DE102020202369A1 - Luftdichte Hülle und deren Herstellung - Google Patents

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Abstract

Die vorgestellte Erfindung betrifft eine Hülle (100) zum luftdichten Schutz eines Innenraums der Hülle (100) vor Umgebungseinflüssen, wobei die Hülle (100) mindestens eine Deckelplatte (101, 103) mit einer Deckfläche (203), einer Innenfläche (205) und vier Seitenflächen (207), und vier Wandplatten (105, 107, 509, 513) umfasst, wobei die mindestens eine Deckelplatte (101, 103) an jeder ihrer Seitenflächen (207) mit einer der vier Wandplatten (105, 107, 509, 513) verschweißt ist, wobei jeweils zwei sich kontaktierende Wandplatten (105, 107, 509, 513) in einem Überlappungsbereich der zwei sich kontaktierenden Wandplatten (105, 107, 509, 513) miteinander verschweißt sind, und wobei in jeweiligen Eckbereichen (400, 501, 503, 505), in denen sich die mindestens eine Deckelplatte (101, 103) und zwei Wandplatten (105, 107, 509, 513) kontaktieren, eine Schweißnaht (109, 115, 507, 511) zum Verbinden einer ersten Wandplatte (105, 107, 509, 513) mit der mindestens einen Deckelpatte (101, 103), eine Schweißnaht (109, 115, 507, 511) zum Verbinden einer zweiten Wandplatte (109, 115, 507, 511) mit der mindestens einen Deckelplatte (101, 103) und eine Schweißnaht zum Verbinden der ersten Wandplatte mit der zweiten Wandplatte (121, 521, 523, 525) sich flächig kontaktieren und überlagern.

Description

  • Stand der Technik
  • Beim sogenannten „Dichtschweißen“, d.h. beim Herstellen einer luftdichten Hülle in einem Laserschweißverfahren, ist stets auf exakt gearbeitete Kanten zu achten, damit ein Schweißprozess nicht instabil wird. Entsprechend sind insbesondere Eckbereiche von luftdichten Hüllen aufgrund von Toleranzketten in deren Herstellungsprozess besonders anfällig für Undichtigkeiten.
  • Bspw. kann es bei einem Herstellungsprozess für eine Hülle eines Brennstoffzellenstapels zu Spalten zwischen einer Deckelplatte und einer Wandplatte sowie zwischen jeweiligen Wandplatten kommen.
  • Durch Verwendung von Laserschneidwerkzeugen können Bleche mit besonders exakt geformten Kanten erzeugt werden, die sich entsprechend gut zur Verwendung in einem Laserschweißverfahren eignen. Dabei können jeweilige Schweißnähte als Stumpfstoß oder als Überlappnaht ausgeführt werden. Eine Überlappnaht bietet gegenüber einem Stumpfstoß mehr Toleranz gegenüber Positionierungsschwankungen benötigt jedoch mehr Energie bei der Herstellung als eine Schweißnaht mit einem Stumpfstoß.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Im Rahmen der vorgestellten Erfindung werden eine Hülle und ein Herstellungsverfahren zum Herstellen der Hülle vorgestellt. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Hülle beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. Bezug genommen werden kann.
  • Die vorgestellte Erfindung dient insbesondere dazu, eine luftdichte Hülle für einen Brennstoffzellenstapel bereitzustellen.
  • Es wird somit in einem ersten Aspekt der vorgestellten Erfindung eine Hülle zum luftdichten Schutz eines Innenraums der Hülle vor Umgebungseinflüssen vorgestellt. Die Hülle umfasst vier Wandplatten und mindestens eine Deckelplatte mit einer Deckfläche, einer Innenfläche und vier Seitenflächen. Die mindestens eine Deckelplatte ist an jeder ihrer Seitenflächen mit einer der vier Wandplatten verschweißt, wobei jeweils zwei sich kontaktierende Wandplatten in einem Überlappungsbereich der zwei sich kontaktierenden Wandplatten miteinander verschweißt sind, und wobei in jeweiligen Eckbereichen, in denen sich die mindestens eine Deckelplatte und zwei Wandplatten kontaktieren, eine Schweißnaht zum Verbinden einer ersten Wandplatte mit der mindestens einen Deckelpatte, eine Schweißnaht zum Verbinden einer zweiten Wandplatte mit der mindestens einen Deckelplatte und eine Schweißnaht zum Verbinden der ersten Wandplatte mit der zweiten Wandplatte sich flächig kontaktieren und überlagern.
  • Unter einer Schweißnaht ist im Kontext der vorgestellten Erfindung ein Materialbereich zu verstehen, der in einem Schweißverfahren gebildet wurde und mindestens zwei Elemente miteinander verbindet. Insbesondere besteht eine Schweißnaht aus einem mittels eines Lasers geschmolzenem Material, das nach dem Schmelzen wieder erstarrt ist und mindestens zwei Elemente zumindest bereichsweise durchdringt.
  • Unter einer Deckelplatte ist im Kontext der vorgestellten Erfindung ein Bauteil zu verstehen, welches eine Hülle nach oben oder unten gegen eine Umgebung abgrenzt und aus Metall besteht. Insbesondere kann eine Deckelplatte ein Blech, wie bspw. ein rechteckiges bzw. quaderförmiges Blech sein.
  • Unter einer Überlagerung mehrerer Schweißnähte ist im Kontext der vorgestellten Erfindung ein Bereich zu verstehen, in dem sich mehrere Schweißnähte treffen bzw. kreuzen. Insbesondere ist unter einer Überlagerung ein Bereich zu verstehen, in dem sich mehrere Schweißnähte zu einem Schweißbereich vereinigen bzw. in dem die jeweiligen Schweißnähte ineinander übergehen.
  • Unter einer Überlappung ist im Kontext der vorgestellten Erfindung ein Materialüberstand, der über einen Bereich hinaussteht bzw. hinausragt, zu verstehen.
  • Unter einem Eckbereich ist im Kontext der vorgestellten Verbindung ein Bereich um eine Ecke der vorgestellten Hülle zu verstehen, in dem sich drei Schweißnähte kreuzen bzw. überlagern. Insbesondere ist unter einem Eckbereich ein Bereich zu verstehen, in dem sich zwei Wandplatten und eine Deckelplatte kontaktieren.
  • Die vorgestellte Hülle kann quaderförmig oder im Wesentlichen quaderförmig sein, wobei an jeweiligen Ecken der quaderförmigen Hülle Materialüberstände vorgesehen sein können. Entsprechend umgibt die vorgestellte Hülle einen quaderförmigen oder im Wesentlichen quaderförmigen Innenraum und dichtet den Innenraum luftdicht gegenüber einer Umgebung ab.
  • Die vorgestellte Hülle basiert insbesondere auf einer Überlagerung von mehreren, insbesondere drei Schweißnähten in jeweiligen Eckpunkten der Hülle. Durch die Überlagerung der Schweißnähte, bei der sich die Schweißnähte an der gleichen Position bzw. einem gemeinsamen Bereich treffen, wird eine besonders verlässliche Abdichtung bzw. eine gegen eine Spaltbildung besonders gut abgesicherte Verbindung bereitgestellt.
  • Weiterhin ermöglicht die erfindungsgemäß vorgesehene Überlagerung der Schweißnähte eine hohe Fertigungstoleranz beim Herstellen der Schweißnähte. Da die Schweißnähte im Gegensatz zu bspw. einer Stumpfnaht nicht an einem fest vorgegebenen Punkt enden müssen, sondern lediglich einen bestimmten Bereich kontaktieren müssen, können die jeweiligen Schweißnähte „zu groß“, d.h. mit einem Überstand hergestellt werden, der sich über einen Überlagerungsbereich hinaus in einen Überlappungsbereich erstreckt. Eine Schweißnaht, die in einem Überlappungsbereich und nicht an einem exakt vorgegebenen Endpunkt endet ist zum einen besonders leicht und verlässlich herzustellen ist und kann zum anderen eine Fertigungstoleranz der Wandplatten bzw. der Deckelplatten der erfindungsgemäßen Hülle ausgleichen.
  • Ein Überlappungsbereich bzw. ein Überstand einer Schweißnaht kann einen Bereich bereitstellen, innerhalb dessen eine Wandplatte bzw. eine Deckelplatte die Scheißnaht kontaktieren kann, sodass eine exakte Ausrichtung bzw. eine Fertigung der Wandplatte bzw. der Deckelplatte vermieden und eine hohe Fertigungsvarianz toleriert werden kann. Entsprechend kann die erfindungsgemäße Hülle aus einfachen Blechen, die bspw. gestanzt oder mechanisch geschnitten werden, hergestellt werden.
  • Insbesondere kann die vorgestellte Hülle aus beschädigten Blechen hergestellt werden, die nicht exakt geschnitten wurden oder die eine uneinheitliche Länge aufweisen. Es ist lediglich erforderlich, dass ein Ende einer Wandplatte gerade und exakt vorliegt. Dazu kann die Wandplatte bspw. in einem Feinschnitt an lediglich diesem Ende nachbearbeitet werden.
  • Ferner ermöglicht die erfindungsgemäß vorgesehene, seitlich an der Deckelplatte vorgesehene Verbindung zwischen Deckelplatte und jeweiligen Wandplatten einen Ausgleich von Längenunterschieden jeweiliger Wandplatten durch die Deckelpatte. Dazu kann die Deckelplatte bspw. besonders dick bzw. besonders hoch ausgestaltet sein, sodass eine Höhe eines Seitenbereichs der Deckelplatte, an dem eine jeweilige Wandplatte angeordnet wird, besonders viel Spielraum zum Kompensieren von Längenunterschieden der Wandplatte bietet. Entsprechend kann eine Wandplatte, je nach Länge der Wandplatte in einem oberen Bereich oder einem unteren Bereich des Seitenbereichs der Deckelplatte enden, stets jedoch mit der Deckelplatte überlappen und, dadurch bedingt, einen Innenraum der Hülle luftdicht abdichten.
  • Für den Fall, dass die vorgestellte Hülle als Hülle eines Brennstoffzellenstapels verwendet wird, ermöglicht die erfindungsgemäß vorgesehene, seitlich an der Deckelplatte vorgesehene Verbindung zwischen Deckelplatte und jeweiligen Wandplatten einen Ausgleich einer Stapeltoleranz des Brennstoffzellenstapels.
  • Es ist insbesondere vorgesehen, dass die Schweißnähte der vorgestellten Hülle in einem Überlagerungsbereich jeweiliger Wandplatten bzw. einer Wandplatte und einer Deckelplatte bereitgestellt werden bzw. angeordnet sind.
  • Es kann vorgesehen sein, dass jeweilige Schweißnähte zum Verbinden jeweiliger Wandplatten mit der mindestens einen Deckelplatte in einer Ebene liegen.
  • Durch eine Ausrichtung jeweiliger Schweißnähte zum Verbinden jeweiliger Wandplatten mit einer jeweiligen Deckelplatte in einer Ebene können Spalte zwischen den Wandplatten minimiert werden. Dazu können Längenunterschiede zwischen den Wandplatten mittels der Deckelplatte ausgeglichen werden.
  • Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass die Schweißnähte jeweils eine Wandplatte komplett durchdringen und in die mindestens eine Deckelplatte oder in eine jeweilige kontaktierende Wandplatte bereichsweise eindringen und insbesondere entlang einer Ebene oder im Wesentlichen entlang einer Ebene der Deckelplatte bzw. der Wandplatte gebildet sind.
  • Eine Schweißnaht, die eine jeweilige Wandplatte komplett durchdringt und in eine die Wandplatte kontaktierende Deckelplatte oder Wandplatte bereichsweise eindringt, kann besonders einfach und schnell von einer Außenseite der jeweiligen Wandplatte aus bereitgestellt werden. Dazu kann bspw. ein Laser auf einen Überlagerungsbereich zwischen der jeweiligen Wandplatte und der Deckelplatte bzw. einer weiteren Wandplatte gerichtet werden, sodass Material von der jeweiligen Wandplatte und der Deckelplatte bzw. der weiteren Wandplatte aufgeschmolzen wird und nach einem Erkaltungsprozess eine Schweißnaht entsteht, die sich durch die jeweilige Wandplatte hindurch erstreckt und in die Deckelplatte bzw. die weitere Wandplatte hineinragt.
  • Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass die Wandplatten jeweils an einem ersten Ende bündig mit einer ersten Wandplatte verbunden sind und an einem dem ersten Ende gegenüberliegenden zweiten Ende einen Toleranzausgleich umfassen, der gegenüber einer zweiten kontaktierten Wandplatte übersteht.
  • Durch einen Überstand bzw. einen Überlappungsbereich einer Wandplatte, der über eine jeweilige kontaktierte Wandplatte übersteht, wird ein Toleranzbereich bereitgestellt, innerhalb dessen Fertigungstoleranzen der kontaktierten Wandplatte ausgeglichen werden können.
  • Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass sämtliche Schweißnähte der vorgestellten Hülle einen Toleranzbereich umfassen, der gegenüber jeweiligen Kontaktbereichen zwischen zwei Wandplatten oder einer Wandplatte und der mindestens einen Deckelplatte übersteht bzw. diese überlappt.
  • Eine Hülle, bei der sämtliche Schweißnähte einen Toleranzbereich umfassen kann besonders schnell und einfach hergestellt werden. Durch die Toleranzbereiche wird dabei zuverlässig eine Undichtigkeit aufgrund von Fertigungstoleranzen vermieden.
  • Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass die Hülle eine erste Deckelplatte und eine der ersten Deckelplatte gegenüber angeordnete zweite Deckelplatte umfasst.
  • Um eine luftdichte Hülle bereitzustellen kann die Hülle von allen Seiten gegenüber einer Umgebung mit Platten ausgestattet sein. Dazu können zwei Deckplatten von denen je nach Lage der Hülle eine als Deckel und eine als Boden wirkt, auf die voranstehend beschriebene Art mit jeweiligen Wandplatten verbunden sein.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die Hülle eine Außenhülle für einen Brennstoffzellenstapel ist.
  • In einem zweiten Aspekt betrifft die vorgestellte Erfindung ein Herstellungsverfahren für eine mögliche Ausgestaltung der vorgestellten Hülle. Das Herstellungsverfahren umfasst einen Wandplattenverbindungsschritt, bei dem jeweils zwei Wandplatten mit einer Schweißnaht verbunden werden, wobei die Schweißnaht eine der zwei Wandplatten vollständig durchdringt und in die jeweils andere der zwei Wandplatten lediglich bereichsweise eindringt, und einen Deckplattenverbindungsschritt, bei dem jede von vier Wandplatten an einem seitlichen Ende mindestens einer Deckelplatte mit einer Schweißnaht verbunden werden, wobei die Schweißnaht, eine jeweilige Wandplatte vollständig durchdringt und in die mindestens eine Deckelplatte lediglich bereichsweise eindringt, sodass sich an jeweiligen Eckpunkten der mindestens einen Wandplatte eine Schweißnaht zum Verbinden einer ersten Wandplatte mit der mindestens einen Deckelpatte, eine Schweißnaht zum Verbinden einer zweiten Wandplatte mit der mindestens einen Deckelplatte und eine Schweißnaht zum Verbinden der ersten Wandplatte mit der zweiten Wandplatte sich flächig kontaktieren und überlagern.
  • Das vorgestellte Herstellungsverfahren eignet sich insbesondere zum Herstellen der vorgestellten Hülle, sodass bzgl. der Aspekte der Hülle und des Herstellungsverfahrens wechselseitig Bezug genommen werden kann bzw. Bezug genommen wird.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die Schweißnähte mittels eines Laserschweißverfahrens in die Hülle eingebracht werden.
  • Da mittels eines Laserschweißverfahrens Schweißnähte besonders exakt positioniert werden können, eignet sich ein Laserschweißverfahren besonders vorteilhaft zur Durchführung des vorgestellten Herstellungsverfahrens.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
  • Es zeigen:
    • 1 eine schematische Darstellung einer möglichen Ausgestaltung der vorgestellten Hülle,
    • 2 eine Schweißnaht zum Verbinden einer Wandplatte und einer Deckelplatte der Hülle gemäß 1,
    • 3 einen Eckbereich der Hülle gemäß 1,
    • 4 einen Überlagerungsbereich dreier Schweißnähte in einem Eckbereich der Hülle gemäß 1,
    • 5 eine geschnittene Darstellung der Hülle gemäß 1,
    • 6 eine mögliche Ausgestaltung des vorgestellten Herstellungsverfahrens.
  • In 1 ist eine Hülle 100 dargestellt. Die Hülle 100 umfasst eine erste Deckelplatte 101, eine zweite Deckelplatte 103, und vier Wandplatten, wobei aus Gründen der Übersichtlichkeit lediglich eine erste Wandplatte 105 und eine zweite Wandplatte 107 dargestellt sind.
  • Die erste Wandplatte 105 ist über eine erste Schweißnaht 109 mit der ersten Deckelplatte 101 verbunden. Die erste Schweißnaht 109 verläuft in einem Überlagerungsbereich der ersten Wandplatte 105 und der ersten Deckelplatte 101 und ist insbesondere mindestens eine halbe Schweißnahtbreite von einer Kante 111 der ersten Wandplatte 105 und einer Kante 113 der ersten Deckelplatte 101 entfernt ausgebildet.
  • Die zweite Wandplatte 107 ist über eine zweite Schweißnaht 115 mit der ersten Deckelplatte 101 verbunden. Die zweite Schweißnaht 115 verläuft in einem Überlagerungsbereich der zweiten Wandplatte 107 und der ersten Deckelplatte 101 und ist insbesondere mindestens eine halbe Schweißnahtbreite von einer Kante 117 der zweiten Wandplatte 107 und einer Kante 119 der ersten Deckelplatte 101 entfernt ausgebildet.
  • Je nach Fertigungstoleranz der ersten Wandplatte 105 bzw. der zweiten Wandplatte 107 können die erste Wandplatte 105 und die zweite Wandplatte 107 in derselben Ebene oder in verschiedenen Ebenen an jeweiligen Seitenflächen der Deckelplatte 101 angeordnet sein. Entsprechend gleicht die erste Deckelplatte 101 durch ihre Stärke bzw. die Höhe ihrer Seitenflächen, eine Fertigungstoleranz der Länge der ersten Wandplatte 105 bzw. der zweiten Wandplatte 107 aus, sodass unabhängig von einer tatsächlichen Länge der ersten Wandplatte 105 bzw. der zweiten Wandplatte 107 ein Überlagerungsbereich und entsprechend eine luftdichte Abdichtung eines von der Hülle 100 umgebenen Innenraums gegenüber einer Umgebung sichergestellt ist.
  • Durch die seitliche Anordnung der ersten Wandplatte 105 bzw. der zweiten Wandplatte 107 an der ersten Deckelplatte 101 können die erste Wandplatte 105 und die zweite Wandplatte 107 relativ zueinander bewegt werden, sodass eine besonders dichte bzw. nahe aneinander liegende Positionierung der ersten Wandplatte 105 und der zweiten Wandplatte 107 erreicht werden kann.
  • Die erste Wandplatte 105 und die zweite Wandplatte 107 sind über eine dritte Schweißnaht 121 verbunden.
  • Die erste Wandplatte 105 und die zweite Deckelplatte 103 sind über eine vierte Schweißnaht 123, analog zu der ersten Schweißnaht 109, verbunden.
  • Die zweite Wandplatte 107 und die zweite Deckelplatte 103 sind über eine fünfte Schweißnaht 125, analog zu der zweiten Schweißnaht 111, verbunden.
  • Die erste Wandplatte 105 überlappt die zweite Wandplatte 107, sodass sich ein überstehender Bereich 127 ergibt. Der überstehende Bereich 127 dient dazu Fertigungstoleranzen bei der Herstellung der ersten Wandplatte 105 auszugleichen, sodass ein Kontakt zwischen der ersten Wandplatte 105 und der zweiten Wandplatte 107 sichergestellt ist.
  • Ferner kann über den überstehenden Bereich 127 während eines Schweißvorgangs zum Verbinden der ersten Wandplatte 105 mit der ersten Deckelplatte 101 und/oder mit der zweiten Wandplatte 107 ein Druck auf die ersten Wandplatte 105 ausgeübt werden, sodass eine gleichmäßige und luftdichte erste Schweißnaht 109 bzw. dritte Schweißnaht 121 bereitgestellt wird.
  • In 2 ist die erste Schweißnaht 109 zum Verbinden der ersten Wandplatte 105 mit der ersten Deckelplatte 101 in einer geschnittenen Darstellung gezeigt. Hier ist erkennbar, dass sich die erste Schweißnaht 109 durch die erste Wandplatte 105 hindurch und in die erste Deckelplatte 101 hinein erstreckt.
  • Wie durch Pfeil 201 angedeutet, kann, bedingt durch eine Stärke bzw. eine Höhe der ersten Deckelplatte 101, eine Fertigungstoleranz einer Länge der ersten Wandplatte 101 ausgeglichen werden.
  • Ferner sind in 2 eine Deckfläche 203, eine Innenfläche 205 und eine Seitenfläche 207 der ersten Deckelplatte 101 zu erkennen.
  • In 3 ist die dritte Schweißnaht 121 zum Verbinden der ersten Wandplatte 105 und der zweiten Wandplatte 107 dargestellt. Hier ist erkennbar, dass sich die dritte Schweißnaht 121 durch die erste Wandplatte 105 hindurch und in die zweite Wandplatte 107 hinein erstreckt.
  • Ferner ist der überstehende Bereich 127 zu erkennen, der zum Ausgleich von Fertigungstoleranzen der ersten Wandplatte 105 dient.
  • In 4 ist ein erster Eckbereich 400 der Hülle 100 in einer horizontal durch die erste Deckelplatte 101 geschnittenen Ansicht dargestellt. Hier ist erkennbar, dass sich die erste Schweißnaht 109, die zweite Schweißnaht 115 und die dritte Schweißnaht 121 in dem Eckbereich 400 überlagern und kontaktieren bzw. einen gemeinsamen Schweißbereich bilden.
  • Die erste Schweißnaht 109 und die zweite Schweißnaht 115 verlaufen hier in einer Ebene horizontal durch die erste Deckelplatte 101, wobei die erste Schweißnaht 109 durch die erste Wandplatte 105 und die zweite Schweißnaht 115 durch die zweite Wandplatte 107 hindurch verläuft.
  • Die dritte Schweißnaht 121 verläuft senkrecht, d.h. orthogonal bzw. im Wesentlichen senkrecht, zu der ersten Deckelplatte 101 und entsprechend senkrecht bzw. im Wesentlichen senkrecht zu der ersten Schweißnaht 109 und senkrecht bzw. im Wesentlichen senkrecht zu der zweiten Schweißnaht 115.
  • Die dritte Schweißnaht 121 verläuft durch die erste Wandplatte 105 hindurch und dringt bereichsweise in die zweite Wandplatte 107 ein.
  • In 5 ist die Hülle 100 in einer horizontal durch die erste Deckelplatte 101 geschnittenen Ansicht dargestellt. Hier sind der erste Eckbereich 400, ein zweiter Eckbereich 501, ein dritter Eckbereich 503 und ein vierter Eckbereich 505 zu erkennen.
  • Ferner sind die erste Schweißnaht 109, die zweite Schweißnaht 115 und die dritte Schweißnaht 121 zu erkennen.
  • Weiterhin sind in 5 eine sechste Schweißnaht 507, die eine dritte Wandplatte 509 mit der ersten Deckelplatte 101 verbindet und eine siebte Schweißnaht 511, die eine vierte Wandplatte 513 mit der ersten Deckelplatte 101 verbindet, dargestellt.
  • Die zweite Wandplatte 107 überlappt die dritte Wandplatte 509, sodass sich ein überstehender Bereich 515 ergibt. Der überstehende Bereich 515 dient dazu Fertigungstoleranzen bei der Herstellung der zweiten Wandplatte 107 auszugleichen, sodass ein Kontakt zwischen der zweiten Wandplatte 107 und der dritten Wandplatte 509 sichergestellt ist.
  • Die dritte Wandplatte 509 überlappt die vierte Wandplatte 513, sodass sich ein überstehender Bereich 517 ergibt. Der überstehende Bereich 517 dient dazu Fertigungstoleranzen bei der Herstellung der dritten Wandplatte 509 auszugleichen, sodass ein Kontakt zwischen der dritten Wandplatte 509 und der dritten Wandplatte 513 sichergestellt ist.
  • Die vierte Wandplatte 513 überlappt die erste Wandplatte 105, sodass sich ein überstehender Bereich 519 ergibt. Der überstehende Bereich 519 dient dazu Fertigungstoleranzen bei der Herstellung der vierten Wandplatte 513 auszugleichen, sodass ein Kontakt zwischen der vierten Wandplatte 513 und der ersten Wandplatte 105 sichergestellt ist.
  • Eine achte Schweißnaht 521 verläuft senkrecht bzw. im Wesentlichen senkrecht zu der zweiten Schweißnaht 115 und der sechsten Schweißnaht 507 und kontaktiert diese bzw. bildet einen gemeinsamen Schweißbereich mit diesen innerhalb des Eckbereichs 501.
  • Eine neunte Schweißnaht 523 verläuft senkrecht bzw. im Wesentlichen senkrecht zu der sechsten Schweißnaht 507 und der siebten Schweißnaht 511 und kontaktiert diese bzw. bildet einen gemeinsamen Schweißbereich mit diesen innerhalb des Eckbereichs 503.
  • Eine zehnte Schweißnaht 525 verläuft senkrecht bzw. im Wesentlichen senkrecht zu der siebten Schweißnaht 511 und der ersten Schweißnaht 109 und kontaktiert diese bzw. bildet einen gemeinsamen Schweißbereich mit diesen innerhalb des Eckbereichs 505.
  • In 600 ist eine mögliche Ausgestaltung des vorgestellten Herstellungsverfahrens 600 dargestellt.
  • In einem Wandplattenverbindungsschritt 601 werden jeweils zwei Wandplatten mit einer Schweißnaht verbunden, wobei die Schweißnaht eine der zwei Wandplatten vollständig durchdringt und in die jeweils andere der zwei Wandplatten lediglich bereichsweise eindringt.
  • In einem Deckelplattenverbindungsschritt 603 wird jede von vier Wandplatten an einem seitlichen Ende mindestens einer Deckelplatte mit einer Schweißnaht verbunden, wobei die Schweißnaht eine jeweilige Wandplatte vollständig durchdringt und in die mindestens eine Deckelplatte lediglich bereichsweise eindringt, sodass sich an jeweiligen Eckpunkten der mindestens einen Wandplatte eine Schweißnaht zum Verbinden einer ersten Wandplatte mit der mindestens einen Deckelpatte, eine Schweißnaht zum Verbinden einer zweiten Wandplatte mit der mindestens einen Deckelplatte und eine Schweißnaht zum Verbinden der ersten Wandplatte mit der zweiten Wandplatte sich flächig kontaktieren und überlagern bzw. einen gemeinsamen Schweißbereich bilden.

Claims (10)

  1. Hülle (100) zum luftdichten Schutz eines Innenraums der Hülle (100) vor Umgebungseinflüssen, wobei die Hülle (100) mindestens eine Deckelplatte (101, 103) mit einer Deckfläche (203), einer Innenfläche (205) und vier Seitenflächen (207), und vier Wandplatten (105, 107, 509, 513) umfasst, wobei die mindestens eine Deckelplatte (101, 103) an jeder ihrer Seitenflächen (207) mit einer der vier Wandplatten (105, 107, 509, 513) verschweißt ist, wobei jeweils zwei sich kontaktierende Wandplatten (105, 107, 509, 513) in einem Überlappungsbereich der zwei sich kontaktierenden Wandplatten (105, 107, 509, 513) miteinander verschweißt sind, und wobei in jeweiligen Eckbereichen (400, 501, 503, 505), in denen sich die mindestens eine Deckelplatte (101, 103) und zwei Wandplatten (105, 107, 509, 513) kontaktieren, eine Schweißnaht (109, 115, 507, 511) zum Verbinden einer ersten Wandplatte (105, 107, 509, 513) mit der mindestens einen Deckelpatte (101, 103), eine Schweißnaht (109, 115, 507, 511) zum Verbinden einer zweiten Wandplatte (109, 115, 507, 511) mit der mindestens einen Deckelplatte (101, 103) und eine Schweißnaht zum Verbinden der ersten Wandplatte mit der zweiten Wandplatte (121, 521, 523, 525) sich flächig kontaktieren und überlagern.
  2. Hülle (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeweilige Schweißnähte (109, 115, 507, 511) zum Verbinden jeweiliger Wandplatten (105, 107, 509, 513) mit der mindestens einen Deckelplatte (101, 103) in einer Ebene liegen.
  3. Hülle (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißnähte (109, 115, 507, 511) jeweils eine Wandplatte (105, 107, 509, 513) komplett durchdringen und in die mindestens eine Deckelplatte (101, 103) oder in eine jeweilige kontaktierende Wandplatte (105, 107, 509, 513) bereichsweise eindringen.
  4. Hülle (100) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißnähte (109, 115, 507, 511) jeweils mindestens eine halbe Nahtbreite von einer jeweiligen Kante (113, 119) der mindestens einen Deckelplatte (101, 103) oder der jeweilig kontaktierten Wandplatte (105, 107, 509, 513) entfernt angeordnet sind.
  5. Hülle (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandplatten (105, 107, 509, 513) jeweils an einem ersten Ende bündig mit einer ersten Wandplatte (105, 107, 509, 513) verbunden sind und an einem dem ersten Ende gegenüberliegenden zweiten Ende einen Toleranzausgleich (127, 515, 517, 519) umfassen, der gegenüber einer zweiten kontaktierten Wandplatte (105, 107, 509, 513) übersteht.
  6. Hülle (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Schweißnähte (109, 115, 121, 507, 511, 521, 523, 525) einen Toleranzbereich umfassen, der gegenüber jeweiligen Kontaktbereichen zwischen zwei Wandplatten (105, 107, 509, 513) oder einer Wandplatte (105, 107, 509, 513) und der mindestens einen Deckelplatte (101, 103) übersteht.
  7. Hülle (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülle (100) eine erste Deckelplatte (101) und eine der ersten Deckelplatte (101) gegenüber angeordnete zweite Deckelplatte (103) umfasst.
  8. Hülle (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülle (100) eine Außenhülle für einen Brennstoffzellenstapel ist.
  9. Herstellungsverfahren (600) für eine Hülle nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass a) in einem Wandplattenverbindungsschritt (601) jeweils zwei Wandplatten (105, 107, 509, 513) mit einer Schweißnaht (109, 115, 507, 511) verbunden werden, wobei die Schweißnaht (109, 115, 507, 511) eine der zwei Wandplatten (105, 107, 509, 513) vollständig durchdringt und in die jeweils andere der zwei Wandplatten (105, 107, 509, 513) lediglich bereichsweise eindringt, b) in einem Deckelplattenverbindungsschritt jede von vier Wandplatten (105, 107, 509, 513) an einem seitlichen Ende mindestens einer Deckelplatte (101, 103) mit einer Schweißnaht (109, 115, 507, 511) verbunden werden, wobei die Schweißnaht (109, 115, 507, 511) eine jeweilige Wandplatte (105, 107, 509, 513) vollständig durchdringt und in die mindestens eine Deckelplatte (101, 103) lediglich bereichsweise eindringt, sodass sich an jeweiligen Eckpunkten (400, 501, 503, 505) der mindestens einen Wandplatte (105, 107, 509, 513) eine Schweißnaht (109, 115, 507, 511) zum Verbinden einer ersten Wandplatte (105, 107, 509, 513) mit der mindestens einen Deckelpatte (101, 103), eine Schweißnaht (109, 115, 507, 511) zum Verbinden einer zweiten Wandplatte (105, 107, 509, 513) mit der mindestens einen Deckelplatte (101, 103) und eine Schweißnaht (109, 115, 507, 511) zum Verbinden der ersten Wandplatte (105, 107, 509, 513) mit der zweiten Wandplatte (105, 107, 509, 513) sich flächig kontaktieren und überlagern.
  10. Herstellungsverfahren (600) nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißnähte (109, 115, 121, 507, 511, 521, 523, 525) mittels eines Laserschweißverfahrens in die Hülle (100) eingebracht werden.
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