DE102010000966B4 - Pressure accumulators, in particular hydrogen pressure accumulators - Google Patents
Pressure accumulators, in particular hydrogen pressure accumulators Download PDFInfo
- Publication number
- DE102010000966B4 DE102010000966B4 DE102010000966.0A DE102010000966A DE102010000966B4 DE 102010000966 B4 DE102010000966 B4 DE 102010000966B4 DE 102010000966 A DE102010000966 A DE 102010000966A DE 102010000966 B4 DE102010000966 B4 DE 102010000966B4
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- pressure
- container body
- pressure accumulator
- fluid
- accumulator
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C1/00—Pressure vessels, e.g. gas cylinder, gas tank, replaceable cartridge
- F17C1/02—Pressure vessels, e.g. gas cylinder, gas tank, replaceable cartridge involving reinforcing arrangements
- F17C1/04—Protecting sheathings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2201/00—Vessel construction, in particular geometry, arrangement or size
- F17C2201/01—Shape
- F17C2201/0104—Shape cylindrical
- F17C2201/0109—Shape cylindrical with exteriorly curved end-piece
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2201/00—Vessel construction, in particular geometry, arrangement or size
- F17C2201/01—Shape
- F17C2201/0147—Shape complex
- F17C2201/0157—Polygonal
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2201/00—Vessel construction, in particular geometry, arrangement or size
- F17C2201/01—Shape
- F17C2201/0176—Shape variable
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2201/00—Vessel construction, in particular geometry, arrangement or size
- F17C2201/05—Size
- F17C2201/056—Small (<1 m3)
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2201/00—Vessel construction, in particular geometry, arrangement or size
- F17C2201/05—Size
- F17C2201/058—Size portable (<30 l)
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
- F17C2203/06—Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
- F17C2203/0602—Wall structures; Special features thereof
- F17C2203/0604—Liners
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
- F17C2203/06—Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
- F17C2203/0602—Wall structures; Special features thereof
- F17C2203/0612—Wall structures
- F17C2203/0626—Multiple walls
- F17C2203/0629—Two walls
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
- F17C2203/06—Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
- F17C2203/0634—Materials for walls or layers thereof
- F17C2203/0636—Metals
- F17C2203/0646—Aluminium
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
- F17C2203/06—Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
- F17C2203/0634—Materials for walls or layers thereof
- F17C2203/0658—Synthetics
- F17C2203/066—Plastics
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
- F17C2203/06—Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
- F17C2203/0634—Materials for walls or layers thereof
- F17C2203/0658—Synthetics
- F17C2203/0663—Synthetics in form of fibers or filaments
- F17C2203/0673—Polymers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2205/00—Vessel construction, in particular mounting arrangements, attachments or identifications means
- F17C2205/01—Mounting arrangements
- F17C2205/0123—Mounting arrangements characterised by number of vessels
- F17C2205/013—Two or more vessels
- F17C2205/0134—Two or more vessels characterised by the presence of fluid connection between vessels
- F17C2205/0142—Two or more vessels characterised by the presence of fluid connection between vessels bundled in parallel
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2205/00—Vessel construction, in particular mounting arrangements, attachments or identifications means
- F17C2205/03—Fluid connections, filters, valves, closure means or other attachments
- F17C2205/0302—Fittings, valves, filters, or components in connection with the gas storage device
- F17C2205/0323—Valves
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2221/00—Handled fluid, in particular type of fluid
- F17C2221/01—Pure fluids
- F17C2221/012—Hydrogen
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2223/00—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
- F17C2223/01—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the phase
- F17C2223/0146—Two-phase
- F17C2223/0153—Liquefied gas, e.g. LPG, GPL
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2223/00—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
- F17C2223/03—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the pressure level
- F17C2223/033—Small pressure, e.g. for liquefied gas
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2223/00—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
- F17C2223/03—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the pressure level
- F17C2223/036—Very high pressure (>80 bar)
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2260/00—Purposes of gas storage and gas handling
- F17C2260/01—Improving mechanical properties or manufacturing
- F17C2260/018—Adapting dimensions
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2260/00—Purposes of gas storage and gas handling
- F17C2260/04—Reducing risks and environmental impact
- F17C2260/042—Reducing risk of explosion
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2270/00—Applications
- F17C2270/01—Applications for fluid transport or storage
- F17C2270/0165—Applications for fluid transport or storage on the road
- F17C2270/0168—Applications for fluid transport or storage on the road by vehicles
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2270/00—Applications
- F17C2270/01—Applications for fluid transport or storage
- F17C2270/0165—Applications for fluid transport or storage on the road
- F17C2270/0184—Fuel cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/32—Hydrogen storage
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
Abstract
Druckspeicher (1) mit einem Behälterkörper (10) zu Aufnahme von Druckkräften, die durch Druckfüllung eines im Speicherraum (11) des Behälterkörpers (10) einfüllbaren Fluides gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälterkörper (10) von einem Hüllkörper (12) umschlossen ist, wobei zwischen dem Behälterkörper (10) und dem Hüllkörper (12) ein Zwischenraum (13) gebildet ist, in welchem das Fluid unter einem Druck aufgenommen ist, der kleiner ist als der Fluiddruck im Speicherraum (11) und der größer ist als ein Atmosphärendruck, wobei der Zwischenraum (13) mit einem Verformungsenergie aufnehmenden Füllstoff, vorzugsweise mit einem Metallschaum ausgefüllt ist.Pressure accumulator (1) with a container body (10) for absorbing pressure forces which are formed by pressure filling of a fluid that can be filled in the storage space (11) of the container body (10), characterized in that the container body (10) is enclosed by an enveloping body (12) is, wherein between the container body (10) and the enveloping body (12) an intermediate space (13) is formed in which the fluid is received under a pressure which is less than the fluid pressure in the storage space (11) and which is greater than a Atmospheric pressure, the intermediate space (13) being filled with a deformation energy absorbing filler, preferably with a metal foam.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Druckspeicher mit einem Behälterkörper zur Aufnahme von Druckkräften, die durch Druckfüllung eines im Speicherraum des Behälterkörpers einfüllbaren Fluides gebildet sind.The present invention relates to a pressure accumulator with a container body for absorbing compressive forces which are formed by pressure filling of a fluid that can be filled in the storage space of the container body.
Stand der TechnikState of the art
Aus dem Stand der Technik bekannt sind Druckspeicher für beispielsweise Wasserstoff, die beispielsweise in ein Fahrzeug eingebaut werden. Bekannte Druckspeicher besitzen einen Behälterkörper, der unter hohem Druck steht, beispielsweise durch Wasserstofffüllung bis zu 700 bar. Der Wasserstoff kann über ein Ventil in den Speicherraum gefüllt und aus diesem entnommen werden.Pressure accumulators for hydrogen, for example, which are installed in a vehicle, for example, are known from the prior art. Known pressure accumulators have a container body which is under high pressure, for example by filling with hydrogen up to 700 bar. The hydrogen can be filled into and withdrawn from the storage space via a valve.
Zum Aufbau der Wandung des Behälterkörpers sind verschiedene Typen bekannt, wobei frühere Typen I und II Stahl als Tankwandmaterial verwenden, die für Druckspeicher, die beispielsweise in Fahrzeuge eingebaut werden, sehr schwer und damit unvorteilhaft sind. Neuere Typen III und IV bedienen sich eines innenliegenden Aluminium-Liners oder eines Polymer-Liners zur Bildung des Behälterkörpers, der von einem kohlefaserverstärkten Polymer umgeben ist. Der Aluminium-Liner hat dabei die Aufgabe, die Permeation des Wasserstoffes durch die Wandung des Behälterkörpers zu minimieren. Ein Druckspeicher nach Typ IV weist einen Behälterkörper aus einem kohlefaserverstärkten Polymer auf, wodurch jedoch eine erhöhte Permeation des Wasserstoffes gegenüber dem Druckspeicher Typ III in Kauf genommen werden muss, jedoch bieten kohlefaserbasierte Druckbehälter ein günstiges Gewicht im Verhältnis zum erzielbaren Tankvolumen.Various types are known for the construction of the wall of the container body, earlier types I and II using steel as the tank wall material, which is very heavy and therefore disadvantageous for pressure accumulators that are installed in vehicles, for example. Newer types III and IV use an internal aluminum liner or a polymer liner to form the container body, which is surrounded by a carbon fiber-reinforced polymer. The task of the aluminum liner is to minimize the permeation of hydrogen through the walls of the container body. A pressure accumulator according to type IV has a container body made of a carbon fiber reinforced polymer, which means that increased permeation of hydrogen compared to the pressure accumulator type III has to be accepted, but carbon fiber-based pressure tanks offer a favorable weight in relation to the achievable tank volume.
Zwischen einer vollen Druckfüllung des Speicherraumes im Behälterkörper, beispielsweise mit Wasserstoff bis zu 700 bar, und einer vollständigen Entleerung bis zu lediglich 5 bar, kann der Behälterkörper eine Dehnung von bis zu 2 % des Volumens aufweisen. Dadurch nimmt der Durchmesser und die Länge eines Druckspeichers in zylindrischer Form in der Größenordnung von cm zu bzw. ab. Diesen Effekt nennt man das „Atmen“ des Druckspeichers. Beim Druckspeicher Typ III führt die Wechselbeanspruchung leicht zu erhöhten Undichtigkeiten. Folglich werden auch an eine Polymerhülle hohe Anforderungen hinsichtlich hoher mechanischer Stabilität und niedriger Wasserstoff-Permeabilität gestellt.Between a full pressure filling of the storage space in the container body, for example with hydrogen up to 700 bar, and a complete emptying up to only 5 bar, the container body can have an expansion of up to 2% of the volume. As a result, the diameter and length of a pressure accumulator in a cylindrical shape increases or decreases in the order of cm. This effect is called the "breathing" of the pressure accumulator. In the case of type III pressure accumulators, alternating loads can easily lead to increased leaks. Consequently, high demands are also placed on a polymer shell with regard to high mechanical stability and low hydrogen permeability.
Aus der
Aus der
Aus der
Aus der
Aus der US 2008 / 0 168 776 A1 ist ein Druckgasspeicher mit einer Ummantelung bekannt.From US 2008/0168776 A1 a compressed gas reservoir with a casing is known.
Bei derartigen aus dem Stand der Technik bekannten Druckspeichern ergibt sich der Nachteil, dass einerseits eine hohe Permeabilität in Kauf genommen werden muss, was zu einem Verlust des Fluides im Speicherraum führt. Ferner ergibt sich auch bei mehrschichtigen Behälterkörpern der Nachteil, dass in einem Crashfall, beispielsweise bei einer mechanischen äußeren Einwirkung auf die Behälterwand, ein Leck entstehen kann oder im schlimmsten Fall sogar ein schlagartiger Druckverlust die Folge sein kann. Daher ist es wünschenswert, die Sicherheit von Druckspeichern, insbesondere von Wasserstoffspeichern, weiter zu erhöhen, wobei zugleich eine Minimierung der Permeabilität und damit der Druckverlust des Wasserstoffes als Ziel verfolgt wird.In such pressure accumulators known from the prior art, there is the disadvantage that, on the one hand, a high permeability has to be accepted, which leads to a loss of the fluid in the storage space. Furthermore, even with multi-layer container bodies there is the disadvantage that in the event of a crash, for example in the event of a mechanical external effect on the container wall, a leak can occur or, in the worst case, even a sudden pressure loss can result. It is therefore desirable to further increase the safety of pressure accumulators, in particular of hydrogen accumulators, the aim being at the same time to minimize the permeability and thus the pressure loss of the hydrogen.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Druckspeicher vorstehend bezeichneter Art mit einer erhöhten Sicherheit bei äußerer mechanischer Einwirkung und bei gleichzeitig verringerter Permeabilität zur Minimierung des Verlustes von im Behälterkörper aufgenommenen Fluides zu erzielen. It is therefore the object of the present invention to achieve a pressure accumulator of the type described above with increased safety in the event of external mechanical action and with simultaneously reduced permeability in order to minimize the loss of fluids received in the container body.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Druckspeicher gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 in Verbindung mit den kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved on the basis of a pressure accumulator according to the preamble of
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass der Behälterkörper von einem Hüllkörper umschlossen ist, wobei zwischen dem Behälterkörper und dem Hüllkörper ein Zwischenraum gebildet ist, in welchem das Fluid unter einem Druck aufgenommen ist, der kleiner ist als der Fluiddruck im Speicherraum und der größer ist als ein Atmosphärendruck.The invention includes the technical teaching that the container body is enclosed by an enveloping body, an intermediate space being formed between the container body and the enveloping body, in which the fluid is received under a pressure that is less than and greater than the fluid pressure in the storage space is than an atmospheric pressure.
Durch die erfindungsgemäße Ausführung eines Druckspeichers wird der Vorteil erreicht, dass durch einen Aufbau des Druckspeichers mit einem Behälterkörper und einem Hüllkörper mit einem zwischen dem Behälterkörper und dem Hüllkörper vorgesehenen Zwischenraum sowohl die Sicherheit des Druckspeichers erhöht werden kann als auch die Permeabilität minimiert wird. In einem Crashfall, beispielsweise durch einen Unfall eines Fahrzeugs, in dem der Druckspeicher eingebaut ist, wirkt eine mechanische Einwirkung hauptsächlich oder ausschließlich auf den Hüllkörper ein, wobei erst durch eine massive Verformung des Hüllkörpers eine Einwirkung auf den Behälterkörper erfolgen kann. Durch den erfindungsgemäßen Zwischenraum zwischen dem Behälterkörper und dem Hüllkörper wird folglich die mechanische Einwirkung auf den Behälterkörper minimiert oder sogar ausgeschlossen. Ebenso wird die Permeation minimiert, da diese eine Funktion der Druckdifferenz zwischen der Innenseite und der Außenseite einer Wandung ist. Da im Zwischenraum ein sehr geringer Fluiddruck herrscht, erfolgt lediglich eine minimale oder gar keine Diffusion des eingefassten Fluides zur Außenseite des Hüllkörpers, auf der Atmosphärendruck herrscht. Der Zwischenraum wirkt folglich als eine Art Druckpuffer, wobei das durch den Behälterkörper diffundierende und in den Zwischenraum eintretende Fluid ebenfalls einer Nutzung zugeführt werden kann, wie untenstehend näher beschrieben.The design of a pressure accumulator according to the invention has the advantage that by constructing the pressure accumulator with a container body and an enveloping body with an intermediate space provided between the container body and the enveloping body, both the security of the pressure accumulator can be increased and the permeability can be minimized. In the event of a crash, for example due to an accident in a vehicle in which the pressure accumulator is installed, a mechanical effect acts mainly or exclusively on the enveloping body, and an effect on the container body can only take place through massive deformation of the enveloping body. The intermediate space according to the invention between the container body and the enveloping body consequently minimizes or even excludes the mechanical effect on the container body. The permeation is also minimized, since this is a function of the pressure difference between the inside and the outside of a wall. Since there is a very low fluid pressure in the intermediate space, there is only minimal or no diffusion of the enclosed fluid to the outside of the enveloping body, on which atmospheric pressure prevails. The intermediate space consequently acts as a type of pressure buffer, wherein the fluid diffusing through the container body and entering the intermediate space can also be used, as described in more detail below.
Weiterhin erfindungsgemäß ist der Zwischenraum mit einem Füllstoff ausgefüllt, der eine Energieaufnahme im Verformungsfall ermöglicht, wobei der Füllstoff vorzugsweise durch ein Metallschaum gebildet sein kann. Wichtig ist bei der Auswahl des Füllstoffes die Möglichkeit der Energieaufnahme im Crashfall, um eine Einwirkung auf den Behälterkörper zu minimieren, der die Druckkräfte durch die Druckbefüllung des im Speicherraum unter Druck gesetzten Fluides aufnimmt. Somit kann der Zwischenraum entweder einen Hohlraum bilden oder dieser ist mit dem Füllstoff wenigstens teilweise ausgefüllt, wobei der Füllstoff wiederum zur Erhöhung der Struktursteifigkeit des Druckspeichers dienen kann.Furthermore, according to the invention, the intermediate space is filled with a filler which enables energy to be absorbed in the event of deformation, wherein the filler can preferably be formed by a metal foam. When selecting the filler, it is important to be able to absorb energy in the event of a crash, in order to minimize any effect on the container body, which absorbs the pressure forces caused by the pressure filling of the pressurized fluid in the storage space. Thus, the intermediate space can either form a cavity or this is at least partially filled with the filler, wherein the filler can in turn serve to increase the structural rigidity of the pressure accumulator.
Vorteilhafterweise kann der erfindungsgemäße Druckspeicher für ein Fluid Anwendung finden, das aus Wasserstoff besteht, so dass der Druckspeicher als Wasserstoffdruckspeicher ausgebildet ist. Wasserstoff weist auf Grund des zweiatomigen Aufbaues und der geringen Größe der
Der Druckspeicher kann mit besonderem Vorteil zum Einbau in ein Kraftfahrzeug ausgebildet sein. Insbesondere vorteilhaft ist ein Einbau in Kraftfahrzeugen, die mit Wasserstoff als Energieträger betrieben werden, wie beispielsweise mit einem Wasserstoff-Verbrennungsmotor oder beispielsweise mit einem Brennstoffzellen-Antrieb. Dabei kann der erfindungsgemäße Wasserstoffdruckspeicher vorteilhaft eingesetzt werden.The pressure accumulator can be designed with particular advantage for installation in a motor vehicle. Installation in motor vehicles that are operated with hydrogen as the energy carrier, such as, for example, with a hydrogen internal combustion engine or with a fuel cell drive, is particularly advantageous. The hydrogen pressure accumulator according to the invention can advantageously be used here.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann der Behälterkörper aus einem Kunststoff-Liner oder einem Aluminium-Liner ausgebildet sein, der mit einer Wicklung eines Faserwerkstoffes umwickelt ist. Durch die geometrische Trennung des Behälterkörpers mit dem Hüllkörper findet die Bewegung durch die „Atmung“ des Behälterkörpers durch ein Druckbefüllen und ein Entleeren des Speicherraumes lediglich im Behälterkörper statt. Die Atmungsbewegung wird im Wesentlichen nicht auf den Hüllkörper übertragen, wodurch sich Vorteile bei der Anordnung des Druckspeichers ergeben, insbesondere bei einer Befestigung des Druckspeichers in einem Kraftfahrzeug.According to a further advantageous embodiment, the container body can be formed from a plastic liner or an aluminum liner around which a winding of a fiber material is wrapped. Due to the geometric separation of the container body with the enveloping body, the movement through the "breathing" of the container body through pressure filling and emptying of the storage space takes place only in the container body. The breathing movement is essentially not transmitted to the enveloping body, which results in advantages in the arrangement of the pressure accumulator, in particular when the pressure accumulator is fastened in a motor vehicle.
Der Behälterkörper kann grundsätzlich aus einem Kunststoff-Liner oder einem Aluminium-Liner ausgebildet sein, wobei der Liner mit einer Wicklung eines Faserwerkstoffes umwickelt ist. Der Liner bildet zunächst die Grundform des Behälterkörpers, wobei die Druckkräfte durch die Wicklung des Faserwerkstoffes aufgenommen werden. Folglich kann der Behälterkörper einen Druckspeicher bilden, der nach Art eines Druckspeichers Typ III oder Typ IV ausgeführt ist. Über diesen Stand der Technik hinaus wird der Hüllkörper mit einem Abstand zur Bildung des Zwischenraumes um den Behälterkörper herum geschaffen, um die der Erfindung zugrunde liegenden Nachteile des Standes der Technik zu überwinden.The container body can in principle be formed from a plastic liner or an aluminum liner, the liner being wrapped with a winding of a fiber material. The liner initially forms the basic shape of the container body, the compressive forces being absorbed by the winding of the fiber material. Consequently, the container body can form a pressure accumulator which is designed in the manner of a type III or type IV pressure accumulator. In addition to this prior art, the enveloping body is created with a spacing for the formation of the intermediate space around the container body in order to overcome the disadvantages of the prior art on which the invention is based.
Alternativ kann der Behälterkörper selbst aus einem faserverstärkten Polymer ausgebildet sein, wobei Werkstoffe bekannt sind, die als Faserverbundwerkstoffe nach einem thermischen Verfahren derart aushärten können, dass ein formstabiler Behälterkörper entsteht, wobei zur Aufnahme von Druckkräften der Faseranteil im Verbundwerkstoff dient.Alternatively, the container body itself can be made from a fiber-reinforced polymer, materials being known which, as fiber composites, can cure by a thermal process in such a way that a dimensionally stable container body is created, the fiber portion in the composite being used to absorb compressive forces.
Nach einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Druckspeichers kann ein Nebenspeicher vorgesehen sein, der mit dem Zwischenraum über eine Fluidleitung fluidisch verbunden ist. Der Nebenspeicher bietet einen Speicherraum, wobei durch die fluidische Verbindung dieses Speicherraums mit dem Zwischenraum eine Vergrößerung des Volumens des Zwischenraums ermöglicht wird. Damit ergibt sich die Möglichkeit, die Menge des Fluides, die durch Diffusion durch den Behälterkörper in den Zwischenraum gelangt, zu vergrößern. Der Nebenspeicher kann dabei räumlich getrennt vom Druckspeicher angeordnet sein, wobei die Fluidleitung zur Verbindung des Nebenspeichers mit dem Zwischenraum die entsprechende Länge aufweisen kann. Ebenso ergibt sich die Möglichkeit, den Nebenspeicher angrenzend an den Druckspeicher anzuordnen, so dass der Nebenspeicher den Druckspeicher beispielsweise wenigstens teilweise umschließt. Der Nebenspeicher kann beispielsweise eine Rechteckform oder jede Quader- oder Freiform aufweisen, wobei der Druckspeicher vorzugsweise eine zylindrische Form mit abgerundeten Enden besitzt, da ein runder Querschnitt des Druckspeichers hohe Druckkräfte durch die Druckfüllung des Speicherraums mit dem Fluid besser aufnehmen kann. Hingegen nimmt der Nebenspeicher das Fluid lediglich mit einem geringen Druck beispielsweise mit maximal 3 bar auf, so dass der Nebenspeicher mit Vorteil eine beliebige Form besitzen und den Behälterkörper bevorzugt umschließen kann. Damit ergibt sich eine verbesserte Platzausnutzung beim Einbau des Druckspeichers beispielsweise in ein Kraftfahrzeug.According to a further possible embodiment of the pressure accumulator according to the invention, a secondary accumulator can be provided which is fluidically connected to the intermediate space via a fluid line. The secondary storage offers a storage space, whereby through the fluidic connection this storage space with the interspace allows an increase in the volume of the interspace. This results in the possibility of increasing the amount of fluid that reaches the intermediate space by diffusion through the container body. The secondary storage can be arranged spatially separated from the pressure storage, wherein the fluid line for connecting the secondary storage with the intermediate space can have the appropriate length. There is also the possibility of arranging the secondary storage device adjacent to the pressure storage device, so that the secondary storage device at least partially encloses the pressure storage device, for example. The secondary storage device can, for example, have a rectangular shape or any cuboid or free form, the pressure storage device preferably having a cylindrical shape with rounded ends, since a round cross section of the pressure storage device can better absorb high pressure forces due to the pressure filling of the storage space with the fluid. In contrast, the secondary storage unit takes up the fluid only at a low pressure, for example a maximum of 3 bar, so that the secondary storage unit can advantageously have any shape and can preferably enclose the container body. This results in an improved utilization of space when installing the pressure accumulator, for example in a motor vehicle.
Weiterhin ist es von Vorteil, dass der Nebenspeicher mit einem Tieftemperatur-Metallhydrid gefüllt ist. Ebenso kann der Zwischenraum mit einem Tieftemperatur-Metallhydrid gefüllt sein. Metallhydride eignen sich vorzugsweise zur Speicherung von Wasserstoff, ohne diesen unter hohen Druck zu setzen. Eine Raumeinheit Metallhydrid kann beispielsweise bis zu 600 Raumeinheiten gasförmigen Wasserstoffs speichern. Eine Kombination von Füllstoff zur Aufnahme von Verformungsenergie und von Metallhydrid zur Speicherung von Wasserstoff bietet eine weitere vorteilhafte Ausführung zur Auffüllung des Zwischenraumes.It is also advantageous that the secondary storage unit is filled with a low-temperature metal hydride. Likewise, the space can be filled with a low-temperature metal hydride. Metal hydrides are particularly suitable for storing hydrogen without putting it under high pressure. For example, a metal hydride unit can store up to 600 units of gaseous hydrogen. A combination of filler to absorb deformation energy and of metal hydride to store hydrogen offers a further advantageous embodiment for filling up the space.
Der Speicherraum kann über wenigstens ein Ventil fluidisch mit einem Verbraucher verbunden sein. Ferner kann der Zwischenraum und/oder der Nebenspeicher ebenfalls mit einem Verbraucher verbunden sein, wofür ein weiteres Ventil dienen kann. Beispielsweise kann bei Erreichen eines Grenzdruckes im Zwischenraum bzw. im Nebenspeicher ein Ventil öffnen, um das Fluid dem Verbraucher zuzuführen. Somit kann das durch Permeation aus dem Speicherraum des Behälterkörpers verlorene Fluid ebenfalls einem Verbraucher, vorzugsweise dem gleichen Verbraucher, zugeführt werden.The storage space can be fluidically connected to a consumer via at least one valve. Furthermore, the intermediate space and / or the secondary storage unit can also be connected to a consumer, for which purpose a further valve can be used. For example, when a limit pressure is reached in the intermediate space or in the secondary storage unit, a valve can open in order to supply the fluid to the consumer. The fluid lost through permeation from the storage space of the container body can thus also be fed to a consumer, preferably the same consumer.
FigurenlisteFigure list
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:
-
1 eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispieles eines Druckspeichers und -
2 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispieles des erfindungsgemäßen Druckspeichers mit einem Nebenspeicher.
-
1 a schematic view of an embodiment of a pressure accumulator and -
2 a schematic representation of a further embodiment of the pressure accumulator according to the invention with a secondary storage.
Der in
Erfindungsgemäß ist der Behälterkörper
Über eine Fluidleitung
Die vorliegende Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktive Einzelheiten, räumliche Anordnungen und Verfahrensschritte, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.The present invention is not limited in its implementation to the preferred exemplary embodiments specified above. Rather, a number of variants are conceivable which make use of the solution shown even in the case of fundamentally different designs. All of the features and / or advantages arising from the claims, the description or the drawings, including structural details, spatial arrangements and method steps, can be essential to the invention both individually and in a wide variety of combinations.
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102010000966.0A DE102010000966B4 (en) | 2010-01-18 | 2010-01-18 | Pressure accumulators, in particular hydrogen pressure accumulators |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102010000966.0A DE102010000966B4 (en) | 2010-01-18 | 2010-01-18 | Pressure accumulators, in particular hydrogen pressure accumulators |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102010000966A1 DE102010000966A1 (en) | 2011-07-21 |
DE102010000966B4 true DE102010000966B4 (en) | 2021-08-26 |
Family
ID=44313808
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102010000966.0A Active DE102010000966B4 (en) | 2010-01-18 | 2010-01-18 | Pressure accumulators, in particular hydrogen pressure accumulators |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102010000966B4 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102016220996A1 (en) * | 2016-10-25 | 2018-04-26 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | A pressure vessel having an outlet for fuel accumulated between a liner and a fiber reinforced layer |
DE102019220512A1 (en) | 2019-12-23 | 2021-06-24 | Robert Bosch Gmbh | Process for producing a component for storing or distributing compressed gas and a component for storing or distributing compressed gas |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3282459A (en) | 1964-10-02 | 1966-11-01 | Allis Chalmers Mfg Co | Pressure vessel having concentric casings |
US4805445A (en) | 1986-07-02 | 1989-02-21 | Societe Francaise De Stockage Geologique- Geostock | Process for monitoring the leaktightness of a storage facility |
DE10160701A1 (en) | 2001-12-11 | 2003-06-18 | Miliauskaite Asta | Tank for liquids or/and gases under pressure has several containers, at least two nested with inner wall side of outer container and outer wall side of inner container under liquid or gas pressure |
US20080168776A1 (en) | 2007-01-11 | 2008-07-17 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Hydrogen Storage Tank System Based on Gas Adsorption on High-Surface Materials Comprising an Integrated Heat Exchanger |
DE102008039573A1 (en) | 2007-08-29 | 2009-04-16 | GM Global Technology Operations, Inc., Detroit | Diffusion layer for pressure vessels |
-
2010
- 2010-01-18 DE DE102010000966.0A patent/DE102010000966B4/en active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3282459A (en) | 1964-10-02 | 1966-11-01 | Allis Chalmers Mfg Co | Pressure vessel having concentric casings |
US4805445A (en) | 1986-07-02 | 1989-02-21 | Societe Francaise De Stockage Geologique- Geostock | Process for monitoring the leaktightness of a storage facility |
DE10160701A1 (en) | 2001-12-11 | 2003-06-18 | Miliauskaite Asta | Tank for liquids or/and gases under pressure has several containers, at least two nested with inner wall side of outer container and outer wall side of inner container under liquid or gas pressure |
US20080168776A1 (en) | 2007-01-11 | 2008-07-17 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Hydrogen Storage Tank System Based on Gas Adsorption on High-Surface Materials Comprising an Integrated Heat Exchanger |
DE102008039573A1 (en) | 2007-08-29 | 2009-04-16 | GM Global Technology Operations, Inc., Detroit | Diffusion layer for pressure vessels |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102010000966A1 (en) | 2011-07-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE69408731T2 (en) | Storage tanks for hydrocarbons under pressure | |
EP3027955B1 (en) | Tank | |
WO2019015885A1 (en) | Device for storing compressed fluids | |
DE10392240B4 (en) | Hybrid hydrogen storage tank and method of storing hydrogen in such a tank | |
WO2007074098A1 (en) | Vehicle having a gas tank | |
DE102010044035B4 (en) | System for supplying a mobile device with a gaseous fuel | |
WO2023006869A1 (en) | Pressure vessel, pressure vessel system, motor vehicle and method for forming ribs | |
DE102018000756A1 (en) | Compressed gas tank and compressed gas storage | |
DE102016201477A1 (en) | Pressure vessel and method for producing a pressure vessel | |
DE102010033597A1 (en) | Device for storing low molecular weight gases | |
DE102010000966B4 (en) | Pressure accumulators, in particular hydrogen pressure accumulators | |
DE102006021012B4 (en) | Vehicle with a gas tank | |
DE102019132060A1 (en) | Method for manufacturing a motor vehicle and method for manufacturing a plurality of motor vehicles | |
DE102017210720A1 (en) | Pressure vessel with deformation element and motor vehicle | |
DE102016220148A1 (en) | Pressure vessel with a pipe surrounding the container and manufacturing process | |
DE102009024794A1 (en) | Hydrogen tank for use in motor vehicle, has multi-shell structure with tank volumes enclosed from each other, where higher and lower filling pressures of tank volumes are decreased outwardly, and tank walls exhibiting different shapes | |
DE102016113652B4 (en) | Composite pressure vessel of non-cylinder type of vehicle | |
DE102012224246A1 (en) | Apparatus and method for on-board production of fuel for a fuel cell car | |
WO2021116020A1 (en) | Motor vehicle comprising a hard shell for protecting a fuel-carrying connecting element | |
DE102020123303A1 (en) | Storage arrangement for a vehicle for storing and releasing a compressed gas, and a vehicle with such a storage arrangement | |
DE102013012287A1 (en) | Storage container arrangement for a vehicle with a storage medium storing a medium, in particular a storage medium | |
WO2019219298A1 (en) | Motor vehicle having a pressure vessel, and operating method for a motor vehicle | |
DE102014209916A1 (en) | High pressure vessel | |
DE202005020780U1 (en) | Vehicle, has pressure gas tank in the form of prism or cuboid, and metal organic framework that is arranged inside pressure gas tank for storing gaseous fuel, where contour of gas tank is adapted to hollow space and contour of vehicle | |
DE102017210722B4 (en) | Motor vehicle and pressure vessel with diverging connecting pipe |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |