DE60301400T2

DE60301400T2 - Druckfluidbehälter, insbesondere druckgasbehälter für ein kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE60301400T2
Application number: DE2003601400
Authority: DE
Inventors: Antoine Hervio; Philippe Malarge; Jacques Pescheux
Original assignee: SNECMA Propulsion Solide SA
Current assignee: Safran Ceramics SA
Priority date: 2002-04-08
Filing date: 2003-04-07
Publication date: 2006-06-01
Anticipated expiration: 2023-04-08
Also published as: EP1492979B1; AU2003246785A1; EP1492979A2; NO20035249D0; CA2449965A1; US6883536B2; ATE302924T1; FR2838177A1; WO2003085314A2; RU2309321C2; JP2005522638A; UA79593C2; NO328815B1; US20040226607A1; DE60301400D1; BR0304225A; AR039616A1; FR2838177B1; WO2003085314A3; ES2247555T3

Description

Titel der Erfindung
Tank für unter Druck stehendes Fluid, insbesondere Tank für Druckgas, der für ein Kraftfahrzeug bestimmt ist.
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Tank für unter hohem Druck stehendes Fluid, d.h. unter einem Druck von über 1 MPa.
Ein besonderes, jedoch nicht ausschließliches Gebiet zur Anwendung der Erfindung ist das der VNG-Tanks (Vehicular Natural Gas oder Naturgas für Fahrzeuge), die dazu bestimmt sind, ein auf etwa 20 MPa komprimiertes Gas für Kraftfahrzeuge zu enthalten.
Hintergrund der Erfindung
Die Entwicklung des Kraftfahrzeugantriebs durch unter Druck stehende gasförmige oder flüssige Kraftstoffe führte dazu, daß nach Lösungen zur Lagerung von Kraftstoff gesucht wurde, die unter den besten Sicherheitsbedingungen folgendes ermöglichen:

– den Erhalt einer bzw. eines höchstmöglichen Volumenleistungszahl oder Füllungsgrades (Verhältnis zwischen geladenem Volumen und zulässigem Raumbedarf),
– den Erhalt eines größtmöglichen Strukturfaktors (Verhältnis zwischen geladenem Volumen und Masse des Tanks), und
– die Verwendung kostengünstiger Technologien.

Im Falle der Motorisierung durch LPG (Liquid Petrol Gas oder Flüssiggas) sind die Betriebsdrücke relativ gering (in der Größenordnung von 1 MPa), so daß der Strukturfaktor weniger unterscheidend ist als die anderen Faktoren.
Im Falle der Motorisierung durch VNG ist der Druck hingegen viel höher, in der Größenordnung von 20 MPa. In diesem Bereich bestehen die vorhandenen Tanks aus einem oder mehreren Elementarbehältern oder Modulen mit im allgemeinen zylindrischer Form, die entweder aus metallischem Material oder aus Verbundwerkstoff gefertigt sind.
Ein Behälter, der die Lagerung eines unter hohem Druck stehenden Fluids unter Beibehaltung eines guten Füllungsgrades ermöglicht, ist in der Patentanmeldung WO 98/26209 vorgeschlagen worden. Dieser bekannte Behälter ist von einer Vielzahl von röhrenförmigen Elementarbehältern gebildet und weist einen polymorphen Aufbau mit den nachfolgenden besonderen Vorteilen auf:

– sehr leichte Anpaßbarkeit an den verfügbaren Raum,
– Baukastenprinzip
– Einteilen des Lagervolumens mit der Möglichkeit einer eventuellen Isolierung von Elementarbehältern, um den Sicherheitszielen zu entsprechen, und
– eine relativ geringe Masse aufgrund der Tatsache, daß die Anforderung hinsichtlich der Wanddicke für jeden elementaren Behälter weit weniger streng ist als für einen Einkörperbehälter, der das gleiche nützliche Gesamtvolumen hat.

Wenn die Module aus metallischem Material bestehen, weisen sie einen relativ geringen Strukturfaktor auf. Im Falle von Modulen aus Verbundwerkstoff ist der Strukturfaktor wesentlich höher, jedoch führt das Muß der Druckfestigkeit zu einer großen Wanddicke, was den Füllungsgrad beeinträchtigt. Des weiteren führt die Herstellung monolithischer Tanks vom Typ Böden + Mantel aus Verbundwerkstoff zu großen Herstellungszwängen, vor allem für die Durchführung des Wickelns und/oder des Drapierens der Faserverstärkung des Verbundwerkstoffs, oder für die erforderlichen Geräte, insbesondere Wickelhülsen oder Formen, welche das Abnehmen der gewickelten oder drapierten Struktur ermöglichen sollen.
In der Patentanmeldung DE 3 026 116 , die als den nächstliegenden Stand der Technik offenbarend betrachtet wird, ist vorgeschlagen worden, einen Tank für unter Druck stehendes Fluid herzustellen, der mehrere Tankelemente umfaßt, die durch ebene Wände in gegenseitigem Kontakt stehen. Die Tankelemente werden durch Umfangsgurte zusammen gehalten. Deckel verschließen die Tankelemente an ihren Längsenden. Längsgurte, die jeweils an benachbarten Rändern der Deckel zur Anlage kommen, tragen zum Halt dieser bei.
Die Tatsache, daß jeder Deckel durch einen einzigen Längsgurt gehalten wird, der an einem Teil des Randes des Deckels anliegt, ermöglicht nicht die Gewährleistung einer Festigkeit gegenüber hohen Drücken.
Außerdem begrenzt die Tatsache, daß jeder Längsgurt zwei Tankelementen gemein ist, die Flexibilität hinsichtlich des Aufbaus des Tanks, insbesondere ist es dadurch nicht möglich, unterschiedlich lange Tankelemente zusammenzufügen.
Die Verbesserung der Druckfestigkeit von Tanks durch Gurte steht auch in dem Dokument JP 10-274391 geschrieben, das die Verwendung von Umfangsgurten in Form von faserverstärkten Bändern aufzeigt.
Aufgabe und Zusammenfassung der Erfindung
Ziel der Erfindung ist es, Tanks für unter Druck stehendes Fluid vorzuschlagen, die von einem oder einer Vielzahl von elementaren Behältern gebildet sind, jedoch mit einer Vereinfachung der Herstellung des oder der elementaren Behälter und folglich einer wesentlichen Reduzierung der Herstellungskosten, wobei gleichzeitig der Erhalt kompakter und leistungsfähiger Tanks ermöglicht wird.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, Tanks vorzuschlagen, die eine ausgezeichnete Festigkeit unter hohen Drücken, typischerweise unter Drücken in der Größenordnung derer, die bei VNG-Tanks anzutreffen sind, d.h. von etwa 20 MPa aufweisen.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, einen modularen Aufbau mit einer hohen Flexibilität und vor allem eine Gestaltung von Tanks verschiedenartiger Formen zu ermöglichen, die an den für die Aufnahme der Tanks verfügbaren Platz anpaßbar sind.
Erreicht wird dieses Ziel dadurch, daß der oder jeder Behälter einen zylinderförmigen Körper aus Verbundwerkstoff, zwei Flansche, die den zylinderförmigen Körper an seinen axialen Enden verschließen, und wenigstens zwei Gurte umfaßt, die den Behälter im wesentlichen in Längsrichtung umfassen, wobei sie auf Teilen der Außenflächen der Flansche aufliegen, und die auf beiden Seiten einer mittleren Längsebene des zylinderförmigen Körpers angeordnet sind.
Die Ausbildung jedes Behälters aus einem zylinderförmigen Körper, der durch zwei endseitige, durch zwei Längsgurte gehaltene Flansche vervollständigt ist, bringt einige Vorteile mit sich:

– der zylinderförmige Körper kann dimensioniert werden, um einzig den durch den Innendruck erzeugten Radialkräften standzuhalten, wodurch eine reduzierte Wanddicke ermöglicht wird,
– die Trennung der Aufgaben zur Übernahme der Radialkräfte und zur Übernahme der Längskräfte ermöglicht, die Auswahlmöglichkeit der für den zylinderförmigen Körper, den oder die Gurt(e) und die Flansche verwendeten Materialien sowie der Dimensionierung dieser Teile zu erweitern,
– da der zylinderförmige Körper einen konstanten Querschnitt aufweist, können unterschiedliche kontinuierliche oder halbkontinuierliche Herstellungsweisen eingesetzt werden, d.h. nicht nur die Wickel- oder Drapiertechniken, sondern andere Verfahren zum Erhalt röhrenförmiger Strukturen aus Verbundwerkstoff, wie Pultrusionsverfahren,
– die Verwendung von zwei Längsgurten ermöglicht ein wirkungsvolles Halten der Flansche an dem zylinderförmigen Körper, und dies auch unter hohen Drücken,
– der Raum zwischen den Gurten im Bereich von wenigstens einem der Flansche kann zur Ausbildung einer Aussparung genutzt werden, die ermöglicht, eine Meß-, Sicherheits- oder Verbindungseinrichtung aufzunehmen, ohne den Raumbedarf zu beeinträchtigen.

Die Gurte können aus metallischem Material oder aus Verbundwerkstoff bestehen. In letzterem Fall umfassen sie eine von Endlosfasern oder Spinnfäden gebildete Faserverstärkung.
Die Flansche können aus metallischem Material oder aus Strukturverbundwerkstoff gefertigt sein.
Vorteilhafterweise ist jeder Gurt in einer Auskehlung aufgenommen, die an der Außenfläche eines jeden Flansches ausgebildet ist.
Weiterhin weist jeder Flansch vorteilhafterweise eine Stopfenform mit einem an einem Ende des zylinderförmigen Körpers auf dichte Weise eingesteckten Teil auf. Ein Drehverriegelungselement kann ferner zwischen dem zylinderförmigen Körper und wenigstens einem der Flansche vorgesehen sein, um sich einer Drehung des Flansches gegenüber dem zylinderförmigen Körper um dessen Achse entgegenzusetzen.
Der zylinderförmige Körper und die Flansche eines jeden Behälters können je nach Art der Materialien, aus denen der Behälter gefertigt ist und nach Art des enthaltenen Fluids mit einer Innenbeschichtung aus einem gegenüber Fluid dichten Werkstoff versehen sein.
Im Falle einer Vielzahl von Behältern sind diese in vorteilhafter Weise in durch die Flansche definierte quaderförmige oder prismatische Volumina einbeschrieben, wodurch es möglich ist, die Behälter bausteinartig zusammenzusetzen, indem sie nebeneinander angeordnet werden.
Die mechanische Verbindung zwischen zwei benachbarten Behältern kann nun mit Hilfe eines mechanischen Verbindungselements erzielt werden, das diese beispielsweise im Bereich der nebeneinander angeordneten Flansche dieser beiden Behälter verbindet.
In einer Variante können Behälter als Bündel zusammengefügt werden, indem sie wenigstens teilweise durch eine das Bündel umfassende Vorrichtung zusammengehalten werden. Die Behälter können unterschiedliche Längen aufweisen.
Die Innenvolumina von zwei benachbarten Behältern können über wenigstens eine Fluidverbindung, welche nebeneinander angeordnete Flansche dieser beiden Behälter verbindet, miteinander in Verbindung gebracht werden.
In einer Variante oder ergänzend können wenigstens einige der Behälter über wenigstens einen durch einen Flansch gebildeten Ausgang mit einem Fluidsammelbehälter verbunden sein.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Besonderheiten und Vorteile des erfindungsgemäßen Tanks werden beim Lesen der nachfolgenden zur Unterrichtung gegebenen, jedoch nicht einschränkend zu verstehenden Beschreibung hervorgehen, welche anhand der beiliegenden Zeichnungen erfolgt; in diesen zeigen:
1 eine sehr schematische, perspektivische Teilansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Tanks;
2 eine perspektivische Teilansicht in vergrößertem Maßstab eines elementaren Behälters des Tanks der 1;
3 eine Teilansicht im Längsschnitt des Behälters der 2;
4 eine Teilexplosionsdarstellung in der Perspektive und in vergrößertem Maßstab, welche eine Ausführungsform einer Verbindung zwischen benachbarten Behältern in dem Tank der 1 zeigt;
5 eine Teilschnittansicht der Verbindung zwischen zwei benachbarten Behältern gemäß der Ausführungsform der 4;
6 auf sehr schematische Weise eine Ausführungsvariante des einen Tank bildenden Behälterverbunds;
7 auf sehr schematische Weise eine Ausführungsvariante der Verbindung der Innenvolumina der einen Tank bildenden Behälter;
8 eine schematische Schnittansicht, welche eine Verbindung zwischen einem Behälter eines Tanks und einem Sammelrohr darstellt;
die 9 bis 11 Schnittansichten, welche Ausführungsvarianten eines Flansches eines Behälters zeigen, der die Aufnahme einer oder von Einrichtung(en) ermöglicht.
Detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung
1 zeigt einen Tank 10, der von einem Verbund von nebeneinander angeordneten Modulen oder Elementarbehältern 20 (die nicht alle dargestellt sind) gebildet ist. Jeder Behälter 20 umfaßt einen zylinderförmigen Körper 22, der an seinen axialen Enden durch Flansche 30 verschlossen ist. Die Behälter 20 sind parallel zueinander angeordnet, wobei ein jeder innerhalb eines durch die Form der Flansche 30 definierten quaderförmigen Volumens 21 einbeschrieben ist. Die Gesamtheit der Behälter ist in ein Volumen einbeschrieben, das durch den für den Tank zugelassenen Raum definiert ist. Im Querschnitt ist diese Einheit in ein regelmäßiges oder unregelmäßiges Vieleck einbeschrieben, wobei einige Behälter außerdem andere Längen als die anderen Behälter aufweisen können, so daß der Tank Rücksprünge oder vorspringende Teile (die in 1 nicht dargestellt sind) aufweisen kann.
In den 2 und 3 ist ein elementarer Behälter 20 detaillierter dargestellt. Der zylinderförmige Körper 22 mit beispielsweise kreisförmigem Querschnitt ist aus Strukturverbundwerkstoff gefertigt, der von einer durch eine Matrix verdichtete Faserverstärkung gebildet ist. Die Fasern der Verstärkung können beispielsweise Kohlenstoff-, Glas-, Aramid-, Polyethylenfasern oder andere sein. Die Matrix kann zum Beispiel aus einem Thermoplast oder aus einem Duroplast bestehen. Der zylinderförmige Körper 22 kann auch aus Thermostrukturverbundwerkstoff mit Verstärkungsfasern und Matrix aus Kohlenstoff oder Keramik bestehen.
Der zylinderförmige Körper 22 verleiht dem Behälter 20 die Festigkeit gegenüber der Radialkomponente des Drucks des Fluids, das er enthält.
Es können unterschiedliche bekannte Verfahren zur Herstellung des zylinderförmigen Körpers 22 eingesetzt werden, wie zum Beispiel das Fadenwickelverfahren mittels vorimprägnierter Faser auf einer Wickelhülse oder das Aufwickeln von vorimprägnierten Faserstreifen oder -lagen auf eine Wickelhülse oder aber das Formen von Lagen mit Harztransfer (oder RTM-Verfahren). Die zylindrische Form ermöglicht auch die Anwendung des Pultrusionsverfahrens, das die kontinuierliche Herstellung von Rohren großer Länge ermöglicht, bei dem die zylinderförmigen Körper 22 auf die gewünschten Längen zugeschnitten werden.
Falls erforderlich ist der zylinderförmige Körper 22 an seiner Innenfläche mit einer fluiddichten Beschichtung 24 (oder Liner) mit im wesentlichen konstanter Dicke versehen. Die Beschichtung 24 kann von einer Metallfolie, beispielsweise aus Aluminiumlegierung oder von einem Kunststoff, zum Beispiel Polyethylen oder Polytetrafluorethylen (PTFE) oder von einem Elastomer gebildet sein. Die Beschichtung 24 liegt wenigstens auf der gesamten, mit dem Fluid in Kontakt befindlichen Innenfläche vor.
Die Beschichtung 24 kann nach der Herstellung des zylinderförmigen Körpers 22 auf dessen Innenfläche aufgeklebt werden. In einer Variante kann die Integration der Beschichtung 24 im Stadium der Herstellung des zylinderförmigen Körpers 22 erfolgen, beispielsweise dadurch, daß ein Wickeln oder Drapieren direkt auf die Beschichtungsfolie vollzogen wird oder daß die Pultrusion mit gleichzeitiger Zuführung des Werkstoffes der Beschichtung durchgeführt wird.
Die Flansche 30, welche den zylinderförmigen Körper 22 an seinen Enden verschließen, haben eine Stopfenform mit einem Kopf 32, der am Ende des zylinderförmigen Körpers anliegt, sowie einem Mantel 34, der in diesen eindringt.
Die Flansche können aus einem einzigen Stück aus Strukturverbundwerkstoff gefertigt sein. Ebenso wie der zylinderförmige Körper 22 können die Flansche dann, falls erforderlich, an ihren Innenflächen mit einer fluiddichten Beschichtung versehen werden, einer Beschichtung, die zusammenhängend mit derjenigen 24 des zylinderförmigen Körpers 22 gefertigt wird.
Die Flansche 30 sind vorzugsweise aus einem einzigen Stück aus metallischem Material, beispielsweise aus Aluminiumlegierung hergestellt.
Der Kopf 32 weist einen polygonalen Querschnitt auf, der in den Querschnitt des quaderförmigen Volumens 21, welches den Raumbedarf des Behälters 20 definiert, einbeschrieben ist.
Der Mantel 34 weist wenigstens eine Auskehlung auf, in der eine Dichtung 35 gelagert ist, die an der Innenfläche der Beschichtung 24 anliegt.
Um sich einer Drehung zwischen jedem Flansch 30 und dem zylinderförmigen Körper 22 um dessen Achse entgegenzusetzen, ist mittels beispielsweise einem oder mehreren Stift(en) 16, die jeweils durch eine Öffnung 28 aufgenommen sind, welche in der Wand des zylinderförmigen Körpers 22 und in einem in dem Mantel 34 gebildeten Sackloch ausgebildet ist, auf der Außenseite der Dichtung 35 gegenüber dem Innenvolumen des Behälters eine Drehverriegelung ausgebildet. Die Öffnung 28 erstreckt sich in Längsrichtung, um eine axiale Relativbewegung zwischen dem zylinderförmigen Körper und dem Flansch zuzulassen, wenn der Behälter unter Druck steht.
Die Festigkeit der Flansche 30 gegenüber dem axialen Druck, welcher durch das in dem elementaren Behälter 20 enthaltene Fluid ausgeübt wird, wird durch wenigstens zwei Gurte 40a, 40b sichergestellt. Diese umfassen den Behälter 20 in Längsrichtung dadurch, daß sie auf den Außenflächen der Flansche 30 aufliegen. Vorteilhafterweise sind die Gurte 40a, 40b in Auskehlungen 36a, 36b aufgenommen, die in den Außenflächen der Köpfe 32 der Flansche gebildet sind, so daß die Gurte wirkungsvoll in Position gehalten werden.
Die Tiefe der Auskehlungen 36a, 36b wird gewählt, damit die Gurte 40a, 40b in ihrer gesamten Dicke darin aufgenommen werden und an den Außenflächen der Köpfe 32 keine Ausbauchungen bilden. Die Auskehlungen 36a, 36b stellen somit zusätzlich zu der Führungsfunktion eine Funktion zum Schutz der Gurte an den Enden des Behälters sicher. Eine Zwischenschicht, beispielsweise aus Elastomer, kann am Boden der Auskehlungen 36a, 36b angeordnet sein, wobei die Gurte auf dieser Zwischenschicht aufliegen.
Die Gurte 40a, 40b können von Metallstreifen gebildet sein, die um den Behälter herum fixiert sind. Vorzugsweise bestehen die Gurte aus einem Strukturverbundwerkstoff mit einer Faserverstärkung und einer beispielsweise aus Harz bestehenden Matrix. Die Fasern der Verstärkung sind Endlosfasern oder Spinnfäden, welche die Widerstandsfähigkeit gegenüber den Längskräften ermöglichen. Die Fasern können aus Kohlenstoff, Glas, Aramid, Polyethylen oder anderem bestehen, während die Matrix beispielsweise ein Phenol- oder Epoxyharz ist. Die Gurte 40a, 40b können dann durch Wickeln von Filamenten oder einer streifenförmigen Faserstruktur, die mit dem Harz der Matrix vorimprägniert sind, bereitgestellt werden.
Die beiden Gurte 40a, 40b erstrecken sich entlang parallel zueinander verlaufender Ebenen, die auf beiden Seiten einer mittleren Ebene des Behälters gelegen sind. Auf diese Weise sind die Gurte 40a, 40b sowie die Reliefs der Auskehlungen 36a, 36b in das quaderförmige Volumen 21 einbeschrieben und erhöhen nicht den Raumbedarf.
Obwohl die Verwendung von zwei Gurten bevorzugt ist, ist es auch möglich, mehr als zwei Gurte vorzusehen, beispielsweise mit einem oder mehreren zusätzlichen Gurt(en), der bzw. die entlang einer Ebene angeordnet ist bzw. sind, welche zu denjenigen der Gurte 40a, 40b nicht parallel verläuft, und der bzw. die letztere kreuzen, während sie über die Köpfe 32 der Flansche laufen.
In der Ausführungsform der 1 bis 3 steht jeder Elementarbehälter an einem Ende mit jedem oder wenigstens einem seiner Nachbarn in Innenverbindung.
Wie in den 4 und 5 dargestellt, sind zu diesem Zweck röhrenförmige Verbindungsstücke 42, die mit einem Innendurchgang 42a versehen sind, vorgesehen, um in Bohrungen 38 eingesteckt zu werden, die in wenigstens einer der Seitenflächen 32₁ , 32₂ , 32₃ , 32₄ der Köpfe 32 der Flansche 30 ausgebildet sind. An den Verbindungsstücken 42 sind auch Dichtungen 46 angebracht, die sich zwischen den Teilen der Verbindungsstücke, welche in die Bohrungen 38 eindringen, und den Innenwänden dieser einfügen. Die Tatsache, daß das röhrenförmige Verbindungsstück 42 zwischen den zwei benachbarten Flanschen in Position gehalten wird, wird beispielsweise durch das Vorhandensein eines Kragens 44 erzielt, der in Senkungen 38a gelagert wird, die in den benachbarten Seitenflächen der Flansche 30 ausgebildet sind.
Die Verbindung zwischen den Innenvolumina von zwei benachbarten Behältern wird nun über die röhrenförmigen Verbindungsstücke 42 und die Bohrungen 38 sichergestellt, die sich durch die Mäntel 34 der Flansche in das Innenvolumen des zylinderförmigen Körpers öffnen (siehe 3).
Jeder Behälter ist durch Anlage zwischen Flanschen 30 im Bereich der Flächen 32₁ , 32₂ , 32₃ , 32₄ in direktem natürlichem physischem Kontakt mit einem oder mehreren benachbarten Behälter(n). Das Zusammenfügen kann mittels lokaler Verbindungselemente, wie Stegen 50 vollzogen werden, die beispielsweise durch in Löcher 39 der Köpfe 32 der Flansche 30 eingreifende Schrauben 51 fixiert werden (siehe 1 und 4).
Die Verbindungen durch Stege werden an den beiden Enden der Behälter realisiert.
In einer Variante, oder ergänzend, kann das Zusammenfügen des Tanks durch wenigstens einen Gürtel 17 erfolgen, der den Tank 10 im Bereich der Flansche senkrecht zu den Achsen der elementaren Behälter umfaßt, wie dies anhand 6 veranschaulicht ist. Der Tank kann von Behältern mit unterschiedlichen Längen gebildet sein.
Wenn die Behälter 20 direkt untereinander verbunden sind, kann die Fluidverbindung zwischen dem Tank und einem Sammelrohr 14 (1) im Bereich eines einzigen Behälters 20, im Bereich des Tanks ausgeführt sein, der in seinem Verwendungsaufbau am besten geeignet ist.
Falls erforderlich können in einer Variante, insbesondere dann, wenn die Behälter nicht oder nicht alle untereinander verbunden sind, Mehrfachfluidverbindungen zwischen einem oder mehreren Sammelrohren und elementaren Behältern ausgebildet sein. 7 zeigt auf sehr schematische Art und Weise Behälter, die jeweils an einem Ende mit einem Sammelrohr 14 verbunden sind. Die Sammelrohre 14, die gemeinsam mit einer Sammelleitung 15 verbunden sind, können dann die Funktion einer mechanischen Verbindung der Behälter 20 haben.
Die Längen und/oder Anordnungen der Behälter können gewählt sein, um dem Tank eine gewünschte, allgemeine Form (siehe 6 und 7) zu verleihen, die dem für die Aufnahme des Tanks verfügbaren Raum entspricht.
Ein Tank 10 wie er vorstehend beschrieben ist eignet sich besonders für die Lagerung von Druckgas in einem mit Naturgas betriebenen Kraftfahrzeug. Er ist dann – wie an sich bekannt (es kann auf das bereits genannte Dokument WO 98/26209 Bezug genommen werden) – vorteilhafterweise mit einem (nicht dargestellten) Schutzschild aus Metall oder aus Verbundwerkstoff ausgestattet, wenigstens um sichtbare Teile aus Verbundwerkstoff gegen äußere Angriffe zu schützen.
8 zeigt eine Ausführung der Verbindung des Innenvolumens eines Behälters 20 mit einem Sammelrohr 14. Eine Leitung 48 ist an eine Bohrung 37 angepaßt, die an einem Ende des elementaren Behälters in dem Kopf 32 des Flansches 30 ausgebildet ist. Die Leitung 48 ist mit einem Sammelrohr 14 verbunden.
Eine ähnliche Anordnung kann an dem anderen Ende des elementaren Behälters vorgesehen sein; in diesem Fall ist dieser nicht mit einem einzigen Sammelrohr, sondern mit zwei Sammelrohren verbunden.
Vorteilhafterweise kann der Raum zwischen den Gurten im Bereich der Flansche genutzt werden, um dort wenigstens eine Meß-, Sicherheits- oder Verbindungseinrichtung, wie ein Manometer, ein Isolationssystem, eine Schmelzsicherung, eine Durchflußblende, ein Verbindungselement mit einem Sammelrohr zu integrieren. Diese Anordnung ermöglicht, diese Einrichtung in das Volumen des Tanks zu integrieren und trägt weiterhin dazu bei, diesen zu schützen.
Bei dem in 9 dargestellten Beispiel ist eine Einrichtung 52, beispielsweise ein Manometer, unter Einfügen einer Dichtung 54 in eine in dem Flansch 30 ausgebildete mittlere Öffnung eingeschraubt.
Bei dem Ausführungsbeispiel der 10 ist die Einrichtung 52 ebenfalls, mit einer Dichtung 54, in eine mittlere Öffnung des Flansches 30 eingeführt, jedoch ist die mechanische Verbindung mit Hilfe von Schrauben 56 realisiert, die einen mit der Einrichtung 52 fest verbundenen Kragen 58 durchgreifen.
Was die Ausführungsform der 11 anbelangt, so unterscheidet sich diese von derjenigen der 9 dadurch, daß die Einrichtung 52 von einer Leitung 60 durchquert wird, welche die Verbindung des Innenvolumens des Behälters mit einem Sammelrohr 14 ermöglicht. In der Ausführungsform der 11 könnte die mechanische Verbindung der Einrichtung 52 an dem Flansch mittels Schrauben realisiert sein, wie dies in 10 dargestellt ist.
Selbstverständlich können weitere Varianten in Betracht gezogen werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
So kann das Volumen, in das jeder elementare Behälter einbeschrieben ist, entsprechend der Form der Köpfe der Flansche eine nicht quaderförmige sondern prismatische Form aufweisen. Beispielsweise kann den Köpfen der Flansche eine Form mit sechseckigem Querschnitt verliehen werden.
Des weiteren kann ein Tank von verschiedenen Untereinheiten gebildet sein, die jeweils einen Verbund von elementaren Behältern umfassen und durch Leitungen untereinander verbunden sind. Eine Ausführung des Tanks aus derartigen Untereinheiten ermöglicht, unterschiedliche, in einem Fahrzeug verfügbare Räume zu nutzen.
Darüber hinaus kann der Tank nur einen einzigen Behälter aufweisen, der in ähnlicher Weise wie zuvor bezüglich der elementaren Behälter beschrieben ausgeführt ist.
Schließlich ist die Erfindung, obwohl eine Anwendung auf einen Gastank für ein Kraftfahrzeug mit Naturgasmotorisierung in Betracht gezogen worden ist, auf jedweden Tank für unter hohem Druck stehendes Fluid anwendbar.

Claims

Tank für unter Druck stehendes Fluid, umfassend ein/en oder mehrere elementare(n)/elementares zusammengefügte(s) Behälter oder Modul(e), der/die wenigstens teilweise aus Verbundwerkstoff hergestellt ist/sind, dadurch gekennzeichnet, daß der oder jeder elementare Behälter (20) umfaßt: einen zylinderförmigen Körper (22) aus Verbundwerkstoff, zwei Flansche (30), die den zylinderförmigen Körper an seinen axialen Enden verschließen, und wenigstens zwei Gurte (40a, 40b), die den Behälter im wesentlichen in Längsrichtung umgeben, wobei sie auf Abschnitten der Außenflächen der Flansche aufliegen, und die auf beiden Seiten einer mittleren Längsebene des zylinderförmigen Körpers (22) angeordnet sind.
Tank nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der Flansche (30) eines Behälters eine Ausrüstung (52) zum Messen, eine Sicherheitsausrüstung oder eine Verbindungsausrüstung trägt, die in einem Raum zwischen den Gurten angeordnet ist.
Tank nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gurte (40a, 40b) aus Verbundwerkstoff mit Verstärkung aus Spinnfäden hergestellt sind.
Tank nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Flansche (30) aus Verbundwerkstoff hergestellt und auf ihrer Innenfläche mit einem gegenüber Fluiden dichten Überzug versehen sind.
Tank nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Flansche (30) aus einem metallischen Werkstoff hergestellt sind.
Tank nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Gurt (40a, 40b) in einer Auskehlung (36a, 36b) aufgenommen ist, die auf der Außenfläche jedes Flansches ausgebildet ist.
Tank nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Flansch (30) eine Stopfenform mit einem Abschnitt (34) aufweist, der in dichter Weise in ein Ende des zylinderförmigen Körpers (22) eingreift.
Tank nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zylinderförmige Körper (22) jeden Behälters mit einem Innenüberzug (24) aus einem gegenüber Fluiden dichten Werkstoff versehen ist.
Tank nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Drehverriegelungselement (16) zwischen dem zylinderförmigen Körper (22) und wenigstens einem Flansch (30) vorgesehen ist, um sich einer Drehung des Flansches in Bezug auf den zylinderförmigen Körper um die Achse desselben zu widersetzen.
Tank nach einem der Ansprüche 1 bis 9, umfassend mehrere elementare Behälter (20), dadurch gekennzeichnet, daß zwei Behälter, die nebeneinander angeordnet sind, in der Höhe benachbarter Flansche (30) in gegenseitigem direktem physischem Kontakt sind.
Tank nach einem der Ansprüche 1 bis 10, umfassend mehrere elementare Behälter (20), dadurch gekennzeichnet, daß zwei benachbarte Behälter mechanisch miteinander über wenigstens ein mechanisches Verbindungselement (50) verbunden sind, das nebeneinander angeordnete Flansche (30) dieser zwei Behälter verbindet.
Tank nach einem der Ansprüche 1 bis 11, umfassend mehrere elementare Behälter (20), dadurch gekennzeichnet, daß die Innenvolumina von zwei benachbarten Behältern miteinander über wenigstens eine Verbindungsleitung (42) in Verbindung stehen, welche nebeneinander angeordnete Flansche (30) dieser zwei Behälter verbindet.
Tank nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens bestimmte der elementaren Behälter mit einem Fluidsammler über wenigstens einen Ausgang verbunden sind, der quer durch einen Flansch ausgebildet ist.
Tank nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere elementare Behälter ein Bündel an Behältern bilden, die wenigstens teilweise über eine Vorrichtung (17) zusammengehalten werden, welche das Bündel umgibt.
Tank nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß er mehrere elementare Behälter umfaßt, die unterschiedliche Längen aufweisen.
Tank nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß er mit einem Schutzschild versehen ist.