DE202020105221U1 - Integrierter Druckbehälter aus Verbundwerkstoff mit Ventil und Ventilsitz aus Verbundwerkstoff - Google Patents

Integrierter Druckbehälter aus Verbundwerkstoff mit Ventil und Ventilsitz aus Verbundwerkstoff Download PDF

Info

Publication number
DE202020105221U1
DE202020105221U1 DE202020105221.7U DE202020105221U DE202020105221U1 DE 202020105221 U1 DE202020105221 U1 DE 202020105221U1 DE 202020105221 U DE202020105221 U DE 202020105221U DE 202020105221 U1 DE202020105221 U1 DE 202020105221U1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
composite material
composite
valve
pressure vessel
valve seat
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.)
Active
Application number
DE202020105221.7U
Other languages
English (en)
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.)
Choren Industrietechnik GmbH
Choren Industries GmbH
Original Assignee
Choren Industrietechnik GmbH
Choren Industries GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Choren Industrietechnik GmbH, Choren Industries GmbH filed Critical Choren Industrietechnik GmbH
Priority to DE202020105221.7U priority Critical patent/DE202020105221U1/de
Publication of DE202020105221U1 publication Critical patent/DE202020105221U1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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
    • 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
    • F17C1/04—Protecting sheathings
    • F17C1/06—Protecting sheathings built-up from wound-on bands or filamentary material, e.g. wires
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C13/00—Details of vessels or of the filling or discharging of vessels
    • F17C13/04—Arrangement or mounting of valves
    • 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
    • F17C2201/0109—Shape cylindrical with exteriorly curved end-piece
    • 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
    • F17C2203/0604—Liners
    • 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
    • F17C2203/0617—Single wall with one layer
    • 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
    • F17C2203/0658—Synthetics
    • F17C2203/0663—Synthetics in form of fibers or filaments
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2205/00—Vessel construction, in particular mounting arrangements, attachments or identifications means
    • F17C2205/03—Fluid connections, filters, valves, closure means or other attachments
    • F17C2205/0302—Fittings, valves, filters, or components in connection with the gas storage device
    • F17C2205/0305—Bosses, e.g. boss collars
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2205/00—Vessel construction, in particular mounting arrangements, attachments or identifications means
    • F17C2205/03—Fluid connections, filters, valves, closure means or other attachments
    • F17C2205/0302—Fittings, valves, filters, or components in connection with the gas storage device
    • F17C2205/0323—Valves
    • F17C2205/0329—Valves manually actuated
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2205/00—Vessel construction, in particular mounting arrangements, attachments or identifications means
    • F17C2205/03—Fluid connections, filters, valves, closure means or other attachments
    • F17C2205/0302—Fittings, valves, filters, or components in connection with the gas storage device
    • F17C2205/0323—Valves
    • F17C2205/0332—Safety valves or pressure relief valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2205/00—Vessel construction, in particular mounting arrangements, attachments or identifications means
    • F17C2205/03—Fluid connections, filters, valves, closure means or other attachments
    • F17C2205/0388—Arrangement of valves, regulators, filters
    • F17C2205/0394—Arrangement of valves, regulators, filters in direct contact with the pressure vessel
    • 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
    • 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
    • F17C2250/00—Accessories; Control means; Indicating, measuring or monitoring of parameters
    • F17C2250/06—Controlling or regulating of parameters as output values
    • F17C2250/0605—Parameters
    • F17C2250/0631—Temperature
    • 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
    • F17C2260/011—Improving strength
    • 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
    • F17C2260/012—Reducing weight
    • 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
    • F17C2260/03—Dealing with losses
    • F17C2260/035—Dealing with losses of fluid
    • F17C2260/036—Avoiding leaks
    • 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
    • F17C2270/0102—Applications for fluid transport or storage on or in the water
    • F17C2270/0105—Ships
    • 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
    • F17C2270/0171—Trucks
    • 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
    • F17C2270/0173—Railways
    • 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
    • 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
    • F17C2270/0186—Applications for fluid transport or storage in the air or in space
    • F17C2270/0189—Planes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/32—Hydrogen storage

Landscapes

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

Abstract

Druckbehälter aus Verbundwerkstoff mit Ventil und Ventilsitz aus Verbundwerkstoff dadurch gekennzeichnet, dass
- der Druckbehälter 1, das Ventil 2, und der Ventilsitz 3 vollständig unter Verwendung von Verbundwerkstoff konzipiert und hergestellt sind;
- der betreffende integrierte, vollständig aus Verbundwerkstoff bestehende Druckbehälter aus einem Zylinder oder einem Kegel sowie aus Rundbögen an beiden Enden besteht;
- die Konzeption des betreffenden integrierten, vollständig aus Verbundwerkstoff bestehenden Druckbehälters mit zwei Typen von Druckbehältern kompatibel ist: (1) Druckbehälter mit Innenbehälter 4 aus Verbundwerkstoff; sowie (2) Druckbehälter ohne Innenbehälter;
- für den Druckbehälter aus Verbundwerkstoff mit Innenbehälter drei Konzeptionen vorgesehen sind: (1) das Ventil aus Verbundwerkstoff und der Ventilsitz aus Verbundwerkstoff sind sämtlich unabhängig von dem Druckbehälter konzipiert und hergestellt und werden schließlich zusammenmontiert; (2) der Ventilsitz aus Verbundwerkstoff und der Innenbehälter aus Verbundwerkstoff sind integriert konzipiert und hergestellt, wobei das Ventil aus Verbundwerkstoff anschließend an der genannten integrierten Konstruktion montiert wird; (3) das Ventil aus Verbundwerkstoff, der Ventilsitz und der Innenbehälter aus Verbundwerkstoff sind integriert konzipiert und hergestellt;
- für den Druckbehälter aus Verbundwerkstoff ohne Innenbehälter ebenfalls drei Konzeptionen vorgesehen sind: (1) das Ventil aus Verbundwerkstoff und der Ventilsitz aus Verbundwerkstoff sind sämtlich unabhängig von dem Druckbehälter konzipiert und hergestellt und werden schließlich zusammenmontiert; (2) der Ventilsitz aus Verbundwerkstoff und die Beschichtung aus Verbundwerkstoff des Druckbehälters sind integriert konzipiert und hergestellt, wobei das Ventil aus Verbundwerkstoff anschließend an der genannten integrierten Konstruktion montiert wird; (3) das Ventil aus Verbundwerkstoff und der Ventilsitz sind integriert konzipiert und hergestellt, wobei die Beschichtung des Druckbehälters aus Verbundwerkstoff (Kohlenstoffaser oder Glasfaser) anschließend um die genannte integrierte Konstruktion gewickelt wird.

Description

  • Stand der Technik
  • Das vorliegende Gebrauchsmuster stellt die Konzeption für einen Druckbehälter aus Verbundwerkstoff mit Ventil und Ventilsitz aus Verbundwerkstoff bereit. Die Entwicklung der Technologie erneuerbarer Energien der letzten Jahre führte dazu, dass Wasserstoffenergie allmählich als wesentliches Ersatzprodukt für fossile Energien betrachtet wird und die absolut umweltfreundliche Energie der Zukunft darstellt. Im Zuge der Entwicklung von Transportmitteln für erneuerbare Energien, sind Kraftfahrzeuge, Züge, Fluggeräte, Schiffe usw. mit Brennstoffzellen entwickelt worden, wobei einige dieser Produkte bereits in Betrieb genommen wurden Gegenwärtig sind für die Gasspeichersysteme solcher Brennstoffzellen - Systeme zumeist Hochdruck-Wasserstoffspeichertanks mit Drücken von 350 Bar bis 700 Bar in Verwendung, wobei in begrenztem Raum größere Wasserstoffmengen gespeichert werden können. Bei solch hohem Druck bieten Tanks aus Verbundwerkstoff die Vorteile geringen Gewichts und langer Lebensdauer. Die aktuellen Hochdruck-Wasserstoffspeichertanks liegen hauptsächlich als Typ III (die Außenfläche des Innenbehälters aus Aluminiumlegierung ist mit Verbundwerkstoff umwickelt) und Typ IV (die Außenfläche des Innenbehälters aus Verbundwerkstoff ist mit Verbundwerkstoff umwickelt) vor. Im Zuge der kontinuierlichen Entwicklung der Leichtbauweise ist auch bei den Wasserstoffspeichertanks eine Entwicklungstendenz zur Konstruktion ohne Innenbehälter zu beobachten. Beispielsweise ist der Wasserstoffspeichertank vom Typ V ohne Innenbehälter entwickelt worden. Allerdings liegt für eines der wesentlichen Teile von gegenwärtigen Wasserstoffspeichertanks - das Ventil und der Ventilsitz - nach wie vor zumeist eine Konzeption mit Edelstahl oder Aluminiumlegierung vor, was dazu führt, dass an der Verbindungstelle mit dem Innenbehälter eine Technologie mit hermetischer Abdichtung erforderlich ist, um die Gasdichtigkeit zu gewährleisten, wobei gleichzeitig das Phänomen der Wasserstoff-Versprödung zu vermeiden ist.
  • In der letzten Zeit wurde die Technologie zur Konzeption und Herstellung gewöhnlicher Ventile unter Verwendung von Verbundwerkstoff entwickelt. Das vorliegende Gebrauchsmuster stellt eine Verwendung von Ventil und Ventilsitz aus Verbundwerkstoff für Hochdruck-Wasserstoffspeichertanks bereit, was die Leichtbauweise des Tanks weiter verbessern kann und die Lebensdauer verlängert. Außerdem wird das Phänomen der Wasserstoff-Versprödung vermieden. Gleichzeitig können im Zuge der Entwicklung der 3D-Drucktechnologie das Ventil und der Ventilsitz auf Verbundwerkstoff gemeinsam mit dem Tank integriert hergestellt werden, was die Druckbelastbarkeit des Wasserstoffspeichertanks weiter erhöht, beispielsweise auf einen Druck von 900 Bar, so dass die Wasserstoffspeicherrate des Produkts noch gesteigert wird. Gleichzeitig kann das vorliegende Gebrauchsmuster für andere gewöhnliche Gasspeichertanks verwendet werden, beispielsweise für Erdgasspeichertanks relativ geringen Drucks, wobei das Produkt eine längere Lebensdauer und höhere Zuverlässigkeit erhält.
  • Für die Konzeption des Ventils aus Verbundwerkstoff hat die bisherige Praxis die Realisierbarkeit von Ventilen aus Verbundwerkstoff belegt. Bis heute sind allerdings noch keine Patente vorhanden, bei denen integrierte Wasserstoffspeichertanks aus Verbundwerkstoff mit Ventil und Ventilsitz aus Verbundwerkstoff offenbart werden. Das Patent US8074826 offenbart die Konzeption für einen vollständig aus Verbundwerkstoff bestehenden Druckbehälter ohne Innenbehälter sowie für einen Gasspeichertank. Bei dem betreffenden Patent wird für das Ventil und den Ventilsitz allerdings nach wie vor Metall verwendet. Das Patent US20150136789A1 offenbart die Konzeption für einen Ventilsitz aus Verbundwerkstoff für einen Druckbehälter, wobei der genannte Ventilsitz jeweils mit Beschichtungen unterschiedlicher Werkstoffe für die Herstellung des Druckbehälters kombiniert werden kann. Allerdings sieht das betreffende Patent keine integrierte Konzeption für ein Ventil aus Verbundwerkstoff vor. Das Patent JP2011273975A offenbart die Konzeption für ein Ventil aus Verbundwerkstoff, wobei das genannte Ventil hauptsächlich im Heiz- und Kühlsystem für Wärmepumpen verwendet wird. Das Patent CN1049382 offenbart einen Ventilsitz aus Verbundwerkstoff zur Vermeidung von Kriechen. Das Patent US20110121219A1 offenbart ein Schmetterlingsventil aus Verbundwerkstoff.
  • Ausführungsformen
  • Wie in 1 gezeigt, kann der Hochdruck-Gasspeichertank aus Verbundwerkstoff mit einem Innenbehälter aus Verbundwerkstoff versehen sein, wobei dieser Tanktyp der Tanktyp IV ist. In den letzten Jahren wurden auch Hochdruck-Gasspeichertanks ohne Innenbehälter entwickelt, wobei dieser Tanktyp der Tanktyp V ist. In 1, 1 ist ein Tank aus Verbundwerkstoff gezeigt, dessen Außenschicht üblicherweise aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFRP) oder Glasfaser besteht. 2 ist das Ventil und 3 der Ventilsitz an beiden Enden des Gasspeichertanks. Bei dem vorliegenden Gebrauchsmuster sind Ventil und Ventilsitz aus Verbundwerkstoff konzipiert. 4 ist der Innenbehälter aus Verbundwerkstoff.
  • Bei dem vorliegenden Gebrauchsmuster bestehen für den Gasspeichertank mit und ohne Innenbehälter jeweils 3 Ausführungsformen für das Ventil aus Verbundwerkstoff. 2 zeigt die Ausführungsform eines Gasspeichertanks mit Ventil aus Verbundwerkstoff. In 2 (a) ist 4 der Innenbehälter aus Verbundwerkstoff, 5 die Verbundwerkstoff-Beschichtung (kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff oder Glasfaser), 6 der Ventilsitz aus Verbundwerkstoff und 7 das Ventil aus Verbundwerkstoff. Diese Teile sind jeweils unabhängig zusammenmontiert. Bei dem Ventil 7 aus Verbundwerkstoff sind im Inneren eine Gasfüllöffnung 8 und eine Gasfreisetzöffnung 9 vorgesehen. Diese beiden Teile werden bei regulärem Betrieb des Gasspeichertanks für die Gasfüllung und für den Gastransport zu den hinteren Teilen verwendet, beispielsweise zu einer Brennstoffzelle. Um zu verhindern, dass bei regulärem Betrieb des Gasspeichertanks Sicherheitsrisiken wie übermäßige Erwärmung oder übermäßiger Druck auftreten, ist in dem Gasspeichertank ein Temperatursensor 10 vorgesehen. Falls die Temperatur oder der Druck die Schwellenwerte überschreiten, wird die thermisch aktivierte Gasfreisetzöffnung 11 zur Gasausleitung in Betrieb genommen. Gleichzeitig ist an dem Ventil die manuelle Gasfreisetzöffnung 12 vorgesehen, über welche bei Bedarf die manuelle Gasfreisetzung durchgeführt wird.
  • In 2 (b) ist eine Konzeption mit Verbundwerkstoff vorgesehen, wobei die integrierte Herstellung von Innenbehälter und Ventilsitz möglich ist, wobei der Innenbehälter 13 aus Verbundwerkstoff mit enthaltenem Ventilsitz entsteht. Dies vereinfacht die Konstruktion und verhindert, dass eine mangelhafte Verbindung von Innenbehälter und Ventilsitz zu Leckage von Gas bis hin zu Unfällen führt.
  • In 2 (c) ist eine weitere integrierte Konzeption mit Innenbehälter aus Verbundwerkstoff, Ventil und Ventilsitz als 14 gezeigt. In diesem Falle bedarf es keinen speziellen Ventilsitzes mehr. Die betreffende Konzeption ist für eine Herstellung durch 3D-Drucktechnologie geeignet. Bei der Konzeption der integrierten Konstruktion 14 aus Verbundwerkstoff sind Räume für Gaseinlassöffnung 8, Gasauslassöffnung 9, Temperatursensor 10, thermisch aktivierte Überdruck-Gasfreisetzöffnung 11 und manuelle Gasfreisetzöffnung 12 vorgesehen, um zu gewährleisten, dass die unterschiedlichen Sensoren nach der integrierten Herstellung des Tanks aus Verbundwerkstoff mit Ventil aus Verbundwerkstoff montiert werden können beziehungsweise dass bei Wirkungsverlust der Sensoren eine einfache Demontage möglich ist. Im Vergleich zu der Konzeption aus 2 (b) ist die Konstruktion bei der betreffenden Figur noch vereinfacht bei Gewichtsverringerung des Speichertanks. Dies vermeidet ebenfalls die Gasleckage bei mangelhafter Verbindung der jeweiligen Teile und verlängert die Lebensdauer des Produkts.
  • Eine andere Ausführungsform des vorliegenden Gebrauchsmusters sieht einen Gasspeichertanks aus Verbundwerkstoff ohne Innenbehälter vor, was durch den Innenbehälter hervorgerufene thermische Verformungen reduziert, wobei gleichzeitig eine weitere Gewichtsverringerung des Gasspeichertanks erfolgt und die die Gasspeicherrate erhöht wird. Wie in 3 gezeigt, sind drei Konzeptionen für den Gasspeichertanks ohne Innenbehälter vorgesehen: In 3 (a) sind die Verbundwerkstoff-Beschichtung 5, der Ventilsitz 6 und das Ventil 7 jeweils unabhängig zusammenmontiert. Die Konzeption des Ventils 7 ist mit der in 2 (a) gezeigten Konzeption identisch. In 3 (b) wird die Verbundwerkstoff-Beschichtung gemeinsam mit dem Ventilsitz hergestellt, so dass die integrierte Beschichtung 15 mit Ventilsitz entsteht, an der das Ventil 7 montiert wird. Dies bewirkt eine Vereinfachung der Konstruktion des Tanks. In 3 (c) erfolgt die Anwendung eines üblichen Verbundwerkstoff -Umwicklungsverfahrens des Tanks aus Verbundwerkstoff, wobei das vorliegende Gebrauchsmuster weiter eine integrierte Konzeption von Ventil aus Verbundwerkstoff und Ventilsitz aus Verbundwerkstoff vorsieht (integriertes Ventil 16 aus Verbundwerkstoff). Diese Konzeption ist für die fortschrittliche 3D-Drucktechnologie geeignet. Nach der erfolgten Herstellung erfolgt an dem integrierten Ventil 16 aus Verbundwerkstoff die Umwicklung mit Kohlenstofffaser oder Glasfaser. Bei dem integrierten Ventil 16 aus Verbundwerkstoff sind bei der Konzeption Räume zur Montage und Demontage von Gaseinlassöffnung 8, Gasauslassöffnung 9, Temperatursensor 10, thermisch aktivierte Überdruck-Gasfreisetzöffnung 11 und manuelle Gasfreisetzöffnung 12 vorgesehen, um zu gewährleisten, dass die unterschiedlichen Sensoren nach der integrierten Herstellung des Tanks aus Verbundwerkstoff mit Ventil aus Verbundwerkstoff montiert werden können, beziehungsweise dass bei Wirkungsverlust der Sensoren eine einfache Demontage möglich ist. Diese Konzeption bedeutet eine maximale Vereinfachung der Konstruktion und realisiert die tatsächliche vollständige Herstellung des Gasspeichertanks aus Verbundwerkstoff, wobei Kopplungen und Verbindungen zwischen unterschiedlichen Werkstoffen reduziert werden und die Lebensdauer des Produkts verlängert wird.
  • Es ist darauf hinzuweisen, dass die Abmessungen der für das vorliegende Gebrauchsmuster verwendeten Teile gemäß den Anforderungen bei der Ausführung nach den tatsächlichen technischen Erfordernissen berechnet und bestimmt werden. Gleichzeitig gilt, dass wenn in einigen Fällen einige Teile des Ventils aus Verbundwerkstoff nicht durch Verbundwerkstoff ersetzt werden können, beispielsweise Federn, nach wie vor Metallteile verwendet werden können.
  • Bezugszeichen der Figuren
  • Figurenliste
    • 1 zeigt einen Hochdruck-Gasspeichertank aus Verbundwerkstoff mit Ventil aus Verbundwerkstoff. 1 (a) zeigt einen Druckbehälter mit Innenbehälter, 1 (b) einen Druckbehälter ohne Innenbehälter.
    • 2 zeigt eine Konzeption des Ventilsitzes des Ventils des Gasspeichertanks aus Verbundwerkstoff mit Innenbehälter.
    • 3 zeigt eine Konzeption des Ventilsitzes aus Verbundwerkstoff des Ventils des Gasspeichertanks aus Verbundwerkstoff ohne Innenbehälter.
    • 1-
    Tanks aus Verbundwerkstoff
    2-
    Ventil
    3-
    Tankstopfen
    4-
    Innenbehälter aus Verbundwerkstoff
    5-
    Verbundwerkstoff-Beschichtung
    6-
    Ventilsitz
    7-
    Ventil
    8-
    Gaseinlassöffnung
    9-
    Gasauslassöffnung
    10-
    Temperatursensor
    11-
    Thermisch aktivierte Freisetzventilöffnung
    12-
    Manuelle Freisetzventilöffnung
    13-
    Integrierter Innenbehälter mit Ventilsitz
    14-
    Integrierter Innenbehälter mit Ventil aus Verbundwerkstoff
    15-
    Integrierte Verbundwerkstoff-Beschichtung mit Ventilsitz
    16-
    Integriertes Ventil aus Verbundwerkstoff, an welchen die unmittelbare Umwicklung mit Verbundwerkstoff (Kohlenstofffaser oder Glasfaser) möglichst zur Bildung eines integrierten Gasspeichertanks in Leichtbauweise
  • 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
    • US 8074826 [0003]
    • US 20150136789 A1 [0003]
    • JP 2011273975 A [0003]
    • CN 1049382 [0003]
    • US 20110121219 A1 [0003]

Claims (5)

  1. Druckbehälter aus Verbundwerkstoff mit Ventil und Ventilsitz aus Verbundwerkstoff dadurch gekennzeichnet, dass - der Druckbehälter 1, das Ventil 2, und der Ventilsitz 3 vollständig unter Verwendung von Verbundwerkstoff konzipiert und hergestellt sind; - der betreffende integrierte, vollständig aus Verbundwerkstoff bestehende Druckbehälter aus einem Zylinder oder einem Kegel sowie aus Rundbögen an beiden Enden besteht; - die Konzeption des betreffenden integrierten, vollständig aus Verbundwerkstoff bestehenden Druckbehälters mit zwei Typen von Druckbehältern kompatibel ist: (1) Druckbehälter mit Innenbehälter 4 aus Verbundwerkstoff; sowie (2) Druckbehälter ohne Innenbehälter; - für den Druckbehälter aus Verbundwerkstoff mit Innenbehälter drei Konzeptionen vorgesehen sind: (1) das Ventil aus Verbundwerkstoff und der Ventilsitz aus Verbundwerkstoff sind sämtlich unabhängig von dem Druckbehälter konzipiert und hergestellt und werden schließlich zusammenmontiert; (2) der Ventilsitz aus Verbundwerkstoff und der Innenbehälter aus Verbundwerkstoff sind integriert konzipiert und hergestellt, wobei das Ventil aus Verbundwerkstoff anschließend an der genannten integrierten Konstruktion montiert wird; (3) das Ventil aus Verbundwerkstoff, der Ventilsitz und der Innenbehälter aus Verbundwerkstoff sind integriert konzipiert und hergestellt; - für den Druckbehälter aus Verbundwerkstoff ohne Innenbehälter ebenfalls drei Konzeptionen vorgesehen sind: (1) das Ventil aus Verbundwerkstoff und der Ventilsitz aus Verbundwerkstoff sind sämtlich unabhängig von dem Druckbehälter konzipiert und hergestellt und werden schließlich zusammenmontiert; (2) der Ventilsitz aus Verbundwerkstoff und die Beschichtung aus Verbundwerkstoff des Druckbehälters sind integriert konzipiert und hergestellt, wobei das Ventil aus Verbundwerkstoff anschließend an der genannten integrierten Konstruktion montiert wird; (3) das Ventil aus Verbundwerkstoff und der Ventilsitz sind integriert konzipiert und hergestellt, wobei die Beschichtung des Druckbehälters aus Verbundwerkstoff (Kohlenstoffaser oder Glasfaser) anschließend um die genannte integrierte Konstruktion gewickelt wird.
  2. Integrierter Druckbehälter aus Verbundwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Druckbehälter aus Verbundwerkstoff hauptsächlich bei Transportmitteln erneuerbarer Energien verwendet wird, wie Brennstoffzellen-Fahrzeugen, Brennstoffzellen-Zügen, Brennstoffzellen-Fluggeräten, Brennstoffzellen-Schiffen usw., um Gase zu speichern, beispielsweise Wasserstoff oder Erdgas, usw.
  3. Integrierter Druckbehälter aus Verbundwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Ventils aus Verbundwerkstoff eine Gaseinlassöffnung und eine Gasauslassöffnung, eine thermische Druckablassvorrichtung, eine Überlastkontrolle, eine manuelle Gasfreisetzöffnung usw. vorgesehen sind.
  4. Integrierter Druckbehälter aus Verbundwerkstoff nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Ventils aus Verbundwerkstoff für einige Teile, wie Federn, Sensoren, Sicherheitsvorrichtungen usw. bevorzugt Verbundwerkstoff verwendet wird.
  5. Integrierter Druckbehälter aus Verbundwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für die Herstellung des integrierten Ventils aus Verbundwerkstoff und den Ventilsitz aus Verbundwerkstoff bevorzugt die fortschrittliche 3D-Drucktechnologie verwendet wird.
DE202020105221.7U 2020-09-10 2020-09-10 Integrierter Druckbehälter aus Verbundwerkstoff mit Ventil und Ventilsitz aus Verbundwerkstoff Active DE202020105221U1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE202020105221.7U DE202020105221U1 (de) 2020-09-10 2020-09-10 Integrierter Druckbehälter aus Verbundwerkstoff mit Ventil und Ventilsitz aus Verbundwerkstoff

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE202020105221.7U DE202020105221U1 (de) 2020-09-10 2020-09-10 Integrierter Druckbehälter aus Verbundwerkstoff mit Ventil und Ventilsitz aus Verbundwerkstoff

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE202020105221U1 true DE202020105221U1 (de) 2020-11-10

Family

ID=73547450

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE202020105221.7U Active DE202020105221U1 (de) 2020-09-10 2020-09-10 Integrierter Druckbehälter aus Verbundwerkstoff mit Ventil und Ventilsitz aus Verbundwerkstoff

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE202020105221U1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113405016A (zh) * 2021-06-30 2021-09-17 中材科技(成都)有限公司 一种内密封结构高压复合气瓶

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113405016A (zh) * 2021-06-30 2021-09-17 中材科技(成都)有限公司 一种内密封结构高压复合气瓶

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102009008051B4 (de) Dichtungsanordnung und -system
DE102021106038A1 (de) Druckbehältersystem mit einer Druckbehälterbaugruppe
DE102006019993B3 (de) Druckgasspeicher, insbesondere für Wasserstoff
DE102007011530A1 (de) Verfahren zum Befüllen eines für ein kryogenes Speichermedium, insbesondere Wasserstoff, vorgesehenen Druckspeichers
DE102014209921B4 (de) Druckbehälter für ein Fahrzeug
EP1792071A1 (de) Wärmeübertrager für wasserstoffbetriebene kraftstoffversorgungsanlagen
DE102005028199A1 (de) Speicherbehälter für kyrogene Medien
DE102007011742A1 (de) Verfahren zum Befüllen eines für ein tiefkaltes Speichermedium, insbesondere Wasserstoff, vorgesehenen Druckspeichers
DE102012000096A1 (de) ENTLÜFTUNGSLOCHAUSRICHTUNG VON TEMPERATUR-DRUCK-ENTLASTUNGSVORRICHTUNGEN AN DRUCKGEFÄßEN
DE102019125184A1 (de) Druckbehälter sowie Kraftfahrzeug
WO2021156349A1 (de) Druckbehälteranordnung und druckbehältersystem
DE102007023821A1 (de) Verfahren zum Befüllen eines kryogenen Wasserstoff vorgesehenen Speicherbehälters insbesondere eines Kraftfahrzeugs
DE102011013570A1 (de) Gastemperaturmoderation innerhalb eines Druckgasbehälters mittels Wärmetauscher
DE202020105221U1 (de) Integrierter Druckbehälter aus Verbundwerkstoff mit Ventil und Ventilsitz aus Verbundwerkstoff
DE102013202779A1 (de) Druckbehälter mit Wärmetauscher für kryogen gespeichertes Medium
DE102017206346A1 (de) Druckbehälter für ein Kraftfahrzeug sowie Kraftfahrzeug mit mindestens einem Druckbehälter
DE102013019810A1 (de) Vorrichtung zum Speichern von Gas
WO2021116020A1 (de) Kraftfahrzeug mit hartschale zum schutz eines brennstoffführenden anschlusselements
DE102016206994A1 (de) Kryogen betankbarer Hochdruckgasbehälter
DE102014209916A1 (de) Hochdruckbehälter
DE102017217348A1 (de) Druckbehältersystem und Verfahren zum Zuführen von Brennstoff aus einem Druckbehältersystem
DE102015008563A1 (de) Vorrichtung zur Kühlung eines Druckgasbehälters
DE102015219985A1 (de) Kryogenes Druckbehältersystem zum Speichern von Brenngas
DE202021004175U1 (de) Wasserstoffspeicher und Wasserstoffspeichersystem
DE102015209028A1 (de) Kryogenes Druckbehältersystem

Legal Events

Date Code Title Description
R207 Utility model specification
R150 Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years
R082 Change of representative

Representative=s name: SUN, YIMING, M.SC. DIPL. SC. POL. UNIV., DE