JPS60263798A - 加圧流体収容容器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はフィシメン１−の巻回された直交ｑ＜方性圧力
容器、特に本発明習による米国特許第３，３６８、７０
８弓に開示されたものの改良に関する。

従来の技術 フィシメン１〜の巻回された容器は直交異方ｆ１荷重能
力を右ηる１、これ（，１一方向の荷重能力が他方向よ
り実質的に人であることを意味する。例えばフィシメン
１−の巻回された物体（まファイバの１］向にはそれを
横切る方向よりも実質的に大ぎな荷重を支え１７る１、
一方、鋼、黄銅等等方性物体側ま実質的に同じ向重能力
を３方向全てに有づる。

フィシメン１−の巻回された容器に内圧を加えると樹脂
ど繊紺状補強祠お１どの界面に緊張応力が牛しる。樹脂
ど絨糾との結合が破壊り−ると容器壁を通してしみ出し
かｇじる。

発明が解決しようとする問題点 本発明者による米国特許第３３６８７０８号以前にはあ
るタイプの円筒体音２：の壁（ま２；′１のフープ応力
対軸方向応力比用にＫＵ　ｉ＋されるのが典型的であつ
た。）ｍ常かかる応力比に兄合うよう用いられる巻線パ
ターン【よ通常、巻線の２／３をフープ方向に配設し、
１／３を軸方向に配設した。他の場合に：　＋、Ｌ　ｔ
、！Ｖ　！ＩＩ状、＋Ａ判は容器を通る横断面にヌ；１
Ｌ３５１／４°のらせん角にて交互に右及び左螺旋で巻
かれる。かかる以前の巻線パターンはどちらも繊維補強
が２：１の応力比の場合純張力で？＋：ｉ　１．される
ようなされた。

本発明者の米国特許第３．３６８．７０８号において円
筒壁に加えられる軸方向荷重は減じられた１、壁におけ
るフープ対軸方向応力条ｆ［は先の２：１の比から５：
１から８：１の範囲のＪ、り高い値に変り、その結果樹
脂−補強界面結合が破壊される前にはるかに高いフープ
応力に耐えるＪ：うになった。らせん角は５：１から８
：１の応力比に適合覆るようそれぞれ２／Ｉ°から１９
１／２°の範囲てあった。

容器はしみ出しを起こすことなくはるかに高い内圧に耐
えｌご。

本発明者にＪ：る前記米国特許第３．３６８．７０８号
では高いツーブタ・目！１１ｈ向応力比は１１ｈ方向荷
中の一部を担う−又は複数の結合棒により得られた。棒
は容器の一方の固定ヘッドに固定され、棒の対向端は対
向ヘッドの浮動部材に固定される。浮動部材は結合棒に
結合された円形浮動部材と円筒壁形材に結合されたヘッ
ドの環状部分との間の相対的運動を可能にする可撓性シ
ールにより残りのヘッドの環状部分に結合されｌζ対向
でるヘッドの中央円形祠である。容器に内圧が加えられ
ると円筒壁はフープ応力により半径方向に膨張し、半径
方向の膨張は容器の軸長を短かくする。端でヘッドの環
状形相に対し−（加えられる圧力は軸方向の短縮を部分
的にオフセット覆る円筒壁にお（プる軸り向応力どして
加えられ、その結果対向するヘッド形材は軸上でｎいに
近接するように移動する。

円形浮動ヘッド部材に対抗して作用する圧力は引張応力
を生ぜしめ、その結果固定ヘッドと対向リ−る浮動ヘッ
ド部材はＵいに離間づ゛るよう動ぎ、また浮動部材とそ
のヘッド形材の環状部との間に相対運動が生じる。

問題点を解決づるための手段 本発明は」、り人ぎな半径及び軸方向荷重の分−（を捉
供し、約１５：１又はそれ異常の高いフープ対軸ブＪ向
応力比を可能とする。容器の円筒体は１５°以下のらせ
ん角で実質的にフープ方向にのみ巻かれ、円筒体の軸方
向端周囲には巻かれない。

−・又は複数の軸方向連続繊維フィラメント直交異方↑
１１ループは軸方向荷重を担い端板を円筒体の解放端に
糾持する。軸方向ループが伸びると物体の軸長は収縮す
る。これは高圧用途において優れた性能をＬｊえる。

実施例 第１図は加圧流体収容用のフィラメントの巻回された容
器２を示す。円筒形のフイラメン［・の巻回された直交
異方性体４は約１’５：１又はそれ以」−の７−ブ対軸
方向応力比を右し、容器の横断面に対して１５°又はそ
れ以下のら′ｔ！！υ角で巻かれ熱硬化ｔ！Ｉ４３１脂
で結合された緊張モードでらＵん状に巻かれた繊組スト
ランド６よりなる。一対の端板８及び１０が第２図の如
く筒体４の開放端に蜜月状態で配設され、手段１２が容
器が加１Ｆ流体Ｃ満たれさｌこ場合端板をその場に保つ
ｌこめ設（プられる。

端板８及び１０は１４及び１６等、ループ係合面を有し
、手段１２は少なくとも１つの、端板を係合する連続エ
ンドレス軸ループ１８を含む。ループ１８（よ熱硬化性
樹脂により結合された、軸方向に巻かれＩこｉＭＩＩｆ
ストランド２０　Ｊ：りなるフィラメントの巻回された
直交異方性部材である。軸方向に延在する繊維は軸方向
に緊張状態にあり横方向強度より実質的に大きい軸方向
強度を与える。

半径方向及び軸ブノ向葡ψは実質的に分離、遮断される
。半径方向何重はフィラメントが物体の軸方向端回りで
なく、実質的にフープ方向に巻かれているフイラメン１
〜の巻回され１．：筒体４により実質的に１０ねれる。

軸方向荷重は別の連続軸方向ループ部材１８により実質
的に担われる。

各端板８及び１０は一体部月である。端板８は円筒体く
の内壁２／Ｉと係合ηる円筒面２２を有し、軸方向に摺
動自在である。環境面はＯリング２６でシールされる。

端板１０は静止してａ５り軸面に沿って円筒体４の内壁
２４と係合する第１の而２８と、゛１′−径面に治って
筒体４の端３２と係合する第２の而こう０どを有する１
、境界面はＯリングガスケット３４ｒシールされる。筒
体４の端３２は３５ｊにて増大した外径を有づる１１例
えば３８の如き円周の周囲のねじ切りポル１へ等、取ト
１丁段３６が静止端板１０をそξに固定りるためにこの
筒体の増大しＩＣ外径の端壁３２に設りられる。／ＩＯ
及び／１２の如きねじ切りさ机Ｉこ端板の孔が流体の出
入りのために設りられる、。

第２図の如く複数の連続エンドレス軸方向ループは端板
に筒体の内方で、一様に荷小江を分散させるため一様に
配設された取イく１ポイントにＣ係合し、より軒くより
薄い端板を可能にリ−る。第３図の如ぎ第１のグループ
のループ゛１８．／１４及び／Ｉ６は端板８に間隔をお
いて配設された半径方向のけん断ビン４８．５０及び５
２ど係合Ｊる。第２のグループのループ５４．５６及び
５８は端板８に間隔を２３いて配設された円周方向のせ
ん断ビン６０．６２及び６４と係合する。まｌＣ相補的
なぜん断ピンの集合が静止した端板１０にもある。

ピンは第２図、６６及び６８の如く、各々の端板から軸
方向に内方に延在する■１又はボスの間に取付【］られ
る３、第１図に示す特別な種類では半径ピンの外端と円
周ピンの両端は共通４Ｔ中心点とＪξ通な半径により定
義される円周７０．１に位置する。

半径ピンの内Ｑすは１配向周７０と同心の円周７２にに
位置りる。

・　第５から第８図にａ３いて、７／ｌ及σ７６の如ぎ
−又は複数の１１１１１方向のエンドレスループが端板
７８及ＴＪ　８０に、フィラメントの巻回された円筒体
８２の外側で係合する。各端板はそれぞれループ７４及
び７６を受入れる丸いヘッド部分８４及び８６をイｊづ
る３、これら丸いヘッド部分は間隔をもって平行にけり
上った、ループを受入れる弧状病８／Ｉａ、８４ｂ及び
８６ａ、８６ｂを含む。８８及び９０等、ねじ切りされ
た孔が流体の出入りのＩこめに設りられ、端板中心部、
ループの中間に位置し、９２及び９４の如き補助孔を追
加してもよい。円筒物体８２の右端の増大した外径及び
ボルｉ〜９６の如き取付手段は第１から第４図の実施例
に比較しＩＬノる。

ルー１７４及び７６の、第６図の９８の如き区域でのイ
れぞれ丸いヘッドとの当初の係合の際の曲率半径はヘッ
ドの曲率半径より人である。このヘッドとエンドレスル
ープとの間の合ねされる境界面の不適合はさもなくば反
対方向への曲げによるループ破損を１ｄ小化りる石盤な
ｒ備４ｉｉ重を生ｔｊる。半径差分がこのＪ：うにルー
プ寿命の増加を促寸、。

第９図の実施例にＪ３いて円筒体１０２の左端１．１簡
４、’ｈ　１０２の中央部分の内径１０６より人さい増
大しＩこ内径を右覆る。可動端板１０８は１１０の如き
−又はへ２．（の］「ＩＩち′ＣノＹノメン１へ巻回さ
れｌ、ニルループと０“１接係含し、また筒体１０２の
ノｆ端拡大形部の内径１０Ｉｌど適合り゛るＤ゛１径の
円筒面部分１１２をイｊ？Ｉる。静］１端板１１４は筒
体１０２の右端に上述の如く固定される。筒体中央部の
内？￥１０６と筒体拡大端の内径１０４どの差分は筒体
１０２の壁を軸方向緊張状態に４１１加圧環状路１１６
を！ｊえる。これはさらに円筒体１０２のフィシメン１
〜巻回の一ノアイバ間の割れ及びクラックをさらに防止
し、もってしみ出しを防止する。

第１０図にＪ３い−Ｃフィラメントの巻回された円筒形
体１１８の左端は物体の中央部分の内径１２２より小さ
い縮径された内径１２０を有する。可動端板１２４及び
静止端板１２６は上記の如＜　１２８？７の了又は複数
の連続ループと直接係合する。中央体部分の内径１２２
と筒体喘の内径１２０との差分は筒体１１８の壁を軸方
向緊張状態になし、内圧による半径１ノ向、外方への力
に対抗する力旧干環状路１３０を提供し、他のしみ出し
防市法を提供する。

本発明の特許請求の範囲内で種々の変更が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明により構成されたフィラメントの巻回さ
れた圧力容器の側面図、第２図は第１図の容器の断面図
、第３図は第２図中線３−３に沿う断面図、第４図は第
３図にａ３りる圧力分布点の模式図、第５図は本発明に
より構成された圧ツノ容器の伯の実施例の側面図、第６
図は第５図の圧力容器の第７図の線６−６に沿う断面図
、第７図は第５図の容器の第５図の線７−７に沿う左端
側面図、第８図は第５図の容器の線８−８に沿う布幅１
側面図、第９図は本発咀の他の実施例を示す第６図と同
様の断面図、第１０図は本発明のさらに他の実施例を示
り゛第６図と同様の断面図である。 ２・・・容器、４・・・直交異方性体、６．２０・・・
繊維ストランド、８．１０，７８，８０，１０８，１１
４゜１２４、　１２６・・・端板、１２・・・手段、１
４．１６・・・ループ係台面、１８，４４，４６．５４
，５６゜５８、７４．、７６、　１１０．　１２８・・
・ループ、２２・・・円筒面、２４・・・内壁、２６・
・・Ｏリング、２８・・・第１の面、３０・第２の面、
３２・・・ぐｉ：、３／Ｉ・・・０リングカスクツｌ〜
、３５・・・外仔、３６・・・イ・」属手段、°３８・
・・ポル１−１４０．　／１２，８８．９０・・孔。 ／Ｉ８．５０，５２．６０，６２．６／Ｉ・・・ゼん断
ビン、７０．７２・・ｒｌ１周、８２・・円筒体、８４
゜Ｂ　６−＝ヘット部分、８４ａ、８４ｂ、８６８゜８
６ｋ）・・・弧状眉、９２．９’ｌ・・・補助孔、９６
・・・１１ミルド、９８・・・区域、　１０２・・・円
筒体、　１０４．　１０６゜１２０、　１２２・・・内
径、１１２・・・円筒面部分、１１６．　１３０・・・
加圧環状路。 特許出願人　−ｔ、　−７１−スミス

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）約１５：１以上のフープ対軸方向応力比を有し緊
   張モードにでらせん状に巻かれた繊麗ス１ヘランドＪ、
   りなる直交異方性円筒体と、該円筒体の軸方向端部に密
   封して配設された一対の端板ど、該端板を該容器が加圧
   流体で充填された際正しい仲買に麗持づる手段どよりな
   り、該容器内の内ハの半径方向成分は該円筒体を半径り
   向に拡大さμようどじ、該内圧の’ｆｉｌｌ　７ｊ向成
   分は該端板を肩ｒ１うりる該手段に対しＣ作用づること
   を１ｉｆｌ？５１とするフィラメン［・巻回容７Ａ、。 （２）該繊耗ストランドは該円筒体を通る横断面に対し
   １５°・以下のらけん角で巻かれている特許請求の範囲
   第１項記載の容器。 （３）該端板を＃１ｆ持する該手段は少なくとも１つの
   連続ループを有する特許請求の範囲第１項記載の容器。 （／Ｉ）該連続ループは軸方向の張力上で軸方向に延在
   する繊維を有し、横方向強度より実質的に大なる軸方向
   の強度を与えるフィラメントの巻回された直交異方性部
   材である特許請求の範囲第３項記載の容器。 （５）該円筒体は実質的にフープ方向にのみ巻かれ、該
   物体の軸端周囲には巻かれず、その結果フイラメンｉ・
   の巻回された円筒体は実質的に半径方向の荷重を損い、
   また該端板及びフィシメン１〜巻回された連続ループは
   実質的に軸方向の荷重のみを担い、もつで軸方向荷重か
   ら半径方向荷重を実質的に分離し遮断する特許請求の範
   囲第４項記載の容器。 ６）開放端を有し、軸方向荷重能ツノにより実質的に大
   なる半径方向荷重能力を有する実質的に円筒形のフィラ
   メントの巻回された直交異方性体と、 該円筒体の該開放端の各々に密封状態で配設され、各々
   ループ係合面を有する一対の端板と、該端板に係合し該
   容器が加圧流体で充填されるど該端板を一正しい位置に
   ｉｌｌ持する少なくとも１つの連続ループとよりなる加
   圧流体収容容器。 ■　該連続ループは横方向荷重能力より実質的に大なる
   軸方向荷重能力を有するフィラメントの巻回された直交
   異方性部材であり、該容器内の内圧の半径方向成分は該
   円筒体を半径り向に拡張さ°ぜようとし、また該端板に
   、反対に外力へ向う軸方向の力を加え、該半径方向荷重
   は緊張モードにある該円筒体のフィラメント【こより担
   われ、軸方向荷重は緊張モードにある該連続ループのフ
   ィラメントにより与えられる分離及び隔離部材により担
   われる特許請求の範囲第６項記載の容器。 （＆　該円筒体の該フイラメンＩ〜は実質的にフープ方
   向にのみ巻かれ、該円筒体の軸端の周囲には巻かれない
   特許請求の範囲第７項記載の容器。 （９）各該端板は一体部材である特許請求の範囲第６項
   記載の容器。 （１０）少なくとも一つの該端板は該円筒体の内壁に沿
   って軸方向に囲動自在である特許請求の範囲第６項記載
   の容器。 （１１）該ループは該１つの可動端板と直接係合づる特
   許請求の範囲第１０項記載の容器。 （１２）該ループは該円筒体の内方で該端板と係合Ｊる
   特許請求の範囲第６項記載の容器。 （１３）該端板に一様に分布した取付ポインｉ−で係合
   し、一様に荷重圧を分散させ、軒く薄い端板を可能とす
   る複数のループを有する特許請求の範囲第１３項記載の
   容器。 （１４）該端板上に間隔をおいて配設された半径方向け
   ん断ピンと係合する第１のループ群と、該端板−Ｆに間
   隔をおいて配設された円周方面せん断ピンど係合する第
   ２のループ群とを有する特許請求の範囲第１３項記載の
   容器。 （１５）該半径方向のピンの外端と該円周方向ピンの両
   端は共通の中心点と共通の半径で規定される円周上にあ
   り、該半径ピンの内端は該円周に対して同心の円周１−
   にある特許請求の範囲第１４項記載の容器。 （１６）該ループは該円筒体の該端板に外側で係合づる
   特許請求の範囲第６項記載の容器。 （１７）該端板は該ループを受入れるため丸いヘッドを
   右し、各々の該ヘッドと当初係合づる区域にｄ月ノるル
   ープの曲率２１′径はヘッドの曲率半径Ｊ：り人で、ズ
   ｉ命の増大をもたらり予備荷重面げを与える特；′１請
   求の範囲第１６項記載の容器。 （ｉｌｌ）　２゛つの該ループを右し、少なくとも該端
   板の一方は該ループの間に中心軸孔を有づる１Ｓ１訂晶
   求の範囲第１６項記載の容器。 （１９）該円筒体の一端は該円筒体の中央部の内径より
   大なるＪム大した内径を有し、該中央部と該円筒体端の
   内径差分は該中央部の壁を軸方向圧縮状態にする力旧干
   環状路をうえるＢｊ訂α１求の範囲第６項記載の容器。 （２０）該加圧環状路は該直径間の遷移部にある特許請
   求の範囲第１９項記載の容器。 （２１）該円筒体の一端は該円筒体中火部の内径より小
   である縮径された直径を有し、該中央部と該円筒体端の
   内径差分（よ、反対側の該端板ど対面し該中火体部の壁
   をその半径へ向上外方への拡張に対向するよう軸方向緊
   張状態におく加圧環状路を与える特許請求の範囲第６項
   記載の容器。 （２２）開放端を有し、また軸方向荷重Ｊ：り実質的に
   大なる半径方向荷車を支える、円筒形のフイラメン１〜
   の巻回された緊張モード直交異方個体ど、 該円筒体の該開放端に月１１−シて配設され、各々ルー
   プ係合面を有し、少なくとも一方は該円筒体の内壁に係
   合する円筒形表面を右しまたそれに沿って軸ブノ向に摺
   動自在な一タ・１の端板と、該端板に係合し該端板を該
   容器が加圧流体で充填される際該端板を正しい（＜ｌ置
   に麗持する少なくとも一つの連続ループとよりなる加圧
   流体収容容器、。 （２３）該端板の他方は該円筒体に対し静止し、また該
   円筒体の内壁に略軸方向面に沿って係合づる第１の而と
   、該円筒体の端に略半仔方向面に沿って係合する第２の
   面とを含む特許請求の範囲第２２項記載の容器。 （２４）該円筒体の該静１１一端板に隣接覆る端は増大
   した外径を右し、該円筒体の該増大しＩこ外径にお【ノ
   る甲には該静１Ｆ端板をそこに固定する取（＝Ｊ手段を
   含む特許請求の範囲第２３項記載の容器。 （２５）該フィラメントの巻回されＩＣ円筒体は約１５
   ：１以上のフープ対軸方向応力比をイ１し、該フィシメ
   ン１〜は１５°以下のらゼん角で巻かれている１″ｆＪ
   ［請求の範囲第２２項記載の容器、。 （２６）該少４１りども１つの連続ループは横１）向７
   １７１手能力より実質的に人なる軸方向仙申能力をイ］
   ′するフィシメン１〜の巻回された直交Ｗ方性部材であ
   り、該円筒【、１フープの方向にのみ巻かれ該円筒イホ
   の軸方向端口りには巻かれず、軸方向荷重は実質的に分
   前・隅用され、該フィシメン１−の巻回された円筒体は
   半径方向的中を担い、該フィラメントの巻回された連続
   ループ（、ＩＩＩ！１１方向荷重をＪＯう特許請求の範
   囲第２５項記載の容器、。