DE102020123303A1 - Storage arrangement for a vehicle for storing and releasing a compressed gas, and a vehicle with such a storage arrangement - Google Patents

Storage arrangement for a vehicle for storing and releasing a compressed gas, and a vehicle with such a storage arrangement Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Speicheranordnung (1) für ein Fahrzeug (10) zum Speichern und Abgeben eines Druckgases, umfassend- einen Mehrkammerhohlprofilkörper (2) mit einer Vielzahl von in Profilrichtung (R) sich erstreckenden und aneinander angrenzenden Druckgasaufnahmekammern (2.1, 2.2), und- wenigstens ein einer Druckgasaufnahmekammer zugeordnetem Anschlussstück (3.1, 3.2) zum Zuführen und/oder Abführen von Druckgas, wobei- wenigstens der Mehrkammerhohlprofilkörper (2) mittels eines additiven 3D-Druckverfahrens hergestellt ist.The invention relates to a storage arrangement (1) for a vehicle (10) for storing and releasing a compressed gas, comprising a multi-chamber hollow profile body (2) with a large number of compressed gas receiving chambers (2.1, 2.2) extending in the profile direction (R) and adjoining one another, and - at least one connection piece (3.1, 3.2) assigned to a compressed gas receiving chamber for supplying and/or discharging compressed gas, wherein- at least the multi-chamber hollow profile body (2) is produced by means of an additive 3D printing process.

Description

Die Erfindung betrifft eine Speicheranordnung für ein Fahrzeug zum Speichern und Abgeben eines Druckgases sowie ein Fahrzeug mit einer solchen Speicheranordnung. Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Speicheranordnung.The invention relates to a storage arrangement for a vehicle for storing and releasing a compressed gas and a vehicle with such a storage arrangement. Furthermore, the invention relates to a vehicle with a storage arrangement according to the invention.

Solche Speicheranordnungen werden in Fahrzeugen, wie Brennstoffzellenfahrzeugen oder CNG(Erdgas)-Fahrzeugen als Druckgasspeicher für gasförmige Brennstoffe wie Wasserstoff oder Erdgas eingesetzt.Such storage arrangements are used in vehicles such as fuel cell vehicles or CNG (natural gas) vehicles as compressed gas storage for gaseous fuels such as hydrogen or natural gas.

Druckgasspeicher sind in verschiedenen Ausführungen bekannt. So sind flaschenförmige Speicher mit einem vergleichsweise großen Durchmesser im Verhältnis zu ihrer Länge bekannt. Ferner werden Druckgasspeicher auch aus einer einzigen Rohrleitung aufgebaut, die entsprechend der Form des vorhandenen Bauraums im Fahrzeug aufgewickelt oder geformt sind. So werden bspw. mäanderförmig verlaufende Rohrspeicher (auch faltbarer Rohrspeicher genannt) als Druckgasspeicher in Fahrzeugen eingesetzt, die aus parallel verlaufenden Rohrspeicherabschnitten bestehen, die über bogenförmige Abschnitte miteinander verbunden sind. Diese Rohrspeicherabschnitte weisen einen kleinen Durchmesser im Verhältnis zur Länge auf.Compressed gas accumulators are known in various designs. Bottle-shaped reservoirs with a comparatively large diameter in relation to their length are known. Furthermore, pressurized gas accumulators are also constructed from a single pipeline, which is wound up or shaped according to the shape of the space available in the vehicle. For example, meandering tube stores (also known as foldable tube stores) are used as compressed gas stores in vehicles, which consist of parallel tube store sections that are connected to one another by arcuate sections. These tube storage sections are small in diameter in relation to their length.

Da solche flaschenförmige Speicher und Rohrspeicherabschnitte von Rohrspeichern in der Regel eine zylindrische Form mit kreisförmigem Querschnitt aufweisen, ist eine Anpassung der Bauform an den vorhandenen Bauraum eines Fahrzeugs fast unmöglich, so dass die Raumausnutzung im Fahrzeug meistens nicht optimal ist.Since such bottle-shaped accumulators and tube accumulator sections of tube accumulators generally have a cylindrical shape with a circular cross section, it is almost impossible to adapt the design to the available installation space in a vehicle, so that the use of space in the vehicle is usually not optimal.

Die DE 102 17 247 A1 schlägt zur Beseitigung des genannten Nachteils einen Drucktank mit einer Mehrzahl von Aufnahmekammern vor, die einen relativ kleinen Querschnitt aufweisen, um damit unter hohem Druck stehende Fluide aufnehmen zu können. Diese Aufnahmekammern sind in Reihen und Spalten angeordnet, wobei unterschiedliche Typen von Aufnahmekammern vorgesehen sind. So weist eine innere Aufnahmekammer nur innere Kammerwände auf, welche benachbarten Aufnahmeräumen zugewandt sind. Aufnahmekammer die eine äußere Kammerwand aufweisen lassen sich in Aufnahmekammer unterscheiden, die sowohl bezüglich einer Reihe als auch bezüglich einer Spalte ausliegen und solche, welcher entweder bezüglich einer Reihe oder einer Spalte außen liegenden. Diese äußeren Aufnahmekammern weisen äußere Kammerwände auf, welche gewölbt ausgebildet sind. Mit solchen äußeren Aufnahmekammern kann eine Anpassung an eine vorgegebene Geometrie eine Fahrzeugkarosserie vorgenommen werden.the DE 102 17 247 A1 proposes a pressure tank with a plurality of receiving chambers, which have a relatively small cross-section in order to be able to receive fluids under high pressure, in order to eliminate the disadvantage mentioned. These receiving chambers are arranged in rows and columns, with different types of receiving chambers being provided. Thus, an inner receiving chamber has only inner chamber walls which face adjacent receiving spaces. Receiving chambers that have an outer chamber wall can be divided into receiving chambers that are on the outside in terms of both a row and a column, and those that are on the outside in terms of either a row or a column. These outer receiving chambers have outer chamber walls which are arched. With such outer receiving chambers, an adaptation to a given geometry of a vehicle body can be made.

Dieser aus der DE 102 17 247 A1 bekannte Drucktank lässt sich durch ein Spritzguss- und/oder Druckgussverfahren herstellen.This one from the DE 102 17 247 A1 known pressure tank can be produced by an injection molding and / or die casting process.

Aus der DE 10 2010 044 035 A1 ist eine Speicheranordnung für ein Fahrzeug zum Speichern und Abgeben eines Druckgases bekannt, welche einen mit einem Unterdruck beaufschlagten Aufnahmeraum sowie eine Vielzahl von gleichartigen in dem Aufnahmeraum angeordneten Speicherelementen zur Aufnahme des Druckgases aufweist.From the DE 10 2010 044 035 A1 a storage arrangement for a vehicle for storing and releasing a compressed gas is known, which has a receiving space subjected to a negative pressure and a multiplicity of storage elements of the same type arranged in the receiving space for receiving the compressed gas.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Speicheranordnung für ein Fahrzeug zum Speichern und Abgeben eines Druckgases anzugeben, die hinsichtlich eines vorhandenen Bauraums im Fahrzeug zu einem für die Speicherung des Druckgases zur Verfügung stehenden maximalen Volumen, also zu einer hohen Volumeneffektivität führt.The object of the invention is to specify a storage arrangement for a vehicle for storing and releasing a compressed gas which is improved compared to the prior art and which, with regard to the available installation space in the vehicle, has a maximum volume available for storing the compressed gas, i.e. a high volume volume effectiveness leads.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Speicheranordnung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1.This object is achieved by a memory arrangement having the features of patent claim 1.

Eine solche Speicheranordnung für ein Fahrzeug zum Speichern und Abgeben eines Druckgases umfasst

  • - einen Mehrkammerhohlprofilkörper mit einer Vielzahl von in Profilrichtung sich erstreckenden und aneinander angrenzenden Druckgasaufnahmekammern, und
  • - wenigstens ein einer Druckgasaufnahmekammer zugeordnetem Anschlussstück zum Zuführen und/oder Abführen von Druckgas, wobei
  • - wenigstens der Mehrkammerhohlprofilkörper mittels eines additiven 3D-Druckverfahrens hergestellt ist.
Such a storage arrangement for a vehicle for storing and dispensing a pressurized gas
  • - a multi-chamber hollow profile body with a multiplicity of pressure gas receiving chambers extending in the profile direction and adjoining one another, and
  • - At least one connection piece assigned to a compressed gas receiving chamber for supplying and/or discharging compressed gas, wherein
  • - At least the multi-chamber hollow profile body is produced by means of an additive 3D printing process.

Mit einer solchen erfindungsgemäßen Speicheranordnung lässt sich gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Speicheranordnungen die Masse der Speicheranordnung wesentlich reduzieren sowie der vorhandene Bauraum effektiver nutzen im Vergleich bspw. zu einem Rohrspeicher. Die verbesserte Raumausnutzung liegt hierbei im Vergleich zu einem Rohrspeicher bei ca. 20 %.With such a storage arrangement according to the invention, the mass of the storage arrangement can be significantly reduced compared to storage arrangements known from the prior art and the available installation space can be used more effectively in comparison, for example, to a tube storage. The improved use of space is around 20% compared to a pipe storage tank.

Durch die Herstellung der erfindungsgemäßen Speicheranordnung mit einem additiven 3D-Druckverfahren besteht sowohl eine unbegrenzte Designfreiheit als auch eine unbegrenzte Formvariation.The production of the storage arrangement according to the invention using an additive 3D printing process means that there is both unlimited design freedom and unlimited shape variation.

Das Anschlussstück zum Zuführen und/oder Abführen von Druckgas aus den Druckgasaufnahmekammern kann entweder als separates Bauteil oder integral mit dem Mehrkammerhohlprofilkörper hergestellt werden. Ist das Anschlussstück als separates Bauteil bspw. aus Metall, wie Aluminium hergestellt, wird mittels des 3D-Druckverfahrens der Mehrkammerhohlprofilkörper direkt an das Anschlussstück angebunden. Im anderen Fall wird auch das Anschlussstück mittels des 3D-Druckverfahrens zusammen mit der Herstellung des Mehrkammerhohlprofilkörpers realisiert.The connecting piece for supplying and/or discharging compressed gas from the compressed gas receiving chambers can be produced either as a separate component or integrally with the multi-chamber hollow profile body. Is the connector as sepa If a component is made of metal, such as aluminum, for example, the multi-chamber hollow profile body is connected directly to the connection piece using the 3D printing process. In the other case, the connection piece is also realized using the 3D printing process together with the production of the multi-chamber hollow profile body.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Druckgasaufnahmekammern mit einem Vieleckquerschnitt ausgebildet. So können die Druckgasaufnahmekammern mit einem dreieckigen, 4-eckigen oder 6-eckigen Querschnitt, insbesondere mit einem regelmäßigen Vieleckquerschnitt realisiert werden. Ein regelmäßiger 6-Eckquerschnitt entspricht einer Wabenstruktur.According to an advantageous embodiment of the invention, the compressed gas receiving chambers are designed with a polygonal cross section. Thus, the pressurized gas receiving chambers can be realized with a triangular, 4-cornered or 6-cornered cross-section, in particular with a regular polygonal cross-section. A regular 6-corner cross-section corresponds to a honeycomb structure.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn weiterbildungsgemäß die Druckgasaufnahmekammern des Mehrkammerhohlprofilkörpers in wenigstens einer Reihe angeordnet sind, wobei die Reihen im in ein Fahrzeug eingebauten Zustand der Speicheranordnung in der von der Fahrzeuglängsrichtung und der Fahrzeugquerrichtung gebildeten Ebene angeordnet sind.It is particularly advantageous if, according to a further development, the pressurized gas receiving chambers of the multi-chamber hollow profile body are arranged in at least one row, with the rows being arranged in the plane formed by the vehicle longitudinal direction and the vehicle transverse direction when the storage arrangement is installed in a vehicle.

Eine weitere bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass wenigstens der Mehrkammerhohlprofilkörper mit einem Kunststoffmaterial zum Ausbilden einer Umhüllung umgossen ist. Für diese Umhüllung ist bspw. ein glasfaserverstärktem Kunststoff (CFK) geeignet. Der Vorteil diese Umhüllung besteht in einer erhöhten Stabilität der Speicheranordnung.A further preferred development of the invention provides that at least the multi-chamber hollow profile body is encapsulated with a plastic material to form a covering. For example, a glass fiber reinforced plastic (CFRP) is suitable for this covering. The advantage of this encapsulation is the increased stability of the storage arrangement.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist der Mehrkammerhohlprofilkörper mit einem ersten Abschnitt und einem zweiten Abschnitt ausgebildet, deren Druckgasaufnahmekammern in Profilrichtung unterschiedliche Längen aufweisen. Damit lässt sich eine optimale Anpassung an die Geometrie des für den Einbau in ein Fahrzeug vorgesehenen Bauraums erzielen.According to a further preferred development of the invention, the multi-chamber hollow profile body is designed with a first section and a second section, the compressed gas receiving chambers of which have different lengths in the profile direction. In this way, an optimal adaptation to the geometry of the installation space provided for installation in a vehicle can be achieved.

Weiterhin ist weiterbildungsgemäß vorgesehen, dass wenigstens eine Druckgasaufnahmekammer zur Aufnahme von weiteren Komponenten der Speicheranordnung und/oder von Komponenten des Fahrzeugs ausgebildet ist. Somit können nicht für die Speicherung von Druckgas vorgesehene offene Druckgasaufnahmekammern anderweitig verwendet werden. So kann bspw. eine Abgasanlage, eine Hochspannungsleitung (HV-Leitung), Fahrzeugträger (Längs- oder Querträger) und/oder Kunststoffrohre integriert werden.Furthermore, it is provided according to a further development that at least one compressed gas receiving chamber is designed to receive further components of the storage arrangement and/or components of the vehicle. Thus, open pressurized gas receiving chambers not provided for the storage of pressurized gas can be used for other purposes. For example, an exhaust system, a high-voltage line (HV line), vehicle support (longitudinal or cross member) and/or plastic pipes can be integrated.

Die erfindungsgemäße Speicheranordnung kann in vorteilhafter Weise in allen Fahrzeugtypen eingesetzt werden.The memory arrangement according to the invention can be used in an advantageous manner in all types of vehicles.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:

  • 1 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Speicheranordnung,
  • 2 eine perspektivische Darstellung der Speicheranordnung nach 1 mit einer Schnittansicht gemäß Schnitt I-I,
  • 3 eine perspektivische Darstellung des Mehrkammerhohlprofilkörpers einer erfindungsgemäßen Speicheranordnung mit eingezeichneten Strömungsrichtung in für einen Befüllungs- und Entleerungsvorgang,
  • 4 eine Schnittdarstellung durch einen Mehrkammerhohlprofilkörper mit Fluidübertrittsöffnungen der Druckgasaufnahmekammern,
  • 5 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Speicheranordnung mit integrierten Kunststoffrohren,
  • 6 eine schematische Darstellung der Herstellung einer erfindungsgemäßen Speicheranordnung mittels eines 3D-Druckverfahren, und
  • 7 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung einer Kunststoffumhüllung einer erfindungsgemäßen Speicheranordnung.
Further advantages, features and details of the invention result from the following description of preferred embodiments and from the drawings. show:
  • 1 a perspective view of a memory arrangement according to the invention,
  • 2 a perspective view of the storage arrangement 1 with a sectional view according to section II,
  • 3 a perspective view of the multi-chamber hollow profile body of a storage arrangement according to the invention with the direction of flow drawn in for a filling and emptying process,
  • 4 a sectional view through a multi-chamber hollow profile body with fluid transfer openings of the compressed gas receiving chambers,
  • 5 a perspective view of a storage arrangement according to the invention with integrated plastic tubes,
  • 6 a schematic representation of the production of a storage arrangement according to the invention by means of a 3D printing process, and
  • 7 a schematic representation of a method for producing a plastic casing of a memory arrangement according to the invention.

Die 1 und 2 zeigen jeweils eine Speicheranordnung 1, die aus einem Mehrkammerhohlprofilkörper 2 besteht, welcher sich vollständig in einer Umhüllung 4 aus einem Kunststoffmaterial befindet, wobei lediglich zwei mit dem Mehrkammerhohlprofilkörper 2 verbundene Anschlussstücke 3.1 und 3.2 aus der Umhüllung 4 ragen. Diese Anschlussstücke 3.1 und 3.2 dienen zum Befüllen und Entleeren der Speicheranordnung 1.the 1 and 2 each show a storage arrangement 1, which consists of a multi-chamber hollow profile body 2, which is located entirely in a cover 4 made of a plastic material, with only two connecting pieces 3.1 and 3.2 connected to the multi-chamber hollow profile body 2 protruding from the cover 4. These connection pieces 3.1 and 3.2 are used to fill and empty the storage arrangement 1.

Eine solche Speicheranordnung 1 wird in einem Fahrzeug 10 (in Figur nur schematisch angedeutet), wie Brennstoffzellenfahrzeug oder CNG(Erdgas)-Fahrzeug als Druckgasspeicher für gasförmige Brennstoffe wie Wasserstoff oder Erdgas eingesetzt.Such a storage arrangement 1 is used in a vehicle 10 (indicated only schematically in the figure), such as a fuel cell vehicle or CNG (natural gas) vehicle, as a compressed gas storage device for gaseous fuels such as hydrogen or natural gas.

Der in 1 angedeutete Schnitt I-I der Speicheranordnung 1 ist in der Darstellung der Speicheranordnung 1 nach 2 zu erkennen. Hiernach besteht der Mehrkammerhohlprofilkörper 2 aus einem Mehrkammerhohlprofil mit aneinander angrenzenden Druckgasaufnahmekammern 2.1 und 2.2. Diese Druckgasaufnahmekammern 2.1 und 2.2 erstrecken sich röhrenförmig in Profilrichtung R. Dieses Mehrkammerhohlprofil des Mehrkammerhohlprofilkörpers 2 setzt sich damit aus einer Vielzahl von Hohlkammern als Druckgasaufnahmekammern 2.1 und 2.2 mit einem regelmäßigen 6-eckigen Querschnitt zusammen, stellt also eine wabenförmige Struktur dar.the inside 1 indicated section II of the storage arrangement 1 is in the representation of the storage arrangement 1 after 2 to recognize. According to this, the multi-chamber hollow profile body 2 consists of a multi-chamber hollow profile with adjoining compressed gas receiving chambers 2.1 and 2.2. These compressed gas receiving chambers 2.1 and 2.2 extend tubularly in the profile direction R. This multi-chamber hollow profile of the multi-chamber hollow profile body 2 is composed of a large number of hollow chambers as compressed gas receiving chambers 2.1 and 2.2 with a regular hexagonal cross cut together, thus representing a honeycomb structure.

Der Mehrkammerhohlprofilkörper 2 der Speicheranordnung 1 besteht aus zwei übereinander angeordneten Lagen L1 und L2 von Druckgasaufnahmekammern 2.1 und 2.2 (vgl. 2). In der in ein Fahrzeug 10 eingebauten Lage der Speicheranordnung 1 ist die Lage L1 aus Druckgasaufnahmekammern 2.1 bezogen auf die Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) die unterste Lage.The multi-chamber hollow profile body 2 of the storage arrangement 1 consists of two layers L1 and L2 of pressurized gas receiving chambers 2.1 and 2.2 (cf. 2 ). In the position of the storage arrangement 1 installed in a vehicle 10, the position L1 of pressurized gas receiving chambers 2.1 is the lowest position in relation to the vertical direction of the vehicle (z-direction).

Die Umhüllung 4 der Speicheranordnung 1 besteht bspw. aus einem faserverstärkten Kunststoff (CFK) und umschließt den Mehrkammerhohlprofilkörper 2 vollständig, wobei die geometrische Form des Mehrkammerhohlprofilkörpers 2 erhalten bleibt, in diesem Fall also eine quaderförmige Form.The casing 4 of the storage arrangement 1 consists, for example, of a fiber-reinforced plastic (CFRP) and encloses the multi-chamber hollow profile body 2 completely, with the geometric shape of the multi-chamber hollow profile body 2 being retained, in this case a cuboid shape.

Der Mehrkammerhohlprofilkörper 2 einer Speicheranordnung 1 wird mittels eines 3D-Druckverfahrens hergestellt, welches schematisch in 6 skizziert ist.The multi-chamber hollow profile body 2 of a storage arrangement 1 is produced by means of a 3D printing process, which is shown schematically in 6 is sketched.

Gemäß 6 besteht eine 3D-Druckanlage 7 zur Herstellung eines Mehrkammerhohlprofilkörpers 2 der Speicheranordnung gemäß den 1, 2, 3 und 5 aus einer Förderanlage 7.1, einer Materialrolle 7.2 und einer mit der Materialrolle 7.2 verbundenen Düse 7.3, mit welcher der Mehrkammerhohlprofilkörper 2 in dessen 3D-Form gedruckt wird.According to 6 there is a 3D printing system 7 for the production of a multi-chamber hollow profile body 2 of the storage arrangement according to the 1 , 2 , 3 and 5 from a conveyor system 7.1, a roll of material 7.2 and a nozzle 7.3 connected to the roll of material 7.2, with which the multi-chamber hollow profile body 2 is printed in its 3D form.

Der Druckvorgang beginnt an den beiden Anschlussstücken 3.1 und 3.2, wodurch diese mit in den Mehrkammerhohlprofilkörper 2 integriert werden. Der 3D-Druckvorgang verläuft in Profilrichtung R, wobei entsprechend dem Druckvorgang der entstehende Mehrkammerhohlprofilkörper 2 mittels der Förderanlage 7.1 in Fahrtrichtung F bewegt wird. Hierbei werden die Druckgasaufnahmekammern 2.1 und 2.2 jeweils stirnseitig mit einer ersten Stirnwand 2.5 und einer zweiten Stirnwand 2.6 verschlossen. Die auf der Seite der Anschlussstücke 3.1 und 3.2 sich befindende erste Stirnwand 2.5 verschließt natürlich nicht die die beiden Anschlussstücke 3.1 und 3.2 aufweisenden Druckgasaufnahmekammern 2.1 und 2.2. Auf der gegenüberliegenden Seite werden natürlich alle Druckgasaufnahmekammern 2.1 und 2.2 von der zweiten Stirnwand 2.6 verschlossen.The printing process begins at the two connection pieces 3.1 and 3.2, as a result of which these are also integrated into the multi-chamber hollow profile body 2. The 3D printing process runs in the profile direction R, with the resulting multi-chamber hollow profile body 2 being moved in the direction of travel F by means of the conveyor system 7.1 in accordance with the printing process. Here, the compressed gas receiving chambers 2.1 and 2.2 are each closed at the end with a first end wall 2.5 and a second end wall 2.6. The first end wall 2.5 located on the side of the connecting pieces 3.1 and 3.2 naturally does not close the compressed gas receiving chambers 2.1 and 2.2 having the two connecting pieces 3.1 and 3.2. On the opposite side, of course, all compressed gas receiving chambers 2.1 and 2.2 are closed by the second end wall 2.6.

Nach der Fertigstellung des Mehrkammerhohlprofilkörpers 2 erfolgt die Herstellung von dessen Ummantelung 4 mittels einer in 7 schematisch dargestellten Gießanlage 8. Hierzu wird der Mehrkammerhohlprofilkörper 2 in eine Mulde 8.1 der Gießanlage 8 gelegt und anschließend mit Material aus einem Materialbehälter 8.2 mittels einer Spritzdüse 8.3 der Mehrkammerhohlprofilkörper 2 umspritzt. Als Material für die Ummantelung 4 kann bspw. Harz verwendet werden. Nach dem Erkalten bzw. dem Aushärten des Materials wird der umwandelte Mehrkammerhohlprofilkörper 2 aus der Mulde 8.1 entnommen.After the completion of the multi-chamber hollow profile body 2, its casing 4 is produced by means of an in 7 Casting system 8 shown schematically. For this purpose, the multi-chamber hollow profile body 2 is placed in a trough 8.1 of the casting system 8 and then the multi-chamber hollow profile body 2 is overmolded with material from a material container 8.2 by means of a spray nozzle 8.3. Resin, for example, can be used as the material for the casing 4 . After the material has cooled or hardened, the converted multi-chamber hollow profile body 2 is removed from the trough 8.1.

Die Verwendung eines 3 D-Druckverfahrens für die Herstellung des Mehrkammerhohlprofilkörpers 2 führt zu mehreren Vorteilen. So besteht nicht nur eine große Designfreiheit und Volumeneffektivität auch eine hohe Flexibilität in der Fluidführung für den Befüll- und Entleerungsvorgang der Speicheranordnung. Im Gegensatz zu einem Rohrspeicher, bei welchem die Fluidführung für den Befüll- und Entleerungsvorgang durch die Geometrie des Rohrspeichers festgelegt ist, kann die Fluidführung bei der Speicheranordnung 1 frei ausgelegt werden.The use of a 3D printing process for the production of the multi-chamber hollow profile body 2 leads to several advantages. So there is not only great freedom of design and volume efficiency, but also a high degree of flexibility in guiding the fluid for the filling and emptying process of the storage arrangement. In contrast to a tube store, in which the fluid flow for the filling and emptying process is determined by the geometry of the tube store, the fluid flow in the storage arrangement 1 can be designed freely.

So ist beispielhaft eine Fluidführung eines Druckgases für den Befüll- und Entleerungsvorgang in den 3 und 4 dargestellt, wobei 3 lediglich den Mehrkammerhohlprofilkörper 2 mit den Anschlussstücken 3.1 und 3.2 zeigt und 4 einen Querschnitt eines Mehrkammerhohlprofilkörpers 2 im Bereich der ersten Stirnwand 2.5 zeigt. Der Einfachheit halber ist in 4 der Mehrkammerhohlprofilkörper 2 mit wesentlich weniger Druckgasaufnahmekammern 2.1 und 2.2 gezeigt im Vergleich zur Darstellung nach 3.For example, a fluid flow of a compressed gas for the filling and emptying process in the 3 and 4 shown where 3 only shows the multi-chamber hollow profile body 2 with the connecting pieces 3.1 and 3.2 and 4 shows a cross section of a multi-chamber hollow profile body 2 in the area of the first end wall 2.5. For the sake of simplicity, in 4 the multi-chamber hollow profile body 2 with significantly fewer compressed gas receiving chambers 2.1 and 2.2 shown in comparison to the illustration 3 .

Der Befüllvorgang mit Druckgas erfolgt über das Anschlussstück 3.2 mit der durch den Richtungspfeil P1 dargestellten Fluidrichtung. Damit strömt das Druckgas in eine randseitige Druckgasaufnahmekammer 2.2 der oberen Lage L2 und anschließend ausgehend von dieser Druckgasaufnahmekammer 2.2 gemäß der Richtungspfeile P10 (mit ausgezogenen Linien dargestellt) in die verbleibenden Druckgasaufnahmekammern 2.2. Hierzu weisen die Zwischenwände benachbarter Druckgasaufnahmekammern 2.2 Fluidübertrittsöffnungen 3.4 auf, über die sukzessiv die Druckgasaufnahmekammern 2.2 mit Druckgas befüllt werden.The filling process with compressed gas takes place via the connecting piece 3.2 with the fluid direction represented by the directional arrow P1. The compressed gas thus flows into a peripheral compressed gas receiving chamber 2.2 of the upper layer L2 and then, starting from this compressed gas receiving chamber 2.2, according to the directional arrow P10 (shown in solid lines) into the remaining compressed gas receiving chambers 2.2. For this purpose, the partition walls of adjacent compressed gas receiving chambers 2.2 have fluid transfer openings 3.4, via which the compressed gas receiving chambers 2.2 are successively filled with compressed gas.

Die Druckgasaufnahmekammern 2.1 der untersten Lage L1 werden ebenso ausgehend von der den Anschlussstutzen 3.2 aufweisenden Druckgasaufnahmekammer 2.2 mittels entsprechenden Fluidübertrittsöffnungen 3.3 mit Druckgas befüllt. So ist die den Anschlussstutzen 3.1 aufweisende Druckgasaufnahmekammer 2.1 über eine Fluidübertrittsöffnungen 3.3 mit der den Anschlussstutzen 3.2 aufweisende Druckgasaufnahmekammer 2.2 verbunden. Ferner sind die direkt benachbarten Druckgasaufnahmekammern 2.1 der untersten Lage L1 ebenso über in den Zwischenwänden angeordneten Fluidübertrittsöffnungen 3.3 verbunden. Gemäß den Richtungspfeilen P11 strömt das Druckgas aus der den Anschlussstutzen 3.2 aufweisende Druckgasaufnahmekammer 2.2 in die den Anschlussstutzen 3.1 aufweisende Druckgasaufnahmekammer 2.1 und von dort sukzessive in die weiteren Druckgasaufnahmekammern 2.1.The compressed gas receiving chambers 2.1 of the bottom layer L1 are also filled with compressed gas, starting from the compressed gas receiving chamber 2.2 having the connecting piece 3.2, by means of corresponding fluid transfer openings 3.3. Thus, the compressed gas receiving chamber 2.1 having the connecting piece 3.1 is connected via a fluid transfer opening 3.3 to the compressed gas receiving chamber 2.2 having the connecting piece 3.2. Furthermore, the directly adjacent pressurized gas receiving chambers 2.1 of the bottom layer L1 are also connected via fluid transfer openings 3.3 arranged in the partition walls. According to the directional arrows P11, the compressed gas flows from the compressed gas receiving chamber 2.2 having the connecting piece 3.2 into the compressed gas receiving chamber 2.1 having the connecting piece 3.1 and from there successively into the other compressed gas receiving chambers 2.1.

Der Entleerungsvorgang der Speicheranordnung 1 erfolgt über den Anschlussstutzen 3.1, aus dem das gespeicherte Druckgas entsprechend des Richtungspfeils P2 abgegeben wird. Hierzu weist der Bereich der zweiten Stirnwand 2.6 ebenso ein System von Fluidübertrittsöffnungen 3.3 und 3.4 entsprechend der Darstellung nach 4 auf, so dass das Druckgas aus den Druckgasaufnahmekammern 2.1 der ersten Lage L1 in die den Anschlussstutzen 3.1 aufweisende Druckgasaufnahmekammer 2.1 strömt und anschließend das Druckgas aus den Druckgasaufnahmekammern 2.2 der zweiten Lage L2 ebenso über die den Anschlussstutzen 3.1 aufweisende Druckgasaufnahmekammer 2.1 aus dem Mehrkammerhohlprofilkörper 2 Abströmen kann.The emptying process of the storage arrangement 1 takes place via the connecting piece 3.1, from which the stored compressed gas is released in accordance with the directional arrow P2. For this purpose, the area of the second end wall 2.6 also has a system of fluid transfer openings 3.3 and 3.4 in accordance with the illustration 4 so that the compressed gas from the compressed gas receiving chambers 2.1 of the first layer L1 flows into the compressed gas receiving chamber 2.1 having the connecting piece 3.1 and then the compressed gas from the compressed gas receiving chambers 2.2 of the second layer L2 can also flow out of the multi-chamber hollow profile body 2 via the compressed gas receiving chamber 2.1 having the connecting piece 3.1 .

Beispielhaft für die durch das 3D-Druckverfahren gegebene Designfreiheit und die Möglichkeit einer Funktionsintegration zeigt die 5 eine entsprechende Speicheranordnung 1, die entsprechend derjenigen nach 1 einen Mehrkammerhohlprofilkörper 2 und eine Umhüllung 4 aufweist.The 5 a corresponding storage device 1 corresponding to that according to 1 has a multi-chamber hollow profile body 2 and an envelope 4 .

Der Mehrkammerhohlprofilkörper 2 der Speicheranordnung 1 nach 5 besteht aus einem ersten Abschnitt 5.1 und einem zweiten Abschnitt 5.2, so dass der Mehrkammerhohlprofilkörper 2 in Profilrichtung R geteilt ist. Dies bedeutet, dass die Druckgasaufnahmekammern 2.1 und 2.2 des ersten Abschnittes 5.1 in Profilrichtung R kürzer sind im Vergleich zu den Druckgasaufnahmekammern 2.1 und 2.2 des zweiten Abschnittes 5.2. Die beiden Anschlussstücke 3.1 und 3.2 sind wie bei der Speicheranordnung 1 gemäß 1 an dem zweiten Abschnitt 5.2 angeordnet. An diese geometrische Form des aus den beiden Abschnitten 5.1 und 5.2 bestehenden Mehrkammerhohlprofilkörpers 2 ist auch die Umhüllung 4 angepasst.The multi-chamber hollow profile body 2 of the storage arrangement 1 after 5 consists of a first section 5.1 and a second section 5.2, so that the multi-chamber hollow profile body 2 is divided in the profile direction R. This means that the pressurized gas receiving chambers 2.1 and 2.2 of the first section 5.1 are shorter in the profile direction R compared to the pressurized gas receiving chambers 2.1 and 2.2 of the second section 5.2. The two connection pieces 3.1 and 3.2 are as in the storage arrangement 1 according to FIG 1 arranged on the second section 5.2. The casing 4 is also adapted to this geometric shape of the multi-chamber hollow profile body 2 consisting of the two sections 5.1 and 5.2.

Als Beispiel einer Funktionsintegration sind zwei Kunststoffrohre 6.1 als Komponenten 6 des Fahrzeugs 10 in die Speicheranordnung 1 integriert. Diese beiden Kunststoffrohre 6.1 befinden sich in zwei Druckgasaufnahmekammern 2.1 der untersten Lage L1. Die Verbindung dieser Kunststoffrohre 6.1 mit dem Mehrkammerhohlprofilkörper 2 erfolgt bspw. über eine Klebeverbindung. Durch diese beiden Kunststoffrohre 6.1 können bspw. Wasserleitungen und/oder Stromleitungen geführt werden.As an example of a functional integration, two plastic pipes 6.1 are integrated into the storage arrangement 1 as components 6 of the vehicle 10. These two plastic tubes 6.1 are located in two compressed gas receiving chambers 2.1 of the bottom layer L1. These plastic tubes 6.1 are connected to the multi-chamber hollow profile body 2, for example, via an adhesive connection. Water lines and/or power lines, for example, can be routed through these two plastic tubes 6.1.

Damit können nicht für die Speicherung von Druckgas vorgesehene offene Druckgasaufnahmekammern 2.1 und/oder 2.2 anderweitig verwendet werden. So kann neben Kunststoffrohren 6.1 und 6.2 bspw. auch eine Abgasanlage, eine Hochspannungsleitung (HV-Leitung) sowie Fahrzeugträger (Längs- oder Querträger) integriert werden.This means that open compressed gas receiving chambers 2.1 and/or 2.2 that are not intended for storing compressed gas can be used for other purposes. In addition to plastic pipes 6.1 and 6.2, for example, an exhaust system, a high-voltage line (HV line) and a vehicle carrier (longitudinal or transverse member) can also be integrated.

BezugszeichenlisteReference List

11
Speicheranordnung storage arrangement
22
Mehrkammerhohlprofilkörper der Speicheranordnung 1Multi-chamber hollow profile body of the storage arrangement 1
2.12.1
Druckgasaufnahmekammerpressurized gas receiving chamber
2.22.2
Druckgasaufnahmekammerpressurized gas receiving chamber
2.32.3
Druckgasaufnahmekammer des ersten Abschnittes 5.1Compressed gas receiving chamber of the first section 5.1
2.42.4
Druckgasaufnahmekammer des zweiten Abschnittes 5.2Compressed gas receiving chamber of the second section 5.2
2.52.5
erste Stirnwandfirst end wall
2.62.6
zweite Stirnwand second end wall
3.13.1
Anschlussstück des Mehrkammerhohlprofilkörpers 2Connection piece of the multi-chamber hollow profile body 2
3.23.2
Anschlussstück des Mehrkammerhohlprofilkörpers 2Connection piece of the multi-chamber hollow profile body 2
3.33.3
Fluidübertrittsöffnungen der Druckgasaufnahmekammern 2.1Fluid transfer openings of the compressed gas receiving chambers 2.1
3.43.4
Fluidübertrittsöffnungen der Druckgasaufnahmekammern 2.2 Fluid transfer openings of the compressed gas receiving chambers 2.2
44
Umhüllung des Mehrkammerhohlprofilkörpers 2 Covering of the multi-chamber hollow profile body 2
5.15.1
erster Abschnitt des Mehrkammerhohlprofilkörpers 2first section of the multi-chamber hollow profile body 2
5.25.2
zweite Abschnitt des Mehrkammerhohlprofilkörpers 2 second section of the multi-chamber hollow profile body 2
66
Komponente der Speicheranordnung 1 und/oder des Fahrzeugs 10Component of the storage arrangement 1 and/or the vehicle 10
6.16.1
Kunststoffrohr als Komponente 6 Plastic pipe as component 6
77
3D-Druckanlage3D printing facility
7.17.1
Förderanlageconveyor system
7.27.2
Materialrolleroll of material
7.37.3
Düse jet
88th
Gießanlagecasting plant
8.18.1
Muldetrough
8.28.2
Materialbehältermaterial container
8.38.3
Spritzdüsespray nozzle
1010
Fahrzeug vehicle
L1L1
Lage der Druckgasaufnahmekammer 2.1Position of the pressurized gas receiving chamber 2.1
L2L2
Lage der Druckgasaufnahmekammer 2.2 Position of the compressed gas receiving chamber 2.2
P1P1
Pfeil für FluidströmungsrichtungFluid flow direction arrow
P10P10
Pfeil für FluidströmungsrichtungFluid flow direction arrow
P11P11
Pfeil für Fluidströmungsrichtung Fluid flow direction arrow
P2p2
Pfeil für FluidströmungsrichtungFluid flow direction arrow
P20P20
Pfeil für Fluidströmungsrichtung Fluid flow direction arrow
RR
Profilrichtungprofile direction

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • DE 10217247 A1 [0005, 0006]DE 10217247 A1 [0005, 0006]
  • DE 102010044035 A1 [0007]DE 102010044035 A1 [0007]

Claims (7)

Speicheranordnung (1) für ein Fahrzeug (10) zum Speichern und Abgeben eines Druckgases, umfassend - einen Mehrkammerhohlprofilkörper (2) mit einer Vielzahl von in Profilrichtung (R) sich erstreckenden und aneinander angrenzenden Druckgasaufnahmekammern (2.1, 2.2), und - wenigstens ein einer Druckgasaufnahmekammer zugeordnetem Anschlussstück (3.1, 3.2) zum Zuführen und/oder Abführen von Druckgas, wobei - wenigstens der Mehrkammerhohlprofilkörper (2) mittels eines additiven 3D-Druckverfahrens hergestellt ist.Storage arrangement (1) for a vehicle (10) for storing and releasing a compressed gas, comprising - a multi-chamber hollow profile body (2) with a multiplicity of compressed gas receiving chambers (2.1, 2.2) extending in the profile direction (R) and adjoining one another, and - At least one connection piece (3.1, 3.2) assigned to a compressed gas receiving chamber for supplying and/or discharging compressed gas, wherein - At least the multi-chamber hollow profile body (2) is produced by means of an additive 3D printing process. Speicheranordnung (1) nach Anspruch 1, bei welcher die Druckgasaufnahmekammern (2.1, 2.2) mit einem Vieleckquerschnitt ausgebildet sind.Storage arrangement (1) according to claim 1 , in which the pressurized gas receiving chambers (2.1, 2.2) are designed with a polygonal cross section. Speicheranordnung (1) nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher die Druckgasaufnahmekammern (2.1, 2.2) des Mehrkammerhohlprofilkörpers (2) in wenigstens einer Reihe (L1, L2) angeordnet sind, wobei die Reihen im in ein Fahrzeug (10) eingebauten Zustand der Speicheranordnung (1) in der von der Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) und der Fahrzeugquerrichtung (y-Richtung) gebildeten Ebene angeordnet sind.Storage arrangement (1) according to claim 1 or 2 , in which the pressurized gas receiving chambers (2.1, 2.2) of the multi-chamber hollow profile body (2) are arranged in at least one row (L1, L2), the rows in the vehicle (10) installed state of the storage arrangement (1) in the vehicle longitudinal direction ( x-direction) and the vehicle transverse direction (y-direction) formed plane are arranged. Speicheranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher wenigstens der Mehrkammerhohlprofilkörper (2) mit einem Kunststoffmaterial zum Ausbilden einer Umhüllung (4) umgossen ist.Storage arrangement (1) according to one of the preceding claims, in which at least the multi-chamber hollow profile body (2) is encapsulated with a plastic material to form a casing (4). Speicheranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher der Mehrkammerhohlprofilkörper (2) mit einem ersten Abschnitt (5.1) und einem zweiten Abschnitt (5.2) ausgebildet ist, deren Druckgasaufnahmekammern in Profilrichtung unterschiedliche Längen aufweisen.Storage arrangement (1) according to one of the preceding claims, in which the multi-chamber hollow profile body (2) is formed with a first section (5.1) and a second section (5.2) whose compressed gas receiving chambers have different lengths in the profile direction. Speicheranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher wenigstens eine Druckgasaufnahmekammer zur Aufnahme von weiteren Komponenten (6, 6.1) der Speicheranordnung und/oder von Komponenten des Fahrzeugs (10) ausgebildet ist.Storage arrangement (1) according to one of the preceding claims, in which at least one compressed gas receiving chamber is designed to accommodate further components (6, 6.1) of the storage arrangement and/or components of the vehicle (10). Fahrzeug (10) mit einer Speicheranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Vehicle (10) with a storage arrangement (1) according to one of the preceding claims.
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