DE102022111085A1 - Druckspeicher - Google Patents

Druckspeicher Download PDF

Info

Publication number
DE102022111085A1
DE102022111085A1 DE102022111085.0A DE102022111085A DE102022111085A1 DE 102022111085 A1 DE102022111085 A1 DE 102022111085A1 DE 102022111085 A DE102022111085 A DE 102022111085A DE 102022111085 A1 DE102022111085 A1 DE 102022111085A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
storage space
pressure accumulator
stiffening elements
outer shell
stiffening
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
DE102022111085.0A
Other languages
English (en)
Inventor
Thomas Leimbach
Jens-Ole Thoebel
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.)
Dr Ing HCF Porsche AG
Original Assignee
Dr Ing HCF Porsche AG
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 Dr Ing HCF Porsche AG filed Critical Dr Ing HCF Porsche AG
Priority to DE102022111085.0A priority Critical patent/DE102022111085A1/de
Publication of DE102022111085A1 publication Critical patent/DE102022111085A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K15/00—Arrangement in connection with fuel supply of combustion engines or other fuel consuming energy converters, e.g. fuel cells; Mounting or construction of fuel tanks
    • B60K15/03—Fuel tanks
    • B60K15/03006—Gas tanks
    • 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
    • F17C1/02—Pressure vessels, e.g. gas cylinder, gas tank, replaceable cartridge involving reinforcing arrangements
    • F17C1/08—Integral reinforcements, e.g. ribs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K15/00—Arrangement in connection with fuel supply of combustion engines or other fuel consuming energy converters, e.g. fuel cells; Mounting or construction of fuel tanks
    • B60K15/03—Fuel tanks
    • B60K2015/03118—Multiple tanks, i.e. two or more separate tanks
    • 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
    • F17C2201/0147—Shape complex
    • F17C2201/0157—Polygonal
    • 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
    • F17C2201/0147—Shape complex
    • F17C2201/0166—Shape complex divided in several chambers
    • 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
    • F17C2203/01—Reinforcing or suspension means
    • F17C2203/011—Reinforcing means
    • F17C2203/013—Reinforcing means in the vessel, e.g. columns
    • 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
    • F17C2203/0602—Wall structures; Special features thereof
    • F17C2203/0612—Wall structures
    • F17C2203/0614—Single wall
    • 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
    • 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
    • F17C2260/00—Purposes of gas storage and gas handling
    • F17C2260/01—Improving mechanical properties or manufacturing
    • F17C2260/018—Adapting dimensions
    • 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)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Druckspeicher (10) zum Speichern eines unter Druck stehenden Gases, insbesondere für die Verwendung in einem Fahrzeug. Der erfindungsgemäße Druckspeicher (10) weist eine Außenhülle (15), die einen Speicherraum (12) begrenzt, und im Speicherraum (12) angeordnete Versteifungselemente (11, 11a) auf, welche mit der Außenhülle (15) verbunden und zwischen gegenüberliegenden Seiten der Außenhülle (15) angeordnet sind und dazu konfiguriert sind, die Außenhülle (15) statisch zu verstärken. Die Versteifungselemente (11) sind dabei so angeordnet, dass sie eine Regelgeometrie innerhalb des Speicherraums (12) bilden.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Druckspeicher zum Speichern eines unter Druck stehenden Gases, insbesondere für die Verwendung in einem Fahrzeug.
  • Zur Umsetzung alternativer Antriebskonzepte von Fahrzeugen, wie beispielsweise der Brennstoffzelle, werden Druckspeicher für die Speicherung von Gasen benötigt. Dabei müssen die Druckspeicher in der Lage sein sehr hohen Innendrücken standhalten zu können, was zu den klassischen zylindrischen oder kugelförmigen Druckspeicherformen führt.
  • 5 zeigt ein System 1 von derartigen Druckspeicher 10 gemäß dem Stand der Technik. Das System setzt sich aus einzelnen miteinander verbundenen Druckspeichern 10 zusammen, welche eine zylindrische Form mit runden Abschlüssen aufweisen und somit für einen hohen Innendruck ausgelegt sind. Durch die im Stand der Technik für Druckspeicher bevorzugte zylindrische Form der Druckspeicher 10 bleibt ein großer Anteil des Volumens, des für das System 1 benötigten eigentlich quaderförmigen Bauraum ungenutzt. Hier wird deutlich, dass die klassischen Druckspeicherformen den zur Verfügung stehenden Bauraum in einem Fahrzeug nicht effektiv ausnutzen können.
  • Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Druckspeicher bereitzustellen, welcher die oben genannten Nachteile beseitigt. Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.
  • Der erfindungsgemäße Druckspeicher zum Speichern eines unter Druck stehenden Gases weist eine Außenhülle auf, welche einen Speicherraum begrenzt. Im Speicherraum sind erfindungsgemäß Versteifungselemente angeordnet, welche mit der Außenhülle verbunden und zwischen gegenüberliegenden Seiten der Außenhülle angeordnet sind. Die Versteifungselemente sind dazu konfiguriert die Außenhülle statisch zu verstärken und so eine Verformung der Außenhülle zu vermeiden. Die Versteifungselemente sind dabei erfindungsgemäß so angeordnet, dass sie eine Regelgeometrie innerhalb des Speicherraums ergeben.
  • Durch die Versteifungselemente kann ein Druckspeicher bereitgestellt werden, welcher den Bauraum deutlich besser ausnutzt als die eingangs beschriebenen klassischen Druckspeicherformen, wobei trotzdem die notwendige erforderliche Stabilität hinsichtlich des widerstehenden Drucks gewährleistet werden kann. Die Außenhülle ist vorzugsweise aus Metall ausgeführt. Als Regelgeometrie ist im Rahmen dieser Anmeldung eine Form von regelmäßigem, also mehrfach wiederkehrendem Muster zu verstehen, welches durch die Versteifungselemente gebildet wird. Durch das Muster kann eine gleichmäßige Belastung der Außenhülle sichergestellt werden, wodurch vom Material zu tragende Lastspitzen aufgrund eines punktuell zu starken Drucks an der Außenhülle vermieden werden können.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Versteifungselemente aus einem Faserverbundwerkstoff hergestellt. Dieser Werkstoff weist entlang seiner Fasern eine sehr hohe Festigkeit bei gleichzeitig sehr geringem Gewicht auf und ist damit gut für die Anforderungen der Versteifungselemente geeignet. Als mögliche Fasern für derartige Faserverbundwerkstoffe können beispielsweise Kohlefasern, Aramidfasern oder Glasfasern eingesetzt werden.
  • Alternativ dazu bestehen die Versteifungselemente aus einem mittels eines 3D-Drucker verdruckbaren Materials, wie beispielsweise Stahl, Aluminium oder Titan und sind mittels 3D-Druck hergestellt. Eine Herstellung mittels 3D-Druck bringt insbesondere hinsichtlich des Materialausschusses im Vergleich zu einer klassischen beispielsweise zerspanenden Fertigung große Vorteile mit sich. Zudem können auch komplizierte Geometrien verhältnismäßig ohne großen Aufwand gefertigt werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung definieren zumindest ein Teil der Versteifungselemente Unterspeicherräume im durch die Außenhülle definierten Speicherraum. Als Unterspeicherraum ist dabei ein gegenüber dem Rest des Speicherraums im Wesentlichen abgeschlossenes Volumen zu verstehen. Um den Gasaustausch zwischen Unterspeicherraum und dem restlichem Speicherraum zu ermöglichen ist lediglich eine definierte Verbindung zwischen Unterspeicherraum und Speicherraum vorgesehen. Insbesondere sind dabei in einem Unterspeicherraum weitere Unterspeicherräume durch die Versteifungselemente gebildet.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weisen die Versteifungselemente eine im Querschnitt längliche Form auf. Somit erstreckt sich der Querschnitt in eine Raumrichtung mehr als in die im Querschnitt darauf senkrecht stehende Raumrichtung. Alternativ oder zusätzlich dazu sind die Versteifungselemente derart angeordnet, dass sie eine Regelgeometrie in Form eines nichtgeschlossenen Wabenmusters, insbesondere eines Rechteckwabenmusters oder eines Bienenwabenmusters bilden.
  • Als nichtgeschlossenes Wabenmuster ist dabei zu verstehen, dass die einzelnen Versteifungselemente nicht miteinander verbunden sind und so eben nicht einen abgeschlossenen Unterspeicherraum bilden. Das im Speicherraum befindliche Gas ist in der Lage zwischen den Versteifungselementen frei zu strömen, wodurch auch lediglich ein Speicherraum vorliegt. Eine derartige wabenartige Anordnung der Versteifungselemente hat den Vorteil, dass insbesondere hinsichtlich der Stabilität des Druckspeichers eine vorteilhafte Ausgestaltung bereitgestellt werden kann. Zudem kann sich durch das nichtgeschlossene Muster das gespeicherte Gas und somit auch der Druck im Druckspeicher frei verteilen, wodurch eine gleichmäßige Belastung der Außenhülle sichergestellt werden kann.
  • Weiterhin vorteilhaft ist eine Ausführungsform der Erfindung, bei der ein Übergang zwischen Außenhülle und den Versteifungselementen rund ausgeformt ist. Die runde Form ist dabei vorzugsweise bionisch ausgestaltet und durch eine Topologieoptimierung hinsichtlich der Festigkeit dieses Übergangs und dem Strömungsverhalten eines Fluids im Speicherraum entstanden. Ein runder Übergang weist hinsichtlich der Festigkeit Vorteile auf, da eine durch eine eckige Ausführung des Übergangs entstehende Kerbwirkung vermieden werden kann.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind wenigstens zwei Versteifungselemente unterschiedlich geformt ausgestaltet. Insbesondere vorteilhaft ist diese Ausführungsform dann, wenn ein erstes Versteifungselement einen inneren Speicherraum von einem um den inneren Speicherraum herum angeordneten äußeren Speicherraum abtrennt und im inneren Speicherraum weitere Versteifungselemente, welche sich von dem ersten Versteifungselement unterscheiden, angeordnet sind und die Regelgeometrie bilden.
  • Auf diese Weise kann eine optimale Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Volumens erreicht werden. Der äußere Speicherraum am Rand des Drucktanks wird durch die Außenhülle und das erste Versteifungselement ausreichend verstärkt, sodass keine weiteren Versteifungselemente vorgesehen werden müssen. Diese sind im inneren Speicherraum angeordnet, um die Außenhülle des Drucktanks abseits des Rands zu verstärken.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weisen die Versteifungselemente einen symmetrischen Querschnitt auf. Als symmetrischer Querschnitt ist zu verstehen, dass sich die auf das Versteifungselement wirkenden Druckkräfte aufheben. Besonders bevorzugt sind dabei vieleckige Querschnitte mit einer geraden Anzahl an Ecken, wie beispielsweise rechteckige oder sechseckige Querschnitte. Somit kann eine besonders stabile Ausführung der Versteifungselemente sichergestellt werden.
  • Das erfindungsgemäße Fahrzeug weist einen erfindungsgemäßen Druckspeicher auf.
  • Im Folgenden werden Aspekte und Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher beschrieben. Sie zeigen:
    • 1a schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Druckspeichers 10 in einem Querschnitt in der Draufsicht
    • 1b schematische Darstellung der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Druckspeichers 10 in einem Querschnitt in perspektivischer Ansicht
    • 1c schematische Darstellung der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Druckspeichers 10 in einem Querschnitt in der Seitenansicht
    • 1d schematische Darstellung einer Detailansicht der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Druckspeichers 10 in einem Querschnitt in der Draufsicht
    • 2a schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Druckspeichers 10 in einem Querschnitt in der Draufsicht
    • 2b schematische Darstellung einer Detailansicht der zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Druckspeichers 10 in einem Querschnitt in der Draufsicht
    • 2c schematische Darstellung der zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Druckspeichers 10 in einem Querschnitt in perspektivischer Ansicht
    • 3a schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Druckspeichers 10 in einem Querschnitt in der Draufsicht
    • 3b schematische Darstellung einer Detailansicht der dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Druckspeichers 10 in einem Querschnitt in der Draufsicht
    • 3c schematische Darstellung der dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Druckspeichers 10 in einem Querschnitt in perspektivischer Ansicht
    • 4a schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Druckspeichers 10 in einem Querschnitt in der Draufsicht
    • 4b schematische Darstellung einer Detailansicht der dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Druckspeichers 10 in einem Querschnitt in der Draufsicht
    • 4c schematische Darstellung der dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Druckspeichers 10 in einem Querschnitt in perspektivischer Ansicht
    • 5 schematische Darstellung eines Systems von Druckspeichern 10 gemäß dem Stand der Technik in perspektivischer Ansicht
  • Die 1a bis 1d zeigen eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Druckspeichers 10. Dieser weist eine flache im Wesentlichen rechteckige Grundform mit abgerundeten Ecken auf, welche durch eine Außenhülle 15 gebildet wird. Die 1a, 1b und 1d zeigen den Druckspeicher dabei in einem Querschnitt entlang der gesamten Fläche der rechteckigen Grundform. Versteifungselemente 11 unterteilen den Speicherraum 12 in einzelne Unterspeicherräume, wobei die Unterspeicherräume jeweils ineinander angeordnet sind und somit zur Mitte des Druckspeichers 10 hin immer kleiner werden.
  • Wie insbesondere in der Detailansicht aus 1d erkennbar ist, sind die Übergänge 13 zwischen den Versteifungselementen 11 und der Außenhülle 15 rund ausgestaltet, um Kerbwirkungen durch eckig ausgeführte Kanten zu vermeiden.
  • 1c zeigt die erste Ausführungsform in einem Querschnitt senkrecht zur Fläche der rechteckigen Grundform. Auch hier sind die runden Übergänge 13 deutlich zu erkennen. Die einzelnen Unterspeicherräume, welche gemeinsam den Speicherraum 12 bilden, sind durch die Versteifungselemente 11 voneinander getrennt. Durch die Pfeile wird der Innendruck im Speicherraum 12 angedeutet. Dabei heben sich die Innendrücke in den Unterspeicherräumen an den Versteifungselementen 11 weitestgehend auf, da ein auf eine Seite des Versteifungselements 11 wirkender Druck durch einen entsprechenden Gegendruck auf der anderen Seite des Versteifungselements 11 erwidert wird. Somit ist die Drucklast auf die Außenhülle 15, zu dessen Verstärkung die Versteifungselemente 11 vorgesehen sind, bei der Auslegung des Druckspeichers 10 und der Versteifungselemente 11, welche zwischen zwei gegenüberliegenden Seiten der Außenhülle 15 vorgesehen sind, dimensionierend.
  • Die 2a bis 2c zeigen die entsprechenden Ansichten der 1a, 1 b und 1d einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Druckspeichers 10. Im Unterschied zur ersten Ausführungsform weist die zweite Ausführungsform zwei unterschiedlich geformte Versteifungselemente 11, 11a auf. Ein erstes Versteifungselement 11a teilt den Speicherraum 12 in einen äußeren Speicherraum 12a und einen inneren Speicherraum 12b auf, wobei der äußere Speicherraum 12a den inneren Speicherraum 12b vollständig umgibt. Wie in der ersten Ausführungsform sind auch die Übergänge zwischen erstem Versteifungselement 11a und Außenhülle 15 rund ausgeführt. Zudem weist das erste Versteifungselement 11 a in den Ecken der abgerundeten rechteckigen Grundform Rippen 14 auf, welche die Steifigkeit des ersten Versteifungselements 11a erhöht (siehe auch 2b).
  • Im inneren Speicherraum 12b ist eine Vielzahl von weiteren Versteifungselementen 11 vorgesehen, welche sich offensichtlich von der Form des ersten Versteifungselements 11a unterscheiden. Die weiteren Versteifungselemente 11 im inneren Speicherraum 12b sind so angeordnet, dass sich eine Regelgeometrie, also ein bestimmtes Muster ergibt, welches durch die gestrichelten Linien in 2b angedeutet ist. Es handelt sich hierbei um ein Rechteckwabenmuster, wobei die Rechtecke an allen Ecken offen sind, sodass sich das Gas frei im inneren Speicherraum 12b bewegen kann.
  • Die 3a bis 3c zeigen eine dritte Ausführungsform der Erfindung, welche bis auf die Anordnung der Versteifungselemente 11 der in den 2a bis 2c gezeigten zweiten Ausführungsform entspricht. Die Regelgeometrie dieser Ausführungsform ergibt ein Bienenwabenmuster, also ein Sechseckwabenmuster.
  • Derartige Wabenmuster wie bei den Ausführungsformen der 2a bis 2c bzw. 3a bis 3c gezeigt weisen besondere Vorteile hinsichtlich der Stabilität der Anordnung auf. In beiden Ausführungsformen sind dabei Versteifungselemente 11 mit rechteckigem und somit symmetrischem Querschnitt vorgesehen. Der auf die Versteifungselemente 11 wirkende Druck im inneren Speicherraum 12b wirkt somit symmetrisch auf die Versteifungselemente 11 und hebt sich dabei weitestgehend auf. Es ist jedoch ebenfalls möglich auch andere Querschnittsformen von Versteifungselementen 11 zur Bildung der Regelgeometrie wie beispielsweise der Wabenmuster zu verwenden.
  • Die 4a bis 4c zeigen eine weitere Ausführungsform der Erfindung, dessen Speicherraum 12 ebenfalls durch ein erstes Versteifungselement 11 a in einen inneren und einen äußeren Speicherraum 12b, 12a unterteilt ist. Die Versteifungselemente 11 im inneren Speicherraum 12b sind dabei als Säulen mit einem symmetrischen, kreisrunden Querschnitt ausgeführt. Auch elliptische Querschnitte sind dabei denkbar.
  • 5 wurde bereits im Hinblick auf die Erläuterungen zum Stand der Technik näher beschrieben, weshalb auf eine weitere Beschreibung verzichtet werden kann.

Claims (10)

  1. Druckspeicher (10), zum Speichern eines unter Druck stehenden Gases, aufweisend eine Außenhülle (15), die einen Speicherraum (12) begrenzt, im Speicherraum (12) angeordnete Versteifungselemente (11, 11a), welche mit der Außenhülle (15) verbunden und zwischen gegenüberliegenden Seiten der Außenhülle (15) angeordnet sind und dazu konfiguriert sind, die Außenhülle (15) statisch zu verstärken, wobei die Versteifungselemente (11) so angeordnet sind, dass sie eine Regelgeometrie innerhalb des Speicherraums (12) bilden.
  2. Druckspeicher (10) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Versteifungselemente (11, 11a) aus einem Faserverbundwerkstoff gefertigt sind.
  3. Druckspeicher (10) gemäß Anspruch 1, wobei die Versteifungselemente (11, 11a) mittels eines 3D-Druckverfahrens gefertigt sind.
  4. Druckspeicher (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Versteifungselemente (11, 11a) Unterspeicherräume im Speicherraum (12) definieren und insbesondere in einem Unterspeicherraum weitere Unterspeicherräume durch Versteifungselemente (11, 11 a) gebildet werden.
  5. Druckspeicher (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Versteifungselemente (11) eine im Querschnitt längliche Form aufweisen und/oder derart angeordnet sind, dass die Regelgeometrie ein nichtgeschlossenes Wabenmuster, insbesondere ein Rechteckwabenmuster oder ein Bienenwabenmuster ergibt.
  6. Druckspeicher (10) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei ein Übergang zwischen Außenhülle (15) und den Versteifungselementen (11, 11a) rund ausgestaltet ist.
  7. Druckspeicher (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens zwei Versteifungselemente (11, 11 a) eine unterschiedliche Form aufweisen.
  8. Druckspeicher (10) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei ein erstes Versteifungselement (11 a) einen inneren Speicherraum (12b) von einem um den inneren Speicherraum (12b) herum angeordneten äußeren Speicherraum (12a) abtrennt und im inneren Speicherraum (12b) weitere Versteifungselemente (11), welche sich von dem ersten Versteifungselement (11a) unterscheiden, angeordnet sind und die Regelgeometrie bilden.
  9. Druckspeicher (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest ein Teil der Versteifungselemente (11) einen symmetrischen Querschnitt aufweisen.
  10. Fahrzeug aufweisend einen Druckspeicher (10) gemäß einem der vorherigen Ansprüche.
DE102022111085.0A 2022-05-05 2022-05-05 Druckspeicher Pending DE102022111085A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022111085.0A DE102022111085A1 (de) 2022-05-05 2022-05-05 Druckspeicher

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022111085.0A DE102022111085A1 (de) 2022-05-05 2022-05-05 Druckspeicher

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102022111085A1 true DE102022111085A1 (de) 2023-11-09

Family

ID=88414469

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102022111085.0A Pending DE102022111085A1 (de) 2022-05-05 2022-05-05 Druckspeicher

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102022111085A1 (de)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2919385A1 (en) 2013-07-08 2015-01-15 Rel, Inc. Core structured components and containers
US20160061381A1 (en) 2014-03-17 2016-03-03 Igor K. Kotliar Pressure Vessels, Design and Method of Manufacturing Using Additive Printing
DE102021111561A1 (de) 2021-05-04 2022-11-10 Otto Altmann Wasserstoffflachhochdrucktank für mobile und stationäre Anwendungen, sowie Verfahren zur Herstellung des Wasserstoffflachhochdrucktanks

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2919385A1 (en) 2013-07-08 2015-01-15 Rel, Inc. Core structured components and containers
US20160061381A1 (en) 2014-03-17 2016-03-03 Igor K. Kotliar Pressure Vessels, Design and Method of Manufacturing Using Additive Printing
DE102021111561A1 (de) 2021-05-04 2022-11-10 Otto Altmann Wasserstoffflachhochdrucktank für mobile und stationäre Anwendungen, sowie Verfahren zur Herstellung des Wasserstoffflachhochdrucktanks

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1108646A2 (de) Strukturbauteil
EP1834075B1 (de) Zylinderkopfkühlmantel
DE102017128691A1 (de) Verbindungsstrebe
DE102016210391A1 (de) Druckbelastetes Bauteil sowie Verfahren zu dessen Herstellung
DE102015219265A1 (de) Kolbenbolzen
DE602004004858T2 (de) Schottwand für Flugzeug, die einen Frachtraum von einem Cockpit oder von einem Passagierraum trennt
DE102022111085A1 (de) Druckspeicher
DE102017110412B4 (de) Teleskopausleger und Mobilkran
DE102018000469A1 (de) Lagerdeckel
DE2749775A1 (de) Elastisches kugelgelenk
DE102020205694A1 (de) Schnellkuppler mit seitlichen Betätigungshebeln
DE102017002211A1 (de) Abstandselement zur Verwendung in einer Halteanordnung, Halteanordnung und diese Halteanordnung umfassendes Fahrzeug
DE4410257C2 (de) Kugelmutter vom Dünnwandtyp
DE102020003396A1 (de) Verstärkter Zylinderkopf
EP4107046B1 (de) Untergestell für einen schienenfahrzeugwagenkasten
DE102020121382B3 (de) Kraftfahrzeugbauteil
WO2008106925A1 (de) Leichtbaukonstruktion mit einer fraktal gegliederten stützstruktur
DE102006037192A1 (de) Bodenteil für einen Sammelkasten eines Wärmeaustauschers
DE112018005931B4 (de) Motor
DE102020212623A1 (de) Mehrpunktlenker für ein Fahrwerk eines Fahrzeugs
DE102017011098A1 (de) Prallblech-Kraftstofftank und Fahrzeug
DE19855969A1 (de) Druckbehälter
DE102010061610A1 (de) Asymmetrische Kurbelwange
DE102022116293A1 (de) Druckspeicher
DE10360351B4 (de) Brennkraftmaschine

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication