DE102018210498A1 - Druckbehälter für eine Brennkraftmaschine, Brennkraftmaschine - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Druckbehälter (1) zum Speichern und Bereitstellen eines gasförmigen Kraftstoffs für eine Brennkraftmaschine, umfassend ein im Wesentlichen hohlzylinderförmiges Gehäuse (2), das ein Volumen (3) begrenzt, in dem eine mit dem gasförmigen Kraftstoff befüllte oder befüllbare Blase (4) aufgenommen ist, deren Außenkontur an die Innenkontur des Gehäuses (2) angepasst ist, wobei zur Entnahme des gasförmigen Kraftstoffs das die Blase (4) umgebende Volumen (3) über ein Ventil (5) mit einem Fluid beaufschlagbar ist. Erfindungsgemäß ist die Blase (4) über einen Teilumfangsbereich durch eine Wand (6) ausgesteift und nur bereichsweise verformbar.
Die Erfindung betrifft ferner eine Brennkraftmaschine mit einem erfindungsgemäßen Druckbehälter (1) zum Speichern und Bereitstellen eines gasförmigen Kraftstoffs.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Druckbehälter zum Speichern und Bereitstellen eines gasförmigen Kraftstoffs mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Brennkraftmaschine mit einem solchen Druckbehälter. Die Brennkraftmaschine ist mit dem gasförmigen Kraftstoff betreibbar, so dass der Druckbehälter der Versorgung der Brennkraftmaschine mit dem gasförmigen Kraftstoff dient.
  • Stand der Technik
  • Aus dem Stand der Technik sind Brennkraftmaschinen für Nutz- oder Kraftfahrzeuge bekannt, die mit einem gasförmigen Kraftstoff betrieben werden. Hierbei kann es sich insbesondere um Erdgas handeln. Das Erdgas muss an Bord des Nutz- oder Kraftfahrzeugs gespeichert werden, damit die Versorgung der Brennkraftmaschine mit Kraftstoff sichergestellt ist.
  • Erdgas kann beispielsweise in einfachen Gasflaschen gespeichert werden, wobei insbesondere Druckgasflaschen oder Druckbehälter zum Einsatz gelangen. Als Kraftstoffspeicher an Bord eines Nutz- oder Kraftfahrzeugs sind derartige Gasflaschen jedoch ungeeignet, da nicht wirtschaftlich. Denn beim Entleeren des Behälters sinkt der Druck ab bis ein Differenzdruck zwischen dem Behälterdruck und dem zu betreibendem System erreicht wird, der für den Betrieb nicht mehr ausreichend ist. Im Behälter verbleibt somit eine Restgasmenge, die ungenutzt bleibt.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, einen Druckbehälter zum Speichern und Bereitstellen eines gasförmigen Kraftstoffs anzugeben, der ein möglichst großes nutzbares Speichervolumen aufweist, das heißt möglichst vollständig entleerbar ist. Zugleich soll der Druckbehälter einen geringen Bauraumbedarf aufweisen, da der zur Verfügung stehende Bauraum bei einem Nutz- oder Kraftfahrzeug in der Regel begrenzt ist.
  • Zur Lösung der Aufgabe wird das Kraftstoffspeichersystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Ferner wird eine Brennkraftmaschine mit einem erfindungsgemäßen Druckbehälter angegeben.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Der zum Speichern und Bereitstellen eines gasförmigen Kraftstoffs vorgeschlagene Druckbehälter umfasst ein im Wesentlichen hohlzylinderförmiges Gehäuse, das ein Volumen begrenzt, in dem eine mit dem gasförmigen Kraftstoff befüllte oder befüllbare Blase aufgenommen ist, deren Außenkontur an die Innenkontur des Gehäuses angepasst ist. Zur Entnahme des gasförmigen Kraftstoffs ist das die Blase umgebende Volumen über ein Ventil mit einem Fluid beaufschlagbar. Das Fluid drängt sich zwischen das Gehäuse und die Blase und drückt dabei die Blase zusammen, so dass sich diese entleert. Bei dem erfindungsgemäßen Druckbehälter ist die Blase über einen Teilumfangsbereich durch eine Wand ausgesteift und nur bereichsweise verformbar. Dies hat zur Folge, dass lediglich der nicht durch die Wand ausgesteifte Teilumfangsbereich der Blase durch das Fluid zusammengedrückt wird, und zwar in radialer Richtung, so dass eine definierte Verformung der Blase erreicht wird, die zudem im Wesentlichen faltenfrei ist. Es bilden sich lediglich zwei in Längsrichtung verlaufende Falten an den Längsseiten der aussteifenden Wand aus, wenn die Blase durch den Fluiddruck nach innen gegen die aussteifende Wand gedrückt wird.
  • Der vorgeschlagene Druckbehälter mit nur bereichsweise verformbarer Blase weist eine hohe Belastbarkeit auf, da die Verformung der Blase im Wesentlichen falten- bzw. knickfrei erfolgt. Ferner kann die Blase vollständig entleert werden, da der verformbare Teilumfangsbereich soweit verformt werden kann, bis er zur Anlage an dem nicht verformbaren Teilumfangsbereich gelangt. Die Blase ist hierzu bevorzugt aus einem Elastomermaterial gefertigt, das elastisch verformbar ist. Ferner wird vorgeschlagen, dass die aussteifende Wand sich über einen Teilumfangsbereich von etwa 180° erstreckt, so dass die Blase zur Hälfte ausgesteift ist. Die andere Hälfte kann sich dann bei entsprechender Fluidbeaufschlagung des die Blase umgebenden Volumens in die ausgesteifte Hälfte hineinbewegen. Dadurch, dass eine vollständige Entleerung der Blase möglich ist, kann das zur Verfügung stehende Speichervolumen der Blase optimal genutzt werden.
  • Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die aussteifende Wand eine Wand des Gehäuses, an der die Blase flächig anliegt und/oder befestigt ist. Der Verzicht auf eine separate, im Gehäuse aufgenommene Wand zur Aussteifung der Blase ermöglicht eine optimale Nutzung des durch das Gehäuse begrenzten Volumens. Zur Befestigung am Gehäuse kann die Blase beidseits über einen Teilumfangsbereich eingespannt sein. Darüber hinaus steht eine Vielzahl an Befestigungsmöglichkeiten zur Verfügung, die eine punktuelle, lineare oder flächige Befestigung der Blase am Gehäuse ermöglichen.
  • Gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die aussteifende Wand eine im Gehäuse aufgenommene separate Wand, an der die Blase flächig anliegt und/oder befestigt ist. Die im Gehäuse aufgenommene separate Wand verringert zwar das nutzbare Speichervolumen, erleichtert jedoch die Herstellung des Druckbehälters. Denn in diesem Fall kann zunächst die Blase an der Wand befestigt und dann gemeinsam mit der Wand in das Gehäuse eingesetzt werden.
  • Darüber hinaus kann die aussteifende Wand eine in die Blase integrierte Wand sein. Beispielsweise können die Wand und die Blase gleichzeitig hergestellt worden sein, so dass der Arbeitsschritt der Befestigung entfällt. Die Wand und die Blase können auch unabhängig voneinander hergestellt worden und anschließend verbunden worden sein. Die Blase kann beispielsweise zur Ausbildung einer die Wand aufnehmenden Tasche über einen Teilumfangsbereich doppelwandig ausgebildet sein. Die Blase mit integrierter Wand muss dann nur noch in das Gehäuse eingesetzt werden.
  • Sofern die Wand kein integraler Bestandteil der Blase ist, wird vorgeschlagen, dass die Blase durch Kleben an der Wand befestigt ist. Der Kleber ermöglicht eine flächige Befestigung der Blase an der Wand, so dass kein Fluid zwischen der Wand und der Blase gelangt.
  • Des Weiteren bevorzugt weist die Blase ein Speichervolumen von mindestens 200 I auf. Auf diese Weise kann die Wirtschaftlichkeit des Kraftstoffspeichersystems erhöht werden, da die Brennkraftmaschine über einen längeren Zeitraum mit dem gasförmigen Kraftstoff versorgt werden kann. Da ein entsprechend großes Speichervolumen einen hohen Bauraumbedarf besitzt, wird ferner vorgeschlagen, dass das Verhältnis des durch das Gehäuse begrenzten Volumens zum Speichervolumen nicht größer als 1,5 beträgt. Beispielsweise kann das durch das Gehäuse begrenzte Gesamtvolumen 250 I und das Speichervolumen der Blase 200 I betragen, so dass das Verhältnis 5:4 bzw. 1,25 beträgt.
  • Der Speicherdruck in der Blase beträgt vorzugsweise mindestens 200 bar, da der Betrieb einer Brennkraftmaschine eines Nutz- oder Kraftfahrzeugs mit gasförmigem Kraftstoff in der Regel einen hohen Gasdruck erfordert. Der Druckbehälter ist demnach insbesondere für mobile Anwendung geeignet.
  • Der Fluiddruck im Volumen des Gehäuses ist vorzugsweise geringfügig größer als der Gasdruck in der Blase gewählt, um die bei der Gasentnahme in den Armaturen entstehenden Druckverluste ausgleichen zu können. Das heißt, dass die Druckverhältnisse im Druckbehälter annähernd druckausgeglichen sein können. Dadurch kann die Belastung der Blase weiter reduziert werden. Alternativ oder ergänzend kann die Blase vergleichsweise dünn ausgebildet werden.
  • Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Blase einen Gasentnahmeanschluss aufweist, der das Gehäuse durchdringt. Der Gasentnahmeanschluss erleichtert die Anbindung an ein Versorgungssystem der Brennkraftmaschine, über das der Brennkraftmaschine der gasförmige Kraftstoff zuführbar ist.
  • Der Gasentnahmeanschluss und das Ventil zur Fluidbeaufschlagung sind dabei bevorzugt an sich gegenüberliegenden Enden des Gehäuses angeordnet. Dadurch ist sichergestellt, dass sich das Fluid zwischen das Gehäuse und die Blase drängt, um die Blase vollständig zu entleeren.
  • Ein weiterer Vorteil ergibt sich, wenn das Ventil als Rückschlagventil ausgebildet ist, da sich dadurch unerwünschte Druckstöße vermeiden lassen, welche einen negativen Einfluss auf die Lebensdauer der Blase haben.
  • Die Blase kann auf vorteilhafte Weise ganz oder teilweise aus Folien und/oder Schichten aus Schockwiderstandsschwamm gefertigt sein, so dass die Festigkeit der Blase erhöht wird. Des Weiteren wird die Blase widerstandsfähiger gegenüber plötzlich auftretenden Druckpulsationen. Des Weiteren kann durch elastische Stützflächen eine undefinierte Verformung der Blase vermieden werden.
  • Die darüber hinaus vorgeschlagene Brennkraftmaschine zeichnet sich dadurch aus, dass sie einen erfindungsgemäßen Druckbehälter umfasst. Der Druckbehälter weist eine hohe Funktionssicherheit und Dauerhaltbarkeit auf. Ferner ist der Bauraumbedarf des Druckbehälters im Verhältnis zum nutzbaren Speichervolumen gering, so dass der verfügbare Bauraum optimal genutzt wird.
  • Bevorzugt ist das durch das Gehäuse begrenzte Volumen des Druckbehälters mit einem weiteren Gas oder mit einer Flüssigkeit, insbesondere mit Hydrauliköl oder Kraftstoff, als Fluid beaufschlagbar. Das heißt, dass es sich bei dem Fluid insbesondere um ein Gas oder eine Flüssigkeit handeln kann, das bzw. die üblicherweise bereits an Bord eines Nutz- oder Kraftfahrzeugs mitgeführt wird, so dass das Fluid nicht gesondert vorgehalten werden muss. Denn dies würde den zuvor als Vorteil dargestellten geringeren Bauraumbedarf des Druckbehälters wieder zunichtemachen.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:
    • 1 eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Druckbehälters und
    • 2 a) - d) jeweils einen schematischen Querschnitt durch den Druckbehälter der 1 bei unterschiedlicher Befüllung.
  • Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
  • Der in der 1 schematisch dargestellte Druckbehälter 1 zum Speichern und Bereitstellen eines gasförmigen Kraftstoffs umfasst ein hohlzylinderförmiges Gehäuse 2, das ein definiertes Volumen 3 begrenzt, in dem eine Blase 4 aus einem Elastomermaterial aufgenommen ist. Gegenüber dem Gehäuse 2 weist die Blase 4 ein variables Volumen bzw. Speichervolumen 7 auf. Die Blase 4 ist mit dem gasförmigen Kraftstoff gefüllt, wobei es sich vorliegend um Erdgas handelt.
  • Zur Entnahme des gasförmigen Kraftstoffs wird das Volumen 3 des Gehäuses 2 über ein Ventil 5 mit einem Fluid beaufschlagt, das sich zwischen das Gehäuse 2 und die Blase 4 drängt (siehe 2a). Bei anhaltender Fluidbeaufschlagung und einem geöffneten Gasentnahmeanschluss 8, über den die Blase 4 entleerbar ist (in der 1 ist nur der von außen sichtbare Teil des Gasentnahmeanschlusses 8 dargestellt), führt der Fluiddruck im Volumen 3 zu einer elastischen Verformung der Blase 4, und zwar ausschließlich in radialer Richtung, wobei sich eine Hälfte der Blase 4 in Richtung der anderen Hälfte bewegt (siehe 2b). Denn die andere Hälfte der Blase 4 ist durch eine Wand 6 ausgesteift. Mit fortschreitender Gasentnahme wölbt sich die elastisch verformbare Hälfte der Blase 4 nach innen (siehe 2c) bis sie zur Anlage an der ausgesteiften Hälfte der Blase 4 gelangt (siehe 2d). Auf diese Weise kann eine vollständige Entleerung der Blase 4 bewirkt werden, so dass das verfügbare Speichervolumen 7 optimal genutzt wird.
  • Das maximale Speichervolumen 7 der Blase 4 beträgt vorliegend 200 I, während das durch das Gehäuse 2 begrenzte Volumen 3 insgesamt 250 I beträgt. Das heißt, dass das Verhältnis Gesamtvolumen zu Speichervolumen 5:4 beträgt. Dieses Verhältnis ermöglicht einen besonders wirtschaftlichen Betrieb einer Brennkraftmaschine, die mit dem gasförmigen Kraftstoff betrieben wird.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung ist das Ventil 5 als Rückschlagventil ausgebildet, welches beim Auftreten eines Druckstoßes kurzzeitig schließt und bei Druckausgleich wieder voll öffnet. Das Rückschlagventil dient im Druckbehälter 1 als Druckpulsationsdämpfungselement zur Vermeidung und Ausbreitung von Druckstößen mit einer hohen Amplitude.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Blase 4 ganz oder teilweise aus Folien und/oder Schichten aus Schockwiderstandsschwamm gefertigt. Die Folien/Schichten weisen eine dünne Schutzfolie auf, welche die Materialverträglichkeit der Blase 4 gegenüber dem Fluid, insbesondere gegenüber Methan, Hydraulikölen oder Diesel, verbessert. Durch die Folien/Schichten aus Schockwiderstandsschwamm kann eine Erhöhung der Festigkeit der Blase 4 erreicht werden und deren Lebensdauer beim wiederholten Befüllen und Entleeren, sowie bei plötzlichen Druckpulsen aufgrund des Fluides gesteigert werden.
  • Des Weiteren kann die freibewegliche Hälfte der Blase 4, welche nicht durch eine Wand 6 ausgesteift ist mittels einer elastischer Stützfläche vorgespannt werden. Die elastische Stützfläche kann in Form eines Halbzylinders mit vergleichbar großem Durchmesser wie jener der Wand 6 ausgestaltet sein. Die elastische Stützfläche bedingt eine Verformung der Blase 4 nur in eine Richtung, insbesondere in die Richtung zur Mittelebene des Halbzylinders, so dass eine gleichmäßige radiale Verformung der frei beweglichen Hälfte der Blase 4 erfolgt und die Blase 4 im Zustand der vollständigen Entleerung die Form einer Mondsichel aufweist. Die Hauptkrümmungsradien der Oberfläche der Blase sind während der Bewegung vorzugsweise größer als der Radius der Stützfläche. Nur im Zustand der vollständigen Entleerung erfolgt eine Annährung der Blase an die Stützfläche, so dass sich beide Krümmungsradien annähern.

Claims (11)

  1. Druckbehälter (1) zum Speichern und Bereitstellen eines gasförmigen Kraftstoffs für eine Brennkraftmaschine, umfassend ein im Wesentlichen hohlzylinderförmiges Gehäuse (2), das ein Volumen (3) begrenzt, in dem eine mit dem gasförmigen Kraftstoff befüllte oder befüllbare Blase (4) aufgenommen ist, deren Außenkontur an die Innenkontur des Gehäuses (2) angepasst ist, wobei zur Entnahme des gasförmigen Kraftstoffs das die Blase (4) umgebende Volumen (3) über ein Ventil (5) mit einem Fluid beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Blase (4) über einen Teilumfangsbereich durch eine Wand (6) ausgesteift und nur bereichsweise verformbar ist.
  2. Druckbehälter (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die aussteifende Wand (6) eine Wand des Gehäuses (2) ist, an der die Blase (4) flächig anliegt und/oder befestigt ist.
  3. Druckbehälter (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wand (6) eine im Gehäuse (2) aufgenommene separate Wand (6) ist, an der die Blase (4) flächig anliegt und/oder befestigt ist.
  4. Druckbehälter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wand (6) eine in die Blase (4) integrierte Wand (6) ist.
  5. Druckbehälter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blase (4) durch Kleben an der Wand (6) befestigt ist.
  6. Druckbehälter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blase (4) ein Speichervolumen (7) von mindestens 200 I aufweist, wobei vorzugsweise das Verhältnis des durch das Gehäuse (2) begrenzten Volumens (3) zum Speichervolumen (7) < 1,5, weiterhin vorzugsweise ≤ 1,25, beträgt.
  7. Druckbehälter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicherdruck in der Blase (4) mindestens 200 bar beträgt.
  8. Druckbehälter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blase (4) einen Gasentnahmeanschluss (8) aufweist, der das Gehäuse (2) durchdringt, wobei vorzugsweise der Gasentnahmeanschluss (8) und ein Ventil (5) zur Fluidbeaufschlagung des Volumens (3) an sich gegenüberliegenden Enden des Gehäuses (2) angeordnet sind.
  9. Druckbehälter (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (5) als Rückschlagventil, welches bei dem Auftreten eines Druckstoßes kurzzeitig schließt und bei Druckausgleich wieder voll öffnet, ausgebildet ist.
  10. Druckbehälter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blase (4) ganz oder teilweise aus Folien und/oder Schichten aus Schockwiderstandsschwamm gefertigt ist.
  11. Brennkraftmaschine mit einem Druckbehälter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das durch das Gehäuse (2) begrenzte Volumen (3) mit einem weiteren Gas oder mit einer Flüssigkeit, insbesondere mit Hydrauliköl oder Kraftstoff, als Fluid (7) beaufschlagbar ist.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP4215795A1 (de) * 2022-01-25 2023-07-26 ETH Zurich Gasspeicher und verfahren zum speichern von zumindest zwei gasen
CN117985350A (zh) * 2024-04-01 2024-05-07 西安瑞霖电子科技股份有限公司 中隔储箱及其制造方法、具有中隔储箱的储存罐

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4215795A1 (de) * 2022-01-25 2023-07-26 ETH Zurich Gasspeicher und verfahren zum speichern von zumindest zwei gasen
CN117985350A (zh) * 2024-04-01 2024-05-07 西安瑞霖电子科技股份有限公司 中隔储箱及其制造方法、具有中隔储箱的储存罐

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