DE102015204623A1

DE102015204623A1 - Kryogener Druckbehälter und Verfahren zum Montieren eines kryogenen Druckbehälters

Info

Publication number: DE102015204623A1
Application number: DE102015204623.0A
Authority: DE
Inventors: Julius Basler-Meier; Bastian Landeck
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2015-03-13
Filing date: 2015-03-13
Publication date: 2016-09-15

Abstract

Die hier offenbarte Technologie betrifft einen kryogenen Druckbehälter 40, mit einen Innenbehälter 10 zur Speicherung eines Fluides, einen Außenbehälter 30 und mindestens eine Aufhängung 20 zur Anbringung des Innenbehälters 10 an den Außenbehälter 30. Die Aufhängung 20 weist einen gewölbten Aufhängungsabschnitt 27 auf, der ausgebildet ist, an einem ebenfalls gewölbten Außenbehälterabschnitt 35 anzuliegen.

Description

Die hier offenbarte Technologie betrifft einen kryogenen Druckbehälter und ein Verfahren zum Montieren eines kryogenen Druckbehälters.
Kryogene Druckbehälter sind aus dem Stand der Technik bekannt. Sie umfassen einen Innenbehälter sowie einen diesen unter Bildung eines evakuierten Zwischenraumes umgebenden Außenbehälter. Kryogene Druckbehälter werden bspw. für Kraftfahrzeuge eingesetzt, in denen ein unter Umgebungsbedingungen gasförmiger Kraftstoff tiefkalt und somit im Wesentlichen im flüssigen Aggregatszustand oder im überkritischen Zustand gespeichert wird. Solche Kraftstoffe werden bspw. bei Temperaturen von ca. 30 K bis ca. 360 K in den kryogenen Druckbehältern gespeichert. Die Druckbehälter bedürfen einer extrem guten Isolation, um einen unerwünschten Wärmeeintrag in das kryogen gespeicherte Medium so weit wie möglich zu verhindern. Um den Wärmeeintrag zu verhindern sind daher hochwirksame Isolationshüllen vorgesehen, u. a. bspw. eine Vakuumhülle. Beispielsweise offenbart die DE 102 49 250 A1 einen solchen Druckbehälter.
Der Innenbehälter ist über eine Innentankaufhängung in dem Außenbehälter befestigt. Die Innentankaufhängung muss die mechanische Halterung des Innenbehälters gewährleisten, sollte gleichzeitig aber einen möglichst geringen Wärmeeintrag in den Innentank hervorrufen. Die Innentankaufhängung muss an den Innentank und den Außentank mechanisch angebunden werden. Innen- und Außenbehälter werden in der Regel bis zu einem fortgeschrittenen Fertigungsstadium unabhängig voneinander produziert und zu gegebenem Zeitpunkt miteinander verbunden. Trotz Verkettung aller beteiligten Fertigungstoleranzen muss das Fügen beider Komponenten möglich sein. Eine extrem enge Tolerierung aller Einzelteile (Maßtoleranz, Form- und Lagetoleranz) würde konventionelle/einfache/billige Fügekonzepte zwischen Innen- und Außentank erlauben. Die notwendige enge Tolerierung aller Einzelteile würde jedes Bauteil jedoch extrem teuer machen, was insgesamt zu hohen Herstellkosten führt.
Es besteht ein Bedarf, die vorbekannten Druckbehälter dahingehend weiter zu entwickeln, dass der Wärmeübergang vom Außenbehälter zum Innenbehälter, insbesondere die Wärmeleitung über die Innenbehälteraufhängung, reduziert ist. Ferner ist es ein Bedürfnis, die mechanische Belastbarkeit, insbesondere hinsichtlich etwaiger Verkehrsunfälle, weiter zu erhöhen. Ein weiteres Bedürfnis besteht darin, das Gewicht, den Bauraum und/oder die Herstellkosten weiter zu reduzieren, wobei eine verspannungsfreie Positionierung von Innenbehälter im Außenbehälter bevorzugt unter allen Druck- und Temperaturbedingungen gegeben sein soll. Es ist u. a. die Aufgabe der hier offenbarten Technologie, den/die aus dem Stand der Technik resultierende(n) Nachteil(e) zu reduzieren oder zu beheben. Die Aufgabe(n) wird/werden gelöst durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs. Die abhängigen Patentansprüche stellen bevorzugte Ausgestaltungen dar.
Die hier offenbarte Technologie betrifft einen kryogenen Druckbehälter mit einem Innenbehälter, einem Außenbehälter und mindestens einer Aufhängung, bevorzugt zwei Aufhängungen, zur Anbringung des Innenbehälters an den Außenbehälter des kryogenen Druckbehälters, insbesondere eines Kraftfahrzeuges. Der Außenbehälter des kryogenen Druckbehälters ist bspw. der Behälter, der von außen zugänglich ist und an das Kraftfahrzeug montierbar bzw. montiert ist. Der Innenbehälter des kryogenen Druckbehälters ist der Behälter, der das zu speichernde Fluid, bspw. Wasserstoff oder verflüssigtes Erdgas (LNG), bei Temperaturen von bspw. ca. 30 K bis ca. 360 K speichern kann. Zwischen dem im Außenbehälter angeordneten Innenbehälter und dem Außenbehälter ist zumindest bereichsweise ein zumindest weitgehend evakuierter Bereich angeordnet. Sowohl an dem Innenbehälter als auch an dem Außenbehälter können weitere Isolationsmaßnahmen oder Verstärkungsmaßnahmen, bspw. weitere faserverstärkte Schichten, vorgesehen sein. Der Innenbehälter kann bspw. einen Aluminiumliner umfassen.
Im Innenbehälter können Fluide bei einem Druck von mehreren hundert bar gespeichert sein. Der Innenbehälter kann beispielsweise als Hochdruckgasbehälter ausgeführt sein, beispielsweise als ein Typ II, III oder IV Druckbehälter. Solche Druckbehälter umfassen faserverstärkte Laminate, die einen Innenliner ganz oder teilweise umgeben. Der Liner ist bei Typ II und III Behältern aus Metall gebildet, z. B. Aluminium. Auch Kunststoffliner (Vollkomposit-Behälter, Typ IV Behälter) sind bekannt.
Die Aufhängung umfasst einen sphärisch geformten bzw. gewölbten Aufhängungsabschnitt. Der Aufhängungsabschnitt ist ausgebildet, an bzw. in einem ebenfalls gewölbten Außenbehälterabschnitt anzuliegen bzw. aufgenommen zu werden. Der gewölbte Außenbehälterabschnitt ist fest mit dem Außenbehälter verbindbar bzw. verbunden. Beispielsweise kann der Außenbehälterabschnitt einstückig mit dem Außenbehälter ausgebildet sein. In einer alternativen Ausführung ist der gewölbte Außenbehälterabschnitt Teil eines Flansches, der mit dem Außenbehälter verbindbar ist bzw. verbunden wird.
Der gewölbte Aufhängungsabschnitt kann insbesondere derart an dem gewölbten Behälterabschnitt anliegen bzw. in ihm aufgenommen sein, dass der gewölbte Aufhängungsabschnitt und der gewölbte Außenbehälterabschnitt zumindest zeitweise eine gelenkige Lagerung ausbilden.
Insbesondere kann der gewölbte Aufhängungsabschnitt an den ebenfalls gewölbten Außenbehälterabschnitt derart anliegen bzw. derart aufgenommen sein, dass eine rotatorische Relativbewegung der beiden Bauteile (Aufhängungsabschnitt und Außenbehälterabschnitt) um eine Achse senkrecht zur Längsachse V-V des Innenbehälters zumindest zeitweise ermöglicht wird.
Vorteilhaft sind der gewölbte Aufhängungsabschnitt und der ebenfalls gewölbte Außenbehälterabschnitt derart ausgebildet und angeordnet, dass ein Toleranzausgleich möglich ist, insbesondere ein Toleranzausgleich hinsichtlilch:

– einer Winkelabweichung zwischen den Längs- bzw. Mittelachsen von Innen- und Außentank (also eine Winkelabweichung der Achsen V-V, S-S bzgl. der y-Achse und/oder der z-Achse in 2);
– des radialen Versatzes, d. h. parallele Verschiebung der Längs- bzw. Mittelachsen des Innenbehälters und Außenbehälters zueinander.

In einer bevorzugen Ausgestaltung weisen der gewölbte Aufhängungsabschnitt und der ebenfalls gewölbte Außenbehälterabschnitt korrespondierende Wölbungen auf, insbesondere derart, dass die beiden Bauteile in Ihren Wölbungen – zumindest größtenteils, bevorzugt vollständig – flächig aneinander anliegen können.
Die hier offenbarte Technologie ermöglicht es, etwaige Toleranzen besser auszugleichen. Der Innenbehälter und der Außenbehälter sind je nach Ausführung bis zu zwei Meter lang. Ihre Toleranzen können durch die hier gezeigten Aufhängung großzügiger bemessen sein, was die Fertigungskosten reduziert. Ferner dienen die gewölbten Flächen während der Montage zusätzlich als Zentrierhilfen.
Vorteilhaft kann der gewölbte Aufhängungsabschnitt und/oder der gewölbte Außenbehälterabschnitt ringförmig ausgebildet sein. Bevorzugt kann der ringförmige Aufhängungsabschnitt konzentrisch zur Längsachse der Aufhängung und/oder der ringförmige Außenbehälterabschnitt konzentrisch zur Längsachse des Außenbehälters ausgebildet und angeordnet sein.
Bevorzugt kann der Aufhängungsabschnitt an einem Ringelement der Aufhängung vorgesehen sein. Bevorzugt wird der ringförmige Aufhängungsabschnitt von mehreren, insbesondere tellerförmigen, Gewölbeflächen bzw. Gewölbeplatten ausgebildet. Besonders bevorzugt sind diese Gewölbeflächen bzw. Gewölbeplatten auf dem Ringelement gleichmäßig verteilt ausgebildet. Ferner bevorzugt stehen die Gewölbeflächen bzw. Gewölbeplatten vom Ringelement derart vor, dass sie an dem ebenfalls gewölbten Außenbehälterabschnitt anliegen bzw. aufgenommen werden können. Besonders vorteilhaft ist das Ringelement als weiterer Außenring ausgebildet, der, wie nachstehend weiter diskutiert wird, Teil eines Pressverbandes ist. Eine solche Ausgestaltung verringert den Bedarf an Bauraum und reduziert das Gewicht.
Bevorzugt umfasst der Druckbehälter mindestens ein Befestigungsmittel, das geeignet ist, nach erfolgter Positionierung des Innenbehälters in den Außenbehälter die Aufhängung an den Außenbehälter direkt oder indirekt zu befestigen. Zunächst einmal kann hierzu jegliches Befestigungsmittel eingesetzt werden, die während einer Montage bzw. Positionierung die Relativbewegung der gewölbten Abschnitte zueinander ermöglicht und erst in einem nachgelagerten Schritt die Komponenten aneinander befestigt. Grundsätzlich sind also alle Verbindungstechniken, wie bspw. Formschluss, Kraftschluss und/oder Stoffschluss denkbar.
Besonders bevorzugt ist ein Druckbehälter, bei dem das mindestens eine Befestigungsmittel den Aufhängungsabschnitt mit dem Außenbehälterabschnitt verspannt.
Insbesondere kann das mindestens eine Befestigungsmittel mindestens eine Schraube oder mindestens ein Bolzen sein, die bzw. der im montierten Zustand durch mindestens eine Durchführung der Aufhängung oder des Außenbehälters hindurchgeführt ist. Insbesondere kann die/der mindestens eine Schraube bzw. Bolzen und die Durchführung dabei ein Spiel aufweisen, bevorzugt derart, dass das Spiel groß genug ist, um etwaige Lagetoleranzen zwischen dem Innenbehälter und dem Außenbehälter zu kompensieren. Anstatt Schrauben/Bolzen sind auch andere Arten der Verspannung der beiden gewölbten Bauteile denkbar. Vorteilhaft an einer solchen mechanischen Befestigung ist, dass keine Ausgasung stattfindet, die später zu einer Degradation des Vakuums führen könnte.
Die Durchführung kann ein Durchgangsloch sein, dass bspw. im gewölbten Außenbehälterabschnitt und/oder im gewölbten Aufhängungsabschnitt vorgesehen ist.
Besonders bevorzugt umfasst der Druckbehälter zwei Aufhängungen, wobei eine Aufhängung mit dem Außenbehälter ein Loslager ausbildet und die zweite Aufhängung zusammen mit dem Außenbehälter ein Festlager ausbildet. Aufgrund von Druck- und/oder Temperaturunterschiede kommt es zu einer signifikaten Längendehnung des Innentanks, die je nach Ausgestaltung schon im Centimeterbereich liegen kann. Diese Längendehnung kann durch die Festlager-Loslageranordnung im Wesentlichen verspannungsfrei kompensiert werden.
Die hier offenbarte Technologie betrifft ferner ein Verfahren zum Montieren des hier gezeigten kryogenen Druckbehälters, umfassend die Schritte:

• Bereitstellen eines Innenbehälters und eines Außenbehälters;
• Positionieren von Innenbehälter und Außenbehälter, so dass der Aufhängungsabschnitt an den Außenbehälterabschnitt anliegt; und
• Befestigen der Aufhängung an den Außenbehälter.

Die Aufhängung umfasst bevorzugt ein erstes Rohr, das mit dem Innenbehälter an einer ersten Verbindungsstelle, insbesondere an einem Ende des ersten Rohrs, direkt oder indirekt verbindbar bzw. verbunden ist.
Das erste Rohr ist an einer weiteren bzw. dritten Verbindungsstelle C (nachstehend wird vereinfachend der Begriff „weitere Verbindungsstelle C” verwendet) direkt oder indirekt mit dem Außenbehälter verbunden. Mit anderen Worten kann der Außenbehälter direkt an einem Element der Verbindungsstelle C anliegen. Der Außenbehälter kann aber auch indirekt über ein weiteres Bauelement, bspw. ein zweites Rohr (nachstehend erläutert) und/oder dem gewölbten Aufhängungsabschnitt mit einem Element der Verbindungsstelle C verbunden sein.
Jeweils an der ersten Verbindungsstelle A und/oder an der weiteren Verbindungsstelle C sind ein Innenring und ein Außenring in bzw. auf das erste Rohr so eingepresst bzw. aufgepresst, dass der Innenring und der Außenring mit dem dazwischen angeordneten Abschnitt des ersten Rohrs einen Pressverband ausbilden. Insbesondere sind die jeweiligen Innen- und Außenringe zumindest teilweise übereinander angeordnet.
Die Aufhängung kann ferner ein zweites Rohr umfassen, das mit dem Außenbehälter an einer zweiten Verbindungsstelle B direkt oder indirekt verbindbar bzw. verbunden ist.
Das erste Rohr und/oder das zweite Rohr sind zumindest bereichsweise aus einem faserverstärkten Kunststoffmaterial, bevorzugt aus einem glasfaserverstärktem und/oder ein aramidfaserverstärktem Kunststoffmaterial, ausgebildet. Bevorzugt sind das erste Rohr und das zweite Rohr aus demselben faserverstärkten Kunststoffmaterial ausgebildet.
Bevorzugt sind das erste Rohr und das zweite Rohr ineinander liegend angeordnet, insbesondere konzentrisch zueinander. Bevorzugt liegt das erste Rohr in dem zweiten Rohr. Es ist aber auch möglich, dass das erste Rohr außen liegt und das zweite Rohr innenliegend angeordnet ist. Sind das erste Rohr und das zweite Rohr ineinander liegend bzw. verschachtelt angeordnet, so lässt sich auf besonders geringem Bauraum eine lange Wärmeabbaustrecke realisieren, wodurch die Wärmeleitung über die Innenbehälteraufhängung auch auf kleinem Bauraum effizient verringert werden kann. Vorteilhaft sind das erste Rohr und/oder das zweite Rohr parallel zur Längsachse V-V, S-S des Innenbehälters und/oder des Außenbehälters angeordnet.
Das erste Rohr kann an der weiteren Verbindungsstelle C mit dem zweiten Rohr verbunden sein. Die weitere Verbindungsstelle C kann beabstandet von der ersten Verbindungsstelle A und/oder von der zweiten Verbindungsstelle B angeordnet sein. Beabstandet bedeutet in diesem Zusammenhang, dass der Abstand zwischen der ersten Verbindungsstelle A bzw. der zweiten Verbindungsstelle B und der weiteren Verbindungsstelle C mindestens 40%, ferner bevorzugt mindestens 75%, und besonders bevorzugt mindestens 80% der Länge des jeweiligen Rohrs beträgt.
Das erste Rohr und/oder das zweite Rohr hat/haben bevorzugt einen runden oder ovalen Querschnitt. Es können jedoch auch andere Querschnittsgeometrien, wie bspw. ein im Wesentlichen rechteckiger Rohrquerschnitt, vorgesehen sein. Ferner können im Rohr Längsschlitze vorgesehen sein. Mit anderen Worten kann das erste Rohr und/oder das zweite Rohr in Umfangsrichtung Unterbrechungen aufweisen. Mitunter sind also auch zueinander in einer Längsrichtung parallel verlaufende Streben, die insgesamt so angeordnet sind, dass sie einen runden, ovalen oder im Wesentlichen vieleckigen Querschnitt ausbilden, als ein Rohr im Sinne der hier offenbarten Technologie anzusehen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung umfasst die Aufhängung mehr als zwei ineinander liegende Rohre, wobei insbesondere in zumindest einem zusätzlichen weiteren Verbindungsabschnitt C' die Enden zweier benachbarter Rohre zu einem (erweiterten) Pressverband zusammengepresst sein können. Die (erweiterten) Pressverbände der zusätzlichen weiteren Verbindungsstellen C sind bevorzugt alternierend innenbehälterseitig oder außenbehälterseitig angeordnet.
Jeweils an der zweiten Verbindungsstelle B und/oder an der weiteren Verbindungsstelle C kann ein weiterer Innenring und ein weiterer Außenring in bzw. auf das zweite Rohr so eingepresst bzw. aufgepresst sein, dass der weitere Innenring und der weitere Außenring mit dem dazwischen angeordneten Abschnitt des zweiten Rohrs einen Pressverband ausbilden.
Einpressen bezieht sich auf einen (weiteren) Innenring, der auf die Innenseite des ersten und/oder zweiten Rohrs eingepresst wird. Der Begriff „aufgepresst” indes bezieht sich auf einen (weiteren) Außenring, der an einer Außenseite des ersten oder zweiten Rohrs aufgepresst wird. Ein Pressverband als solcher ist aus dem Stand der Technik bekannt, bspw. von Borungen und Wellen. Die den Pressverband ausbildenden Bauteile sind dabei so gestaltet, dass zwischen zu fügenden Bauteilen vor dem Fügen ein Übermaß vorhanden ist (Übermaßpassung).
Bevorzugt sind der Innenring, der Außenring, der weitere Innenring und/oder der weitere Außenring aus einem Metallmaterial hergestellt, insbesondere aus Stahl. Besonders bevorzugt sind die (weiteren) Innen- und Außenringe einer Verbindungsstelle A, B, C aus demselben Metallmaterial, insbesondere aus demselben Stahl hergestellt. Ferner weisen die Ringe einer Verbindungsstelle bevorzugt gleiche Wanddicken auf. So gestaltete Innen- bzw. Außenringe einer Verbindungsstelle weisen ein annähernd gleiches thermisches Außendehnungsverhalten auf. Somit lässt sich der Fügedruck des Pressverbandes auch bei unterschiedlichen Temperaturen annähernd konstant halten. Bevorzugt sind der Innenring und der Außenring der Verbindungsstelle A aus dem Stahl 1.4980 gefertigt. Ferner bevorzugt sind die Innenringe und Außenringe der Verbindungsstelle B und/oder C aus dem Stahl 42CrMo4 gefertigt. Der Stahl 1.4980 weist vergleichsweise gute Eigenschaften unter kryogenen Bedingungen auf und eignet sich daher besonders für den Einsatz in Bauteilen, die wärmeleitend mit dem Innenbehälter verbunden sind.
Das faserverstärkte Kunststoffmaterial kann im Matrixmaterial ein Harz mit einer Glasübergangstemperatur von mindestens 80°C und mit einer Viskosität bei 80°C von maximal ca. 100 mPa·s, bevorzugt zwischen ca. 15 und ca. 40 mPa·s und besonders bevorzugt von ca. 20 mPa·s aufweisen.
Bevorzugt bildet das Harz das Matrixmaterial. Das faserverstärkte Kunststoffmaterial kann im Matrixmaterial ein cykloaliphatischen Epoxidharz aufweisen. Zumindest ein Teil, bevorzugt sämtliche, der Glasfasern des faserverstärkten Kunststoffmaterials, weisen einen Filamentdurchmesser von weniger als 20 Mikrometer, und besonders bevorzugt von weniger als 10 Mikrometer auf. Die hier beschriebene Kombination von Fasermaterial und Matrixmaterial zeichnet sich insbesondere durch hervorragende mechanische Eigenschaften bei tiefkalten kryogenen Bedingungen aus. Insbesondere haben zahlreiche Versuche ergeben, dass – entgegen den Berechnungsergebnissen aus der klassischen Laminattheorie – die hier offenbarte Kombination dazu geeignet ist, auch unter tiefkalten Bedingungen und hohen thermischen Schwankungen hohen mechanischen Beanspruchungen stand zu halten, ohne dass es aufgrund von thermischen Eigenspannungen zu Zwischenfaserbrüchen kommt.
Das faserverstärkte Kunststoffmaterial kann ein Laminat sein, insbesondere mit unidirektionalen Schichten. Das faserverstärkte Kunststoffmaterial kann einen ausgeglichenen Winkelverbund aufweisen. Bevorzugt beträgt der Betrag des Faserwinkels α 30° bis 60°, ferner bevorzugt 40° bis 50°, und besonders bevorzugt ca. 45°. Besonders bevorzugt handelt es sich also um ein mehrschichtiges Laminat, wobei die Fasern von zumindest zwei im Wesentlichen unidirektionalen Faserschichten einen zur Rohrlängsachse S-S des ersten und/oder zweiten Rohrs aufweisen. Der Faserwinkel α beträgt bevorzugt ±30° bis ±60°, ferner bevorzugt von ±40° bis ±50°, und besonders bevorzugt von ca. ±45°. Die positiven Werte bezeichnen den positiven Faserwinkel +α und die negativen Werte den negativen Faserwinkel –α.
An den lastübertragenden Oberflächen des Innenrings, des Außenrings, des weiteren Innenrings und/oder des weiteren Außenrings, können zumindest bereichsweise Erhebungen vorgesehen sein, die derart gestaltet und angeordnet sind, dass die Erhebungen in das faserverstärkte Kunststoffmaterial eindringen können. Insbesondere sind die Erhebungen dergestalt, dass sie im Vergleich zu nicht lastübertragenden Oberflächen des Innenringes eine erhöhte Tiefe, insbesondere Rautiefe oder Einstichtiefe, gegenüber anderen Oberflächen aufweisen, die im verbauten Zustand nicht lastübertragend sind. Bevorzugt sind die Erhebungen bspw. in einem gesonderten Verfahrensschritt in den (weiteren) Innenring bzw. Außenring eingebracht worden. Die Tiefen der Erhebungen sind zu unterscheiden von der Rautiefe an anderen Stellen, die sich bspw. aufgrund der Fertigungsverfahren einstellen und oft um ein Vielfaches kleiner sind als die Tiefen der Erhebung. Die Erhebung kann bspw. durch Sandstrahlen oder durch Rändeln eingebracht werden. Bevorzugt ist auf jedem Millimeter in axialer Richtung S-S des (weiteren) Innen- bzw. Außenrings mindestens eine Erhebung angeordnet.
Bevorzugt verlaufen die Erhebungen im Wesentlichen in Umfangsrichtung des (weiteren) Innen- bzw. Außenrings. Die Erhebungen können bspw. als Rillen ausgebildet sein. Ferner bevorzugt kann die lastübertragende Oberfläche eine Verzahnung aufweisen, bevorzugt eine Mikroverzahnung.
Die lastübertragenden Oberflächen können zumindest bereichsweise eine Verzahnung aufweisen, die ein Zahn-Plateau mit einer Breite von max. 0,1 mm, bevorzugt von max. 0,03 mm aufweist. Ferner bevorzugt weist die Verzahnung einen Flankenwinkel von 50 bis 70°, besonders bevorzugt von ca. 60° auf. Eine Verzahnung mit einer solchen Zahngeometrie stellt eine ausreichende Festigkeit der Zähne sicher und ermöglicht zudem das Eindringen der Zähne in das vergleichsweise weiche faserverstärkte Kunststoffmaterial. Kann sich die Verzahnung gut in das faserverstärkte Kunststoffmaterial verankern, so lassen sich die maximal übertragbaren Kräfte deutlich steigern.
Ferner bevorzugt weist die Verzahnung eine Steigung von ca. 0,5 bis 0,1, und besonders bevorzugt von ca. 0,25 mm auf. Liegt eine geringe Steigung vor, so lassen sich mehr Kräfte in axialer Richtung S-S übertragen. Ferner kann sich die Gefahr verringern, dass der Innenbehälter sich von dieser Verschraubung lösen kann. Die Verzahnung kann einen schraubenförmigen Verlauf aufweisen. Ebenso kann eine Verzahnung aus vielen parallelen Kreiserhebungen gebildet sein. Neben verbesserten mechanischen Belastungswerten verringert eine solche Mikroverzahnung die Herstellungskosten. Die Mikroverzahnung kann mit bekannten Werkzeugen und Verfahren hergestellt werden.
Bevorzugt weist die Verzahnung eine Einstichtiefe von ca. 0,17 mm auf, wobei diese abhängig vom Radius R variieren kann.
Aspekte der hier offenbarten Aufhängung können auch anhand folgender Aspekte beschrieben werden, die unabhängig vom Aspekt des Toleranzausgleichs ist:

1. Aufhängung 20 zur Anbringung eines Innenbehälters 10 an einem Außenbehälter 30 eines kryogenen Druckbehälters 40, mit einem ersten Rohr 22, das mit dem Innenbehälter 10 an einer ersten Verbindungsstelle A verbindbar ist; wobei das erste Rohr 22 an einer weiteren Verbindungsstelle C mit dem Außenbehälter 30 verbindbar ist, wobei das erste Rohr 22 zumindest bereichsweise aus einem faserverstärkten Kunststoffmaterial ausgebildet ist, wobei an der ersten Verbindungsstelle A und/oder an der weiteren Verbindungsstelle C ein Innenring 222, 224 und ein Außenring 223, 225 in bzw. auf das erste Rohr 22 so eingepresst bzw. aufgepresst sind, dass der Innenring 222, 224 und der Außenring 223, 225 mit dem dazwischen angeordneten Abschnitt des ersten Rohrs 22 einen Pressverband ausbilden.
2. Aufhängung 20 nach Aspekt 1, wobei die Aufhängung 20 ein zweites Rohr 24 umfasst, das mit dem Außenbehälter 30 an einer zweiten Verbindungsstelle B verbindbar ist; wobei das erste Rohr 22 und das zweite Rohr 24 ineinander liegend angeordnet sind, wobei das erste Rohr 22 an der weiteren Verbindungsstelle C mit dem zweiten Rohr 24 verbunden ist, und wobei das zweite Rohr 24 zumindest bereichsweise aus einem faserverstärkten Kunststoffmaterial ausgebildet ist.
3. Aufhängung 20 nach Aspekt 2, wobei an der zweiten Verbindungsstelle B und/oder an der weiteren Verbindungsstelle C ein weiterer Innenring 242, 243 und ein weiterer Außenring 243, 245 in bzw. auf das zweite Rohr 24 so eingepresst bzw. aufgepresst sind, dass der weitere Innenring 242, 243 und der weitere Außenring 243, 245 mit dem dazwischen angeordneten Abschnitt des zweiten Rohrs 24 einen Pressverband ausbilden.
4. Aufhängung nach einem der vorherigen Aspekte, wobei der Innenring 222, 224, der Außenring 223, 225, der weitere Innenring 242, 243 und/oder der weitere Außenring 243, 245 aus einem Metallmaterial, insbesondere aus Stahl, hergestellt sind.
5. Aufhängung nach einem der vorherigen Aspekte, wobei das faserverstärkte Kunststoffmaterial des ersten Rohres 22 und/oder des zweiten Rohres 24 einen ausgeglichenen Winkelverbund aufweist, wobei der Betrag des Faserwinkels α 30° bis 60°, bevorzugt 40° bis 50°, und besonders bevorzugt ca. 45° beträgt.
6. Aufhängung nach einem der vorherigen Aspekte, wobei an lastübertragenden Oberflächen des Innenrings 222, 224, des Außenrings 223, 225, des weiteren Innenrings 242, 243 und/oder des weiteren Außenrings 243, 245 zumindest bereichsweise Erhebungen E vorgesehen sind, die derart gestaltet und angeordnet sind, dass die Erhebungen E in das faserverstärkte Kunststoffmaterial eindringen können.
7. Aufhängung nach einem der vorherigen Aspekte, wobei die lastübertragenden Oberflächen zumindest bereichsweise eine Verzahnung E aufweisen, wobei die Verzahnung ein Zahnplateau mit einer Breite b_Zahn von maximal 0,1 mm, bevorzugt von weniger als 0,03 mm aufweist.
8. Kryogener Druckbehälter 40, mit einem Innenbehälter 10, einen Außenbehälter 30 und mindestens eine Aufhängung 20 nach einem der vorherigen Aspekte.
9. Druckbehälter 40 nach Aspekt 8, wobei das erste Rohr 22 mit einem Dom 12 des Innenbehälters 10 verbunden ist.
10. Verfahren zur Herstellung einer Aufhängung 20 nach einem der vorherigen Aspekte, umfassend die Schritte:
– Bereitstellen eines ersten Rohres 24, eines Innenringes 222, 224 und eines Außenringes 223, 225, wobei der Innenring 222, 224 und der Außenring 223, 225 Bauteile einer Verbindungsstelle A, C sind, wobei zumindest der Innenring 222, 224 oder der Außenring 223, 225 eine lastübertragende Oberfläche aufweist, wobei die lastübertragende Oberfläche zumindest bereichsweise eine Verzahnung E oder zumindest bereichsweise Erhebungen E aufweist;
– Ein- bzw. Aufpressen des einen Bauteils mit der lastübertragenden Oberfläche in bzw. auf das erste Rohr 22; und
– Ein- bzw. Aufpressen des anderen Bauteils in bzw. auf das erste Rohr 22.
11. Verfahren nach Aspekt 10, wobei die Kontaktfläche des anderen Bauteils, die im montierten Zustand an dem ersten Rohr 22 anliegt, mit einem Schmiermittel, bevorzugt einem aushärtendem Harz, zumindest bereichsweise benetzt ist.
12. Verfahren nach Aspekt 10 oder 11, ferner umfassend die Schritte:
– Bereitstellen eines zweiten Rohres 24, eines weiteren Innenringes 242, 243 und eines weiteren Außenringes 243, 245, wobei der weitere Innenring 242, 243 und der weitere Außenring 243, 245 weitere Bauteile einer Verbindungsstelle B, C sind, wobei zumindest der weitere Innenring 242, 243 oder der weitere Außenring 243, 245 eine lastübertragende Oberfläche aufweist, wobei die lastübertragende Oberfläche zumindest bereichsweise eine Verzahnung E oder zumindest bereichsweise Erhebungen E aufweist;
– Ein- bzw. Aufpressen des einen weiteren Bauteils mit der lastübertragenden Oberfläche in bzw. auf das zweite Rohr 24; und
– Ein- bzw. Aufpressen des anderen weiteren Bauteils in bzw. auf das zweite Rohr 24.

Die hier offenbarte Technologie wird nun anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Querschnittsansicht eines kryogenen Druckbehälters 4 gemäß dem Stand der Technik,
2 eine schematische Querschnittsansicht eines kryogenen Druckbehälters 40 mit der hier offenbarten Aufhängung 20,
3 eine vergrößerte Darstellung eines Festlagers, wie es beispielsweise auf der linken Seite in 2 vorgesehen sein kann,
4 eine vergrößerte Darstellung eines Loslagers, wie es beispielsweise auf der rechten Seite in 2 vorgesehen sein kann,
5 eine schematische Querschnittsansicht einer Aufhängung 20,
6 eine schematische Querschnittsansicht einer Verzahnung E, und
7 und 8 schematische Draufsichten auf die Ringelemente 270.
1 zeigt einen Druckbehälter 4 mit einem Innenbehälter 1, der in einem Außenbehälter 3 aufgenommen ist. Die Mittenachse S-S des Außenbehälters 3 fluchtet nicht mit der Längs- bzw. Mittenachse V-V des Innenbehälters 1. Bei vorbekannten Lösungen werden die Aufhängungen 2 über entsprechende ebenen Flächen aneinander befestigt. Etwaige Lagetoleranzen, wie bspw. den hier dargestellten Winkelversatz, können durch solche ebenen Flächen nicht ausgeglichen werden. Vielmehr kommt es zu Spannungen im Innenbehälter 1 und/oder Außenbehälter 3, sofern sich der Innenbehälter 1 überhaupt montieren lässt.
Der in 2 dargestellte kryogene Druckbehälter 40 ist an seinen beiden Enden an der Fahrzeugkarosserie 50 montiert. Der Außenbehälter 30 grenzt den kryogenen Druckbehälter 40 gegenüber der Umgebung ab. Etwaige Zu- und Ableitung zum bzw. vom kryogenen Druckbehälter sind in dieser vereinfachten Darstellung weggelassen worden. Der Innenbehälter 10 ist beabstandet vom Außenbehälter 30 im Außenbehälter 30 angeordnet. Der hier dargestellte Innenbehälter 10 umfasst an seinen beiden Enden Dome 12. Zwischen dem Innenbehälter 10 und dem Außenbehälter 30 befindet sich ein weitgehend evakuierter Raum. Der Innenbehälter 10 ist an seinen Domen 12 über eine Aufhängung 20 mit dem Außenbehälter 30 verbunden. In der hier dargestellten Ausgestaltung findet Wärmeleitung hauptsächlich im Bereich der Aufhängungen 20 statt. In der 2 gestrichelt dargestellt sind die aus einem faserverstärkten Kunststoffmaterial hergestellten Rohre 22, 24.
Die Aufhängung 20 weist zudem zwei gewölbte Aufhängungsabschnitte 27 auf, die ausgebildet sind, an ebenfalls gewölbte Außenbehälterabschnitte 35 anzuliegen. Die gewölbten Abschnitte 27, 35 sind derart angeordnet und ausgebildet, das etwaige Lagetoleranzen nicht zum Verspannen der Bauteile führen. Vielmehr ermöglichen die gewölbten Abschnitte 27, 35 rotatorische Relativbewegungen um Achsen senkrecht zur Innenbehälterlängsachse V-V. Aufgrund der Fügefolge der Bauteile kann sich eine abweichende Orientierung der gewölbten Abschnitte 27, 35 für die beiden Lagerseiten ergeben (vgl. 3 und 4).
3 zeigt eine vergrößerte Ansicht einer Aufhängung 20, die einen hier teilweise dargestellten Innenbehälter 10 mit einem hier nicht dargestellten Außenbehälter 30 verbindet. Inder Verbindungsstelle A ist ein erstes Rohr 22 mit dem Innenbehälter 10 verbunden. Das erste Rohr 22 ist konzentrisch in einem zweiten Rohr 24 angeordnet und mit diesem über einen Pressverband an der weiteren Verbindungsstelle C verbunden. An der zweiten Verbindungsstelle B bildet das Ringelement 270 den weiteren Außenring 243 aus, der zusammen mit dem weiteren Innenring 242 das zweite Rohr 24 in einem Pressverband hält. Am Ringelement 270 sind mehrere Gewölbeflächen 272 vorgesehen, die hier sowohl in radialer Richtung R als auch in axialer Richtung Z vom Ringelement 270 vorstehen. Die Gewölbeflächen 272 sind einstückig mit dem Ringelement 270 ausgebildet (vgl. 7). Im hier dargestellten montierten Zustand liegen die Gewölbeflächen 272 an dem ebenfalls gewölbten Außenbehälterabschnitt 35 an. Der gewölbte Außenbehälterabschnitt 35 ist hier in einem Flansch 350 ausgebildet, der wiederum vor der Montage des Innenbehälters in den Außenbehälter mit dem Außenbehälter 30 (nicht dargestellt) verbunden wird. Die Befestigungsmittel 34 sind hier als Schrauben 34 ausgebildet, die von der äußeren Seite des Flansches 350 durch die Durchführung 354 hindurchgeführt sind. Die Durchführungen 354 sind als Durchgangslöcher ausgebildet, welche einen wesentlich größeren Durchmesser aufweisen als der Schaft der Schrauben 34. Insbesondere weisen die Schraube 34 und die Durchführungen 354 ein solches Spiel auf, dass etwaige Lagetoleranzen zwischen Außenbehälter 30 und Innenbehälter 10 ausgeglichen werden können. Die gewölbten Aufhängungsabschnitte 272 weisen ebenfalls Durchgangsbohrungen auf, die hier mit einem Gewinde versehen sind. Die Schrauben 34 greifen in das Gewinde dieser Durchgangsbohrung ein und verspannen im positionierten Zustand den gewölbten Aufhängungsabschnitt 27 und den gewölbten Außenbehälterabschnitt 35 miteinander.
4 zeigt schematisch das Loslager. Wie bei der 3 ist hier der Innenbehälter 10 über das erste Rohr 22 und das zweite Rohr 24 mit dem weiteren Außenring 243 verbunden. Einstückig mit dem weiteren Außenring 243 ist hier mindestens ein Gleitlager 276 ausgebildet, das auf jeweils einem Gleitbolzen 356 in axialer Richtung Z gleitbar angeordnet ist. Der Gleitbolzen 356 ist fest in ein Brückenelement 358 aufgenommen. Das Brückenelement 358 liegt auf dem Ringelement 270 auf. An dem Ringelement 270 ist der Aufhängungsabschnitt 27 ausgebildet, der an dem gewölbten Außenbehälterabschnitt 35 des Flansches 350 anliegt. Sowohl der weitere Außenring 243 als auch das mindestens eine Gleitlager 276 sind derart ausgebildet und im Flansch 350 angeordnet, das sie sich relativ zum Flansch 350 zu einem gewissen Grad während der Montage bewegen könnten. Sie liegen also nicht am Flansch 350 unmittelbar an. Ferner sind im Ringelement 270 Durchführungen 274 vorgesehen, die im Vergleich zum Schaft der Schrauben 34 derart im Durchmesser vergrößert sind, dass bei einer ungenauen Positionierung des Innenbehälters 10 zum Außenbehälter 30 oder bei Toleranzproblemen der Schaft der Schraube 34 nicht an den Wandungen der Durchführung 274 anliegt, was ansonsten zu unerwünschten Spannungen in der Schraube 34 führen könnte. Ferner ist das Spiel zwischen der Durchführung 274 und der Schraube 34 derart bemessen, dass die Schraube einfach montiert werden kann.
Auch ist zwischen dem Bolzen 356 und dem Ring 270 eine Durchführung bzw. Aussparung 279 mit einem entsprechenden Spiel vorgesehen.
Die Montageschraube 342 dient zur Montage. Sowohl die Montageschraube 342 als auch die Schraube 34 können mit zweiteiligen Gewölbeunterlegscheiben unterlegt sein. Die Gewölbeunterlegscheiben 344 können ebenfalls einen vergrößerten Durchmesser und/oder zwei gewölbte Flächen aufweisen, wobei die gewölbten Flächen aneinander liegen und etwaige Lagetoleranzen ausgleichen.
5 zeigt eine vergrößerte Ansicht der linken Aufhängung 20 der 2. Das erste Rohr 22 ist hier im Inneren des zweiten Rohrs 24 angeordnet. An einer ersten Verbindungsstelle A, die hier am ersten Ende A des Rohrs 22 angeordnet ist, ist das erste Rohr 22 mit dem Innenbehälter 10 über einen Innenring 222 verbunden. Der Innenring 222 ist auf der Innenseite des ersten Rohrs 22 eingepresst. An der Außenseite des ersten Rohrs 22 in der Verbindungsstelle A ist der Außenring 223 aufgepresst. Der Innenring 222 und der Außenring 223 bilden hier mit dem dazwischen angeordneten Abschnitt des ersten Rohrs 22 einen Pressverband aus. Beabstandet von der ersten Verbindungstelle A ist an einem zweiten Ende des ersten Rohrs 22 die weitere Verbindungstelle C vorgesehen. Auch an der weiteren Verbindungsstelle C weist das erste Rohr 22 einen Pressverband auf, der durch den Innenring 224 und den Außenring 225 gebildet wird. In der hier dargestellten Ausführung stellt der Außenring 225 des ersten Rohrs 22 gleichzeitig den Innenring 243 des zweiten Rohrs 24 in der weiteren Verbindungsstelle C dar. Mit anderen Worten handelt es sich um einen Zwischenring 250, der zwischen dem ersten Rohr 22 und dem zweiten Rohr 24 eingepresst ist. Auf der Außenseite des zweiten Rohrs 24 ist der Außenring 245 angeordnet. Bevorzugt liegt also ein erweiterter Pressverband vor, der folgende Bauteile umfasst: Innenring 224, erstes Rohr 22, Zwischenring 250 (d. h. Außenring 225 plus Innenring 243), zweites Rohr 24 und Außenring 245. Beabstandet zur weiteren Verbindungsstelle C ist an einem ersten Ende des zweiten Rohrs 24 eine zweite Verbindungsstelle B vorgesehen. Auch an der zweiten Verbindungsstelle B sind hier ein Innenring 242 und ein Außenring 243 vorgesehen. Der Innenring ist in das erste Rohr 24 eingepresst und der Außenring 243 ist auf die Außenoberfläche des zweiten Rohrs 24 aufgepresst. Der Innenring 242, der Außenring 243 sowie der dazwischen angeordnete Abschnitt des zweiten Rohrs 24 bilden ebenfalls einen Pressverband aus. Die weitere Verbindungsstelle C bzw. das zweite Rohr 24 sind hier über den Außenring 243 mit dem Außenbehälter 30 verbindbar bzw. verbunden.
Wie aus der 5 ersichtlich ist, sind die korrespondierenden Innen- und Außenringe einer Verbindungsstelle im Wesentlichen übereinander angeordnet. Ferner sind in der 5 die Faserwinkel +α, –α eingetragen. Die Faserwinkel sind bevorzugt vom Betrag her gleich groß. Für zwei übereinander liegende unidirektionale Schichten eines Laminats wird bevorzugt eine unidirektionale Schicht im Winkel +α angeordnet wohingegen die nächste Schicht im Faserwinkel –α zur Längsrichtung S-S der Rohre angeordnet ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung umfasst die Aufhängung 20 mehr als zwei ineinander liegende Rohre 22, 24, wobei in einem zusätzlichen weiteren Verbindungsabschnitt C' die Enden zweier benachbarter Rohre zu einem erweiterten Pressverband zusammengepresst sein können.
Die hier dargestellte Innenbehälteraufhängung ist also durch eine Baugruppe mehrerer Pressverbände A, B, C umgesetzt. Die Anbindung des faserverstärkten Kunststoffmaterials, also des ersten und/oder des zweiten Rohrs 22, 24, an die Bauteile der Verbindungsstellen, also den (weiteren) Innenringen bzw. Außenringen, erfolgt u. a. durch Formschluss und Kraftschluss. Dieser wird über einen Pressverband zwischen den hier metallischen Ringen (Innenring, Zwischenring, Außenring) und dem faserverstärkten Kunststoffmaterial dargestellt.
Es befinden sich zwischen dem Außenbehälter 30 und dem Innenbehälter 10 fünf Bauteile im Lastfluss: der weitere Außenring 243 des zweiten Rohrs 24, das zweite Rohr 24, der Zwischenring 250, das erste Rohr 22, sowie der Innenring 222 des ersten Rohrs 22. Diese Bauteile weisen lastübertragende Oberflächen auf, die in der 2 punktiert dargestellt sind. In der hier dargestellten Konfiguration weisen also folgende Bauteile eine lastübertragende Oberfläche auf: weiterer Außenring 243, weiterer Innenring 243, Außenring 225, und Innenring 222. Der weitere Innenring 243 und der Außenring 225 sind hier als einteiliger Zwischenring 250 ausgeführt. Die lastübertragenden Oberflächen sind jeweils die Oberflächen, die mit dem entsprechenden Rohrstück des ersten und zweiten Rohrs 22, 24 in Berührung kommen, auf die die Last übertragen wird. Die lastübertragenden Oberflächen weisen zumindest bereichsweise eine Verzahnung, bevorzugt eine Mikroverzahnung auf.
Die Bauteile der Verbindungsstellen A, B, C, welche nicht im Lastfluss liegen, dienen dazu, den Gegendruck auf das faserverstärkte Kunststoffmaterial zu gewährleisten. Diese Bauteile dienen also als Pressringe bzw. Stützringe. Sie drücken bzw. pressen das faserverstärkte Kunststoffmaterial also in die lastübertragenden Oberflächen. Das in Umfangrichtung relativ weiche faserverstärkte Kunststoffmaterial kann aufgrund der Pressringe bzw. Stützringe dem Übermaß der im Lastfluss liegenden Bauteile nicht ausweichen.
In den Verbindungsstellen A, B, C werden die dort wirkenden Lasten in Laminat-Dickenrichtung durch hohe isotope Festigkeiten des Pressverbands übertragen. Die faserverstärkten Kunststoffmaterialien können aufgrund der Einspannung im Pressverband auch etwaige Querkräfte besser übertragen. Aufgrund von Erhebungen bzw. der Mikroverzahnungen (in 2 punktiert dargestellt), können ebenfalls ausreichende Kräfte in einer Richtung parallel zur Rohrlängsachse S-S übertragen werden.
Es entsteht somit eine Aufhängung 20 für einen Innenbehälter 10, die auf vergleichsweise geringem Bauraum bei geringem Eigengewicht Kräfte in allen drei Achsrichtungen übertragen kann. Aufgrund der vergleichsweise Zangen Wärmeabbaustrecken stellt sich eine vergleichsweise geringe Wärmeleitung über die Innenbehälteraufhängung 20 ein.
Da die Innenbehälteraufhängung im Betrieb erhebliche Temperaturänderung von etwa 330 K ausgesetzt ist, spielen die thermischen Ausdehnungskoeffizienten eine große Rolle. Bevorzugt lässt sich der thermische Ausdehnungskoeffizient des faserverstärkten Kunststoffmaterials über den Winkel einzelner Faserschichten des Laminats einstellen. Wird als faserverstärktes Kunststoffmaterial ein S2-Glas als Faser und ein Epoxidharz als Matrixmaterial eingesetzt, so lässt sich beim Lagenaufbau mit einem Faserwinkel α von ca. ±45° ein Temperaturausdehnungskoeffizient einstellen, der im Wesentlichen dem Temperaturausdehnungskoeffizient von Stahl entspricht. Somit lässt sich im Pressverband für das erste und/oder zweite Rohr 22, 24 ein ähnliches thermisches Ausdehnungsverhalten einstellen, wie für die (weiteren) Innen- bzw. Außenringe.
Bevorzugt sind die (weiteren) Innenringe und Außenringe einer Verbindungsstelle A, B, C aus dem gleichen Werkstoff gefertigt und weisen ferner bevorzugt eine zumindest annähernd gleiche Wandstärke auf. Somit lässt sich das Wärmeausdehnungsverhalten der verschiedenen Bauteile weiter angleichen.
6 zeigt schematisch eine Querschnittsansicht durch eine lastübertragende Oberfläche. Eine solche lastübertragende Oberfläche ist in der 5 mit gepunkteten Linien in den Verbindungsstellen A, B, C dargestellt. Die lastübertragende Oberfläche ist hier als Verzahnung ausgeführt, insbesondere als Mikroverzahnung. Die Verzahnung ist hier ein Gewinde mit einer Steigung von 0,25 mm. Die Einstichtiefe als Abstand zwischen dem Zahn-Plateau und dem Grund beträgt hier 0,17 mm. Die Einstichtiefe kann in Abhängigkeit vom Radius R variiert werden. Der Flankenwinkel ist hier der Winkel, den zwei benachbarte Flanken von zwei benachbarten Zähnen miteinander ausbilden. Der Flankenwinkel α beträgt in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel 60°. Die Breite des Zahn-Plateaus b_Zahn beträgt in dem dargestellten Beispiel 0,03 mm oder weniger. Die einzelnen Zähne verlaufen im Wesentlichen senkrecht zur Achse S-S des Innen- bzw. Außenrings. Mit anderen Worten verlaufen die Zähne im Wesentlichen in Umfangsrichtung. Eine so gestaltete lastübertragende Oberfläche weist besonders gute mechanische Eigenschaften auf. Insbesondere dringt eine solche lastübertragende Oberfläche gut in ein faserverstärktes Kunststoffmaterial ein. Solche mikroverzahnten Ringe haben in verschiedenen Versuchen maximale Kraftübertragung gezeigt.
Die hier offenbarte Technologie ist also nicht auf eine Ausführung mit den hier gezeigten Pressverbänden A, B, C beschränkt. Einzelne Verbindungsstellen können auch andere Verbindungsarten aufweisen.
7 zeigt das Ringelement 270 der 3. Über den Umfang des Ringelements 270 verteilt sind Ringgewölbeflächen 272 angeordnet, die vom Ringelement 270 in radialer Richtung abstehend angeordnet sind. Jeder dieser Gewölbeflächen 272 weist Durchgangslöcher 277 auf, in denen Gewinde für die Schrauben 34 vorgesehen sind. In der hier dargestellten Ausführungsform sind die Gewölbeflächen 272 in der Draufsicht rund bzw. elliptisch ausgeführt. Ebenso wäre es möglich, dass diese Gewölbeflächen 272 andere Formen aufweisen.
8 zeigt das Ringelement 270, welches in der 4 dargestellt ist. Die Gewölbeflächen 272 sind hier nicht tellerartig ausgebildet. Vielmehr bilden sie Ringabschnitte 272, die von Aussparungen bzw. Durchführungen 279 unterbrochen sind. Nach der Montage liegen die Gewölbeflächen 27 auf den gewölbten Außenbehälterabschnitt 35 auf.
Die vorhergehende Beschreibung der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihrer Äquivalente zu verlassen. Der Ausdruck „bzw.” umfasst in dieser Offenbarung die Konjunktion „und/oder”.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10249250 A1 [0002]

Claims

Kryogener Druckbehälter (40), umfassend einen Innenbehälter (10) zur Speicherung eines Fluides, einen Außenbehälter (30) und mindestens eine Aufhängung (20) zur Anbringung des Innenbehälters (10) an den Außenbehälter (30), wobei die Aufhängung (20) einen gewölbten Aufhängungsabschnitt (27) aufweist, der ausgebildet ist, an einem ebenfalls gewölbten Außenbehälterabschnitt (35) anzuliegen.
Druckbehälter (40) nach Anspruch 1, wobei der gewölbte Aufhängungsabschnitt (27) und/oder der gewölbte Außenbehälterabschnitt (35) ringförmig ausgebildet ist/sind.
Druckbehälter (40) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Aufhängungsabschnitt (27) an einem Ringelement (270) vorgesehen ist und mehrere Gewölbeflächen (272) umfasst.
Druckbehälter (40) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Druckbehälter (40) mindestens ein Befestigungsmittel (34) aufweist, das geeignet ist, nach erfolgter Positionierung des Innenbehälters (10) in den Außenbehälter (30) die Aufhängung (20) an den Außenbehälter (30) zu befestigen.
Druckbehälter (40) nach Anspruch 4, wobei das mindestens eine Befestigungsmittel (34) den Aufhängungsabschnitt (27) mit dem Außenbehälterabschnitt (35) verspannt.
Druckbehälter (40) nach Anspruch 4 oder 5, wobei das mindestens eine Befestigungsmittel (34) mindestens eine Schraube (34) oder/und mindestens ein Bolzen (34) ist, die bzw. der im montierten Zustand durch mindestens eine Durchführung (274, 354) hindurchgeführt ist/sind, wobei Schraube (34) und/oder Bolzen (34) und Durchführung (274, 354) ein Spiel aufweisen.
Druckbehälter (40) nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner mit einem ersten Rohr 22, das mit dem Innenbehälter 10 an einer ersten Verbindungsstelle A verbindbar ist; wobei das erste Rohr 22 an einer weiteren Verbindungsstelle C mit dem Außenbehälter 30 verbindbar ist, wobei das erste Rohr 22 zumindest bereichsweise aus einem faserverstärkten Kunststoffmaterial ausgebildet ist, wobei an der ersten Verbindungsstelle A und/oder an der weiteren Verbindungsstelle C ein Innenring 222, 224 und ein Außenring 223, 225 in bzw. auf das erste Rohr 22 so eingepresst bzw. aufgepresst sind, dass der Innenring 222, 224 und der Außenring 223, 225 mit dem dazwischen angeordneten Abschnitt des ersten Rohrs 22 einen Pressverband ausbilden.
Druckbehälter (40) nach Anspruch 7, wobei die Aufhängung 20 ein zweites Rohr 24 umfasst, das mit dem Außenbehälter 30 an einer zweiten Verbindungsstelle B verbindbar ist; wobei das erste Rohr 22 und das zweite Rohr 24 ineinander liegend angeordnet sind, wobei das erste Rohr 22 an der weiteren Verbindungsstelle C mit dem zweiten Rohr 24 verbunden ist, und wobei das zweite Rohr 24 zumindest bereichsweise aus einem faserverstärkten Kunststoffmaterial ausgebildet ist.
Druckbehälter (40) nach Anspruch 7 oder 8, wobei an der zweiten Verbindungsstelle B und/oder an der weiteren Verbindungsstelle C ein weiterer Innenring 242, 244 und ein weiterer Außenring 243, 245 in bzw. auf das zweite Rohr 24 so eingepresst bzw. aufgepresst sind, dass der weitere Innenring 242, 243 und der weitere Außenring 243, 245 mit dem dazwischen angeordneten Abschnitt des zweiten Rohrs 24 einen Pressverband ausbilden.
Verfahren zum Montieren eines kryogenen Druckbehälters (40) nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend die Schritte: • Bereitstellen eines Innenbehälters (10) und eines Außenbehälters (30); • Positionieren von Innenbehälter (10) und Außenbehälter (30), so dass der Aufhängungsabschnitt (27) an den Außenbehälterabschnitt (35) anliegt; und • Befestigen der Aufhängung (20) an den Außenbehälter (30).