BE1024066B1 - Verbeterd drukvat en werkwijze voor haar vervaardiging - Google Patents

Abstract

De uitvinding betreft een werkwijze voor de vervaardiging van een drukvat omvattende het plaatsen van een demonteerbare mandrel en het eromheen wikkelen van een barrière laag, het plaatsen van een eerste flens voorzien van een opening voldoende ruim voor het verwijderen van de mandrel, het wikkelen van een versterkingslaag en het consolideren ervan met de barrière laag tot één cohesief geheel, het demonteren van de mandrel en het verwijderen ervan, het plaatsen op de eerste flens van een tweede flens voorzien van een kleinere opening, het wikkelen van een additionele versterkingslaag en het consolideren hiervan met de eerder aangebrachte lagen tot de vorming van één cohesief geheel.

Description

Titel : VERBETERD DRUKVAT EN WERKWIJZE VOOR HAAR VERVAARDIGING SITUERING VAN DE UITVINDING :

De huidige uitvinding heeft betrekking op een verbeterd drukvat en op een werkwijze voor de vervaardiging hiervan.

Meer in het bijzonder betreft de uitvinding een verbeterd drukvat voorzien van een speciaal hiertoe ontwikkelde flens of eindstuk, waardoor het drukvat bestand is tegen zeer hoge drukken. Tevens betreft de uitvinding een werkwijze waarbij het speciaal ontwikkelde eindstuk of flens in een additionele wikkel - en consolidatiestap in het geheel van het drukvat mee geïncorporeerd wordt.

ACHTERGROND VAN DE UITVINDING

In de stand van de techniek zijn tot op heden verschillende types van drukvaten beschreven, die dienen om vloeistoffen of gassen, mogelijk onder hoge druk op te slaan.

Traditioneel worden dergelijke drukvaten vervaardigd uit staal, bij voorkeur roestvast staal. Een nadeel van dergelijke bekende drukvaten is het hoge gewicht.

Daarom is er de laatste decennia veel onderzoek verricht naar het vervaardigen van drukvaten op basis van kunststoffen.

Als kunststoffen zijn in het verleden veelal thermosets gebruikt.

Deze hebben echter het nadeel dat ze niet of zeer moeilijk recycleerbaar zijn. Naast deze slechte recycleerbaarheid is de productie zelf ook niet milieuvriendelijk en stelt bovendien een gezondheidsprobleem. Meer informatie over deze gezondheidsproblemen kan bijvoorbeeld gevonden worden in de betreffende artikels verschenen in Wikipedia. Daarin wordt ondermeer gesteld dat minstens één op de vijf verwerkers van dit type materiaal allergische reacties ontwikkelt indien de harsen onvoldoende uitgehard zijn.

Daarom is recenter ook onderzoek verricht naar alternatieve vervaardigingswijzen voor drukvaten, waarbij enkel thermoplastische kunststoffen gebruikt zijn.

Een voorbeeld van een drukvat vervaardigd uit zuiver thermoplastisch materiaal is beschreven in bijvoorbeeld de internationale PCT octrooiaanvraag, gepubliceerd op datum van 24 November 2011 onder het internationale publicatie nummer WO 2011/143723 A2.

In deze octrooiaanvraag is een werkwijze beschreven voor de vervaardiging van een lek-dicht drukvat om een gas of vloeistof te bevatten, omvattende : - een binnenste barrière laag bevattende een thermoplastisch materiaal consolideerbaar onder invloed van warmte; - een buitenste versterkingslaag bevattende een vezel-versterkt thermoplastich materiaal, eveneens consolideerbaar onder invloed van warmte; - een eind-sluitstuk of flens gepositioneerd ofwel aan de binnenzijde van de binnenste barrière laag of tussen de binnenste barrière laag en de buitenste versterkingslaag, die langs haar buitenste concave zijde tenminste gedeeltelijk bedekt is met het onder invloed van warmte consolideerbare thermoplastiche materiaal; omvattende de volgende stappen: (a) het assembleren van een herbruikbare en verwijderbare mal met een afgerond buitenste oppervlak geschikt voor het wikkelen van draden; (b) het plaatsen van het eind-sluitstuk ofwel op de mal of, nadat stap (c) uitgevoerd is, op de binnenste barrière laag gevormd op de mal, waarbij dit eind-sluitstuk voorzien is van een opening die voldoende ruim is voor het via deze opening verwijderen van de mal, na de-assemblage van deze mal; (c) het vormen van de binnenste barrière laag door het wikkelen van een barrière strip bevattende het door warmte consolideerbare thermoplastische materiaal ofwel rond de mal en het eind-sluitstuk of de mal, waarbij een voorafbepaald oppervlak van het afgerond buitenste oppervlak van de mal en het eind-sluitstuk volledig bedekt wordt, waarbij tevens de opening voldoende ruim behouden wordt om de mal te kunnen verwijderen na de-assemblage, waarbij de wikkeling van de barrière strip zodanig toegepast wordt dat de opeenvolgende wikkelingen van deze barrière strip over tenminste een laterale overlappende afstand met een eerder parallel gewikkelde barrière strip en een volgende parallel te wikkelen barrière strip overlappen; (d) het vormen van de buitenste versterkingslaag door het wikkelen van een materiaal versterkt met vezels zoals bijvoorbeeld glas, koolstof, aramide, vlas enz. over ofwel de barrière laag of de barrière laag en het eind-sluitstuk, waarbij de opening voldoende ruim gehouden wordt om de mal na de-assemblage te verwijderen, en waarbij een druk uitgeoefend wordt op de gewikkelde barrière laag zodanig dat de opeenvolgende wikkelingen van de 1 barrière laag tegen de mal aangedrukt worden en tegen elkaar zodanig dat de materialen van de opeenvolgende wikkelingen aan hun contacterende oppervlakken kunnen geconsolideerd worden; (e) het consolideren van de opeenvolgende wikkelingen van de barrière laag, waarbij een gas en/of vloeistof-dichte laag gevormd wordt en waarbij deze stap toegepast wordt ofwel gedurende en/of volgend op stap (c), en/of waarbij deze stap toegepast wordt volgende op stap (d); (f) het consolideren van de gas en/of vloeistof dichte laag gevormd in stap (e) met het eind-sluitstuk, waarbij een hermetische gas en/of vloeistof dichte verbinding gevormd wordt met het eind-sluitstuk en waarbij deze stap (f) toegepast wordt ofwel gelijktijdig met en/of volgend op stap (e); (g) het consolideren van de gewikkelde versterkingslaag gevormd in stap (d) met het gas en/of vloeistof dichte barrière laag gevormd in stap (e) om op die wijze een geconsolideerde structuur te vormen, waarbij deze stap (g) toegepast wordt ofwel gelijktijdig met en/of volgend op de stappen (e) of (f); (h) het de-assembleren en verwijderen van de mal door de opening.

Zoals uit bovenstaande beschrijving van deze internationale octrooi-aanvraag blijkt, dient bij toepassing van deze werkwijze de opening in het eind-sluitstuk voldoende ruim gedimensioneerd opdat op het einde van de vervaardigingswerkwijze van het drukvat, met name na de-assemblage van de mal in het drukvat, de verschillende componenten van deze mal via deze opening uit het vervaardigde drukvat zouden kunnen verwijderd worden.

Volgens de werkwijze beschreven in deze internationale octrooi-aanvraag, kan zulk eind-sluitstuk voorzien worden aan beide zijden, dus zowel de boven- als de onderkant van het drukvat.

Mogelijk kan de opening van één eind-sluitstuk dan vrij klein gedimensioneerd worden, op voorwaarde dat dan de opening van het tegenovergesteld geplaatste eind-sluitstuk wel voldoende ruim gedimensioneerd wordt om het verwijderen van de mal | uit het vervaardigde drukvat mogelijk te maken.

Dus onder alle omstandigheden dient minstens één eind-sluitstuk van het drukvat te beschikken over een voldoende ruime opening, opdat het volgens de werkwijze zoals in deze octrooi-aanvraag beschreven zou kunnen vervaardigd worden.

Het nadeel van deze werkwijze is dat op die manier het vat niet bestand is tegen erg hoge werkdrukken. Tot middel hoge werkdrukken (in de orde van grootte van 20 à 30 bar) kan via deze werkwijze gehaald worden, maar hoger is onmogelijk omdat een (te) grote flens of eind-sluitstuk hier niet tegen bestand is, of indien het toch zo uitgevoerd wordt dat het hiertegen bestand zou zijn, dat het stalen sluitstuk dan zeer zwaar en ' bijgevolg ook zeer duur wordt.

Immers als het eind-sluitstuk te groot dient gedimensioneerd omdat het over een voldiende ruime interne opening dient te beschikking voor het verwijderen uit het vervaardigde drukvat van de gedemonteerde mal, dan zal bij erg hoge werkdrukken het risico ontstaan dat dit eindstuk losgerukt wordt van het vat-materiaal.

Met andere woorden, bij hogere werkdrukken schiet dit eind-sluitstuk als deksel van het drukvat onder invloed van de erg hoge werkdruk in het drukvat er gewoon af.

Dit probleem is inherent aan deze manier van werken, en beperkt dus in belangrijke mate het toepassingsgebied van deze werkwijze. i Met name kunnen de volgens de in deze octrooi-aanvraag beschreven drukvaten goed gebruikt worden voor de traditionale koud- of warmwater toepassingen, maar niet voor vaten die aan hogere werkdrukken dienen te weerstaan.

Een voorbeeld van een dergelijk drukvat is bijvoorbeeld CNG (Compressed Natural Gas).

Dit is op zich een erg spijtige zaak, omdat deze werkwijze juist toelaat drukvaten te vervaardigen door gebruikte maken van zuiver thermoplastische kunststoffen, waardoor het drukvat op het einde van zijn levenscyclus perfect recycleerbaar is en dus een zeer lage ecologische voetafdruk vertoont.

Ook is de kostprijs voor de vervaardiging van zulke drukvaten relatief laag, omdat de ervoor gebruikte mandrel of mal herbruikbaar is.

In de stand van de techniek zijn oplossingen gekend voor het incorporeren van eindstukken of eindflenzen in drukvaten, waarbij deze eindstukken aan bijzondere vereisten dienen te voldoen, of geconcipiëerd zijn om aan sommige problemen het hoofd te bieden.

Een voorbeeld van zo'n eindstuk is bijvoorbeeld beschreven in het US Octrooi Nr. 5, 429, 845 verleend op 4 Juli 1995 aan Brunswick Corporation, Illinois.

In dit octrooi wordt een eindstuk beschreven met een tubulair nekstuk en een ringvormige ondersteunende flens die radiaal rond het nekstuk voorzien is.

Ook in de internationale (PCT) octrooiaanvraag met publicatie nummer WO 2010/096517 IA, op naam van Lincoln Composites, Inc, USA, is een eindstuk beschreven dat ingeklemd wordt tussen een buitenste versterkingslaag en een interne barrière laag.

Het in deze octrooiaanvraag naar voor gebrachte probleem is dat wanneer een drukvat als accumulator wordt gebruikt, en bijgevolg aan een reeks opeenvolgende compressie/decompressie cycli onderworpen wordt, de buitenste versterkingslaag lokaal afbrokkelt ten gevolge van de opeenvolging van spanningen en overbelastingen. Om dit euvel te vermijden wordt een interface element supplementair geplaatst op het klassieke eindstuk, dat niet verbonden wordt, noch met de buitenste versterkingslaag, noch met de inwendige barrière laag.

Deze interface zorgt ervoor dat de hogervermelde slijtage niet optreedt.

De specifieke eindstukken of interfaces die in deze octrooien beschreven worden lossen echter het probleem van de weerstand die het vat dient te bieden aan hogere werkdrukken niet op.

Het Europese octrooi Nr. EP 2 668 020 BI, verleend op datum van 4 maart 2015 aan Basell Polyolefine GmbH, beschrijft ook een werkwijze waarbij een drukvat vervaardigd wordt via het aanbrengen bij middel van wikkelen van additioneel kunststof film materiaal.

Het uitsluitende doel van de in dit octrooi beschreven werkwijze is echter het verhogen van de barrière weerstand van het vat, dat dient voor het onder druk opslaan van gassen.

In dit octrooi is echter geen werkwijze aangegeven voor de vervaardiging van een drukvat dat aan verhoogde werkdrukken dient te kunnen weerstaan.

Er bestaat daarom behoefte aan een verbetering van de in de genoemde octrooien resp. octrooi-aanvragen beschreven werkwijze, waarbij de voordelen van de werkwijze beschreven in WO 2011/143723 A2 integraal behouden blijven, en het vervaardigde drukvat niettemin ook voor hogere drukken kan toegepast worden.

SAMENVATTING VAN DE UITVINDING

De huidige uitvinding heeft tot doel aan de voornoemde en andere nadelen een oplossing te bieden, doordat zij voorziet in een verbeterde werkwijze voor de vervaardiging van een drukvat alsmede in een drukvat vervaardigd volgens deze verbeterde werkwijze.

Hiertoe betreft de uitvinding een verbeterde werkwijze voor het wikkelen van een drukvat, waarbij bovenop de werkwijze beschreven in het eerder vermelde Europese Octrooi Nr. EP 2571671, volgend uit de Internationale PCT octrooiaanvraag WO 2011/143723 A3, een additionele wikkelstap toegepast wordt rondom een daartoe speciaal ontworpen eindflens of sluitstuk.

Tevens omvat de huidige uitvinding het drukvat vervaardigd volgens deze inventieve werkwijze en voorzien van de speciaal daarvoor ontworpen inventieve eindflens of sluitstuk.

De uitvinding is beschreven in de hieronder weergegeven onafhankelijke conclusies gericht op een werkwijze enerzijds en op het drukvat vervaardigd volgens deze werkwijze anderzijds.

Voorkeursuitvoeringsvormen van de uitvinding zijn ondermeer weergegeven in de afhankelijke conclusies.

Bij voorkeur omvat de bijzondere tweede flens daartoe twee delen, met name een metalen binnenelement, dat door een kunststof buitenelement omsloten wordt.

In een voorkeuruitvoeringsvorm van de uitvinding is het metalen binnenelement vervaardigd uit aluminium.

Meer in het bijzonder omvat de uitvinding de werkwijzen, eindflenzen en drukvaten zoals beschreven in de bijgevoegde conclusies en de gedetailleerde beschrijving van de uitvinding zoals hierna en in de figuren weergegeven.

KORTE BESCHRIJVING VAN DE TEKENINGEN

Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan te tonen, zijn hierna, als voorbeeld zonder enig beperkend karakter, enkele voorkeurdragende uitvoeringsvormen beschreven van een drukvat en flens volgens de uitvinding, met verwijzing naar de bijgaande tekeningen.

In deze tekeningen wordt het volgende weergegeven :

Figuur 1 toont een buitenaanzicht van de drukvaten vervaardigd volgens de gekende werkwijze en volgens de huidige uitvinding;

Figuur 2 toont hoe een metalen eindstuk ingebouwd kan worden en deel uitmaakt van het deksel dat de grote opening kan afsluiten, en mee geconsolideerd kan worden met de barrière en versterkingslaag; zie ook tekening 1;

Figuur 3 toont een voorbeeld van een schematische las of welding operatie die veel in de industrie gebruikt wordt; op die wijze wordt de flens versmolten met de barrière laag en in de daaropvolgende stap versmolten met de versterkingslaag.

BESCHRIJVING VAN DE UITVINDING

Zoals hoger gesteld heeft de uitvinding tot doel een oplossing aan te bieden voor de nadelen en problemen die inherent verbonden zijn bij gebruik van de werkwijze beschreven in het reeds geciteerde Europese Octrooi EP 2571671 en de volgens deze werkwijze vervaardigde drukvaten. Deze nadelen doen zich in het bijzonder voor indien de volgens de in dit octrooi beschreven en bestaande werkwijze vervaardigde drukvaten voor hoge werkdruk toepassingen worden gebruikt.

De voorgestelde oplossing bestaat uit een verbeterde werkwijze, waarin additionele stappen toegevoegd worden aan de in EP '671 principiëel beschreven werkwijze.

Deze additionele stappen omvatten enerzijds het gebruik van een speciaal ontworpen additionele (afsluit-)flens of tweede flens, die bovenop de gebruikelijke eerste flens gemonteerd wordt.

Met 'gebruikelijke' flens bedoelen we hierbij het afsluitstuk of de 'eerste' flens zoals deze in het hoger reeds geciteerde Europese Octrooi EP ' 671 beschreven is.

Deze flens is gekenmerkt door een vrij grote centrale opening, om toe te laten dat de volgens de in deze octrooiaanvraag beschreven inwendige (metalen) mal na demontage ervan, via de opening van deze eerste flens uit het vervaardigde drukvat kan verwijderd worden.

Zoals hierna beschreven wordt de additionele of tweede flens gemonteerd bovenop deze gebruikelijke eerste flens, nadat de metalen mandrel of mal via de opening van de eerste flens uit het reeds gedeeltelijk vervaardigde drukvat verwijderd is.

Na montage van de tweede flens wordt opnieuw een wikkelstap voorzien, waarbij additioneel thermoplastich wikkelmateriaal aangebracht wordt op het reeds gedeeltelijk vervaardigde drukvat, en op deze tweede of additionele afsluitflens. Hierop vindt de gebruikelijke consolidatie plaats van dit additioneel gewikkelde thermoplastiche materiaal. De montage van de tweede flens gebeurt bij voorkeur via een cohesief verbindingsproces. Onder de term cohesief verbinden in de context van de huidige uitvinding dient begrepen een wijze van verbinden van materialen waarbij op het verbindingsvlak een cohesieve binding ontstaat tussen de moleculen van de te verbinden materialen.

Daartoe dienen de te verbinden materialen onderling compatiebele materialen te zijn. In de context van de huidige uitvinding dienen het onderling compatiebele thermoplastische kunststoffen te zijn. Bij voorkeur betreffen de onderling te verbinden materialen, met name het materiaal gebruikt voor de binnenste barrière laag, voor de buitenste versterkingslaag en de eerste en tweede flenzen dezelfde thermoplastische kunststof te bevatten.

In de context van de huidige uitvinding staat de term cohesief verbinden in tegenstelling tot de term adhesief verbinden waarbij de verbinding plaatsvindt via een verlijmingstechniek. Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm van de huidige uitvinding wordt uitsluitend gebruik gemaakt van een cohesieve verbindingswijze, niet van een adhesieve verbindingstechniek. In principe kunnen de beide technieken echter in combinatie met elkaar gebruikt worden. De consolidatie vindt plaats zoals bijvoorbeeld beschreven in het eerder geciteerde Europese octrooi EP '671, onder invloed van warmte, al dan niet gecombineerd met druk. Door zulke consolidatiestap worden de gewikkelde kunststoffen materialen en lagen tot één cohesief verbonden geheel verbonden.

Daarop is het verbeterde drukvat klaar voor gebruik onder hoge werkdrukken, waardoor tal van voorheen niet bereikbare applicaties voor dit type drukvat mogelijk worden.

Zoals hoger vermeld, wordt in deze verbeterde werkwijze een speciaal ontworpen tweede of additionele(afsluit-)flens gebruikt.

Deze speciaal ontworpen tweede flens omvat twee delen: ν' een eerste deel of component omvattende een metalen inlegstuk (boss) dat in een tweede thermoplastische deel of component ingebracht wordt; ν' een tweede deel of component bestaande uit een kunststof thermoplastisch materiaal, dat via een versmeltingswerkwijze aangebracht of verbonden wordt op de gebruikelijke, bestaande eerste flens; het aanbrengen of de verbinding vindt bij voorkeur plaats via lassen.

Het tweede (rechtopstaand) gedeelte van de additionele flens wordt bij voorkeur vervaardigd uit aluminium of metaal, b.v. RVS.

In de kraag van dit gedeelte van de tweede flens wordt bij verdere voorkeur een schroefdraad aangebracht voor het koppelen van het drukvat via een koppelstuk met externe aansluitingen.

De opening binnen het metalen gedeelte van de tweede flens is merkelijk kleiner dan de opening van de gebruikelijke eerste flens, beschreven in EP '671.

Daardoor zal bij hogere werkdrukken van het volgens de huidige uitvinding vervaardigde drukvat dit complexere eindsluitstuk of flens niet losgerukt worden van de rest van het vat, maar integendeel volledig bestand zijn tegen zulke hogere werkdrukken.

Figuur 1 geeft op een schematische wijze het verschil weer tussen enerzijds een drukvat vervaardigd volgens de werkwijze beschreven in EP '671 (drukvat links afgebeeld) en het drukvat vervaardigd volgens de werkwijze van de huidige uitvinding (drukvat rechts afgebeeld).

Bij de uitvoeringsvorm voorgesteld in deze figuur bevat het linker en het rechter drukvat zowel onderaan als bovenaan een flens of sluitstuk met een identieke opening. Dit is echter niet noodzakelijk. Minstens dient ofwel bovenaan ofwel onderaan een sluitstuk of afsluitflens voorzien waarbij een opening naar de buitenwereld voorzien wordt voor het vullen, resp. ledigen van het drukvat tijdens gebruik. Eén opening ofwel onderaan of bovenaan volstaan hiertoe. Aan de andere zijde wordt in zulke situatie gebruik gemaakt van een overeenkomstig sluitstuk zonder opening. Zulk sluitstuk kan dan voorzien zijn van een metalen eindstuk voor eenvoudige Diaatsine van het drukvat op de grond. Het kan eveneens voorzien zijn van een siuitstuK mei een uitwendige schroefdraad waardoor het drukvat met een externe constructie xan veroonaen woraen via een scnroerveroinaing. ud ae awarsaoorsneae van net aruxvat volgens ae uitvinding i reenter nguur in i-iguur 1) is met lichtgrijs en zwart de locatie van het additioneel aangebrachte wikkelmateriaal duidelijk aangegeven.

Figuur 2 toont de beide delen van de tweede flens volgens de uitvinding, alsmede hun onderlinge interactie of positionering. Ook is in deze figuur de plaatsing van de tweede flens volgens de uitvinding op de eerste flens zoals beschreven in EP '671 afgebeeld.

De bovenste figuur vervat in Figuur 2 toont het metalen, bij voorkeur aluminium, deel. Algemeen omvat dit deel een rechtopstaand of vertikaal gedeelte en een horizontaal gedeelte. Beiden zijn bij voorkeur cirkelvormig uitgevoerd.

Flet rechtopstaand gedeelte bevat bij voorkeur een interne schroefdraad voor verbinding van het drukvat met de buitenwereld.

Flet horizontale gedeelte dient om dit in metaal uitgevoerde deel te verbinden met het andere in kunststof uitgevoerde deel. Deze verankering vindt plaats doordat qua geometrie het horizontale gedeelte van dit deel afgestemd is op een overeenkomstige uitsparing in het kunststof gedeelte.

De middelste figuur van Figuur 2 toont het kunststof, bij voorkeur thermoplastiche, deel of component. Dit deel omvat een uitsparing of opening waarin het horizontale (verankerings-)element van het tweede deel van de afsluitflens volgens de uitvinding ingebracht wordt.

De onderste figuur afgebeeld in Figuur 2 toont hoe het metalen deel in het kunststof deel ingebracht wordt, en op de eerste of gebruikelijke afsluitflens gemonteerd wordt.

Door de werkwijze volgens de uitvinding kan de resulterende opening van het eindstuk of eindflens van het volgens de uitvinding vervaardigde drukvat wezenlijk verminderd of verkleind worden. Daardoor is het aldus vervaardigde drukvat tegen wezenlijk hogere drukkrachten bestand en kan het bijgevolgd toegepast worden in applicaties die voorheen niet mogelijk waren.

Nadat deze additionele tweede flens is aangebracht bovenop de gebruikelijke eerste flens, vindt een additionele wikkelstap plaats.

I

De te volgen werkwijze volgens de huidige uitvinding omvat bijgevolg principieel de volgende stappen: 1) plaatsen van een demonteerbare mandrel en eromheen wikkelen van een barrière laag; 2) plaatsen van een eerste flens op de metalen mandrel vóór het eromheen wikkelen van de barrière laag, of op de gewikkelde barrière laag, waarbij deze eerste flens voorzien is van een opening voldoende ruim voor het verwijderen van de volgens stap 4 gedemonteerde mandrel; 3) wikkelen van een versterkingslaag en consolideren ervan met de barrière laag tot één geheel; 4) demonteren van de mandrel in het drukvat en verwijderen van de gedemonteerde elementen van de mandrel via de opening van de eerste flens; 5) plaatsen op de eerste flens van een tweede flens voorzien van een kleinere centrale opening in vergelijking met de opening van de eerste flens; 6) wikkelen van een additionele versterkingslaag en consolideren ervan met de eerder aangebrachte barrière en versterkingslagen tot de vorming van één geheel.

In de hierboven beschreven stappenvolgorde kan de sequentie van uitvoering van de i stappen 1 en 2 ook omgekeerd zijn, met andere woorden, in een alternatieve uitvoeringsvorm wordt eerst stap 2 uitgevoerd, daarna gevolgd door stap 1. De volgorde van uitvoering van stappen 3 en volgende blijft ook dan behouden.

In een voorkeursuitvoeringsvorm van de huidige uitvinding kan in de hierboven beschreven stap 6 de additionele versterkingslaag ook voorzien zijn van een additionele barrière laag. Deze additionele barrière laag kan verder de eerder aangebrachte barrièrelaag verbeteren alsmede een bijdrage leveren tot het cohesieve geheel.

De stappen 5 en 6 bevatten het kenmerkende gedeelte van de werkwijze volgens de huidige uitvinding. i Voor de uitvoering van stap 5 wordt verwezen naar het (cohesief) versmelten zoals hoger aangegeven.

De werkwijze zoals in de hoger vermelde stappen 1 tot en met 4 beschreven is gekend op zich en beschreven in meer detail in de reeds vermelde internationale octrooiaanvraag WO 2013/006926 Al. De leer van de uitvinding zoals in deze aanvraag beschreven is eveneens van toepassing op de vermelde vier eerste stappen van de huidige uitvinding en wordt bijgevolg in de huidige beschrijving geïncorporeerd.

Het materiaal van de barrière laag is steeds een thermoplast.

Volgens een voorkeuruitvoeringsvorm van de uitvinding wordt gebruik gemaakt van een multilagen concept, bijvoorbeeld een aluminium of een EVOH kern geplaatst (gesandwicht) tussen twee polyamide lagen. Voor meer bijzonderheden over zulk 1 multilagen concept wordt verwezen naar de reeds eerder geciteerde Internationale PCT octrooiaanvrage publicatienummer WO 2011/143723 A2, in het bijzonder naar pagina 24 en de bijhorende figuur 5A die zulk multilagen concept duidelijk beschrijven en tonen.

Het materiaal van de versterkingslaag is bij voorkeur een met vezels, bijvoorbeeld glasvezel, versterkte thermoplast.

Het consolideren zoals in de hoger vermelde stappen 3 en 6 vermeld, gebeurt bij voorkeur onder invloed van warmte, al dan niet in combinatie met druk.

Bij uitvoering van de hierboven beschreven stap 6 fungeren de eerder aangebrachte barrière en versterkingslagen als mandrel of mal voor het aanbrengen van de • additionele versterkingslaag. Het is daarbij, en zeker bij de eropvolgende consolidatiestap van groot belang dat deze eerste barrière- en versterkingslagen hun vorm behouden opdat ze als mandrel zouden kunnen functioneren.

Anderzijds is het van belang dat het buitenste gedeelte van deze lagen wel enigszins verweekt opdat tijdens die consolidatie faze deze eerder aangebrachte lagen met de in de laatste stap aangebrachte versterkingslaag één cohesief geheel vormen.

Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding wordt daartoe gebruik gemaakt van een koelmiddel, bij verdere voorkeur enkel tijdens het aanbrengen van de additionele versterkingslaag. i Het gebruik van een koelmiddel bij het vervaardigen van een drukvat, in het bijzonder tijdens het wikkelen en het daaropvolgende consolideren van de gewikkelde lagen, is eerder beschreven in de internationale PCT octrooiaanvraag gepubliceerd onder het publicatienummer WO 2013/006926 Al.

Het voordeel van het gebruik van dergelijk koelmiddel is dat de thermoplastische lagen van het reeds gedeeltelijk vervaardigde drukvat van binnenuit door het koelmiddel gekoeld worden, op een zodanige wijze dat ze niet volledig verweken en dus hun oorspronkelijke vorm behouden.

Daardoor zijn ze dienstig als mal voor het aanbrengen van additioneel thermoplastisch wikkelmateriaal. Anderzijds blijft de koeling beperkt, waardoor de buitenste lagen van het reeds gedeeltelijk vervaardigde drukvat voldoende verweken tijdens de consolidatie. Daardoor kan het additioneel aangebrachte wikkelmateriaal met deze verweekte buitenste thermoplastiche materiaal tot één cohesief geheel verbonden worden, wat de sterkte van het globale drukvat wezenlijk verbetert.

Voor de barrière laag, alsmede voor de versterkingslagen wordt algemeen gebruik gemaakt van thermoplastische kunststoffen, bijvoorbeeld polyamide (PA). PA geniet de voorkeur wegens zijn goede barrière eigenschappen.

Drukvaten vervaardigd mits gebruik te makenvan polyolefin kunnen ook hogere drukken aan, maar niet de applicaties zoals CNG en waterstof, zoals hierna beschreven.

Proeven hebben aangetoond dat het op de werkwijze volgens de uitvinding vervaardigde drukvat erg hoge werkdrukken aan kan.

Daardoor kan het drukvat gebruikt worden voor toepassingen zoals bijvoorbeeld CNG (Compressed Natural Gas). De werkdruk in vaten waarin CNG bewaard wordt kan oplopen tot 250 bar. Dit is afhankelijk van de regio, van de specifieke toepassing van de tank, enz. Dit impliceert dat het vat bestand dient te zijn tegen drukken die het drievoudige hiervan bedragen. Immers volgens de geldende veiligheidsnormen is de 'burstpressure proof of de minimale druk waarbij het vat niet mag barsten of beschadigd worden, het drievoudige van de voorziene werkdruk, dus 250 bar maal drie, is 750 bar.

Voor drukvaten bestemd voor de opslag van waterstof kan de werkdruk oplopen tot 700 bar. Barstdrukken afhankelijk van het type vezel en toegepaste norm kan oplopen tot bijna het drievoudige, dus meer dan 2 000 bar. ! Indien het drukvat gebruikt wordt voor de opslag van waterstof (hydrogen), wat bijvoorbeeld voor toepassingen in de voertuigsector gebruikt wordt, is de voorziene werkdruk 700 bar. De 'burstpressure proof bedraagt in dit geval dan ongeveer het drievoudige, dus 2 000 bar. ) Het drukvat vervaardigd volgens de werkwijze volgens de uitvinding kan dus onder meer voor beide bovengenoemde toepassingen ingezet worden, waardoor het toepassingspotentieel van op dergelijke wijze vervaardigde thermoplastische drukvaten wezenlijk vergroot wordt.

Claims (11)

CONCLUSIES

1. Werkwijze voor de vervaardiging van een drukvat omvattende: i. het plaatsen van een demonteerbare mandrel en het eromheen wikkelen van een barrière laag; ii. het plaatsen van een eerste flens ofwel op de mandrel vóór het eromheen wikkelen van de barrière laag, ofwel op de gewikkelde barrière laag, waarbij deze eerste flens voorzien is van een opening voldoende ruim voor het verwijderen van de volgens stap iv gedemonteerde mandrel; iii. het wikkelen van een versterkingslaag en het consolideren ervan met de barrière laag tot één geheel; iv. het demonteren van de mandrel in het drukvat en het verwijderen van de gedemonteerde elementen van de mandrel via de opening van de eerste flens; daardoor gekenmerkt dat de werkwijze de volgende extra stappen omvat v. het verbinden met de eerste flens van een tweede flens voorzien van een kleinere opening in vergelijking met de opening van de eerste flens; vi. het wikkelen van één of meerdere additionele versterkings- en barrièrelaag (-lagen) en het consolideren ervan met de eerder aangebrachte barrière en versterkingslagen tot de vorming van één geheel.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk dat de barrière laag een thermoplastische kunststof omvat en de versterkingslagen een met vezel versterkte thermoplastische kunststof omvat.

3. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk dat de barrière laag, de versterkingslagen en de eerste en tweede flenzen onderling compatiebele thermoplastische kunststoffen omvatten, zodanig dat de in stap iii, v en vi van conclusie 1 vermelde verbindings, respectievelijk consolideringsstappen tot cohesieve verbindingen leiden.

4. Werkwijze volgens conclusie 3, met het kenmerk dat de barrière laag, de versterkingslaag en de eerste en tweede flenzen dezelfde thermoplastische kunststof omvat.

5. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk dat de tweede flens een verbindingsmiddel, bij voorkeur een binnenschroefdraad, bevat voor het verbinden van het drukvat met een aan te sluiten element via een overeenkomstig verbindingsmiddel, bij voorkeur een schroefverbinding.

6. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies waarbij de tweede flens bestaat uit twee delen, waarvan het eerste deel vervaardigd is uit metaal, bij voorkeur aluminium, en het tweede deel uit kunststof, bij voorkeur dezelfde thermoplastische kunststof van de barrière en versterkingslagen.

7. Werkwijze volgens conclusie 6 waarbij het eerste deel van de tweede flens een I horizontaal gedeelte omvat dat geometrisch past in een uitsparing van het tweede deel van de tweede flens en bij verdere voorkeur hieraan via lassen verbonden wordt.

8. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij gebruik gemaakt wordt in de consolidatie bij stap vi van conclusie 1, en bij verdere voorkeur ! eveneens in de consolidatie bij stap iii van conclusie 1, van een koelmiddel.

9. Werkwijze volgens conclusie 8, waarbij het koelmiddel tijdens de consolidatie zodanig aangewend wordt dat het buitenste gedeelte van de verbonden barrière en versterkingslaag verweekt, en het binnenste deel niet verweekt, waardoor het geheel zijn oorspronkelijke vorm behoudt en als mandrel I functioneert.

10. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de mandrel aan slechts één uiteinde voorzien is van een eerste en de eraan te verbinden tweede flens, en het andere uiteinde van de mandrel voorzien is van een sluit-flens zonder opening.

! 11. Drukvat vervaardigd volgens de werkwijze beschreven in één van de voorgaande conclusies.