專利名稱：動力燃料罐的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于儲存液體的動力燃料罐，所述液體通過壓力氣體從所述罐中排出，所述動力燃料罐特別是用于在空間飛行器中使用，所述動力燃料罐構造為膜片-罐并且所述膜片由塑料材料制成。
背景技術：
優(yōu)選采用膜片-罐作為用于儲存液體、特別是用于儲存燃料的容器，所述液體由與相應液體分隔開的壓力氣體加載。這種應用典型地在失重條件下在太空飛行中采用，但是也可以在引力下例如在快速或強烈改變位置的系統(tǒng)例如飛行器或潛艇中采用。這種罐的外部形狀通常構造為球，而處于罐內部的膜片通常為半球形的體，所述體在其邊緣上被弧矢地夾緊。在這種罐中使用的膜片大多由化學兼容的彈性體材料制成。所述彈性體材料必須無松弛地、也就是不損失其彈性特性地持久防漏地保持在弧矢夾緊狀態(tài)中。膜片的半球形容腔內部的罐容腔的主要部分被液體填充，而該罐容腔的一小部分、確切地說是位于膜片外部的那部分被壓力空氣加載。為了取出液體、也就是為了排空所述液體，需要抵抗由系統(tǒng)引起的流動阻力以及抵抗內壓力提高用于排出液體的氣體壓力。壓力氣體側的壓力容器用于這一目的，所述壓力容器可要么設置在罐內部要么設置在罐外部。所需的罐壓力可要么在膨脹模式中、所謂的“blow-down”模式中取出，要么在外部氣體罐的情況下通過恒定壓力調節(jié)器。隨著取出的液體越來越多，穿過弧矢平面直至整個罐容腔完全排空地進行膜片的翻轉過程，與塑性聚合物-膜片相反的是，彈性體-膜片承受這種翻轉過程，而不會出現(xiàn)裂紋和由此導致的泄漏。但是，對于膜片-罐與在空間飛行中使用的化學腐蝕性非常強的液體例如二氧化氮基類型的氧化劑共同使用的情況，不可使用具有足夠兼容性的彈性體膜片-材料。相反，所有適合于這種氧化劑類型的化學兼容性塑料-膜片屬于全氟-聚合物族。但是它們具有塑性性質并且作為塑性材料缺乏自己的持久穩(wěn)定的復位力，因此不適合直接進行夾緊。下面是在使用塑性聚合物材料時出現(xiàn)的機械問題:1.)在翻轉過程中形成裂紋；2.)特別是在薄壁的材料的情況下通過細孔導致滲透和泄漏；3.)在壓力影響下的蠕變，后果是不能持久地可靠固定和膜片-夾緊的僅僅暫時的密封性。前兩個問題在公知的并且目前仍采用的罐中可被視為已解決，但是夾緊方面的蠕變問題迄今為止仍沒有令人滿意地得到解決。彈性的膜片材料在金屬的周圍環(huán)境中由于其彈性的復位力可通過夾緊來固定和密封，而對于塑性材料來說迄今為止沒有公開用于夾緊-和密封功能的彈性周圍環(huán)境。夾緊的周圍環(huán)境的彈性特性必須能夠補償彈性的聚合物材料的蠕變并且從而能夠補償機械松動以及可能的密封性損失。對于夾緊-和密封特性長時間有效性、也就是對于一個使命或其他應用的整個時間段來說決定性的是，在聚合物蠕變結束時在夾緊的彈動力與起作用的復位力之間得到穩(wěn)定的力平衡。這必須特別是也在化學侵蝕性周圍環(huán)境的影響下并且特別是通過動力燃料的作用要引起的源的情況下、在同時出現(xiàn)由于正和負溫度變化的交變負載的情況下以及在可影響所述夾緊的應力的罐壓力改變的情況下得以確保。

發(fā)明內容
本發(fā)明的任務是，這樣地構造本文開頭所述類型的動力燃料罐，使得在使用膜片的情況下既不會出現(xiàn)由于儲存在罐中的液體的侵蝕性導致的問題也不會出現(xiàn)通過膜片蠕變導致的機械問題。本發(fā)明通過以下方式解決所述任務，S卩，所述膜片由聚合物材料制成并且借助于彈簧環(huán)作為支座密封地保持在所述罐的外壁的空槽中，所述彈簧環(huán)的橫截面具有大致“C”的形狀。此外提出，所述膜片在保持區(qū)域中在彈簧環(huán)上具有至少180度的包容角。在本發(fā)明的罐的有利的進一步方案中，所述彈簧環(huán)的彈簧常數(shù)和直徑與所述膜片的聚合物材料的保留的形狀相匹配地設計。按照本發(fā)明設置的環(huán)由合金制成，所述合金在此有利地這樣選擇，使得所述環(huán)與罐內容物絕對地化學兼容。在此，材料的選擇以與相應使用的動力燃料或氧化劑進行兼容性測試過的金屬的列表為導向。為了防止膜片從腔室中由于機械載荷而滑出，建議，使所述彈簧環(huán)的表面粗糙化。替代地建議，所述彈簧環(huán)設有基于兼容性全氟塑料的涂層并且通過粘接或硫化與所述膜片固定地連接。本發(fā)明提供的優(yōu)點是，由于分隔膜片的非常高的化學兼容性，提供了一種通用的罐-設計，其不僅適合于燃料而且適合于典型地在雙燃料驅動系統(tǒng)中使用的二氧化氮基氧化劑而且也適合于各種各樣的其他侵蝕性液體。


下面借助于示意性示出的實施例詳細地說明本發(fā)明的布置。圖1中示出罐壁I的部分剖視圖。
具體實施例方式以部分剖視圖示出罐壁I，其具有通過彈簧環(huán)2夾緊在罐壁I的對應空槽4中的聚合物-膜片3，所述彈簧環(huán)具有“C”形的橫截面。因為所述塑性的聚合物本體由于其天然材料特性不可以被夾緊在例如由鋼制成的剛性周圍環(huán)境中——而所述夾緊連接不會隨著時間的推移由于蠕變過程變得松動和不密封，因此如圖所示借助于彈簧環(huán)2在形成彈動夾緊的情況下將不具有自復位力的塑性聚合物-膜片3固定地夾緊在罐壁I的空槽4中。所有不僅參與夾緊而且參與靜摩擦的力的布局負責保留的保持力和密封性。
權利要求
1.一種動力燃料罐，其用于儲存液體，所述液體通過壓力氣體從所述罐中排出，所述動力燃料罐特別是用于在空間飛行器中采用，所述動力燃料罐構造為膜片-罐并且所述膜片由塑料材料制成，其特征在于，所述膜片(3)由聚合物材料制成并且借助于彈簧環(huán)(2)作為支座密封地保持在所述罐的外壁(I)的空槽(4)中，所述彈簧環(huán)的橫截面具有大致“C”的形狀。
2.按照權利要求1所述的動力燃料罐，其特征在于，所述膜片(3)在保持區(qū)域中在彈簧環(huán)(2)上具有至少180度的包容角。
3.按照權利要求1或2所述的動力燃料罐，其特征在于，所述彈簧環(huán)(2)的彈簧常數(shù)和直徑與所述膜片的聚合物材料的保留的形變相匹配地進行設計。
4.按照權利要求1至3之一所述的動力燃料罐，其特征在于，所述環(huán)(2)由與相應使用的動力燃料或氧化劑兼容的金屬制成。
5.按照權利要求1至4之一所述的動力燃料罐，其特征在于，使所述彈簧環(huán)(2)的表面粗糙化。
6.按照權利要求1至4之一所述的動力燃料罐，其特征在于，所述彈簧環(huán)(2)設有涂層并且與所述膜片固定地通過粘接或硫化存在。
全文摘要
一種動力燃料罐，其適合于同時儲存液體，所述液體通過壓力氣體從所述罐中排出，所述動力燃料罐特別是適合于在空間飛行器中采用，所述動力燃料罐構造為膜片-罐，其中，所述膜片由聚合物材料制成。所述膜片借助于彈簧環(huán)保持在所述罐的外壁的內空槽中，所述彈簧環(huán)的橫截面具有大致“C”的形狀。
文檔編號F17C13/00GK103090176SQ20121041399
公開日2013年5月8日 申請日期2012年10月25日 優(yōu)先權日2011年10月27日
發(fā)明者W·施瓦廷, S·格克 申請人:阿斯特利烏姆有限公司