气压存储器、用于制造气压存储器的方法和执行该方法的装置与流程

本发明涉及一种气压存储器，该气压存储器带有沿纵轴线延伸并且具有至少一个联接接头(anschlussstutzen)的空心体，该空心体具有至少一层编织结构(webstruktur)，该编织结构带有彼此并排伸延的多根经纱以及与所述经纱交织并基本垂直于所述经纱取向的至少一根纬纱。

本发明此外涉及一种用于制造带有沿纵轴线延伸并且具有至少一个联接接头的空心体的气压存储器的方法，以及一种用于执行该方法的装置。

背景技术：

气压存储器由us2009/0314785a1中已知。其示出了一种气压存储器，该气压存储器被带有不同纤维取向的多个不同的层包围。此处的缺点在于，由于不同层的集成，这种气压存储器的制造是复杂的。

技术实现要素：

因此，本发明的目的是如下地改进一种开头所述类型的气压存储器、一种用于制造气压存储器的方法以及一种用于执行该方法的装置，使得实现了气压存储器在同时较高的可负载性的情况下的更简单的制造。

与气压存储器有关的目的利用根据权利要求1的气压存储器来实现，其中，尤其经纱基本上平行或基本上垂直于纵轴线取向。带有气压存储器的适宜的改进的有利设计方案在从属权利要求中说明。

气压存储器上的主负载主要相对于纵轴线发生在径向取向上(作为切向应力)和在轴向取向上。相反，编织结构在纤维方向上具有最高的可负载性。通过经纱的基本平行或基本垂直于纵轴线的定向、即在气压存储器的发生主负载的方向上，以此确保了气压存储器的较高的可负载性。经纱相对于纵轴线的平行或垂直的取向在此包括在几个度数之内的定向偏差，从而使得在本发明的意义中优点也可以给出直至10°的角度。

在一优选的实施形式中设置成，经纱基本上彼此平行地布置。此外有利的是，经纱垂直于空心体的纵轴线取向，且纬纱平行于空心体的纵轴线取向。这允许更容易的生产。在一备选的实施形式中也可行的是，经纱平行于空心体的纵轴线取向，而纬纱垂直于空心体的纵轴线取向。

此外，在一备选的实施形式中设置成，空心体具有多于一个、即两个联接接头，例如充填接头和排出接头，它们优选相应布置在空心体的一个端部上。这实现气压存储器的简单充填，尤其是在该气压存储器作为燃料箱例如集成到机动车中时。联接接头此外优选形成为阀。空心体的端部优选形成为穹顶部(dome)。

此外，已经证明有利的是，空心体形成为空心柱体或类空心柱体的几何体，以及由复合材料例如碳纤维、玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维或沃拉斯顿(wollaston)形成。这实现了气压存储器的重量的减小。该气压存储器可以形成为v型气压存储器。

在一备选的实施形式中，为了构造iii型或iv型气压存储器，在空心体内周缘侧上布置有附加空心体。附加空心体可以在此由金属(iii型)或由聚合物(iv型)形成。

在一优选的实施形式中，编织结构的宽度相应于附加空心体沿纵轴线的至少一个延伸(或延伸部，即erstreckung)。由此，空心体可以由一层编织结构完全形成。在一备选的实施形式中，编织结构的宽度也可以小于附加空心体沿纵轴线的延伸。

为了固定并强化编织结构，尤其在穹顶部的区域中，设置有相对于纵轴线倾斜地与经纱中的至少一根经纱交织的斜纱。通过斜纱引入了带有附加的纤维取向的新纤维。因此可以避免带有不同纤维取向的多个层的组合，例如在卷绕过程中产生的那样。斜纱在此优选地同样由上述纤维材料形成。经纱、斜纱和纬纱可以由不同的纤维复合材料或由相同的纤维复合材料形成。

在一实施形式中，斜纱可以形成为变换经纱(wechselkettfaden)，其锯齿形地与经纱中的至少第一和第二经纱交织。斜纱作为变换经纱的构造实现如下，即，该强化可以局部适配于特殊的负载要求。因此，斜纱可以例如仅在穹顶部中的一个的区域中或在两个穹顶部的区域中被引入。斜纱的锯齿图案在此可规则或不规则地构造。因此，其中一根经纱可以在一排中围绕经纱中的一根经纱盘绕，并且在下一排中围绕经纱中的另一根经纱或围绕经纱中的多根经纱盘绕。

在一备选的实施形式中设置成，斜纱形成为斜纬纱，其锯齿形地与经纱中的至少第一和第二经纱交织。这实现了整个编制结构的附加的强化。

在另一备选的实施形式中设置成，编织结构具有多根斜纱，其形成为变换经纱和/或斜纬纱。

与该方法有关的目的通过权利要求5的特征来实现，即，通过一种用于制造形成为空心体的带有沿纵轴线延伸的旋转对称的基体的气压存储器的方法来实现，该方法包括以下步骤：

a．借助于编织装置构造编织结构，其中该编织结构具有多根彼此并排伸延的经纱以及与经纱交织、基本垂直于其布置的纬纱，并且

b．围绕旋转对称的基体如此地放下和/或绕上编织结构，使得经纱基本平行或基本垂直于旋转对称的基体的纵轴线取向。

带有该方法的适宜的改进的有利设计方案在从属权利要求中说明。

通过根据本发明的方法极大地简化了气压存储器的制造，因为可以省去带有不同纤维取向的不同层的相互层叠。通过经纱和纬纱平行或垂直于旋转对称的基体的纵轴线的定向，同时获得气压存储器的较高的可负载性。另外，根据本发明的方法实现在干燥状态下同时放下多根经纱并且放下经纱和纬纱。

为了简化制造过程尤其有利的是，经纱基本彼此平行地布置。

为了改善气压存储器的可负载性，优选的是，编织结构以多层、即多重地围绕旋转对称的基体卷绕。

在一实施形式中，为了形成v型气压存储器设置成，从通过放下和/或绕上而形成的空心体中移除旋转对称的基体。例如，这可以通过以下方式完成，即，旋转对称的基体形成为软管或气球(ballon)，其在放下和/或绕上期间如此地被充气或以液体填充，使得对于空心体所需的几何形状通过软管/气球形成。在放下和/或绕上后，空气或液体逸出，并且可将软管从空心体中拉出。

在一备选的实施形式中，为了形成iii型或iv型气压存储器，旋转对称的基体形成为中间空心体并且保留在经编织的空心体中。

为了强化编织结构并为了获得经纱沿给定容器几何形状的取向的还更好的适配，优选的是，该方法附加地包括以下步骤：

•引入或形成至少一根斜纱，该斜纱关于纵轴线倾斜地与经纱中的至少一根经纱交织。

在用于进一步强化的一备选实施形式中也可行的是，引入多根斜纱。

在一实施形式中，通过经纱中的一根经纱围绕经纱中的至少另一根经纱的围缠实现将斜纱形成到编织结构中。通过这种花边编结原理(klöppel-prinzip)，能够以简单的方式和方法引入局部的强化，即仅强化了编织结构的部分区域的强化。

备选地或附加地，纬纱的引入通过将第二纬纱倾斜于纵轴线的顺序引导来完成。这实现整个编织结构的强化。

为了在至少一个穹顶部的区域中围绕旋转对称的基体更好地放下和/或绕上编织结构可行的是，在编织装置和旋转对称的基体之间进行沿纵轴线的平移相对运动。因此在此可以设置成，编织装置相对于旋转对称的基体运动，或者旋转对称的基体相对于编织装置运动。

在本发明的范围中此外设置成，该方法至少具有接着步骤b的以下步骤：

•以基质材料(matrixmaterial)润湿被卷绕的空心体，并且尤其气密地密封空心体。

通过将纱线相互粘接，进一步提高的气压存储器的可负载性。同时，编织结构被密封。基质材料在此优选形成为带有粘性性质的液态塑料或形成为树脂。在润湿之后，借助反应例如通过供热使基质材料硬化。

为了尤其在空心体的穹顶部处构造空心体的轮廓并且为了获得相应精确的纱线预张力，优选的是，将经纱制动。这例如可以经由纱线制动来实现。备选地，也可通过控制编织装置的具有经纱的梭子(spulen)的卷开行为(abrollverhalten)来实现经纱的制动。由此获得更松软的编织结构。

与该装置有关的目的通过权利要求10的特征来实现；即，通过用于执行该方法的装置，该装置带有用于以编织结构缠绕旋转对称的基体的卷绕装置，该编织结构具有多根经纱和一根至少逐段基本上垂直于所述经纱取向的纬纱，其中沿纵向方向延伸的旋转对称的基体借助于在旋转对称的基体和编织结构之间的旋转的相对运动如此以编织结构卷绕，使得所述经纱基本平行或基本垂直于旋转对称的基体的纵轴线取向。借助于该装置通过编织结构的三维或球形编织并且通过围绕旋转对称的基体放下(ablegen)和/或绕上编织结构实现坚固的气压存储器的简单制造。在此，在一实施形式中，旋转对称的基体可形成为填充以气体或液体的软管或气球。在一备选的实施形式中，旋转对称的基体形成为空心柱体形的或类空心柱体的中间空心体，该中间空心体的两个敞开的端部形成为穹顶部并且相应具有联接接头。

该装置优选地具有线轴(rolle)，由该线轴可使预制的编织结构卷开。该线轴如此地关于旋转对称的基体定位，使得经纱垂直或平行于纵轴线地可固定在旋转对称的基体处并且/或者可卷绕到其上。

在一备选实施形式中，该装置具有用于对编织结构进行编织的编织装置。

附图说明

本发明的另外的优点、特征和细节由权利要求、优选实施形式的以下描述以及根据附图得出。在此：

图1示出了根据本发明的带有垂直于纵轴线取向的经纱和平行于纵轴线构造的纬纱的气压存储器的示意图。

图2示出了带有附加引入的斜纱的气压存储器的示意图。

具体实施方式

在图1中示出了iii型或iv型的形成为空心体3的气压存储器1的示意图，该气压存储器处于制造过程中。在空心体3中在内周缘侧上布置有沿纵轴线2延伸的、空心柱体形的中间空心体16。在该中间空心体的两个敞开端部处相应构造有穹顶部4，其带有用于充填和移出流体的联接接头5。空心体3具有编织结构6，该编织结构6带有彼此平行布置的多根经纱7且带有与经纱7交织的且-至少逐段地-基本上垂直于其取向的纬纱9。经纱7基本上垂直于纵轴线2并且由此垂直于中间空心体16的纵轴线2取向。

在此，编织结构6的宽度8相应于中间空心体16沿纵轴线2的至少一个延伸，使得编织结构6围绕中间空心体16的缠绕部-即层-接近完全包围其。在当前实施例中，经纱7彼此以规则的间距布置。在一备选实施形式中，各个经纱7之间的间距可以根据之后在经充填的存储器中存在的压力比而变化。

平行于纵轴线2地，纬纱9与经纱7交织。纬纱9与经纱7构造栅格结构，其中纬纱9构造相互连接的、与经纱7交织的多个排，并且经纱7成列地布置。在一备选实施形式中，编织结构6还可以具有多根纬纱9。

通过经纱7垂直于纵轴线2的取向提高了气压存储器1的可负载性。这与以下事实有关联：在气压存储器1中的主负载出现在关于纵轴线2的轴向方向上和径向方向上。编织结构6的最大可负载性又存在于纤维方向上，该纤维方向在根据本发明的用于气压存储器1的编织结构6中朝气压存储器1的最高负载的方向定向。

在此通过以下方法制造根据图1的气压存储器1：在当前实施例中，中间空心体16用作未详细示出的卷绕装置的旋转对称的基体17。经纱7如此地布置在旋转对称的基体17处，使得所述经纱基本垂直于纵轴线2伸延。通过展开经纱7形成梭口(webfach)。纬纱9通过如下方式与经纱7交织，即，通过将纬纱在第一方向上引导穿过梭口，从而使得纬纱布置成基本平行于纵轴线2并且基本垂直于经纱7。在下一步骤中，将纬纱9相反于第一方向地引导穿过梭口。纬纱9穿过梭口的引导一直进行直到编织结构具有期望的长度。

编织结构6围绕旋转对称的基体17的放下和/或绕上通过以下方式实现，即，旋转对称的基体17围绕其纵轴线2旋转。编织结构6经由未更详细示出的线轴绕开并供应给旋转对称的基体17。在此如此地放下和/或绕上，使得经纱7垂直于旋转对称的基体17的纵轴线2取向。尤其地，旋转对称的基体17被多重缠绕。在一实施形式中，编织结构6的放下和/或绕上和构造因此至少有时同时进行。

在一备选实施形式中，软管、气球、金属体等用作旋转对称的基体17。软管或气球被充气或者被填充以液体成使得形成对于气压存储器1所期望的几何形状。然后将经纱7如此地可松开地固定在旋转对称的基体17处，使得所述经纱基本上垂直于纵轴线2取向。如另外在上面描述的那样进行编织和放下和/或绕上。在放下-和/或绕上过程之后，将旋转对称的基体17从经卷绕的空心体3中移除。

在另一备选实施形式中，编织结构6也可首先构造在编织装置中，并且然后完成构造的编织结构6可如此在旋转对称的基体17处取向，使得经纱7基本上垂直于旋转对称的基体17的纵轴线2取向。此外，编织结构6如此在旋转对称的基体17处取向，使得该编织结构的边缘以旋转对称的基体17的形成为穹顶部4的端部结束。

在放下和/或绕上旋转对称的基体17之后，经缠绕的空心体3以优选由树脂或液态塑料构成的基质材料润湿，并借助于供热被硬化，从而将纤维相互粘接并密封空心体3。

图2示出了根据本发明的气压存储器1的一备选实施形式。编织结构6在此具有两个关于纵轴线2倾斜地与经纱7中的至少一个经纱相应交织的斜纱10。第一斜纱10在此形成为变换经纱11，其锯齿形地与经纱7中的至少第一和第二经纱7交织。在此在旋转对称的基体17的穹顶部4的区域中，斜纱10作为变换经纱11的构造是特别优选的。这使得纱线取向能够更好地适配于给定的容器几何形状。在当前实施例中，变换经纱11形成为规则的锯齿图案，也就是说，变换经纱11以规则的间隔交替地围绕相同的经纱7盘绕。在一备选实施形式中，变换经纱11也可以形成不规则的锯齿图案。

当前实施形式此外具有第二斜纱10，该第二斜纱形成为斜纬纱12，其锯齿形地与布置在编织结构6的边缘处的第一边缘经纱13和第二边缘经纱14交织。斜纬纱12同样构造规则的锯齿图案，但是在一备选实施形式中，也可以构造不规则的锯齿图案。通过引入斜纬纱12强化整个编织结构6。编织结构6可以具有任意多的斜纱10，其形成为变换经纱11和/或形成为斜纬纱12。

气压存储器1的制造过程如上另外在上面描述的那样进行，其中斜纱10附加地被引入到编织结构6中。斜纱10的引入在此如下地进行：变换经纱11通过如下方式被引入，即，经纱7中的一根经纱绕一其它的经纱15且绕另一经纱(在本实施例中第一边缘经纱13)盘绕。借助于这种花边编结原理，锯齿形的结构在变换经纱11的边缘区域处并且由此在穹顶部4的区域中形成。类似地，这种锯齿形的结构也可在编织结构6的中间或沿编织结构6的整个宽度8构造。编织结构6因此可以单独地适配于空心体3的几何形状的和负载技术的要求。

斜纬纱12通过如下方式被引入，即，第二纬纱9倾斜于旋转对称的基体17的纵轴线2被顺序地引导穿过梭口。

编织结构6的轮廓适配于给定的容器几何形状可通过如下方式来改善，即，编织结构6例如在穹顶部4的区域中被适配。这可以通过如下方式来实现，即，在构造编织结构6时，使经纱7运动得更慢，即例如经由纱线制动部来制动。备选地可行的是，与之相应地控制编织装置的梭子的卷开行为，在所述梭子上卷绕了所述经纱7。在一备选的实施形式中还可行的是，使经纱7的长度适配，即例如在穹顶部4的区域中缩短经纱7的长度。同样可使编织-和/或卷绕速度适配。

附图标记列表：

1气压存储器

2纵轴线

3空心体

4穹顶部

5联接接头

6编织结构

7经纱

8编织结构的宽度

9纬纱

10斜纱

11变换经纱

12斜纬纱

13第一边缘经纱

14第二边缘经纱

15其它的经纱

16中间空心体

17旋转对称的基体。