DE102020213620A1 - Verfahren zur Herstellung eines Druckgasbehälters, Druckgasbehälter sowie Fahrzeug mit Druckgasbehälter - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines Druckgasbehälters, Druckgasbehälter sowie Fahrzeug mit Druckgasbehälter Download PDF

Info

Publication number
DE102020213620A1
DE102020213620A1 DE102020213620.3A DE102020213620A DE102020213620A1 DE 102020213620 A1 DE102020213620 A1 DE 102020213620A1 DE 102020213620 A DE102020213620 A DE 102020213620A DE 102020213620 A1 DE102020213620 A1 DE 102020213620A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
compressed gas
gas tank
steel tube
steel
heat treatment
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102020213620.3A
Other languages
English (en)
Inventor
Matthias Kuntz
Friedrich Muehleder
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE102020213620.3A priority Critical patent/DE102020213620A1/de
Priority to CN202111268454.3A priority patent/CN114427655A/zh
Publication of DE102020213620A1 publication Critical patent/DE102020213620A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D41/00—Application of procedures in order to alter the diameter of tube ends
    • B21D41/04—Reducing; Closing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D51/00—Making hollow objects
    • B21D51/16—Making hollow objects characterised by the use of the objects
    • B21D51/24—Making hollow objects characterised by the use of the objects high-pressure containers, e.g. boilers, bottles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21K—MAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K21/00—Making hollow articles not covered by a single preceding sub-group
    • B21K21/12—Shaping end portions of hollow articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21K—MAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K21/00—Making hollow articles not covered by a single preceding sub-group
    • B21K21/12—Shaping end portions of hollow articles
    • B21K21/14—Shaping end portions of hollow articles closed or substantially-closed ends, e.g. cartridge bottoms
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D7/00—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation
    • C21D7/13—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by hot working
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/10—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of tubular bodies
    • C21D8/105—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of tubular bodies of ferrous alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/0056—Furnaces through which the charge is moved in a horizontal straight path
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/08—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for tubular bodies or pipes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/08—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for tubular bodies or pipes
    • C21D9/14—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for tubular bodies or pipes wear-resistant or pressure-resistant pipes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C1/00—Pressure vessels, e.g. gas cylinder, gas tank, replaceable cartridge
    • F17C1/14—Pressure vessels, e.g. gas cylinder, gas tank, replaceable cartridge constructed of aluminium; constructed of non-magnetic steel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C13/00—Details of vessels or of the filling or discharging of vessels
    • F17C13/04—Arrangement or mounting of valves
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2221/00—Treating localised areas of an article
    • C21D2221/01—End parts (e.g. leading, trailing end)
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2201/00—Vessel construction, in particular geometry, arrangement or size
    • F17C2201/01—Shape
    • F17C2201/0104—Shape cylindrical
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2201/00—Vessel construction, in particular geometry, arrangement or size
    • F17C2201/05—Size
    • F17C2201/056—Small (<1 m3)
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/06—Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
    • F17C2203/0634—Materials for walls or layers thereof
    • F17C2203/0636—Metals
    • F17C2203/0639—Steels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2205/00—Vessel construction, in particular mounting arrangements, attachments or identifications means
    • F17C2205/03—Fluid connections, filters, valves, closure means or other attachments
    • F17C2205/0302—Fittings, valves, filters, or components in connection with the gas storage device
    • F17C2205/0323—Valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2205/00—Vessel construction, in particular mounting arrangements, attachments or identifications means
    • F17C2205/03—Fluid connections, filters, valves, closure means or other attachments
    • F17C2205/0302—Fittings, valves, filters, or components in connection with the gas storage device
    • F17C2205/0323—Valves
    • F17C2205/0332—Safety valves or pressure relief valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2209/00—Vessel construction, in particular methods of manufacturing
    • F17C2209/21—Shaping processes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2209/00—Vessel construction, in particular methods of manufacturing
    • F17C2209/21—Shaping processes
    • F17C2209/2181—Metal working processes, e.g. deep drawing, stamping or cutting
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2209/00—Vessel construction, in particular methods of manufacturing
    • F17C2209/23—Manufacturing of particular parts or at special locations
    • F17C2209/232—Manufacturing of particular parts or at special locations of walls
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2221/00—Handled fluid, in particular type of fluid
    • F17C2221/01—Pure fluids
    • F17C2221/012—Hydrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2223/00—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/01—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the phase
    • F17C2223/0107—Single phase
    • F17C2223/0123—Single phase gaseous, e.g. CNG, GNC
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2223/00—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/03—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the pressure level
    • F17C2223/036—Very high pressure (>80 bar)
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2270/00—Applications
    • F17C2270/01—Applications for fluid transport or storage
    • F17C2270/0165—Applications for fluid transport or storage on the road
    • F17C2270/0168—Applications for fluid transport or storage on the road by vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Druckgasbehälters (1) unter Verwendung eines Stahlrohrs (2), bei dem das Stahlrohr (2) an zumindest einem Ende durch Warmumformen, beispielsweise durch Rundformen und/oder Rundhämmern, umgeformt wird und nach dem Umformen einer Wärmebehandlung unterzogen wird.Die Erfindung betrifft ferner einen Druckgasbehälter (1) sowie ein Fahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Druckgasbehälter (1).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Druckgasbehälters für mobile Anwendungen, insbesondere zum Speichern von Wasserstoff an Bord eines Fahrzeugs. Darüber hinaus betrifft die Erfindung einen Druckgasbehälter für mobile Anwendungen sowie ein Fahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Druckgasbehälter.
  • Stand der Technik
  • Die Speicherung von Wasserstoff in mobilen Anwendungen, beispielsweise zum Betreiben eines Brennstoffzellen-Fahrzeugs, ist technisch anspruchsvoll und stellt einen wesentlichen Kostenfaktor dar. Grundsätzlich kann Wasserstoff tiefkalt in sogenannten Kryotanks oder unter Druck in einem oder mehreren Druckgasbehältern gespeichert werden, wie in der DE 10 2018 201 055 A1 gezeigt. Für Anwendungen, in denen nicht sichergestellt ist, dass kontinuierlich Wasserstoff entnommen wird, stellt die Speicherung unter Druck, das heißt in einem Druckgasbehälter, die Vorzugslösung dar.
  • In einem Druckgasbehälter für Wasserstoff kann der Druck bis zu 700 bar betragen. Der Behälter muss daher für derart hohe Drücke ausgelegt sein. Dies ist bei einem Druckgasbehälter aus einem mit Kohlenstofffasern verstärkten Kunststoff (CFK) in der Regel der Fall. Dieser weist zudem den Vorteil auf, dass er vergleichsweise leicht ist, so dass er sich insbesondere für mobile Anwendungen eignet. Die Herstellung eines Druckgasbehälters aus einem derartigen Verbundwerkstoff ist jedoch aufwendig und teurer. Da zur Bevorratung von Wasserstoff an Bord eines Fahrzeugs in der Regel mehr als nur ein Druckgasbehälter benötigt werden, summieren sich die Kosten mit der Anzahl der Behälter auf.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Herstellung eines Druckgasbehälters für mobile Anwendungen einfacher und damit kostengünstiger zu gestalten.
  • Zur Lösung der Aufgabe werden das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie der Druckgasbehälter mit den Merkmalen des Anspruchs 8 angegeben. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den jeweiligen Unteransprüchen zu entnehmen. Ferner wird ein Fahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Druckgasbehälter vorgeschlagen.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Vorgeschlagen wird ein Verfahren zur Herstellung eines Druckgasbehälters unter Verwendung eines Stahlrohrs. Bei dem Verfahren wird das Stahlrohr an zumindest einem Ende durch Warmumformen, beispielsweise durch Rundformen und/oder Rundhämmern, umgeformt. Nach dem Umformen wird das Stahlrohr einer Wärmebehandlung unterzogen.
  • Durch Verwendung eines Stahlrohrs kann die Herstellung eines Druckgasbehälters stark vereinfacht werden, da das Stahlrohr, vorausgesetzt, dass es die richtige Länge besitzt, nur noch warmumgeformt und einer Wärmebehandlung unterzogen werden muss. Sollte das verwendete Stahlrohr nicht die geforderte Länge aufweisen, muss es vor dem Warmumformen und/oder vor der Wärmebehandlung auf Länge geschnitten werden.
  • Das Verfahren ist skalierbar, und zwar nicht nur in Bezug auf die Länge des Druckgasbehälters, sondern auch in Bezug auf die Anzahl der Druckgasbehälter, die nach dem Verfahren hergestellt werden. Mit der Anzahl der Druckgasbehälter wächst auch der Kostenvorteil.
  • Ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellter Druckgasbehälter weist - insbesondere im Unterschied zudem einem Druckgasbehälter aus CFK - eine günstige CO2-Bilanz auf und kann einfach recycelt werden.
  • Durch Warmumformen kann das Stahlrohr an zumindest einem Ende verschlossen werden. Vorzugsweise wird das Stahlrohr an beiden Enden durch Warmumformen verschlossen. Beim Verschließen des Stahlrohrs durch Warmumformen wird vorzugsweise an zumindest einem Ende eine Öffnung zum Befüllen mit Druckgas und zur Entnahme von Druckgas vorgesehen. Die Öffnung weist bevorzugt einen Querschnitt auf, der kleiner als der Querschnitt eines vom Stahlrohr umschlossenen Hohlraums ist. Des Weiteren bevorzugt wird zum Verschließen des Stahlrohrs bzw. des Druckgasbehälters ein Ventil in die Öffnung eingesetzt.
  • Vorteilhafterweise wird ein Stahlrohr aus einem hochfesten Stahl zur Herstellung des Druckgasbehälters verwendet. Unter einem hochfesten Stahl wird vorliegend ein Stahl mit einer Zugfestigkeit von mindestens 950 MPa verstanden.
  • Alternativ kann ein Stahlrohr aus einem Stahl verwendet werden, der erst durch die vorgeschlagene Wärmebehandlung die geforderte Zugfestigkeit von mindestens 950 MPa erreicht.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein Stahlrohr aus einem niedriglegierten Stahl, insbesondere aus Chrom-Molybdän-Stahl (CrMo) verwendet. Derartige niedriglegierte Stähle sind vergleichsweise kostengünstig.
  • Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass ein Stahlrohr mit einer kreisrunden Querschnittsform verwendet wird. Die kreisrunde Querschnittsform besitzt den Vorteil, dass der Druckgasbehälter in Umfangsrichtung gleichmäßig druckbelastet ist. Dadurch kann die Festigkeit des Druckgasbehälters weiter erhöht werden. Grundsätzlich kann aber auch ein Stahlrohr mit einer beliebigen Querschnittsform verwendet werden, so dass eine große Geometrienvielfalt besteht.
  • Durch Warmumformen wird bevorzugt an zumindest einem Ende des Stahlrohrs eine Durchmesserverjüngung ausgebildet. Die Durchmesserverjüngung führt zur Ausbildung eines Halses, im Bereich dessen ein Ventil angeordnet werden kann. Bei dem Ventil kann es sich insbesondere um ein Entnahme- und/oder Tankventil handeln. Alternativ oder ergänzend kann auch mindestens ein Entlüftungs- und/oder Sicherheitsventil im Bereich der Durchmesserverjüngung angeordnet werden, beispielsweise zur Verringerung der Berstgefahr.
  • Durch die vorgeschlagene Wärmebehandlung, die auf das Warmumformen folgt, wird vorzugsweise die Mikrostruktur des Stahlrohrs gezielt verändert. Beispielsweise kann mittels der Wärmebehandlung ein martensitisches, bainitisches, ferritisches, perlitisches oder sorbitisches Gefüge eingestellt werden. Durch die Wärmebehandlung kann beispielsweise der Stahl bzw. das Stahlrohr vergütet werden. Ferner kann auf diese Weise die Zugfestigkeit des Stahls bzw. des Stahlrohrs beeinflusst werden. Beispielsweise kann ein Stahlrohr aus einem niedriglegierten Stahl auf eine Zugfestigkeit von mindestens 950 MPa gebracht werden.
  • Bevorzugt wird das Stahlrohr in einem Durchlaufverfahren einer Wärmebehandlung unterzogen. Auf diese Weise können eine Vielzahl an Stahlrohren nacheinander wärmebehandelt werden. Dies erleichtert die serielle Produktion von Druckgasbehältern. Die Herstellungskosten können somit weiter gesenkt werden. Grundsätzlich ist aber auch eine Wärmebehandlung in einem Einzelprozess möglich.
  • Zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe wird ferner ein Druckgasbehälter für mobile Anwendungen, insbesondere zum Speichern von Wasserstoff an Bord eines Fahrzeugs, vorgeschlagen. Der vorgeschlagene Druckgasbehälter ist erfindungsgemäß aus einem warmumgeformten und wärmebehandelten Stahlrohr gefertigt.
  • Der vorgeschlagene Druckgasbehälter kann insbesondere nach einem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt worden sein. Der Druckgasbehälter weist demnach die gleichen Vorteile wie ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellter Druckgasbehälter auf. Insbesondere kann der Druckgasbehälter einfach und kostengünstig hergestellt werden. Zudem weist er, vor allem im Vergleich zu einem CFK-Druckgasbehälter, eine günstige CO 2-Bilanz auf und ist recycelbar.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Druckgasbehälter zumindest abschnittsweise eine kreisrunde Querschnittsform auf. Dadurch ist sichergestellt, dass der mit Druckgas befüllte Druckgasbehälter in Umfangsrichtung gleichmäßig druckbelastet ist. Grundsätzlich kann der Druckgasbehälter aber auch jede beliebige andere Querschnittsform aufweisen.
  • Alternativ oder ergänzend wird vorgeschlagen, dass der Druckgasbehälter an zumindest einem Ende eine Durchmesserverjüngung zur Ausbildung eines Halsabschnitts aufweist. Der Druckgasbehälter kann daher insbesondere flaschenförmig ausgebildet sein. Im Bereich des Halsabschnitts bzw. Flaschenhalses kann ein Ventil angeordnet werden, über welches der Druckgasbehälter mit einem Druckgas zu befüllen war ist und/oder über welches Druckgas aus dem Druckgasbehälter entnehmbar ist. Bevorzugt weist der Druckgasbehälter an beiden Enden eine Durchmesserverjüngung zur Ausbildung jeweils eines Halsabschnitts auf, so dass im Bereich beider Enden mindestens ein Ventil angeordnet werden kann. Bei dem mindestens einen weiteren Ventil kann es sich beispielsweise um ein Entlüftungsventil und/oder Sicherheitsventil handeln. Die an beiden Enden vorgesehenen Durchmesserverjüngungen können dabei gleich oder unterschiedlich ausgebildet sein.
  • Ferner wird ein Fahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Druckgasbehälter zum Speichern von Wasserstoff vorgeschlagen. Die günstigen Herstellungskosten des Druckgasbehälters senkten zugleich die Herstellungskosten des Fahrzeugs, so dass die Vorteile des erfindungsgemäßen Druckgasbehälters sich auch auf das Fahrzeug erstrecken. Zudem kann erhöhten Sicherheitsanforderungen genüge geleistet werden, da der Druckgasbehälter durch die Wärmebehandlung des verwendeten Stahlrohrs eine hohe Festigkeit, insbesondere Zugfestigkeit, aufweist. Die hohe Festigkeit des Druckgasbehälters ermöglicht beispielsweise einen Unterbodeneinbau des Druckgasbehälters.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:
    • 1 einen schematischen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Druckgasbehälter und
    • 2 ein Flussdiagramm zur graphischen Darstellung der wesentlichen Verfahrensschritte.
  • Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
  • Der 1 ist beispielhaft ein erfindungsgemäße Druckgasbehälter 1 zu entnehmen, der nach einem erfindungsgemäßen Verfahren aus einem warmumgeformten und wärmebehandelten Stahlrohr 2 hergestellt ist. Das dargestellte Stahlrohr 2 weist vorliegend eine kreisrunde Querschnittsform auf. An seinen beiden Enden weist das Stahlrohr 2 zudem jeweils eine Durchmesserverjüngung 3 auf. Die Durchmesserverjüngungen 3 bilden Halsabschnitte aus, in deren Bereich Ventile (nicht dargestellt) angeordnet werden können. Beispielsweise kann der Halsabschnitt der linken Seite zur Aufnahme eines Tank- und/oder Entnahmeventils genutzt werden. Der Halsabschnitt der rechten Seite kann der Aufnahme eines Entlüftungs- und/oder Sicherheitsventil dienen. Durch Einsetzen von Ventilen in die dargestellten Halsabschnitte kann das Stahlrohr 2 verschlossen und nach außen abgedichtet werden.
  • Die wesentlichen Verfahrensschritte zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Druckgasbehälters 1 sind in der 2 dargestellt. Diese umfassen einen Schritt 100, in dem ein Stahlrohr 2 bereitgestellt wird. Das Stahlrohr 2 ist vorzugsweise aus einem niedriglegierten Stahl gefertigt, beispielsweise aus einem Chrom-Molybdän-Stahl.
  • In einem nachfolgenden Schritt 200 wird das Stahlrohr 2 warmumgeformt. Mittels Warmumformen werden an beiden Enden des Stahlrohrs 2 Durchmesserverjüngungen 3 ausgebildet. Die endseitigen Durchmesserverjüngungen 3 bilden Halsabschnitte aus, die zur Aufnahme von Ventilen genutzt werden können.
  • Auf Schritt 200 folgt ein Schritt 300, in dem das Stahlrohr 2 einer Wärmebehandlung unterzogen wird. Die Wärmebehandlung dient vorrangig der Vergütung des Stahlrohr 2. Beispielsweise kann die Zugfestigkeit des Stahlrohrs 2 auf mindestens 950 MPa angehoben werden. Die Wärmebehandlung des Stahlrohrs 2 wird in vorteilhafter Weise in einem Durchlaufverfahren umgesetzt, so dass durch serielle Produktion die Herstellungskosten weiter sinken.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102018201055 A1 [0002]

Claims (10)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Druckgasbehälters (1) unter Verwendung eines Stahlrohrs (2), bei dem das Stahlrohr (2) an zumindest einem Ende durch Warmumformen, beispielsweise durch Rundformen und/oder Rundhämmern, umgeformt wird und nach dem Umformen einer Wärmebehandlung unterzogen wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stahlrohr (2) aus einem niedriglegierten Stahl, insbesondere aus Chrom-Molybdän-Stahl (CrMo) verwendet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stahlrohr (2) mit einer kreisrunden Querschnittsform verwendet wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch Warmumformen an zumindest einem Ende des Stahlrohrs (2) eine Durchmesserverjüngung (3) ausgebildet wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Wärmebehandlung die Mikrostruktur des Stahlrohrs (2) gezielt verändert wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Wärmebehandlung das Stahlrohr (2) vergütet und/oder auf eine Zugfestigkeit von mindestens 950 MPa gebracht wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stahlrohr (2) in einem Durchlaufverfahren einer Wärmebehandlung unterzogen wird.
  8. Druckgasbehälter (1) für mobile Anwendungen, insbesondere zum Speicher von Wasserstoff an Bord eines Fahrzeugs, wobei der Druckgasbehälter (1) aus einem warmumgeformten und wärmebehandelten Stahlrohr (2) gefertigt ist.
  9. Druckgasbehälter (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckgasbehälter (1) zumindest abschnittsweise eine kreisrunde Querschnittsform aufweist und/oder an zumindest einem Ende eine Durchmesserverjüngung (3) zur Ausbildung eines Halsabschnitts aufweist.
  10. Fahrzeug mit einem Druckgasbehälter (1) nach Anspruch 8 oder 9 zum Speichern von Wasserstoff.
DE102020213620.3A 2020-10-29 2020-10-29 Verfahren zur Herstellung eines Druckgasbehälters, Druckgasbehälter sowie Fahrzeug mit Druckgasbehälter Pending DE102020213620A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020213620.3A DE102020213620A1 (de) 2020-10-29 2020-10-29 Verfahren zur Herstellung eines Druckgasbehälters, Druckgasbehälter sowie Fahrzeug mit Druckgasbehälter
CN202111268454.3A CN114427655A (zh) 2020-10-29 2021-10-29 压缩气体容器及其制造方法和具有压缩气体容器的车辆

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020213620.3A DE102020213620A1 (de) 2020-10-29 2020-10-29 Verfahren zur Herstellung eines Druckgasbehälters, Druckgasbehälter sowie Fahrzeug mit Druckgasbehälter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102020213620A1 true DE102020213620A1 (de) 2022-05-05

Family

ID=81184205

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102020213620.3A Pending DE102020213620A1 (de) 2020-10-29 2020-10-29 Verfahren zur Herstellung eines Druckgasbehälters, Druckgasbehälter sowie Fahrzeug mit Druckgasbehälter

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN114427655A (de)
DE (1) DE102020213620A1 (de)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2147840A (en) 1983-10-10 1985-05-22 Sodastream Ltd Manufacture of metal containers
DE3844164A1 (de) 1988-12-23 1990-06-28 Mannesmann Ag Verfahren zur herstellung von druckbehaeltern
EP0848069B1 (de) 1996-12-03 2001-08-22 mcs cylinder systems GmbH Verfahren zur Herstellung von korrosionsbeständigen Flaschen oder Behältern aus Stahl
DE102018201055A1 (de) 2018-01-24 2019-07-25 Robert Bosch Gmbh Gasspeichersystem und Verfahren zum Betrieb eines Gasspeichersystems

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2147840A (en) 1983-10-10 1985-05-22 Sodastream Ltd Manufacture of metal containers
DE3844164A1 (de) 1988-12-23 1990-06-28 Mannesmann Ag Verfahren zur herstellung von druckbehaeltern
EP0848069B1 (de) 1996-12-03 2001-08-22 mcs cylinder systems GmbH Verfahren zur Herstellung von korrosionsbeständigen Flaschen oder Behältern aus Stahl
DE102018201055A1 (de) 2018-01-24 2019-07-25 Robert Bosch Gmbh Gasspeichersystem und Verfahren zum Betrieb eines Gasspeichersystems

Also Published As

Publication number Publication date
CN114427655A (zh) 2022-05-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102016105856B4 (de) Herstellungsverfahren für einen Tank
EP2326865B1 (de) Hochdruckbehälter
EP2163325A2 (de) Verfahren zur Herstellung eines Gasbehaelters, insbesondere für Kraftfahrzeuge
EP3887710B1 (de) Herstellungsverfahren für einen wasserstoff-druckbehälter, druckbehälter sowie kraftfahrzeug mit einem wasserstoff-druckbehälter
DE102014101972A1 (de) Verfahren zum Herstellen eines nahtlosen Druckbehälters zur Speicherung von Wasserstoff
DE102006051376A1 (de) Druckbehälter und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102016221431A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines pultrudierten Trägerbauteils in Hybridbauweise
DE102009024794A1 (de) Wasserstofftank in einem Kraftfahrzeug
DE102020213620A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Druckgasbehälters, Druckgasbehälter sowie Fahrzeug mit Druckgasbehälter
DE102007038713A1 (de) Partiell verstärktes Hohlprofil
EP3596384A1 (de) Brennstofftank für ein brennstoffzellensystem und verfahren zum herstellen eines brennstofftanks
EP3358021A1 (de) Hochfeste schraube mit einem enthärteten gewindeende
WO2019034208A1 (de) Verfahren zur herstellung eines bauteils aus einer als hohlkörper ausgebildeten preform
DE102009024795A1 (de) Wasserstofftank in einem Kraftfahrzeug
DE102007019511B3 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Innenhochdruckumformen eines Verbundmetallrohres
EP1985388B1 (de) Hochdruckfester Metallbalg und Verfahren zum Herstellen eines solchen
DE102012203418A1 (de) Baugruppe einer Kraftfahrzeugkarosserie
DE102016120893A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Druckspeichers
DE102019127000A1 (de) Verfahren zum Verbinden eines Druckbehälters mit einer Leitung und Druckbehälteranordnung
DE102019134165A1 (de) Verfahren zum Herstellen eines Druckbehälters und Druckbehälter
DE102015225760A1 (de) Trägerelement, Kraftfahrzeug mit einem Trägerelement und Verfahren zur Herstellung eines Trägerelements
DE102021102745A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Tanks zur Speicherung verdichteter Fluide
DE102019208800B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines Hohlprofilteils
DE102017209378A1 (de) Robuster Hochdruckbehälteraufbau mit Fügemittel
EP3356116B1 (de) Komponente für brennstoffeinspritzanlage und verfahren zum herstellen einer komponente einer brennstoffeinspritzanlage

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified