DE102020213774A1

DE102020213774A1 - Lanze für einen Wasserstoff-Tankbehälter eines Fahrzeugs und Wasserstoff-Tankbehälter für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102020213774A1
Application number: DE102020213774.9A
Authority: DE
Inventors: Markus Brenk
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2020-11-03
Filing date: 2020-11-03
Publication date: 2022-05-05
Also published as: CN114440125A

Abstract

Dier Erfindung betrifft eine Lanze (1) für einen Wasserstoff-Tankbehälter (10) eines Fahrzeugs, wobei die Lanze (1) einen von einer Einlassseite (4) der Lanze (1) in Richtung zu einer Auslassseite (5) der Lanze (1) verlaufenden Hauptströmungskanal (2) aufweist, wobei der Hauptströmungskanal (3) fluidtechnisch mit zumindest einem Nebenströmungskanal (6) verbunden ist, wobei der zumindest eine Nebenströmungskanal (6) sich schräg zu einer Haupterstreckungsachse (H) in einem Endabschnitt der Lanze (1), innerhalb der Lanze (1) und bis zu einer Nebenströmungsöffnung (7) an der Auslassseite (5) erstreckt. Ferner betrifft die Erfindung einen Wasserstoff-Tankbehälter (10).

Description

Stand der Technik
Wasserstoffbasierte Brennstoffzellen gelten als Mobilitätskonzept der Zukunft, da sie nur Wasser als Abgas emittieren und im Gegensatz zu Batterien mit langen Ladezeiten schnelle Betankungszeiten ermöglichen.
Wegen seiner geringen Dichte ist die Speicherung von Wasserstoff in entsprechenden Tankbehältern von Fahrzeugen, insbesondere Brennstoffzellenfahrzeugen, eine Herausforderung. Verschiedene Typen von Tankbehältern zum Speichern des Wasserstoffs haben sich derweil etabliert. Stand der Technik für die mobile Anwendung ist eine gasförmige Speicherung des Wasserstoffs bei einem Druck von 350 oder 700 bar.
Um eine Überhitzung beim Betanken von Fahrzeugen an Tankstellen zu verhindern wird der Wasserstoff vorgekühlt und der Durchfluss des Wasserstoffs aus der Tankstelle gedrosselt. Der Tankvorgang ist dabei durch international gültige Normen standardisiert, z.B. durch die SAE TIR J2601. Dabei wird der Wasserstoff in der Tankstelle z. B. auf -40 °C vorgekühlt. Der Wasserstoff wärmt sich bei einer Expansion und bei isochorer Druckerhöhung auf. Darum steigt seine Temperatur im Tankbehälter während des Tankvorgangs an.
Der Wasserstoff wird beim Betanken aus der Wasserstoff-Tankstelle bzw. über eine entsprechende Wasserstoff-Zapfpistole einer Wasserstoff-Tankstelle einer Lanze zugeführt, die in den Wasserstoff-Tankbehälter eingeführt ist, und den Wasserstoff in den Wasserstoff-Tankbehälter zuführt. Durch die in den Wasserstoff-Tankbehälter eingeführte und vor allem in den Wasserstoff-Tankbehälter ragende Lanze lässt sich der vorgekühlte Wasserstoff besser darin verteilen bzw. durchmischen.
Eine aus dem Stand der Technik bekannte Ausführungsform einer solchen Lanze 1 wird in den 1a und 1b gezeigt. Die 1a zeigt dabei einen Längsschnitt durch die gerade ausgeführte Lanze 1, die einen Kanal 2 in Gestalt einer Längsbohrung aufweist, die längs der Lanze 1 verläuft und den Wasserstoff entlang der Lanze 1 zu einer Öffnung 3 transportiert. Die 1b ist eine Vorderansicht der Lanze 1, die die Öffnung 3 von vorne offenlegt. Die 9 zeigt die Lanze 1 in einem in einen Wasserstoff-Tankbehälter 10 eingeführten Einbauzustand.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Lanze für einen Wasserstoff-Tankbehälter eines Fahrzeugs und einen Wasserstoff-Tankbehälter für ein Fahrzeug.
Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Lanze beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Wasserstoff-Tankbehälter und umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
Demgemäß betrifft die Erfindung gemäß einem ersten Aspekt eine Lanze für einen Wasserstoff-Tankbehälter eines Fahrzeugs. Die Lanze weist einen von einer Einlassseite der Lanze in Richtung zu einer Auslassseite der Lanze verlaufenden Hauptströmungskanal auf. Der Hauptströmungskanal ist fluidtechnisch mit zumindest einem Nebenströmungskanal verbunden, wobei der zumindest eine Nebenströmungskanal sich schräg zu einer Haupterstreckungsachse in einem Endabschnitt der Lanze, innerhalb der Lanze und bis zu einer Nebenströmungsöffnung an der Auslassseite erstreckt.
Die erfindungsgemäße Lanze senkt die maximal auftretenden Temperaturen während und am Ende der Betankung eines Wasserstoff-Tankbehälters eines Fahrzeugs durch entsprechende Strömungsformung des in den Wasserstoff-Tankbehälter eintretenden Wasserstoffs mittels dem zumindest einen schräg verlaufenden Nebenströmungskanal. Der dadurch angeregte Querimpuls in der Strömung des Wasserstoffs, also die Turbulenz der Strömung des Wasserstoffs, sorgt für eine Durchmischung von kühlerem und wärmerem Wasserstoff und für eine Erhöhung des Wärmeübergangs an der Innenseite des Wasserstoff-Tankbehälters. Dadurch wird ein die Temperatur herabsetzender Effekt zwischen der niedrigsten und der höchsten auftretenden Temperatur als auch auf der mittleren und somit auf der Endtemperatur des Betankungsvorgangs erzielt. Dies ermöglicht ein schnelleres Tanken, da der Druck bei gleichen Temperaturen schneller gesteigert werden kann. Auch kann die Kühlung des Wasserstoffs reduziert werden oder entfallen, was zu einer Kostenreduktion, einer erhöhten Effizienz und einer gesteigerten Robustheit der Betankung führt. Durch die höhere Dichte des kühleren Wasserstoffs kann zudem mehr Masse in dem Wasserstoff-Tankbehälter gespeichert werden, wodurch die Reichweite des Fahrzeugs gesteigert werden kann. Schließlich werden insgesamt die Anforderungen an die verwendeten Materialien im Wasserstoff-Tankbehälter reduziert, wodurch sich wiederum Kosten einsparen lassen.
Die Lanze kann ferner entsprechend dazu eingerichtet sein, in dem Wasserstoff-Tankbehälter positioniert bzw. angebracht zu werden. Die Lanze kann entsprechend wenigstens mit ihrem Endabschnitt in den Wasserstoff-Tankbehälter hineinragen.
Die Kanäle können alternativ auch als Bohrungen bezeichnet werden, die innerhalb der Lanze verlaufen. Insoweit kann der Hauptströmungskanal auch als Hauptströmungsbohrung und der zumindest eine Nebenströmungskanal auch als Nebenströmungsbohrung bezeichnet werden. Die Kanäle oder Bohrungen erlauben ein Durchströmen des Wasserstoffs von der Einlassseite der Lanze, an der der Wasserstoff dem Hauptströmungskanal oder der Hauptströmungsbohrung zugeführt wird, bis zu der Auslassseite der Lanze, die sich in dem Wasserstoff-Tankbehälter befindet, um den Wasserstoff-Tankbehälter mit Wasserstoff zu betanken.
Der Endabschnitt der Lanze ist ein der Auslassseite naher Abschnitt der Lanze, in dem die Lanze sich entlang einer Haupterstreckungsachse erstreckt. Vor dem Endabschnitt kann die Lanze sich ebenfalls entlang der Haupterstreckungsachse erstrecken, aber auch anderen Erstreckungen folgen, bspw. gebogen sein. Insoweit kann der Endabschnitt einzig den geraden Endabschnitt einer solchen Lanze umfassen.
Es kann vorgesehen sein, dass die Lanze sich längs und gerade entlang der Haupterstreckungsachse in dem Endabschnitt der Lanze erstreckt. Insbesondere kann eine Längsachse des Hauptströmungskanals mit der Haupterstreckungsachse übereinstimmen. Ferner kann sich die Längsachse des Hauptströmungskanals zentral bzw. mittig innerhalb der Lanze befinden. Entsprechend ist auch der Hauptströmungskanal dann zentral bzw. mittig innerhalb der Lanze angeordnet.
Ferner kann vorgesehen sein, dass eine Längsachse des zumindest einen Nebenströmungskanal konzentrisch zu einer Längsachse des Hauptströmungskanals verläuft. Die konzentrische Anordnung des zumindest einen schrägen Nebenströmungskanals bzw. seiner Längsachse gegenüber der Längsachse des Hauptströmungskanals erhöht den Querimpuls resp. die Turbulenz in der sich bei der Betankung einstellenden Strömung des Wasserstoffs und verbessert somit die Durchmischung und den Wärmeübergang an der Innenseite des Wasserstoff-Tankbehälters während des Tankvorgangs.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass eine Längsachse des zumindest einen Nebenströmungskanals azentrisch zu einer Längsachse des Hauptströmungskanals verläuft. Durch die azentrische Anordnung des zumindest einen Nebenströmungskanals bzw. seiner Längsachse gegenüber der Längsachse des Hauptströmungskanals lässt sich der Strömung eine zusätzliche Rotation aufprägen, die zu einer weiteren Verbesserung der Durchmischung und des Wärmeübergangs an der Innenseite des Wasserstoff-Tankbehälters während des Tankvorgangs führt.
Bei mehreren Nebenströmungskanälen kann selbstverständlich auch vorgesehen sein, dass einer oder einige der mehreren Nebenströmungskanäle bzw. ihrer Längsachsen konzentrisch und der andere oder die anderen der mehreren Nebenströmungskanäle bzw. ihrer Längsachsen azentrisch zu der Längsachse des Hauptströmungskanals angeordnet sind.
Auch kann vorgesehen sein, dass sich der Hauptströmungskanal bis zu einer Hauptströmungsöffnung an der Auslassseite erstreckt. Insoweit kann auch der Hauptströmungskanal bis zu der Auslassseite führen und den Wasserstoff in den Wasserstoff-Tankbehälter entlassen. Ein Querschnitt der Hauptströmungsöffnung kann dabei kleiner, gleich groß oder größer als ein Querschnitt der Nebenströmungsöffnung sein.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Hauptströmungskanal fluidtechnisch mit zumindest zwei oder mehr Nebenströmungskanälen verbunden ist, wobei sich jeder der zumindest zwei oder mehr Nebenströmungskanäle schräg zu der Haupterstreckungsachse der Lanze, innerhalb der Lanze und jeweils bis zu einer von zumindest zwei Nebenströmungsöffnungen an der Auslassseite erstreckt. Durch zwei oder mehr Nebenströmungskanäle kann eine besonders gute Durchmischung innerhalb des Tankbehälters erzeugt werden.
Dabei kann vorgesehen sein, dass die zumindest zwei Nebenströmungsöffnungen auf einem Lochkreis an der Auslassseite angeordnet sind. Die Anordnung der Nebenströmungsöffnungen auf dem Lochkreis kann dabei symmetrisch sein. Die Nebenströmungsöffnungen auf dem Lochkreis können ferner in einem äquidistanten Abstand zueinander sein. Die Nebenströmungsöffnungen auf dem Lochkreis können voneinander unterschiedliche oder gleich große Querschnitte aufweisen.
Auch kann vorgesehen sein, dass der Hauptströmungskanal fluidtechnisch mit zumindest vier Nebenströmungskanälen verbunden ist, wobei sich jeder der zumindest vier Nebenströmungskanäle schräg zu der Haupterstreckungsachse der Lanze, innerhalb der Lanze und jeweils bis zu einer von zumindest vier Nebenströmungsöffnungen an der Auslassseite erstreckt, und wobei zumindest zwei der zumindest vier Nebenströmungsöffnungen auf einem ersten Lochkreis an der Auslassseite angeordnet sind und zumindest zwei andere der zumindest vier Nebenströmungsöffnungen auf einem von dem ersten Lochkreis verschiedenen zweiten Lochkreis an der Auslassseite angeordnet sind. Die Nebenströmungsöffnungen auf dem ersten Lochkreis und die Nebenströmungsöffnungen auf dem zweiten Lochkreis können voneinander unterschiedliche oder gleich große Querschnitte aufweisen. Hierdurch kann die Durchmischung ebenfalls verbessert werden. Möglich ist ferner, dass weitere Nebenströmungsöffnungen von weiteren Nebenströmungskanälen auf weiteren Lochkreisen angeordnet werden.
Ferner kann vorgesehen sein, dass die Nebenströmungskanäle derart ausgerichtet sind, dass sie zum Anregen von gegenläufigen oder gleichläufigen Strömungen von Wasserstoff aus den Nebenströmungsöffnungen eingerichtet sind. Durch eine derartige Ausgestaltung lässt sich ein weiterer Einfluss auf die Strömungsformung nehmen, sodass diese für eine noch bessere Durchmischung innerhalb des Tankbehälters sorgt.
Insbesondere ist es bei einer Ausführungsform mit azentrisch verlaufenden Nebenströmungskanälen und der Anordnung der Nebenströmungsöffnungen auf zumindest einem ersten Lochkreis und einem zweiten Lochkreis, möglicherweise auch weiteren Lochkreisen, möglich, dass die Nebenströmungskanäle sich kreuzen. Dadurch lässt sich die Turbulenzbildung weiter verstärken.
Auch ist es möglich, dass die Nebenströmungskanäle in zylindrischer Form oder in konischer Form ausgebildet werden. Möglich ist auch, dass zumindest zwei Nebenströmungskanäle die zylindrische Form aufweisen und zumindest ein anderer der zumindest zwei Nebenströmungskanäle die konische Form aufweist. Damit lässt sich die Form des aus der Lanze austretenden Wasserstoffstrahls weiter beeinflussen.
Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung einen Wasserstoff-Tankbehälter für ein Fahrzeug, wobei in dem Fahrzeug eine Lanze gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung angeordnet ist. Die Lanze kann auch als Wasserstoff-Tanklanze bezeichnet werden.
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zu verschiedenen Ausführungsbeispielen der Erfindung, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Figuren hervorgehende Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten und räumlicher Anordnungen können sowohl für sich als auch in den verschiedenen Kombinationen erfindungswesentlich sein.
Anhand der beigefügten Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigen:

1a - 1b schematische Darstellungen einer Lanze gemäß einer Ausführungsform des Standes der Technik;
2a - 2b schematische Darstellungen einer Lanze gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
3a - 3g schematische Darstellungen einer Lanze gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung;
4a - 4c schematische Darstellungen einer Lanze gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung;
5a - 5c schematische Darstellungen einer konzentrischen Anordnung eines Nebenströmungskanals in einer Lanze gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
6a - 6c schematische Darstellungen einer azentrischen Anordnung eines Nebenströmungskanals in einer Lanze gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
7a - 7c schematische Darstellungen einer Lanze gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung mit zwei Nebenströmungsöffnungen;
8a - 8c schematische Darstellungen einer Lanze gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung mit Nebenströmungsöffnungen auf zwei Lochkreisen; und
9 eine schematische Darstellung eines Wasserstoff-Tankbehälters in einem Fahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den 1 bis 9 jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen. Soweit ein gleiches Element mehrmals vorhanden ist, wird es fortlaufend nummeriert, wobei die fortlaufende Nummerierung von den Bezugszeichen durch einen Punkt getrennt wird.
In den 1a und 1b ist eine aus dem Stand der Technik bekannte Ausführungsform einer Lanze 1 zum Betanken eines Wasserstoff-Tankbehälters 10 eines Fahrzeugs mit Wasserstoff mit ihrem Endabschnitt gezeigt. Die 1a zeigt dabei einen Längsschnitt durch die gerade Lanze 1, die einen Kanal 2 in Gestalt einer Längsbohrung aufweist, die längs der Lanze 1 verläuft und den Wasserstoff entlang der Lanze 1 zu einer Öffnung 3 transportiert. Die 1b ist eine Frontansicht der Lanze 1, die die Öffnung 3 von vorne offenlegt.
Die 2a zeigt einen Längsschnitt durch einen Endabschnitt der Lanze 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Lanze 1 verläuft mit einem Hauptströmungskanal 2 von einer Einlassseite 4 zu einer Auslassseite 5. Die Lanze 1 ist an der Einlassseite 4 nur verkürzt dargestellt, sodass nur ihr der Auslassseite 5 naher Endabschnitt gezeigt ist. Die Lanze 1 hat in diesem Endabschnitt einen geraden Verlauf entlang einer Haupterstreckungsachse H, die mit einer Längsachse L₂ des Hauptströmungskanals 2 übereinstimmt. Der Hauptströmungskanal 2 mündet an der Auslassseite 5 in einer Hauptströmungsöffnung 3, durch die an der Einlassseite 4 zugeführter Wasserstoff an der Auslassseite 5 austreten kann. Der vor dem Endabschnitt liegende Endabschnitt kann, wie es bei Lanzen an Zapfpistolen bekannt ist, gegenüber dem geraden Endabschnitt der Lanze 1 gekrümmt sein. Alternativ kann aber auch der vor dem Endabschnitt liegende Abschnitt der Lanze 1 gerade sein.
Zusätzlich zu dem Hauptströmungskanal 2 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 2a und 2b weist die Lanze 1 vier Nebenströmungskanäle 6.1, 6.2 auf, wovon in dem Längsschnitt der 2a nur die beiden Nebenströmungskanäle 6.1, 6.2 mit ihren Nebenausgangsöffnungen 7.1, 7.2 zu sehen sind.
Wie 2b als Draufsicht auf die Auslassseite 5 der Lanze 1 zeigt, weist die Lanze 1 tatsächlich vier symmetrisch angeordnete Nebenausgangsöffnungen 7.1, 7.2, 7.3, 7.4 auf, die vier Nebenströmungskanälen 6.1, 6.2 entstammen, wobei die Nebenströmungskanäle 6 der Nebenausgangsöffnungen 7.3, 7.4 in den Darstellungen der 2a und 2b nicht zu sehen sind.
Die Nebenströmungskanäle 6.1, 6.2 sind schräg gegenüber der Haupterstreckungsachse H angeordnet bzw. sind Längsachsen L_6.1, L_6.2 der Nebenströmungskanäle 6.1, 6.2 schräg in den gezeigten Winkeln α_6.1, α_6.2 gegenüber der Haupterstreckungsachse H bzw. der Längsachse L₂ des Hauptströmungskanals 2 angeordnet. Die Winkel α_6.1, α_6.2 sind vorliegend gleich groß, sodass sich die symmetrische Anordnung der Nebenströmungsöffnungen 7.1, 7.2, 7.3, 7.4 an der Auslassseite 5 ergibt. Wie die 3b zeigt, kann dadurch ein Lochkreis 8 an der Auslassseite 5 durch die Mittelpunkte der Nebenströmungsöffnungen 7.1, 7.2, 7.3, 7.4 gezogen werden, der die Nebenströmungsöffnungen 7.1, 7.2, 7.3, 7.4 miteinander verbindet. Alternativ können die Winkel α_6.1, α_6.2 verschiedener Nebenströmungskanäle 6.1, 6.2 aber auch unterschiedlich groß ausgebildet sein. Mögliche Winkel α_6.1, α_6.2 der Nebenströmungskanäle 6.1, 6.2 können bspw. im Bereich von 5 bis 40°, insbesondere im Bereich von 10 bis 35° und ganz besonders im Bereich von 15 bis 30° liegen.
Wie 3a ferner bezeichnet, weist der Hauptströmungskanal 2 in einem Bereich 2.1 von der Einlassseite 4 bis kurz vor die Auslassseite 5 einen vergleichsweise größeren Querschnitt als in einem Bereich 2.2 kurz vor Auslassseite 5 auf, wo dieser verkleinert ist. Dadurch wird in diesem Bereich Platz für die Nebenströmungskanäle 6.1, 6.2 geschaffen.
Wie 3c zeigt, können alternativ auch nur drei Nebenströmungsöffnungen 7.1, 7.2, 7.3 mit entsprechenden Nebenströmungskanälen 6 auf dem Lochkreis 8 angeordnet sein bzw. in der Lanze 1 ausgebildet sein.
Wie 3d zeigt, können die Nebenströmungsöffnungen 7.1, 7.2, 7.3, 7.4 unterschiedliche Querschnitte aufweisen.
Wie 3e ferner zeigt, kann die Hauptströmungsöffnung 3 in ihrem Querschnitt auch kleiner als die Nebenströmungsöffnungen 7.1, 7.2, 7.3, 7.4 ausgebildet sein. Alternativ können die Querschnitte der Nebenströmungsöffnungen 7.1, 7.2, 7.3, 7.4, wie 3b entnehmbar ist, gleich dem Querschnitt der Hauptströmungsöffnung 3 sein oder aber kleiner sein. 3g zeigt dabei eine zu 3c identische Auslassseite 5 der Lanze 1 mit Ausnahme dessen, dass die Hauptströmungsöffnung 3 in ihrem Querschnitt kleiner als die Nebenströmungsöffnungen 7.1, 7.2, 7.3 sind.
3f wiederum zeigt eine Lanze 1 mit fünf Nebenströmungsöffnungen 7.1, 7.2, 7.3, 7.4, 7.5 auf einem Lochkreis 8 und mit entsprechend fünf Nebenströmungskanälen 6 in der Lanze 1.
4a zeigt eine Lanze 1 ohne Hauptströmungsöffnung 3. Gemäß der 4b sind hier wie in 3b vier Nebenströmungsöffnungen 7.1, 7.2, 7.3, 7.4 auf einem Lochkreis 8 an der Auslassseite 5 der Lanze 1 angeordnet. Alternativ zeigt die 4c eine Ausführungsform der im Längsschnitt dargestellten Lanze 1 der 4a, die drei Nebenströmungsöffnungen 7.1, 7.2, 7.3 auf einem Lochkreis 8 an der Auslassseite 5 aufweist.
Die 5a, 5b und 5c zeigen eine konzentrische Anordnung eines Nebenströmungskanals 6 in einer Lanze 1 gegenüber dem Hauptströmungskanal 2 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Wie 5b als Schnitt A-A in der Draufsicht auf die Auslassseite 5 der Lanze 1 aus 6a zeigt, erstreckt sich der Nebenströmungskanal 6 von dem Hauptströmungskanal 2 ausgehend, insbesondere von seinem Ende, und schräg gegenüber der Längserstreckung des Hauptströmungskanals 2 an die Auslassseite 5.
Die 6a, 6b und 6c zeigen eine azentrische Anordnung eines Nebenströmungskanals 6 in einer Lanze 1 gegenüber dem Hauptströmungskanal 2 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Wie 6b als Schnitt A-A in der Draufsicht auf die Auslassseite 5 der Lanze 1 aus 6a zeigt, erstreckt sich der Nebenströmungskanal 6 von neben dem Hauptströmungskanal 2, insbesondere neben seinem Ende, und schräg gegenüber der Längserstreckung des Hauptströmungskanals 2 an die Auslassseite 5. Anders als der konzentrisch angeordnete Nebenströmungskanal 6 der 5a, 5b und 5c beginnt der azentrisch angeordnete Nebenströmungskanal 6 also nicht an einem Ende des Hauptströmungskanals 2, sondern erstreckt sich von neben dem Hauptströmungskanal 2 an die Auslassseite 5.
Die 7a, 7b, und 7c zeigen unterschiedliche Ausführungsformen von Auslassseiten 5 von Lanzen 1 mit zwei Nebenströmungskanälen 6.1, 6.2 und ohne Hauptströmungsöffnung 3. In der 7a sind die Nebenströmungskanäle 6.1, 6.2 konzentrisch zu dem Hauptströmungskanal 2 und gegenüber voneinander angeordnet.
In der 7b sind die Nebenströmungskanäle 6.1, 6.2 azentrisch gegenüber dem Hauptströmungskanal 2 angeordnet und derart längs der Lanze 1 angeordnet, dass sich eine gleichläufige Strömung des Wasserstoffs aus den Nebenströmungsöffnungen 7.1, 7.2 ergibt. Mit anderen Worten ist die Drehrichtung der erzeugten Strömung des Wasserstoffs für beide Nebenströmungsöffnungen 7.1, 7.2 gleichläufig.
In der 7c hingegen sind die Nebenströmungskanäle 6.1, 6.2 zwar auch azentrisch gegenüber dem Hauptströmungskanal 2 angeordnet, jedoch derart längs der Lanze 1 angeordnet, dass sich eine gegenläufige Strömung des Wasserstoffs aus den Nebenströmungsöffnungen 7.1, 7.2 ergibt. Mit anderen Worten ist die Drehrichtung der erzeugten Strömung des Wasserstoffs für beide Nebenströmungsöffnungen 7.1, 7.2 gegenläufig.
In den 8a, 8b und 8c sind unterschiedliche Ausführungsformen von Auslassseiten 5 von Lanzen 1 mit mehreren Nebenströmungsöffnungen 7.1, 7.2, 7.3, 7.4, 7.5, 7.6 gezeigt.
In der 8a sind die Querschnitte der Nebenströmungsöffnungen 7.1, 7.2, 7.3, 7.4, 7.5, 7.6 alle gleich groß. Die Nebenströmungsöffnungen 7.1, 7.2, 7.3 sind auf einem ersten Lochkreis 8 angeordnet. Die Nebenströmungsöffnungen 7.4, 7.5, 7.6 sind hingegen auf einem gegenüber dem ersten Lochkreis 8 größeren und den ersten Lochkreis 8 umschließendem zweiten Lochkreis 9 angeordnet.
In der 8b sind die Querschnitte der Nebenströmungsöffnungen 7.1, 7.2, 7.3, 7.4, 7.5, 7.6 demgegenüber nicht alle gleich groß.
In der 8c sind jeweils nur zwei der vier Nebenströmungsöffnungen 7.1, 7.2, 7.3, 7.4 auf je einem der Lochkreise 8, 9 angeordnet, wobei die Querschnitte der Nebenströmungsöffnungen 7.1, 7.2, 7.3, 7.4 gleich groß sind.
9 zeigt schließlich einen Wasserstoff-Tankbehälter 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit weiteren Komponenten eines Fahrzeugs. In dem Wasserstoff-Tankbehälter 10 ist eine der zuvor beschriebenen Lanzen 1 gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung angeordnet. Die Lanze 1 ragt zumindest mit ihrem Endabschnitt in den Wasserstoff-Tankbehälter 10 hinein.
Die Lanze 1 ist mit einer Wasserstoff-Leitung 11 in dem Fahrzeug fluidtechnisch verbunden, die zu einem Tankstutzen 13 führt, über den Wasserstoff in die Wasserstoff-Leitung 11 getankt werden kann. Zwischen der Lanze 1 und dem Tankstutzen 13 ist in der Wasserstoff-Leitung 11 eine Ventilgruppe 12 angeordnet. Die Wasserstoff-Leitung 11 kann zu weiteren nicht gezeigten Behältern und zu einem nicht gezeigten Brennstoffzellensystem führen, was durch einen Pfeil 14 angedeutet ist.

Claims

Lanze (1) für einen Wasserstoff-Tankbehälter (10) eines Fahrzeugs, wobei die Lanze (1) einen von einer Einlassseite (4) der Lanze (1) in Richtung zu einer Auslassseite (5) der Lanze (1) verlaufenden Hauptströmungskanal (2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptströmungskanal (3) fluidtechnisch mit zumindest einem Nebenströmungskanal (6) verbunden ist, wobei der zumindest eine Nebenströmungskanal (6) sich schräg zu einer Haupterstreckungsachse (H) in einem Endabschnitt der Lanze (1), innerhalb der Lanze (1) und bis zu einer Nebenströmungsöffnung (7) an der Auslassseite (5) erstreckt.
Lanze (1) nach Anspruch 1, wobei die Lanze (1) sich zumindest längs und gerade entlang der Haupterstreckungsachse (H) in dem Endabschnitt der Lanze (1) erstreckt.
Lanze (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Längsachse (L₆) des zumindest einen Nebenströmungskanals (6) konzentrisch zu einer Längsachse (L₂) des Hauptströmungskanals (2) verläuft.
Lanze (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Längsachse (L₆) des zumindest einen Nebenströmungskanals (6) azentrisch zu einer Längsachse (L₂) des Hauptströmungskanals (2) verläuft.
Lanze (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei der Hauptströmungskanal (2) sich bis zu einer Hauptströmungsöffnung (3) an der Auslassseite (5) erstreckt.
Lanze (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei der Hauptströmungskanal (3) fluidtechnisch mit zumindest zwei Nebenströmungskanälen (6) verbunden ist, wobei sich jeder der zumindest zwei Nebenströmungskanäle (6) schräg zu der Haupterstreckungsachse (H) der Lanze (1), innerhalb der Lanze (1) und jeweils bis zu einer von zumindest zwei Nebenströmungsöffnungen (7) an der Auslassseite (5) erstreckt.
Lanze (1) nach Anspruch 6, wobei die zumindest zwei Nebenströmungsöffnungen (7) auf einem Lochkreis (8) an der Auslassseite (5) angeordnet sind.
Lanze (1) nach Anspruch einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Hauptströmungskanal (3) fluidtechnisch mit zumindest vier Nebenströmungskanälen (6) verbunden ist, wobei sich jeder der zumindest vier Nebenströmungskanäle (6) schräg zu der Haupterstreckungsachse (H) der Lanze (1), innerhalb der Lanze (1) und jeweils bis zu einer von zumindest vier Nebenströmungsöffnungen (7) an der Auslassseite (5) erstreckt, und wobei zumindest zwei der zumindest vier Nebenströmungsöffnungen (7) auf einem ersten Lochkreis (8) an der Auslassseite (5) angeordnet sind und zumindest zwei andere der zumindest vier Nebenströmungsöffnungen (7) auf einem von dem ersten Lochkreis (8) verschiedenen zweiten Lochkreis (9) an der Auslassseite (5) angeordnet sind.
Lanze (1) nach Anspruch 6 oder 8, wobei die Nebenströmungskanäle (6) derart ausgerichtet sind, dass sie zum Anregen von gleichläufigen oder gegenläufigen Strömungen von Wasserstoff aus den Nebenströmungsöffnungen (7) eingerichtet sind.
Wasserstoff-Tankbehälter (10) für ein Fahrzeug, wobei in dem Wasserstoff-Tankbehälter (10) eine Lanze (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche angeordnet ist.