim Befüllen mit einem hohen dynamischen Druck belasteten Zwischenraumes zwischen Diffusor und Antistatik-Wand positioniert ist.

In vorteilhafter Ausführung wird eine Verringerung dieses Staudrucks dadurch erreicht, dass die Antistatik-Wand und über ihren Umfang verteilt mehrere Turbulatoröffnungen aufweist. Durch diese kann das in den Zwischenraum zwischen dem Diffusor am unteren Ende des Durchlasses und der Antistatik-Wand einströmende Fluid den Zwischenraum verlassen. Dies entlastet den zwischen Diffusor und Antistatik-Wand verbleibenden Zwischenraum und sorgt somit für eine höhere Durchflussrate. Durch entsprechende Positionierung der Turbulatoröffnungen relativ zu den radialen Öffnungen des Diffusors kann weiterhin die Turbulenz der Strömung beeinflusst werden. Es ist hierbei sinnvoll, pro Diffusoröffnung mindestens eine Turbulator- öffnung in der Antistatik-Wand vorzusehen. Diese können jeweils in etwa mit der zugeordneten Diffusoröffnung fluchtend ausgerichtet werden. In diesem Fall wird eine hohe Durchflussrate und eine minimal turbulente Strömung im Bereich des Anschlussstückes erreicht. Die Größe der Turbulatoröffnung ist hierbei idealerweise etwas kleiner als der Strahlquerschnitt des aus der Diffusoröffnung austretenden Fluids gewählt, wobei die Strahlaufweitung nach Austritt aus der Diffusoröffnung berücksichtigt ist. Dies bewirkt, dass die Strömung nicht vollständig laminar ist, wodurch die Ladungstrennung durch die Strömung vermindert wird.

Alternativ wird vorgeschlagen, die Diffusoröffnungen mit den massiven Stegen zwischen den Turbulatoröffnungen fluchtend auszurichten. Für eine möglichst gleichmäßige Belastung der Stege durch das auf sie mit Wucht auftreffende Fluid, wird eine Ausrichtung der Diffusoröffnungen auf die Mitte der Stege bevorzugt. Bei dieser relativen Anordnung wird eine starke Abbremsung ähnlich dem aus dem Stand der Technik bekannten durchgängig umlaufenden Kragen erreicht, jedoch mit dem entscheidenden Vorteil, dass das einströmende Fluid mit den Turbulatoröffnungen einen weiteren Abflussweg hat und sich eine weitestgehend stationäre Strömung im Zwischenraum ausbildet. Die starke Materialbelastung einer stark turbulenten Strömung wird also vermieden und der sich aufbauende statische Gegendruck ist vorteilhaft stark vermindert. Trotz Abbremsung und zweifacher Umlenkung des einströmenden Fluids ist dadurch die maximal mögliche Durchflussrate auch bei dieser Ausrichtung kaum vermindert gegenüber einem Tank ohne Diffusor (und/oder Antistatik-Wand). Außerhalb und auch innerhalb des Zwischenraums ergibt sich bei dieser Anordnung ein sprinklerartiger Effekt, bei dem das Fluid beim Auftreffen auf die Stege der Antistatik-Wand mit hoher Wucht in feine bis sehr feine Tröpfchen zerstäubt und dann teilweise direkt durch den Schlitz zwischen Diffusor und Stegen nach unten fallen und teilweise fein verteilt aus den Turbulatoröffnungen in das äußere Tankvolumen eintritt. Es gibt also keinen gebündelten Fluid- strahl mehr, dessen Auftreffen auf die Hohlkörperinnenfläche weitere statische Aufladung verursachen könnte.

Wird für das Material des Anschlussstückes ein im Vergleich zum Linermaterial besser leitendes Material verwendet, oder ein nichtleitendes Material mit einer leitenden Beschichtung versehen, ergibt sich ein weiterer Vorzug der erfindungsgemäßen Lehre. Dieser hängt damit zusammen, dass die Mehrzahl der durch die Strömung im Ventil bzw. dem Kupplungsteil mitgerissenen Ladungen, d.h. Elektronen, bereits an der Antistatik-Wand deponiert wird. Dies ist auch bei den aus dem Stand der Technik bekannten Drucktanks so. Jedoch ist dort durch die Ausführung des Kragens als Teil des nichtleitenden Hohlkörpers ein effektiver Ladungsrückfluss verhindert. Bei Fertigung des Anschlussstückes aus leitfähigem Material ist ein La- dungsrückfluss bei vorliegender Erfindung durch die Integration der Antistatik-Wand in das Anschlussstück ohne weiteres möglich.

Eine wesentliche Idee vorliegender Erfindung ist es also, die Antistatik-Wand in das Anschlussstück des Drucktanks, welches letztendlich der (druck-)stabilen Verbindung eines eigentlichen Kupplungsteils zum Anschluss an fluidführende Schläuche oder Rohre mit dem Hohlkörper inklusive einer etwaigen faserverstärkten Deckschicht dient, zu integrieren, was die Nahtstelle zwischen Anschlussstück und Hohlkörper als Schwachstelle aus dem Zwischenraum zwischen Diffusor und Antistatik-Wand verbannt, und durch das Einbringen von Turbulatoröffnungen einen weitgehend stationären, weniger turbulenten Strömungsverlauf im Zwischenraum zu erreichen, wodurch der sich aufbauende Gegendruck und damit die Materialbelastung der diesem Druck ausgesetzten Teile reduziert und die Durchflussrate bei gegebenen Befülldruck entsprechend erhöht wird. Das Fluid wird beim Auftreffen auf die Stege der Antistatik-Wand oder spätestens beim Austritt aus den als Konstriktion wirkenden Turbulatoröffnungen sprinklerartig zerstäubt und verlässt den Bereich des Zwischenraums als Regen von feinen und feinsten Tröpfchen, die nicht mehr genug kinetische Energie haben, um beim eventuellen Auftreffen auf die Hohlkörperinnenwand oder durch Reibung an der Luft eine nennenswerte Ladungsabstreifung zu bewirken. Die anti-statische Wirkung des Kragens mit Turbulatoröffnungen gemäß vorliegender Erfindung ist damit der eines durchgängigen Kragens mindestens ebenbürtig, vermeidet aber dessen massive Nachteile.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen vorliegender Erfindung, welche einzeln oder in Kombination realisierbar sind, sofern sie sich nicht gegenseitig offensichtlich ausschließen, sollen im Folgenden vorgestellt und erläutert werden.

Bevorzugt ist die Zahl der Turbulatoröffnungen ein ganzzahliges Viel- faches der Zahl der radialen Diffusoröffnungen, insbesondere schlägt vorliegende Erfindung vor, gleich viele Turbulator- wie Diffusoröffnungen vorzusehen. Weiterhin weist der Antistatik Kragen bevorzugt die gleichen Symmetrien wie der Diffusor auf. Besonders bevorzugt haben sowohl Diffusor als auch Antistatik-Wand inklusive der Turbu- latoröffnungen eine n-zählige Rotationssymmetrie mit n > 2 und eine

Spiegelsymmetrie. Dadurch ist sichergestellt, dass sich die durch die Umlenkung der Strömung auf das Anschlussstück ergebenden Kräfte und Drehmomente ausgleichen und das Anschlussstück also in Summe kräfte- und drehmomentfrei ist.

Die Turbulatoröffnungen können verschieden geformt sein, beispielsweise als runde oder ovale Öffnungen in der Antistatik-Wand. Bevorzugt sind sie aber als längliche, am unteren Rand der Wand beginnende, sich über einen wesentlichen Teil ihrer vertikalen Aus- dehnung erstreckende Aussparungen oder Kerben gestaltet, welche in tangentialer Richtung eine Breite haben, die etwa dem Durchmesser der Diffusoröffnungen entspricht. Dies ist erstens einfach in der Herstellung und ergibt zweitens einen Strömungsverlauf des einströmenden Fluids im Bereich des Anschlussstücks, welcher eine sehr gute Balance zwischen Turbulenz und Laminarität und insgesamt eine quasi stationäre Strömung darstellt. Zur weiteren Strömungskontrolle kann die laterale Kontur der Antistatik-Wand variiert werden, z.B. kann einer runden Grundkontur eine zusätzliche Welligkeit aufgeprägt werden oder aber es wird eine polygonale Grundform gewählt. Eine weitere Möglichkeit die Strömungsverhältnisse beim Befüllen des Drucktanks vorteilhaft zu beeinflussen besteht darin, der inneren Stirnfläche des Diffusors, auf weiche das einströmende Fluid vor dem Austritt durch die Diffusoröffnungen auftrifft, eine geeignete Topographie aufzuprägen. Diese kann bspw. ausgeführt sein als eine konvexe oder kegelförmige Aufwölbung entgegen der Strömungsrichtung des auftreffenden Fluids, was zu einer verbesserten Druckentlastung des Anschlussstücks und höheren Durchflussraten führt.

Um bei Entnahme von Fluid aus dem Drucktank eine Sicherung gegen Überdruck gewährleisten zu können, etwa durch Bruch einer Leitung, kann in den Diffusor eine Mechanik integriert sein, welche bei zu hohen Durchflussraten die Durchlassöffnungen verschließt.

Eine vorteilhafte Weiterbildung besteht des Weiteren darin die Antistatik-Wand als separates Teil zur Befestigung an das Kupplungsteil auszuformen. Dies vereinfacht Wartung bzw. Austausch der Antistatik-Wand als eine stark belastete und somit verschleißanfällige Komponente. Bei Verwendung einer Antistatik-Wand ohne Turbulatoröff- nungen, welche den höchsten Belastungen durch aufschlagendes Fluid unterliegt, stellt diese einfache Servicierbarkeit einen großen Vorteil gegenüber Bauformen nach dem Stand der Technik dar, bei denen der zweckentsprechende Kragen einen innenliegenden, integralen Bestandteil des Hohlkörpers/Liners darstellt.

Unabhängig davon, ob die Antistatik-Wand am Kupplungsteil befestigt oder als Bestandteil von Anschlussstück oder Halsring ausgeführt ist, können für ihre Herstellung verschiedene Werkstoffe verwendet werden, um elektrostatische oder Verschleißeigenschaften zu beeinflussen. So kann außer einem Metall bspw. auch ein thermoplastischer Kunststoff zur Anwendung kommen Das Anschlussstück des erfindungsgemäßen Drucktanks ist im allgemeinsten Fall einstückig, d.h. eine Kupplungs- bzw. Anschlussmöglichkeit für Ventile, Schläuche oder Rohre oder dergleichen ist in das Anschlussstück selbst integriert. Dies vermeidet vorteilhaft zusätzliche Kontakt- bzw. Nahtstellen, welche die Dichtheit des Drucktanks gefährden könnten. Aufgrund der unterschiedlichen Anforderungen an die Materialeigenschaften des Anschlussstückes im Bereich des Kontaktes mit dem Hohlkörper, wo es genügend nachgiebig und elastisch sein muss, um sich der Ausdehnung des Hohlkörpers unter Druckbelastung und thermischer Beeinflussung anzupassen, und dem Bereich der Kopplung an ein fluidführendes Ventil, einen Schlauch oder ein Rohr, wo es eine ausreichende Festigkeit und Härte haben muss, um auch bei häufigem An- und Abkoppeln nicht zu schnell zu ermüden, schlägt vorliegende Erfindung jedoch eine mindestens zweiteilige Ausgestaltung des Anschlussstückes vor. Hierbei ist in ein äußeres Anschlussteil aus weicherem, zäherem Material, insbesondere ein dem thermoplastischen Material des Hohlkörpers ähnlichen und mittels aufschmelzen mit diesem verbindbaren Material, konzentrisch ein zweites Teil, der sogenannte Halsring, aus hartem Material, bevorzugt Metall, eingebettet, welches zum An- schluss an ein Ventil oder anderes Kupplungsteil über ein Innengewinde oder eine andere Kupplungsmöglichkeit verfügt. Der Halsring wird hierbei in eine komplementäre Ausnehmung des eigentlichen Anschlussstücks eingepresst oder eingegossen. Alternativ wird das Anschlussstück per Guss- oder Spritzverfahren um den Halsring herum geformt.

Der Halsring, insbesondere dessen Kontaktfläche zum eigentlichen Anschlussstück, besitzt hierbei bevorzugt keine Kreissymmetrie, sondern nur eine n-zählige Rotations- und besonders bevorzugt eine Spiegelsymmetrie mit einer Spiegelebene, welche die axiale Richtung enthält. Die Kontaktfläche kann beispielsweise einen polygonalen, stern- oder wellenförmigen Umriss aufweisen. Dadurch wird die Kontaktfläche vergrößert und eine bessere Übertragung von Drehmomenten vom Halsring in das Anschlussstück ermöglicht. Zusätzlich schlägt vorliegende Erfindung vor, über den Umfang des

Halsrings bzw. die umlaufenden Kragen oder Flansche verteilt Nuten und/oder Verbindungslöcher einzubringen, in die das flüssige Thermoplastische Material des Anschlussstücks bei der Herstellung einfließen kann. Nach dem Erkalten ist damit eine ganz besonders stabile, zur Drehmomentübertragung geeignete Verbindung erreicht. Dies ist wichtig, damit bei eventuellem häufigem Wechsel, d.h. Ein- und Ausschrauben eines Kupplungsteils, die dabei auftretenden Momente die Bindung zwischen Halsring und eigentlichem Anschlussstück verschlechtern könnten, was mit der Zeit zu Undichtheit bis zum Versagen des Anschlussstücks führen könnte.

Gleiches gilt auch für die Weiterleitung der eben angesprochenen Drehmomente vom Anschlussstück in den Hohlkörper. Darum ist die Kontaktfläche zwischen Anschlussstück und Hohlkörper ebenfalls als nicht-kreissymmetrische Momentenkupplung ausgeführt. Wie die Verbindungsfläche von Halsring zu Anschlussstück ist auch hier ein polygonaler, stern- oder wellenförmiger Umriss möglich. Ein Alternative besteht darin, einen thermoplastischen Hohlkörper um das Anschlussstück herum zu gießen, wodurch eine besonders enge Verbindung und Kraftübertragung garantiert ist, insbesondere wenn vertikale Löcher im äußeren Bereich des Anschlussstücks vorgesehen werden, in die das noch flüssige Material des Hohlkörpers fließen und sich dort verfestigen kann. Der Nachteil hierbei ist, dass das Anschlussstück schon bei der Fertigung des Hohlkörpers zugegen sein muss und auch nicht mehr gewechselt werden kann, ohne diesen zu zerstören.

Darum schlägt vorliegende Erfindung besonders bevorzugt vor, die Kontaktflächen zu dem oder den Anschlussstücke(n) im Bereich der Öffnung(en) des Hohlkörpers von außen zugänglich zu gestalten, so dass das Anschlussstück nach Fertigstellung und Aushärtung des Hohlkörpers, eingesetzt und verscheißt und/oder eingepresst werden kann. Insbesondere sollte der axiale Querschnitt der Öffnung in Richtung nach außen hin monoton zunehmen, in derart, dass die axiale Projektion weiter außen liegender Querschnitte weiter innen liegende umfassen. Ist das Anschlussteil des Anschlussstücks aus dem Hohlkörpermaterial ähnlichem thermoplastischem Material gefertigt, kann die Verbindung bevorzugt durch oberflächliches Aufschmelzen der Kontaktflächen und Zusammenpressen erfolgen.

Im Stand der Technik ist der Diffusor zum Kupplungsteil, d.h. dem Ventil zum Anschluss eines Schlauches oder Rohres, gehörig und im allgemeinsten Fall umfasst vorliegende Erfindung eine solche Ausgestaltung ebenfalls. Bevorzugt schlägt vorliegende Erfindung jedoch vor, den Diffusor, wie schon die Antistatik-Wand, in das eigentliche Anschlussstück zu integrieren. Dies hat den Hintergrund, dass ein üblicherweise in ein Innengewinde des Anschlussstücks bzw.

Halsrings eingeschraubtes Kupplungsteil nicht immer dieselbe Winkelstellung relativ zur Antistatik-Wand einnimmt, sondern diese bei jedem Einschrauben zumindest ein wenig variiert. Dadurch ist die relative Stellung der Diffusoröffnungen zu den Turbulatoröffnungen ebenfalls nicht immer gleich, was sich negativ auf den Strömungsverlauf des einströmenden Fluids auswirken kann. Diese Variation der relativen Stellung wird durch Integration des Diffusors in das Anschlussstück vorteilhaft vermieden. Die radial orientierten Diffusoröffnungen sind bevorzugt rund, oval oder polygonal, insbesondere rechteckig.

Ein weiterer Vorzug dieser Lösung ergibt sich daraus, dass übliche Kupplungsteile auch standardmäßig gar nicht mit einem Diffusor ausgestattet sind, sondern am unteren Ende eine simple, axial orientierte Einlassöffnung besitzen. Somit kann vorliegende Erfindung durch Integration des Diffusors in das eigentliche Anschlussstück trotz Einsatzes von Standard-Kupplungsteilen die Vorzüge einer Ab- bremsung unter hohem Druck einströmenden Fluids durch Diffusor und Antistatik-Wand nutzen.

Der in das eigentliche Anschlussteil eingebettete Halsring weist bevorzugt am oberen Ende seiner Durchlassöffnung eine Zentrierfase auf. Sie stellt während der Fertigung des Anschlussstückes eine immer gleiche Positionierung von Halsring und Anschlussteil sicher, was wegen der oben erwähnten relativen Ausrichtung von Turbula- tor- und Diffusoröffnung wichtig ist. Diese erleichtert zudem bei der späteren Verwendung das schnelle Einsetzen und Zentrieren von Kupplungsteilen, insbesondere wenn dies automatisiert erfolgen soll, etwa durch einen Bestückungsroboter.

Noch mehr bevorzugt weist der Halsring einen in axialer Richtung nach unten vorstehenden Kragen auf, der auf seinen Außenseiten vom Material des Anschlussstücks umgeben ist. Dadurch wird zum einen die Kontaktfläche zum eigentlichen Anschlussstück weiter vergrößert. Zum anderen bildet das vom Kragen aus in radialer Richtung innen liegende Material des Anschlussstücks eine Dichtlippe, deren radiale Dicke entscheidenden Einfluss auf die Dichtheit des Drucktanks hat. Durch die endliche vertikale Abmessung des Anschlussstücks, ragt die Öffnung mit eingesetztem Anschlussstück etwas in das Innere des Hohlkörpers hinein. Der Tankinnendruck wirkt nun sowohl auf die äußeren und als auch die innere Seite dieser toroidalen Hervorhebung ein, wobei die Innere Seite je nach Ausführungsform ohne oder mit integriertem Diffusor durch das Kupplungsteil oder den unteren Teil des Anschlussstücks gebildet ist. Dadurch wird das Material des Anschlussstückes und insbesondere die Dichtlippe komprimiert. Weiterhin wird durch den Druck im Tank Fluid oder Gas in den Spalt zwischen einem Dichtring eines Kupplungsteils und der Dichtlippe gepresst und dabei sowohl Dichtring als auch Dichtlippe soweit verformt, bis ein Kräftegleichgewicht zwischen den Spannungen im Dichtring, der Dichtlippe und dem Tankinnendruck erreicht ist.

Ist die radiale Dicke der Dichtlippe nicht ausreichend dimensioniert gewählt, kommt es zur Undichtheit an der Verbindung zwischen eigentlichem Anschlussstück und Halsring oder Anschlussstück und Kupplungsteil. Letzteres kann durch Verwendung eines Dichtringes zwischen Kupplungsteil und Dichtlippe vermieden werden. Die Härte dieses Dichtringes sollte mit dem Prüfdruck des Tanks, und damit auch dem beabsichtigten maximalen Fülldruck steigen.

Vorliegende Erfindung schlägt daher vor, die radiale Dicke der Dichtlippe mit dem beabsichtigten Prüfdruck des erfindungsgemäßen Drucktanks größer auszuführen. Konkret wird vorgeschlagen, die Dicke der Dichtlippe proportional zum Prüfdruck zu erhöhen. In Experimenten wurde festgestellt, dass eine Änderung gemäß den Beziehungen

Dmax [mm] = 0,01 F [bar] + 3,0 optimale Dichtheit garantiert. Hierbei bezeichnet P den Prüfdruck, sowie Dmin die Unter- und die Dmax die Obergrenze der bevorzugten radialen Dichtlippendicken D. Hierbei wurde die Verwendung eines Dichtrings zwischen Dichtlippe und Kupplungsteil mit einer Sho- re-Härte von mindestens 90 vorausgesetzt.

Eine alternative Methode zur Dichtung zwischen Anschlussstück und Ventil, welche nach dem Stand der Technik insbesondere für Drucktanks mit aus Stahl gefertigtem Hohlkörper angewandt wird, besteht in der Verwendung von Ventilen mit konischem, sich nach unten verjüngendem, Außengewinde. Die damit erzielte metallische Dichtung, in gängiger Praxis noch durch ein viskoses Dichtmittel unterstützt, macht die Verwendung eines Dichtrings überflüssig. In einer vorteilhaften Variante der Erfindung ist der Anschluss eines solchen konischen Ventils durch geeignete Ausführung des Halsrings vorgesehen. Dabei ist insbesondere die Ausführung des Anschlussstücks ohne Diffusor adressiert, da konische Ventile in verbreitetster Bauform bereits mit einem Diffusor ausgestattet sind, aber ohne Antistatik-Wand. Um auch in dieser Anschlussvariante die relative Stellung von Diffusor- und Turbulatoröffnungen gezielt einstellen zu können, wird vorgeschlagen an Anschlussstück und Ventil geeignete, die Lage der Öffnungen bezeichnende Markierungen vorzusehen.

Um sehr hohen Prüfdrücken von mehreren hundert bis über eintausend bar standhalten zu können muss der Hohlkörper des erfindungsgemäßen Drucktanks durch eine faserverstärkte Deckschicht eingeschlossen werden. Dies ist umso mehr notwendig, als die für den Hohlkörper vorgeschlagenen thermoplastischen Materialien für sich alleine bei typischen Wandstärken im Millimeterbereich nur einigen wenigen bar bis höchstens ca. zehn bar standhalten könnten. Die in dieser Schicht verwendeten Fasern können Kunstfasern, wie Glas, Kohle-, Aramid-, Dyneema oder andere Kunstfasern sein, oder Naturfasern sein. Verschieden Faserspezies können auch kombiniert eingesetzt werden um etwa bei einer gewünschten Festigkeit die Kosten zu optimieren. Die Matrix, in welche diese Fasern eingebettet sind, besteht entweder aus thermisch oder optisch vernetzten

(Kunst)Harzen wie beispielsweise Epoxidharz, oder aus einem Kunststoff, beispielsweise Polyethylen, welcher in flüssiger Form auf den mit Fasern umwundenen Hohlkörper aufgebracht und dann erkalten gelassen wird. Besonders bevorzugt wird die Außenseite des Hohlkörpers vor dem Aufwinden der Fasern und dem Aufbringen der diese umschließenden Matrix einer Oberflächenbehandlung unterzogen, bei der die Rauhigkeit erhöht und somit eine bessere Verbindung zwischen Matrixschicht und Liner/Hohlkörper erreicht wird.

Im Folgenden sollen weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung anhand der unter Bezugnahme auf die Figuren erläuterten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Diese sollen die Erfindung jedoch nicht einschränken, sondern nur erläutern.

Es zeigt in schematischer Darstellung:

Figur 1 : Querschnitt durch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Drucktanks mit Antistatik-Wand mit Turbulatoröffnungen am Anschlussstück und in ein Kupplungsteil integriertem Diffusor

Figur 1 a: Vergrößerter Ausschnitt der unteren Hälfte des Anschlussstücks aus Figur 1

Figur 2: Perspektivische Ansicht von schräg unten auf das

Anschlussstück aus Figur 1

Figur 3: Perspektivische Ansicht von schräg unten und aufgeschnittene Ansicht einer weiteren Ausführungsform des Anschlussstücks mit integriertem Diffusor. Figur 4: Zusammenhang zwischen Prüfdruck und Dichtlippendicke in radialer Richtung

Figur 5: Querschnitt einer weiteren Ausführungsform des Anschlussstücks mit profilierter Diffusor-Stirnf lache

Figur 6 Querschnitt einer weiteren Ausführungsform des Anschlussstücks und Kopplungsteils mit zu Letzterem zugehöriger Antistatik-Wand und Diffusor

Figur 7 Perspektivische Ansicht von schräg unten auf eine weitere Ausführungsform des Kupplungsteils mit Antistatik- Wand und Diffusor

Figur 8: Querschnitt einer weiteren Ausführungsform des Anschlussstücks mit in den Diffusor integrierter Überdrucksicherung (in geschlossener Stellung)

Figur 8a Querschnitt durch das Anschlussstück aus Figur 8 mit geöffneter Überdrucksicherung

In Figur 1 ist ein Querschnitt durch eine Öffnung mit eingesetztem Anschlussteil eines erfindungsgemäßen Drucktanks dargestellt. Anschlussstück 2 ist in Öffnung 1 1 fest eingesetzt, wobei die zueinander komplementären Kontaktflächen 26 und 1 1 1 eine Momentenkupplung zur gleichmäßigen und effektiven Übertragung von Drehmomenten vom Anschlussstück 2 auf Hohlkörper 1 . Eine weitere Momentenkupplung wird durch die Kontaktflächen zwischen Anschlussteil 20 von Anschlussstück 2 und der faserverstärkten Schicht 8, welche Hohlkörper 1 und teilweise Anschlussteil 20 bedeckt. Anschlussstück 2 ist zweiteilig und besteht aus dem äußeren Anschlussteil 20 und in dieses eingebettetem Halsring 23, welcher ein Innengewinde 25 besitzt, mittels welchem Kupplungsteil 3 in das Anschlussstück 2 eingeschraubt ist. Das Handling und das Positionieren von Kupplungsteil 3 bei der Herstellung, insbesondere, wenn es automatisiert durch einen Bestückungsroboter erfolgt, wird durch die Zentrierfase 234 am oberen Ende des Innengewindes 25 erleichtert. Am unteren Ende der Durchlassöffnung 21 ist Diffusor 22 in Kupplungsteil 3 integriert.

Diffusor 22 dient der Verlangsamung und Umlenkung eines unter hohem Druck einströmenden Fluids, wozu er in axialer Richtung Durchläse 21 verschließt und nur über radial orientierte Austrittöffnungen 221 verfügt. Das nach Durchtritt durch Diffusoröffnungen 221 radial strömende Fluid trifft mit gegenüber einer theoretischen Strömungsgeschwindigkeit ohne Diffusor verminderten Geschwindigkeit auf die Diffusor 22 umschließende Antistatik-Wand 27, welche als von Turbulatoröffnungen 28, hier als längliche Kerben ausgebildet, unterbrochener Zylinderkragen ausgebildet ist. Antistatik-Wand 27 ist eine axial gerichtete Auskragung des äußeren Anschlussstücks 20 und stellt somit einen integralen Teil von Anschlussteil 20 dar. Damit das Kupplungsteil beim Befüllen kräfte- und drehmomentfrei bleibt, sind ist Diffusor 2 Spiegel- und rotationsymmetrisch gestaltet, wobei er hier eine 6-zählige Rotationssymmetrie aufweist. Gleiches gilt auch für Antistatik-Wand 27.

Dadurch ist eine wesentliche Verbesserung vorliegender Erfindung sichergestellt, nämlich dass sich die Nahtstelle 12 zwischen Hohlkörper 1 und Anschlussstück 2 außerhalb des Zwischenraums zwischen Diffusor 22 und Antistatik-Wand 27 befindet. Dadurch wird vorteilhaft vermieden, dass das unter hohem Druck einströmendes Fluid durch den hohen, sich in besagtem Zwischenraum aufbauenden statischen Gegendruck eventuell in Verbindung mit dem dynamischen Druck des unter hohem Druck auf die Begrenzungsfläche des Zwischenraums treffenden Fluids in die Nahtstelle gepresst wird und somit die Dichtigkeit des Drucktanks beim Befüllen oder auch, bei schlimmstenfalls plastischer Verformung, dauerhaft kompromittiert. Dies wird dadurch befördert, dass sich in besagtem Zwischenraum nur ein geringer Gegendruck aufbaut, da die Turbulatoröffnungen 28 einen zusätzlichen Abflussweg schaffen. Das Fluid wird hierbei beim Durchtritt durch die Öffnungen 28 in einen Nebel feiner Tröpfchen zerstäubt, was die Gefahr einer statischen Aufladung weiter von Öffnung 1 1 entfernt liegender Bereiche minimiert.

Die Dichtigkeit des hier gezeigten erfindungsgemäßen Drucktanks sowohl bei der Befüllung als auch im druckbefüllten Zustand wird weiterhin vorteilhaft durch eine Dimensionierung der radialen Dicke von Dichtlippe 24, welche sich zwischen einem sich in axiale Richtung nach unten vom Halsring 23 ausgehend erstreckenden Halsringkragen 231 und Dichtring 31 des Kupplungsteils 3 erstreckt, proportional ansteigend mit dem beabsichtigten Prüfdruck, d.h. Maximaldruck des Tanks gewährleistet.

Figur 1a zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der unteren Hälfte von Anschlussstück 2 bzw. des unteren Endes von Durchläse 21 . Die Differenz von Höhe HT des Innengewindes 25 und Abstand DO zwischen unterem Rand von Innengewinde 25 und Dichtring 31 ist gemäß der Beziehung HT-DO < 0,5 TP gewählt, wobei TP für die Gewindesteigung des Innengewinde 25 steht.

Figur 2 zeigt eine perspektivische Ansicht von schräg unten auf das Anschlussstück aus Figur 1. Zu sehen sind die hexagonal geformte Kontaktfläche 26, welche mit der komplementären Kontaktfläche der Öffnung des Hohlkörpers, in welche Anschlussstück 2 eingesetzt und verschweißt oder verklebt wird, eine Momentenkupplung zur Übertragung von Drehmomenten von Anschlussstück 2 auf den Hohlkörper des Drucktanks bildet. In das Innengewinde des, nicht sichtba- ren, Halsrings 23 ist Kupplungsteil 3 eingeschraubt, welches an seinem unteren Ende über den in axialer Richtung ein Durchflusshin- derniss bildenden Diffusor 22 verfügt. Kupplungsteil 3 ist soweit eingedreht, dass die radial orientierten Diffusoröffnungen 221 in etwa mit Turbulatoröffnungen 28 in Antistatik-Wand 27 fluchten. Dadurch wird eine hohe Durchflussrate beim Befüllen erreicht, aber zugleich auch, durch die entsprechende schmaler Dimensionierung der Turbulatoröffnungen 28 in der Breite, ein nach wie vor gute antistatische Wirkung erreicht. Diese ist allerdings optimiert, wenn die Diffusoröffnungen 221 nicht mit den Turbulatoröffnungen 28 fluchten, sondern den durchgängigen des Kragens 27 gegenüberstehen, so dass aus den Öffnungen 221 austretendes Fluid auf diese trifft und noch weiter abgebremst wird. In diesem Fall werden fast alle vom Kupplungsteil 3 oder Diffusor 22 mitgerissenen Ladungen in Antistatik-Wand 27 deponiert, von wo sie durch Tropfen zum Kupplungsteil 3 bzw. Diffusor 22 abgeleitet werden, da Kragen 27 Teil des, relativ leitfähiger gestaltbaren, Anschlussteils 2 und nicht des, nichtleitenden, Hohlkörpers 1 ist.

In Figur 3 ist eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Anschlussteils des erfindungsgemäßen Drucktanks dargestellt.

Die obere Teilfigur zeigt eine perspektivische Ansicht von schräg unten, aus der hervorgeht, das Diffusoröffnungen 221 relativ zur Antistatik-Wand 27 mit Turbulatoröffnungen 28 so ausgerichtet sind, dass ein aus den Öffnungen 221 austretender Fluidstrahl genau mittig auf die massiven Wandabschnitte 27 trifft. Wie auch in der in Figuren 1 -2 gezeigten Ausführungsform, ist Diffusor 22 Spiegel- und sechstzählig-rotationssymmetrisch.

Die untere Teilfigur zeigt eine aufgeschnittene Ansicht des Anschlussstücks 2. Wie zu sehen, ist auch dieses zweiteilig aus äuße- rem Anschlussstück 20 und Halsring 23 aufgebaut. Halsring 25 verfügt wiederum über ein Innengewinde 25 zum Anschluss eines Schlauches, Rohrs oder eines Ventils oder anderen Kupplungsteils. Der wesentliche Unterschied zu der vorherigen Ausführungsform besteht darin, dass Diffusor 22, wie in dieser Teilfigur klar erkennbar, ein integraler Teil von Anschlussstück 2, genauer Anschlussstück 20 ist. Dadurch wird eine bei jedem Einschraubvorgang potentiell unterschiedliche relative Ausrichtung der Diffusoröffnungen 221 zur Antistatik-Wand 27 und den Turbulatoröffnungen 28 vermieden.

Figur 4 zeigt in einem Graph den von vorliegender Erfindung vorgeschlagenen Zusammenhang zwischen radialer Dicke D der Dichtlippe 24 und dem gewünschten Prüfdruck. Die Dichtlippendicke ist hier auf der y-Achse, der Druck auf der x-Achse abgetragen. Der Verlauf ist linear streng monoton ansteigend mit einer Proportionalitätskonstante (Steigung) von 0,01 mm/bar im Falle der maximalen empfohlenen Dicke Dmax und 0,019 mm/bar im Falle der minimalen empfohlenen Dicke Dmin. Die jeweiligen Achsenabschnitte bei 100 bar sind 3,03 mm bzw 4,0 mm bei minimaler bzw. maximaler empfohlener Dicke. Die radiale Dicke D sollte für gegebenen Prüfdruck P also zwischen Dmin und Dmax liegen, um optimale Dichtheit zu garantieren.

Figur 5 zeigt eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des Anschlussstücks 2 des erfindungsgemäßen Drucktanks, welche zur Modifikation der Strömungsverhältnisse auf der inneren Stirnfläche 222 des Diffusors eine kegelstumpfförmige Auswölbung entgegen der Einströmungsrichtung des Fluids aufweist. Der laterale Halsringflansch 232 dient der Abstützung des Halsrings 23 bei axialer Belastung. Darin eingelassen sind Halsringlöcher 233, in die das flüssige thermoplastische Material des Anschlussstücks bei der Herstellung einfließen kann.

Figur 6 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher sowohl der Diffusor 22 als auch die Antistatik-Wand 27 einen Teil des Kupplungsteils 3 bilden. Dies bietet den speziellen Vorteil, dass die Antistatik-Wand 27 als hochbelastete Komponente Wartungs- oder Austauschmaßnahmen einfach zugänglich gemacht werden kann, in dem das Kupplungsteil 3 ausgebaut wird.

In Figur 7 ist eine Ausführungsform der Antistatik-Wand 27 und des Diffusors 22 illustriert, bei der die Turbulatoröffnungen 28 der Antistatik-Wand 27 sich radial verjüngen und die eine polygonale Kontur aufweist. Derartige Ausformungen der Turbulatoröffnungen und zweckmäßige Konturen auf der dem Diffusor 22 zugewandten Innenfläche der Antistatik-Wand 27 stellen eine Möglichkeit dar, die Flu- idströmung detailliert zu lenken und auch Einfluss auf den Materialverschleiß der Antistatik-Wand 27 selbst zu nehmen.

Figur 8 zeigt eine Ausführungsform des Diffusors 22 mit integrierter Überdrucksicherung 9, welche sich hier in geschlossener Stellung befindet. Eine komplementäre Darstellung der Überdrucksicherung 9 in geöffneter Stellung ist in Figur 8a gegeben. Bei einem plötzlichen, auslassseitigen Druckabfall und somit Flussanstieg während der Flu- identnahme, etwa durch Platzen einer Leitung, wird die Überdrucksicherung mitgerissen und verschließt den Auslass oberhalb der Dif- fusoröffnungen 221 . Bezugszeichenliste

1 Hohlkörper

1 1 Öffnung im Hohlkörper 1

1 1 1 Kontaktfläche

12 Nahtstelle zwischen Hohlkörper und Anschlussstück

13 Innenraum des Hohlkörpers

2 Anschlussstück

20 Anschlussteil

21 Durchlassöffnung

22 Diffusor

221 Diffusoröffnung

222 innere Diffusorstirnfläche mit Auswölbung

23 Halsring

231 Halsringkragen

232 Halsringflansch

233 Halsringlöcher

234 Zentrierfase

24 Dichtlippe

25 Innengewinde

26 Kontaktfläche

27 Antistatik-Wand

271 innere Antistatik-Wand Oberfläche

28 Turbulatoröffnung

3 Kupplungsteil

31 Dichtring

8 faserverstärkte Schicht

81 Momentenkupplung

9 Überdrucksicherung P Prüfdrück

D Dichtlippendicke, radial

Dmin minimale empfohlene Dichtlippendicke Dmax maximale empfohlene Dichtlippendicke

TP Gewindesteigung

HT Gewindehöhe

DO Dichtringabstand zum Gewindeunterrand