DE102007052639A1 - Interne Erwärmung eines Fluids in einem Speichertank - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Fluidspeichertank offenbart, wobei der Speichertank eine erste Leitung umfasst, welche in diesem im Wesentlichen angrenzend an eine Innenfläche einer Seitenwand des Speichertanks angeordnet ist, und wobei die Innenfläche eine Erwärmung der ersten Leitung und eines Fluids in der ersten Leitung während der Abgabe desselben aus dem Speichertank erleichtert.

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung betrifft im Allgemeinen Fluidspeichertanks und im Spezielleren einen verbesserten Speichertank mit einem Mittel, um ein Fluid in dem Tank während der Abgabe intern zu erwärmen.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Brennstoffzellen sind als Energiequellen für Elektrofahrzeuge und andere Anwendungen vorgeschlagen worden. Bei Brennstoffzellen des Typs mit Protonenaustauschmembran (PEM) wird Wasserstoff einer Anode der Brennstoffzelle zugeführt und Sauerstoff als Oxidationsmittel einer Kathode zugeführt. Zur Versorgung der Brennstoffzellen von brennstoffzellenbetriebenen Fahrzeugen werden große Mengen an Wasserstoff benötigt. Typischerweise werden große Mengen an Wasserstoff bei Umgebungstemperatur und bei bis zu 70 MPa in Hochdruck-Speichertanks gespeichert, die an einem Fahrgestell des Fahrzeugs angeordnet sind.
  • Um den Speichertank mit Wasserstoff zu befüllen und um Wasserstoff aus dem Tank abzugeben, sind durch eine Seitenwand des Speichertanks hindurch entsprechende Einlass- und Auslassleitungen angeordnet, die so angepasst sind, dass sie eine Fluidströmung erleichtern. Die Leitungen sind typischerweise durch die Seitenwand hindurchgehend angeordnet, wobei sich ein Abschnitt im Inneren des Tanks befindet und ein Abschnitt der Umgebungsluft ausgesetzt ist. Eine Dichtung ist typischerweise zwischen den Leitungen und der Seitenwand angeordnet, um einem Entwei chen von Fluid durch diese hindurch sowie einem Wärmedurchgang auf das im Inneren des Speichertanks gespeicherte Fluid entgegenzuwirken.
  • In einem typischen Hochdruck-Speichertank tritt bei der im Zuge des Befüllvorgangs auftretenden Kompression des Wasserstoffs in dem Tank eine bestimmte Wärmemenge in den Tank ein. In ähnlicher Weise verringert sich die Temperatur des Wasserstoffs und des Tanks, während der Wasserstoff aus dem Tank abgegeben wird. Während des Befüllens des Tanks und unmittelbar danach weist der Wasserstoff in dem Tank eine erhöhte Temperatur auf. Zu einer Zeit nach dem Befüllen und während des regulären Betriebs des Fahrzeugs weist der Wasserstoff in dem Tank Umgebungstemperatur auf. Während der Abgabe kann der Wasserstoff auf eine Temperatur von sogar bis zu –80° C abkühlen. Bei Temperaturen, die wesentlich unter –40° C liegen, kann die Dichtung zwischen der Seitenwand des Speichertanks und den Leitungen schadhaft werden, wodurch es zu einem Entweichen von Wasserstoff an die Umgebung kommen kann. Daher kann die Dichtung, da der Wasserstoff bei einer kälteren Temperatur als –40° C abgegeben wird, beschädigt werden und es kann zu einem Wasserstoffaustritt kommen. Demgemäß besteht ein Bedarf an einem verbesserten Hochdruck-Speichertank, und im Besonderen an einem Speichertank, welcher eine Beschädigung der Dichtung minimiert.
  • Wünschenswert wäre die Entwicklung eines Hochdruck-Speichertanks mit einem Mittel zum internen Erwärmen eines Fluids in dem Tank während eines Vorgangs der Abgabe desselben aus dem Speichertank, um einer Beschädigung der Dichtung entgegenzuwirken.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Entsprechend der vorliegenden Erfindung und übereinstimmend mit dieser wurde ein Hochdruck-Speichertank mit einem Mittel zum internen Erwärmen eines Fluids in dem Tank während einer Abgabe desselben aus dem Speichertank gefunden, um einer Beschädigung einer Dichtung entgegenzuwirken.
  • In einer Ausführungsform umfasst ein Hochdruck-Speichertank einen Speichertank mit einer Außenfläche, einer Innenfläche und einer Seitenwand, wobei die Seitenwand einen Tankbehälter bildet, wobei der Speichertank so angepasst ist, dass er ein Fluid aufnehmen, speichern und abgeben kann; und eine erste Leitung, die in dem Tankbehälter angeordnet ist, und wobei zumindest ein Abschnitt der ersten Leitung an die Innenfläche des Speichertanks angrenzend angeordnet ist, wobei Wärme von der Seitenwand auf die erste Leitung übertragen wird, um das Fluid während einer Abgabe desselben aus dem Speichertank zu erwärmen.
  • In einer anderen Ausführungsform umfasst ein Hochdruck-Speichertank einen Speichertank mit einer Außenfläche, einer Innenfläche und einer Seitenwand, wobei die Seitenwand einen Tankbehälter bildet, und wobei der Speichertank so angepasst ist, dass er Fluid aufnehmen, speichern und abgeben kann; einen Tankeinlass mit einer in der Seitenwand des Speichertanks angeordneten Dichtung; eine erste Leitung, die einen ersten Abschnitt, der in dem Tankbehälter angeordnet ist, und einen zweiten Abschnitt aufweist, der außerhalb des Speichertanks angeordnet ist, wobei Wärme von der Seitenwand auf die erste Leitung übertragen wird, um das Fluid während einer Abgabe desselben aus dem Speichertank zu erwärmen; und wobei eine Temperatur des während des Abgabevorgangs durch die Dichtung strömenden Fluids oberhalb einer Temperatur liegt, bei welcher eine thermische Schädigung an der Dichtung auftritt.
  • In einer anderen Ausführungsform umfasst ein Hochdruck-Fluidspeichertank einen Speichertank mit einer Außenfläche, einer Innenfläche und ei ner Seitenwand, wobei die Seitenwand einen Tankbehälter bildet, und wobei der Speichertank so angepasst ist, dass er Fluid aufnehmen, speichern und abgeben kann; eine erste Leitung, die einen ersten Abschnitt, der in dem Tankbehälter angeordnet ist, und einen zweiten Abschnitt aufweist, der außerhalb des Speichertanks angeordnet ist, wobei Wärme von der Seitenwand auf die erste Leitung übertragen wird, um das Fluid während einer Abgabe desselben aus dem Speichertank zu erwärmen; eine zweite Leitung, die einen ersten Abschnitt, der in dem Tankbehälter angeordnet ist, und einen zweiten Abschnitt aufweist, der außerhalb des Speichertanks angeordnet ist, wobei Wärme von der Seitenwand auf die erste Leitung übertragen wird, um das Fluid während einer Abgabe desselben aus dem Speichertank zu erwärmen; und einen Einlass mit einer in der Seitenwand des Speichertanks angeordneten Dichtung, wobei die Dichtung zwischen dem Einlass und der ersten Leitung und der zweiten Leitung angeordnet ist.
  • BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die oben erwähnten, sowie auch weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich für den Fachmann auf einfache Weise aus der folgenden, detaillierten Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform im Lichte der beigefügten Zeichnungen, in denen:
  • 1 eine Schnittansicht eines Hochdruck-Speichertanks mit einer geradlinigen Abgabeleitung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist;
  • 2 eine Draufsicht auf einen Hochdruck-Speichertank mit einer spiralförmigen Abgabeleitung gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist;
  • 3 eine Schnittansicht eines Hochdruck-Speichertanks mit einer helixförmigen Abgabeleitung gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist; und
  • 4 eine Schnittansicht eines Hochdruck-Speichertanks mit einer Mehrzahl von geradlinigen Abgabeleitungen gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
  • Die folgende detaillierte Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen beschreiben und veranschaulichen verschiedene, beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung. Die Beschreibung und die Zeichnungen sollen es dem Fachmann ermöglichen, die Erfindung zu realisieren und zu verwenden und es soll dadurch der Umfang der Erfindung keineswegs in irgendeiner Art beschränkt werden.
  • 1 zeigt einen Speichertank 10 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Der Speichertank 10 umfasst einen Behälter 12, einen Tankeinlass 16 und eine erste Leitung 14. Der Behälter 12 wird durch eine Seitenwand 18 mit einer Innenfläche 20 und einer Außenfläche 22 gebildet. In der gezeigten Ausführungsform ist der Speichertank 10 im Wesentlichen von zylindrischer Gestalt mit einer kreisförmigen Querschnittsform. Es versteht sich, dass der Speichertank 10 je nach Wunsch jede beliebige Gestalt und Querschnittsform aufweisen kann, wie beispielsweise eine dreieckige Gestalt, eine rechteckige Gestalt, eine eiförmige Gestalt, sowie jede andere Gestalt. Es versteht sich außerdem, dass die Seitenwand 18 des Speichertanks 10 je nach Wunsch durch eine Isolierung (nicht gezeigt) und ein Außengefäß (nicht gezeigt) umgeben sein kann, um eine zusätzliche Isolierung zu schaffen. Es ist auch möglich, dass ein zusätzliches Dichtungsmaterial oder eine Dichtungs-Auskleidung (nicht gezeigt) in dem Tank 10 vorgesehen ist, um eine Gaspermeation zu minimieren.
  • Bei dem Tankeinlass 16 handelt es sich um eine durch die Seitenwand 18 gebildete Öffnung. Eine Dichtung 19 ist zwischen der ersten Leitung 14 und der Seitenwand 18 angeordnet, um einem Entweichen des in dem Behälter 12 gespeicherten Fluids (nicht gezeigt) entgegenzuwirken. Der Tankeinlass 16 ist so angepasst, dass er die erste Leitung 14 durch diesen hindurch aufnimmt. Es versteht sich, dass der Tankeinlass 16 falls erforderlich auch Leitungen zum Befüllen des Tanks 10 mit Fluid (nicht gezeigt) umfassen kann.
  • In der gezeigten Ausführungsform umfasst die erste Leitung 14 einen ersten Abschnitt 24 und einen zweiten Abschnitt 26. Die erste Leitung 14 erstreckt sich durch den Tankeinlass 16 des Speichertanks 10 hindurch, um eine Fluidverbindung zwischen dem Behälter 12 und einer Fluidquelle (nicht gezeigt) zu schaffen. Der erste Abschnitt 24 ist im Wesentlichen geradlinig und umfasst einen Einlass 30, der an dessen distalem Ende ausgebildet ist. Die erste Leitung 14 ist so angepasst, dass sie die Entnahme von Fluid (nicht gezeigt) aus dem Speichertank 10 erleichtert. Es versteht sich, dass der erste Abschnitt 24 eine beliebige Auslegung aufweisen kann und beispielsweise gekrümmt, helixförmig und spiralförmig gewunden sein kann, wie in 2–4 veranschaulicht. Es versteht sich ebenfalls, das der Einlass 30 auch als Auslass betrieben werden kann, oder je nach Wunsch gleichermaßen als Einlass und als Auslass. Es versteht sich weiterhin, dass der erste Abschnitt 24 je nach Wunsch einen zweiten Einlass (nicht gezeigt) umfassen kann. Es versteht sich weiterhin, dass es sich bei dem Fluid um ein beliebiges Fluid, beispielsweise gasförmigen Wasserstoff, gasförmigen Sauerstoff, gasförmigen Stickstoff, gasförmiges Helium, gasförmiges Argon, bzw. um Mischungen daraus handeln kann. Der erste Abschnitt 24 der ersten Leitung 14 ist in dem Behälter 12 angeordnet und liegt an der Innenfläche 20 der Seitenwand 18 an. Der erste Abschnitt 24 kann falls gewünscht auch im Wesentlichen angrenzend an die Innenfläche 20 angeordnet sein, ohne an der Innenfläche 20 anzuliegen. Der zweite Abschnitt 26 der ersten Leitung 14 ist außerhalb des Speichertanks 10 angeordnet und steht mit der Fluidquelle in Verbindung. Die erste Leitung 14 kann je nach Wunsch auch nur einen innerhalb des Speichertanks 10 angeordneten und im Wesentlichen an der Innenfläche 20 der Seitenwand 18 anliegenden Abschnitt aufweisen und keinen außerhalb des Speichertanks 10 angeordneten, zweiten Abschnitt 26 aufweisen. Die erste Leitung 14 kann auch mit einer außerhalb des Speichertanks 10 angeordneten Leitung (nicht gezeigt) verbunden sein und mit dieser durch eine in der Seitenwand 18 des Speichertanks 10 angeordnete Kupplung (nicht gezeigt) in Fluidverbindung stehen.
  • Die Temperatur des Fluids in dem Behälter 12 entspricht typischerweise der Umgebungstemperatur, nachdem der Tank aufgefüllt worden ist und ein thermischer Ausgleich stattfinden hat können. Während einer Abgabe kann die Temperatur in dem Behälter 12 in einem Bereich von –40 °C bis zu –80 °C liegen, wobei die höchsten Temperaturen an der Seitenwand 18 gemessen werden. Es können jedoch je nach Wunsch auch andere Temperaturbereiche verwendet werden. Um eine thermische Schädigung der Dichtung 19 und ein Entweichen des Fluids in dem Speichertank 10 zu vermeiden, ist es wünschenswert, an der Dichtung 19 eine Temperatur von zumindest –40 °C aufrechtzuerhalten. Während der Abgabe des Fluids aus dem Speichertank 10 wird bewirkt, dass das Fluid durch die erste Leitung 14 hindurch aus dem Speichertank 10 ausströmt. Da die erste Leitung 14 angrenzend an die Seitenwand 18 angeordnet ist, wird Wärmeenergie von der Seitenwand 18 auf den ersten Abschnitt 24 der ersten Leitung 14 übertragen, wodurch die Temperatur des ersten Abschnitts 24 der ersten Leitung 14 erhöht wird. Folglich wird, während das Fluid abgegeben wird und durch den ersten Abschnitt 24 der ersten Leitung 14 strömt, Wärmeenergie auf das Fluid übertragen und das Fluid dadurch erwärmt. Die von der ersten Leitung 14 übertragene Energiemenge ist von der Länge des ersten Abschnitts 24 der ersten Leitung 14 abhängig. Mit zunehmender Länge des ersten Abschnitts 24 der ersten Leitung 14 erhöht sich auch die auf das Fluid übertragene Energiemenge. Das Fluid strömt anschließend durch den Tankeinlass 16 und an den Dichtungen 19 vorbei. Da das Fluid in der ersten Leitung 14 des Speichertanks 10 erwärmt worden ist, wird einer durch äußerst kalte Temperaturen verursachten, thermischen Schädigung der Dichtungen 19 entgegengewirkt.
  • 2 zeigt einen Speichertank 10' gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung. Ähnliche Strukturelemente wie in 1 umfassen dieselben Referenzzahlen, versehen mit einem Strichindex (').
  • In der gezeigten Ausführungsform ist ein erster Abschnitt 24' im Wesentlichen spiralförmig und umfasst einen Einlass 30' der so angepasst ist, dass er die Entnahme des Fluids während der Abgabe erleichtert. Es versteht sich, dass der erste Abschnitt 24' eine beliebige Auslegung aufweisen kann und je nach Wunsch beispielsweise gekrümmt, helixförmig und spiralförmig gewunden sein kann. Es versteht sich ebenfalls, dass der Einlass 30' als Auslass betrieben werden kann, oder je nach Wunsch gleichermaßen als Einlass und als Auslass. Es versteht sich weiterhin, dass der erste Abschnitt 24' je nach Wunsch einen zweiten Einlass (nicht gezeigt) umfassen kann. Der erste Abschnitt 24' und der Einlass 30' der ersten Leitung 14' sind in dem Behälter 12' angeordnet und liegen an der Innenfläche 20' an. Der erste Abschnitt 24' der ersten Leitung 14' ist konturiert, so dass der erste Abschnitt 24' an der gekrümmten Innenfläche 20' der Seitenwand 18' anliegt. Es versteht sich, dass der erste Abschnitt 24' je nach Wunsch im Wesentlichen an die Innenfläche 20' angrenzend verlaufen kann, ohne an der Innenfläche 20' anzuliegen. Die verbleibenden Stukturelemente, die Verwendung und die Vorteile sind im Wesentlichen dieselben wie weiter oben für 1 beschrieben.
  • 3 zeigt einen Speichertank 10'' gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung. Ähnliche Strukturelemente wie in 1 umfassen dieselben Referenzzahlen, versehen mit einem Doppelstrichindex ('').
  • In der gezeigten Ausführungsform ist ein erster Abschnitt 24'' der ersten Leitung 14'' im Wesentlichen von helixförmiger Gestalt und umfasst einen Einlass 30'' der so angepasst ist, dass er die Entnahme des Fluids während der Abgabe erleichtert. Es versteht sich, dass der erste Abschnitt 24'' eine beliebige Auslegung aufweisen kann und je nach Wunsch beispielsweise gekrümmt, helixförmig und spiralförmig gewunden sein kann. Es versteht sich ebenfalls, das der Einlass 30'' als Auslass betrieben werden kann, oder je nach Wunsch gleichermaßen als Einlass und als Auslass. Es versteht sich weiterhin, dass der erste Abschnitt 24'' je nach Wunsch einen zweiten Einlass (nicht gezeigt) umfassen kann. Der erste Abschnitt 24'' und der Einlass 30'' der ersten Leitung 14'' sind in dem Behälter 12'' angeordnet, spiralförmig um die Innenfläche 20'' herum gewunden und an dieser anliegend. Es versteht sich, dass der erste Abschnitt 24'' je nach Wunsch im Wesentlichen an die Innenfläche 20'' angrenzend verlaufen kann, ohne an der Innenfläche 20'' anzuliegen. Die verbleibenden Stukturelemente, die Verwendung und die Vorteile sind im Wesentlichen dieselben wie weiter oben für 1 und 2 beschrieben.
  • 4 zeigt einen Speichertank 10''' gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung. Ähnliche Strukturelemente wie in 1 umfassen dieselben Referenzzahlen, versehen mit einem Dreifachstrichindex (''').
  • Der Speichertank 10''' umfasst einen Behälter 12''', einen Tankeinlass 16''' und eine erste Leitung 14'''. Der Behälter 12''' wird durch eine Seitenwand 18''', eine Innenfläche 20''' und eine Außenfläche 22''' gebildet. In der gezeigten Ausführungsform ist der Speichertank 10''' im Wesentlichen von zylindrischer Gestalt mit einer kreisförmigen Querschnittsform. Es versteht sich, dass der Speichertank 10''' je nach Wunsch jede beliebige Gestalt und Querschnittsform aufweisen kann, wie beispielsweise eine dreieckige Gestalt, eine rechteckige Gestalt, eine eiförmige Gestalt, sowie jede andere Gestalt. Es versteht sich außerdem, dass die Seitenwand 18''' des Speichertanks 10''' je nach Wunsch durch eine Isolierung (nicht gezeigt) und ein Außengefäß (nicht gezeigt) umgeben sein kann, um eine zusätzliche Isolierung zu schaffen.
  • Bei dem Tankeinlass 16''' handelt es sich um eine von der Seitenwand 18''' gebildete Öffnung. Eine Dichtung 19''' ist zwischen der ersten Leitung 14''' und der Seitenwand 18''' angeordnet, um einem Entweichen des in dem Behälter 12''' gespeicherten Fluids (nicht gezeigt) entgegenzuwirken. Der Tankeinlass 16''' ist so angepasst, dass er die erste Leitung 14''' durch diesen hindurch aufnimmt. Es versteht sich, dass der Tankeinlass 16''' je nach Wunsch eine Isolierung (nicht gezeigt) umfassen kann.
  • In der gezeigten Ausführungsform ist die erste Leitung 14''' mit dem Behälter 12''' in Fluidverbindung und durch den Tankeinlass 16''' des Speichertanks 10''' hindurch angeordnet, wobei sie einen ersten Abschnitt 24''' und einen zweiten Abschnitt 26''' umfasst. Der erste Abschnitt 24''' weist einen ersten Arm 32''' und einen zweiten Arm 34''' auf, wobei jeder Arm 32''', 34''' im Wesentlichen geradlinig ist. Der erste Arm 32''' umfasst einen an einem distalen Ende desselben ausgebildeten Einlass 30'''. Der erste Arm 32''' ist so angepasst, dass er die Entnahme des Fluids aus dem Spei chertank 10''' erleichtert. Der zweite Arm 34''' umfasst einen an einem distalen Ende desselben ausgebildeten Auslass 36'''. Der zweite Arm 34''' ist so angepasst, dass er die Befüllung des Behälters 12''' mit dem Fluid erleichtert. Es versteht sich, dass es nicht wünschenswert sein mag, das durch den zweiten Arm 34''' in den Behälter 12''' einströmende Fluid zu erwärmen, und der zweite Arm 34''' mag daher je nach Wunsch nicht im Wesentlichen an die Innenfläche 20''' angrenzend angeordnet sein. Es versteht sich, dass der erste Arm 32''' und der zweite Arm 34''' des ersten Abschnitts 24''' eine beliebige Auslegung aufweisen können und beispielsweise gekrümmt, helixförmig oder spiralförmig gewunden sein können. Es versteht sich weiterhin, dass je nach Wunsch die Gestalt des ersten Arms 32''' sich von der Gestalt des zweiten Arms 34''' unterscheiden kann. Es versteht sich, dass es sich bei dem Einlass 30''' und dem Auslass 36''' je nach Wunsch um Einlässe, Auslässe oder gleichermaßen Einlässe und Auslässe handeln kann. Der erste Arm 32''' und der Einlass 30''' sowie der zweite Arm 34''' und der Auslass 36''' der ersten Leitung 14''' sind in dem Behälter 12''' angeordnet und liegen an der Innenfläche 20''' an. Die Arme 32''', 34''' können falls gewünscht auch im Wesentlichen angrenzend an die Innenfläche 20''' angeordnet sein, ohne an der Innenfläche 20''' anzuliegen. Es versteht sich außerdem, dass die erste Leitung 14''' so viele Arme wie gewünscht aufweisen kann, die an der Innenfläche 20''' anliegen oder an diese angrenzen. Es versteht sich weiterhin, dass der Speichertank 10''' je nach Wunsch eine zweite Leitung (nicht gezeigt) umfassen kann. Der zweite Abschnitt 26''' der ersten Leitung 14''' ist außerhalb des Speichertanks 10''' angeordnet und steht mit der Fluidquelle in Verbindung. Die erste Leitung 14''' kann je nach Wunsch auch nur einen Abschnitt mit dem ersten Arm 32''' und dem zweiten Arm 34''' umfassen, die innerhalb des Speichertanks 10''' angeordnet sind und im Wesentlichen an der Innenfläche 20''' der Seitenwand 18''' anliegen, und keinen außerhalb des Speichertanks 10''' angeordneten, zweiten Abschnitt 26''' aufwei sen. Die erste Leitung 14''' kann auch mit einer außerhalb des Speichertanks 10''' angeordneten Leitung (nicht gezeigt) verbunden sein und mit dieser durch eine in der Seitenwand 18''' des Speichertanks 10''' angeordnete Kupplung (nicht gezeigt) in Fluidverbindung stehen.
  • Die Temperatur des Fluids in dem Behälter 12''' entspricht typischerweise der Umgebungstemperatur, nachdem der Tank aufgefüllt worden ist und sich ausgleichen hat können. Während einer Abgabe kann die Temperatur in dem Behälter 12''' in einem Bereich von –40 °C bis zu –80 °C liegen, wobei die höchsten Temperaturen an der Seitenwand 18''' gemessen werden. Es können jedoch je nach Wunsch auch andere Temperaturbereiche verwendet werden. Um eine thermische Schädigung der Dichtung 19''' und das Eindringen von zusätzlicher Wärme in den Speichertank 10''' zu vermeiden, ist es wünschenswert, eine Temperatur von zumindest –40 °C aufrechtzuerhalten. Während der Abgabe des Fluids aus dem Speichertank 10''' wird bewirkt, dass das Fluid durch den ersten Arm 32''' der ersten Leitung 14''' hindurch aus dem Speichertank 10''' ausströmt. Da der erste Arm 32''' angrenzend an die Seitenwand 18''' angeordnet ist, wird Wärmeenergie von der Seitenwand 18''' auf den ersten Arm 32''' der ersten Leitung 14''' übertragen, wodurch die Temperatur des ersten Arms 32''' der ersten Leitung 14''' erhöht wird. Folglich wird, während das Fluid durch den ersten Arm 32''' der ersten Leitung 14''' strömt, Wärmeenergie auf das Fluid übertragen und das Fluid dadurch erwärmt. Die von dem ersten Arm 32''' übertragene Energiemenge ist von der Länge des ersten Abschnitts 24''' abhängig. Mit zunehmender Länge des ersten Arms 32''' erhöht sich auch die auf das Fluid übertragene Energiemenge. Es versteht sich, dass der zweite Arm 34''' auch einen Einlass 30''' umfassen kann und dass das durch den Einlass 30''' und den zweiten Arm 34''' strömende Fluid erwärmt würde, wie weiter oben für den ersten Arm 32''' beschrieben. Das Fluid strömt anschließend durch den Tankeinlass 16''' und an den Dichtungen 19''' vorbei. Da das Fluid in dem ersten Arm 32''' der ersten Leitung 14''' in dem Speichertank 10''' erwärmt worden ist, wird einer durch äußerst kalte Temperaturen verursachten, thermischen Schädigung der Dichtungen 19''' entgegengewirkt.
  • Aus der vorangegangenen Beschreibung kann der Fachmann auf einfache Weise die wesentlichen Merkmale dieser Erfindung ermitteln und, ohne von der Wesensart und dem Umfang der Erfindung abzuweichen, verschiedene Abänderungen und Modifikationen an der Erfindung vornehmen, um sie an unterschiedliche Verwendungszwecke und Bedingungen anzupassen.

Claims (22)

  1. Hochdruck-Speichertank umfassend: einen Speichertank mit einer Außenfläche, einer Innenfläche und einer Seitenwand, wobei die Seitenwand einen Tankbehälter bildet, und wobei der Speichertank so angepasst ist, dass er Fluid aufnehmen, speichern und abgeben kann; und eine erste Leitung, die in dem Tankbehälter angeordnet ist, wobei zumindest ein Abschnitt der ersten Leitung an die Innenfläche des Speichertanks angrenzend angeordnet ist, wobei Wärme von der Seitenwand auf die erste Leitung übertragen wird, um das Fluid während einer Abgabe desselben aus dem Speichertank zu erwärmen.
  2. Speichertank nach Anspruch 1, wobei zumindest der Abschnitt der ersten Leitung an der Innenfläche des Speichertanks anliegt.
  3. Speichertank nach Anspruch 1, wobei die erste Leitung im Wesentlichen geradlinig ist.
  4. Speichertank nach Anspruch 1, wobei die erste Leitung helixförmig ist.
  5. Speichertank nach Anspruch 1, wobei die erste Leitung spiralförmig gewunden ist.
  6. Speichertank nach Anspruch 1, wobei die erste Leitung weiterhin einen zweiten Abschnitt umfasst, der außerhalb des Speichertanks angeordnet ist.
  7. Speichertank nach Anspruch 1, welcher weiterhin eine Leitung umfasst, die in Fluidverbindung mit der ersten Leitung steht und außerhalb des Speichertanks angeordnet ist.
  8. Speichertank nach Anspruch 7, welcher weiterhin eine Kupplung umfasst, die in der Seitenwand des Speichertanks angeordnet ist und so angepasst ist, dass sie die erste Leitung mit der Leitung verbindet.
  9. Speichertank nach Anspruch 1, welcher weiterhin einen Tankeinlass mit einer zwischen dem Tankeinlass und der ersten Leitung angeordneten Dichtung umfasst.
  10. Speichertank nach Anspruch 1, wobei es sich bei dem Fluid um eines der Fließmedien gasförmiger Wasserstoff, gasförmiger Stickstoff, gasförmiger Sauerstoff, gasförmiges Helium, gasförmiges Argon, bzw. um eine Mischung daraus handelt.
  11. Speichertank nach Anspruch 1, welcher weiterhin eine zweite Leitung umfasst, die einen Abschnitt aufweist, der in dem Tankbehälter angeordnet ist, und wobei zumindest ein Teil des Abschnitts angrenzend an die Innenfläche des Speichertanks angeordnet ist, wobei Wärme von der Seitenwand auf die erste Leitung übertragen wird, um das Fluid während einer Abgabe desselben aus dem Speichertank zu erwärmen.
  12. Speichertank nach Anspruch 11, wobei die zweite Leitung weiterhin einen zweiten Abschnitt umfasst, der außerhalb des Speichertanks angeordnet ist.
  13. Hochdruck-Speichertank umfassend: einen Speichertank mit einer Außenfläche, einer Innenfläche und einer Seitenwand, wobei die Seitenwand einen Tankbehälter bildet, und wobei der Speichertank so angepasst ist, dass er Fluid aufnehmen, speichern und abgeben kann; einen Tankeinlass mit einer in der Seitenwand des Speichertanks angeordneten Dichtung; eine erste Leitung, die einen ersten Abschnitt, der in dem Tankbehälter angeordnet ist, und einen zweiten Abschnitt aufweist, der außerhalb des Speichertanks angeordnet ist, wobei Wärme von der Seitenwand auf die erste Leitung übertragen wird, um das Fluid während einer Abgabe desselben aus dem Speichertank zu erwärmen; und wobei eine Temperatur des während des Abgabevorgangs durch die Dichtung strömenden Fluids oberhalb einer Temperatur liegt, bei welcher eine thermische Schädigung der Dichtung auftritt.
  14. Speichertank nach Anspruch 9, wobei der erste Abschnitt der ersten Leitung im wesentlichen geradlinig ist.
  15. Speichertank nach Anspruch 9, wobei der erste Abschnitt der ersten Leitung helixförmig ist.
  16. Speichertank nach Anspruch 9, wobei der erste Abschnitt der ersten Leitung spiralförmig gewunden ist.
  17. Speichertank nach Anspruch 9, wobei die Öffnung der ersten Leitung angrenzend an die Innenfläche des Speichertanks positioniert ist.
  18. Speichertank nach Anspruch 9, welcher weiterhin eine zweite Leitung umfasst, die einen ersten Abschnitt, der in dem Tankbehälter angeordnet ist, und einen zweiten Abschnitt aufweist, der außerhalb des Speichertanks angeordnet ist, und wobei zumindest ein Teil des ersten Abschnitts angrenzend an die Innenfläche des Speichertanks angeordnet ist, wobei Wärme von der Seitenwand auf die erste Leitung übertragen wird, um das Fluid während einer Abgabe desselben aus dem Speichertank zu erwärmen.
  19. Speichertank nach Anspruch 9, wobei es sich bei dem Fluid um eines der Fließmedien gasförmiger Wasserstoff, gasförmiger Stickstoff, gasförmiger Sauerstoff, gasförmiges Helium, gasförmiges Argon, bzw. um eine Mischung daraus handelt.
  20. Hochdruck-Speichertank umfassend: einen Speichertank mit einer Außenfläche, einer Innenfläche und einer Seitenwand, wobei die Seitenwand einen Tankbehälter bildet, und wobei der Speichertank so angepasst ist, dass er Fluid aufnehmen, speichern und abgeben kann; eine erste Leitung, die einen ersten Abschnitt, der in dem Tankbehälter angeordnet ist, und einen zweiten Abschnitt aufweist, der außerhalb des Speichertanks angeordnet ist, wobei Wärme von der Seitenwand auf die erste Leitung übertragen wird, um das Fluid während einer Abgabe desselben aus dem Speichertank zu erwärmen; eine zweite Leitung, die einen ersten Abschnitt, der in dem Tankbehälter angeordnet ist, und einen zweiten Abschnitt aufweist, der außerhalb des Speichertanks angeordnet ist, wobei Wärme von der Seitenwand auf die erste Leitung übertragen wird, um das Fluid während einer Abgabe desselben aus dem Speichertank zu erwärmen; und einen Einlass mit einer in der Seitenwand des Speichertanks angeordneten Dichtung, wobei die Dichtung zwischen dem Einlass und der ersten Leitung und der zweiten Leitung angeordnet ist.
  21. Speichertank nach Anspruch 16, wobei der erste Abschnitt der ersten Leitung und der erste Abschnitt der zweiten Leitung im Wesentlichen geradlinig bzw. im Wesentlichen helixförmig bzw. im Wesentlichen spiralförmig sind.
  22. Speichertank nach Anspruch 16, wobei es sich bei dem Fluid um eines der Fließmedien gasförmiger Wasserstoff, gasförmiger Stickstoff, gasförmiger Sauerstoff, und gasförmiges Helium, gasförmiges Argon, bzw. um Mischungen daraus handelt.
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