DE19547752A1 - Kraftstoffbehälter für druckbeaufschlagte Gase - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffbehälter für druckbeaufschlagte Gase. Die im Kraftstoffbehälter enthaltenen Gase dienen vorzugsweise als Brennstoff eines Verbrennungsmotors, insbesondere in einem Kraftfahrzeug.

Als Gase kommen beispielsweise liquified petroleum gas, abgekürzt LPG, com­ pressed natural gas, abgekürzt CNG und liquified natural gas, abgekürzt LNG in Frage.

Bei den Flüssiggasen wie LPG und LNG herrscht im Kraftstoffbehälter Umge­ bungsdruck bzw. ein Druck von ca. 5 bis 10 bar, wobei die Temperatur im Kraft­ stoffbehälter entsprechend dem Siedepunkt des verflüssigten Gases niedrig ist und beispielsweise bei flüssigem Wasserstoff -253°C beträgt.

Beim CNG handelt es sich um Erdgas, das bei einem hohen Druck, beispielsweise 200 bar, und bei Umgebungstemperatur im Kraftstoffbehälter oder Drucktank ge­ speichert ist.

Die Speicherung der druckbeaufschlagten Gase erfolgt heute in zylindrischen Fla­ schen. Durch die niedrige Energiedichte der Gase ist zur Erreichung einer akzep­ tablen Speichermenge ein großes Volumen notwendig, wodurch die bekannten Kraftstoffbehälter eine große Wandstärke und ein hohes Gewicht aufweisen. Auf­ grund der Druckverhältnisse darf der Kraftstoffbehälter ein vorgegebenes Verhält­ nis der Länge des Kraftstoffbehälters zu seinem Durchmesser nicht unterschreiten.

Die Größe und die Form der vorbekannten Gas-Kraftstoffbehälter bedingt, daß diese Kraftstoffbehälter im Innenraum oder Kofferraum eines Kraftfahrzeuges un­ tergebracht werden müssen, so daß der im Kraftfahrzeug zur Verfügung stehende Raum erheblich verringert ist.

Eine Verteilung des Gasvolumens auf mehrere kleine Kraftstoffbehälter oder Fla­ schen bedingt einen hohen Aufwand für die Zusatzeinrichtungen wie Flaschen­ hähne, Sicherheitseinrichtungen und Hochdruck-Leitungen mit Verbindungsele­ menten.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Kraftstoffbehälter für druckbeaufschlagte Gase zu schaffen, mit dem eine raumsparende Anordnung im oder am Fahrzeug möglich ist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Der erfindungsgemäße Kraftstoffbehälter zeichnet sich dadurch aus, daß die Spei­ cherung des Gases in einer einzigen, dem vorherrschenden Druck angepaßten Rohrleitung erfolgt. Die Rohrleitung ist entsprechend den Einbauverhältnissen räumlich geformt, wobei der Durchmesser und die Länge der Rohrleitung so be­ messen ist, daß das daraus resultierende in der Rohrleitung vorhandene Innenvo­ lumen dem erforderlichen Speichervolumen entspricht. Dadurch ist eine beliebige variierbare Anpassung an den Einbauraum möglich.

Durch die Verwendung nur einer einzigen Rohrleitung sind wie bei der Verwendung einer einzigen Druckflasche die entsprechenden Zusatzeinrichtungen, wie zum Beispiel Einrichtungen zum Öffnen und Schließen, nur einmalig notwendig. Durch eine geeignete Faltung oder Wicklung der Rohrleitung ist nahezu jede beliebige Tankform denkbar, wobei sichergestellt sein muß, daß die beim Wickeln, Biegen oder Falten auftretenden Formen die Strömung des Gases nicht behindern.

Eine vorteilhafte Anordnung der Rohrleitung besteht darin, daß eine erste Schicht oder ein erstes Paket gebildet wird, indem die Rohrleitung spiralförmig oder parallel aneinanderliegend, beispielsweise zickzackförmig auf den erforderlichen Durch­ messer gebogen wird. An diese erste Schicht schließen sich die weiteren Schich­ ten an, deren Durchmesser dem vorhandenen Einbauraum angepaßt sind.

Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnungen beispielshalber beschrieben. Dabei zeigen

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform eines Kraftstoff­ behälters,

Fig. 2 eine Ansicht von vorne auf den in Fig. 1 gezeigten Kraftstoffbehälter,

Fig. 3 eine Ansicht von der Seite des in der Fig. 1 gezeigten Kraftstoffbehälters,

Fig. 4 eine Ansicht von vorne einer zweiten Ausführungsform eines als Satteltank ausgebildeten Kraftstoffbehälters, mit einer im wesentlichen senkrechten Anordnung von einzelnen Rohrleitungs-Schichten und

Fig. 5 eine Ansicht von vorne einer dritten Ausführungsform eines als Satteltank ausgebildeten Kraftstoffbehälters mit im wesentlichen waagrecht liegenden Rohrleitungs-Schichten.

Die Fig. 1 zeigt einen Kraftstoffbehälter 1, der aus einer einzigen Rohrleitung 2 besteht. Das eine Ende 3 der Rohrleitung 2 ist mit den üblichen Einrichtungen 4 zum Befüllen der Rohrleitung 2 mit Gas bzw. zur Entnahme von Gas aus der Rohrleitung 2 versehen. Eine solche Einrichtung kann beispielsweise ein Hahn oder ein Sicherheitsventil sein. Das andere Ende 5 der Rohrleitung 2 ist verschlos­ sen. Das Verschließen des Endes 5 der Rohrleitung 2 kann beispielsweise durch Werkstoffbehandlung wie Schweißen oder durch das Einsetzen eines dicht ver­ schließenden Deckels 6 oder dergleichen erfolgen.

Die in der Fig. 1 dargestellte erste Ausführungsform eines Kraftstoffbehälters 1 be­ steht im wesentlichen aus zehn hintereinander angeordneten Schichten oder Packungen 7, wobei jede einzelne Schicht 7 durch eine spiralförmige Anordnung der Rohrleitung 2 in einer Ebene entsteht. In der Ausführungsform der Fig. 1 sind in der ersten Schicht ca. fünf Windungen 8 dargestellt.

Der Kraftstoffbehälter 1 weist sowohl in der Ansicht von vorne in der Fig. 2 als auch in der Ansicht von der Seite in der Fig. 3 eine Rechteckform auf, so daß der Kraft­ stoffbehälter 1 im wesentlichen die Form eines Quaders hat. In der Fig. 2 bleibt in der ersten Schicht ein Leerraum 9 übrig, an dessen oberen Ende 10 ein Übergang 11 von der ersten Schicht zur nachfolgenden Schicht erkennbar ist.

Die in der Fig. 4 gezeigte zweite Ausführungsform eines Kraftstoffbehälters 12 ist im wesentlichen in drei Bereiche 13, 14, 15 unterteilbar, wobei die beiden äußeren Bereiche 13 und 15 im wesentlichen die gleiche Geometrie in bezug auf ihren Durchmesser und ihre Länge aufweisen, während der mittlere Bereich 14 eine kür­ zere Länge und einen geringeren Durchmesser hat. Gemeinsam ist den drei Berei­ chen 13, 14, 15, daß die einzelnen durch eine einzige Rohrleitung 16 gebildeten Schichten 17 im wesentlichen parallel zu einer vertikalen Achse x ausgerichtet sind. Die einzelnen Schichten 17 sind dabei beispielsweise wie in der Fig. 2 spiral­ förmig aufgewickelt. Die Rohrleitung 16 weist ein offenes Ende 18 auf, das durch eine Einrichtung 19 nach Bedarf geöffnet oder verschlossen werden kann. Das andere Ende 20 der Rohrleitung 16 ist verschlossen.

Die in der Fig. 5 gezeigte dritte Ausführungsform eines Kraftstoffbehälters 21 weist ebenfalls drei Bereiche 22, 23, 24 auf, die aus einzelnen, durch eine einzige Rohr­ leitung 25 gebildete Schichten 26 besteht. Der Kraftstoffbehälter 21 ist an seinem einen Ende 27 mit einer Einrichtung 28 zum Öffnen und Schließen der Rohrleitung 25 versehen, wobei das andere Ende der Rohrleitung 25 verschlossen ist. Die ein­ zelnen Schichten 26 sind weitestgehend horizontal ausgerichtet.

Die Rohrleitungen 2,16, 25 sind so ausgelegt, daß sie resistent gegen die verwen­ deten Gase sind und auch bei einem Hochdruck von beispielsweise 200 bar ver­ wendet werden können.

Claims (8)

1. Kraftstoffbehälter für druckbeaufschlagte Gase, die als Brennstoff für einen Verbrennungsmotor dienen, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftstoffbehälter (1, 12, 21) aus einer einzigen Rohrleitung (2,16, 25) aufgebaut ist, die entsprechend der Form des vorhandenen Einbauraumes in einem Kraftfahrzeug aufgewickelt oder geformt ist und daß das eine Ende (3, 18, 27) der Rohrleitung (2, 16, 25) mit einer Einrichtung (4, 19, 28) versehen ist, durch die dieses Ende (3, 18, 27) nach Bedarf geöffnet oder verschlossen werden kann.

2. Kraftstoffbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das andere Ende (5, 20) der Rohrleitung (2, 16, 25) verschlossen ist.

3. Kraftstoffbehälter nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitung (2, 16, 25) zunächst in einer Ebene zu einer Schicht (7, 17, 26) aufgewickelt oder gefaltet ist, an die sich die nächste Schicht anschließt.

4. Kraftstoffbehälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitung so gewickelt ist, daß durch mehrfachen Wechsel der Wicklungsrichtungen sich kreuzende übereinan­ derliegende Schichten ergeben, die zu einem in sich stabilen Kraftstoffbe­ hälter führen.

5. Kraftstoffbehälter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitung in den einzelnen Schichten axial, radial oder diagonal verläuft.

6. Kraftstoffbehälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitung (2, 16, 25) spiralförmig auf­ gewickelt ist.

7. Kraftstoffbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitung (2, 16, 25) zickzackförmig gefaltet ist.

8. Kraftstoffbehälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser und die Länge des Kraft­ stoffbehälters (1, 12, 21) durch die Anzahl der Windungen (8) und durch die Anzahl der Schichten (7, 17, 26) bestimmt ist.