DE102014201328A1

DE102014201328A1 - Befestigungsanordnung für einen Druckbehälter oder Gastank

Info

Publication number: DE102014201328A1
Application number: DE102014201328.3A
Authority: DE
Inventors: Bastian Landeck
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2014-01-24
Filing date: 2014-01-24
Publication date: 2015-07-30

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Befestigungsanordnung für einen Druckbehälter oder Gastank, welcher auf einer Struktur bspw. eines Kraftfahrzeugs aufliegt und mittels zumindest eines Spannbands, welches die Außenwand des Druckbehälters oder Gastanks abschnittsweise umgibt und direkt oder indirekt an der besagten Struktur befestigt ist, ausreichend sicher an besagter Struktur gehalten ist, wobei im Hinblick auf betriebsbedingte geringfügige Dimensionsänderungen des Druckbehälters oder Gastanks am Spannband eine Maßnahme zur Darstellung einer gewissen Elastizität desselben dargestellt ist. Hierfür weist die an der Außenwand des Druckbehälters oder Gastanks anliegende Oberfläche des Spannbands oder einer Zwischenlage zwischen der besagten Außenwand und dem Spannband ein derartiges Profil auf, dass diese Oberfläche im nicht verspannten Zustand des Spannbandes nicht vollflächig auf der Außenwand des Druckbehälters oder Gastanks aufliegt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Befestigungsanordnung für einen Druckbehälter oder Gastank, welcher auf einer Struktur bspw. eines Kraftfahrzeugs aufliegt und mittels zumindest eines Spannbands, welches die Außenwand des Druckbehälters oder Gastanks abschnittsweise umgibt und direkt oder indirekt an der besagten Struktur befestigt ist, ausreichend sicher an besagter Struktur gehalten ist, wobei im Hinblick auf betriebsbedingte geringfügige Dimensionsänderungen des Druckbehälters oder Gastanks am Spannband eine Maßnahme zur Darstellung einer gewissen Elastizität desselben dargestellt ist. Zum Stand der Technik wird beispielshalber auf die DE 20 2007 015 487 U1 verwiesen.
Druckbehälter zur Aufnahme von beispielsweise Erdgas oder Wasserstoff unter hohem Druck kommen in Kraftfahrzeugen als Gastanks zum Einsatz und werden dabei üblicherweise mittels Spannbändern an einer Struktur des Fahrzeugs befestigt, auf welcher sie auch aufliegen. Dabei werden Spannbänder, welche aus einem Stahlwerkstoff bestehen und unter Zwischenlage einer Gummiunterlage, welche vorliegend auch als Elastomer-Element oder allgemein als „Zwischenlage” bezeichnet wird und fest mit dem Stahl-Spannband verbunden sein kann aber nicht verbunden sein muss, sowohl zur Befestigung eines Druckbehälters im Fahrzeug als auch zur Befestigung von Komponenten am Druckbehälter verwendet. Diese Spannbänder liegen dabei (seltener) direkt oder (zumeist) unter Zwischenlage einer Gummiunterlage oder dgl. indirekt auf der Oberfläche des üblicherweise im wesentlichen kreiszylindrischen Druckbehälters auf und umgreifen diesen dabei sich in dessen Umfangsrichtung erstreckend über einem Segment von beispielsweise 270° bis 360°.
Solche Druckbehälter oder Gastanks dehnen sich in Abhängigkeit vom Befüllgrad und somit vom Innendruck im Behälter mehr oder weniger aus, d. h. können mit Änderung des Befüllgrads auch geringfügige Dimensions-Änderungen erfahren. Da sichergestellt sein muss, dass der Druckbehälter oder Gastank unabhängig von solchen geringen Dimensionsänderungen unter allen zu erwartenden Betriebsbedingungen bspw. des Fahrzeugs sicher und fest gehalten wird, muss eine Befestigungsanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs in der Lage sein, solche geringen Dimensionsänderungen zu kompensieren. Die über der (in Richtung der Zylinderachse betrachteten) Länge des Drucktanks üblicherweise mehreren Spannbänder müssen also unterschiedliche Ausdehnungen des Druckbehälters im Durchmesser sowie in der Länge (zwischen zwei Spannbandbefestigungen) ertragen und dabei den Druckbehälter fest in Position halten. Wäre dies nicht gewährleistet, so könnte es aufgrund von Durchmesser-Änderungen und/oder Längen-Änderungen des Druckbehälters zu einem Rutschen zwischen dem Spannband und dem Druckbehälter oder zwischen dem Stahlband des Spannbands und der genannten Gummiunterlage kommen, womit nicht mehr gewährleistet wäre, dass der Druckbehälter axial und rotatorisch in Position bleibt. Letzteres wäre im Fahrzeug-Einsatzfall kritisch insbesondere für die mit der Fzg.-Karosserie verbundenen Rohrleitungsanschlüsse am Drucktank.
Durch gezielte Dimensionierung beispielsweise der Gummiunterlage bzw. allgemein üblicherweise elastomeren Zwischenlage wird im Stand der Technik die Federwirkung bzw. Elastizität des Spannbandes gezielt derart eingestellt, dass die zuvor genannte Anforderung des sicheren Halts des Druckbehälters eingehalten wird; alternativ kann auch die Elastomer-Mischung bzw. chemische Zusammensetzung der Zwischenlage geeignet modifiziert bzw. angepasst werden.
Es hat sich jedoch gezeigt, dass ein weiterer Parameter zur gezielten Einstellung der Elastizität eines Spannbands für die Befestigung eines Druckbehälters oder Gastanks bspw. eines Fahrzeugs wünschenswert wäre, da sich mit den bislang zur Verfügung stehenden Parametern teilweise unvertretbar voluminöse (d. h. insbesondere dicke) Zwischenlagen ergeben, die zu spürbaren Bauraumeinschränkungen bspw. in einem Personenkraftwagen führen können oder zulasten des Durchmessers des Druckbehälters gehen.
Hiermit soll folglich ein solcher weiterer Parameter aufgezeigt werden (= Aufgabe der vorliegenden Erfindung). Die Lösung dieser Aufgabe ist für eine Befestigungsanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass die an der Außenwand des Druckbehälters oder Gastanks anliegende Oberfläche des Spannbands oder einer Zwischenlage zwischen der besagten Außenwand und dem Spannband ein derartiges Profil aufweist, dass diese Oberfläche im nicht verspannten Zustand des Spannbandes nicht vollflächig auf der Außenwand des Druckbehälters oder Gastanks aufliegt. Im Sinne einer vorteilhaften Weiterbildung kann im Spannband oder in der besagten Zwischenlage zumindest ein Hohlraum vorgesehen sein.
Die hier vorgeschlagene (weitere) Maßnahme zur gezielten Einstellung der Elastizität eines Spannbands zum Befestigen eines Druckbehälters oder Gastanks bspw. eines Kraftfahrzeugs zur Erfüllung der Funktionsanforderungen besteht in anderen Worten ausgedrückt in einer besonderen Profilierung des Spannbandes. Demnach ist die auf der Außenwand des Druckbehälters aufliegende Auflage-Oberfläche des Spannbandes, worunter auch eine vorzugsweise durch ein Elastomer-Element gebildete Zwischenlage zwischen einem Stahl-Spannband und dem Druckbehälter fallen soll, derart geformt, dass diese Oberfläche jedenfalls dann nicht vollflächig oder vollständig auf der Druckbehälter-Außenwand aufliegt, solange das Spannband noch nicht endgültig verspannt ist. Ein solches Profil der der Außenwand des Druckbehälters zugewandten Oberfläche des Spannbandes kann beispielsweise als Sägezahnprofil oder Wellenprofil oder dgl. gestaltet sein, wobei die Betrachtungsrichtung für dieses Sägezahnprofil oder Wellenprofil oder dgl., d. h. die Blickrichtung, in welcher man dieses Profil erkennt, entweder in Richtung der Zylinderachse des zylindrischen Drucktanks oder in dessen Umfangsrichtung weisen kann. Mit einem Verspannen des Spannbandes wird sich insbesondere im Falle einer elastomeren Zwischenlage dieses Profil zwar verformen; dennoch kann durch eine solche Profilierung einfach eine gegenüber einer Ausführungsform ohne solche Profilierung signifikant geänderte Elastizität des Spannbandes dargestellt werden. Entsprechendes gilt für die bereits kurz genannte Weiterbildung, wonach innerhalb des Spannbandes oder der besagten Zwischenlage vorzugsweise mehrere kleinere Hohlräume vorgesehen sind.
Die beigefügte Prinzipskizze 2 zeigt einen Schnitt durch ein auf der Außenhaut 3 eines Druckbehälters 30 aufliegendes erfindungsgemäßes Spannband 1 im nicht verspannten Zustand, während 1 eine Ansicht eines bzw. des Druckbehälters 30 mit zwei erfindungsgemäßen Spannbändern 1 zeigt. Jedes Spannband 1 besteht aus einem umhüllenden Stahl-Spannband 1a und einer in Radialrichtung R bezüglich des in 2 nicht näher dargestellten Druckbehälters 30 innerhalb dieses Stahl-Spannbands 1a liegenden elastomeren Zwischenlage 1b. Letztere liegt mit ihrer dem Stahl-Spannband 1a abgewandten Oberfläche 2 auf der Außenwand 3 des Druckbehälters 30 außenseitig auf. In 2 ist von diesem Druckbehälter 30 lediglich ein Bruchstück von dessen Außenwand 3 sowie des von dieser Außenwand 3 umgebenen Liners 4 dargestellt. In 2 weit unterhalb dieses Liners 4 liegt die (in der Figurendarstellung horizontal verlaufende) Zylinderachse des (wie üblich im wesentlichen kreiszylindrischen) Druckbehälters 30, bezüglich derer die genannte Radialrichtung R dargestellt ist. Wie ersichtlich ist die genannte Oberfläche 2 des Spannbandes 1 derart hier in Richtung der Zylinderachse des Druckbehälters 30 wellenfömig geformt, dass diese jedenfalls im nicht verspannten Zustand des Spannbands 1 nicht vollständig auf der Außenwand 3 aufliegt. Damit kann die Elastizität des Spannbands 1 gezielt eingestellt werden; ebenso wie durch das gezielte Vorsehen mehrerer kleiner vorgesehener Hohlräume 5 in der elastischen bzw. elastomeren, d. h. aus einem Elastomermaterial bestehenden Zwischenlage 1b.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202007015487 U1 [0001]

Claims

Befestigungsanordnung für einen Druckbehälter (30) oder Gastank, welcher auf einer Struktur bspw. eines Kraftfahrzeugs aufliegt und mittels zumindest eines Spannbands (1), welches die Außenwand (3) des Druckbehälters (30) oder Gastanks abschnittsweise umgibt und direkt oder indirekt an der besagten Struktur befestigt ist, ausreichend sicher an besagter Struktur gehalten ist, wobei im Hinblick auf betriebsbedingte geringfügige Dimensionsänderungen des Druckbehälters (30) oder Gastanks am Spannband (1) eine Maßnahme zur Darstellung einer gewissen Elastizität desselben dargestellt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die an der Außenwand (3) des Druckbehälters (30) oder Gastanks anliegende Oberfläche (2) des Spannbands (1) oder einer Zwischenlage (1b) zwischen der besagten Außenwand (3) und dem Spannband (1a) ein derartiges Profil aufweist, dass diese Oberfläche (2) im nicht verspannten Zustand des Spannbandes (1) nicht vollflächig auf der Außenwand (3) des Druckbehälters oder Gastanks aufliegt.
Befestigungsanordnung nach Anspruch 1, wobei die das besagte Profil aufweisende Zwischenlage (1b) des Spannbands durch ein Elastomer-Element gebildet ist.
Befestigungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei im Spannband (1) oder in der besagten Zwischenlage (1b) zumindest ein Hohlraum (5) vorgesehen ist.