DE102018101300A1

DE102018101300A1 - Hochdruckbehälter

Info

Publication number: DE102018101300A1
Application number: DE102018101300.0A
Authority: DE
Inventors: Osamu SAWAI
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2017-01-24
Filing date: 2018-01-22
Publication date: 2018-07-26
Also published as: JP2018119579A; CN108488620A; US20180209589A1

Abstract

Ein Hochdruckbehälter hat ein Gehäuseteil (14) mit einer Zylinderform und einer Öffnung an mindestens einem von axial gegenüberliegenden Endabschnitten davon, eine Kappe (22), die die Öffnung des Gehäuseteils (14) verschließt und in der Axialrichtung des Gehäuseteils (14) verlagerbar ist, und ein Dichtelement (32), das zwischen dem Gehäuseteil (14) und der Kappe (22) vorgesehen ist, wobei das Dichtelement eine Dichtung zwischen dem Gehäuseteil (14) und der Kappe (22) schafft, die relativ zu dem Gehäuseteil (14) verlagert werden kann.

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf einen Hochdruckbehälter.
Beschreibung des verwandten Stands der Technik
Ein Hochdruckwasserstofftank ist in der japanischen Patentanmeldung Nr. JP 2002-188794 A beschrieben. Der Hochdruckwasserstofftank hat eine Auskleidung, die in der Form eines Fasses geformt ist und eine Verstärkungslage, die um die Auskleidung gewickelt ist und aus faserverstärktem Harz gebildet ist. Mit dieser Anordnung wird die Steifigkeit der Auskleidung erhöht, sodass Hochdruckwasserstoff innerhalb des Tanks aufbewahrt werden kann.
Gebiet der Erfindung
Weil der Hochdruckwasserstofftank, der in der JP 2002-188794 A beschrieben ist, in der Form eines Fasses geformt ist, wird der Innendruck von dem Wasserstoff im Hochdrucktank auf Endabschnitte der Auskleidung in der Längsrichtung (axiale Richtung) aufgebracht. Folglich muss die Verstärkungslage auch an den axialen Endabschnitten der Auskleidung vorgesehen werden, um dem Innendruck zu widerstehen. In diesem Fall besteht ein Bedarf, während der Produktion des Tanks eine bestimmte Anzahl von Verstärkungslagen in jeweils verschiedenen Richtungen zu wickeln, d. h. die Umfangsrichtung der Auskleidung und die Axialrichtung der Auskleidung, um eine erforderliche Steifigkeit sicherzustellen. Folglich kann die Anzahl von Verarbeitungsschritten erhöht werden und es besteht Verbesserungsbedarf in dieser Hinsicht im verwandten Stand der Technik.
Die Erfindung schafft einen Hochdruckbehälter, der die Anzahl von Verfahrensschritten zu seiner Herstellung vermindern kann.
Ein Hochdruckbehälter gemäß einem Aspekt der Erfindung hat ein Gehäuseteil mit einer Zylinderform und mit einer Öffnung an mindestens einer von axial gegenüberliegenden Endabschnitten davon, eine Kappe, die die Öffnung des Gehäuseteils verschließt und in einer Axialrichtung des Gehäuseteils verlagerbar ist, und ein Dichtelement, das zwischen dem Gehäuseteil und der Kappe vorgesehen ist. Das Dichtelement schafft eine Dichtung zwischen dem Gehäuseteil und der Kappe, die relativ zu dem Gehäuseteil verlagert ist.
In dem Hochdruckbehälter gemäß dem obigen Aspekt der Erfindung ist die Kappe vorgesehen, um die Öffnung an mindestens einem von axial gegenüberliegenden Endabschnitten des Gehäuseteils, das zylinderförmig geformt ist, zu verschließen, so dass die Kappe in der Axialrichtung des Gehäuseteils (die einfacherweise als Axialrichtung bezeichnet wird) verlagerbar ist. Das Dichtelement ist zwischen der Kappe und dem Gehäuseteil vorgesehen. Das Dichtelement schafft eine Dichtung zwischen dem Gehäuseteil und der Kappe, die relativ zu dem Gehäuseteil verlagert ist. Wenn folglich der Druck des innerhalb des Gehäuseteils gespeicherten Fluids ansteigt, kann die Kappe in der Axialrichtung auswärts verlagert werden, ohne es in dem Fluid zu gestatten, zwischen dem Gehäuseteil und der Kappe auszutreten. Mit der somit axial auswärts verlagerten Kappe kann eine Kraft, die durch den Druck hervorgerufen ist, der in der Axialrichtung des Gehäuseteils aufgebracht wird, unterdrückt oder vermindert werden; wodurch folglich eine Verstärkung des Gehäuseteils in der Axialrichtung reduziert werden kann. Somit hat der Hochdruckbehälter, der oben beschrieben ist, eine hervorragende Wirkung dahingehend, dass die Anzahl von Verfahrensschritten zu der Herstellung des Behälters vermindert werden kann.
In dem Hochdruckbehälter gemäß dem obigen Aspekt kann ein Verstärkungsmaterial in der Axialrichtung des Gehäuseteils auf das Gehäuseteil und die Kappe gewickelt sein und das Verstärkungsmaterial kann konfiguriert sein, elastisch der Kappe zu folgen, wenn die Kappe verlagert wird.
In dem Hochdruckbehälter, der oben beschrieben ist, ist das Verstärkungsmaterial in der Axialrichtung auf das Gehäuseteil und die Kappe gewickelt. Entsprechend kann die Prüffestigkeit gegen den Druck, der in Axialrichtung des Gehäuseteils aufgebracht wird, vergrößert werden. Zudem ist das Verstärkungsmaterial konfiguriert, der Kappe elastisch zu folgen, wenn sie verlagert wird. Entsprechend kann, nachdem die Kappe in Folge der Zunahme des Drucks des Fluids, das in dem Gehäuseteil aufbewahrt ist, axial auswärts verlagert ist, die Kappe axial einwärts verlagert werden, um zu ihrer Ausgangsposition zurückzukehren, wenn der Druck des Fluids vermindert wird. Somit hat der Hochdruckbehälter, der oben beschrieben ist, eine exzellente Wirkung, dass die Verlagerung der Kappe stabilisiert werden kann.
Der Hochdruckbehälter, der oben beschrieben ist, kann eine Vielzahl von Gehäuseteilen aufweisen, die Seite an Seite angeordnet sind, wobei jedes der Vielzahl von Gehäuseteilen der zuvor aufgezeigte Gehäuseteil sein kann. In dem Hochdruckbehälter kann die Kappe die Öffnungen der Vielzahl von Gehäuseteilen als eine Einheit verschließen und ein Verbindungskanal, der das Innere der Vielzahl von Gehäuseteilen miteinander verbindet, kann innerhalb der Kappe vorgesehen sein.
Mit der obigen Anordnung kann das Fluid innerhalb der Vielzahl von Gehäuseteilen in andere Gehäuseteile bewegt werden, sodass die Drücke des Fluids innerhalb der Vielzahl von Gehäuseteilen homogenisiert oder im Wesentlichen zueinander gleich gemacht werden. Somit hat der Hochdruckbehälter, der oben beschrieben ist, eine exzellente Wirkung, dass Abweichungen der Drücke des Fluids, die von den zwei oder mehr Gehäuseteilen unter der Vielzahl von Gehäuseteilen auf die Kappe aufgebracht werden, reduziert werden können.
In dem Hochdruckbehälter, der oben beschrieben ist, kann das Dichtelement eine ringförmige Form haben und es kann einen ersten Kontaktwandabschnitt mit einer Außenfläche haben, die in Anlagekontakt mit einer Innenwand des Gehäuseteils ist, und einen zweiten Kontaktwandabschnitt haben, der dem ersten Kontaktwandabschnitt gegenüberliegt und eine Innenfläche hat, die in Anlagekontakt mit einer Seitenwand der Kappe ist. Das Dichtelement kann einen allgemein U-förmigen Querschnitt haben, der in der Axialrichtung des Gehäuseteils einwärts geöffnet ist, in einer Ebene senkrecht zu einer Umfangsrichtung des Dichtelements.
Mit der obigen Anordnung wirkt, wenn der Druck des Fluids innerhalb des Gehäuseteils zunimmt, das Fluid zum Drücken des ersten Kontaktwandabschnitts des Dichtelements gegen die Innenwand des Gehäuseteils und zudem zum Drücken des zweiten Kontaktwandabschnitts gegen die Seitenwand der Kappe. Somit kann, auch wenn der Druck des Fluids in dem Gehäuseteil hoch wird und die Kappe verlagert wird, das Fluid am Austreten zwischen dem Gehäuseteil und der Kappe gehindert werden. Somit hat der Hochdruckbehälter, der oben beschrieben ist, eine hervorragende Wirkung, da das Fluid unter hohem Druck in dem Behälter gespeichert werden kann.
In dem Hochdruckbehälter, der oben beschrieben ist, kann das Dichtelement mit einem Vorspannelement versehen sein, das konfiguriert ist, den ersten Kontaktwandabschnitt in Richtung der Innenwand des Gehäuseteils vorzuspannen und den zweiten Kontaktwandabschnitt in Richtung der Seitenwand der Kappe vorzuspannen.
Mit der obigen Anordnung wird die Außenfläche des ersten Kontaktwandabschnitts in Anlagekontakt mit der Innenwand des Gehäuseteils gehalten und die Innenfläche des zweiten Kontaktwandabschnitts wird in Anlagekontakt mit der Seitenwand der Kappe gehalten. Insbesondere ist es möglich, einen abgedichteten Zustand zwischen dem Gehäuseteil und der Kappe aufrechtzuerhalten, unabhängig von Variationen des Drucks innerhalb des Gehäuseteils. Somit hat der Hochdruckbehälter, der oben beschrieben ist, eine hervorragende Wirkung, dass das Fluid daran gehindert werden kann, zwischen dem Gehäuseteil und der Kappe auszutreten, unabhängig von Veränderung des Drucks innerhalb des Hochdruckbehälters.
In dem Hochdruckbehälter, der oben beschrieben ist, kann die Kappe einen Gehäuseteileinsatzabschnitt allgemein in der Form einer Säule aufweisen, die in der Axialrichtung des Gehäuseteils einwärts vorsteht und ein Aussparungsabschnitt kann an einer Außenkante eines distalen Endabschnitts des Gehäuseteileinsatzabschnitts vorgesehen sein. Das Dichtelement kann in dem Aussparungsabschnitt aufgenommen sein.
Figurenliste
Merkmale, Vorteile und die technische und industrielle Bedeutung beispielhafter Ausführungsbeispiele der Erfindung wurden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen und in denen:

1 eine vergrößerte Schnittansicht ist, die einen Hauptteil eines Hochdruckbehälters gemäß einem Ausführungsbeispiel in einem Zustand zeigt, wo dieser längs einer Axialrichtung geschnitten ist, von der Seite eines Fahrzeugs gesehen; und
2 eine vergrößerte Schnittansicht ist, die einen Zustand längs einer Linie II-II in 1 zeigt.

Genaue Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Unter Bezugnahme auf 1 und 2 wird ein Hochdruckbehälter gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. In den Zeichnungen bezeichnet der Pfeil VORNE die Vorderseite in der Fahrzeuglängsrichtung und der Pfeil AUSSEN bezeichnet die Außenseite in der Fahrzeugbreitenrichtung, während OBEN die Oberseite in der Fahrzeugvertikalrichtung bezeichnet.
Wie in 2 gezeigt ist, ist ein Tankmodul 12 bereitgestellt, in dem eine Vielzahl von Tankgehäusen 10 zusammengebaut ist. Das Tankmodul 12 ist fahrzeugunterseitig eines Bodenpaneels (nicht gezeigt) eines Brennstoffzellenfahrzeugs als ein Beispiel angeordnet.
Jedes der Tankgehäuse 10 ist in einer allgemein zylindrischen Form gebildet, die eine Axialrichtung (Längsrichtung) hat, die beispielsweise der Fahrzeuglängsrichtung oder der Vorwärts-Rückwärtsrichtung entspricht. Das Tankgehäuse 10 hat ein Gehäuseteil 14, ein erstes faserverstärktes Harzelement 16 und ein zweites faserverstärktes Harzelement 18 als ein Verstärkungsmaterial. Das Gehäuseteil 14 ist zylinderförmig geformt und ist an seinen axial gegenüberliegenden Endabschnitten offen. Das Gehäuseteil 14 ist aus einer Aluminiumlegierung als ein Beispiel ausgebildet. Der Durchmesser des Gehäuseteils 14 ist derart bestimmt, dass es in einem Raum aufgenommen werden kann, der auf der Fahrzeugunterseite des Bodenpaneels verfügbar ist.
Das erste faserverstärkte Harzelement 16 ist gebildet, indem ein blattförmiges CFK (kohlenstofffaserverstärktes Harz) auf eine Außenumfangsfläche 20 des Gehäuseteils 14 gewickelt ist. Im Inneren des ersten faserverstärkten Harzelements 16 sind Kohlenstofffasern (nicht gezeigt) in der Umfangsrichtung des Gehäuseteils 14 angeordnet. In anderen Worten, die Faserrichtung des ersten faserverstärkten Harzelements 16 ist die Umfangsrichtung des Gehäuseteils 14.
Eine Vielzahl von Gehäuseteilen 14 der Tankgehäuse 10, auf die die ersten faserverstärkten Harzelemente 16 gewickelt sind, sind Seite an Seite in der Fahrzeugbreitenrichtung angeordnet. Endabschnitte der Gehäuseteile 14 der Tankgehäuse 10 auf einer Seite in Axialrichtung sind im Wesentlichen an den gleichen Positionen in der Fahrzeuglängsrichtung angeordnet. Eine Kappe 22 ist in die Endabschnitte der Gehäuseteile 14 auf einer Seite in der Axialrichtung eingesetzt. Die Kappe 22 ist relativ zu den Gehäuseteilen 14 in der axialen Richtung beweglich. Obwohl dies in den Zeichnungen nicht gezeigt ist, sind, wie die oben gezeigten Endabschnitte der Gehäuseteile 14 auf der einen Seite in der Axialrichtung, Endabschnitte der Gehäuseteile 14 der Tankgehäuse 10 auf der anderen Seite in der Axialrichtung im Wesentlichen auf der gleichen Position in der Fahrzeuglängsrichtung angeordnet und eine Kappe 22 ist in die Endabschnitte der Gehäuseteile 14 eingesetzt, sodass die Kappe 22 relativ zu den Gehäuseteilen 14 in der Axialrichtung beweglich ist.
Wie in 1 gezeigt ist, ist die Kappe 22 allgemein in der Form einer halbkreisförmigen Säule geformt, die eine Axialrichtung hat, die der Fahrzeugbreitenrichtung entspricht und ist in der Axialrichtung des Gehäuseteils 14 auswärts gerundet. Die Kappe 22 hat Gehäuseteileeinsatzabschnitte 24 und einen Verbindungskanal 26. Die Gehäuseteileinsatzabschnitte 24 sind an Positionen angeordnet, die den entsprechenden Gehäuseteilen 14 der Tankgehäuse 10 entsprechen und jeder Gehäuseteileinsatzabschnitt 24 ist allgemein in der Form einer Säule geformt, die in der Axialrichtung des entsprechenden Gehäuseteils 14 einwärts vorsteht. Eine Seitenwand 28 des Gehäuseteileinsatzabschnitts 24 ist in Anlagekontakt mit einer Innenwand 42 des Gehäuseteils 14. Zudem ist ein Aussparungsabschnitt 30, welcher durch Ausschneiden eines Außenkantenabschnitts von jedem Gehäuseteileinsatzabschnitt 24 gebildet ist, an einem distalen Endabschnitt des Gehäuseteileinsatzabschnitts 24 vorgesehen und ein Dichtelement 32 ist in dem Aussparungsabschnitt 30 aufgenommen.
Das Dichtelement 32 ist ringförmig geformt mit einer Mitte auf der Achse des zugehörigen Gehäuseteils 14. Insbesondere hat das Dichtelement 32 einen ersten Kontaktwandabschnitt 34 und einen zweiten Kontaktwandabschnitt 36. Der erste Kontaktwandabschnitt 34 erstreckt sich allgemein in der Axialrichtung. Der zweite Kontaktwandabschnitt 36 ist auf einer in radialer Richtung des Gehäuseteils 14 Innenseite des ersten Kontaktwandabschnitts 34 angeordnet, um dem ersten Kontaktwandabschnitt 34 gegenüberzuliegen und erstreckt sich auch in der Axialrichtung. Dann sind ein axial äußerer Abschnitt des ersten Kontaktwandabschnitts 34 und ein axial äußerer Abschnitt des zweiten Kontaktabschnitts 36 in Radialrichtung des Gehäuseteils 14 miteinander verbunden. Somit hat das Dichtelement 32 einen allgemein U-förmigen Querschnitt in einer Ebene senkrecht zu der Umfangsrichtung, sodass die U-Form in der Axialrichtung einwärts offen ist. Eine Außenfläche 40 des ersten Kontaktwandabschnitts 34 ist in Anlagekontakt mit der Innenwand des Gehäuseteils 14, und eine Innenfläche 44 des zweiten Kontaktwandabschnitts 36 ist in Anlagekontakt mit einer Seitenwand 46 des Aussparungsabschnitts 30 der Kappe 22.
Eine Feder 50, die als ein Vorspannelement dient, ist innerhalb des Dichtelements 32 vorgesehen. Die Feder 50, die als ein Beispiel eine Blattfeder sein kann, spannt den ersten Kontaktwandabschnitt 34 in Richtung der Innenwand 42 des Gehäuseteils 14 vor und spannt den zweiten Kontaktwandabschnitt 36 in Richtung der Seitenwand 46 der Kappe 22 vor. Folglich wird, ohne Berücksichtigung des Drucks des Fluids, das in dem Tankgehäuse 10 gespeichert ist, die Außenfläche 40 des ersten Kontaktwandabschnitts 34 des Dichtelements 32 in Anlagekontakt mit der Innenwand 42 des Gehäuseteils 14 gehalten und die Innenfläche 44 des zweiten Kontaktwandabschnitts 36 des Dichtelements 32 wird in Anlagekontakt mit der Seitenwand 46 des Aussparungsabschnitts 30 der Kappe 22 gehalten.
Der Verbindungskanal 26 ist innerhalb der Kappe 22 ausgebildet und hat eine Vielzahl von ersten Verbindungskanälen 26A und einen zweiten Verbindungskanal 26B (siehe 2). Die ersten Verbindungskanäle 26A erstrecken sich innerhalb der jeweiligen Gehäuseteileinsatzabschnitte 24 in den Axialrichtungen der Gehäuseteile 14 und sind in den Axialrichtungen einwärts geöffnet. Der zweite Verbindungskanal 26B verbindet die ersten Verbindungskanäle 26A miteinander in der Fahrzeugbreitenrichtung. Mit dieser Anordnung sind die Innenräume der Gehäuseteile 14 der Tankgehäuse 10 miteinander verbunden.
Das zweite faserverstärkte Harzelement 18 ist an Außenflächen des ersten faserverstärkten Harzelements 16 und der Kappe 22 vorgesehen. Insbesondere ist das zweite faserverstärkte Harzelement 18 ein blattförmiges CFK (kohlenstofffaserverstärktes Harz) ähnlich oder gleich dem ersten faserverstärktem Harzelement 16 und das zweite faserverstärkte Harzelement 18 ist einstückig in der Axialrichtung des Gehäuseteils 14 auf die Außenflächen des ersten faserverstärkten Harzelements 16 und der Kappe 22 gewickelt. Im Inneren des zweiten faserverstärkten Harzelements 18 sind Kohlenstofffasern (nicht gezeigt) in der Axialrichtung angeordnet. Mit anderen Worten, die Faserrichtung des zweiten faserverstärkten Harzelements 18 ist die Axialrichtung des Gehäuseteils 14. Die Menge an Fasern in dem zweiten faserverstärkten Harzelement 18 ist auf die Hälfte der Fasern eingestellt, die in dem ersten faserverstärkten Harzelement 16 sind. Zudem kann sich das zweite faserverstärkte Harzelement 18 in einem bestimmten Ausmaß in der Axialrichtung elastisch ausdehnen und zusammenziehen.
Der Verbindungskanal 26 in der Kappe 22 ist mit einem Ventil 48 (siehe 2) versehen. Das Ventil 48 macht es möglich, die Menge an Fluid zu steuern, die in dem Verbindungskanal 26 fließt. Der Verbindungskanal 26 ist mit einem Brennstoffzellenstapel, einer Zufuhrleitung oder dergleichen verbunden, die nicht gezeigt sind.
Als Nächstes werden der Betrieb und die Wirkungen dieses Ausführungsbeispiels beschrieben.
In diesem Ausführungsbeispiel, wie in 1 gezeigt ist, ist das Gehäuseteil 14, das in einer zylindrischen Form geformt ist, an mindestens einem seiner axial gegenüberliegenden Endabschnitte offen und die Kappe 22 ist vorgesehen, um die Öffnung des Gehäuseteils 14 zu verschließen, so dass die Kappe 22 in der Axialrichtung verlagert werden kann. Das Dichtelement 32 ist zwischen der Kappe 22 und dem Gehäuseteil 14 vorgesehen und schafft eine Dichtung zwischen dem Gehäuseteil 14 und der Kappe 22, die relativ zu dem Gehäuseteil 14 verlagerbar ist. Wenn folglich der Druck des Fluids, das innerhalb des Gehäuseteils 14 gespeichert ist, ansteigt, kann die Kappe 22 axial auswärts verlagert werden (siehe strichpunktierte Linien in 1), ohne es dem Fluid zu gestatten, zwischen dem Gehäuseteil 14 und der Kappe 22 auszutreten. Mit der Kappe 22, die somit axial auswärts verlagert ist, wird eine Kraft die durch den Druck erzeugt wird, der in der Axialrichtung des Gehäuseteils 14 wirkt, unterdrückt oder reduziert; folglich kann die Verstärkung in der Axialrichtung des Gehäuseteils 14 reduziert werden. Folglich kann die Anzahl von Schritten zur Bereitstellung der Verstärkung an den axialen Endabschnitten des Gehäuseteils 14 reduziert werden, sodass die Anzahl von Verfahrensschritten zur Zeit der Herstellung des Hochdruckbehälters vermindert werden kann.
Das zweite faserverstärkte Harzelement 18 ist in der Axialrichtung auf das Gehäuseteil 14 und die Kappe 22 gewickelt. Folglich kann die Prüffestigkeit gegen den in der Axialrichtung des Gehäuseteils aufgebrachten Druck erhöht werden. Zudem ist das zweite faserverstärkte Harzelement 18 konfiguriert, elastisch der Kappe 22 zu folgen, wenn sie verlagert wird. Somit kann, nachdem die Kappe 22 infolge des Anstiegs des Drucks des Fluids, das innerhalb des Gehäuseteils 14 gespeichert ist, axial auswärts verlagert ist, die Kappe 22 axial einwärts verlagert werden, um zur Ausgangsposition zurückzukehren, wenn der Druck des Fluids vermindert wird. Auf diese Weise kann die Verlagerung der Kappe 22 stabilisiert werden.
Ferner sind die zwei oder mehr Gehäuseteile 14 Seite an Seite angeordnet, wie in 2 gezeigt ist. Zudem verschließt die Kappe 22 Öffnungen der zwei oder mehr Gehäuseteile 14 als eine Einheit und der Verbindungskanal 26, der die Innenräume der Gehäuseteile 14 miteinander verbindet, ist innerhalb der Kappe 22 ausgebildet. Folglich kann das Fluid innerhalb jedes der Gehäuseteile 14 in andere Gehäuseteile 14 bewegt werden; folglich können die Drücke des Fluids innerhalb der Gehäuseteile 14 homogenisiert oder einander im Wesentlichen gleich gemacht werden. Im Ergebnis können Variationen des Drucks von Fluid, der von den Innenräumen der zwei oder mehr Gehäuseteile 14 auf die Kappe 22 aufgebracht wird, zwischen den Gehäuseteilen 14 vermindert werden.
Das Dichtelement 32 ist ringförmig geformt und hat den ersten Kontaktwandabschnitt 34 mit der Außenfläche 40, die in Anlagekontakt mit der Innenwand 42 des Gehäuseteils 14 ist und den zweiten Kontaktwandabschnitt 36, der dem ersten Kontaktwandabschnitt 34 gegenüberliegt und die Innenfläche 44 hat, die in Anlagekontakt mit der Seitenwand 46 der Kappe 22 ist. Mit den so vorgesehenen ersten und zweiten Kontaktwandabschnitten 34, 36 hat das Dichtelement 32 einen allgemein U-förmigen Querschnitt in einer Ebene senkrecht zur Umfangsrichtung, so dass die U-Form in der Axialrichtung einwärts geöffnet ist. Wenn entsprechend der Druck des Fluids innerhalb des Gehäuseteils 14 zunimmt, wirkt das Fluid zum Drücken des ersten Kontaktwandabschnitts 34 des Dichtelements 32 gegen die Innenwand 42 des Gehäuseelements 14, und zum Drücken des zweiten Kontaktwandabschnitts 36 gegen die Seitenwand 46 der Kappe 22. Auch wenn folglich der Druck des Fluids innerhalb des Gehäuseteils 14 zunimmt und die Kappe 22 verlagert wird, wird das Fluid daran gehindert, zwischen dem Gehäuseteil 14 und der Kappe 22 auszutreten. Somit kann Fluid unter einem höheren Druck in dem Gehäuseteil 14 gespeichert werden.
Zudem ist in dem Dichtelement 32 die Feder 50 vorgesehen, um den ersten Kontaktwandabschnitt 34 in Richtung der Innenwand 42 des Gehäuseteils 14 vorzuspannen und den zweiten Kontaktwandabschnitt 36 in Richtung der Seitenwand 46 der Kappe 22 vorzuspannen. Indem die Feder 50 derart vorgesehen ist, wird die Außenfläche 40 des ersten Kontaktwandabschnitts 34 in Anlagekontakt mit der Innenwand 42 des Gehäuseteils 14 gehalten und die Innenfläche 44 des zweiten Kontaktwandabschnitts 36 wird in Anlagekontakt mit der Seitenwand 46 der Kappe 22 gehalten. Somit ist es möglich, einen abgedichteten Zustand zwischen dem Gehäuseteil 14 und der Kappe 22 stabil aufrechtzuerhalten, unabhängig von Veränderungen des Drucks innerhalb des Gehäuseteils 14. Auf diese Weise kann das Fluid daran gehindert werden, zwischen dem Gehäuseteil 14 und der Kappe 22 auszutreten, unabhängig von Veränderungen des Drucks innerhalb des Tankgehäuses 10.
In diesem Ausführungsbeispiel ist das Gehäuseteil 14 an seinen axial gegenüberliegenden Endabschnitten offen und die Kappen 22 sind jeweils in den einen axialen Endabschnitt und den anderen axialen Endabschnitt des Gehäuseteils 14 eingesetzt. Jedoch ist die Erfindung nicht auf diese Anordnung beschränkt, sondern lediglich einer der axial gegenüberliegenden Endabschnitte des Gehäuseteils 14 kann eine Öffnung haben und die Kappe 22 kann in den Endabschnitt eingesetzt sein, der die Öffnung hat.
Während das zweite faserverstärkte Harzelement 18 aus CFK in diesem Ausführungsbeispiel gefertigt ist, ist das Material des zweiten faserverstärkten Harzelements 18 nicht darauf beschränkt, sondern das zweite faserverstärkte Harzelement 18 kann aus einem Harzelement gemacht sein, das mit anderen Fasern als Kohlenstofffasern verstärkt ist oder kann aus einem Material anders als Harz gemacht sein.
Während die Feder 50 innerhalb des Dichtelements 32 in diesem Ausführungsbeispiel angeordnet ist, ist die Erfindung nicht auf diese Anordnung beschränkt, sondern es kann auch keine Feder vorgesehen sein.
Während ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zuvor beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht auf das obige Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern kann mit verschiedenen Modifikationen abweichend von den oben beschriebenen umgesetzt werden, ohne das Prinzip der Erfindung zu verlassen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2002188794 A [0002, 0003]

Claims

Hochdruckbehälter, mit: einem Gehäuseteil (14), mit einer Zylinderform und einer Öffnung in mindestens einem von axial gegenüberliegenden Endabschnitten des Gehäuseteils; einer Kappe (22), die die Öffnung des Gehäuseteils (14) verschließt, wobei die Kappe (22) in einer Axialrichtung des Gehäuseteils (14) verlagerbar ist; und einem Dichtelement (32), das zwischen dem Gehäuseteil (14) und der Kappe (22) vorgesehen ist, wobei das Dichtelement (32) eine Dichtung zwischen dem Gehäuseteil (14) und der Kappe (22) schafft, die relativ zu dem Gehäuseteil verlagerbar ist.
Hochdruckbehälter nach Anspruch 1, wobei ein Verstärkungsmaterial in der Axialrichtung des Gehäuseteils (14) auf das Gehäuseteil (14) und die Kappe (22) gewickelt ist, wobei das Verstärkungsmaterial (18) konfiguriert ist, elastisch der Kappe (22) zu folgen, wenn die Kappe (22) verlagert wird.
Hochdruckbehälter nach Anspruch 1 oder 2, mit einer Vielzahl von Gehäuseteilen (14), die nebeneinander angeordnet sind, wobei jedes der Vielzahl von Gehäuseteilen (14) das Gehäuseteil (14) ist, wobei die Kappe (22) die Öffnungen der Vielzahl von Gehäuseteilen (14) als eine Einheit verschließt, und ein Verbindungskanal (26), der die Innenräume der Vielzahl von Gehäuseteilen (14) miteinander verbindet, innerhalb der Kappe (22) vorgesehen ist.
Hochdruckbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Dichtelement (32) eine ringförmige Form hat und einen ersten Kontaktwandabschnitt (34) mit einer Außenfläche (40) aufweist, die in Anlagekontakt mit einer Innenwand (42) des Gehäuseteils (14) ist, und einen zweiten Kontaktwandabschnitt (36) hat, der dem ersten Kontaktwandabschnitt (34) gegenüberliegt und eine Innenfläche (44) hat, die in Anlagekontakt mit einer Seitenwand (46) der Kappe (22) ist, wobei das Dichtelement (32) einen allgemein U-förmigen Querschnitt in einer Ebene senkrecht zu einer Umfangsrichtung des Dichtelements (32) hat, der in der Axialrichtung des Gehäuseteils (14) einwärts offen ist.
Hochdruckbehälter nach Anspruch 4, wobei das Dichtelement (32) mit einem Vorspannelement versehen ist, das konfiguriert ist, den ersten Kontaktwandabschnitt (34) in Richtung der Innenwand des Gehäuseteils (14) vorzuspannen und den zweiten Kontaktwandabschnitt (36) in Richtung der Seitenwand der Kappe (22) vorzuspannen.
Hochdruckbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Kappe (22) einen Gehäuseteileinsatzabschnitt (24) allgemein in der Form einer Säule aufweist, die einwärts in der Axialrichtung des Gehäuseteils (14) vorsteht, wobei ein Aussparungsabschnitt (30) an einer Außenkante eines distalen Endabschnitts des Gehäuseteileinsatzabschnitts (24) vorgesehen ist; und das Dichtelement (32) in dem Aussparungsabschnitt (30) aufgenommen ist.