CN107850258A - 用于存储和释放压缩流体燃料的压力箱组件 - Google Patents

用于存储和释放压缩流体燃料的压力箱组件 Download PDF

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F·霍夫曼
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Abstract

本发明涉及用于存储和释放压缩流体燃料的压力箱组件以及用于制造这种压力箱组件的方法。压力箱组件的力传输元件在此布置成，该力传输元件最佳地利用这种压力箱组件的现有结构空间。

Description

用于存储和释放压缩流体燃料的压力箱组件
技术领域
本发明涉及用于存储和释放压缩流体燃料的压力箱组件。
背景技术
由现有技术已知的压力箱组件具有：压力容器，压力容器限定内部空间，燃料可存储在内部空间中，其中，压力容器具有比横向延伸更大的纵向延伸、优选构造成细长形的中间区段和至少一个邻接在中间区段上的拱形端盖，其中，拱形端盖朝向端部区域变细；且具有优选编织和/或缠绕的加强层，加强层包围压力容器的中间区段和拱形端盖，其中，加强层具有至少两个彼此叠置的纤维加强单层；以及具有至少一个力引入元件，力引入元件具有连接区段和锚固区段。在此，力引入元件与压力箱组件的阀连接，流体燃料(例如氢气或液态气体)可经由该阀排出。在此称为所谓的“颈部安装”。
这种压力箱组件的缺点在于，力引入元件增加了压力箱的总长度尺寸。在将现有技术的压力箱组件装入预定的结构空间(例如机动车)中时，必须相应地缩短压力箱，由此减小其存储容积。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种具有开头所述特征的压力箱组件，该压力箱组件相对于现有技术具有更大的存储容积。
根据本发明，该目的通过以下方式实现，即，锚固区段布置在加强层和压力容器之间和/或加强层的单层之间，且连接区段贯穿加强层且可从加强层之外接触到，其中，连接区段伸入空间中，该空间由外表面、横切端部区域并与质心线垂直的面以及所述加强层的表面包围，所述外表面通过对加强的所述中间区段的最大的横截面的外部边界线沿与所述质心线平行的方向的虚拟延伸获得，所述质心线由所述压力容器的所有横截面的面质心限定。
根据本发明的压力箱组件有利地利用了通过压力箱容器在一个拱形端盖(Polkappe)或多个拱形端盖的区域中的横截面减小获得的死区。基于此可明显更好地利用在常规应用中容纳压力箱组件的结构空间且由此相对于传统的压力箱组件增大了压力箱的存储容积。
连接区段在此优选避开纤维加强单层的纤维编织或缠绕，使得连接区段贯穿加强层且可从加强层之外接触到或保持在加强层之外，其中，锚固区段由至少一个单层编织或缠绕。
优选地，锚固区段布置在加强层的从压力容器开始的所有单层中的最后三分之一、优选最后四分之一、特别优选最后六分之一的单层之间。
优选地，为多个拱形端盖或为每个拱形端盖设置至少两个、特别优选至少四个力引入元件。有利地，力引入元件沿着假想的穿孔圆布置。力引入元件在此可彼此具有相等的间距和/或彼此包围相等的角。例如可设置四个力引入元件，这四个力引入元件以相等的间距且彼此分别以90°的角沿着一个共同的穿孔圆布置。一个锚固区段或多个锚固区段可借助粘结层和/或借助固定装置在位置上固定在加强层的单层上。
力引入元件优选具有外螺纹或内螺纹、更优选地公制的外螺纹或公制的内螺纹。力引入元件优选由不锈钢材料或由铝材料或由镁材料或由钛材料构成。
力引入元件可设有抗腐蚀层。
锚固区段可具有板状的或碟形的形状。
锚固区段可具有与压力容器的邻接的外几何形状相应的形状。
加强层可具有热塑性树脂和/或热固性树脂以便使纤维加强单层的纤维稳定。
本发明还涉及用于制造上述压力箱组件的方法，该压力箱组件用于存储和释放压缩流体燃料，该压力箱组件具有：
-压力容器(1)，压力容器限定内部空间，燃料可存储在内部空间中，其中，压力容器(1)具有的纵向延伸(L)比横向延伸(Q)更大；压力容器具有中间区段(M)和至少一个邻接在中间区段(M)上的拱形端盖(P1、P2)，其中，拱形端盖(P1、P2)朝向端部区域(E1、E2)变细；和
-编织和/或缠绕的加强层(A)，加强层包围压力容器(1)的中间区段(M)和拱形端盖(P1、P2)，其中，加强层(A)具有至少两个彼此叠置的纤维加强单层；以及
-至少一个力引入元件(2)，力引入元件具有连接区段(3)和锚固区段(4)，
其中，锚固区段(4)布置在加强层(A)和压力容器(1)之间和/或加强层(A)的各个单层之间，且连接区段(3)贯穿加强层(A)且可从加强层(A)之外接触到，其中，
连接区段(3)伸入空间(R1、R2)中，该空间由外表面(MF)、横切端部区域(E1、E2)并与质心线(S)垂直的面(EF1、EF2)以及所述加强层(A)的表面(OF)包围，所述外表面(MF)通过对加强的所述中间区段(M)的最大的横截面的外部边界线(BL)沿与所述质心线(S)平行的方向的虚拟延伸获得，所述质心线(S)由所述压力容器(1)的所有横截面的面质心(FS)限定。
锚固区段可由至少一个单层编织和/或缠绕，其中，连接区段同时被避开编织或缠绕，由此连接区段贯穿加强层且可从加强层之外接触到或保持可接触到。
连接区段可为此具有模制到连接区段或与连接区段可松开地连接的变尖的几何结构、尤其锥形的、圆锥形的或金字塔形的尖端，使得在编织和/或缠绕锚固区段期间使得纤维加强单层的纤维围绕连接区段偏转。由此连接区段没有被编织和/或缠绕。
加强层可通过热塑性树脂和/或热固性树脂压力渗透。特别优选地，一个或多个力引入元件可在压力渗透期间借助与一个或多个连接区段连接的、优选可松开地连接的定位装置彼此定位。
附图说明
下面根据仅描述实施例的附图说明本发明。其中示意性地示出：
图1示出了第一压力箱组件的侧视图；
图2示出了图1中的第一压力箱组件的正视图；
图3示出了另一压力箱的侧视图；
图4示出了图3中的另一压力箱的正视图；
图5a-5c示出了力引入元件(Krafteinleitungselementes)的不同视图。
在附图中，相同的或功能相同的元件具有相同的附图标记。
具体实施方式
图1和图3示出了用于存储和释放压缩流体燃料的压力箱组件，该压力箱组件具有压力容器1，压力容器限定内部空间，燃料可存储在内部空间中，其中，压力容器1具有大于横向延伸Q的纵向延伸L、中间区段M和至少一个邻接在中间区段M上的拱形端盖P1、P2，其中，拱形端盖P1、P2朝向端部区域E1、E2变细。优选编织和/或缠绕的加强层A包围压力容器1的中间区段M和拱形端盖P1、P2，其中，加强层A具有至少两个彼此叠置的纤维加强单层。压力箱组件还包括至少一个力引入元件2，力引入元件2具有连接区段3和锚固区段4。锚固区段4布置在加强层A和压力容器1之间和/或加强层A的单层之间，且连接区段3贯穿加强层A且可从加强层A之外接触到。连接区段3伸入空间R1、R2中，该空间R1、R2由外表面MF、横切端部区域E1、E2并与质心线S垂直的面EF1、EF2以及加强层A的表面OF包围，该外表面MF通过对加强的中间区段M的最大的横截面的外部边界线BL(即压力容器加上在中间区段的区域中的加强层厚度)沿与质心线S平行的方向的虚拟延伸(Gedachte Extrusion)获得，质心线由压力容器1的所有横截面的面质心FS形成。根据图3的压力箱组件与根据图1的压力箱组件的不同在于压力容器的隆起。
图2和图4分别示出了根据图1或图3的压力箱组件的正视图。在此可看出，力引入元件2可具有多个连接区段3，或两个力引入元件2可共享一个共同的锚固区段4。
图5a至5c示出了力引入元件2的不同视图。力引入元件2可由不锈钢材料构成。锚固区段4具有板状的且与邻接的压力容器1的几何构型相应的形状。力引入元件2的连接区段3具有内螺纹8。在图5a和5b中示意性地示出，连接区段3具有可与连接区段3松开地连接的逐渐变尖的几何结构，使得在编织和/或缠绕锚固区段4期间使纤维加强的单层的纤维围绕连接区段3转向。由此没有使连接区段3被编织和/或缠绕。在这种情况下，可松开的连接经由螺接件实现。

Claims (10)

1.一种用于存储和释放压缩流体燃料的压力箱组件，所述压力箱组件具有：
-压力容器(1)，所述压力容器限定内部空间，燃料能存储在所述内部空间中，其中，所述压力容器(1)具有比横向延伸(Q)更大的纵向延伸(L)、中间区段(M)和至少一个邻接在所述中间区段(M)上的拱形端盖(P1、P2)，其中，所述拱形端盖(P1、P2)朝向端部区域(E1、E2)变细；和
-加强层(A)，所述加强层包覆所述压力容器(1)的所述中间区段(M)和所述拱形端盖(P1、P2)，其中，所述加强层(A)具有至少两个彼此叠置的纤维加强单层；以及
-至少一个力引入元件(2)，所述力引入元件具有连接区段(3)和锚固区段(4)，
其特征在于，
所述锚固区段(4)布置在所述加强层(A)和所述压力容器(1)之间和/或所述加强层(A)的所述单层之间，且所述连接区段(3)贯穿所述加强层(A)且能从所述加强层(A)之外接触到，其中，
所述连接区段(3)伸入空间(R1、R2)中，
该空间由外表面(MF)、横切端部区域(E1、E2)并与质心线(S)垂直的面(EF1、EF2)以及所述加强层(A)的表面(OF)包围，所述外表面(MF)通过对加强的所述中间区段(M)的最大的横截面的外部边界线(BL)沿与所述质心线(S)平行的方向的虚拟延伸获得，所述质心线(S)由所述压力容器(1)的所有横截面的面质心(FS)限定。
2.根据权利要求1所述的压力箱组件，其特征在于，所述锚固区段(4)具有板状的或碟形的形状。
3.根据权利要求1或2所述的压力箱组件，其特征在于，所述锚固区段(4)具有与所述压力容器(1)的邻接的外几何形状相应的形状。
4.根据前述权利要求中任一项所述的压力箱组件，其特征在于，所述加强层(A)是经编织和/或经缠绕的加强层(A)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的压力箱组件，其特征在于，所述压力容器(1)具有构造成细长形的中间区段(M)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的压力箱组件，其特征在于，所述锚固区段(4)布置在所述加强层(A)的从所述压力容器(1)开始的所有单层中的最后三分之一、优选最后四分之一、特别优选最后六分之一的所述单层之间。
7.根据前述权利要求中任一项所述的压力箱组件，其特征在于，为所述拱形端盖或为每个所述拱形端盖(P1、P2)设置至少两个、特别优选至少四个力引入元件，且所述力引入元件(2)沿着假想穿孔圆布置，其中，所述力引入元件(2)彼此具有相等的间距和/或彼此包围相等的角。
8.根据前述权利要求中任一项所述的压力箱组件，其特征在于，一个所述锚固区段(4)或多个所述锚固区段(4)借助粘结层和/或借助固定装置在位置上固定在所述压力容器(1)上或所述加强层(A)的所述单层上。
9.一种用于存储和释放压缩流体燃料的压力箱组件、尤其根据权利要求1至8中任一项所述的压力箱组件的制造方法，所述压力箱组件具有：
-压力容器(1)，所述压力容器限定内部空间，燃料能存储在所述内部空间中，其中，所述压力容器(1)具有比横向延伸(Q)更大的纵向延伸(L)、中间区段(M)和至少一个邻接在所述中间区段(M)上的拱形端盖(P1、P2)，其中，所述拱形端盖(P1、P2)朝向端部区域(E1、E2)变细；和
-经编织和/或经缠绕的加强层(A)，所述加强层包围所述压力容器(1)的所述中间区段(M)和所述拱形端盖(P1、P2)，其中，所述加强层(A)具有至少两个彼此叠置的纤维加强单层；以及
-至少一个力引入元件(2)，所述力引入元件具有连接区段(3)和锚固区段(4)，
其中，所述锚固区段(4)布置在所述加强层(A)和所述压力容器(1)之间和/或所述加强层(A)的各个单层之间，且所述连接区段(3)贯穿所述加强层(A)且能从所述加强层(A)之外接触到，其中，
所述连接区段(3)伸入空间(R1、R2)中，该空间由外表面(MF)、横切端部区域(E1、E2)并与质心线(S)垂直的面(EF1、EF2)以及所述加强层(A)的表面(OF)包围，所述外表面(MF)通过对加强的所述中间区段(M)的最大的横截面的外部边界线(BL)沿与所述质心线(S)平行的方向的虚拟延伸获得，所述质心线(S)由所述压力容器(1)的所有横截面的面质心(FS)限定。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，至少一个单层编织和/或缠绕经过所述锚固区段(4)，并且，所述连接区段(3)同时被避开编织或缠绕，以至于所述连接区段(3)贯穿所述加强层(A)且能从所述加强层(A)之外接触到或保持可接触到，其中，所述连接区段(3)为此具有模制到所述连接区段(3)或与所述连接区段(3)能松开地连接的变尖的几何结构(Z)、尤其锥形的、圆锥形的或金字塔形的尖端，使得在编织和/或缠绕所述锚固区段(4)期间使得纤维加强单层的纤维围绕所述连接区段(3)偏转。
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