DE102020124252A1 - Speichermodul mit mehreren röhrenförmigen Drucktanks - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Speichermodul (100) mit mehreren röhrenförmigen Drucktanks (110) zur Speicherung von Brennstoff in einem Kraftfahrzeug, wobei die Drucktanks (110) parallel zueinander angeordnet und an ihren Drucktankenden an zwei gegenüberliegenden Trägern (120a, 120b) befestigt sind. Die beiden Träger (120a, 120b) sind als Doppel-T-Träger ausgebildet, mit jeweils zwei Gurten (121a, 122a; 121b, 122b) und einem sich dazwischen erstreckenden Steg (123a, 123b), an dem die jeweiligen Drucktankenden befestigt sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Speichermodul mit mehreren röhrenförmigen Drucktanks zur Speicherung von Brennstoff in einem Kraftfahrzeug.
  • Röhrenförmige bzw. zylindrische Drucktanks der hier betreffenden Art werden in Kraftfahrzeugen zur Speicherung von Brennstoff, insbesondere zur Speicherung von Wasserstoff (H2) für einen Wasserstoffantrieb oder zur Speicherung von Erdgas (CNG) für einen Erdgasantrieb, verwendet, wobei Innendrücke von bis zu 700 bar und mehr vorgesehen sind.
  • Aus dem Stand der Technik sind Speichermodule bzw. Drucktanksysteme bekannt, die mehrere, d. h. wenigstens zwei solche röhrenförmigen Drucktanks umfassen (siehe bspw. DE 10 2018 116 090 A1 , US 2009/0000842 A1 und DE 602 06 264 T2 ).
  • Die nächstliegende DE 10 2019 202 895.0 beschreibt ein Speichermodul (100) zur Speicherung von Brennstoff in einem Kraftfahrzeug, mit mehreren röhrenförmigen Drucktanks (110), die axial ausgerichtet zwischen zwei gegenüberliegenden Aufnahmeplatten (120, 130) angeordnet und an ihren axialen Enden mit den Aufnahmeplatten (120, 130) verbunden sind.
  • Das erfindungsgemäße Speichermodul des Patentanspruchs 1 ist bei vergleichsweise einfachem Aufbau und geringem Gewicht sehr stabil und verwindungssteif. Ferner sind die Drucktankanschlüsse ohne aufwendige Zusatzmaßnahmen sehr gut geschützt. Weiterbildungen und Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Speichermoduls ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen, der nachfolgenden Erfindungsbeschreibung und der Zeichnung.
  • Beim erfindungsgemäßen Speichermodul (das auch als Tankanordnung bezeichnet werden kann) sind die röhrenförmigen bzw. zylindrischen Drucktanks (bezüglich ihren Längsachsen) parallel zueinander angeordnet und an ihren bzw. über ihre axialen Drucktankenden (im Folgenden auch nur als Drucktankenden bezeichnet) an zwei gegenüberliegenden Trägern befestigt. Das erfindungsgemäße Speichermodul weist wenigstens zwei röhrenförmige Drucktanks und insbesondere mehr als zwei röhrenförmige Drucktanks auf.
  • Erfindungsgemäß sind die beiden gegenüberliegenden Träger als sogenannte Doppel-T-Profil-Träger bzw. I-Profil-Träger (im Folgenden als Doppel-T-Träger bezeichnet) ausgebildet, welche jeweils zwei (äußere) Gurte bzw. Bänder und einen sich dazwischen erstreckenden Steg aufweisen, an dem bzw. an denen die jeweiligen Drucktankenden befestigt sind. Mit anderen Worten: Die Drucktanks bzw. die Drucktankenden sind an den Stegen befestigt bzw. mit den Stegen (der Doppel-T-Träger) verbunden. Bevorzugt weisen beide Träger ein identisches Doppel-T-Profil auf.
  • Die Doppel-T-Träger sind bei vergleichsweise geringem Gewicht sehr stabil sowie biege- und verwindungssteif. Ferner bieten die beidseitig der Stege überstehenden Gurte den Drucktankbefestigungen bzw. -lagerungen und den Drucktankanschlüssen einen sehr guten Schutz, wie nachfolgend noch näher erläutert.
  • Bevorzugt sind die Doppel-T-Träger, insbesondere einstückig, aus Aluminium oder aus Faserkunststoffverbundmaterial (bspw. CFK oder GFK) gefertigt. Die Doppel-T-Träger können besonders einfach durch Abtrennen einzelner Längenstücke bzw. Segmente von einem entsprechend geformten Halbzeug (Meterware) hergestellt werden, d. h., bei den Doppel-T-Trägern handelt es sich bevorzugt um abgelängte Halbzeuge.
  • Bevorzugt sind die röhrenförmigen Drucktanks an einem der Doppel-T-Träger starr befestigt und am anderen (gegenüberliegenden) Doppel-T-Träger axialverschieblich befestigt, sodass eine axiale Ausdehnung der röhrenförmigen Drucktanks ermöglicht ist. (Alle Festlager befinden sich an einem der Doppel-T-Träger und alle Loslager am anderen Doppel-T-Träger, wodurch der Aufbau und die Fertigung bzw. Montage vereinfacht werden.)
  • Die Stege der Doppel-T-Träger können mit Bohrungen bzw. Löchern ausgebildet sein, die zwecks Befestigung der röhrenförmigen Drucktanks an den Doppel-T-Trägern von den Drucktankenden oder von axialen Verlängerungen an den Drucktankenden durchragt werden, wobei je nach dem starre Befestigungen (bspw. mittels Überwurfmuttern oder Sicherungsscheiben; s. u.) oder axialverschiebliche Befestigungen (bspw. mittels Gleitführungen, wozu die Bohrungen insbesondere als Lagerbohrungen ausgebildet oder mit Lagerbuchsen bzw. Lagerringen versehen sind; s. u.) vorgesehen sein können.
  • An wenigstens einem der Doppel-T-Träger können die Drucktankenden und/oder die axialen Verlängerungen (s. o.) mit Anschlussbohrungen ausgebildet und mit einer Sammelleitung oder dergleichen verbunden bzw. daran angeschlossen sein, wobei diese Sammelleitung im äußeren Hohlraum des betreffenden Doppel-T-Trägers verlegt und dadurch sehr gut geschützt ist. Bevorzugt ist ein (einzelnes) an die Sammelleitung angeschlossenes Drucktankventil für alle röhrenförmigen Drucktanks vorgesehen, wobei dieses Drucktankventil ebenfalls im äußeren Hohlraum des betreffenden Doppel-T-Trägers angeordnet sein kann und dadurch sehr gut geschützt ist. Die röhrenförmigen Drucktanks sind bevorzugt nur einseitig, insbesondere festlagerseitig, angeschlossen, können aber auch beidseitig angeschlossen sein. Bei beidseitigem Anschluss sind insbesondere zwei an den gegenüberliegenden Doppel-T-Trägers entsprechend angeordnete Sammelleitungen und Drucktankventile vorgesehen. Alternativ können für jeden röhrenförmigen Drucktank ein oder zwei Drucktankventile vorgesehen sein, die an den entsprechenden Drucktankenden im äußeren Hohlraum des betreffenden Doppel-T-Trägers angeordnet sind.
  • Bevorzugt sind die röhrenförmigen Drucktanks nur einseitig, d. h. an einem ihrer Drucktankenden, mit einer Sammelleitung verbunden und sind an den gegenüberliegenden Drucktankenden jeweils (d. h. einzeln) mit einem Überdruck- und/oder TPRD-Ventil (TPRD = Thermal Pressure Release Device) versehen bzw. bestückt, wobei die Überdruck- und/oder TPRD-Ventile im äußeren Hohlraum des betreffenden Doppel-T-Trägers angeordnet sind. Alternativ kann wenigstens ein Überdruck- und/oder TPRD-Ventil für mehrere röhrenförmige Drucktanks, insbesondere ein einzelnes Überdruck- und/oder TPRD-Ventil für alle röhrenförmigen Drucktanks, vorgesehen sein.
  • An wenigstens einem der Doppel-T-Träger kann eine äußere Abdeckung angebracht sein, die quasi den äußeren, von den röhrenförmigen Drucktanks abgewandten Hohlraum verschließt, wodurch die gegebenenfalls in diesem Hohlraum angeordneten Elemente, wie insbesondere Sammelleitung, Drucktankventil(e) und/oder Überdruck- bzw. TPRD-Ventil(e), besonders geschützt sind. Eine lösbare Befestigung kann mittels Schrauben oder Klips- bzw. Klammerelementen erfolgen.
  • Die röhrenförmigen Drucktanks des erfindungsgemäßen Speichermoduls können in einer Ebene oder auch in mehreren (d. h. in wenigstens zwei) Ebenen angeordnet sein. Bei einer Anordnung in mehreren Ebenen ist bevorzugt ein Versatz zwischen den röhrenförmigen Drucktanks vorgesehen, insbesondere derart, dass sich die röhrenförmigen Drucktanks einer Ebene quasi an bzw. neben oder über den Drucktankzwischenräumen der benachbarten Ebenen befinden, wodurch eine hohe Packungsdichte erreicht wird.
  • Bevorzugt ist wenigstens ein Gurt an einem der Doppel-T-Träger als Verbindungsflansch zur Anbindung des Speichermoduls an die Karosserie oder an das Fahrwerk des Kraftfahrzeugs vorgesehen, d. h., der betreffende Gurt fungiert zugleich als Befestigungsflansch und kann hierzu bspw. mit Bohrungen, Nuten, Aussparungen oder dergleichen ausgebildet sein.
  • Die gegenüberliegenden Doppel-T-Träger des erfindungsgemäßen Speichermoduls können mittels wenigstens eines Längsträgers verstrebungsartig verbunden sein, insbesondere derart, dass die beiden Doppel-T-Träger und wenigstens zwei Längsträger einen sehr steifen rahmenartigen Kasten für die röhrenförmigen Drucktanks bilden. Die Längsträger können, wie auch die Doppel-T-Träger, aus Aluminium oder aus Faserkunststoffverbundmaterial gefertigt sein. Der rahmenartige Kasten kann mit Wandelementen oder dergleichen gehäuseartig verschlossen sein.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Die in den Figuren der Zeichnung gezeigten und/oder nachfolgend erläuterten Merkmale können, auch unabhängig von bestimmten Merkmalskombinationen, allgemeine Merkmale der Erfindung sein und die Erfindung entsprechend weiterbilden.
    • 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Speichermodul mit mehreren röhrenförmigen Drucktanks, die in einer Ebene angeordnet sind.
    • 2 zeigt in einer schematischen Schnittdarstellung gemäß dem in 1 angedeuteten Schnittverlauf (A-A) die Befestigung eines röhrenförmigen Drucktanks im Speichermodul der 1.
    • 3 zeigt ein anderes erfindungsgemäßes Speichermodul mit mehreren röhrenförmigen Drucktanks, die in mehreren Ebenen angeordnet sind.
  • Das in 1 nur ausschnittsweise in einer Fahrzeugeinbaulage gezeigte Speichermodul 100 weist mehrere röhrenförmige Drucktanks 110 auf, die mit axialer Ausrichtung parallel nebeneinander angeordnet und nur an ihren (axialen) Drucktankenden an zwei gegenüberliegenden Trägern 120a, 120b bzw. an einem ersten Träger 120a und an einem gegenüberliegenden zweiten Träger 120b befestigt sind. Die Träger 120a, 120b erstrecken sich im Wesentlichen orthogonal zu den daran befestigten röhrenförmigen Drucktanks 110. Beide Träger 120a, 120b sind als Doppel-T-Träger bzw. I-Profil-Träger ausgebildet und weisen jeweils zwei Gurte 121a, 122a bzw. 121b, 122b und einen sich mittig dazwischen erstreckenden Steg 123a, 123b auf, wodurch jeweils ein innerer, den Drucktanks 110 zugewandter (halboffner) Hohlraum 124a, 124b und ein äußerer, von den Drucktanks 110 abgewandter (halboffener) Hohlraum 125a, 125b gebildet sind. Die Befestigung der röhrenförmigen Drucktanks 110 erfolgt an den Stegen 123a, 123b der Doppel-T-Träger 120a, 120b, wie nachfolgend anhand der 2 beispielhaft für einen der röhrenförmigen Drucktanks 110 näher erläutert (die anderen Drucktanks 110 sind in analoger Weise befestigt).
  • Der in 2 gezeigte röhrenförmige Drucktank 110 weist einen zylindrischen Hohlkörper 111 auf, der aus einem Liner und einer Faserummantelung gebildet und an seinen axialen Enden mit einem ersten End- bzw. Abschlussstück 112a und mit einem zweiten End- bzw. Abschlussstück 112b verschlossen ist (wie bspw. in der DE 10 2019 212 155.1 beschrieben), wobei die Abschlussstücke 112a, 112b zugleich als Befestigungs- bzw. Lagerelemente fungieren. (Das dargestellte Längen-Durchmesser-Verhältnis des Drucktanks 110 ist nur beispielhaft.) Die Stege 123a, 123b der Doppel-T-Träger 120a, 120b sind mit Bohrungen bzw. Durchgangslöchern ausgebildet, die von den Drucktankenden resp. den Abschlussstücken 112a, 112b durchragt werden, wobei der Drucktank 110 am rechten Drucktankende bzw. am zweiten Doppel-T-Träger 120b mittels Überwurfmutter 140 o. Ä. starr befestigt ist (Festlager) und am linken Drucktankende bzw. am ersten Doppel-T-Träger 120a mittels Gleitführung o. Ä. axialverschieblich befestigt ist (Loslager). Die Bohrung im Steg 123a des ersten Doppel-T-Trägers 120a kann als Lagerbohrung ausgebildet oder mit einer eingesetzten Lagerbuchse versehen sein, wobei das Abschlussstück 112a des Drucktanks 110 einen als korrespondierenden Lagerzapfen ausgebildeten Abschnitt aufweist.
  • Der röhrenförmige Drucktank 110 ist festlagerseitig mit einer Sammelleitung 150 verbunden bzw. an diese angeschlossen, welche im äußeren Hohlraum 125b des zweiten (rechten) Doppel-T-Trägers 120b verlegt ist, sodass sich die Sammelleitung 150 quasi auf der vom Drucktank 110 abgewandeten Außenseite des Stegs 123b zwischen den Gurten 121b, 122b befindet. Das zweite Abschlussstück 112b ist hierzu mit einer Anschlussbohrung 113b ausgebildet. Die anderen Drucktanks 110 sind ebenfalls mit der Sammelleitung 150 verbunden bzw. an diese angeschlossen. Ferner kann ein an die Sammelleitung 150 angeschlossenes Drucktankventil vorgesehen sein, welches ebenfalls im äußeren Hohlraum 125b des zweiten Trägers 120b angeordnet ist (siehe Bezugszeichen 180 in 3). Am gegenüberliegenden Drucktankende ist der Drucktank 110 loslagerseitig mit einem Überdruck- und/oder TPRD-Ventil 160 versehen, welches im äußeren Hohlraum 125a des ersten (linken) Doppel-T-Trägers 120a angeordnet ist, sodass sich das Ventil 160 quasi auf der vom Drucktank 110 abgewandeten Außenseite des Stegs 123a zwischen den Gurten 121a, 122a befindet. (Andere Ausführungs- und Anschlussmöglichkeiten sind oben beschrieben.) Die Doppel-T-Träger 120a, 120b fungieren somit auch als Leitungs- und Ventilschutze. An einem oder an beiden Doppel-T-Trägern 120a, 120b können optional äußere Abdeckungen 170a, 170b angebracht sein, die insbesondere den Leitungs- und Ventilschutz verbessern.
  • Bei dem in 3 in einer Fahrzeugeinbaulage gezeigten Speichermodul 100 sind die röhrenförmigen Drucktanks 110 in zwei Ebenen versetzt zueinander angeordnet. Die Befestigung der Drucktanks 110 kann analog zur 2 ausgeführt sein. Die Drucktanks 110 sind mit einer Sammelleitung bzw. einem Sammelleitungssystem 150 verbunden bzw. daran angeschlossen, welche im äußeren Hohlraum des Doppel-T-Trägers 120b verlegt ist (vgl. 2). Die Befüllung und Entleerung der Drucktanks 110 erfolgt über ein einzelnes, an die Sammelleitung 150 angeschlossenes Drucktankventil 180, welches ebenfalls im äußeren Hohlraum des Doppel-T-Trägers 120b angeordnet ist. An den gegenüberliegenden Drucktankenden können Überdruck- und/oder TPRD-Ventile vorgesehen sein (vgl. 2). Optional können an den Doppel-T-Trägern 120a, 120b äußere Abdeckungen angebracht sein, wie in 2 gezeigt.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102018116090 A1 [0003]
    • US 2009/0000842 A1 [0003]
    • DE 60206264 T2 [0003]
    • DE 102019202895 [0004]
    • DE 102019212155 [0020]

Claims (10)

  1. Speichermodul (100) mit mehreren röhrenförmigen Drucktanks (110) zur Speicherung von Brennstoff in einem Kraftfahrzeug, wobei die Drucktanks (110) parallel zueinander angeordnet und an ihren Drucktankenden an zwei gegenüberliegenden Trägern (120a, 120b) befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Träger (120a, 120b) als Doppel-T-Träger ausgebildet sind und jeweils zwei Gurte (121a, 122a; 121b, 122b) und einen sich dazwischen erstreckenden Steg (123a, 123b), an dem die jeweiligen Drucktankenden befestigt sind, aufweisen.
  2. Speichermodul (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Doppel-T-Träger (120a, 120b) aus Aluminium oder aus Faserkunststoffverbund gebildet sind.
  3. Speichermodul (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drucktanks (110) an einem der Doppel-T-Träger (120b) starr befestigt und am anderen Doppel-T-Träger (120a) axialverschieblich befestigt sind, um eine axiale Ausdehnung der Drucktanks (110) zu ermöglichen.
  4. Speichermodul (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (123a, 123b) der Doppel-T-Träger (120a, 120b) mit Bohrungen ausgebildet sind, die von den Drucktankenden oder von axialen Verlängerungen an den Drucktankenden durchragt werden.
  5. Speichermodul (100) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass an wenigstens einem der Doppel-T-Träger (120b) die Drucktankenden und/oder die axialen Verlängerungen mit Anschlussbohrungen (113b) ausgebildet und mit einer Sammelleitung (150) verbunden sind, wobei die Sammelleitung (150) im äußeren Hohlraum (125b) des betreffenden Doppel-T-Trägers (120b) verlegt ist.
  6. Speichermodul (100) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein an die Sammelleitung (150) angeschlossenes Drucktankventil (180) für alle Drucktanks (110) vorgesehen ist, wobei das Drucktankventil (180) im äußeren Hohlraum (125b) des betreffenden Doppel-T-Trägers (120b) angeordnet ist.
  7. Speichermodul (100) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Drucktanks (110) nur an einem ihrer Drucktankenden mit einer Sammelleitung (150) verbunden sind und an den gegenüberliegenden Drucktankenden jeweils mit einem Überdruck- und/oder TPRD-Ventil (160) versehen sind, wobei die Überdruck- und/oder TPRD-Ventile (160) im äußeren Hohlraum (125a) des betreffenden Doppel-T-Trägers (120a) angeordnet sind.
  8. Speichermodul (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an wenigstens einem der Doppel-T-Träger (120a, 120b) eine äußere Abdeckung (170) angebracht ist.
  9. Speichermodul (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drucktanks (110) in mehreren Ebenen angeordnet sind, insbesondere mit einem Versatz zwischen den Ebenen.
  10. Speichermodul (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Gurt (121a, 122a; 121b, 122b) an einem der Doppel-T-Träger (120a, 120b) als Verbindungsflansch zur Anbindung des Speichermoduls (100) an die Karosserie oder an das Fahrwerk des Kraftfahrzeugs vorgesehen ist.
DE102020124252.2A 2020-09-17 2020-09-17 Speichermodul mit mehreren röhrenförmigen Drucktanks Pending DE102020124252A1 (de)

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