DE102014206370A1 - Druckbehälter mit einem Innen- und einem Außenbehälter - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Druckbehälter zur Speicherung von tiefkalten Gasen, insbesondere einen Kryotank, der aus einem Innen- und einem Außenbehälter besteht. Der Innenbehälter wird über eine Lagereinrichtung aus wenigstens einem Festlager und einem Loslager im Außenbehälter gehalten, wobei das Loslager als Schiebesitz mit einem in einer Gleitbuchse verschiebbaren Gleitbolzen ausgebildet ist. Dabei zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass das Loslager wenigstens einen weiteren Schiebesitz mit einem in einer weiteren Gleitbuchse verschiebbaren weiteren Gleitbolzen umfasst. Vorteilhaft sind drei Schiebesitze aus Gleitbuchse und Gleitbolzen.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Druckbehälter, insbesondere einen Kryotank, zur Speicherung von tiefkaltem, insbesondere verflüssigtem, Gas, nach dem Oberbegriff des ersten Anspruchs.
  • Aus der FR 2 323 098 B1 ist bereits bekannt, zwei einwandige Behälter, auf Abstand, ineinander, mittels Befestigungseinrichtungen, in Axialrichtung zueinander beweglich, zu fixieren, um einen doppelwandigen Druckbehälter zu erhalten, der zwischen den einwandigen Behältern einen Raum zum Evakuieren und/oder zum Unterbringen von Isolationsmaterial besitzt. Der Innenbehälter ist dabei der Druckbehälter und der Außenbehälter bildet eine dichte Außenwand zur Aufrechterhaltung des einen Wärmeübergang verlangsamenden Vakuums. Um temperaturschwankungsbedingte Ausgleichsbewegungen zwischen den beiden Behältern mit geringst möglichen Spannungserhöhungen zulassen zu können, lässt wenigstens eine von zwei Befestigungseinrichtungen Axialbewegungen zwischen den beiden Behältern zu, indem diese in Axialrichtung der zylindrisch ausgebildeten Behälter als Loslager ausgebildet ist. Während die andere Befestigungseinrichtung als Festlager gestaltet sein kann, um ein Verschieben der beiden Behälter ineinander zu verhindern. Die Befestigungseinrichtungen verbinden die beiden Behälter zylindrisch langgestreckter Form, symmetrisch zu den Behältermittenachsen, indem für jede Befestigungseinrichtung, zueinander gerichtet, jeweils ein Rohrstutzen mit Abstand zum Anderen am Innen- und am Außenbehälter angebracht ist. Die beiden Rohrstutzen sind dann miteinander verbunden durch ein ihren Zwischenraum überspannendes Rohr, auf- oder eingeschoben auf oder in die Rohrstutzen, mit Press- oder Schiebesitz oder anderweitig festgelegt. Wenigstens ein Schiebesitz zwischen einem Rohrstutzen und einem Rohrende gewährleistet eine Vermeidung des Auftretens von Längsspannungen zwischen den Behältern.
  • Es ist auch bekannt, dass die Lager wenigstens teilweise aus schlecht wärmeleitenden Stoffen bestehen, um einen Wärmeübergang vom Außen- zum Innenbehälter zu minimieren. Zum Beispiel kann ein Verbindungsrohr aus schlecht leitenden Kunststoffen hergestellt werden um den Wärmefluss in den Innenbehälter klein zu halten. Das Loslager der Innentankaufhängung wird üblicherweise durch einen konzentrisch angeordneten Schiebesitz dargestellt. Um dort ein Klemmen zu vermeiden muss jeder Schiebesitz ein gewisses Verhältnis von Durchmesser zu Länge einhalten. Die Länge kann bei gleichem Durchmesser nicht beliebig verkürzt werden. Wenn der Schiebesitz nicht vollständig innerhalb des Aufhängungsrohres untergebracht werden kann, wirkt sich dessen Länge auf die Tanklänge aus. Bei gleichem Einbauraum bedeutet dies, dass das Speichervolumen des Druckbehälters dadurch kleiner wird und es kommt zu einem erheblichen Mehrgewicht des Tanks.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Innenbehälteraufhängung für einen doppelwandigen Drucktank bereitzustellen, die möglichst wenig Gewicht besitzt und möglichst wenig Raum beansprucht, damit der Innenbehälter möglichst viel Treibstoff fassen kann.
  • Die Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschreiben die abhängigen Ansprüche.
  • Die Erfindung betrifft einen Druckbehälter zur Speicherung von kondensierten Gasen, insbesondere einen Kryotank, der aus einem Innen- und einem Aussenbehälter besteht. Der Innenbehälter wird über eine Lagereinrichtung aus wenigstens einem Festlager und einem Loslager im Außenbehälter gehalten, wobei das Loslager als Schiebesitz mit einem in einer Gleitbuchse verschiebbaren Gleitbolzen ausgebildet ist. Dabei zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass das Loslager wenigstens einen weiteren Schiebesitz mit einem in einer weiteren Gleitbuchse verschiebbaren weiteren Gleitbolzen umfasst.
  • Bei einer Lagerung des Innenbehälters über zwei oder weitere Gleitbolzen – Gleitbuchsen Schiebesitze im Loslager können die Bolzen der Schiebesitze kleiner ausgeführt werden, da mehrere Bolzen gleichzeitig Lasten übertragen. Damit ist die Tanklängenmaßkette nicht durch die Schiebesitze beeinträchtigt und das Volumen des Innenbehälters kann entsprechend der Platzeinsparung beim Loslager vergrößert werden. Somit kann im Innenbehälter vorteilhafterweise mehr Gas gespeichert werden.
  • Die Erfindung ist vorzugsweise für den Einbau in Kraftfahrzeuge vorgesehen. Falls sie dort zum Beispiel bei einem Kryotank zum Speichern eines Betriebsmittels eines Antriebsaggregats zum Einsatz kommt, ist es weiter von Vorteil, wenn der Innenbehälter einen Zylindermantel besitzt mit kleinerem Umfang als der Außenbehälter und wenn Innen- und Außenbehälter, mittels der Lagereinrichtung, ineinander mit deckungsgleicher Längsachse festgelegt sind, wobei das Loslager in Richtung der Längsachse am einen Ende und das Festlager am anderen Ende des Innenbehälters, zwischen diesem und dem Außenbehälter, positioniert ist.
  • Wenn dann noch die Gleitbolzen des Schiebesitzes des Loslagers am Innenbehälter und die Gleitbbuchsen dafür am Außenbehälter oder umgekehrt angebracht sind, sind bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Gleitbolzen und die Gleitbuchsen des Loslagers zwischen Innenbehälter und Außenbehälter, miteinander korrespondierend, jeweils an einem ersten und einem zweiten Ring ausgebildet, wobei der erste Ring mit der Stirnseite des Innenbehälters und der zweite Ring mit der Stirnseite des Außenbehälters verbunden ist. Dabei ist es besonders von Vorteil, wenn das Loslager drei Schiebesitze aus jeweils einem, in jeweils einer Gleitbuchse verschiebbaren Gleitbolzen umfasst.
  • Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind dann dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitbolzen am Aussenumfang des ersten Rings und die Gleitbuchsen am Innenumfang des zweiten Rings angebracht sind und dass wenigstens die Gleitbolzen oder die Gleitbuchsen oder deren Befestigungseinrichtung am Innenbehälter aus schlecht wärmeleitendem Material bestehen. Alternativ dazu können auch wenigstens die Gleitbolzen oder die Gleitbuchsen eine Beschichtung aus schlecht wärmeleitendem Material mindestens an den Stellen besitzen, an denen sich diese berühren. Das hat den Vorteil, dass die Festkörperwärmeleitung in den Innenbehälter minimiert ist. Das Betriebsmittel kann so länger tiefkalt gelagert werden.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels weiter erläutert. 1 zeigt in einem Teillängsschnitt ein Beispiel für ein Loslager einer Lagereinrichtung gemäß der Erfindung und 2 zeigt das Loslager der Lagereinrichtung entsprechend 1 in räumlicher Explosionsdarstellung. Es werden in beiden Figuren die gleichen Bezugszeichen für dieselben Merkmale verwendet.
  • Ein Druckbehälter, der in einem nicht gezeichneten Kraftfahrzeug als Speicher für ein Betriebsmittel eines Antriebsaggregats eingebaut ist, besteht aus einem nur abschnittsweise dargestellten, im Wesentlichen kreiszylindrischen, druckfesten Innenbehälter 11 zur Aufnahme von kondensiertem Gas, mit einem Zylindermantel 12, dessen Enden so geformt wurden, dass an jedem Ende des Innenbehälters 11 eine abgewinkelt angebrachte gerade Stirnseite 13 den Zylindermantel 12 verschließt. Außen ist an der Stirnseite 13 des Innenbehälters 11 über einen Besfestigungswinkel, als Adapter 14, ein Rohr 15 aus Kunststoff, bevorzugt aus GFK, mit seinem einen Ende angebracht. Auf das andere Ende des Rohrs 15 ist ein erster Ring 16, insbesondere aus Metall, aufgeschoben und dort fixiert, an dessen Außenumfang, regelmäßig unterteilt, drei in Richtung der Druckbehälter-Längsachse 18 gerichtete Gleitbolzen 17 festgelegt sind. Über diese drei Gleitbolzen 17 ist der Innenbehälter 11 in einem diesen umgebenden, größeren Außenbehälter 1 an seinem einen stirnseitigen Ende gelagert. Sie bilden den innentankseitigen Teil eines Loslagers einer Lagereinrichtung für den Innenbehälter 11 im Außenbehälter 1, die aus wenigstens einem nicht gezeichneten Festlager, gemäß bekanntem Stand der Technik, auf der anderen Stirnseite des Druckbehälters zwischen Innenbehälter 11 und Außenbehälter 1 und diesem Loslager besteht und den Innenbehälter 11 im Außenbehälter 1 mit deckungsgleicher Längsachse 18 auf Abstand festgelegt.
  • Das Loslager zwischen Innen- 11 und Außenbehälter 1 ist als Schiebesitz in Richtung der Längsachse 18 des Druckbehälters ausgebildet, wofür drei Gleitbuchsen 2, die letztlich mit dem Außenbehälter 1 fest verbunden sind, die drei Gleitbolzen 17 verschiebbar aufnehmen. Die Gleitbuchsen 2 befinden sich am Innenumfang eines zweiten Rings 3 aus Aluminium, der als Schweißflansch mit Abdeckung 4 in die Stirnseite 5 des Außenbehälters 1 eingebracht ist.
  • Da die Befestigungseinrichtung der Gleitbolzen 17 am Innenbehälter 11, nämlich das GFK-Rohr 15, aus schlecht wärmeleitendem Material besteht, wird ein möglicher Wärmeeintrag vom Außenbehälter 1 in den Innenbehälter 11 stark gehemmt. Der Zwischenraum 6 zwischen dem Innen- 11 und Außenbehälter 1 kann evakuiert und/oder mit nicht gezeichnetem Isolationsmaterial ausgekleidet sein.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • FR 2323098 B1 [0002]

Claims (9)

  1. Druckbehälter, insbesondere für tiefkalt, kryogen gespeicherte Gase, bestehend aus einem Innenbehälter (11), der in einem Außenbehälter (1) über eine Lagereinrichtung aus wenigstens einem Festlager und einem Loslager gehalten wird, wobei das Loslager als Schiebesitz mit einem in einer Gleitbuchse (2) verschiebbaren Gleitbolzen (17) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Loslager wenigstens einen weiteren Schiebesitz mit einem in einer weiteren Gleitbuchse (2) verschiebbaren weiteren Gleitbolzen (17) umfasst.
  2. Druckbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Loslager drei Schiebesitze aus jeweils einem, in jeweils einer Gleitbuchse (2) verschiebbaren Gleitbolzen (17) umfasst.
  3. Druckbehälter nach der Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenbehälter (11) einen Zylindermantel (12) besitzt mit kleinerem Umfang als der Außenbehälter (1) und dass Innen- (11) und Außenbehälter (1), mittels der Lagereinrichtung, ineinander mit deckungsgleicher Längsachse (18) festgelegt sind, wobei das Loslager in Richtung der Längsachse (18) am einen Ende und das Festlager am anderen Ende des Innenbehälters (11), zwischen diesem und dem Außenbehälter (1), positioniert ist.
  4. Druckbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitbolzen (17) des Schiebesitzes des Loslagers am Innenbehälter (11) und die Gleitbbuchsen (2) dafür am Außenbehälter (1) oder umgekehrt angebracht sind.
  5. Druckbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitbolzen (17) und die Gleitbuchsen (2) des Loslagers zwischen Innenbehälter (11) und Außenbehälter (1), miteinander korrespondierend, jeweils an einem ersten (16) und einem zweiten Ring (3) ausgebildet sind, wobei der erste Ring (16) mit der Stirnseite (13) des Innenbehälters (11) und der zweite Ring (3) mit der Stirnseite (5) des Außenbehälters (1) verbunden ist.
  6. Druckbehälter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitbolzen (17) am Außenumfang des ersten Rings (16) und die Gleitbuchsen (2) am Innenumfang des zweiten Rings (3) angebracht sind.
  7. Druckbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die Gleitbolzen (17) oder die Gleitbuchsen (2) oder deren Befestigungseinrichtung am Innenbehälter (11) aus schlecht wärmeleitendem Material bestehen.
  8. Druckbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die Gleitbolzen (17) oder die Gleitbuchsen (2) eine Beschichtung aus schlecht wärmeleitendem Material mindestens an den Stellen besitzen, an denen sich diese berühren.
  9. Druckbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass dieser in ein Kraftfahrzeug als Speicher für ein Betriebsmittel eines Antriebsaggregats eingebaut ist.
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