DE102015213563A1 - Kryogener Druckbehälter - Google Patents

Kryogener Druckbehälter Download PDF

Info

Publication number
DE102015213563A1
DE102015213563A1 DE102015213563.2A DE102015213563A DE102015213563A1 DE 102015213563 A1 DE102015213563 A1 DE 102015213563A1 DE 102015213563 A DE102015213563 A DE 102015213563A DE 102015213563 A1 DE102015213563 A1 DE 102015213563A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
pressure vessel
barrier layer
plastic material
material layer
inner container
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.)
Pending
Application number
DE102015213563.2A
Other languages
English (en)
Inventor
Lorenz Ehgartner
Klaas Kunze
Hans-Ulrich Stahl
Simon Hettenkofer
Timo Gutmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bayerische Motoren Werke AG filed Critical Bayerische Motoren Werke AG
Priority to PCT/EP2015/077216 priority Critical patent/WO2016087233A1/de
Priority to CN201580055080.3A priority patent/CN106852167B/zh
Publication of DE102015213563A1 publication Critical patent/DE102015213563A1/de
Priority to US15/606,278 priority patent/US10900612B2/en
Pending legal-status Critical Current

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
    • F17C1/12—Pressure vessels, e.g. gas cylinder, gas tank, replaceable cartridge with provision for thermal insulation
    • 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
    • F17C13/00—Details of vessels or of the filling or discharging of vessels
    • F17C13/08—Mounting arrangements for vessels
    • F17C13/086—Mounting arrangements for vessels for Dewar vessels or cryostats
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K15/00—Arrangement in connection with fuel supply of combustion engines or other fuel consuming energy converters, e.g. fuel cells; Mounting or construction of fuel tanks
    • B60K15/03—Fuel tanks
    • 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
    • F17C13/00—Details of vessels or of the filling or discharging of vessels
    • F17C13/02—Special adaptations of indicating, measuring, or monitoring equipment
    • 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
    • F17C13/00—Details of vessels or of the filling or discharging of vessels
    • F17C13/02—Special adaptations of indicating, measuring, or monitoring equipment
    • F17C13/025—Special adaptations of indicating, measuring, or monitoring equipment having the pressure as the parameter
    • 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
    • F17C3/00—Vessels not under pressure
    • F17C3/02—Vessels not under pressure with provision for thermal insulation
    • F17C3/08—Vessels not under pressure with provision for thermal insulation by vacuum spaces, e.g. Dewar flask
    • 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
    • F17C9/00—Methods or apparatus for discharging liquefied or solidified gases from vessels not under pressure
    • F17C9/02—Methods or apparatus for discharging liquefied or solidified gases from vessels not under pressure with change of state, e.g. vaporisation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K15/00—Arrangement in connection with fuel supply of combustion engines or other fuel consuming energy converters, e.g. fuel cells; Mounting or construction of fuel tanks
    • B60K15/03—Fuel tanks
    • B60K2015/03309—Tanks specially adapted for particular fuels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J12/00—Pressure vessels in general
    • 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
    • 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
    • F17C2201/03—Orientation
    • F17C2201/035—Orientation with substantially horizontal main axis
    • 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
    • F17C2203/01—Reinforcing or suspension means
    • F17C2203/014—Suspension means
    • 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
    • F17C2203/03—Thermal insulations
    • F17C2203/0304—Thermal insulations by solid means
    • F17C2203/0308—Radiation shield
    • 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
    • F17C2203/03—Thermal insulations
    • F17C2203/0304—Thermal insulations by solid means
    • F17C2203/0308—Radiation shield
    • F17C2203/032—Multi-sheet layers
    • 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
    • F17C2203/03—Thermal insulations
    • F17C2203/0391—Thermal insulations by vacuum
    • 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
    • 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
    • F17C2203/0639—Steels
    • 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
    • F17C2203/0663—Synthetics in form of fibers or filaments
    • 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
    • F17C2221/011—Oxygen
    • 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
    • F17C2223/0161—Liquefied gas, e.g. LPG, GPL cryogenic, e.g. LNG, GNL, PLNG
    • 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
    • F17C2260/03—Dealing with losses
    • F17C2260/031—Dealing with losses due to heat transfer
    • F17C2260/033—Dealing with losses due to heat transfer by enhancing insulation
    • 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
    • F17C2265/00—Effects achieved by gas storage or gas handling
    • F17C2265/06—Fluid distribution
    • F17C2265/061—Fluid distribution for supply of supplying 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
    • F17C2270/0168—Applications for fluid transport or storage on the road by vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Abstract

Die hier offenbarte Technologie betrifft einen kryogenen Druckbehälter 40 für ein Kraftfahrzeug mit einem Innenbehälter 10 und einen Außenbehälter 30. Zwischen dem Innenbehälter 10 und dem Außenbehälter 30 ist zumindest bereichsweise ein evakuierter Raum V angeordnet ist. Der Innenbehälter 10 weist eine Kunststoffmaterialschicht 14 auf. Zwischen der Kunststoffmaterialschicht 14 und dem evakuierter Raum V ist zumindest bereichsweise eine Sperrschicht 16 angeordnet. Die Sperrschicht 16 ist derart ausgebildet und angeordnet, dass sie den Übergang von aus der Kunststoffmaterialschicht 14 entweichenden Bestandteilen in den evakuierten Raum V zumindest verringert, wobei zwischen der Sperrschicht 16 und der Kunststoffmaterialschicht 14 zumindest bereichsweise ein Spalt ausgebildet ist.

Description

  • Die hier offenbarte Technologie betrifft einen kryogenen Druckbehälter.
  • Kryogene Druckbehälter sind aus dem Stand der Technik bekannt. Ein solcher Druckbehälter umfasst einen Innenbehälter sowie einen diesen unter Bildung eines evakuierten (Zwischen)Raumes umgebenden Außenbehälter. Kryogene Druckbehälter werden bspw. für Kraftfahrzeuge eingesetzt, in denen ein unter Umgebungsbedingungen gasförmiger Kraftstoff tiefkalt und somit im flüssigen oder überkritischen Aggregatszustand im Wesentlichen also mit gegenüber den Umgebungsbedingungen deutlich höherer Dichte gespeichert wird. Solche Kraftstoffe werden bspw. bei Temperaturen von ca. 30 K bis 330 K in den kryogenen Druckbehältern gespeichert. Ist die Isolation des Druckbehälters unzureichend, erwärmt sich der in einem nicht betriebenen Fahrzeug gespeicherte Kraftstoff langsam. Dabei steigt zeitgleich der Druck im Druckbehälter langsam an. Wird ein Grenzdruck überschritten, so muss der Kraftstoff über ein Sicherheitsventil entweichen, um ein Bersten des kryogenen Druckbehälters zu vermeiden. Die Druckbehälter bedürfen daher einer extrem guten thermischen Isolation, um den unerwünschten Wärmeeinfall in das kryogen gespeicherte Medium so weit wie möglich zu verhindern. Um den Wärmeeinfall zu verhindern sind daher hochwirksame Isolationshüllen, u. a. bspw. eine Vakuumhülle, vorgesehen. Beispielsweise offenbart die EP 1 546 601 B1 einen solchen kryogenen Druckbehälter. Die DE 10 2005 055 321 A1 der Anmelderin offenbart einen Behälter mit einer Metall- oder Keramikbeschichtung. Die DE 10 2004 011 653 A1 offenbart einen Druckbehälter mit einem gasdichten Strahlungsschild.
  • Es ist eine Aufgabe der hier offenbarten Technologie, einen kryogenen Druckbehälter zu verbessern oder eine alternative Ausgestaltung bereitzustellen. Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1. Die abhängigen Patentansprüche stellen bevorzugte Ausführungen dar.
  • Die hier offenbarte Technologie betrifft einen kryogenen Druckbehälter für ein Kraftfahrzeug. Bevorzugt werden in dem Druckbehälter Kraftstoffe bei Temperaturen unterhalb von 350 K, besonders bevorzugt unterhalb von 300 K gespeichert.
  • Ein solcher kryogener Druckbehälter umfasst einen Innenbehälter und einen Außenbehälter. Im Innenbehälter ist der Kraftstoff gespeichert. Der Außenbehälter schließt den Druckbehälter bevorzugt nach außen hin ab. Zwischen dem Innenbehälter und dem Außenbehälter ist zumindest bereichsweise ein evakuierter (Zwischen)Raum V angeordnet. Dieser Raum V ist zum größten Teil evakuiert. Der evakuierte Raum V stellt eine besonders gute Wärmeisolierung dar. Der Innenbehälter weist eine Kunststoffmaterialschicht auf. Bevorzugt ist die Kunststoffmaterialschicht an einem Liner des Innenbehälters ausgebildet. Zwischen der Kunststoffmaterialschicht und dem evakuierten Raum V ist zumindest bereichsweise eine Sperrschicht angeordnet. Die Sperrschicht ist derart ausgebildet und angeordnet, dass die Sperrschicht den Übergang von aus der Kunststoffmaterialschicht entweichenden Bestandteilen in den evakuierten Raum V zumindest verringert, bevorzugt sogar ganz verhindert.
  • Kunststoffe neigen dazu, unter Vakuum auszugasen. Etwaige Einschlüsse, die im Kunststoff vorhanden sind, dringen dabei langsam in das Vakuum ein. Die in das Vakuum eindringenden Bestandteile der Kunststoffmaterialschicht, z. B. Gaseinschlüsse, die während der Herstellung der Kunststoffmaterialschicht eingeschlossen wurden, verringern die Isolationseigenschaften des evakuierten Raumes V. Auch lokale Reste von nicht vollständig abreagierten Ausgangsstoffen (Harz und Härter) oder Hilfsstoffe, die eine ungünstige Dampfdruckkurve aufweisen, wirken sich negativ auf das Vakuum aus. Mithin verschlechtern sich also aufgrund dieser Ausgasung mit der Zeit die thermischen Eigenschaften des kryogenen Druckbehälters. Gemäß der hier offenbarten Technologie wird vorgeschlagen, eine Sperrschicht zwischen der Kunststoffmaterialschicht und dem evakuierten Raum V vorzusehen. Somit dringen nur noch vergleichsweise geringe Mengen bzw. gar keine Bestandteile der Kunststoffmaterialschicht in den evakuierten Raum V ein, wodurch die Behälterisolation merklich verbessert werden kann bzw. zeitlich stabiler bleibt
  • Die Kunststoffmaterialschicht kann als faserverstärktes Kunststofflaminat ausgebildet sein. Bevorzugt umgibt das faserverstärkte Kunststofflaminat den Liner. Als Liner kann beispielsweise ein Aluminium- oder Stahlliner eingesetzt werden. Ferner bevorzugt kann der Liner selbst aus einem faserverstärkten Kunststofflaminat hergestellt sein oder das faserverstärkte Kunststofflaminat selbst umfasst den Liner. Im Inneren I des Liners kann der Kraftstoff tiefkalt gespeichert werden. Ein solches faserverstärktes Kunststofflaminat steigert die Festigkeit des Innenbehälters beträchtlich.
  • Bevorzugt ist der Innenbehälter ausgebildet, ein Fluid bei einem Druck von ca. 0 barü bis ca. 900 barü, ferner bevorzugt bei einem Druck von ca. 5 barü bis ca. 750 barü, und besonders bevorzugt bei einem Druck von ca. 20 barü bis ca. 350 barü zu speichern.
  • Die Sperrschicht kann das faserverstärkte Kunststofflaminat im Wesentlichen gasdicht vom evakuierten Raum V abtrennen. Insbesondere während der Herstellung eines faserverstärkten Kunststofflaminates, beispielsweise durch Wickeln und/oder Flechten, kann es häufiger zu Gaseinschlüssen kommen, die sich nicht vollständig entfernen lassen. Diese Gaseinschlüsse würden sich bei der hier offenbarten Technologie nicht negativ auf die Langzeitisolationseigenschaft des Druckbehälters auswirken. Gleichzeitig kann aufgrund der vergleichsweise hohen Innenbehälterdrücke in Verbindung mit den tiefen Temperaturen relativ viel Kraftstoff im Innenbehälter gespeichert werden.
  • Vorteilhaft stellt die Sperrschicht selbst die Begrenzung bzw. die äußerste Schicht des Innenbehälters zum evakuierten Raum V dar.
  • Bevorzugt weist die Sperrschicht selbst ein ausgasungsfreies Material zumindest zum evakuierten Raum V hin auf. Diese Begrenzung ist zweckmäßig aus einem ausgasungsfreien Material hergestellt, so dass eine Verschlechterung der Isolation durch Sperrschichtausgasung vermieden wird. Die Sperrschicht kann aus einem Metall hergestellt sein, insbesondere aus Aluminium, Stahl und/oder Kupfer sowie deren Legierungen.
  • Vorteilhaft kann die Sperrschicht als Oberflächenbeschichtung ausgebildet sein. Die Sperrschicht kann beispielsweise denselben Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen wie die Kunststoffmaterialschicht.
  • Zwischen der Sperrschicht und der Kunststoffmaterialschicht kann auch zumindest bereichsweise ein Spalt ausgebildet sein. Ein solcher Spalt kann beispielsweise so bemessen sein, dass unterschiedliche Wärmeausdehnungen von unterschiedlichen Materialschichten, wie beispielsweise dem Liner, der Kunststoffmaterialschicht und/oder der Sperrschicht, kompensiert werden können. Auch können sich in dem Spalt Ausgasungen ansammeln. Bevorzugt ist der Spalt derart ausgebildet, das Ausgasungen nicht in den evakuierten Raum gelangen können.
  • Die hier offenbarte Technologie wird nun anhand der Figuren näher beschrieben, wobei
  • 1 eine schematische Querschnittsansicht eines kryogenen Druckbehälters 40,
  • 1a eine vergrößerte Ansicht des Details A der 1, und
  • 2 eine weitere schematische Querschnittsansicht des Druckbehälters 40 zeigt.
  • In der 1 ist ein kryogener Druckbehälter 40 gezeigt, der hier über zwei Aufhängungen 50 an der Fahrzeugkarosserie (nicht gezeigt) befestigt ist. Der Druckbehälter 40 umfasst einen Innenbehälter 10 und einen Außenbehälter 30. Der Innenbehälter 10 ist im Inneren des Außenbehälter 30 angeordnet. Zwischen dem Innenbehälter 10 und dem Außenbehälter 30 ist ein evakuierter Raum V angeordnet. Der Innenbehälter 10 ist an seinen beiden Enden mit dem Außenbehälter 30 verbunden.
  • 1a zeigt vergrößert den Aufbau des Innenbehälters 10. Radial außen ist die Sperrschicht 16 angeordnet, die hier das faserverstärkte Kunststofflaminat 14 vollständig und dichtend umgibt. Es kann auch vorgesehen sein, das lediglich ein Teil, beispielsweise der Zylinderbereich des Liners 12, mit dem Kunststofflaminat 14 umgeben ist. Dann würde es ausreichen, wenn auch nur dieser Bereich von der Sperrschicht 16 umgeben ist. Das Kunststofflaminat 14 umgibt den Liner 12, der hier als Aluminiumliner 12 ausgebildet ist. Beispielsweise kann diese Laminatschicht 14 im Wickelverfahren aufgebracht worden sein. Die Sperrschicht 16 verhindert, dass etwaige Einschlüsse oder lokal vorhandene Bestandteile mit ungünstiger Dampfdruckkurve, die im Kunststofflaminat 14 vorhanden sind, in den evakuierten Raum V gelangen. Somit kann ein kryogener Druckbehälter 40 mit vergleichsweise hohem Fluidspeichervolumen und vergleichsweise guter Langzeitwärmeisolation realisiert werden.
  • Die 2 zeigt einen ähnlichen Druckbehälter 40 wie er in den 1 und 1a dargestellt ist. Nachstehend sind daher lediglich die Unterschiede bzw. die Ergänzungen angeführt. Abweichend vom ersten Beispiel ist hier ein Spalt zwischen der Sperrschicht 16 und der Kunststoffmaterialschicht 14 ausgebildet. Dieser Spalt kann sich über den gesamten Umfangs- bzw. Mantelbereich des Innenbehälters 10 erstrecken und in die Seitenbereiche des Innenbehälters 30 hinein ragen. Der Spalt bildet hier einen gasdichten Raum R aus. Im Raum R können sich Gase ansammeln, die beispielsweise aus der Kunststoffmaterialschicht 14 herausdiffundiert sind. Zweckmäßig ist der Druckbehälter 40 derart ausgebildet, dass die Gaszusammensetzung im gasdichten Raum R von außen auswertbar ist. Hierzu könnten im Raum R verbaute Sensoren eingesetzt werden. Besonders bevorzugt umfasst der gasdichte Raum R mindestens einen Prüfanschluss RA, der ferner aus den Außenbehälter 30 herausgeführt ist. Somit kann leicht die Ausgasung überprüft werden. Alternativ oder zusätzlich lässt sich über diesen Prüfanschluss der gasdichte Raum R zumindest zu einem gewissen Grad evakuieren. Er dient dann also als Evakuierungsanschluss. Außerhalb der Sperrschicht 16 kann mindestens eine Strahlungsisolation 18 angeordnet sein. Als Liner 12 kann hier beispielsweise ein Kunststoffliner 12 Anwendung finden.
  • 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.
  • 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
    • EP 1546601 B1 [0002]
    • DE 102005055321 A1 [0002]
    • DE 102004011653 A1 [0002]

Claims (8)

  1. Kryogener Druckbehälter (40) für ein Kraftfahrzeug, mit einem Innenbehälter (10) und einem Außenbehälter (30), wobei zwischen dem Innenbehälter (10) und dem Außenbehälter (30) zumindest bereichsweise ein evakuierter Raum (V) angeordnet ist, wobei der Innenbehälter (10) eine Kunststoffmaterialschicht (14) aufweist, wobei zwischen der Kunststoffmaterialschicht (14) und dem evakuierten Raum (V) zumindest bereichsweise eine Sperrschicht (16) angeordnet ist, wobei die Sperrschicht (16) derart ausgebildet und angeordnet ist, dass sie den Übergang von aus der Kunststoffmaterialschicht (14) entweichenden Bestandteilen in den evakuierten Raum (V) zumindest verringert, wobei zwischen der Sperrschicht (16) und der Kunststoffmaterialschicht (14) zumindest bereichsweise ein Spalt ausgebildet ist.
  2. Druckbehälter (40) nach Anspruch 1, wobei die Kunststoffmaterialschicht (14) ein faserverstärktes Kunststofflaminat (14) ist, welches einen Liner (12) umgibt.
  3. Druckbehälter (40) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Sperrschicht (16) das faserverstärkte Kunststofflaminat im Wesentlichen gasdicht vom evakuierten Raum (V) abtrennt.
  4. Druckbehälter (40) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Sperrschicht (16) ein ausgasungsfreies Material zum evakuierten Raum (V) hin aufweist.
  5. Druckbehälter (40) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Sperrschicht (16) aus einem Metall hergestellt ist.
  6. Druckbehälter (40) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Spalt einen gasdichten Raum (R) ausbildet, und wobei der Druckbehälter (40) derart ausgebildet ist, dass die Gaszusammensetzung im gasdichten Raum (R) von außen auswertbar ist.
  7. Druckbehälter (40) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der gasdichte Raum (R) mindestens einen Prüfanschluss (RA) umfasst, und wobei der Prüfanschluss (RA) aus dem Außenbehälter herausgeführt ist.
  8. Druckbehälter (40) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei außerhalb der Sperrschicht (16) mindestens eine Strahlungsisolation (18) angeordnet ist.
DE102015213563.2A 2014-12-03 2015-07-20 Kryogener Druckbehälter Pending DE102015213563A1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2015/077216 WO2016087233A1 (de) 2014-12-03 2015-11-20 Kryogener druckbehälter
CN201580055080.3A CN106852167B (zh) 2014-12-03 2015-11-20 低温压力容器
US15/606,278 US10900612B2 (en) 2014-12-03 2017-05-26 Cryogenic pressure container

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014224783.7 2014-12-03
DE102014224783 2014-12-03

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102015213563A1 true DE102015213563A1 (de) 2016-06-09

Family

ID=55974925

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102015213563.2A Pending DE102015213563A1 (de) 2014-12-03 2015-07-20 Kryogener Druckbehälter

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10900612B2 (de)
CN (1) CN106852167B (de)
DE (1) DE102015213563A1 (de)
WO (1) WO2016087233A1 (de)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015223263A1 (de) 2015-11-25 2017-06-01 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Kyrogener Druckbehälter
DE102015225348A1 (de) 2015-12-16 2017-06-22 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Druckbehältersystem und Druckbehälter mit einem Detektionsstoff in einer faserverstärkten Schicht
WO2021052994A2 (de) 2019-09-19 2021-03-25 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Druckbehälter sowie kraftfahrzeug
DE102019125184A1 (de) * 2019-09-19 2021-03-25 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Druckbehälter sowie Kraftfahrzeug
DE102019133288A1 (de) * 2019-12-06 2021-06-10 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Kryogener Druckbehälter, Kraftfahrzeug und Verfahren

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020002470A1 (en) 2018-06-26 2020-01-02 Plastic Omnium Advanced Innovation And Research Tank liner having two cylindrical sections
DE102019107983A1 (de) * 2019-03-28 2020-10-01 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung einer Sperrschicht eines Druckbehälters sowie Druckbehälter

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10335246A1 (de) * 2003-08-01 2005-02-24 Bayerische Motoren Werke Ag Kryotank für ein Kraftfahrzeug
DE102004011653A1 (de) 2004-03-10 2005-09-29 Bayerische Motoren Werke Ag Druckbehälter für kondensierte Gase mit Kühlschild
DE102005055321A1 (de) 2005-11-21 2007-05-24 Bayerische Motoren Werke Ag Behälter zur Speicherung von Kraftstoff
EP1546601B1 (de) 2002-09-27 2007-08-08 The Regents Of the University of California Leichter, mit kryogenen stoffen kompatibler druckbehälter zur speicherung von fahrzeugkraftstoff

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE559232A (de) * 1956-07-16
US3416693A (en) * 1966-12-07 1968-12-17 Cryogenic Eng Co Refrigeration shielded dewar vessel
DE2257984A1 (de) * 1972-11-27 1974-05-30 Linde Ag Speicherbehaelter fuer verfluessigten wasserstoff
DE102008019594A1 (de) * 2008-04-18 2009-10-22 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Wärmeisolierter Behälter für kondensierte Gase

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1546601B1 (de) 2002-09-27 2007-08-08 The Regents Of the University of California Leichter, mit kryogenen stoffen kompatibler druckbehälter zur speicherung von fahrzeugkraftstoff
DE10335246A1 (de) * 2003-08-01 2005-02-24 Bayerische Motoren Werke Ag Kryotank für ein Kraftfahrzeug
DE102004011653A1 (de) 2004-03-10 2005-09-29 Bayerische Motoren Werke Ag Druckbehälter für kondensierte Gase mit Kühlschild
DE102005055321A1 (de) 2005-11-21 2007-05-24 Bayerische Motoren Werke Ag Behälter zur Speicherung von Kraftstoff

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015223263A1 (de) 2015-11-25 2017-06-01 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Kyrogener Druckbehälter
DE102015225348A1 (de) 2015-12-16 2017-06-22 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Druckbehältersystem und Druckbehälter mit einem Detektionsstoff in einer faserverstärkten Schicht
WO2021052994A2 (de) 2019-09-19 2021-03-25 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Druckbehälter sowie kraftfahrzeug
DE102019125184A1 (de) * 2019-09-19 2021-03-25 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Druckbehälter sowie Kraftfahrzeug
DE102019133288A1 (de) * 2019-12-06 2021-06-10 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Kryogener Druckbehälter, Kraftfahrzeug und Verfahren

Also Published As

Publication number Publication date
US10900612B2 (en) 2021-01-26
US20170261159A1 (en) 2017-09-14
WO2016087233A1 (de) 2016-06-09
CN106852167B (zh) 2020-12-01
CN106852167A (zh) 2017-06-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102015213563A1 (de) Kryogener Druckbehälter
DE102015225348A1 (de) Druckbehältersystem und Druckbehälter mit einem Detektionsstoff in einer faserverstärkten Schicht
DE102016215534B4 (de) Kryogener Druckbehälter
DE102009014057A1 (de) Druckbehälter mit einem Liner aus Kunststoff
DE102010052671A1 (de) Isolierungsanordnung mit Ventilationsöffnungen für Luftfahrzeuge
DE202009008026U1 (de) Druckbehälter mit Faserarmierung
WO2020109438A1 (de) Herstellungsverfahren für einen wasserstoff-druckbehälter, druckbehälter sowie kraftfahrzeug mit einem wasserstoff-druckbehälter
DE102015223263A1 (de) Kyrogener Druckbehälter
DE102016208376A1 (de) Druckbehälter zur Speicherung von Brennstoff in einem Kraftfahrzeug
DE102017214301A1 (de) Kraftfahrzeug mit Brandschutzmaterial
DE102015109313B4 (de) Doppelwandiges Leitungsrohr mit einer Wärmedämmschicht sowie ein hierfür bestimmtes Kunststoffaußenrohr
EP2154416A1 (de) Schutzeinrichtung für Gasbehälter
DE102007006047B4 (de) Schutzeinrichtung für Gasbehälter
DE102011011367A1 (de) Tankheizung
DE102010050970A1 (de) Kraftfahrzeugbauteil und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102015204910A1 (de) Kraftfahrzeug mit einem Druckbehälter
DE10335246A1 (de) Kryotank für ein Kraftfahrzeug
DE2100585A1 (de) Vakuumisohertes Gefäß
WO2009059617A1 (de) Verfharen und paneelsystem für den bau von behältern für tiefkalte medien
DE102017212424A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines kryogenen Druckbehälters
DE102015219985A1 (de) Kryogenes Druckbehältersystem zum Speichern von Brenngas
DE202010018026U1 (de) Kunststoffaußenrohr
EP3586940A1 (de) Vakuumdämmkörper
DE102019133288A1 (de) Kryogener Druckbehälter, Kraftfahrzeug und Verfahren
DE102014223129A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugs

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R012 Request for examination validly filed