(57)【要約】本発明は、内側容器（２０）と、内側容器（２０）の周りに巻かれた繊維材料で作られた外層（３４）とを含む圧力タンク（１０）を製造する方法に関する。本方法を実施する際に、いくつかの保持要素が突出している保持装置を内側容器（２０）に取り付けて、内側容器のドーム形のポールキャップ部（２１；２２）に局所的なポールキャップ強化材を巻き付ける。次に、保持装置が取り外され、繊維材料の巻き付けによって外層（３４）が生成され、外層（３４）は、内側容器（２０）の中央部（２３）およびポールキャップ部（２１；２２）を取り囲む。
2021522453.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内側容器（２０）と、前記内側容器（２０）の周りに巻かれた繊維材料で作られた外層（３４）とを備える圧力タンク（１０）を製造する方法であって、
ａ）前記内側容器（２０）に２つの対向する端部を有する円筒形中央部（２３）を提供するステップであって、前記２つの対向する端部の開口部がそれぞれドーム形のポールキャップ部（２１；２２）によって閉じられる、前記円筒形中央部（２３）を提供するステップと、
ｂ）前記円筒形中央部（２３）の端部の領域に、いくつかの突出した保持要素（４４；４５）を備えた保持装置を取り付けるステップであって、前記保持装置は、前記端部の前記開口部から軸線方向に離間しているステップと、
ｃ）ポールキャップ部（２１；２２）の少なくとも一部および前記保持装置を備えた前記端部の周りに繊維材料を巻き付けることによってポールキャップ強化材（３３）を製造するステップであって、前記繊維材料は、前記保持装置の前記突出した保持要素（４４；４５）の周りに方向を逆にして案内される、前記ポールキャップ強化材（３３）を製造するステップと、
ｄ）前記ポールキャップ強化材（３３）を有する前記端部に円周方向巻線（３２）を巻き付けるステップであって、前記円周方向巻線（３２）は、前記端部の前記開口部と前記保持装置との間に配置される、前記円周方向巻線（３２）を巻き付けるステップと、
ｅ）前記保持装置と前記円周方向巻線（３２）との間の前記ポールキャップ強化材（３３）の前記繊維材料を切断するステップと、
ｆ）前記保持装置を取り外すステップと、
ｇ）前記繊維材料を巻くことによって外層（３４）を製造するステップであって、前記外層（３４）は、内側容器（２０）の前記中央部（２３）および前記ポールキャップ部（２１；２２）を取り囲む、前記外層（３４）を製造するステップと
を含むことを特徴とする、方法。
【請求項２】
前記保持装置は環状であり、端部で前記中央部（２３）を完全に取り囲むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記保持装置は、相互接続されてリングを形成する少なくとも２つの部分からなることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記保持要素は、前記保持装置から３０〜８０°の角度で、特に前記圧力タンク軸線（１６）から４５〜７０°の角度で突出するいくつかのピン（４４；４５）によって形成されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
ステップｃ）におけるポールキャップ強化材（３３）の巻き付け中、ポールキャップ部（２１；２２）の頂部（２４）は繊維材料を含まないままであることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
ステップｂ）〜ｆ）は、前記内側容器（２０）の前記中央部（２３）の両端部で実行されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
ステップｃ）は、両方のポールキャップ部（２１；２２）で順次または同時に実行されることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
ステップｃ）は、少なくとも２つの繊維ガイド（７０；７１；８０；８１）を備えた巻線装置（９０；１００）によって、両方のポールキャップ部（２１；２２）で同時に実行され、第１の繊維ガイド（７０；８０）が第１のポールキャップ部（２２）にポールキャップ強化材（３３）用の繊維材料を堆積し、第２の繊維ガイド（７１；８１）が反対側の第２のポールキャップ部（２２）にポールキャップ強化材（３３）用の繊維材料を堆積することを特徴とする、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
ステップｇ）において、前記外層（３４）も、少なくとも２つの繊維ガイド（７０；７１；８０；８１）上に繊維材料を同時に堆積させることによって生成されることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記ポールキャップ強化材（３３）の繊維材料は、前記外層（３４）の繊維材料に一致することを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内側容器と、内側容器の周りに巻き付けられた繊維材料で作られた外層とを含む圧力タンクを製造する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＣＯ２排出量を削減するための世界的な努力の枠組みの中で、ますます多くの代替駆動機が車両用に発展され、市場に出されている。１つの傾向は、バッテリー駆動の車両の代わりに燃料電池も提供されている電気自動車を扱っている。車両開発の分野では、あらゆる種類の車両を電気駆動に変換する努力がなされており、エネルギーは主に燃料電池によって供給される。この目的に必要な水素は、高圧タンクに貯蔵される。これらの可動用途の重量を最小限に抑えるために、好ましくはタイプ４の圧力タンク、特に繊維強化プラスチックライナーが使用され、好ましくはＣＦＫ強化が使用される。
【０００３】
これらの容器は、円筒形中央部からなり、その両側は、タンクを閉じる膨らんだポールキャップに隣接している。これらの圧力タンクの製造方法の１つは、フィラメント巻線法であり、この方法では、タンクの内側の輪郭を有するプラスチックライナーの周りに高性能繊維が巻き付けられる。フィラメント巻線の前または繊維にインサイチューで適用されるマトリックスシステムは、繊維強化の安定性を確保するために架橋を提供する。
【０００４】
繊維強化材の寸法は、大まかに２つの部分、すなわち、圧力タンクの円筒部分の強化材と、膨らんだポールキャップの強化材に細分化することができる。当然、力が両方の領域に印加され、両方の部分には遷移領域があるため、これらの部品を分離することはできない。しかしながら、当業者は、圧力タンクの円筒部分の繊維強化が比較的容易に計算できる（ボイラー式）ことを知っている。ポールキャップ部は、その三次元的な輪郭のため、寸法決めがはるかに困難である。
【０００５】
ポールキャップは半径方向に強化することができないので、ポールキャップ部に必要な繊維強化を決定することは特に困難である。半径方向に巻かれた繊維は、膨らんだポールキャップを滑り落ちてボトルネックになり、強化にはつながらない。したがって、通常、ポールキャップの強化は、ポールキャップ部を十分に強化するために、特定の繊維角度でタンク全体に繊維を巻き付けることによって達成される。これらの繊維は、圧力タンクの円筒形部分全体にわたって反対側のポールキャップまで延在しており、反対側のポールキャップを同じように強化する。しかしながら、これらの繊維層は、円筒形部分では大部分は必要とされない。この方法では、繊維の消費量が増加するが、ポールキャップ部でのみ使用される。
【０００６】
特に長いタンクでは、繊維の消費量とそれに対応する製造コストが非常に高いため、この消費量を減らすことが望ましい。これは、例えば、ポールキャップ強化材とそれに必要な繊維がライナーのポールキャップ部にのみ適用されている場合に可能である。
【０００７】
当技術分野では、目的のポールキャップ強化を可能にする方法が知られている。例えば、ポールキャップ領域は、実際の巻線が実行される前に、繊維配置方法によって強化され得る。このプロセス中に、事前に含浸されたスライバー（プリプレグ）がロボットの位置決めヘッドによってポールキャップ上に配置される。しかしながら、この方法の欠点は、事前に含浸されたスライバーを使用しなければならない別個の上流生産方法であるということである。また、繊維配置法とその後の巻線法で使用されるマトリックス材料は異なり、組み合わせることができなければならない。
【０００８】
また、ポールキャップを強化することができる他の上流の製造方法が存在する。多くの場合、繊維を保持し、繊維が滑るのを防ぐのに役立つ構造がライナー上に提供される。このような保持構造を適切に形成および配置することにより、圧力タンクの円筒部分の前に繊維をポールキャップの周りに巻くことができる。例えば、特許文献１は、複合材料で作られた圧力タンクを製造する方法を開示しており、円周方向の溝または個々のノブの形態の保持構造がポールキャップに設けられている。これらの保持構造は、最初にポールキャップの周りに、次にライナーの円筒部分の周りに繊維を巻き付けるのに役立つ。この方法は、ポールキャップと円筒部分の両方を覆う巻線層を付けることによって終了する。
【０００９】
ライナー上の保持構造を使用するそのような手順は、最先端技術において広く知られている。例えば、特許文献２は、ライナーの周りに巻かれる繊維が滑るのを防ぐために、ライナーを取り囲む一連の円周方向の突出ピンが設けられた複合材料で作られた圧力タンクを開示している。ピンは、結果として生じる繊維層に残り、それで覆われるか、繊維層から突き出る。しかしながら、そのような解決策を提供するために、複数の突出ピンを有する特定のライナーを製造しなければならず、それは追加の製造工程を必要とし、追加のハンドリングプロセス、より長い製造時間、およびより高い投資コストをもたらす。これにより、繊維の量を減らすことで得られる節約の可能性を活用することがますます困難になる。
【００１０】
巻線プロセス中に繊維が滑るのを防ぐように設計された保持アームを使用する巻線装置もまた知られており、その一例が特許文献２に開示されている。このような特定の巻線装置は、必要な生産労力も増加させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０１０−２３６６１４号公報
【特許文献２】国際公開第２０１３／１６２４２８号
【特許文献３】特開２０１０−１６７５８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
したがって、本発明の目的は、製造労力を増加させることなく必要な強化繊維の量を減らすことができる、繊維強化複合材料圧力タンクを製造する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明のこの目的は、独立請求項１に記載の方法によって達成される。本方法の有利なさらなる発展は、従属請求項２〜１０に見出すことができる。
【００１４】
請求項に個別に記載されている構成は、技術的に有用な方法で組み合わせることができ、本発明のさらなる発展を示し得ることが指摘されている。本明細書は、特に図と組み合わせて、本発明をさらに特徴付け、特定する。
【００１５】
本発明に係る方法により、内側容器と、内側容器の周りに巻かれた繊維材料で作られた外層とを含む圧力タンクを製造することができる。繊維材料からなる内層および外層には、周知の材料を使用することができる。内側容器および繊維材料からなる外層に対して、既知の材料が使用され得る。内側容器は、好ましくは、熱可塑性プラスチックで作られたプラスチックライナーであり、これは、特に、押出ブローによって製造することができる。内側容器を強化するための繊維材料として、例えば、適切な樹脂マトリックスを有する炭素、アラミド、またはガラス繊維を使用することができる。
【００１６】
そのような圧力タンクを製造する本発明の方法は、少なくとも以下のステップ：
ａ）内側容器に２つの対向する端部を有する円筒形中央部を提供するステップであって、２つの対向する端部の開口部がそれぞれドーム形のポールキャップ部によって閉じられる、ステップと、
ｂ）内側容器の中央部の端部の領域にいくつかの突出した保持要素を備えた保持装置を取り付けるステップであって、保持装置は、端部の開口部から軸線方向に離間して取り付けられている、ステップと、
ｃ）ポールキャップ部の少なくとも一部および保持装置を備えた端部の周りに繊維材料を巻き付けることによってポールキャップ強化材を製造するステップであって、繊維材料は、保持装置の突出した保持要素の周りに方向を逆にして案内される、ステップと、
ｄ）ポールキャップ強化材を有する端部に円周方向巻線を巻き付けるステップであって、円周方向巻線は、端部の開口部と保持装置との間に配置される、ステップと、
ｅ）保持装置と円周方向巻線との間でポールキャップ強化材の繊維材料を切断するステップと、
ｆ）保持装置を取り外すステップと、
ｇ）繊維材料を巻くことによって外層を製造するステップであって、外層は、内側容器の中央部およびポールキャップ部を取り囲む、ステップとを含む
【００１７】
したがって、本発明に係る方法を実施するために、実際の外層が同様に巻線方法で製造される前に、いくつかの突出した保持要素を有する別個の保持装置が、巻線方法によってポールキャップ強化材を製造するために使用される。保持装置は、ポールキャップ部に強化繊維を堆積させ、圧力タンクシリンダーの端部でそれらを反転させて、繊維の次の層を堆積させることを可能にする。したがって、本方法は、ポールキャップ部にのみ必要な繊維角度を有する強化繊維の堆積を可能にする。
【００１８】
次に、結果として生じるポールキャップ強化材は、ポールキャップ部の少なくとも一部および圧力タンクシリンダーの一部にわたって延在する。このポールキャップ強化材は、この円周巻線と保持装置との間の強化繊維を切断できるように、円周巻線によって圧力タンクシリンダーのそれぞれの端部の所定の位置に固定される。このようにして、保持装置を取り外して、追加のポールキャップ強化材に使用することができる。したがって、保持装置は、内側容器に留まらず、外層にも統合されない。代わりに、それは、新しいポールキャップ強化用に何度も再利用できる。
【００１９】
このようにして、プラスチックライナーの少なくとも１つのポールキャップ部、好ましくは両方のポールキャップ部にポールキャップ強化材が作成される。続いて、外層は、従来の方法で、ポールキャップ強化材および繊維で強化される内側容器の他の部分の周りに巻くことができる。しかしながら、円筒状の中央部への移行領域の前にポールキャップを強化するために繊維巻線はもはや必要ではないので、繊維の消費は従来の繊維と比較して実質的に低減される。繊維の最大２０％の節約が可能である。
【００２０】
保持装置は、好ましくは環状であり、内側容器の中央部を端部で完全に囲む。したがって、それは内側容器を囲み、それに固定される一種のリングを形成する。特に、保持装置は、相互接続されてリングを形成する少なくとも２つの部分から構成される。この接続は、ネジ式の嵌合によって形成されることが好ましいが、他の取り外し可能な接続も可能である。これらの部分は、巻き付け中に保持装置が変位しないように、それらが内側容器に押し付けられることができるように互いに接続されている。ネジ式の嵌合を外すことにより、これらの部分は、ポールキャップ強化材が生成された後に互いに分離することができ、内側容器から取り外すことができる。
【００２１】
保持要素は、圧力タンク軸線に対して３０〜８０°の角度、特に４５〜７０°の角度で保持装置から突出するいくつかのピンによって形成される。いずれの場合も、ピンは反対側のポールキャップを指している。ピンは、好ましくはそれらの端部で先細になっている。ピンのピッチは、例えば、約４ｍｍ±２ｍｍになる。リングの半分を組み立てた後、外側に突出したピンを備えた閉じたリングができる。複数の突出したピンを備えたそのような環状保持装置は、以下においてピンコロナとも呼ばれる。
【００２２】
ポールキャップ強化材は、必要な領域において、強化材繊維が特定の角度で堆積されるように製造される。繊維は、ポールキャップ部全体にわたって巻くことができる。一方、ポールキャップの頂部はまた、一方のポールキャップから他方のポールキャップまで内側容器全体に巻き付けることによって強化することができる。したがって、本発明の好ましい一実施形態では、頂部は、別個のポールキャップ強化材を備えていなく、自由のままである。次に、ポールキャップ強化材は、円筒形中央部に移行する前に、ポールキャップの重要な部分のみを囲む。
【００２３】
保持装置が両方のポールキャップに取り付けられている場合、それらの突出ピンはそれぞれ反対側の保持装置を指している。ポールキャップ強化材は、連続してまたは同時に製造することができる。巻線装置が１つの繊維ガイドしか提供しない場合、最初に第１のポールキャップに適用され、次に第２のポールキャップに適用される。この目的のために、繊維ガイドおよび／または内側容器は、互いに対して並進することができる。
【００２４】
しかしながら、両方のポールキャップ強化材が同時に製造される場合、それは特に有利である。これは、生産プロセスを加速するのに役立ち、追加のハンドリングステップを回避できる。次に、本発明に係る方法のステップｃ）は、少なくとも２つの繊維ガイドを備えた巻線装置によって、両方のポールキャップ部で同時に実行される。第１の繊維ガイドは、第１のポールキャップ部にポールキャップ強化用の繊維材料を堆積し、第２の繊維ガイドは、反対側の第２のポールキャップ部にポールキャップ強化用の繊維材料を堆積する。次に、内側容器の回転、および内側容器とそれぞれの繊維ガイドとの間の相対的な移動がそれに応じて調整される。好ましくは、両方の繊維ガイドは、内側容器の反対側に配置される。
【００２５】
少なくとも２つの繊維ガイドを備えたそのような巻線装置を使用することによって、次に２つのポールキャップ強化材および内側容器の残りの部分に堆積される外層を生成することも可能である。利点は、同じ巻線機で、ポールキャップ強化材と外層を可能な限り迅速かつ効果的に巻くことができることである。
【００２６】
ポールキャップ強化材と外層は、同じ繊維マトリックスシステムで作ることができるので、異なる材料を合わせる必要はない。したがって、本発明に係る目的のポールキャップ強化の方法は、従来の方法の弱点に正確に対処する。ポールキャップ強化は、フィラメント巻線法で、同じ材料で、および圧力タンク全体を強化する方法で製造される。
【００２７】
本発明の他の利点、特殊性、および有利なさらなる発展は、従属請求項から、および図による実施形態の好ましい例の以下の提示から生じる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】圧力タンクを示す。
【図２】図１に係る圧力タンクの縦断面図を示す。
【図３Ａ】異なる角度での繊維巻線を示す。
【図３Ｂ】異なる角度での繊維巻線を示す。
【図３Ｃ】異なる角度での繊維巻線を示す。
【図３Ｄ】異なる角度での繊維巻線を示す。
【図４Ａ】ピンコロナを備えたポールキャップ部の側面図を示す。
【図４Ｂ】ピンコロナを備えたポールキャップ部の概略断面図を示す。
【図５】ポールキャップ強化材用の巻線の製造を示す。
【図６】ピンコロナを取り外す前のポールキャップ強化材を示す。
【図７】ピンコロナを取り外した後のポールキャップ強化材を示す。
【図８】ポールキャップ強化材と外層を備えた圧力タンクの縦断面図を示す。
【図９】２つのポールキャップ強化材の巻線中の巻線装置の第１の実施形態を示す。
【図１０】外層の巻線中の巻線装置の第２の実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明に係る方法で製造される圧力タンクまたは複合材料圧力タンクをそれぞれ図１に示す。圧力タンク１０は、円筒形中央部１３と、円筒形中央部１３の開口部を閉じる２つの膨らんだポールキャップ１１および１２とを有する。突出した接続フランジ１４および１５は、これらのポールキャップ１１、１２に提供することができ、これらのフランジ１４、１５の形状および配置は、例としてのみ示されている。円筒形中央部１３は、膨らんだポールキャップ１１、１２に隣接する端部を有する。
【００３０】
この種の圧力タンク１０は、繊維強化材で作られた外層で内側容器を強化することによって製造される。図２は、圧力タンク１０のこの構造を概略縦断面図で示している。強化繊維でできた外層３４は、内側容器２０の周りに巻かれている。内側容器２０の形状は、内側容器２０が、円筒形中央部２３と、円筒形中央部２３の開口部を閉じる膨らんだポールキャップ部２１および２２とを有するように製造される圧力タンク１０の形状に実質的に一致している。内側容器２０は、例えば、押し出しブロー法でその形状が形成されたプラスチックライナーによって形成されるのが好ましい。図３Ａは、上記の部分を備えたそのような内側容器２０を示している。強化繊維は、様々な角度および様々なコースで内側容器２０の周りに巻くことができる。例えば、図３Ａは、中央部２３の領域における円周方向の巻線３０を示す。図３Ｂは、内側容器２０全体にわたって、接続フランジ１４および１５の隣に長手方向に延在する巻線３０’を示す。図３Ｃおよび図３Ｄは、円筒形中央部２３およびポールキャップ部２１、２２の周りにより大きな角度で堆積された巻線３０’’および３０’’’を示す。特に、ポールキャップ部２１、２２から円筒形中央部２３への遷移部近くの巻線３０’’’は、本発明に係る方法で節約することができる大量の繊維材料を必要とする。
【００３１】
本発明に係る方法は、目的のポールキャップ強化材を巻くために、内側容器２０の中央部２３の少なくとも１つの端部に取り付けられるいくつかの突出した保持要素を備えた保持装置を提供する。好ましくは、ポールキャップ強化材は、この方法で両方のポールキャップ上に生成される。図４Ａは、その円筒形中央部２３に取り付けられた保持装置を備えた内側容器の左側を示す。保持装置は、リングを形成するように相互接続された２つのピンコロナの半分４０および４１によって形成される。図４Ｂは、解放された状態の２つのピンコロナの半分４０、４１を示す。このようにして形成されたピンコロナは、ポールキャップ部２１からある間隔で、例えば、円筒形中央部２３の端部から約３０ｍｍの距離で、円筒形中央部２３に取り付けられている。
【００３２】
ピンコロナは、２つの１８０°のリングの半分４２と４３からなり、ジョイントを使用して正確に組み合わせることができる。接続部品４６、４７は、例えば、第１のネジ式の接続を形成することができ、一方、接続部品４６’、４７’は、第２のネジ式の接続を形成する。組み立てられたピンコロナの内径は、内側容器２の外径と同じであるが、例えば、ネジ式接続部を締めることによって、内側容器に圧入されている。いずれの場合も、組み立てられたピンコロナは、圧力タンクにしっかりと取り付けられている必要があり、発生する繊維張力によって負荷がかかっても変位され得ない。
【００３３】
ピンコロナの両方のリングの半分４２、４３は、４５〜７０°の角度で圧力タンク軸線１６から突出するいくつかの鋭いピン４４、４５を備えている。ピンのピッチは、約４ｍｍ±２ｍｍである。ピンコロナの半分４０、４１を組み立てた後、外側に突き出たピンを備えた閉じたリングが生じ、そのそれぞれが反対側のポールキャップを指す。
【００３４】
図５は、繊維材料３１が強化材に適用されるポールキャップ強化材の製造を示している。ポールキャップへの巻線のこの取り付けは、強化繊維３１を内側容器２０またはピンコロナ４０、４１に固定することから始まる。繊維は、数値制御（ＮＣ）下で実行される、ライナーの回転および所定の繊維角度でのポールキャップ部２１上への強化繊維３１の堆積によってポールキャップ部２１に巻き付けられる。ポールキャップ部２１における反転は、測地経路上に繊維を堆積させることによって行われる。繊維が反対側のポールキャップへの経路上でピンコロナ４０、４１を通過した後、強化繊維の軸線方向の堆積が中断され、ピンコロナ４０、４１のピン４４、４５で内側容器が回転することによって繊維が反転する。ピン４４、４５の傾斜した位置のために、繊維は、内側容器の方向にピンの最も低い点まで滑り落ちる。これにより、不連続性のない均一な繊維堆積が保証される。内側容器の回転は、強化繊維がしっかりと固定され、巻線の次の分割点に到達するまで行われる。繊維の固定を実現するために、繊維は常に１つ以上のピンの周りに案内される必要がある。好ましくは、巻線は、可能な限り最小量のピンが巻線によって覆われるように実行されるべきであり、そうでなければ、ピンの後ろにあまりにも多くの繊維材料が蓄積するからである。
【００３５】
次に、強化繊維３１は、強化されるポールキャップ部の方向に再び案内され、次のポールキャップカバーが巻き付けられる。このプロセスは、必要なポールキャップ部が覆われるまで繰り返される。強化巻線の終わりで、糸目がポールキャップ部の反対側のピンコロナの後ろに配置される。第２のポールキャップ強化を同じまたは異なる繊維角度で実行する場合、これは直接実行できる。このプロセス中、図５の実施形態に示すように、ポールキャップ部２１の頂部２４を省くことができる。この頂部２４は、例えば、図３Ｄに符号３０’で示されるように、後で適用される繊維材料の外層３４の軸線方向強化材によって巻線により覆うことができる。好ましくは、そのような軸線方向強化材３０’がともかく提供され、頂部２４を強化し、接続フランジ１４、１５を保持する。
【００３６】
局所ポールキャップ強化が完了すると、ポールキャップとピンコロナとの間の内側容器の円筒形段差上に強化繊維を半径方向に巻き付けることにより、強化繊維を使用して固定が施される。これにより、図６に示される円周方向の巻線３２が得られる。これを実現するために、糸目が強化繊維をピンコロナ４０、４１の反対側に導き、円周方向の繊維支持体上に、正確にはポールキャップとピンコロナとの間の円筒形の段差上にそれらを向ける。この固定層が完成した後、ポールキャップ強化材の繊維は切断されるか、または方向付けされ、ポールキャップ間の中央の内側容器の円筒部分に固定される。
【００３７】
次に、巻線機を停止する。ここでポールキャップ強化材の繊維は、内側容器に損傷を与えることなく、ピンコロナ４０、４１とポールキャップ部２１との間で切断することができる。これは、図６の矢印６０によって示されている。切断は、ピンコロナ４０、４１の組み立て前に配置され、後でコロナと共に取り外される金属支持体上で行われるか、または繊維を外側で切断する切断ナイフが使用される。
【００３８】
ポールキャップ強化繊維が切断された後、ピンコロナが開かれ、内側容器から取り外される。この段階を図７に示す。反対側のポールキャップの強化は、最初のポールキャップの強化と同じ方法で行われる。ポールキャップの強化が完了した後、圧力タンクの残りの部分の巻線が実行される。好ましくは、まず、内側容器の円筒部分２３は、その後の軸線方向巻線が明確に画定された支持部を有するように、ポールキャップ強化材を備えた容器の円筒形部分に均一に滑らかな表面が生成されるまで円周層と共に提供される。図８は、この方法で製造された圧力タンク１０’の概略縦断面図を示しており、内側容器２０上に２つのポールキャップ強化材３３および３３’を有し、これらは強化繊維で作られた外層３４によって囲まれている。
【００３９】
ポールキャップ強化材および外層用の繊維巻線を製造するために、異なる機能原理が適用された適切な巻線機を使用することができる。このタイプの機械は、再構築された旋盤に由来し、したがって、古い巻線機は、しばしば繊維ガイドが長手方向のスライドに取り付けられている単純な旋盤に似ている。この構造は、ベッド構造の実装が容易であるため、非常に単純な巻線コンポーネントまたは極端な長さまたは直径のコンポーネントで使用される。
【００４０】
多数の部品が製造される場合、多くの場合、いくつかのスピンドルを有するポータル機が使用される。利点は、これらの機械にアクセスしやすく、下部に向かって開いており、掃除が簡単なことである。ポータル巻線機では、スライドが巻線体の軸線に平行にキャリア上をスライドし、数値制御によって繊維を巻線コアに導く。一般的に、このようなスライドシステムでは、いくつかの軸線：巻線軸に平行なＹ軸、巻線軸への送り動作を実行するＺ軸、個々の繊維で構成されるバンドを巻線コアの表面に正常に送り込むことができる回転軸が統合されている。強化繊維は通常、機械の後ろのスペースから巻線機に供給されるため、ほとんどの機械では、糸目は巻線軸の高さの中央に配置される。よく見える繊維の堆積が重要視される場合、繊維は上方から巻線コアに導かれる。したがって、巻線コアへの強化繊維の堆積点は、コアによって覆われていない。
【００４１】
本発明によれば、２つの局所ポールキャップ強化材が内側容器の端部に巻かれる場合、これを行う１つの可能性は、周知の順次巻き付け技術を使用することである。あるいは、巻線機は、並進軸が第１のスライドの並進軸と同一である第２のスライドが、内側容器の反対側に提供されるように構成することができる。このスライドは、第１のスライドと並行して動作し、同時に第２のポールキャップ強化を実行できる。この第２のスライドは、第１のスライドと同じ長手軸線ガイドに取り付けることも、別のガイドシステムに個別に取り付けることもできる。両方のスライドシステムが共通の長手軸線ガイドに取り付けられている場合、特にプログラミングに欠陥がある場合、または局所的な強化材が近すぎて繊維ガイドの動きが互いに干渉する場合、衝突が発生する可能性がある。したがって、好ましくは、第２の独立した繊維ガイドスライドシステム用の第２の長手方向ガイドシステムは、巻線軸の反対側に取り付けられる。このように、両方のスライドシステムは巻線軸に対して互いに反対であり、完全に独立している。
【００４２】
図９は、ベッド構造および２つの対向する繊維ガイドスライドシステム７０および７１を備えたそのような巻線機９０の可能な一実施形態の概略図を示す。これらの２つの繊維ガイド７０、７１は、それぞれ長手方向軸線ガイド７２、７３に巻線軸７４に平行に取り付けられている。このようにして、保持装置をライナー２０の両方のポールキャップ部に取り付けることができる。図９は、２つのピンコロナの半分４０、４１を備えた左側ピンコロナと、２つのピンコロナの半分５０、５１を備えた右側ピンコロナを概略的に示す。これらのピンコロナでは、２つのポールキャップ強化材が同時に巻かれている。隣接する外層はまた、２つの繊維ガイド７０、７１によって同時に巻かれ得る。
【００４３】
図１０は、２つの別個の懸架された繊維ガイドスライドシステムを備えたポータル巻線機１００として具体化された代替巻線機における内側容器２０の巻取プロセスを示している。機械のポータルは、上部交差部材８６によって接続された２つの横方向ポスト８４および８５によって実質的に形成される。この交差部材８６上で、２つの保持アーム８２および８３は並進することができ、２つの保持アーム８２および８３のそれぞれは、その下端部に繊維ガイド８０および８１を有し、繊維ガイド８０および８１によって、繊維材料３１を内側容器２０に堆積させることができる。保持アームおよび繊維ガイドはそれぞれ、１つの繊維ガイドスライドシステムを形成する。２つのスライドシステムがそれらの端部位置にもたらされると、巻線軸に完全にアクセスできることが保証される。
【００４４】
この巻線機１００を用いて、圧力タンクの局所的なポールキャップ強化材などの強化材も巻くことができるが、この構造により、巻線体全体にわたって両方の繊維ガイドシステムによる並列巻線も可能になる。この目的のために、第２の繊維ガイドシステム８３、８１は、第１のスライドシステム８２、８０のものと部分的に反対の同期運動を実行する。このようにして、巻線体の巻線は分割され、５０％はスライドシステム８２、８０によって実行され、５０％はスライドシステム８３、８１によって実行される。このようにして、完全な巻線プロセスのための巻線時間は半分に短縮される。
【符号の説明】
【００４５】
１０、１０’  圧力タンク
１１、１２  ポールキャップ
１３  中央部
１４、１５  接続フランジ
１６  圧力タンク軸線
２０  内側容器、ライナー
２１、２２  ポールキャップ部
２３  中央部
２４  頂部
３０、３０’、３０’’、３０’’’  繊維巻線
３１  繊維材料
３２  円周巻線、固定巻線
３３、３３’  ポールキャップ強化
３４  外層
４０、４１  ピンコロナの半分
４２、４３  リングの半分
４４、４５  保持要素、ピン
４６、４６’、４７、４７’  接続部品
５０、５１  ピンコロナの半分
６０  切断線
７０、７２  繊維ガイド、繊維ガイドスライドシステム
７２、７３  長手軸線ガイド
７４  巻線軸
８０、８１  繊維ガイド、繊維ガイドスライドシステム
８２、８３保持アーム
８４、８５  横方向ポスト
８６  交差部材
９０、１００  巻線機
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図４Ａ−４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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