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Title:
PRESSURE VESSEL, METHOD FOR MANUFACTURING A PRESSURE VESSEL, AND BRAIDING MACHINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2016/074952
Kind Code:
A1
Abstract:
The disclosed technology relates to a pressure vessel (101) comprising a liner (111) suitable for storing a fluid, and a fiber-reinforced laminate (120) which surrounds at least some portions of the liner (110). The laminate (120) includes at least one layer (125, 125') of braided fibers, said layer (125, 125') of fibers comprising at least two groups of fibers (124, 126) which extend in both a cap region KB, KC of the pressure vessel (101) and a cylindrical region (Z) of the pressure vessel (101). The layer (125, 125') of fibers is tied together differently in the cylindrical region (Z) than it is in the cap region (KB, KC).

Inventors:
STAHL HANS-ULRICH (DE)
Application Number:
PCT/EP2015/075311
Publication Date:
May 19, 2016
Filing Date:
October 30, 2015
Export Citation:
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Assignee:
BAYERISCHE MOTOREN WERKE AG (DE)
International Classes:
D04C3/30; D04C3/40; F17C1/06; D04C1/06
Domestic Patent References:
WO2012145305A12012-10-26
Foreign References:
DE102007063052A12009-07-02
US20100276434A12010-11-04
DE102009025386A12010-12-23
DE102007063052A12009-07-02
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Claims:
Patentansprüche

1. Flechtmaschine zur Herstellung eines Druckbehälters, umfassend:

- eine Vielzahl von Flechtflügelräder (100), die jeweils mit zumindest einer Klöppelaufnahme (110) für die Aufnahme von zumindest einem Klöppel (10, 20) versehen sind, und

- einem Flügelrad (200, 300) mit einer Vielzahl von Klöppelaufnahmen (210, 310), wobei das Flügelrad (200, 300) im Wesentlichen koaxial zu der Vielzahl von Flechtflügelrädern (100) angeordnet ist und sich gegenüber der Flechtmaschine entgegengesetzt zur Drehrichtung der Vielzahl von Flechtflügelrädern (100) drehen kann,

wobei die Klöppelaufnahmen (110, 210, 310) mit einem Weichensystem (400) versehen sind, um einen in einer Klöppelaufnahme (110, 210, 310) aufgenommenen Klöppel (10, 20) in eine andere Klöppelaufnahme (110, 210, 310) zu übergeben, und wobei

der Flechtkern um eine Drehachse drehbar gelagert ist, die im Wesentlichen koaxial zur Drehachse des Flügelrades (200, 300) angeordnet ist.

2. Flechtmaschine nach Anspruch , wobei die Flechtmaschine in einem Flechtmodus geeignet ist, eine der folgenden Bindungen zu flechten: Leinwandbindung oder Köperbindung; und

wobei die Flechtmaschine in einem Wickelmodus geeignet ist, zwei unidi- rektionale Teilschichten (124, 126) übereinander abzulegen.

3. Flechtmaschine zur Herstellung eines Druckbehälters, umfassend:

- eine Vielzahl von Flechtflügelrädern (100), die jeweils mit zumindest einer Klöppelaufnahme (110) für die Aufnahme zumindest eines Klöppels (10, 20) versehen sind;

- ein inneres Flügelrad (300) mit einer Vielzahl von Klöppelaufnahmen (310); und - ein äußeres Flügelrad (200) mit einer Vielzahl von Klöppelaufnahmen (210);

wobei das äußere und das innere Flügelrad (200, 300) im Wesentlichen koaxial zu der Vielzahl von Flechtflügelrädern (100) angeordnet sind und sich gegenüber der Maschine entgegengesetzt zur Drehrichtung der Vielzahl von Flechtflügelrädern (100) drehen können; wobei die Klöppelaufnahmen (1 0, 210, 310) mit einem Weichensystem (400) versehen sind, um einen in einer Klöppelaufnahme ( 10, 210, 310) aufgenommenen Klöppel (10, 20) in eine andere Klöppelaufnahme (110, 210, 310) zu übergeben; und

wobei die Flechtmaschine in einem Wickelmodus geeignet ist, zwei unidi- rektionale Teilschichten (124, 126) übereinander abzulegen.

4. Verfahren zur Herstellung eines Druckbehälter (101), umfassend die Schritte:

- Anordnen einer Vielzahl von Klöppeln in Klöppelaufnahmen einer Vielzahl von Flechtflügelrädern; und

- Bereitstellen eines äußeren und inneren Flügelrads mit einer Vielzahl von Klöppelaufnahmen, wobei das äußere und das innere Flügelrad im Wesentlichen koaxial zu der Vielzahl von Flechtflügelrädern angeordnet sind und sich gegenüber der Maschine entgegengesetzt zur Drehrichtung der Vielzahl von Flechtflügelrädern drehen können; sowie ferner mit den Schritten:

- Übergeben der Klöppel (10, 20) zwischen benachbarten Flechtflügelrädern ( 00, 100) und/oder einem Flechtflügelrad ( 00) und einem aus dem inneren (300) und äußeren Flügelrad (200) in einem Flechtmodus, sowie Halten der Klöppel ( 0,20) im inneren (300) und äußeren Flügelrad (200) und gleichzeitiges Verdrehen des inneren Flügelrads (300) relativ zum äußeren Flügelrad (200) in einem Wickelmodus.

5. Verfahren zur Herstellung eines Druckbehälter (101), umfassend die Schritte:

- Anordnen einer Vielzahl von Klöppeln in Klöppelaufnahmen (110) einer Vielzahl von Flechtflügelrädem (100); und

- Bereitstellen eines Flügelrads (200, 300) mit einer Vielzahl von Klöppelaufnahmen (210, 310), wobei das Flügelrad (200, 300) im Wesentlichen koaxial zu der Vielzahl von Flechtflügelrädem (100) angeordnet ist;

sowie ferner mit den Schritten:

- Übergeben der Klöppel (10, 20) zwischen benachbarten Flechtflügelrädern (100, 100) in einem Flechtmodus, und

- Halten der Klöppel (10, 20) für eine erste Teilschicht (124, 126) im Flügelrad (200, 300) sowie Halten der Klöppel (10, 20) für eine zweite Teilschicht (124, 126) in den Flechtflügelrädem (100, 100) und gleichzeitiges Verdrehen der Klöppel (10, 20) für die erste Teilschicht (124, 126) relativ zu den Klöppeln (10, 20) der zweiten Teilschicht (124, 126) in einem Wickelmodus.

6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Flügelrad (200, 300) relativ zu den Flechtflügelräder (100, 100) gedreht wird, wobei im Wickelmodus der zu beflechtende Druckbehälter (101) um eine Drehachse gedreht wird, die kollinear zur Drehachse des Flügelrads ist.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei im Wickelmodus die Klöppel (10, 20) für die erste Teilschicht (124, 126) zwischen benachbarten Flechtflügelrädern (100, 100) derart übergeben werden, dass sich die Klöppel (10, 20) für die erste Teilschicht (124, 126) in eine Drehrichtung (R5) um eine Flechtkern (F) drehen, die der Drehrichtung (R6) des Flügelrads (200, 300) entgegen gerichtet ist.

8. Druckbehälter (101 ), umfassend:

- einen Liner (1 1 1), der geeignet ist, ein Fluid zu speichern; und

- ein faserverstärktes Laminat (120), das den Liner (1 10) zumindest bereichsweise umgibt;

wobei das Laminat (120) zumindest eine geflochtene Faserschicht (125, 125') aufweist,

wobei die Faserschicht (125, 125') zumindest zwei Fasergruppen (124, 126) aufweist, die sich sowohl in einem Kappenbereich (KB, KC) des Druckbehälters (101) als auch in einen Zylinderbereich (Z) des Druckbehälters (101) erstrecken, und

wobei die Faserschicht (125, 25') im Zylinderbereich (Z) eine andere

Bindungsart aufweist als im Kappenbereich (KB, KC),

wobei die Fasergruppen (124, 126) der Faserschicht (125, 125') im Zylinderbereich (Z) zwei unidirektionale Teilschichten (124, 126) ausbilden.

9. Druckbehälter (101) nach Anspruch 8, wobei die zwei unidirektionalen Teilschichten (124, 126) die gesamte Umfangsfläche des Zylinderbereichs (Z) bedecken, und/oder wobei die zwei unidirektionalen Teilschichten (124, 126) im Zylinderbereich (Z) keine Undulationen aufweisen.

10. Druckbehälter (101) nach Anspruch 8 oder 9, wobei im Zylinderbereich (Z) ein Faserwinkel zur Druckbehälterlängsachse von 50° bis 60° verwendet wird, und/oder wobei im Zylinderbereich (Z) die Fasern zumindest bereichsweise lückenlos aneinander liegen.

1 1. Druckbehälter (101) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Faserschicht (125, 125') im Kappenbereich (KB, KC) zumindest bereichsweise eine Leinwandbindung aufweist.

12. Verfahren zur Herstellung eines Druckbehälter (101 ), umfassend die Schritte:

- Bereitstellen eines Liners (1 1 1 ); und - Flechten von zumindest einer Faserschicht (125, 125'), die sich sowohl in einem Kappenbereich (KB, KC) des Druckbehälters (101 ) als auch in einem Zylinderbereich (Z) des Druckbehälters (101 ) erstreckt; wobei die Faserschicht (125, 125') im Zylinderbereich (Z) anders geflochten wird als im Kappenbereich (KB, KC), SO dass die Faserschicht (125, 125') im Zylinderbereich (Z) eine andere Bindungsart aufweist als im Kappenbereich (KB, KC), und wobei die Fasergruppen (124, 126) der Faserschicht (125, 125') im Zylinderbereich (Z) in zwei unidirektionale Teilschichten (124, 126) abgelegt werden.

13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei die zwei unidirektionalen Teilschichten (124, 126) im Zylinderbereich (Z) keine Undulationen aufweisen, und/oder wobei die Faserschicht (125, 125') im Kappenbereich (KB, KC) zumindest bereichsweise eine Leinwandbindung aufweist.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 oder 13, wobei im Zylinderbereich (Z) ein Faserwinkel zur Druckbehälterlängsachse von 50° bis 60° verwendet wird, und/oder wobei im Zylinderbereich (Z) die Fasern zumindest bereichsweise lückenlos aneinander liegen.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei während des

Flechtens der Faserschicht (125, 125') die Bindungsart gewechselt wird, ohne dass dabei die Fasern der Faserschicht (125, 125') unterbrochen werden.

Description:
Druckbehälter, Verfahren zur Herstellung eines Druckbehälters sowie Flechtmaschine

Die hier offenbarte Technologie betrifft einen Druckbehälter, ein Verfahren zur Herstellung eines Druckbehälters sowie eine Flechtmaschine.

Die hier offenbarte Technologie betrifft u.a. Druckbehälter für Kraftfahrzeuge. Beispielsweise kann es sich um einen kryogenen Druckbehälter oder um einen Hochdruckgasbehälter handeln. In Hochdruckgasbehältern werden Fluide bei einem Druck von mehreren hundert bar gespeichert.

Hochdruckgasbehälter sind häufig als Komposit-Druckbehälter ausgeführt, diese werden allgemein auch Verbundwerkstoff- oder Faserverbundbehälter genannt. Druckbehälter der Typen II, III und IV umfassen faserverstärkte Laminate, die einen Innenliner ganz oder teilweise umgeben. Der Liner ist bei Typ II und III Behältern aus Metall gebildet. Auch Kunststoffliner

(Vollkomposit-Behälter, Typ IV Behälter) sind bekannt. Druckbehälter werden bspw. in Kraftfahrzeugen eingesetzt, die mit komprimiertem Erdgas, oft als Compressed Natural Gas (CNG) bezeichnet, oder mit Wasserstoff betrieben werden.

Zur Aufbringung des faserverstärkten Laminats kommen Wickelverfahren und Flechtverfahren zum Einsatz. Beispielsweise ist aus der DE 0 2009 025 386 A1 ein Drucktank bekannt, der durch eine Flechttechnik hergestellt ist. Gemäß dieser Schrift kommt an den Polkappen eine andere Flechttechnik zum Einsatz als in dem zylindrischen Abschnitt des Drucktanks. Es lässt sich dieser Schrift jedoch nicht entnehmen, was mit dieser besonderen

Flechttechnik gemeint ist. Insbesondere findet sich kein Hinweis darauf, dass die besondere Flechttechnik mit einer anderen Bindungsart einher geht.

Ferner ist aus dem Stand der Technik bekannt, dass Drucktanks im

Wickelverfahren mit vorbekannten Wickelmaschinen hergestellt sein können. Wickelmaschinen arbeiten nach dem Drehbankprinzip. Die die Fasern enthaltenen Rovings werden um einen sich drehenden Wickelkern gewickelt, der in einem Spindelstock gehalten ist.

Nachteilig am Flechtverfahren ist, dass geflochtene Faserschichten eines faserverstärkten Laminats zwangsläufig nicht frei von Undulationen sind. Diese Undulationen führen dazu, dass die Fasern nicht in der optimalen Richtung belastet werden. Wird mit trockenen Fasern geflochten, müssen diese außerdem später noch infiltriert werden, was in der Regel größere Abstände zwischen den Fasersträngen erfordert, was sich wiederum negativ auf den Faser-Volumen-Gehalt und damit auf die mechanischen

Eigenschaften auswirkt.

Beim Faserwickeln treten Undulationen nicht auf. Es können vielmehr unidirektionale Faserschichten gewickelt werden, in denen alle bzw.

annähernd alle Fasern parallel zu einander verlaufen. Beim Faserwickeln ist allerdings der Ablagewinkel eingeschränkt: Beim Faserwickeln sollte der Ablagewinkel (abhängig vom Reibungskoeffizienten) annähernd auf einer Geodäte verlaufen, um beim Wickeln (Ablegen) ein Verrutschen des

Fadenstrangs zu vermeiden. Durch die Verschränkung beim Flechten wird diese geometrische Einschränkung aufgehoben und die Ablagewinkel können freier gewählt werden.

Bei einer herkömmlichen Rundflechtmaschine können unterschiedliche Bindungsarten eingestellt werden, beispielsweise eine 1/1 Bindungsart bzw. Leinwandbindung, wie sie in der Figur 1 oben links und oben rechts gezeigt ist, eine 1/2 Bindungsart oder Köperbindung und eine 2/2 Bindungsart. Unter der 1/2 Bindungsart versteht man, dass eine Faser über zwei Fasern und unter den nächsten bzw. benachbarten zwei Fasern geführt wird. Unter einer 1/1 Bindungsart versteht man, dass eine Faser über eine Faser und unter der nächsten Faser geführt wird. Unter einer 2/2 Bindungsart versteht man, dass zwei Fasern über zwei Fasern und unter den nächsten zwei Fasern geführt werden. Die verschiedenen Bindungsarten sind ebenfalls in dem einleitenden Teil der DE 10 2007 063 052 A1 beschrieben.

Um diese Bindungsarten zu erzielen, muss eine konventionelle

Rundflechtmaschine eine Klöppelbesetzung aufweisen, wie sie in den Figuren 2 und 3 gezeigt ist. Dabei bewegen sich die ersten Klöppel 10 im Uhrzeigersinn (Richtung B) und die zweiten Klöppel 20 bewegen sich entgegen dem Uhrzeigersinn (Richtung A). Die Klöppel werden jeweils von einem Flechtflügelrad 100 zu dem nächsten Flechtflügelrad 100 übergeben, wenn sich Klöppelaufnahmepositionen im Wesentlichen in Gegenüberlage befinden (Klöppelübergabeposition P). Dadurch ergibt sich, dass die ersten Klöppel 10 sich schlangenlinienförmig in einer Richtung B (im Uhrzeigersinn) um den Flechtpunkt F herum bewegen, während sich die schwarz

gezeichneten zweiten Klöppel 20 ebenfalls schlangenförmig um den

Flechtpunkt F herum bewegen, jedoch in entgegengesetzter Richtung A, d. h. im gezeigten Fall entgegen dem Uhrzeigersinn. Hierdurch erfolgt eine Verflechtung der Fasern, die von den Spulen abgespult werden.

Für eine 1/1 Bindungsart müssen die Flechtflügelräder 100 derart mit Klöppeln 10, 20 besetzt werden, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Des Weiteren müssen die Flechtflügelräder für eine 1/2 Bindungsart wie in Fig. 3 mit Klöppeln 10, 20 besetzt werden. Die Bestückung der Flechtflügelräder mit einer entsprechenden Anzahl an Klöppeln erfolgt üblicherweise per Hand. Hierzu muss die Maschine angehalten werden. Die verschiedenen

Besetzungen der Klöppel einer konventionellen Rundflechtmaschine sind sehr unterschiedlich, und eine Änderung der Bindungsart während des Betriebs der Maschine ist nicht möglich. Um die Bindungsart zu wechseln, muss die Flechtmaschine konventionell angehalten werden und mit entsprechenden Spulenträgern (Klöppeln) bestückt werden. Das Anhalten der Maschine vermindert insbesondere eine Ausbeute. Daher sind keine Druckbehälter bekannt, bei denen in einer Faserschicht verschiedene

Bindungsarten miteinander kombiniert werden. Für jede Faserschicht müssten zwei Klöppelwechsel vorgenommen werden, was insbesondere bei den oftmals mehrere Dutzend Schichten aufweisenden Drucktanks wirtschaftlich nicht durchführbar ist.

Aus der DE 10 2007 063 052 A1 ist eine Flechtmaschine bekannt, die in einer Flechtschicht verschiedene Bindungsarten ermöglicht, ohne dass die Flechtmaschine angehalten werden muss. Diese Druckschrift betrifft lediglich das Flechten von Litzen und Schnüren, nicht jedoch von Kunststofffasern. Litzen und Schnüre werden in einem ganz anderen technischen Gebiet mit anderen technischen Anforderungen eingesetzt. Außerdem ist der Aufbau der Flechtmaschine vergleichsweise komplex und somit vergleichsweise störungsanfällig und teuer.

Es ist eine Aufgabe der hier offenbarten Technologie, den/die Nachteile der vorbekannten Lösungen zu verringern bzw. zu beheben. Es ist eine bevorzugte Aufgabe der hier offenbarten Technologie, einen Druckbehälter bereitzustellen, der einen verbesserten Faseraufbau für verschiedene Bereiche des Druckbehälters aufweist, wie bspw. den Zylinderbereich und den Kappenbereich. Bevorzugt ist es eine Aufgabe, einen Druckbehälter bereitzustellen, bei dem Material eingespart werden kann und der gleichzeitig ein größeres Nutzvolumen bei gleichem Bauraum aufweist. Ferner ist es eine bevorzugte Aufgabe der hier offenbarten Technologie ein Flechtverfahren bereitzustellen, das vergleichsweise flexibel, einfach, robust und/oder kostengünstig ist. Die Aufgabe(n) wird/werden gelöst durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs. Die abhängigen Patentansprüche stellen bevorzugte Ausführungen der hier offenbarten Technologie dar. Die hier offenbarte Technologie betrifft einen Druckbehälter, insbesondere für mobile Anwendungen wie ein Kraftfahrzeug. Ein solcher Druckbehälter kann bspw. ein kryogener Druckbehälter oder ein Hochdruckgasbehälter sein, wie er im einleitenden Teil beschrieben wurde. Der Druckbehälter umfasst einen Liner, der geeignet ist, ein Fluid zu speichern, und ein faserverstärktes Laminat, das den Liner zumindest bereichsweise umgibt. Das Laminat umfasst zumindest eine geflochtene Faserschicht. Die geflochtene

Faserschicht weist zumindest zwei Fasergruppen auf, die sich sowohl in einem Kappenbereich KB, KC des Druckbehälters als auch in einen

Zylinderbereich Z des Druckbehälters erstrecken. Die Faserschicht weist eine andere Bindungsart im Zylinderbereich Z auf, als im Kappenbereich KB, Kc.

Das Laminat umfasst also geflochtene Faserschichten, die wiederum

Fasergruppen aufweisen. Die Faserschicht wird mit den Fasern der zumindest zwei Fasergruppen geflochten. Insbesondere stellen mehrere erste Klöppel die Fasern einer ersten Fasergruppe bereit. Ferner stellen bevorzugt mehrere zweite Klöppel die Fasern einer zweiten Fasergruppe bereit. Die Fasern der zumindest zwei Fasergruppen, somit also auch die mindestens eine geflochtene Faserschicht, erstreckt sich ununterbrochen sowohl in den Kappenbereich KB und Kc. des Druckbehälters als auch in den Zylinderbereich Z. Somit ist sichergestellt, dass die Fasern insbesondere auch im Übergangsbereich zwischen dem Zylinderbereich Z und dem

Kappenbereich KB, Kc ohne Unterbrechung verlaufen, so dass auch hier der Druckbehälter den hohen Belastungen Stand hält. Bevorzugt umfassen die zumindest zwei Fasergruppen Fasern aus dem gleichen Fasermaterial.

Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass der Begriff„Bindungsart" nicht auf die zuvor skizzierten Bindungsarten 1/1 , 1/2 und 2/2 beschränkt ist. Vielmehr ist ebenfalls mit umfasst die Bindungsart « 00 . Unter der

Bindungsart °°/°° versteht man, dass unendlich viele Fasern über unendlich viele andere Fasern geführt sind. Mit anderen Worten umfasst eine

Faserschicht mit der Bindungsart zwei Teilschichten, in denen die Fasern unidirektional angeordnet sind. Im Sinne der hier offenbarten

Technologie ist daher das Faserwickeln mittels einer Flechtmaschine, also das Ablegen von Fasern in mindestens zwei unidirektionalen Teilschichten, als Sonderfall des Flechtens zu verstehen.

Der Kappenbereich KB, KC setzt sich zusammen aus den Dombereichen B und C. Bevorzugt erstreckt sich die Faserschicht in beide Dombereiche B und C.„Sich in einen Kappenbereich KB, Kc erstrecken" umfasst jedoch ebenfalls eine Ausführungsform, bei der sich die Faserschicht lediglich im Dombereich B oder C erstreckt.

Bevorzugt sind im Zylinderbereich Z zumindest bereichsweise die zumindest zwei Fasergruppen innerhalb der Faserschicht übereinander liegend angeordnet. Im Zylinderbereich Z umfassen die zumindest zwei

Fasergruppen, die in der Faserschicht übereinander angeordnet sind, bevorzugt mehr Fasern als die Rovings, die zum Flechten des

Druckbehälters zum Einsatz kommen. Die zumindest zwei Fasergruppen der Faserschicht können im Zylinderbereich Z zwei unidirektionale Teilschichten ausbilden. Die zumindest zwei unidirektionalen Teilschichten bedecken bevorzugt mindestens ca. 30%, bevorzugt mindestens ca 50% oder ca. 80% oder die gesamte Umfangsfläche des Zylinderbereichs Z, zweckmäßig derart, dass bevorzugt die zwei unidirektionalen Teilschichten im

Zy!inderbereich Z keine Undulationen aufweisen. Bevorzugt liegt also im Zylinderbereich Z in der Faserschicht die Bindungsart °°/°° vor. Wiederum anders ausgedrückt, werden bevorzugt im Zylinderbereich Z zeitgleich zumindest zwei unidirektionale Teilschichten abgelegt bzw. gewickelt durch eine Flechtmaschine, die gleichzeitig zum Flechten der Kappenbereiche KB, Kc geeignet ist. Die Flechtmaschine arbeitet also im zylindrischen Teilbereich im Wickelmodus. Die Faserschicht kann im Kappenbereich KB, KC zumindest bereichsweise eine Leinwandbindung aufweisen. Ferner bevorzugt kann die Faserschicht im Kappenbereich KB, Kc eine Köperbindung aufweisen.

Die Fasergruppen können bevorzugt einen ausgeglichenen Winkelverbund ausbilden. Im zylindrischen Bereich ergibt sich aus der Kesselformel für die σι 1

Hauptspannungsverhältnisse ^ . Aus der Netztheorie errechnet sich somit im zylindrischen Bereich des Druckbehälters ein idealer Faserwinkel α zur Längsachse A-A zu arctan 54,7 " Bevorzugt werden im zylindrischen Bereich deshalb Faserwinkel α zur Längsachse A-A mit einem Betrag von 50° bis 60° verwendet. Im Zylinderbereich können die Fasern zumindest bereichsweise lückenlos aneinander liegen

Die hier offenbarte Technologie betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines hier offenbarten Druckbehälters. Das Verfahren umfasst die Schritte:

- Bereitstellen eines Liners, insbesondere in einer Flechtmaschine; und

- Flechten bzw. Flecht-Wickeln von zumindest einer Faserschicht, die sich sowohl in einem Kappenbereich KB, Kc des Druckbehälters als auch in einem Zylinderbereich Z des Druckbehälters erstreckt;

wobei die Faserschicht im Zylinderbereich Z anders geflochten wird als im Kappenbereich KB, KC, SO dass die Faserschicht im Zylinderbereich Z eine andere Bindungsart aufweist als im Kappenbereich KB, Kc.

Die zumindest eine Faserschicht kann im Zylinderbereich Z simultan in zwei unidirektionalen Teilschichten abgelegt werden. Bevorzugt bedecken die zwei unidirektionalen Teilschichten die gesamte Umfangsfläche des

Zylinderbereichs Z. Die Faserschicht kann im Kappenbereich KB, Kc zumindest bereichsweise eine Leinwandbindung aufweisen. Das Verfahren kann den Schritt umfassen, wonach während des Flechtens der Faserschicht die Bindungsart gewechselt wird, ohne dass dabei die Fasern der

Faserschicht abgetrennt bzw. unterbrochen werden.

Es wird ferner ein Flechtverfahren bzw. ein Rundflechtverfahren,

insbesondere zur Herstellung eines hier offenbarten Druckbehälters, mit folgenden Schritten bereitgestellt:

- Anordnen einer Vielzahl von Klöppeln in Klöppelaufnahmen einer Vielzahl von Flechtflügelrädern; und

- Bereitstellen eines Flügelrads mit einer Vielzahl von

Klöppelaufnahmen, wobei das Flügelrad im Wesentlichen koaxial zu der Vielzahl von Flechtflügelrädern angeordnet ist und sich bevorzugt gegenüber der Maschine entgegengesetzt zur Drehrichtung der Vielzahl von Flechtflügelrädern drehen kann;

sowie ferner mit den Schritten:

- Übergeben der Klöppel zwischen benachbarten Flechtflügelrädern in einem Flechtmodus, und

- Halten der Klöppel für eine erste Teilschicht im Flügelrad sowie Halten der Klöppel für eine zweite Teilschicht in der Vielzahl von

Flechtflügelrädern und gleichzeitiges, insbesondere konzentrisches, Verdrehen der Klöppel für die erste Teilschicht (auch erste

Fasergruppe bzw. erste Gruppe von Klöppel genannt) relativ zu den Klöppeln der zweiten Teilschicht (auch zweite Fasergruppe bzw.

zweite Gruppe von Klöppel genannt) in einem Wickelmodus.

Bevorzugt werden das Flügelrad und die Flechtflügelräder relativ zueinander, insbesondere um eine gemeinsame Drehachse, verdreht. Vorteilhaft dreht sich das Flügelrad relativ zu den ruhenden

Flechtflügelrädern. Im Wickelmodus kann der zu beflechtende Druckbehälter um eine

Drehachse gedreht werden, die kollinear zur Drehachse des Flügelrads ist. Im Wickelmodus kann der Flechtkern bzw. der zu beflechtende

Druckbehälter in gleicher Richtung gedreht werden wie das Flügelrad.

Beispielsweise dreht sich der Flechtkern um dieselbe Drehachse wie das Flügelrad wobei die Winkelgeschwindigkeit des Flügelrades bevorzugt doppelt so groß ist wie die Winkelgeschwindigkeit des Flechtkerns. Somit lässt sich mit einem einfachen Aufbau die Ausrichtung der unidirektionalen Teilschichten der Faserschicht beeinflussen. Das Flügelrad kann ein inneres Flügelrad oder ein äußeres Flügelrad sein, welches geeignet ist, Klöppel an eine Vielzahl von Flechtflügelrädern zu übergeben oder von diesen zu empfangen.

Im Wickelmodus können ferner die Klöppel für die erste Teilschicht zwischen benachbarten Flechtflügelrädern derart übergeben werden, dass sich die Klöppel für die erste Teilschicht in eine Drehrichtung R5 um den Flechtkern F drehen, die der Drehrichtung R6 des Flügelrads entgegen gerichtet ist.

Gemäß der hier offenbarten Technologie wird ferner ein Flechtverfahren bzw. ein Rundflechtverfahren, insbesondere zur Herstellung eines hier offenbarten Druckbehälters, mit folgenden Schritten bereitgestellt:

- Anordnen einer Vielzahl von Klöppeln in Klöppelaufnahmen einer

Vielzahl von Flechtflügelrädern; und

- Bereitstellen eines äußeren und inneren Flügelrads mit einer Vielzahl von Klöppelaufnahmen, wobei das äußere und das innere Flügelrad im Wesentlichen koaxial zu der Vielzahl von Flechtflügelrädern angeordnet sind und sich gegenüber der Maschine entgegengesetzt zur Drehrichtung der Vielzahl von Flechtflügelrädern drehen können; sowie ferner mit den Schritten: - Übergeben der Klöppel zwischen benachbarten Flechtflügelrädern und/oder einem Flechtflügelrad und einem aus dem inneren und äußeren Flügelrad in einem Flechtmodus; und

- Halten bevorzugt aller Klöppel im inneren und äußeren Flügelrad und gleichzeitiges Verdrehen des inneren Flügelrads relativ zum äußeren Flügelrad in einem Wickelmodus.

Die ersten Klöppel für eine erste Teilschicht können beispielsweise im äußeren Flügelrad gehalten sein. Die zweiten Klöppel für eine zweite Teilschicht können beispielsweise im inneren Flügelrad gehalten sein. Das äußere Flügelrad und das innere Flügelrad drehen bevorzugt in

entgegengesetzte Richtungen, besonders bevorzugt derart, dass sie gegenüber dem Flechtkern eine Wickelgeschwindigkeit mit gleichem Betrag aufweisen. So lässt sich vorteilhaft ein ausgeglichener Winkelverbund innerhalb des Laminats realisieren.

Vorzugsweise weist das Flechtverfahren des Weiteren den Schritt des elektrischen, hydraulischen und/oder pneumatischen Ansteuerns von Weichensystemen für die Klöppelübergäbe auf. Vorzugsweise weist das Flechtverfahren des Weiteren den Schritt des Umdrehens der Drehrichtung der Flechtflügelräder auf. Vorzugsweise weist das Flechtverfahren des Weiteren den Schritt des drehenden Antreibens des inneren und/oder des äußeren Flügelrads in eine oder eine entgegengesetzte Richtung auf.

Vorzugsweise weist das Flechtverfahren, des Weiteren den Schritt des Übergebens zumindest eines Klöppels von zumindest einem Flechtflügelrad zu einem aus dem inneren und äußeren Flügelrad und anschließendes Übergeben des zumindest einen Klöppels von dem inneren bzw. äußeren Flügelrad an ein anderes Flechtflügelrad, das nicht zu dem einen

Flechtflügelrad benachbart ist, vorzugsweise an ein übernächstes

Flechtflügelrad auf. Vorzugsweise weist das Flechtverfahren des Weiteren den Schritt des Übergebens einer Vielzahl von Klöppeln, vorzugsweise von vier Klöppeln an ein Flechtflügelrad und anschließendes Drehen des

Flechtflügelrads auf. Bevorzugt ist die Vielzahl von Flechtflügelrädern auf einem Flechtflügelkranz gehalten. Bevorzugt ist der Flechtflügelkranz konzentrisch mit dem (inneren und/oder äußeren) Flügelrad angeordnet.

Die hier offenbarte Technologie umfasst ferner eine Flechtmaschine, insbesondere zur Herstellung des hier offenbarten Druckbehälters. Die Flechtmaschine umfasst:

- eine Vielzahl von Flechtflügelräder, die jeweils mit zumindest einer Klöppelaufnahme für die Aufnahme von zumindest einem Klöppel versehen sind, und

- einem Flügelrad mit einer Vielzahl von Klöppelaufnahmen, wobei das Flügelrad im Wesentlichen koaxial zu der Vielzahl von

Flechtflügelrädern angeordnet ist und sich gegenüber der

Flechtmaschine entgegengesetzt zur Drehrichtung der Vielzahl von Flechtflügelrädern drehen kann,

wobei die Klöppelaufnahmen mit einem Weichensystem versehen sind, um einen in einer Klöppelaufnahme aufgenommenen Klöppel in eine andere Klöppelaufnahme zu übergeben, und wobei

der Flechtkern, insbesondere ein Liner eines Druckbehälters, um eine Drehachse drehbar gelagert ist, die im Wesentlichen koaxial zur

Drehachse des Flügelrads ist.

Bevorzugt weist die Flechtmaschine einen Flechtmodus auf. Im Flechtmodus kann die Flechtmaschine zumindest eine der folgenden Bindungen flechten: Leinwandbindung oder Köperbindung.

Bevorzugt weist die Flechtmaschine ferner einen Wickelmodus auf. Im Wickelmodus kann die Flechtmaschine zumindest zwei unidirektionale Teilschichten übereinander ablegen. Bevorzugt werden die Fasern der unidirektionalen Teilschichten jeweils aus mehreren ersten Klöppeln und aus mehreren zweiten Klöppeln bereitgestellt. Im Wickelmodus kann der

Flechtkern bzw. der zu beflechtende Druckbehälter in entgegengesetzter Richtung gedreht werden wie das Flügelrad. Bevorzugt dreht sich der Flechtkern um dieselbe Drehachse wie das Flügelrad, nur in

entgegengesetzter Richtung.

Ferner offenbart ist eine Flechtmaschine, insbesondere zur Herstellung eines hier gezeigten Druckbehälters. Die Flechtmaschine umfasst:

- eine Vielzahl von Flechtflügelrädern, die jeweils mit zumindest einer Klöppelaufnahme für die Aufnahme zumindest eines Klöppels versehen sind;

- ein inneres Flügelrad mit einer Vielzahl von Klöppelaufnahmen; und

- ein äußeres Flügelrad mit einer Vielzahl von Klöppelaufnahmen; wobei das äußere und das innere Flügelrad im Wesentlichen koaxial zu der Vielzahl von Flechtflügelrädern angeordnet sind und sich gegenüber der Maschine entgegengesetzt zur Drehrichtung der Vielzahl von Flechtflügelrädern drehen können; wobei die Klöppelaufnahmen mit einem Weichensystem versehen sind, um einen in einer

Klöppelaufnahme aufgenommenen Klöppel in eine andere

Klöppelaufnahme zu übergeben; und

wobei die Flechtmaschine in einem Wickelmodus geeignet ist, zwei unidirektionale Teilschichten übereinander abzulegen.

Die ersten Klöppel für eine erste Teilschicht können beispielsweise im äußeren Flügelrad gehalten sein, die zweiten Klöppel für eine zweite

Teilschicht beispielsweise im inneren Flügelrad. Das äußere Flügelrad und das innere Flügelrad drehen bevorzugt ih entgegengesetzte Richtungen, bevorzugt mit einer Wickelgeschwindigkeit gleichen Betrages. So lässt sich vorteilhaft ein ausgeglichener Winkelverbund innerhalb des Laminats realisieren.

Vorzugsweise ist jedes Flechtflügelrad in seiner Drehrichtung umkehrbar. Vorzugsweise sind das innere Flügelrad und/oder das äußere Flügelrad in zwei Richtungen drehbar. Vorzugsweise ist eine Steuervorrichtung vorgesehen, die die Drehung der Flechtflügelräder und des inneren und äußeren Flügelrads sowie das Weichensystem steuert bzw. regelt.

Die hier offenbarte Technologie wird nun anhand der Figuren näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Druckbehälter 101 ,

Fig. 2 und 3 verschiedene Bindungsarten im Kappenbereich KB, KC,

Fig. 4 eine Flechtmaschine im Wickelmodus gemäß einer

Ausführungsform, und

Fig. 5 bis 10 weitere Wickelmodi weiterer Flechtmaschinen.

In der Fig. 1 im unteren Bereich dargestellt, ist der obere Teil eines

Druckbehälters 101. Das zu speichernde Fluid wird im Inneren des Liners 1 1 1 gespeichert. Der Liner 1 11 ist in seinem zylindrischen Bereich sowie in seinem Kappenbereich KB, KC von einem faserverstärkten Laminat 120 umgeben. Am Dom B ist ein Ventil vorgesehen. Der Zylinderbereich Z weist bevorzugt eine im Querschnitt im Wesentlichen rechteckige Form auf. Es ist jedoch auch vorstellbar, dass der Zylinderbereich Z leicht bauchig oder oval ausgeführt ist. Im oberen Teil der Fig. 1 sind die jeweiligen Bindungsarten für die jeweiligen Bereiche Z, KB, KC dargestellt. In den Kappenbereichen KB, KC ist jeweils eine Leinwandbindung vorgesehen, die durch die zwei Fasergruppen 124, 126 gebildet wird. Es handelt sich in diesem Bereich um eine klassische 1/1 Bindungsart. Jede Faserschicht 125, 125' wird in einem Flechtschritt erstellt. Wie in dem Querschnitt durch die Leinwandbindung gut ersichtlich ist, verlaufen die einzelnen Fasern 124 undulierend um die Fasern 126.

Im mittleren Bereich, also dem Zylinderbereich Z, sind dieselben

Fasergruppen 124, 126 wie in dem linken Bereich KB gezeigt. In diesem Bereich weist die Faserschicht 125, 125' jedoch eine andere Bindungsart auf. Die Fasern bzw. die Fasergruppen 124, 126 sind hier übereinander geschichtet bzw. übereinander angeordnet. Die Fasergruppen 124, 126 bilden hier jeweils Teilschichten 124, 126 aus, in denen die Fasern

unidirektional, also im Wesentlichen parallel zueinander, ausgerichtet sind. Insbesondere vorteilhaft

sind die Fasergruppen 124, 26 hier in einem ausgeglichenen

Winkelverbund angeordnet, wobei der Betrag des Faserwinkels α zur

Längsachse A-A 54,7° beträgt. Bevorzugt ist also der Winkel α vom Betrag her gleich groß wie der Winkel - a. Hier dargestellt sind lediglich zwei

Faserschichten 125, 125' des faserverstärkten Laminats 120.

Selbstverständlich kann das faserverstärkte Laminat 120 mehr als zwei geflochtene Faserschichten 125, 125' umfassen.

Im Bereich Kc ist hier dieselbe Leinwandbindung wie im Bereich KB vorgesehen.

Die Fig. 2 und 3 zeigen die Vielzahl an Flechtflügelrädern 100 der hier offenbarten Flechtmaschine. Weitere Komponenten der Flechtmaschine, wie sie bspw. in den Fig. 4 bis 6 gezeigt sind, sind in den Fig. 2 und 3

vereinfachend weggelassen. In den Fig. 2 und 3 wird die Flechtmaschine im Flechtmodus betrieben. Im Flechtmodus werden die Klöppel 10, 20 zwischen benachbarten Flechtflügelrädern übergeben, wie es bspw. bereits im einleitenden Teil beschrieben wurde. Je nach Bestückung der Klöppel 10, 20 können verschiedene Bindungsarten im Kappenbereich KB, Kc erzielt werden.

Fig. 4 zeigt eine Flechtmaschine, die einen ähnlichen Aufbau aufweist wie die Flechtmaschine der DE 10 2007 063 052 A1 (nachstehend: DE'052 A1), die dort in den Fig. 4 bis 1 1 gezeigt ist. Der Inhalt dieser Figuren 4 bis 1 1 sowie die Paragraphen [0013] bis [0070] der DE'052 A1 werden hiermit durch Verweis mit in diese Patentanmeldung aufgenommen. Insbesondere wird der Inhalt bzgl. der Klöppelaufnahmen 1 10, 210, 310, (vgl. Fig. 5 sowie die diese beschreibenden Passagen der ' DE'052 A1), der Flügelräder 200, 300 (vgl. Fig. 5 bis 8 sowie die diese beschreibenden Passagen der DE'052 A1) der Klöppelübergabepositionen P, P1 , P2 (vgl. Fig. 5 und 6 sowie die diese beschreibende Passagen der DE'052 A1), und des Weichensystems (vgl. Fig. 8 bis 11 sowie die diese beschreibende Passagen der DE'052 A1 ) durch Verweis mit aufgenommen.

Die hier offenbarte Flechtmaschine unterscheidet sich von der

Flechtmaschine gemäß der DE 10 2007 063 052 A1 darin, dass die hier gezeigte Flechtmaschine einen Wickelmodus aufweist. In einem

Wickelmodus ist sie geeignet, zwei unidirektionale Teilschichten 124, 126 übereinander abzulegen. Sie ist insbesondere kinematisch und

steuerungstechnisch dafür ausgelegt, in einem Wickelmodus betrieben zu werden. Die erste Gruppe Klöppeln bildet dabei z. B. die erste unidirektionale Teilschicht aus und die zweite Gruppe Klöppeln bildet die zweite

unidirektionale Teilschicht aus. Insbesondere sind das äußere und das innere Flügelrad 200, 300 in der Lage, im Wickelmodus in entgegengesetzter Richtungen R1, R2 zu drehen, wobei eine Vielzahl von ersten Klöppel 10 in einem Flügelrad des inneren oder äußeren Flügelrades 200, 300 gehalten ist und das andere des inneren oder äußeren Flügelrades 200, 300 die zweiten Klöppel 20 hält. Die hier offenbarte Flechtmaschine verfügt also zusätzlich über einen Wickelmodus, in dem bevorzugt keine Klöppel in der Vielzahl von Flechtflügelrädern gehalten werden, sondern sämtliche Klöppel in einer Vielzahl von

Klöppelaufnahmen 210, 310 des inneren und äußeren Flügelrads 200, 300 gehalten sind, wobei sich das innere Flügelrad 300 und das äußere Flügelrad 200 in entgegengesetzte Richtungen drehen. Durch die relative Drehung des inneren und äußeren Flügelrades 300, 200 wird also die erste Gruppe von Klöppel 10 relativ zur zweiten Gruppe von Klöppel 20 gedreht. Die Fasern der beiden Klöppelgruppen 10, 20 sind untereinander jeweils parallel angeordnet und werden so auf den Flechtkern 111 , bspw. ein Liner 111 eines Druckbehälters 101 , abgelegt bzw: gewickelt.

Fig. 5 zeigt eine weitere Ausgestaltung der hier offenbarten Flechtmaschine. Die hier gezeigte Flechtmaschine weist kein inneres Flügelrad 300 auf.

Stattdessen ist die zweite Gruppe Klöppel 20 hier in der Vielzahl von

Flechtflügelrädern 100 durch Klöppelaufnahmen 110 gehalten. Der

Flechtkern, hier der Liner 111 des Druckbehälters 101 , wird hier um eine Drehachse gedreht, die im Wesentlichen koaxial zur Drehachse des äußeren Flügelrades 200 ist. Der Flechtkern 111 und das äußere Flügelrad 200 drehen in gleiche Richtung R4, R1. Dabei ist die Rotationsgeschwindigkeit des äußeren Flügelrades 200 und des Flechtkerns 111 so gewählt, dass sich der gewünschte Faserwickel α (vgl. Fig., 1) in den entstehenden

unidirektionalen Teilschichten 124, 126 einstellt. Bevorzugt dreht sich das Flügelrad 200 doppelt so schnell wie der Flechtkern 111. Die Flechtflügelräder 100 können bei dieser Ausführungsform im Wickelmodus still stehen

Fig. 6 zeigt einen ähnlichen Aufbau einer Flechtmaschine wie Fig. 5. Anstatt eines äußeren Flügelrades 200 ist hier jedoch ein inneres Flügelrad 300 vorgesehen. Wiederum dreht sich das innere Flügelrad 300 relativ zum Flechtkern bzw. zum Liner 111. Es entstehen wiederum zwei unidirektionale Teilschichten 124, 126 mit zueinander unterschiedlichen Faserwinkeln.

Fig. 7 und 8 zeigen Flechtmaschinen, bei denen im Wickelmodus eine erste Gruppe Klöppel durch die Flechtflügelräder 100 gehalten ist. Die

Flechtflügelräder 100 werden dabei derart angesteuert, dass benachbarte Flechtflügelräder 100, 100 die erste Gruppe Klöppel derart übergibt, dass sich die ersten Gruppe Klöppel in einer Richtung R5 (hier im Uhrzeigersinn) um den Flechtkern drehen, die der Drehrichtung R6 (hier gegen den

Uhrzeigersinn) des Flügelrades 200, 300 entgegen gerichtet ist.

In einer weiteren Ausgestaltung (vgl. Fig. 9 und 10) ist ein die Vielzahl von Flechtflügelrädern haltende Flechtflügelkranz (nicht dargestellt) drehbar ausgeführt und der Flechtflügelkranz dreht sich im Wickelmodus in entgegengesetzter Richtung R5 relativ zur Drehrichtung R6 des inneren Flügelrads 200 (vgl. Fig. 10) oder des äußeren Flügelrades 300 (vgl. Fig. 9).

Diese Flechtmaschinen kommen lediglich mit einem Flügelrad 200, 300 aus, das außen (vgl. Fig. 7) oder innen (vgl. Fig. 8) angeordnet sein kann.

Vorteilhaft lassen sich somit Laminate mit einem. ausgeglichenem

Schichtaufbau realisieren, wobei der Flechtkern 111 selbst nicht drehbar ausgeführt sein muss. Druckbehälter werden in der Regel während des Flechtens/Wickelns von innen mit Druckluft beaufschlagt. Eine drehbare Druckluftvorrichtung ist mit vergleichsweise hohen Kosten verbunden, die bei der Ausgestaltung gemäß den Fig. 7 und 8 nicht anfallen.

Während des Wickeins einer Faserschicht 125 sind die hier offenbarten Flechtmaschinen in der Lage, von dem Wickelmodus in einen Flechtmodus zu wechseln. Mit anderen Worten sind die hier offenbarten Flechtmaschinen in der Lage, allmählich von den Konfigurationen gemäß den Fig. 2 und 3 zu wechseln in die Konfigurationen gemäß einem der Fig. 4 bis 6.

Die vorhergehende Beschreibung der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihrer Äquivalente zu verlassen. Beispielsweise können die Ausführungen gemäß den Figuren 5 bis 8 auch ein inneres und einen äußeres Flügelrad aufweisen. Auch können die Flechtmaschinen der Figuren 4, 7 und 8 zusätzlich auch über einen drehbaren Flechtkern verfügen, wie er in Zusammenhang mit den Figuren 5 und 6 offenbart ist. Auch kann bei den verschiedenen Ausgestaltungen jeweils ein drehbarer Flechtflügelkranz vorgesehen sein.