DE10149701A1 - Behälter zum Speichern von Gas unter erhöhtem Druck - Google Patents

Behälter zum Speichern von Gas unter erhöhtem Druck

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Behälter zum Speichern von Gas unter hohem Druck, insbesondere von Erdgas, mit mindestens zwei Druckbehältern (1), die zu einer Baueinheit verbunden sind, wobei mindestens ein Druckbehälter (1) einen Stutzen (4) zum Be- und Entladen aufweist. DOLLAR A Erfindungsgemäß sind die Druckbehälter (1) über eine gemeinsame Trennwand (5) miteinander verschweißt, wobei die Trennwand (5) mindestens eine Durchtrittsöffnung (6) für das Gas aufweist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Behälter zum Speichern von Gas unter hohem Druck, insbesondere von Erdgas, mit mindestens zwei Druckbehältern, die zu einer Baueinheit verbunden sind, wobei mindestens ein Druckbehälter einen Stutzen zum Be- und Entladen aufweist.
  • Derartige Behälter werden insbesondere in erdgasbetriebenen Fahrzeugen eingesetzt. Der Betriebsdruck der Behälter ist mit etwa 200 bar sehr hoch, so dass die Behälter aus hochdruckfestem Material, insbesondere Metall bestehen müssen.
  • Aus der Praxis ist die Verwendung von zylinderförmigen Flaschen aus Stahl bekannt. Je nach Menge des zu speichernden Gases werden mehrere Flaschen eingesetzt, die jeweils einen Stutzen bzw. Ventilansatz zum Be- und Entladen aufweisen. Der Platzbedarf derartiger Flaschenbündel ist relativ hoch. Es sind auch formveränderliche Druckbehälter aus Kunststoff bekannt. Mehrere Druckbehälter werden nebeneinander angeordnet und mittels einer gemeinsamen Umhüllung derart zusammen gehalten, dass ein kleineres Packmaß vorliegt als bei einzelnen zylindrischen Flaschen.
  • Obwohl die Druckbehälter in Form von zylindrischen Flaschen zu einer Baueinheit verbunden sind, handelt es sich jeweils um hydraulisch unabhängige Einzelbehälter. Jeder einzelne Druckbehälter benötigt dementsprechend einen Stutzen bzw. Ventilanschluss zum Be- oder Entladen. Die Ventilanschlüsse verursachen zusätzlichen Aufwand und sind ungünstig für eine optimale Raumausnutzung.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Behälter zu schaffen, der einerseits die notwendige Festigkeit zum Speichern von Gas unter hohem Druck aufweist und der andererseits eine bessere Raumausnutzung in Pkws ermöglicht.
  • Die Aufgabe wird durch einen Behälter mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
  • Beliebig viele Druckbehälter können miteinander zu einem einstückigen Behälter verbunden werden. Die Trennwand bewährleistet, dass der Behälter unter dem Einfluss des hohen Druckes von etwa 200 bar formstabil bleibt. Über die Durchtrittsöffnung in der Trennwand findet ein Druckausgleich zwischen den Druckbehältern statt. Es entsteht somit ein Behälter mit einer wabenartigen Struktur, die eine gute Raumausnutzung ermöglicht. Der Stutzen zum Be- und Entladen kann an einer Stelle angeordnet werden, die im Hinblick auf die Raumausnutzung günstig ist.
  • Der Behälter zeichnet sich auch dadurch aus, dass prinzipiell kein höheres Membranspannungsniveau vorliegt als bei den bekannten zylindrischen Druckbehältern.
  • Vorzugsweise ist die Trennwand eben ausgebildet und weist an ihrem Rand beidseitig Ansätze auf, die in einem Winkel zur Trennwand verlaufen. Die Übergangsbereiche zwischen den Ansätzen und der Trennwand sind abgerundet. Durch eine entsprechende Wahl der Radien kann an den Übergangsstellen das Membranspannungsniveau positiv beeinflusst bzw. entsprechend eingestellt werden.
  • Die Y-förmige Gestaltung der Trennwand im Randbereich hat den Vorteil, dass die Ansätze mit den ihnen zugewandten Behälterwänden Stossstellen bilden, die mittels Dünnspalttechnik verschweißt werden können. Dies ermöglicht die Verwendung von hochfestem relativ dünnwandigem Stahlblech. Die Wanddicke des geschweißten Behälters ist daher nicht größer als die Wanddicke der bekannten nahtlosen zylinderförmigen Flaschen.
  • Herstellungstechnisch ist es besonders vorteilhaft, den Rand der Trennwand mittels einer Stauchung, vorzugsweise einer Kaltstauchung, zu beidseitigen Ansätzen zu verformen.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass die Druckbehälter eine im Wesentlichen zylinderförmige Behälterwand mit einem kreissegmentförmigen Querschnitt aufweisen und dass sich an die Behälterwand beidseitig im Wesentlichen halbkugelförmige Kugelböden anschließen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines Behälters zum Speichern von Gas unter hohem Druck, insbesondere von Erdgas mit mindestens zwei Druckbehältern wobei mindestens ein Druckbehälter mit einem Stutzen zum Be- und Entladen versehen ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Druckbehälter eine zylinderförmige Behälterwand mit einem kreissegmentförmigen Querschnitt aufweisen, an die in einem ersten Schritt beidseitig Kugelböden angeschweißt werden. Anschließend werden die Behälterwand und die Kugelböden von benachbarten Druckbehältern über eine gemeinsame Trennwand miteinander verschweißt und zwar vorzugsweise mittels Dünnspalttechnik.
  • Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Behälters im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert.
  • Die Zeichnung zeigt in:
  • Fig. 1 in perspektivischer Ansicht ein erfindungsgemäßen Behälter;
  • Fig. 2 in perspektivischer Ansicht eine Sicht auf einen aufgeschnittenen Druckbehälter;
  • Fig. 3 in perspektivischer Ansicht einer Trennwand;
  • Fig. 4 eine Detaildarstellung der Schnittfläche der Trennwand.
  • Fig. 1 zeigt einen Behälter, der aus drei Druckbehältern 1 besteht. Der Behälter besteht aus hochfestem Blech und zwar aus wasservergütetem Feinkornstahl. Wie in Fig. 2 zu erkennen ist, weisen die Druckbehälter jeweils eine zylinderförmige Behälterwand 2 mit einem kreissegmentförmigen Querschnitt auf. Die Behälterwand 2 wurde kalt aus dem Stahlblech gewalzt oder gepresst. Es ist auch möglich, die Behälterwand 2 aus einem Rohr auszuschneiden. An die Behälterwand 2 schließen sich stirnseitig im wesentlichen halbkreisförmige Kugelböden 3 an, die ebenfalls aus hochfestem kalt gepresstem Stahlblech bestehen. Ein Kugelboden 3 weist einen Stutzen 4 zum Be- und Entladen auf. Die Behälterwand 2 wird mit den Kugelböden 3 verschweißt, vorzugsweise mittels Dünnspalttechnik, insbesondere Laserschweißen.
  • Zwischen zwei Druckbehältern 1 befindet sich eine gemeinsame Trennwand 5. Beim Ausführungsbeispiel ist diese stegartig ausgeführt. Die ebene Trennwand 5 besteht ebenfalls aus Stahlblech. Am Rand der Trennwand sind umlaufend beidseitig Ansätze 7 ausgebildet. Die Schnittfläche der Trennwand im Bereich des Randes ist somit ypsilonförmig. (Fig. 3 und Fig. 4). Die Ansätze 7 werden vorzugsweise durch eine Kaltstauchung hergestellt.
  • Die Ansätze 7 verlaufen in einem Winkel zur Trennwand, wobei die Winkel unterschiedlich groß sein können und so gewählt werden, dass die Ansätze 7 mit den Wänden der Druckbehälter 1 Stossstellen bilden. Durch die Ansätze 7 am Rand der Trennwand 5 wird es möglich, die einzelnen Teile mittels Dünnspalttechnik zu verschweißen. Hierbei werden mittels eines Laserstrahls die Ränder der zu verbindenden Teile aufgeschmolzen und stoffschlüssig verbunden. Diese Technik ist besonders geeignet zum Verschweißen von hochfesten Werkstoffen mit dünnen Wandstärken. Die Wärmeeinbringung in das Material ist gering, so dass kaum ein Schweißverzug entsteht. Außerdem wird eine großvolumige Schweißnaht, bei der relativ große Mengen an Fremdmaterial eingebracht werden muss, vermieden.
  • Jede Trennwand 5 weist eine Durchtrittsöffnung 6 auf, so dass beim Befüllen ein Druckausgleich zwischen den Druckbehältern entsteht.
  • Im Rahmen der Erfindung sind ohne Weiteres Abwandlungen möglich. So können die Druckbehälter 1 eine andere Querschnittsform aufweisen. Die Druckbehälter 1 können auch unterschiedlich groß sein. Die Trennwand kann eine Vielzahl von Durchtrittsöffnungen aufweisen, so dass eine Gitterkonstruktion entsteht.

Claims (6)

1. Behälter zum Speichern von Gas unter hohem Druck, insbesondere von Erdgas mit mindestens zwei Druckbehältern (1), wobei mindestens ein Druckbehälter (1) mit mindestens einem Stutzen (4) zum Be- und Entladen versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckbehälter (1) über eine gemeinsame Trennwand (5) miteinander verschweißt sind, wobei die Trennwand (5) mindestens eine Durchtrittsöffnung (6) für das Gas aufweist.
2. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand (5) eben ausgebildet ist und an ihrem Rand beidseitig Ansätze (7) aufweist, die in einem Winkel zur Trennwand (5) verlaufen.
3. Behälter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rand der Trennwand mittels einer Stauchung zu beidseitigen Ansätzen (7) verformt ist.
4. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckbehälter (1) eine im Wesentlichen zylinderförmige Behälterwand (2) mit einem kreissegmentförmigen Querschnitt aufweisen und dass sich an die Behälterwand (2) beidseitig im Wesentlichen halbkreisförmige Kugelböden (3) anschließen.
5. Verfahren zum Herstellen eines Behälters zum Speichern von Gas unter hohem Druck, insbesondere von Erdgas mit mindestens zwei Druckbehältern (1), wobei mindestens ein Druckbehälter (1) mit einem Stutzen zum Be- und Entladen (4) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckbehälter (1) eine zylinderförmige Behälterwand (2) mit einem kreissegmentförmigen Querschnitt aufweisen, an die beidseitig Kugelböden (3) angeschweißt werden und dass anschließend die Behälterwand (2) und die Kugelböden (3) von benachbarten Druckbehältern über eine gemeinsame Trennwand (5) miteinander verschweißt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Teile (2, 3, 5) mittels Dünnspalttechnik miteinander verschweißt werden.
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