DE102022127049A1 - Druckbehälter zum Speichern eines gasförmigen Kraftstoffes sowie Kraftfahrzeug - Google Patents

Druckbehälter zum Speichern eines gasförmigen Kraftstoffes sowie Kraftfahrzeug Download PDF

Info

Publication number
DE102022127049A1
DE102022127049A1 DE102022127049.1A DE102022127049A DE102022127049A1 DE 102022127049 A1 DE102022127049 A1 DE 102022127049A1 DE 102022127049 A DE102022127049 A DE 102022127049A DE 102022127049 A1 DE102022127049 A1 DE 102022127049A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
pressure vessel
fire protection
recess
protection coating
vessel
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
DE102022127049.1A
Other languages
English (en)
Inventor
Klaus SZOUCSEK
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.)
Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke 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 Bayerische Motoren Werke AG filed Critical Bayerische Motoren Werke AG
Priority to DE102022127049.1A priority Critical patent/DE102022127049A1/de
Priority to PCT/EP2023/078788 priority patent/WO2024083798A1/de
Publication of DE102022127049A1 publication Critical patent/DE102022127049A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • 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
    • F17C13/12—Arrangements or mounting of devices for preventing or minimising the effect of explosion ; Other safety measures
    • 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
    • F17C1/12—Pressure vessels, e.g. gas cylinder, gas tank, replaceable cartridge with provision for thermal insulation
    • 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
    • F17C2203/0602—Wall structures; Special features thereof
    • F17C2203/0607—Coatings
    • 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
    • F17C2203/0619—Single wall with two layers
    • 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
    • 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
    • F17C2203/068—Special properties of materials for vessel walls
    • F17C2203/069—Break point in the 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
    • 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
    • F17C2221/00—Handled fluid, in particular type of fluid
    • F17C2221/03—Mixtures
    • F17C2221/032—Hydrocarbons
    • F17C2221/033—Methane, e.g. natural gas, CNG, LNG, GNL, GNC, PLNG
    • 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
    • F17C2221/03—Mixtures
    • F17C2221/032—Hydrocarbons
    • F17C2221/035—Propane butane, e.g. LPG, GPL
    • 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
    • F17C2260/00—Purposes of gas storage and gas handling
    • F17C2260/04—Reducing risks and environmental impact
    • F17C2260/042—Reducing risk of explosion
    • 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
    • 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
    • F17C2270/0184—Fuel cells

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Abstract

Die hier offenbarte Technologie betrifft erfindungsgemäß einen Druckbehälter (1) zum Speichern eines gasförmigen Kraftstoffes, mit einem aus einem metallischen Werkstoff gebildeten Behälterkörper (2), dessen von einem zum Speichern des gasförmigen Kraftstoffes vorgesehenen Aufnahmeraum (8) des Druckbehälters (1) abgewandte, außenumfangsseitige Oberfläche (3) mit einer Brandschutzbeschichtung (4) versehen ist, welche eine Aussparung (11) aufweist, wobei sich die Aussparung (11) in um eine Erstreckungsrichtung (5) des Behälterkörpers (2) verlaufender Umfangsrichtung (13) des Behälterkörpers (2) über wenigstens 30 Grad erstreckt, wobei sich entlang der Erstreckungsrichtung (5) betrachtet beidseitig an die Aussparung (11) jeweilige, in Umfangsrichtung (13) des Behälterkörpers (2) vollständig umlaufende Teilbereiche (TB) der Brandschutzbeschichtung (4) anschließen.

Description

  • Die hier offenbarte Technologie betrifft einen Druckbehälter zum Speichern eines gasförmigen Kraftstoffes, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, sowie ein Kraftfahrzeug.
  • Die DE 10 2020 209 664 A1 , die DE 10 2020 120 466 A1 und die CN 111188989 A gehören zum Stand der Technik.
  • Es ist eine bevorzugte Aufgabe der hier offenbarten Technologie, zumindest einen Nachteil von einer vorbekannten Lösung zu verringern oder zu beheben oder eine alternative Lösung vorzuschlagen. Es ist insbesondere eine bevorzugte Aufgabe der hier offenbarten Technologie, einen Druckbehälter zum Speichern eines gasförmigen Kraftstoffes sowie ein Kraftfahrzeug zu schaffen, sodass eine besonders hohe Sicherheit realisiert werden kann. Weitere bevorzugte Aufgaben können sich aus den vorteilhaften Effekten der hier offenbarten Technologie ergeben.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch die Gegenstände der nebengeordneten Patentansprüche. Die abhängigen Patentansprüche stellen bevorzugte Ausgestaltungen dar.
  • Ein erster Aspekt der hier offenbarten Technologie betrifft einen Druckbehälter zum Speichern eines gasförmigen Kraftstoffes, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, welches auch als Fahrzeug bezeichnet wird und beispielsweise als ein vorzugsweise als Personenkraftwagen ausgebildeter Kraftwagen ausgebildet sein kann. Dies bedeutet vorzugsweise, dass das Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand den Druckbehälter aufweist, in welchem der gasförmige Kraftstoff zumindest vorübergehend zu speichern oder gespeichert ist.
  • Bei dem gasförmigen Kraftstoff handelt es sich vorzugsweise um Wasserstoff (H2), sodass es vorzugsweise vorgesehen ist, dass der Druckbehälter zum zumindest vorübergehenden Speichern von Wasserstoff ausgebildet ist. Daher kann der Druckbehälter auch als H2-Speicher oder Wasserstoffspeicher bezeichnet werden. Alternativ wäre es denkbar, dass der gasförmige Kraftstoff ein von Wasserstoff unterschiedlicher, gasförmiger Kraftstoff wie beispielsweise Autogas beziehungsweise LPG (Liquefied Petroleum Gas) oder Erdgas beziehungsweise CNG (Compressed Natural Gas) oder Flüssiggas (LNG - Liquefied Natural Gas) ist oder es sich um einen anderen gasförmigen Kraftstoff handelt. Insbesondere kann unter dem gasförmigen Kraftstoff Folgendes verstanden werden: Das Kraftfahrzeug kann in seinem vollständig hergestellten Zustand auch wenigstens einen Energiewandler aufweisen, welcher beispielsweise als eine Brennstoffzelle oder aber als eine Verbrennungskraftmaschine ausgebildet sein kann. Beispielsweise kann die auch als Brennkraftmaschine oder Verbrennungsmotor bezeichnete Verbrennungskraftmaschine als ein Hubkolbenmotor, mithin als eine Hubkolbenmaschine ausgebildet sein. Die Verbrennungskraftmaschine kann wenigstens einen Brennraum aufweisen, in welchem in einem befeuerten Betrieb der Verbrennungskraftmaschine Verbrennungsvorgänge ablaufen. Bei dem jeweiligen Verbrennungsvorgang wird ein einfach auch als Gemisch bezeichnetes Kraftstoff-Luft-Gemisch, welches den gasförmigen Kraftstoff und Luft umfasst, in dem jeweiligen Brennraum verbrannt, wodurch, insbesondere über einen Kolben, eine beispielsweise als Kurbelwelle ausgebildete Abtriebswelle der Verbrennungskraftmaschine angetrieben wird. Hierdurch kann die Verbrennungskraftmaschine über ihre Abtriebswelle wenigstens ein Drehmoment zum Antreiben des Kraftfahrzeugs bereitstellen.
  • Der gasförmige Kraftstoff wird beispielsweise zumindest teilweise in gasförmigem Zustand und/oder zumindest teilweise in flüssigem Zustand in dem Druckbehälter gespeichert und insbesondere in gasförmigem Zustand in den Brennraum, insbesondere direkt, eingebracht, insbesondere eingeblasen.
  • Mittels der Brennstoffzelle kann aus dem Wasserstoff elektrische Energie gewonnen werden. Mit anderen Worten ist die Brennstoffzelle dazu ausgebildet, insbesondere chemische Reaktionsenergie eines der Brennstoffzelle insbesondere zumindest im Wesentlichen kontinuierlich zugeführten Brennstoffes in Form des Wasserstoffes und eines Oxidationsmittels in elektrische Energie umzuwandeln. Als das Oxidationsmittel wird beispielsweise Sauerstoff, insbesondere aus Luft, verwendet. Die Brennstoffzelle kann die elektrische Energie bereitstellen, welche beispielsweise in einem insbesondere als Batterie beziehungsweise Akkumulator ausgebildeten, elektrischen Energiespeicher des Kraftfahrzeugs gespeichert werden kann. Insbesondere kann dabei das Kraftfahrzeug wenigstens eine elektrische Maschine aufweisen, mittels welcher das Kraftfahrzeug zumindest teilweise elektrisch angetrieben beziehungsweise betrieben werden kann. Somit kann beispielsweise das Kraftfahrzeug mittels der elektrischen Maschine ohne Verwendung der beziehungsweise einer Verbrennungskraftmaschine angetrieben werden. Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, dass die elektrische Maschine das Kraftfahrzeug elektrisch antreiben und dabei die Verbrennungskraftmaschine beim Antreiben des Kraftfahrzeugs unterstützen kann. Zum Antreiben des Kraftfahrzeugs mittels der elektrischen Maschine wird die elektrische Maschine mit der zuvor genannten, elektrischen Energie versorgt, die von der Brennstoffzelle bereitgestellt wird beziehungsweise die in dem elektrischen Energiespeicher gespeichert ist und von dem elektrischen Energiespeicher bereitgestellt wird. Vorzugsweise ist der elektrische Energiespeicher und/oder die elektrische Maschine eine Hochvolt-Komponente, deren elektrische Spannung, insbesondere elektrische Betriebs- oder Nennspannung, vorzugsweise größer als 50 Volt, insbesondere größer als 60 Volt, ist und ganz vorzugsweise mehrere Hundert Volt beträgt.
  • Wird der Druckbehälter zum Speichern von Wasserstoff verwendet, so wird der Druckbehälter auch als Wasserstofftank bezeichnet. Dabei ist es insbesondere vorgesehen, dass der gasförmige Kraftstoff in dem Druckbehälter unter hohem Druck gespeichert oder zu speichern ist, sodass der Druckbehälter besonders vorteilhaft für Hochdruckanwendungen verwendet werden kann.
  • Der Druckbehälter weist einen aus einem metallischen Werkstoff gebildeten und daher auch als Metallkörper oder Metalltank bezeichneten Behälterkörper auf, dessen außenumfangsseitige Oberfläche, welche ganz vorzugsweise, insbesondere zu einer Umgebung des Druckbehälters hin, konvex gewölbt ist, insbesondere direkt, mit einer Brandschutzbeschichtung versehen ist. Der metallische Werkstoff, aus welchem der Behälterkörper gebildet ist, wird auch als Metall bezeichnet. Insbesondere ist es denkbar, dass die außenumfangsseitige Oberfläche, die, insbesondere direkt, mit der Brandschutzbeschichtung versehen ist, durch das Metall gebildet ist, sodass es vorzugsweise vorgesehen ist, dass die Brandschutzbeschichtung die außenumfangsseitige Oberfläche und somit das Metall direkt berührt, mithin direkt an der außenumfangsseitigen Oberfläche und somit an dem Metall anliegt. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass vorzugsweise zwischen der außenumfangsseitigen Oberfläche und der auch als Brandschutzschicht bezeichneten Brandschutzbeschichtung keine andere, weitere Schicht angeordnet ist. Die außenumfangsseitige Oberfläche des Behälterkörpers wird auch als außenumfangsseitige Mantelfläche bezeichnet. Die außenumfangsseitige Oberfläche des Behälterkörpers ist von einem zum zumindest vorübergehenden Speichern des gasförmigen Kraftstoffs vorgesehenen Aufnahmeraum des Druckbehälters, insbesondere des Behälterkörpers, abgewandt und dabei insbesondere der zuvor genannten Umgebung des Druckbehälters insgesamt zugewandt. Insbesondere ist es denkbar, dass der Behälterkörper eine innenumfangsseitige Oberfläche, welche auch als innenumfangsseitige Mantelfläche bezeichnet wird, aufweist, wobei die innenumfangsseitige Oberfläche des Behälterkörpers von der genannten Umgebung und von der außenumfangsseitigen Oberfläche abgewandt und dem Aufnahmeraum zugewandt ist. Dabei ist es insbesondere denkbar, dass der Aufnahmeraum des Druckbehälters insbesondere zu der Brandschutzbeschichtung und somit zu der Umgebung des Druckbehälters hin durch die innenumfangsseitige Oberfläche des Behälterkörpers, insbesondere direkt, begrenzt ist, sodass der in dem Aufnahmeraum aufgenommene oder aufnehmbare, gasförmige Kraftstoff die innenumfangsseitige Oberfläche direkt berühren kann oder berührt. Insbesondere ist die innenumfangsseitige Oberfläche durch das zuvor genannte Metall gebildet, sodass es insbesondere vorgesehen ist, dass der in dem Aufnahmeraum aufnehmbare oder aufgenommene, gasförmige Kraftstoff die innenumfangsseitige Oberfläche und somit das Metall direkt berührt oder berühren kann. Der Behälterkörper wird auch als Tank, insbesondere als Metalltank, bezeichnet. Insbesondere dann, wenn es sich bei dem metallischen Werkstoff um einen Stahl handelt, wird der Behälterkörper auch als Stahltank bezeichnet.
  • Es ist denkbar, dass der Behälterkörper zumindest in einem Längenbereich, insbesondere über seine zumindest überwiegende oder vollständige Erstreckung oder Länge hinweg, zylindrisch ausgebildet ist und somit innenumfangsseitig und/oder außenumfangsseitig die Form eines insbesondere geraden Kreiszylinders oder Hohlzylinders aufweist. Dann ist es insbesondere denkbar, dass die außenumfangsseitige Mantelfläche in radialer Richtung des Behälterkörpers nach außen hin von dem Aufnahmeraum abgewandt ist. Somit ist es insbesondere vorgesehen, dass der Aufnahmeraum in radialer Richtung des Behälterkörpers, dessen axiale Richtung senkrecht zur radialen Richtung des Behälterkörpers verläuft, nach außen hin, insbesondere direkt, durch die innenumfangsseitige Oberfläche des Behälterkörpers begrenzt ist. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der insbesondere zylindrische Behälterkörper entlang seiner axialen Richtung länglich verläuft. Insbesondere ist es dabei vorgesehen, dass die axiale Richtung des beispielsweise zylindrischen Behälterkörpers mit der Zylinderachse des Hohl- beziehungsweise Kreiszylinders zusammenfällt.
  • Die Brandschutzbeschichtung ist eine Hitzeschutzbeschichtung, welche auch als Hitzeschutz, Brandschutz oder Hitzeschutzschild bezeichnet wird. Beispielsweise ist die Brandschutzbeschichtung aus einem Lack gebildet, sodass die Brandschutzbeschichtung vorzugsweise als ein Brandschutzlack ausgebildet ist. Somit wird beispielsweise bei einem Verfahren zum Herstellen des Druckbehälters die außenumfangsseitige Oberfläche des Behälterkörpers mit einem flüssigen, auch als Schutzmaterial bezeichneten Material versehen. Mit anderen Worten wird die außenumfangsseitige Oberfläche mit dem Material in flüssigem Zustand des Materials versehen. Hierzu wird beispielsweise das flüssige Material, das heißt das Material in flüssigem Zustand, auf die außenumfangsseitige Oberfläche aufgebracht. Nach dem Versehen der außenumfangsseitigen Oberfläche mit dem flüssigen Material kann das Material aushärten, wodurch das Material insbesondere in vollständig hergestelltem Zustand des Druckbehälters die Brandschutzbeschichtung bildet. Insbesondere ist die Brandschutzbeschichtung in vollständig hergestelltem Zustand des Druckbehälters als ein Festkörper ausgebildet. Die Brandschutzbeschichtung zeichnet sich durch eine geringe Wärmeleitfähigkeit aus. Insbesondere ist es vorgesehen, dass die Brandschutzbeschichtung insbesondere dann, wenn die Brandschutzbeschichtung eine Temperatur von 20 Grad Celsius aufweist, eine Wärmeleitfähigkeit von höchstens 0,35 Watt pro Meter und Kelvin (W/m/K), insbesondere von höchstens 0,3 W/m/K aufweist. Ganz vorzugsweise weist die Brandschutzbeschichtung insbesondere dann, wenn die Brandschutzbeschichtung eine Temperatur von 20 Grad Celsius aufweist, eine Wärmeleitfähigkeit von höchstens 0,25 W/m/K, insbesondere von höchstens oder genau 0,22 W/m/K, auf. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Brandschutzbeschichtung insbesondere dann, wenn sie eine Temperatur von 20 Grad Celsius aufweist, eine Temperaturleitfähigkeit von weniger als einem Quadratmillimeter pro Sekunde (mm2)/s aufweist. Insbesondere ist es denkbar, dass die Brandschutzbeschichtung insbesondere dann, wenn sie eine Temperatur von 20 Grad Celsius aufweist, eine Temperaturleitfähigkeit von höchstens oder genau 0,3 mm2/s, insbesondere von höchstens oder genau 0,2 mm2/s, aufweist.
  • Des Weiteren ist es bei dem Druckbehälter vorgesehen, dass die Brandschutzbeschichtung, insbesondere wenigstens oder genau, eine Aussparung aufweist. Unter der Aussparung ist eine Durchgangsöffnung vorgesehen, welche die Brandschutzbeschichtung vollständig durchdringt. Mit anderen Worten, die Aussparung ist in einem auch als Aussparungsbereich bezeichneten Teilbereich der außenumfangsseitigen Oberfläche des Behälterkörpers angeordnet. Mit anderen Worten ist die Aussparung in Überlappung mit einem auch als Aussparungsbereich bezeichneten Teilbereich der außenumfangsseitigen Oberfläche des Behälterkörpers angeordnet, dessen außenumfangsseitige Oberfläche auch als Außenoberfläche bezeichnet wird. Durch die Aussparung ist der Teilbereich der außenumfangsseitigen Oberfläche, mithin der Aussparungsbereich von der Brandschutzbeschichtung ausgespart. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt ist die außenumfangsseitige Oberfläche des Behälterkörpers in dem Teilbereich der außenumfangsseitigen Oberfläche des Behälterkörpers von der Brandschutzbeschichtung ausgespart. Vereinfacht ausgedrückt ist die außenumfangsseitige Oberfläche des Behälterkörpers im Bereich der Aussparung nicht mit der Brandschutzbeschichtung versehen. Somit ist es insbesondere denkbar, dass die Aussparung, insbesondere in radialer Richtung des Behälterkörpers, nach außen hin direkt an die genannte Umgebung des Druckbehälters und nach innen hin direkt an die außenumfangsseitige Oberfläche beziehungsweise deren Aussparungsbereich mündet.
  • Um nun eine besonders hohe Sicherheit realisieren zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass sich die Aussparung in Umfangsrichtung des Behälterkörpers, dessen Umfangsrichtung um eine Erstreckungsrichtung des Behälterkörpers herum verläuft, über wenigstens 30 Grad, insbesondere länglich, erstreckt. Dabei sind unter 30 Grad 30 Bogengrad zu verstehen. Mit anderen Worten ist die Angabe „Grad“ ein Winkelmaß, welches auch als Bogengrad bezeichnet wird. Insbesondere ist es denkbar, dass die genannte Erstreckungsrichtung des Behälterkörpers mit der axialen Richtung des Behälterkörpers zusammenfällt.
  • Des Weiteren ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass sich entlang der Erstreckungsrichtung betrachtet beidseitig an die Aussparung der Brandschutzbeschichtung jeweilige, in Umfangsrichtung des Behälterkörpers vollständig umlaufende, mithin sich in Umfangsrichtung des Behälterkörpers über 360 Grad erstreckende Teilbereiche der Brandschutzbeschichtung anschließen. Hierdurch kann eine besonders hohe Robustheit des Druckbehälters insbesondere gegenüber einer Hitzeeinwirkung auf den Druckbehälter geschaffen werden. Zu solch einer Hitzeeinwirkung auf den Druckbehälter kommt es beispielsweise dann, wenn der Druckbehälter, insbesondere direkt, einem Feuer ausgesetzt ist. Insbesondere kann durch die Erfindung ein aus einer Erhitzung des Druckbehälters resultierendes, unkontrolliertes Bersten des Druckbehälters vermieden werden, wodurch eine besonders hohe Sicherheit darstellbar ist.
  • Der Erfindung liegen insbesondere die folgenden Erkenntnisse und Überlegungen zugrunde: Ist der Behälterkörper, wie es erfindungsgemäß vorgesehen ist, aus einem metallischen Werkstoff wie beispielsweise aus Stahl und nicht etwa aus einem faserverstärkten Kunststoff wie beispielsweise aus einem kohlefaserverstärkten Kunststoff gebildet, so kann eine beispielsweise aus einer Feuerbelastung resultierende Hitzeeinwirkung auf den Druckbehälter eine große Herausforderung darstellen. Dies kann insbesondere an folgenden Aspekten liegen. Ein aus einem metallischen Werkstoff wie beispielsweise Stahl gebildeter Behälterkörper kann mit einer geringeren, auch als Wandstärke bezeichneten Wanddicke ausgeführt werden als ein aus einem faserverstärkten Kunststoff wie beispielsweise aus einem kohlefaserverstärkten Kunststoff gebildeter Behälterkörper. Stahl weist eine deutlich größere Wärmeleitfähigkeit als kohlefaserverstärkter Kunststoff auf. Die geringere Wanddicke und die größere Wärmeleitfähigkeit von Stahl gegenüber faserverstärktem Kunststoff führen beispielsweise bei einem Brandversuch, bei welchem der Druckbehälter einem Feuer und somit eine Hitzeeinwirkung ausgesetzt und somit erwärmt wird, zu einem schnelleren Druckaufbau in dem Aufnahmeraum, wenn anstelle eines aus einem faserverstärkten Kunststoff gebildeten Behälterkörpers ein aus einem Stahl gebildeter Behälterkörper verwendet wird. Die Festigkeit von Stahl sinkt bei hohen Temperaturen, wie sie im Brandversuch vorkommen, ab, wodurch ein Berstdruck herabgesetzt wird. Um dabei ein unkontrolliertes Bersten des beispielsweise aus Stahl gebildeten Behälterkörpers zu vermeiden, kann wenigstens eine oder mehrere, thermische Brandsicherungen (TPRD) vorgesehen werden. Dabei kann es sinnvoll sein, dass die thermischen Brandsicherungen sehr schnell auslösen, mithin sehr schnell und somit bei einer relativ geringen Temperatur ein kontrolliertes Abführen von Gas aus dem Aufnahmeraum an die Umgebung des Druckbehälters ermöglichen. Außerdem kann eine hohe Anzahl von solchen thermischen Brandsicherungen vorteilhaft sein, um beispielsweise auch eine lokale Hitzeeinwirkung beispielsweise resultierend aus einem lokalen Feuer zu erkennen. Die Verwendung einer hohen Anzahl von solchen thermischen Brandsicherungen würde jedoch zu sehr hohen Kosten des Druckbehälters und eines den Druckbehälter umfassenden Tanksystems insgesamt führen. Dieser Nachteil kann nun durch die Erfindung vermieden werden. Erfindungsgemäß ist die außenumfangsseitige Oberfläche (Außenoberfläche) mit der beispielsweise als Brandschutzlack ausgebildeten Brandschutzbeschichtung versehen, die beispielsweise auf die Außenoberfläche aufgebracht wird. Die Aussparung ist eine stellenweise, mithin lokale, Aussparung, die beispielsweise entlang ihrer Umfangsrichtung vollständig umlaufend von der Brandschutzbeschichtung umgeben, das heißt durch die Brandschutzbeschichtung begrenzt sein kann. Die Umfangsrichtung der Aussparung verläuft beispielsweise um die radiale Richtung des Behälterkörpers. Mittels der Brandschutzbeschichtung kann die Außenoberfläche besonders großflächig, insbesondere zumindest überwiegend und somit zumindest zu mehr als zur Hälfte, thermisch isoliert werden, wodurch ein Wärmetransport von einer auf den Druckbehälter einwirkenden und beispielsweise als Feuer ausgebildeten Wärmequelle zu dem Aufnahmeraum und somit zu dem gasförmigen Kraftstoff hin vorteilhaft gering gehalten werden kann. Dadurch kann ein übermäßig schneller Druckaufbau in dem Aufnahmeraum und somit in einem Inneren des Druckbehälters vermieden werden. In der Folge kann eine vorteilhaft lange Zeitspanne zur Verfügung stehen, um ein in dem Aufnahmeraum aufgenommenes Gas wie beispielsweise den gasförmigen Kraftstoff aus dem Aufnahmeraum abzuführen und somit den Aufnahmeraum zumindest teilweise zu entleeren, insbesondere bevor es zu einem unkontrollierten Bersten des Druckbehälters kommt. Außerdem kann die Aussparung beziehungsweise der von der Brandschutzbeschichtung ausgesparte Aussparungsbereich als eine insbesondere kostengünstige, jedoch effektive, thermische Brandsicherung (TPRD) verwendet werden oder fungieren oder ausgebildet sein. Infolge einer Hitzeeinwirkung auf den Druckbehälter kann eine lokale Temperatur des Behälterkörpers in dem Aussparungsbereich größer werden als in sich an den Aussparungsbereich anschließenden, anderen Bereichen der Außenoberfläche, die in den anderen Bereichen, die sich beispielsweise direkt an den Aussparungsbereich anschließen, mit der Brandschutzbeschichtung, das heißt mit den Teilbereichen der Brandschutzbeschichtung versehen ist. Dadurch wird infolge der Hitzeeinwirkung die Festigkeit des metallischen Werkstoffes in dem Aussparungsbereich stärker herabgesetzt als in den anderen Bereichen, wodurch in dem Aussparungsbereich ein Versagen herbeigerufen wird oder erfolgt. Hierbei entsteht beispielsweise ein kleines Loch, mithin eine kleine, den Behälterkörper insbesondere vollständig durchdringende und somit einenends in die Umgebung und andernends in den Aufnahmeraum mündende Öffnung, über welche zur Druckentlastung ein in dem Aufnahmeraum infolge der Hitzeeinwirkung entstehender Druck insbesondere in die Umgebung abgelassen werden kann. Dies bedeutet, dass die Aussparung dazu führt, dass der Aussparungsbereich eine auch als Soll-Öffnungsstelle oder Soll-Versagensstelle bezeichnete Soll-Bruchstelle ist, an welcher beispielsweise der Behälterkörper im Vergleich zum restlichen Behälterkörper bei einer Hitzeeinwirkung zuerst versagt, insbesondere unter Ausbildung der genannten Öffnung. Dabei kann ein unkontrolliertes Bersten des Druckbehälters vermieden werden, da dadurch, dass sich entlang der Erstreckungsrichtung betrachtet beidseitig an die Aussparung die Teilbereiche der Brandschutzbeschichtung anschließen, ein sich etwaig und beispielsweise aufgrund des Versagens in dem Aussparungsbereich ausbildender Riss durch die auch als Beschichtungsteilbereiche bezeichneten Teilbereiche der Brandschutzbeschichtung daran gehindert wird, sich übermäßig stark auszubreiten.
  • Eine übermäßige, auch als Risswachstum bezeichnete Ausbreitung des Risses und somit insbesondere durch die sich an die Aussparung anschließenden Teilbereiche der Brandschutzbeschichtung wird verhindert, da mittels der Teilbereiche der Brandschutzbeschichtung in den mit der Brandschutzbeschichtung versehenen Bereichen eine vorteilhaft hohe Festigkeit des Druckbehälters insgesamt dargestellt werden kann. In der Folge ist es möglich, zusätzliche, separate thermische Brandsicherungen zu vermeiden oder die Anzahl von solchen thermischen Brandsicherungen vorteilhaft gering zu halten, sodass ein einfacher, kosten- und gewichtsgünstiger Aufbau des Druckbehälters und des Tanksystems insgesamt dargestellt werden kann. Grundsätzlich ist es denkbar, dass die Brandschutzbeschichtung mehr als eine Aussparung aufweist. Beispielsweise kann die Brandschutzbeschichtung wenigstens oder genau zwei Aussparungen, insbesondere wenigstens oder genau drei Aussparungen und ganz insbesondere wenigstens oder genau vier Aussparungen aufweisen.
  • Um eine besonders hohe Sicherheit realisieren zu können, ist es bei einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass sich die Aussparung in Umfangsrichtung des Behälterkörpers über wenigstens 60 Grad, insbesondere über wenigstens 90 Grad und ganz insbesondere über wenigstens oder genau 180 Grad, erstreckt. Hierdurch kann zum einen bei einer Hitzeeinwirkung definiert ein übermäßiger Druck aus dem Aufnahmeraum abgelassen werden. Zum anderen kann ein übermäßiges Risswachstum vermieden werden, wodurch ein unkontrolliertes Bersten des Druckbehälters vermieden werden kann.
  • Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass sich die Aussparung in Umfangsrichtung des Behälterkörpers über wenigstens oder genau 270 Grad erstreckt. Hierdurch kann ein übermäßiger Druckanstieg in dem Aufnahmeraum besonders gut vermieden werden, da beispielsweise infolge einer Hitzeeinwirkung übermäßiger Druck aus dem Aufnahmeraum abgelassen werden kann, insbesondere an die Umgebung des Druckbehälters. Außerdem kann hierdurch ein übermäßiges Risswachstum vorteilhaft vermieden werden, sodass ein unkontrolliertes Bersten des Druckbehälters vermieden werden kann.
  • Um ein etwaiges, aus einer Hitzeeinwirkung wie beispielsweise einem Feuer resultierendes Risswachstum in dem Behälterkörper besonders vorteilhaft vermeiden zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Aussparung in Umfangsrichtung des Behälterkörpers vollständig umläuft, mithin sich in Umfangsrichtung des Behälterkörpers über 360 Grad erstreckt. Die Aussparung ist somit beispielsweise ringförmig, mithin als ein Ring, ausgebildet, sodass die Aussparung auch als Ringaussparung bezeichnet wird. Hierdurch kann ein Aufwand zum Positionieren der Aussparung insbesondere relativ zu dem Behälterkörper besonders gering gehalten werden, sodass die Kosten des Druckbehälters in einem besonders geringen Rahmen gehalten werden können.
  • Um eine besonders vorteilhafte thermische Isolierung des Behälterkörpers und in der Folge eine besonders hohe Sicherheit realisieren zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Brandschutzbeschichtung aus einem Quellmaterial gebildet ist, welches infolge einer Erhitzung des Quellmaterials aufquillt. Hierdurch sinkt beispielsweise die Temperaturleitfähigkeit der Brandschutzbeschichtung ab. Insbesondere durch Verwendung des Quellmaterials kann eine veränderliche Temperaturleitfähigkeit der Brandschutzbeschichtung realisiert werden.
  • Beispielsweise weist die Brandschutzbeschichtung insbesondere dann, wenn sie 20 Grad Celsius aufweist, eine Temperaturleitfähigkeit von höchstens oder genau zumindest im Wesentlichen 0,2 mm2/s auf, insbesondere auf die erste Dezimale gerundet. Insbesondere ist es denkbar, dass die Brandschutzbeschichtung bei 20 Grad Celsius und in unaufgequollenem Zustand der Brandschutzbeschichtung eine Temperaturleitfähigkeit von höchstens oder genau 0,2 mm2/s aufweist, insbesondere auf die erste Dezimale gerundet. Durch das Aufquellen des Quellmaterials sinkt die Temperaturleitfähigkeit beispielsweise ab, insbesondere auf höchstens und/oder zumindest im Wesentlichen 0,03 mm2/s, insbesondere gerundet auf die zweite Dezimale. Dadurch kann eine besonders hohe Sicherheit realisiert werden.
  • Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die Brandschutzbeschichtung eine spezifische Wärmekapazität von 900 Joule pro Kilogramm und Kelvin (J/kg/K) aufweist, insbesondere in vollständig hergestelltem Zustand des Druckbehälters und/oder dann, wenn die Brandschutzbeschichtung eine Temperatur von 20 Grad Celsius aufweist. Ferner hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn die Brandschutzbeschichtung eine Dichte von wenigstens oder genau 1.300 Kilogramm pro Kubikmeter (kg/m3) aufweist. Mit anderen Worten weist beispielsweise die Brandschutzbeschichtung eine Dichte auf, welche beispielsweise in einem Bereich von einschließlich 1.300 kg/m3 bis einschließlich 1.400 kg/m3 liegt, insbesondere in vollständig hergestelltem Zustand des Druckbehälters und/oder bei 20 Grad Celsius der Brandschutzbeschichtung. Ferner hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn die Brandschutzbeschichtung insbesondere dann, wenn die Brandschutzbeschichtung eine Temperatur von 20 Grad Celsius aufweist und/oder unaufgequollen ist, eine Wärmeleitfähigkeit von 0,22 Watt pro Meter und Kelvin (W/m/K) aufweist, insbesondere gerundet auf die zweite Dezimale. Dabei ist es denkbar, dass durch das Aufquellen des Quellmaterials die Wärmeleitfähigkeit sinkt, insbesondere auf beispielsweise 0,033 W/m/K, insbesondere gerundet auf die dritte Dezimale. Dadurch kann zum einen eine besonders vorteilhafte, thermische Isolierung des Aufnahmeraums realisiert werden, sodass eine übermäßige Erwärmung des Aufnahmeraums vermieden oder zumindest zeitlich vorteilhaft hinausgezögert werden kann. Zum anderen kann ein übermäßiges Risswachstum vermieden werden, sodass ein unkontrolliertes Bersten des Druckbehälters vermieden werden kann.
  • Um eine besonders druckbeständige Geometrie des Behälterkörpers realisieren zu können, sodass eine besonders hohe Sicherheit dargestellt werden kann, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Erstreckungsrichtung eine Längserstreckungsrichtung des Behälterkörpers ist, welcher sich entlang seiner Längserstreckungsrichtung länglich erstreckt. Beispielsweise fällt die Längserstreckungsrichtung mit der Zylinderachse beziehungsweise mit der axialen Richtung des Behälterkörpers zusammen.
  • Bei einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die außenumfangsseitige Oberfläche des Behälterkörpers zumindest überwiegend, das heißt zumindest zu mehr als zur Hälfte mit der Brandschutzbeschichtung versehen ist. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass die außenumfangsseitige Oberfläche einen Flächeninhalt aufweist, wobei mehr als die Hälfte des Flächeninhalts, insbesondere wenigstens 70 Prozent, ganz insbesondere wenigstens 80 Prozent und ganz insbesondere vorzugsweise wenigstens 90 Prozent, des Flächeninhalts mit der Brandschutzbeschichtung versehen ist. Dadurch kann eine besonders hohe Sicherheit realisiert werden.
  • Um den Aufnahmeraum besonders vorteilhaft thermisch isolieren sowie ein übermäßiges Risswachstum vorteilhaft vermeiden zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die außenumfangsseitige Oberfläche des Behälterkörpers mit Ausnahme der Aussparung vollständig mit der Brandschutzbeschichtung versehen ist.
  • Ein zweiter Aspekt der hier offenbarten Technologie betrifft ein vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildetes und einfach auch als Fahrzeug bezeichnetes Kraftfahrzeug, welches wenigstens einen Druckbehälter gemäß dem ersten Aspekt der hier offenbarten Technologie umfasst. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts anzusehen und umgekehrt.
  • Mit anderen Worten betrifft die hier offenbarte Technologie den Druckbehälter mit dem beispielsweise als Stahlbehälter ausgebildeten Behälterkörper, dessen Außenoberfläche mit der beispielsweise als ein Brandschutzlack ausgebildeten Brandschutzbeschichtung versehen ist.
  • Die hier offenbarte Technologie wird nun anhand der Figuren erläutert. Es zeigt:
    • 1 eine schematische Längsschnittansicht eines Druckbehälters zum Speichern eines gasförmigen Kraftstoffes für ein Kraftfahrzeug;
    • 2 eine schematische Querschnittsansicht des Druckbehälters; und
    • 3 eine schematische Seitenansicht des Druckbehälters.
  • Der Begriff „im Wesentlichen“ (zum Beispiel „im Wesentlichen senkrechte Achse“) umfasst im Kontext der hier offenbarten Technologie jeweils die genaue Eigenschaft beziehungsweise den genauen Wert (zum Beispiel „senkrechte Achse“) sowie jeweils für die Funktion der Eigenschaft beziehungsweise des Wertes unerhebliche Abweichungen (zum Beispiel „tolerierbare Abweichung von senkrechter Achse“).
  • 1 zeigt in einer schematischen Längsschnittansicht einen Druckbehälter 1 zum Speichern eines gasförmigen Kraftstoffes, insbesondere für ein Kraftfahrzeug. Dies bedeutet, dass das einfach auch als Fahrzeug bezeichnete Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand den Druckbehälter 1 aufweist. Beispielsweise weist das Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand ein Tanksystem auf, welches den Druckbehälter 1 umfasst. Somit wird der Druckbehälter 1 beispielsweise als Tank beziehungsweise als Kraftstofftank verwendet, in welchem der gasförmige Kraftstoff gespeichert werden kann oder gespeichert ist. Bei dem gasförmigen Kraftstoff kann es sich grundsätzlich beispielsweise um Erdgas (CNG, LNG) oder Autogas handeln, wobei beispielsweise während eines befeuerten Betriebs eines insbesondere als Verbrennungskraftmaschine ausgebildeten Energiewandlers des Kraftfahrzeugs der gasförmige Kraftstoff in gasförmigem Zustand in wenigstens einen Brennraum der Verbrennungskraftmaschine, insbesondere direkt, eingebracht, insbesondere eingeblasen, wird. Ganz vorzugsweise jedoch handelt es sich bei dem gasförmigen Kraftstoff um Wasserstoff. Dabei ist es insbesondere denkbar, dass der Energiewandler eine Brennstoffzelle ist, mittels welcher aus dem gasförmigen Kraftstoff, insbesondere aus dem Wasserstoff, elektrische Energie gewonnen wird.
  • Der Druckbehälter 1 weist einen aus einem metallischen Werkstoff gebildeten Behälterkörper 2 auf, dessen außenumfangsseitige Oberfläche 3 mit einer Brandschutzbeschichtung 4 versehen ist. Wie in Zusammenschau mit 2 und 3 erkennbar ist, ist es bei dem in den Fig. gezeigten Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass der Behälterkörper 2 zumindest im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist, und zwar außenumfangsseitig und innenumfangsseitig. Dabei weist der Behälterkörper 2, dessen axiale Richtung in 1 durch einen Doppelpfeil 5 veranschaulicht ist, eine Längserstreckungsrichtung auf. Der Behälterkörper 2, dessen radiale Richtung in 1 durch einen Doppelpfeil 6 veranschaulicht ist, erstreckt sich entlang der Längserstreckungsrichtung des Behälterkörpers 2, dessen Längserstreckungsrichtung mit der axialen Richtung (Doppelpfeil 5) zusammenfällt, länglich. Da beispielsweise der Behälterkörper 2 innenumfangsseitig und außenumfangsseitig zylindrisch ausgebildet ist, weist der Behälterkörper 2 die Form eines insbesondere geraden, einfach auch als Zylinder bezeichneten Kreis- oder Hohlzylinders auf, dessen Zylinderachse mit 7 bezeichnet ist und mit der axialen Richtung zusammenfällt. Es ist erkennbar, dass die außenumfangsseitige Oberfläche 3 des Behälterkörpers 2, dessen außenumfangsseitige Oberfläche 3 auch als Außenoberfläche bezeichnet wird, in radialer Richtung des Behälterkörpers 2 nach außen und von einem zum Speichern des gasförmigen Kraftstoffes vorgesehenen Aufnahmeraum 8 des Druckbehälters 1 weg weist. Somit ist die Außenoberfläche in radialer Richtung des Behälterkörpers 2 von dem Aufnahmeraum abgewandt und einer Umgebung 9 des Druckbehälters 1 insgesamt zugewandt. Der Behälterkörper 2 weist auch eine innenumfangsseitige Oberfläche 10 auf, welche auch als Innenoberfläche bezeichnet wird. Die Innenoberfläche ist in radialer Richtung des Behälterkörpers 2 von der Umgebung 9 abgewandt und dem Aufnahmeraum 8 zugewandt. Insbesondere ist es denkbar, dass der Behälterkörper 2 an sich, das heißt für sich alleine betrachtet, einstückig ausgebildet ist, mithin aus einem einzigen Stück gebildet ist.
  • Bei dem in den Fig. gezeigten Ausführungsbeispiel ist der metallische Werkstoff, aus welchem der Behälterkörper 2 gebildet ist, ein Stahl, sodass der Behälterkörper 2 auch als Stahlkörper oder Stahltank bezeichnet wird. Der Stahl bildet dabei sowohl die außenumfangsseitige Oberfläche 3 als auch die innenumfangsseitige Oberfläche 10, insbesondere jeweils direkt, sodass der im Aufnahmeraum 8 aufgenommene, gasförmige Kraftstoff die innenumfangsseitige Oberfläche 10 direkt berührt oder berühren kann. Außerdem kontaktiert die Brandschutzbeschichtung 4 die außenumfangsseitige Oberfläche 3 und somit den Stahl direkt.
  • Aus 1 und 3 ist erkennbar, dass die Brandschutzbeschichtung 4 eine Aussparung 11 aufweist. Die Aussparung 11 ist in Überlappung mit einem auch als Aussparungsbereich 12 bezeichneten Teilbereich der außenumfangsseitigen Oberfläche 3 angeordnet, sodass der Aussparungsbereich 12 der Oberfläche 3 nicht mit der Brandschutzbeschichtung 4 versehen ist, mithin von der Brandschutzbeschichtung 4 ausgespart oder ausgenommen ist. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt ist der Aussparungsbereich 12 in radialer Richtung des Behälterkörpers 2 nach außen und somit zu der Umgebung 9 hin nicht durch die Brandschutzbeschichtung 4 überdeckt, im Gegensatz zu weiteren, sich insbesondere direkt an den Aussparungsbereich 12 anschließenden Bereichen B der außenumfangsseitigen Oberfläche 3.
  • Um nun eine besonders hohe Sicherheit realisieren zu können, ist es bei dem Druckbehälter 1 vorgesehen, dass sich die Aussparung 11 bei dem in den Fig. gezeigten Ausführungsbeispiel in Umfangsrichtung des Behälterkörpers 2 über 360 Grad erstreckt, sodass die Aussparung 11 in Umfangsrichtung des Behälterkörpers 2 vollständig und dabei insbesondere unterbrechungsfrei, das heißt durchgehend, umläuft. Die Umfangsrichtung des Behälterkörpers 2, dessen als Längserstreckungsrichtung ausgebildete Erstreckungsrichtung durch den Doppelpfeil 5 veranschaulicht ist und mit der axialen Richtung zusammenfällt, ist durch einen Doppelpfeil 13 veranschaulicht. Außerdem ist es vorgesehen, dass sich entlang der Längserstreckungsrichtung des Behälterkörpers 2 betrachtet beidseitig an die Aussparung 11 jeweilige, in Umfangsrichtung des Behälterkörpers 2 vollständig umlaufende Teilbereiche TB der Brandschutzbeschichtung 4 anschließen. Da bei dem in den Fig. gezeigten Ausführungsbeispiel die Aussparung 11 vollständig um den Behälterkörper 2 umläuft, und zwar in Umfangsrichtung des Behälterkörpers 2, ist die Aussparung 11 bei dem in den Fig. gezeigten Ausführungsbeispiel als ein Ring ausgebildet, mithin ringförmig ausgebildet. Dieser Ring ist in Längserstreckungsrichtung des Behälterkörpers 2 zwischen den Teilbereichen TB der Brandschutzbeschichtung 4 angeordnet, sodass die Teilbereiche TB der Brandschutzbeschichtung 4 in Längserstreckungsrichtung des Behälterkörpers 2 vollständig voneinander beabstandet, mithin voneinander getrennt sind. Die Aussparung 11 ist dabei eine Durchgangsöffnung, welche die Brandschutzbeschichtung 4 vollständig durchdringt und somit einenends an oder in die Umgebung 9 und andernends an die außenumfangsseitige Oberfläche 3, insbesondere jeweils direkt, mündet.
  • In den Fig. ist eine Feuerbelastung besonders schematisch gezeigt und mit 14 bezeichnet. Die Feuerbelastung 14 ist ein Feuer, welchem der Druckbehälter 1, insbesondere direkt, ausgesetzt ist. Die Feuerbelastung 14 führt zu einer starken Erhitzung des Druckbehälters 1. Durch die Brandschutzbeschichtung 4 kann der Behälterkörper 2 vorteilhaft thermisch isoliert werden. Da der Aussparungsbereich 12 von der Brandschutzbeschichtung 4 jedoch ausgenommen ist, erwärmt sich der Behälterkörper 2 in dem Aussparungsbereich 12 stärker als in den anderen Bereichen B. In der Folge kann der Behälterkörper 2 in dem Aussparungsbereich 12 versagen, wodurch beispielsweise in dem Aussparungsbereich 12 eine Durchgangsöffnung entsteht. Diese Durchgangsöffnung ist in 3 gezeigt und mit 15 bezeichnet. Die Durchgangsöffnung 15 mündet einenends direkt in den Aufnahmeraum 8 und andernends direkt in die Umgebung 9, sodass über die Durchgangsöffnung 15 ein übermäßiger Druck aus dem Aufnahmeraum 8 entweichen kann. Außerdem ist aus 3 erkennbar, dass es dadurch, dass der Behälterkörper 2 in dem Aussparungsbereich 12 versagt, zur Entstehung wenigstens eines Risses 16 kommen kann. Der Riss 16 beginnt beispielsweise an oder bei der Durchgangsöffnung 15. Jeweilige Enden des Risses sind in 3 mit E bezeichnet. Es ist erkennbar, dass ein auch als Risswachstum bezeichnetes und von der Durchgangsöffnung 15 ausgehendes Wachstum des Risses 16 besonders vorteilhaft begrenzt werden kann, da sich beidseitig an die Aussparung 11 die Teilbereiche TB der Brandschutzbeschichtung 4 anschließen. Dadurch kann ein unkontrolliertes Bersten des Druckbehälters vermieden werden, wobei, wie zuvor beschrieben, der Druck vorteilhaft aus dem Aufnahmeraum 8 abgelassen werden kann. Ein übermäßiges, auch als Ausbreitung oder Rissausbreitung bezeichnetes Risswachstum kann insbesondere dadurch vermieden werden, dass eine Temperatur des Behälterkörpers 2 in den mit den Teilbereichen TB versehenen Bereichen B vorteilhaft gering gehalten werden kann, insbesondere geringer als in dem Aussparungsbereich 12 gehalten werden kann. Mit anderen Worten ist die Temperatur des Behälterkörpers 2 unter der Brandschutzbeschichtung 4 deutlich geringer als im Bereich der Aussparung 11, das heißt als in dem Aussparungsbereich 12. Bei einer niedrigen Temperatur hat der Stahl eine höhere Festigkeit als bei einer demgegenüber höheren Temperatur, sodass sich der Riss 16 nicht in den Bereichen B mit der geringeren Temperatur ausbreiten beziehungsweise dort nicht weiter wachsen kann.
  • Die vorhergehende Beschreibung der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihrer Äquivalente zu verlassen.
  • Bezugszeichenliste:
    • 1
    Druckbehälter
    2
    Behälterkörper
    3
    außenumfangsseitige Oberfläche
    4
    Brandschutzbeschichtung
    5
    Doppelpfeil
    6
    Doppelpfeil
    7
    Zylinderachse
    8
    Aufnahmeraum
    9
    Umgebung
    10
    innenumfangsseitige Oberfläche
    11
    Aussparung
    12
    Aussparungsbereich
    13
    Doppelpfeil
    14
    Feuerbelastung
    15
    Durchgangsöffnung
    16
    Riss
    B
    Bereich
    E
    Ende
    TB
    Teilbereich
  • 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 102020209664 A1 [0002]
    • DE 102020120466 A1 [0002]
    • CN 111188989 A [0002]

Claims (10)

  1. Druckbehälter (1) zum Speichern eines gasförmigen Kraftstoffes, mit einem aus einem metallischen Werkstoff gebildeten Behälterkörper (2), dessen von einem zum Speichern des gasförmigen Kraftstoffes vorgesehenen Aufnahmeraum (8) des Druckbehälters (1) abgewandte, außenumfangsseitige Oberfläche (3) mit einer Brandschutzbeschichtung (4) versehen ist, welche eine Aussparung (11) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Aussparung (11) in um eine Erstreckungsrichtung (5) des Behälterkörpers (2) verlaufender Umfangsrichtung (13) des Behälterkörpers (2) über wenigstens 30 Grad erstreckt, wobei sich entlang der Erstreckungsrichtung (5) betrachtet beidseitig an die Aussparung (11) jeweilige, in Umfangsrichtung (13) des Behälterkörpers (2) vollständig umlaufende Teilbereiche (TB) der Brandschutzbeschichtung (4) anschließen.
  2. Druckbehälter (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Aussparung (11) in Umfangsrichtung (13) des Behälterkörpers (2) über wenigstens 60 Grad, insbesondere über wenigstens 90 Grad und ganz insbesondere über wenigstens oder genau 180 Grad, erstreckt.
  3. Druckbehälter (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Aussparung (11) in Umfangsrichtung (13) des Behälterkörpers (2) über wenigstens oder genau 270 Grad erstreckt.
  4. Druckbehälter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (11) in Umfangsrichtung (13) des Behälterkörpers (2) vollständig umläuft.
  5. Druckbehälter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brandschutzbeschichtung (4) aus einem Quellmaterial gebildet ist, welches infolge einer Erhitzung des Quellmaterials aufquillt.
  6. Druckbehälter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brandschutzbeschichtung (4) eine spezifische Wärmekapazität von wenigstens oder genau 900 J/kg/K und/oder eine Dichte von wenigstens 1300 kg/m3 aufweist.
  7. Druckbehälter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erstreckungsrichtung (5) eine Längserstreckungsrichtung (5) des Behälterkörpers (2) ist, welcher sich entlang seiner Längserstreckungsrichtung (5) länglich erstreckt.
  8. Druckbehälter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die außenumfangsseitige Oberfläche (3) des Behälterkörpers (2) zumindest überwiegend mit der Brandschutzbeschichtung (4) versehen ist.
  9. Druckbehälter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die außenumfangsseitige Oberfläche (3) des Behälterkörpers (2) mit Ausnahme der Aussparung (11) vollständig mit der Brandschutzbeschichtung (4) versehen ist.
  10. Kraftfahrzeug, mit wenigstens einem Druckbehälter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
DE102022127049.1A 2022-10-17 2022-10-17 Druckbehälter zum Speichern eines gasförmigen Kraftstoffes sowie Kraftfahrzeug Pending DE102022127049A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022127049.1A DE102022127049A1 (de) 2022-10-17 2022-10-17 Druckbehälter zum Speichern eines gasförmigen Kraftstoffes sowie Kraftfahrzeug
PCT/EP2023/078788 WO2024083798A1 (de) 2022-10-17 2023-10-17 Druckbehälter zum speichern eines gasförmigen kraftstoffes sowie kraftfahrzeug

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022127049.1A DE102022127049A1 (de) 2022-10-17 2022-10-17 Druckbehälter zum Speichern eines gasförmigen Kraftstoffes sowie Kraftfahrzeug

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102022127049A1 true DE102022127049A1 (de) 2024-04-18

Family

ID=88504689

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102022127049.1A Pending DE102022127049A1 (de) 2022-10-17 2022-10-17 Druckbehälter zum Speichern eines gasförmigen Kraftstoffes sowie Kraftfahrzeug

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102022127049A1 (de)
WO (1) WO2024083798A1 (de)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111188989A (zh) 2020-01-19 2020-05-22 山东联星能源集团有限公司 车用玄武岩复合材料压力气瓶
DE102020120466A1 (de) 2020-08-04 2021-05-20 Audi Aktiengesellschaft Drucktank zur Speicherung von Brennstoff und Herstellverfahren
DE102020209664A1 (de) 2020-07-30 2022-02-03 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Druckgasspeichereinrichtung, Fahrzeug mit Druckgasspeichereinrichtung

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013016036A1 (de) * 2013-09-26 2015-03-26 Daimler Ag Vorrichtung zum Speichern von Gas unter hohem Druck

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111188989A (zh) 2020-01-19 2020-05-22 山东联星能源集团有限公司 车用玄武岩复合材料压力气瓶
DE102020209664A1 (de) 2020-07-30 2022-02-03 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Druckgasspeichereinrichtung, Fahrzeug mit Druckgasspeichereinrichtung
DE102020120466A1 (de) 2020-08-04 2021-05-20 Audi Aktiengesellschaft Drucktank zur Speicherung von Brennstoff und Herstellverfahren

Also Published As

Publication number Publication date
WO2024083798A1 (de) 2024-04-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10356852B4 (de) Druckbehälter zur Speicherung von Gas und Verfahren zum Füllen eines Druckbehälters
DE102007044189A1 (de) Drucktanksystem mit wärmeleitender Schicht
DE102017219822A1 (de) Flüssigkeitsraketentriebwerk-Baugruppen und zugehörige Verfahren
DE19854581A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Umwandeln des Boil-Off-Gases von Kryo-Kraftstofftanks
DE102022127049A1 (de) Druckbehälter zum Speichern eines gasförmigen Kraftstoffes sowie Kraftfahrzeug
DE102011056418B4 (de) Lasttragende Armierung von innendruckbeaufschlagten Hohlkörpern
AT350516B (de) Verfahren zur herstellung eines schutzmantels fuer die fuellung eines druckgasbehaelters
DE102011007361A1 (de) Druckbehälter, insbesondere für ein Kraftfahrzeug
WO1994008195A1 (de) Wärmespeicher, insbesondere latentwärmespeicher
DE19816692A1 (de) Brennkammerdichtungsanordnung mit hohem Rückstellungsvermögen
DE102006052382B4 (de) Nichtmetallischer Druckgasbehälter
EP1704001A1 (de) Gebogenes doppelwandiges bauteil, wie z.b. ein luftspaltisoliertes abgasrohr, und verfahren zu dessen herstellung
DE69922142T2 (de) Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen dünnwandigen Balges aus rostfreiem Stahl
DE102020103863B4 (de) Fremd gezündete Hubkolben-Brennkraftmaschine mit einem Vorkammerzündsystem
DE102016220148A1 (de) Druckbehälter mit einer den Behälter umgebenden Leitung sowie Herstellungsverfahren
DE102017114171B4 (de) Spindelelement eines Kugelgewindetriebs
DE102020106397A1 (de) Fremd gezündete Hubkolben-Brennkraftmaschine mit einem Vorkammerzündsystem
DE1813249A1 (de) Dichtungsmaterial
DE102021124236A1 (de) Druckbehälter, Druckbehältersystem, Kraftfahrzeug und Verfahren zum Ausbilden von Rippen
DE102019122559A1 (de) Fremd gezündete Hubkolben-Brennkraftmaschine mit einem Vorkammerzündsystem
WO2023006869A1 (de) Druckbehälter, druckbehältersystem, kraftfahrzeug und verfahren zum ausbilden von rippen
DE102021210310A1 (de) Vorrichtung zur Speicherung eines gasförmigen Mediums
DE102021203101A1 (de) Zündkerze und ein Verfahren zur Herstellung einer Zündkerze
DE19959303A1 (de) Vorrichtung zur Abgasbehandlung einer Brennkraftmaschine
DE3334689C2 (de)

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified