EP4402398A1 - Kryobehälter mit einer im vakuumraum geführten leitung - Google Patents

Kryobehälter mit einer im vakuumraum geführten leitung

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EP4402398A1
EP4402398A1 EP22790256.6A EP22790256A EP4402398A1 EP 4402398 A1 EP4402398 A1 EP 4402398A1 EP 22790256 A EP22790256 A EP 22790256A EP 4402398 A1 EP4402398 A1 EP 4402398A1
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EP
European Patent Office
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end cap
hole
container
connection
inner container
Prior art date
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Pending
Application number
EP22790256.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Matthias Rebernik
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Cryoshelter Biolng GmbH
Cryoshelter LH2 GmbH
Original Assignee
Cryoshelter Biolng GmbH
Cryoshelter LH2 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 Cryoshelter Biolng GmbH, Cryoshelter LH2 GmbH filed Critical Cryoshelter Biolng GmbH
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    • 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

Definitions

  • the invention relates to a device comprising a cryogenic container and a connecting line, the cryogenic container having an inner container and an outer container, the outer container encasing the inner container and being spaced from it on all sides in order to enable vacuum insulation between the inner container and the outer container, wherein a Connection line is routed through the outer container and the inner container in order to remove cryofluid from the cryocontainer or to introduce it into it, the outer container comprising an elongate jacket and at least one end cap, the jacket and the end cap being welded to one another in a vacuum-tight manner at a connecting plane, the Connection line is guided at a connection point from the inner container.
  • liquefied gases can be stored in containers (“cryogenic containers”) in order to store them as fuel for an engine, for example.
  • Liquefied gases are gases that are in the liquid state at boiling point, with the boiling point of this fluid being pressure-dependent. If such a cryogenic liquid is filled into a cryogenic container, apart from thermal interactions with the cryogenic container itself, a pressure corresponding to the boiling temperature is established.
  • cryofluid can serve as a fuel for a vehicle, for which purpose the cryocontainer is carried on the vehicle.
  • cryogenic tanks are mounted on the side of the vehicle frame, and the cryogenic tanks are required to have sufficient insulating ability to keep the cryogenic fluid in the cryogenic tank at a low temperature for as long as possible, since these tanks are not actively cooled at least when the vehicle is stationary.
  • cryo-container For example, hydrogen with a temperature of down to -253 °C is tanked into the cryo-container, with the cryo-fluid in the cryo-container constantly being heated by the constant heat input into the cryo-container, which also increases the pressure in the cryo-container. As soon as the pressure in the cryocontainer exceeds a certain threshold value, gaseous cryofluid is released from the container to reduce the pressure. It can be seen that there is a desire to improve the insulation capability of the cryocontainer to reduce the heat input thereto in order to increase the time after which cryofluid is drained from the cryocontainer. It is therefore known from the prior art to create the cryogenic container with an inner container and an outer container which is vacuum-insulated with respect to the inner container, see for example WO 2014/161898.
  • a connecting line can be provided which removes cryofluid from the lower half of the cryocontainer, for which purpose the connecting line in the lower half passes through both the inner container and the outer container, as for example in WO 2021/026581.
  • the connecting line In order to make the connecting line accessible on the top of the cryocontainer, it is routed upwards outside of the cryocontainer, if necessary insulated.
  • cryocontainers from the prior art provide for all connecting lines to be routed out of the cryocontainer axially, i.e. centrally out of the end cap and parallel to a longitudinal axis of the cryocontainer, which, however, takes up a lot of space in front of the end cap.
  • the cryocontainer according to the invention is intended to provide a solution in which the connection lines do not emerge from the cryocontainer parallel to a longitudinal axis of the latter.
  • this causes significant problems in the technical implementation.
  • connection line is routed in the area of the elongated jacket in the intermediate space, it is not possible to first provide the inner container with the connection line already attached to it, since the outer container can no longer be “pushed” over the already attached connection line. This could be remedied by providing notches in the sheath end so that the sheath can be slid open from one side and the leads received in the notches. The end of the jacket is then closed with an end cap.
  • end cap can only be welded to the shell end with difficulty, since a circumferential weld seam is not possible.
  • a device comprising a cryogenic container and a connecting line, the cryogenic container having an inner container and an outer container, the outer container encasing the inner container and being spaced from it on all sides in order to create vacuum insulation between the inner container and to allow the outer container, wherein the connection line is guided through the outer container and the inner container to cryofluid to be removed from or introduced into the cryogenic container, the outer container comprising an elongate casing and at least one end cap, the casing and the end cap being vacuum-tightly welded to one another at a connecting plane, the connecting line being guided out of the inner container at a connection point, wherein the end cap of the outer container comprises a through hole for the connecting line, the connecting line being routed from the point of connection to the inner container to the through hole in the outer container, the connecting line not paralleling the through hole, e.g.
  • the cryocontainer at an angle of at least 15°, at least 30°, at least 45° or at least 60°, to the longitudinal axis of the cryocontainer, preferably normal to the longitudinal axis, wherein the through hole is provided on the side of the connection plane facing away from the casing at a distance from this, and wherein the end cap and the casing are arranged along the connection plane by means of one umlau fending weld seam are welded together vacuum-tight.
  • connection line is not routed through the jacket of the outer container, but through the end cap.
  • connection line is not routed through a side wall of the end cap located directly on the connection plane, but rather that a through hole is provided which is spaced apart from the connection plane.
  • the end cap can have a circumferential ring at the connection level and can be connected to the casing by means of a circumferential weld seam. The ring therefore enables the circumferential weld seam on the one hand, but also a certain rigidity of the end cap on the other.
  • insulated wiring in the interior space between the inner container and the outer container can be achieved, with the cryogenic container being easy to manufacture using the manufacturing method explained below, since the end cap can simply be slipped over the already installed connection line and then by means of a circumferential weld seam on the jacket can be attached.
  • connection point to the inner container is in a lower half of the cryocontainer in the operating position, with the through hole on the end cap being in a half of the cryocontainer that is in the upper half in the operating position, and the connection line is preferably on the shortest route from the connection point to the through hole is led.
  • the connecting line is routed out of the inner container in the section of the cryocontainer located below, in order to remove liquid cryofluid, for example, and to a to make the top section of the cryocontainer accessible without the connecting line having to be routed over a longer distance outside of the cryocontainer.
  • connection point to the inner container could, for example, also be located in a lower half of the cryocontainer in the operating position if the through-hole on the end cap is in a half of the cryocontainer that is in the upper half in the operating position.
  • connection point to the inner container and the through hole in the outer container could also be directly next to one another in the longitudinal direction of the cryogenic container, and the connecting line could, for example, also make a "turn" along the end cap, which could be necessary, for example, if a branch or other interface of the connecting line should be accessible at another point on the end cap.
  • the connection hole is preferably off-center on the end cap.
  • the end cap comprises a bead protruding below the jacket beyond the connection plane, with the bead coming to rest under the jacket when the end cap is welded onto the jacket.
  • the casing can comprise a bead protruding below the end cap above the connection plane, with the bead coming to rest under the end cap when the end cap is welded onto the casing.
  • the bead makes it possible for the end cap to be easily placed on the jacket and to be loosely connected to it even before the welded connection is made. This makes the welding process much easier, in particular, since the connection point of the jacket or the end cap to the bead already forms a preparation for the weld seam.
  • the end cap is "butt" on the jacket, i.e. the end cap is flush with the connection level with the jacket. Material can be saved to reduce the overall mass, but this makes the welding process more difficult to carry out.
  • the end cap and/or the jacket can have a weld seam preparation for a circumferential weld seam at the connection level.
  • the weld seam can be prepared, for example, by means of a chamfer or a beveled side wall with respect to the connection plane.
  • connection line can be designed, for example, as a removal line for gaseous cryofluid and another connection line can be designed, for example, as a removal line for liquid cryofluid.
  • the device could also comprise an intermediate element with through-holes for each of the several connecting lines, the connecting lines being routed through the through-holes of the intermediate element, with preferably circumferential weld seams both between the connecting lines and the through-holes of the intermediate element and between an outer circumference of the intermediate element and the Through hole of the end cap are formed.
  • the intermediate element can be used to create an easy-to-manufacture seal between the end cap and the lines.
  • the intermediate element is usually made of metal and can be formed, for example, as a plate, pocket or trough and have a through hole for each of the plurality of leads, the intermediate element is placed on the leads and welded to them before the end cap is placed. Thereafter, the end cap can be welded to the intermediate element. This is preferred because the welding process is usually more complicated after the end cap is installed than before the end cap is installed.
  • the outer diameter of the intermediate element usually corresponds to the diameter of the through hole of the end cap.
  • connection line penetrates the outer container essentially perpendicularly to the longitudinal axis, i.e. vertically, as a result of which the connection line can be connected to the further extraction system in a simple manner.
  • the end cap has an elongate portion and a curved portion or planar portion integrally formed thereon, with the through hole being in the elongate portion. Since the highest stresses of the end cap occur at the interface between the elongated section and the curved section, a particularly advantageous embodiment can be achieved by the selected arrangement of the through hole only in the elongated area, in which the end cap can also be slipped over the connecting lines particularly easily . In general, it is preferred if the through hole is arranged on the half of the end cap facing the connection plane, even if the end cap should only have a curved area.
  • the through-hole is therefore located on the half of the end cap which faces the connection plane.
  • the through hole does not exceed that plane which is midway between the plane of connection and a vertex plane of the end cap, which is arranged on that side of the end cap which faces away from the plane of connection.
  • the through hole is arranged eccentrically with respect to the longitudinal axis of the inner container or the cryogenic container, ie the longitudinal axis does not pass through the through hole.
  • the connecting line is routed horizontally or normal to a tangent plane at the respective point of the inner container from the inner container out of the inner container and vertically out of the outer container, with the connecting line comprising an angle which is arranged on the side of the connecting plane which is remote from the casing .
  • the connection line is also preferably routed along the shortest possible route from the connection point to the through-hole, optionally adapted to a curvature of the inner container.
  • the cryocontainer explained above is particularly suitable for a vehicle due to its compact construction, with the cryocontainer preferably being mounted on the vehicle frame.
  • the connecting line exiting at the top makes it particularly easy to access when the cryogenic container is mounted on a vehicle, since the connecting line essentially exits the outer container at a working height of 1 m to 2 m.
  • connection line can be in the form of an extraction line and to be connected to an engine of the vehicle. Furthermore, the connection line can be arranged on a side of the cryocontainer facing away from the vehicle frame.
  • the invention provides a method for producing a device according to one of the aforementioned embodiments, comprising the steps:
  • connection line which extends from the connection point to the through-hole
  • the connecting cable can also be slightly deformed, e.g. elastically or beyond the elastic limit, whereby the end cap is attached to the jacket, e.g. by bending the connecting cable, with the connecting cable then being guided through the through hole, with the connecting cable in its stress-free, i.e. unbent, state is brought or is deformed back again.
  • the elastic springback may be just enough to allow slipping over or slipping on.
  • FIG. 1 shows a cryocontainer according to the invention in a side view.
  • FIG. 2 shows the cryocontainer from FIG. 1 in a plan view.
  • FIG. 3 shows a connection of the end cap to the shell in a first embodiment in detail.
  • FIG. 4 shows a connection of the end cap to the shell in a second embodiment in detail.
  • FIG. 6 shows the cryocontainer from FIG. 1 in a front view.
  • FIGS. 7 and 8 show further cryocontainers according to the invention in a front view.
  • Figure 9 shows a problem underlying the invention (not claimed).
  • FIG. 10 shows another problem underlying the invention (not claimed).
  • FIG. 1 shows a device 1 comprising a cryogenic container 2 in which cryogenic fluid is stored in the gaseous state 3 or the liquid state 4 .
  • the cryogenic fluid may be hydrogen, so that the cryogenic vessel 2 is a hydrogen vessel, or the cryogenic fluid may be LNG (liquefied natural gas), such that the cryogenic vessel 2 is an LNG vessel.
  • the cryocontainer 2 is thus designed to store cryofluid at temperatures of, for example, below 150 Kelvin, in the case of hydrogen even below 50 Kelvin or below 30 Kelvin or substantially 20 Kelvin.
  • cryogenic container 2 could, for example, be designed for storing sLH2 (subcooled liquid hydrogen) or CcH2 (cryo-compressed hydrogen) and thus also be designed for correspondingly high pressures, eg for maximum pressures between 5 bar and 350 bar.
  • the cryocontainer 2 In order to keep the cryofluid at low temperatures for as long as possible and to reduce the heat input into the cryocontainer 2, the cryocontainer 2 has an inner container 5 and an outer container 6 spaced apart from it on all sides. As a result, an insulating vacuum can be provided between the inner container 5 and the outer container 6 . At least one connection line 7 is routed through the inner container 5 and the outer container 6 in order to remove cryofluid from the cryocontainer 2 or to withdraw it from the latter.
  • the cryocontainer 2 described herein is usually used as a fuel container of a vehicle, not shown in detail, and for this purpose can be mounted on the vehicle frame of the vehicle, for example.
  • the connecting line 7 is designed, for example, as an extraction line and is thus routed from the cryogenic container 2 to an engine of the vehicle. Since the cryocontainer 2 is to be mounted on a vehicle, an operational posture of the cryocontainer 2 is well-defined.
  • the inner container 5 can be prefabricated for the production method for the cryogenic container 2 described below, for example by welding two inner container end caps (not shown in detail) onto an inner container jacket.
  • the outer container 6 comprises an elongate casing 8 and at least one end cap 9, the casing 8 and the end cap 9 being connected to one another at a connection plane 10.
  • a further end cap could be provided at the other end of the casing 8 (not shown), and a further connection line could be routed through the further end cap as described below, but this is not necessary.
  • “elongated” means that the jacket 8 has a longitudinal axis L, for example an axis of symmetry, a centroid axis or an axis of rotation, wherein the jacket 8 can have the same cross section at all cross sections normal to the longitudinal axis or can assume a convex or concave shape along the longitudinal axis can.
  • the jacket 8 can in any case have any cross section and in be cylindrical in the simplest case.
  • the jacket 8 is preferably longer along the longitudinal axis L than the end cap 9 along the longitudinal axis L.
  • the end cap 9 could be convex or dome-shaped, for example, and has a cross section at the connection plane 10 that corresponds to the cross section of the jacket 8 at the connection plane 10 . As a result, the end cap 9 can be attached to the casing 8 by a circumferential weld seam.
  • connection line 7 can, for example, remove liquid cryofluid from the cryocontainer 2
  • the connection line 6 is guided out of the inner container 5 on a half U of the cryocontainer 2 that is at the bottom in the operating position and passes through it at a connection point 11, for example horizontally as shown in Figure 1 or normal to a tangential plane at the respective point of the inner container, which would be a direction diagonally downwards in FIG. 1, for example.
  • the connection point 11 of the connection line 7 to the inner container 5 can be provided on the side of the connection plane 10 facing away from the casing 8 .
  • the connection point 11 of the connection line 7 to the inner container 5 could also be provided on the side of the connection plane 10 facing away from the end cap 9 .
  • connection line 7 Since the connection line 7 should be accessible on a half O of the cryogenic container 2 that is at the top in the operating position - but at the same time should remain insulated over the greatest possible distance - the connecting line 7 is guided through a through hole 12 in the half O of the outer container 6 that is at the top in the operating position . Thus, the connection line 7 is not led out of the outer container 6 immediately next to the connection point 11 to the inner container 5 . In summary, the connection line 7 extends between the inner container 5 and the outer container 6 from the connection point 11 to the through hole 12.
  • the through hole 12 is on the side of the connecting plane 10 facing away from the jacket 8 and is spaced from it, ie has a distance a from the connecting plane 10, where a>0, for example 0.5 cm ⁇ a ⁇ 10 cm.
  • the through hole 12 preferably lies largely or completely on the connecting plane 10 facing half of the end cap 9, e.g. the through hole 12 does not exceed (or at least with less than 50% in cross section) the median plane between the connecting plane 10 and the apex plane S ( Figure 2) of the end cap 9.
  • the through hole 12 is located on the upper half O of the outer container 6 in the operating position.
  • FIG. 2 shows the device 1 from FIG.
  • the through hole 12 is preferably located on the side A of the cryocontainer 2 facing away from the vehicle frame, so that the components connected to the connecting line 7 are more easily accessible. If necessary, the through hole 12 can also be located on the side Z of the cryocontainer 2 facing the vehicle frame. Alternatively, the through-hole 12 could also be arranged centrally at the top of the cryocontainer 2 and, for example, run through the vertical plane through the longitudinal axis L.
  • connection point 11 to the inner container 5 in the operating position can be located not only in a lower half U of the cryocontainer 2, but also in a lower third, a lower quarter or a lower tenth of the cryocontainer 2, each in an operating position of the Cryocontainer 2, for example when the cryocontainer 2 is mounted on the vehicle.
  • the through hole 12 can be located not only in an upper half O of the cryocontainer 2, but also in an upper third, an upper quarter or an upper tenth, each in an operating position of the cryocontainer 2, for example when the cryocontainer 2 is on the vehicle is mounted.
  • connection line 7 is preferably routed out of the cryogenic container 2 vertically, ie perpendicularly to the longitudinal axis L, which usually runs horizontally.
  • the connection line 7 could also assume a certain inclination relative to the longitudinal axis L, for example at an angle of at least 15°, at least 30°, at least 45° or at least 60° to this, so that the end cap can be slipped over, as explained in more detail below 9 via the connection line 7 is still possible.
  • the connection line 7 preferably emerges through the end cap 9 in a direction which corresponds to the normal direction through a tangential plane on the end cap 9 at the through hole 12 .
  • the connecting line 7 can be routed horizontally out of the inner container 5, starting from the connection point, and vertically through the through-hole 12 out of the outer container 6, with the connecting line 7 being at an angle for this change of direction W, which is arranged on the side of the connecting plane 10 facing away from the jacket 8, as shown in FIG.
  • the connecting line 7 can also be curved and, for example, follow the shape of the end cap 9, as shown in FIG.
  • the end cap 9 Since the through-hole 12 is spaced from the connection plane 10 by a distance a, the end cap 9 has a circumferential contour, i.e. a continuous ring of thickness a, which extends between the connection plane 10 and the through-hole. As a result, the end cap 9 also has sufficient rigidity for the connection to the jacket 8. The end cap 9 can thus be attached to the jacket 8 by means of a circumferential weld seam 13, see Figure 2.
  • FIGS. 3 and 4 show two preferred embodiments.
  • the end cap 9 can comprise a bead 14 which protrudes beyond the connection plane 10 under the jacket 8, i.e. the bead 14 forms an extension of the end cap 9 beyond the connection plane 10.
  • the jacket 8 ends at the connecting plane 10.
  • the bead 14 has a length of 1 cm-5 cm in the direction of the longitudinal axis L, for example, and can also be shaped in such a way that the end cap 9 can be clamped to the jacket 8.
  • the end cap 9 can thus be connected to the casing 8 at least temporarily before the welding process.
  • the jacket 8 In the area that is immediately adjacent to the connection plane 10 and faces away from the end cap 9, the jacket 8 has an inner diameter that is larger than the outer diameter of the bead 14.
  • the bead 14 is preferably circumferential, but can also be a few around the circumference bead elements 14 distributed on the connection plane 10 of the end cap 9, e.g. with a length of 2 cm in the circumferential direction.
  • the aforementioned concept of the bead 14 on the end cap 9 can also be used for a bead on the jacket 8 (not shown).
  • the jacket 8 comprises a bead that protrudes beyond the connection plane 10 below the end cap 9 , the bead coming to rest under the end cap 9 when the end cap 9 is welded on to the jacket 8 .
  • FIG. 4 shows an embodiment in which both the jacket 8 and the end cap 9 terminate flush with one another at the connection plane 10, ie neither the jacket 8 nor the end cap 9 protrude beyond the connection plane 10.
  • Both the shell 8 and the end cap 9 have a weld seam preparation 15, which in the example shown is a slope of the connecting plane 10 facing the side wall of the shell 8 or the End cap 9 is.
  • the bevels are designed in such a way that an opening for the weld seam 13 directed towards the outside of the cryogenic container 2 results.
  • the weld seam preparation 15 could, for example, also be a simple chamfer facing the outside of the cryocontainer 2 .
  • FIGS. 5a to 5d now show an exemplary manufacturing method of the device 1.
  • the inner container 5 is first provided in a step S1, which, for example, has already been manufactured.
  • the end of the inner container 5 not shown in FIG. 5a could also be completed at a later point in time, for example.
  • the connecting line 7 can now be mounted on the inner container 5, namely at least that part of the connecting line 7 which extends from the connection point 11 to the through-hole 12. If necessary, a continuing section of the connection line 7 (not shown) could also be manufactured or assembled.
  • the jacket 8 of the outer container 6 is now pushed over the inner container 5 from one side. This is done from that side with respect to the connection plane 10 which faces away from the connection line 7 that has already been erected.
  • the end cap 9 is slipped onto the connection line 7, i.e. the connection line 7 is guided through the through-hole 12 of the end cap 9.
  • the end cap 9 can now be moved towards the jacket 8 by means of a tilting movement as shown in FIG. 5c.
  • the end cap 9 or the jacket 8 has a bead 14
  • this can now be inserted into the corresponding other part.
  • the end cap 9 can now be attached to the jacket 8 at the connection level 10 and a circumferential weld seam can be welded at the connection level 10 in order to connect the end cap 9 to the jacket 8 in a vacuum-tight manner.
  • FIG. 6 shows again in a front view of the cryogenic container 2 of Figures 1 and 2 that the connecting line 5 is routed out of the inner container 5 in the lower half U and out of the outer container 6 in the upper half O, if the connecting line is, for example, a Is withdrawal line for liquid cryofluid.
  • the connecting line 7 could also be a removal line for gaseous cryogenic fluid, for example, as shown in FIG.
  • connection line 7 could be routed from the connection point 11 to the through hole on the shortest possible route, as shown in Figure 8, or, for example, make a "turn" around the end cap 9 or around the longitudinal axis L of the end cap 9, as in Figure 10 is shown.
  • the invention is therefore not limited to a specific position of the connection point 11 or the through hole 12, in which case the through hole could also be located in the lower half U in particular.
  • the through hole is preferably not located centrally on the end cap 9 .
  • the end cap 9 has an elongated section 9' with any cross section, e.g. a cylindrical section, and a curved section 9", which could also be designed as a flat plate.
  • the through hole 12 is preferably located in the elongated section 9', as a result of which the end cap 9 can be slipped over the connecting line 7 more easily.
  • the cylindrical section 9' has a length of 3 cm - 7 cm, for example, but this construction of the end cap 9 is optional.
  • the through-hole 12 is at a maximum distance of 5 cm, preferably a maximum of 3 cm, particularly preferably a maximum of 2 cm, from the connecting plane 10 .
  • the through hole 12 is at a distance of at least 1 cm, preferably at least 1.5 cm, from the connecting plane 10.
  • the specific dimensions depend on the dimensioning of the cryogenic container 2.
  • the device 1 could also have a plurality of connecting lines 7 and a plurality of through-holes 12, and that the through-holes 12 are routed over the respective connecting lines when the end cap 9 is slipped on.
  • a number of connection lines could also be routed through a through-hole 12 .
  • an intermediate element connecting the connection lines 7 can be provided (e.g a disk with through-holes for the connecting leads, which is welded to the connecting leads 7 before the end cap 9 is turned up. Thereafter, the intermediate element can be welded to the end cap in order to create a vacuum-tight connection between the end cap and the connection lines 7 .
  • FIG. 9 shows a fictitious cryogenic container 16 with a through hole 17 in the jacket 18 of the outer container in a plan view. If, in the case of this cryogenic container 16, the connection line 19 were to be mounted on the inner container first, the jacket 18 of the outer container could not be placed over the connection line 19 because of its length. One would therefore first have to mount a part of the connecting line 19 on the inner container that does not protrude beyond the outer container, then complete the enclosing outer container and only then finalize the connecting line in the intermediate space, which is extremely difficult.
  • FIG. 10 shows another fictitious cryogenic container 20 with a recess 21 at one end of the jacket 22 of the outer container in a plan view.
  • the connection line 23 can first be completely mounted on the inner container and then the jacket 22 can be pushed on so that the recess 21 surrounds the connection line 23.
  • no circumferential weld seam would be possible and the connection of the jacket 22 to the end cap is difficult to carry out.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1), umfassend einen Kryobehälter (2) und eine Anschlussleitung (7), wobei der Kryobehälter (2) einen Innenbehälter (5) und einen Außenbehälter (6) aufweist, wobei der Außenbehälter (6) einen langgestreckten Mantel (8) und zumindest eine Endkappe (9) umfasst, wobei die Anschlussleitung (7) an einer Anschlussstelle (11) aus dem Innenbehälter (5) geführt ist, die sich in an einer in Betriebsstellung unten befindlichen Hälfte (U) des Kryobehälters (2) befindet, wobei die Endkappe (9) ein Durchgangsloch (12) für die Anschlussleitung (7) umfasst, welches sich in der in Betriebsstellung oben befindliche Hälfte (O) des Kryobehälters (2) befindet, wobei das Durchgangsloch (12) auf der dem Mantel (8) abgewandten Seite der Verbindungsebene (10) in einem Abstand (a) von dieser vorgesehen ist, und wobei die Endkappe (9) und der Mantel (8) entlang der Verbindungsebene (10) mittels einer umlaufenden Schweißnaht (13) vakuumdicht miteinander verschweißt sind.

Description

Kryobehälter mit einer im Vakuumraum geführten Leitung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, umfassend einen Kryobehälter und eine Anschlussleitung, wobei der Kryobehälter einen Innenbehälter und einen Außenbehälter aufweist, wobei der Außenbehälter den Innenbehälter umhüllt und allseitig von diesem beabstandet ist, um eine Vakuumisolation zwischen dem Innenbehälter und dem Außenbehälter zu ermöglichen, wobei eine Anschlussleitung durch den Außenbehälter und den Innenbehälter geführt ist, um Kryofluid aus dem Kryobehälter zu entnehmen oder in diesen einzubringen, wobei der Außenbehälter einen langgestreckten Mantel und zumindest eine Endkappe umfasst, wobei der Mantel und die Endkappe an einer Verbindungsebene vakuumdicht miteinander verschweißt sind, wobei die Anschlussleitung an einer Anschlussstelle aus dem Innenbehälter geführt ist.
Gemäß dem Stand der Technik können verflüssigte Gase in Behältern („Kryobehältern“) gespeichert werden, um diese als Kraftstoff für beispielsweise einen Motor zu lagern. Verflüssigte Gase sind Gase, die bei Siedetemperatur im flüssigen Aggregatzustand vorliegen, wobei die Siedetemperatur dieses Fluids druckabhängig ist. Wird eine solche kryogene Flüssigkeit in einen Kryobehälter gefüllt, so stellt sich, abgesehen von thermischen Wechselspielen mit dem Kryobehälter selbst, ein Druck entsprechend der Siedetemperatur ein.
Im Anwendungsgebiet der Fahrzeugtechnik kann das Kryofluid als Treibstoff für ein Fahrzeug dienen, zu welchem Zweck der Kryobehälter am Fahrzeug mitgeführt wird. Üblicherweise werden Kryobehälter an der Seite des Fahrzeugrahmens montiert, und die Kryobehälter müssen eine ausreichende Isolationsfähigkeit aufweisen, damit das Kryofluid möglichst lange bei niedriger Temperatur im Kryobehälter verbleibt, da diese Behälter zumindest beim Stillstand des Fahrzeugs nicht aktiv gekühlt werden.
Beispielsweise wird Wasserstoff mit einer Temperatur von bis zu -253 °C in den Kryobehälter getankt, wobei sich das im Kryobehälter befindliche Kryofluid durch den konstanten Wärmeeintrag in den Kryobehälter stetig erwärmt, wodurch auch der Druck im Kryobehälter steigt. Sobald der Druck im Kryobehälter einen gewissen Schwellwert übersteigt, wird gasförmiges Kryofluid zum Druckabbau aus dem Behälter abgelassen. Es ist ersichtlich, dass es ein Bestreben ist, die Isolationsfähigkeit des Kryobehälters zu verbessern, um den Wärmeeintrag in diesen zu reduzieren, damit die Zeitspanne steigt, nach welcher Kryofluid aus dem Kryobehälter abgelassen wird. Aus dem Stand der Technik ist daher bekannt, den Kryobehälter mit einem Innenbehälter und einen gegenüber dem Innenbehälter vakuumisolierten Außenbehälter zu schaffen, siehe beispielsweise die WO 2014/161898.
Insbesondere um Kryofluid in Flüssigphase aus dem Kryobehälter zu entnehmen, kann eine Anschlussleitung vorgesehen werden, die Kryofluid aus der unteren Hälfte des Kryobehälters entnimmt, zu welchen Zweck die Anschlussleitung in der unteren Hälfte sowohl den Innenbehälter als auch den Außenbehälter durchsetzt, wie beispielsweise in der WO 2021/026581 dargestellt ist. Um die Anschlussleitung an der Oberseite des Kryobehälters zugänglich zu machen, wird diese - gegebenenfalls isoliert - außerhalb des Kryobehälters nach oben geführt.
Manche Kryobehälter aus dem Stand der Technik sehen vor, sämtliche Anschlussleitungen axial, d.h. mittig aus der Endkappe und parallel zu einer Längsachse des Kryobehälters, aus dem Kryobehälter zu führen, was jedoch viel Platz vor der Endkappe einnimmt. Der erfindungsgemäße Kryobehälter soll jedoch eine Lösung schaffen, bei der die Anschlussleitungen nicht parallel zu einer Längsachse des Kryobehälters aus diesem austreten. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass dies wesentliche Probleme bei der technischen Umsetzung bereitet. Wenn die Anschlussleitung im Bereich des langgestreckten Mantels im Zwischenraum geführt wird, ist es nicht möglich, zuerst den Innenbehälter mit bereits daran montierter Anschlussleitung bereitzustellen, da der Außenbehälter nicht mehr über die bereits montierte Anschlussleitung „gestülpt“ werden kann. Dem könnte abgeholfen werden, indem Einkerbungen in das Mantelende vorgesehen werden, sodass der Mantel von einer Seite aufgeschoben werden kann und die Anschlussleitungen in den Einkerbungen aufgenommen werden. Daraufhin wird das Mantelende mit einer Endkappe verschlossen. Hier tritt jedoch das Problem auf, dass die Endkappe nur schwer mit dem Mantel ende verschweißbar ist, da eine umlaufende Schweißnaht nicht möglich ist.
Es ist daher eine Aufgabe, einen Kryobehälter und ein Herstellungsverfahren zu schaffen, bei dem diese Probleme nicht auftreten.
Diese Aufgabe wird in einem ersten Aspekt der Erfindung gelöst durch eine Vorrichtung, umfassend einen Kryobehälter und eine Anschlussleitung, wobei der Kryobehälter einen Innenbehälter und einen Außenbehälter aufweist, wobei der Außenbehälter den Innenbehälter umhüllt und allseitig von diesem beabstandet ist, um eine Vakuumisolation zwischen dem Innenbehälter und dem Außenbehälter zu ermöglichen, wobei die Anschlussleitung durch den Außenbehälter und den Innenbehälter geführt ist, um Kryofluid aus dem Kryobehälter zu entnehmen oder in diesen einzubringen, wobei der Außenbehälter einen langgestreckten Mantel und zumindest eine Endkappe umfasst, wobei der Mantel und die Endkappe an einer Verbindungsebene vakuum dicht miteinander verschweißt sind, wobei die Anschlussleitung an einer Anschlussstelle aus dem Innenbehälter geführt ist, wobei die Endkappe des Außenbehälters ein Durchgangsloch für die Anschlussleitung umfasst, wobei die Anschlussleitung von der Anschlussstelle an den Innenbehälter bis zum Durchgangsloch im Außenbehälter geführt ist, wobei die Anschlussleitung das Durchgangsloch nicht-parallel, z.B. in einem Winkel von zumindest 15°, zumindest 30°, zumindest 45° oder zumindest 60°, zur Längsachse des Kryobehälters, bevorzugt normal zur Längsachse, durchsetzt, wobei das Durchgangsloch auf der dem Mantel abgewandten Seite der Verbindungsebene in einem Abstand von dieser vorgesehen ist, und wobei die Endkappe und der Mantel entlang der Verbindungsebene mittels einer umlaufenden Schweißnaht vakuumdicht miteinander verschweißt sind.
Bei dem erfindungsgemäßen Kryobehälter wird die Anschlussleitung erfindungsgemäß nicht durch den Mantel des Außenbehälters geführt, sondern durch die Endkappe. Hierbei wird zusätzlich vorgesehen, die Anschlussleitung nicht durch eine unmittelbar an der Verbindungsebene befindliche Seitenwand der Endkappe zu führen, sondern dass ein Durchgangsloch vorgesehen wird, das von der Verbindungsebene beabstandet ist. Dadurch kann die Endkappe an der Verbindungsebene einen umlaufenden Ring aufweisen und mittels einer umlaufenden Schweißnaht mit dem Mantel verbunden werden. Der Ring ermöglicht daher einerseits die umlaufende Schweißnaht, andererseits aber auch eine gewisse Steifigkeit der Endkappe.
Gemäß der Erfindung kann somit eine isolierte Leitungsführung im Innenraum zwischen Innenbehälter und Außenbehälter erzielt werden, wobei der Kryobehälter gemäß dem unten erläuterten Herstellungsverfahren leicht gefertigt werden kann, da die Endkappe einfach über die bereits montierte Anschlussleitung gestülpt werden kann und danach mittels einer umlaufenden Schweißnaht am Mantel befestigt werden kann.
Bevorzugt befindet sich die Anschlussstelle an den Innenbehälter in einer in Betriebsstellung unten befindlichen Hälfte des Kryobehälters, wobei sich das Durchgangsloch an der Endkappe in einer in Betriebsstellung oben befindliche Hälfte des Kryobehälters befindet, und wobei die Anschlussleitung bevorzugt auf dem kürzesten Weg von der Anschlussstelle zum Durchgangsloch geführt ist. Dadurch wird insbesondere ermöglicht, dass die Anschlussleitung im unten befindlichen Abschnitt des Kryobehälters aus dem Innenbehälter geführt werden kann, um beispielsweise flüssiges Kryofluid zu entnehmen, und an einem oben befindlichen Abschnitt des Kryobehälters zugänglich zu machen, ohne dass die Anschlussleitung über eine größere Strecke außerhalb des Kryobehälters geführt werden müsste. Der erfmdungsgemäße Kryobehälter ermöglicht jedoch auch andere Ausführungen, wobei sich die Anschlussstelle an den Innenbehälter beispielsweise auch in einer in Betriebs Stellung unten befindlichen Hälfte des Kryobehälters befinden könnte, wenn sich das Durchgangsloch an der Endkappe in einer in Betriebsstellung oben befindliche Hälfte des Kryobehälters befindet. Weiters könnten die Anschlussstelle an den Innenbehälter und das Durchgangsloch im Außenbehälter auch in Längsrichtung des Kryobehälters unmittelbar nebeneinander liegen, und die Anschlussleitung könnte beispielsweise auch eine „Umdrehung“ entlang der Endkappe machen, was beispielsweise notwendig sein könnte, wenn eine Abzweigung oder sonstige Schnittstelle der Anschlussleitung an einer anderen Stelle an der Endkappe zugänglich sein soll. Bevorzugt liegt das Anschlussloch außermittig an der Endkappe.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst die Endkappe eine über die Verbindungsebene unter den Mantel abstehende Sicke, wobei die Sicke im angeschweißten Zustand der Endkappe am Mantel unter dem Mantel zu liegen kommt. Alternativ dazu kann der Mantel eine über die Verbindungsebene unter die Endkappe abstehende Sicke umfassen, wobei die Sicke im angeschweißten Zustand der Endkappe am Mantel unter der Endkappe zu liegen kommt. Die Sicke ermöglicht einerseits, dass die Endkappe leicht auf den Mantel aufgesetzt werden kann und bereits lose mit diesem verbunden ist, noch bevor die Schweißverbindung vorgenommen wird. Dies erleichtert insbesondere den Schweißvorgang wesentlich, da die Anschlussstelle des Mantels bzw. der Endkappe an die Sicke bereits eine Schweißnahtvorbereitung bildet.
Alternativ zu der vorgenannten Sicke kann vorgesehen werden, dass die Endkappe „stumpf ‘ auf den Mantel steht, d.h. die Endkappe schließt bündig an der Verbindungsebene mit dem Mantel ab. Herbei kann Material eingespart werden, um die Gesamtmasse zu verringern, wodurch jedoch der Schweißvorgang schwieriger vorzunehmen ist. Um dem Abzuhelfen, kann die Endkappe und/oder der Mantel an der Verbindungsebene eine Schweißnahtvorbereitung für eine umlaufende Schweißnaht aufweisen. Die Schweißnahtvorbereitung kann beispielsweise durch eine Fase bzw. eine abgeschrägte Seitenwand bezüglich der Verbindungsebene hergestellt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform durchsetzen mehrere Anschlussleitungen die Endkappe, entweder durch ein gemeinsames Durchgangsloch oder jeweils durch ein eigenes Durchgangsloch, wobei die Anschlussleitungen an jenen Abschnitten, an dem sie das das Durchgangsloch bzw. die Durchgangslöcher durchsetzen, jeweils im Wesentlichen parallel ausgeführt sind. Dadurch kann die Endkappe auch leicht über mehrere Anschlussleitungen gestülpt werden, ohne dass die Anschlussleitungen das Aufstülpen der Endkappe gegenseitig sperren würden. Eine Anschlussleitung kann beispielsweise als Entnahmeleitung für gasförmiges Kryofluid und eine andere Anschlussleitung kann beispielsweise als Entnahmeleitung für flüssiges Kryofluid ausgelegt sein. Besonders bevorzugt könnte die Vorrichtung ferner ein Zwischenelement mit Durchgangslöchern für jede der mehreren Anschlussleitungen umfassen, wobei die Anschlussleitungen durch die Durchgangslöcher des Zwischenelements geführt sind, wobei bevorzugt umlaufende Schweißnähten sowohl zwischen den Anschlussleitungen und den Durchgangslöchem des Zwischenelements als auch zwischen einem Außenumfang des Zwischenelements und dem Durchgangsloch der Endkappe ausgebildet sind. Das Zwischenelement kann dazu eingesetzt werden, um eine einfach zu fertigende Abdichtung zwischen der Endkappe und den Leitungen herzustellen. Das Zwischenelement ist üblicherweise aus Metall gefertigt und kann beispielsweise als Platte, Tasche oder Trog ausgebildet sein und ein Durchtrittsloch für jede der mehreren Anschlussleitungen aufweisen, das Zwischenelement auf die Anschlussleitungen aufgesetzt werden und mit diesen verschweißt werden, bevor die Endkappe aufgesetzt wird. Danach kann die Endkappe mit dem Zwischenelement verschweißt werden. Dies ist bevorzugt, da der Schweißvorgang nach dem Aufsetzten der Endkappe üblicherweise komplizierter ist als vor dem Aufsetzen der Endkappe. Der Außendurchmesser des Zwischenelements entspricht in der Regel dem Durchmesser des Durchgangslochs der Endkappe.
Besonders bevorzugt durchsetzt die Anschlussleitung den Außenbehälter im Wesentlichen normal zur Längsachse, d.h. vertikal, wodurch die Anschlussleitung in einfacher Weise mit dem weiteren Entnahmesystem verbunden werden kann.
Besonders bevorzugt weist die Endkappe einen langgestreckten Abschnitt und einen einstückig daran ausgebildeten gekrümmten Abschnitt oder planen Abschnitt auf, wobei sich das Durchgangsloch im langgestreckten Abschnitt befindet. Da die höchsten Spannungen der Endkappe an der Schnittstelle zwischen dem Langgestreckten Abschnitt und dem gekrümmten Abschnitt auftreten, kann durch die gewählte Anordnung des Durchgangsloches nur im langgestreckten Bereich eine besonders vorteilhafte Ausführungsform erzielt werden, bei der die Endkappe überdies besonders einfach über die Anschlussleitungen gestülpt werden kann. Im Allgemeinen ist bevorzugt, wenn das Durchgangsloch auf der der Verbindungsebene zugewandten Hälfte der Endkappe angeordnet ist, auch wenn die Endkappe nur einen gekrümmten Bereich aufweisen sollte. Um ein besonders einfaches Aufstülpen der Endkappe auf die Anschlussleitung zu ermöglichen, befindet sich das Durchgangsloch somit auf der der Verbindungsebene zugewandten Hälfte der Endkappe. Beispielsweise überschreitet das Durchgangsloch nicht jene Ebene, die mittig zwischen der Verbindungsebene und einer Scheitel ebene der Endkappe, welche auf jener Seite der Endkappe angeordnet ist, die der Verbindungsebene abgewandt ist. Insbesondere ist das Durchgangsloch außermittig bezüglich der Längsachse des Innenbehälters bzw. des Kryobehälters angeordnet, d.h. die Längsachse durchsetzt das Durchgangsloch nicht.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Anschlussleitung horizontal oder normal zu einer Tangentialebene an der jeweiligen Stelle des Innenbehälters aus dem Innenbehälter aus dem Innenbehälter und vertikal aus dem Außenbehälter geführt, wobei die Anschlussleitung einen Winkel umfasst, der auf der dem Mantel abgewandten Seite der Verbindungsebene angeordnet ist. Weiters bevorzugt ist die Anschlussleitung auf dem kürzest möglichen Weg von der Anschlussstelle zum Durchgangsloch geführt ist, gegebenenfalls angepasst an eine Krümmung des Innenbehälters. Diese Ausführungen stellen die Ausführungsvarianten mit dem geringsten Raumbedarf dar.
Der oben erläuterte Kryobehälter eignet sich aufgrund der kompakten Konstruktion insbesondere für ein Fahrzeug, wobei der Kryobehälter bevorzugt am Fahrzeugrahmen montiert ist. Durch die oben austretende Anschlussleitung ist diese besonders gut zugänglich, wenn der Kryobehälter an einem Fahrzeug montiert ist, da die Anschlussleitung in Wesentlichen in einer Arbeitshöhe von 1 m bis 2 m aus dem Außenbehälter austritt.
Bevorzugt kann vorgesehen werden, dass die Anschlussleitung als Entnahmeleitung ausgebildet ist und mit einem Motor des Fahrzeugs verbunden ist. Weiters kann die Anschlussleitung auf einer dem Fahrzeugrahmen abgewandten Seite des Kryobehälters angeordnet sein.
In einem zweiten Aspekt schafft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung nach einer der vorgenannten Ausführungsformen, umfassend die Schritte:
- Bereitstellen des Innenbehälters;
- Montieren zumindest jenes Teiles der Anschlussleitung, der sich von der Anschlussstelle bis zum Durchgangsloch erstreckt;
Aufschieben des Mantels auf den Innenbehälter von jener Seite bezüglich der Verbindungsebene, die der Anschlussleitung abgewandt ist; Aufstülpen der Endkappe, wobei die Anschlussleitung durch das Durchgangsloch der Endkappe geführt wird;
Ansetzen der Endkappe am Mantel an der Verbindungsebene; Schweißen einer umlaufenden Schweißnaht an der Verbindungsebene.
Dieses Herstellungsverfahren ermöglicht einen besonders schnellen Zusammenbau des Kryobehälters, da alle Einzelteile in einfacher Weise aneinandergereiht werden können und die Schweißnaht als einfache Umlaufschweißnaht ausführbar ist. Bei dem Aufstülpen der Endkappe kann die Anschlussleitung auch leicht verformt werden, z.B. elastisch oder auch über die Elastizitätsgrenze hinaus wodurch die Endkappe z.B. unter Verbiegen der Anschlussleitung an den Mantel angesetzt wird, wobei die Anschlussleitung anschließend durch das Durchgangsloch geführt wird, wobei die Anschlussleitung in ihren spannungslosen, d.h. entbogenen, Zustand gebracht wird bzw. wieder zurückverformt wird. Das elastische Rückfedern kann gerade ausreichen, um das Überstülpen bzw. Aufschieben zu ermöglichen.
Vorteilhafte und nicht einschränkende Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Figur 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Kryobehälter in einer Seitenansicht.
Figur 2 zeigt den Kryobehälter von Figur 1 in einer Draufsicht.
Figur 3 zeigt eine Verbindung der Endkappe mit dem Mantel in einer ersten Ausführungsform im Detail.
Figur 4 zeigt eine Verbindung der Endkappe mit dem Mantel in einer zweiten Ausführungsform im Detail.
Die Figuren 5a-5d zeigen die Schritte des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens. Figur 6 zeigt den Kryobehälter von Figur 1 in einer Vorderansicht.
Die Figuren 7 und 8 zeigen weitere erfindungsgemäße Kryobehälter in einer Vorderansicht. Figur 9 zeigt ein der Erfindung zugrundeliegendes Problem (nicht beansprucht).
Figur 10 zeigt ein weiteres der Erfindung zugrundeliegendes Problem (nicht beansprucht).
Figur 1 zeigt eine Vorrichtung 1 umfassend einen Kryobehälter 2, in welchem Kryofluid im gasförmigen Zustand 3 oder flüssigen Zustand 4 gelagert ist. Das Kryofluid kann beispielsweise Wasserstoff sein, sodass der Kryobehälter 2 ein Wasserstoffbehälter ist, oder das Kryofluid kann LNG (Liquefied Natural Gas) sein, sodass der Kryobehälter 2 ein LNG- Behälter ist. Je nach Kryofluid ist der Kryobehälter 2 somit dazu ausgelegt, Kryofluid bei Temperaturen von beispielsweise unter 150 Kelvin, im Fall von Wasserstoff sogar von unter 50 Kelvin oder unter 30 Kelvin oder im Wesentlichen 20 Kelvin, zu lagern. Je nach Anwendung könnte der Kryobehälter 2 beispielsweise zur Lagerung von sLH2 (subcooled liquid hydrogen) oder CcH2 (cryo-compressed hydrogen) ausgebildet und damit auch für entsprechende hohe Drücke ausgelegt sein, z.B. für Maximaldrücke zwischen 5 bar und 350 bar.
Um das Kryofluid möglichst lange bei niedrigen Temperaturen zu halten und den Wärmeeintrag in den Kryobehälter 2 zu verringern, weist der Kryobehälter 2 einen Innenbehälter 5 und einen von diesem allseitig beabstandeten Außenbehälter 6 auf. Dadurch kann ein isolierendes Vakuum zwischen dem Innenbehälter 5 und dem Außenbehälter 6 vorgesehen werden. Um Kryofluid aus dem Kryobehälter 2 zu entnehmen oder aus diesem zu entnehmen, ist zumindest eine Anschlussleitung 7 durch den Innenbehälter 5 und den Außenbehälter 6 geführt.
Der hierin beschriebene Kryobehälter 2 wird üblicherweise als Kraftstoffbehälter eines nicht weiter dargestellten Fahrzeugs eingesetzt und kann zu diesem Zweck beispielsweise am Fahrzeugrahmen des Fahrzeugs montiert werden. Um einem Motor des Fahrzeugs das Kryofluid als Kraftstoff zuzuführen, ist die Anschlussleitung 7 beispielsweise als Entnahmeleitung ausgebildet und somit vom Kryobehälter 2 zu einem Motor des Fahrzeugs geführt. Da der Kryobehälter 2 auf einem Fahrzeug montiert werden soll, ist eine Betriebslage des Kryobehälters 2 wohldefiniert.
Der Innenbehälter 5 kann für das unten beschriebene Herstellungsverfahren für den Kryobehälter 2 vorgefertigt werden, beispielsweise durch Anschweißen von zwei nicht im Detail dargestellten Innenbehälterendkappen an einen Innenbehältermantel.
Der Außenbehälter 6 umfasst einen langgestreckten Mantel 8 und zumindest eine Endkappe 9, wobei der Mantel 8 und die Endkappe 9 an einer Verbindungsebene 10 miteinander verbunden sind. Am nicht dargestellten anderen Ende des Mantels 8 könnte eine weitere Endkappe vorgesehen werden, wobei eine weitere Anschlussleitung wie unten beschrieben durch die weitere Endkappe geführt werden könnte, was jedoch nicht notwendig ist. „Langgestreckt“ bedeutet in diesem Zusammenhang, dass der Mantel 8 eine Längsachse L aufweist, beispielsweise eine Symmetrieachse, Schwerachse oder Rotationsachse, wobei der Mantel 8 an allen Querschnitten normal zur Längsachse einen gleichen Querschnitt aufweisen kann oder entlang der Längsachse eine konvexe oder konkave Form einnehmen kann. Der Mantel 8 kann jedenfalls einen beliebigen Querschnitt aufweisen und im einfachsten Fall zylindrisch sein. Bevorzugt ist der Mantel 8 entlang der Längsachse L länger als die Endkappe 9 entlang der Längsachse L.
Die Endkappe 9 könnten beispielsweise konvex bzw. kalottenförmig sein und hat an der Verbindungsebene 10 einen Querschnitt, der dem Querschnitt des Mantels 8 an der Verbindungsebene 10 entspricht. Dadurch kann die Endkappe 9 durch eine umlaufende Schweißnaht am Mantel 8 befestigt werden. Sobald der Außenbehälter 6 um den Innenbehälter 5 gebaut wurde, kann ein Vakuum zwischen dem Innenbehälter 5 und dem Außenbehälter 6 hergestellt werden, um den Außenbehälter 6 gegenüber dem Innenbehälter 5 zu isolieren.
Damit die Anschlussleitung 7 beispielswiese flüssiges Kryofluid aus dem Kryobehälter 2 entnehmen kann, ist die Anschlussleitung 6 an einer in Betriebsstellung unten befindlichen Hälfte U des Kryobehälters 2 aus dem Innenbehälter 5 geführt und durchsetzt diesen dabei an einer Anschlussstelle 11, beispielsweise horizontal wie in Figur 1 gezeigt oder normal zu einer Tangentialebene an der jeweiligen Stelle des Innenbehälters, was in Figur 1 beispielsweise eine Richtung schräg nach unten wäre. Wie in Figur 1 dargestellt kann die Anschlussstelle 11 der Anschlussleitung 7 an den Innenbehälter 5 auf der dem Mantel 8 abgewandten Seite der Verbindungsebene 10 vorgesehen werden. Alternativ dazu könnte die Anschlussstelle 11 der Anschlussleitung 7 an den Innenbehälter 5 jedoch auch auf der der Endkappe 9 abgewandten Seite der Verbindungsebene 10 vorgesehen werden.
Da die Anschlussleitung 7 an einer in Betriebsstellung oben befindlichen Hälfte O des Kryobehälters 2 zugänglich sein soll - aber gleichzeitig über einen größtmöglichen Weg isoliert bleiben soll - ist die Anschlussleitung 7 durch ein Durchgangsloch 12 in der in Betriebs Stellung oben befindlichen Hälfte O des Außenbehälters 6 geführt. Somit ist die Anschlussleitung 7 nicht unmittelbar neben der Anschlussstelle 11 an den Innenbehälter 5 aus dem Außenbehälter 6 geführt. Zusammengefasst erstreckt sich die Anschlussleitung 7 zwischen dem Innenbehälter 5 und dem Außenbehälter 6 von der Anschlussstelle 11 bis zum Durchgangsloch 12. Die genannte oben befindliche Hälfte O bzw. die genannte unten befindliche Hälfte U können durch eine durch die Längsachse L verlaufende horizontale Ebene bemessen werden.
Das Durchgangsloch 12 liegt auf der dem Mantel 8 abgewandten Seite der Verbindungsebene 10 und ist von dieser beabstandet, d.h. weist einen Abstand a zur Verbindungsebene 10 auf, wobei a > 0, beispielsweise 0,5 cm < a < 10 cm. Bevorzugt liegt das Durchgangsloch 12 großteils bzw. vollständig auf der der Verbindungsebene 10 zugewandten Hälfte der Endkappe 9, z.B. überschreitet das Durchgangsloch 12 nicht (oder zumindest mit weniger als 50% im Querschnitt) die Mittelebene zwischen der Verbindungsebene 10 und der Scheitel ebene S (Figur 2) der Endkappe 9. Wie bereits oben erwähnt liegt das Durchgangsloch 12 auf der in Betriebsstellung oben befindlichen Hälfte O des Außenbehälters 6. Wie aus Figur 2 ersichtlich ist - welche die Vorrichtung 1 aus Figur 1 in einer Draufsicht zeigt - kann das Durchgangsloch 12 auch dezentral bezüglich einer durch die Längsachse L verlaufenden vertikalen Ebene angeordnet sein. Wenn der Kryobehälter 2 an einem Fahrzeugrahmen des Fahrzeugs angeordnet ist, befindet sich das Durchgangsloch 12 bevorzugt auf der dem Fahrzeugrahmen abgewandten Seite A des Kryobehälters 2, damit die an der Anschlussleitung 7 angeschlossenen Komponenten leichter zugänglich sind. Gegebenenfalls kann sich das Durchgangsloch 12 auch auf der dem Fahrzeugrahmen zugewandten Seite Z des Kryobehälters 2 befinden. Alternativ könnte das Durchgangsloch 12 auch zentral oben am Kryobehälter 2 angeordnet sein und z.B. durch die vertikale Ebene durch die Längsachse L verlaufen.
Besonders bevorzugt kann sich die Anschlussstelle 11 an den Innenbehälter 5 in der Betriebs Stellung nicht nur in einer unteren Hälfte U des Kryobehälters 2 befinden, sondern auch in einem unteren Drittel, einem unteren Viertel oder einem unteren Zehntel des Kryobehälters 2, jeweils in einer Betriebsstellung des Kryobehälters 2, beispielsweise wenn der Kryobehälter 2 auf dem Fahrzeug montiert ist. Unabhängig davon kann sich das Durchgangsloch 12 nicht nur in einer oberen Hälfte O des Kryobehälters 2 befinden, sondern auch in einem oberen Drittel, einem oberen Viertel oder einem oberen Zehntel, jeweils in einer Betriebs Stellung des Kryobehälters 2, beispielsweise wenn der Kryobehälter 2 auf dem Fahrzeug montiert ist.
An jener Stelle, an der die Anschlussleitung 7 das Durchgangsloch 12 durchsetzt, ist die Anschlussleitung bevorzugt vertikal, d.h. normal zu der üblicherweise horizontal verlaufenden Längsachse L, aus dem Kryobehälter 2 geführt. Im Allgemeinen könnte die Anschlussleitung 7 aber auch eine gewisse Neigung gegenüber der Längsachse L einnehmen, z.B. in einem Winkel von zumindest 15°, zumindest 30°, zumindest 45° oder zumindest 60°zu dieser angeordnet sein, sodass das unten näher erläuterte Überstülpen der Endkappe 9 über die Anschlussleitung 7 weiterhin möglich ist. Bevorzugt tritt die Anschlussleitung 7 in einer Richtung durch die Endkappe 9 aus, die der Normalrichtung durch eine Tangentialebene an der Endkappe 9 am Durchgangsloch 12 entspricht. Beispielsweise kann die Anschlussleitung 7 ausgehend von der Anschlussstelle horizontal aus dem Innenbehälter 5 geführt sein und vertikal durch das Durchgangsloch 12 aus dem Außenbehälter 6, wobei die Anschlussleitung 7 für diesen Richtungswechsel einen Winkel W aufweisen kann, der auf der dem Mantel 8 abgewandten Seite der Verbindungsebene 10 angeordnet ist, wie in Figur 1 dargestellt ist. Im Zwischenraum zwischen dem Innenbehälter 5 und dem Außenbehälter 6 kann die Anschlussleitung 7 auch gekrümmt sein und beispielsweise der Form der Endkappe 9 folgen, wie in Figur 1 gezeigt ist.
Da das Durchgangsloch 12 von der Verbindungsebene 10 in einem Abstand a beabstandet ist, weist die Endkappe 9 eine umlaufende Kontur auf, d.h. einen durchgehenden Ring mit der Dicke a, der sich zwischen der Verbindungsebene 10 und dem Durchgangsloch erstreckt. Dadurch erhält die Endkappe 9 insbesondere auch eine ausreichende Steifigkeit für die Anbindung an den Mantel 8. Die Endkappe 9 kann somit mittels einer umlaufenden Schweißnaht 13 am Mantel 8 befestigt werden, siehe Figur 2.
Um die Schweißnaht 13 leichter herzustellen, zeigen die Figuren 3 und 4 zwei bevorzugte Ausführungsformen. Gemäß Figur 3 kann die Endkappe 9 eine Sicke 14 umfassen, welche über die Verbindungsebene 10 unter den Mantel 8 hervorsteht, d.h. die Sicke 14 bildet eine Verlängerung der Endkappe 9 über die Verbindungsebene 10 hinaus. Der Mantel 8 endet an der Verbindungsebene 10. Die Sicke 14 hat in Richtung der Längsachse L beispielsweise eine Länge von 1 cm - 5 cm und kann auch derart geformt sein, dass die Endkappe 9 an den Mantel 8 geklemmt werden kann. Die Endkappe 9 kann so bereits vor dem Schweißvorgang zumindest temporär mit dem Mantel 8 verbunden werden. In jenem Bereich, der unmittelbar neben der Verbindungsebene 10 liegt und der Endkappe 9 abgewandt ist, hat der Mantel 8 einen Innendurchmesser, der größer ist als der Außendurchmesser der Sicke 14. Die Sicke 14 ist bevorzugt umlaufend, kann jedoch auch durch einige um den Umfang der Endkappe 9 an der Verbindungsebene 10 verteilte Sickenelemente 14 gebildet sein, z.B. mit einer Länge von 2 cm in Umfangsrichtung.
Das vorgenannte Konzept der Sicke 14 an der Endkappe 9 kann auch für eine Sicke am Mantel 8 angewandt werden (nicht dargestellt). In diesem Fall umfasst der Mantel 8 eine über die Verbindungsebene 10 unter die Endkappe 9 abstehende Sicke, wobei die Sicke im angeschweißten Zustand der Endkappe 9 am Mantel 8 unter der Endkappe 9 zu liegen kommt.
Figur 4 zeigt eine Ausführungsform, bei der sowohl der Mantel 8 als auch die Endkappe 9 an der Verbindungsebene 10 bündig miteinander abschließen, d.h. weder der Mantel 8 noch die Endkappe 9 ragen über die Verbindungsebene 10 hinaus. Sowohl der Mantel 8 als auch die Endkappe 9 weisen eine Schweißnahtvorbereitung 15 auf, die im dargestellten Beispiel eine Schräge der der Verbindungsebene 10 zugewandten Seitenwand des Mantels 8 bzw. der Endkappe 9 ist. Die Schrägen sind derart ausgebildet, dass sich eine in Richtung der Außenseite des Kryobehälters 2 gerichtete Öffnung für die Schweißnaht 13 ergibt. Die Schweißnahtvorbereitung 15 könnte beispielsweise auch eine einfache Fase sein, die der Außenseite des Kryobehälters 2 zugewandt ist.
Die Figuren 5a bis 5d zeigen nun ein beispielhaftes Herstellungsverfahren der Vorrichtung 1. Gemäß Figur 5a wird in einem Schritt S1 zuerst der Innenbehälter 5 bereitgestellt, der beispielsweise fertig hergestellt ist. Das in Figur 5a nicht dargestellte Ende des Innenbehälters 5 könnte beispielsweise auch zu einem späteren Zeitpunkt fertiggestellt werden.
Gemäß Figur 5b kann nun die Anschlussleitung 7 an den Innenbehälter 5 montiert werden, und zwar zumindest jener Teil der Anschlussleitung 7, der sich von der Anschlussstelle 11 bis zum Durchgangsloch 12 erstreckt. Gegebenenfalls könnte auch ein weiterführender, nicht dargestellter Abschnitt der Anschlussleitung 7 hergestellt bzw. montiert werden.
Gemäß Figur 5c wird nun von einer Seite der Mantel 8 des Außenbehälters 6 über den Innenbehälter 5 geschoben. Dies erfolgt von jener Seite bezüglich der Verbindungsebene 10, die der bereits errichteten Anschlussleitung 7 abgewandt ist. Davor, danach oder gleichzeitig mit dem Aufschieben des Mantels 8 wird die Endkappe 9 auf die Anschlussleitung 7 gestülpt, d.h. die Anschlussleitung 7 wird durch das Durchgangsloch 12 der Endkappe 9 geführt. Mittels einer Kippbewegung wie in Figur 5c dargestellt kann die Endkappe 9 nun zum Mantel 8 bewegt werden.
Falls die Endkappe 9 oder der Mantel 8 eine Sicke 14 aufweisen, kann diese nun in das entsprechend andere Teil eingeführt werden. Unabhängig davon kann die Endkappe 9 nun am Mantel 8 an der Verbindungsebene 10 angesetzt werden und eine umlaufende Schweißnaht kann an der Verbindungsebene 10 geschweißt werden, um die Endkappe 9 vakuumdicht mit dem Mantel 8 zu verbinden.
Im oben genannten Herstellungsverfahren kann zudem abschließend - oder auch vor bzw. gleichzeitig mit dem vorgenannten Schweißvorgang der Schweißnaht 13 - eine abdichtende Schweißverbindung oder eine entsprechend andere Verbindung zwischen der Anschlussleitung 7 und dem Durchgangsloch 12 hergestellt werden, z.B. um den vollständigen Umfang der Anschlussleitung 7 im Bereich des Durchgangsloches 12. Figur 6 zeigt nun nochmals in einer Vorderansicht des Kryobehälters 2 der Figuren 1 und 2, dass die Anschlussleitung 5 in der unteren Hälfte U aus dem Innenbehälter 5 geführt ist und in der oberen Hälfte O aus dem Außenbehälter 6 geführt ist, wenn die Anschlussleitung beispielsweise eine Entnahmeleitung für flüssiges Kryofluid ist. Dies ist jedoch nicht zwingend, da die Anschlussleitung 7 wie in Figur 7 gezeigt beispielsweise auch eine Entnahmeleitung für gasförmiges Kryofluid sein könnte, wobei sich die Anschlussstelle 11 auch an den Innenbehälter 5 auch in der oberen Hälfte O befinden könnte. Die Anschlussleitung 7 könnte auf einem kürzest möglichen Weg von der Anschlussstelle 11 zum Durchgangsloch geführt werden, wie in Figur 8 gezeigt ist, oder beispielsweise eine „Umdrehung“ um die Endkappe 9 bzw. um die Längsachse L der Endkappe 9 machen, wie in Figur 10 dargestellt ist. Die Erfindung ist somit nicht auf konkrete Position der Anschlussstelle 11 bzw. des Durchgangsloches 12 beschränkt, wobei sich das Durchgangsloch insbesondere auch in der unteren Hälfte U befinden könnte. Bevorzugt liegt das Durchgangsloch jedoch nicht zentral an der Endkappe 9 vor.
Zurückkommend auf Figur 1 ist weiters dargestellt, dass die Endkappe 9 einen langgestreckten Abschnitt 9‘ mit beliebigem Querschnitt, z.B. einen zylindrischen Abschnitt, und einen gekrümmten Abschnitt 9“ hat, der auch als plane Platte ausgebildet sein könnte. Das Durchgangsloch 12 befindet sich bevorzugt im langgestreckten Abschnitt 9‘, wodurch die Endkappe 9 leichter über die Anschlussleitung 7 gestülpt werden kann. Der zylindrische Abschnitt 9‘ hat beispielsweise eine Länge von 3 cm - 7 cm, wobei dieser Aufbau der Endkappe 9 jedoch optional ist. Für ein möglichst einfaches Überstülpen der Endkappe 9 über die Anschlussleitung 7 ist allgemein bevorzugt, wenn das Durchgangsloch 12 maximal 5 cm, bevorzugt maximal 3 cm, besonders bevorzugt maximal 2 cm von der Verbindungsebene 10 beabstandet ist. Aus Stabilitätsgründen befindet sich das Durchgangsloch 12 mindestens in einem Abstand von 1 cm, bevorzugt mindestens 1,5 cm, von der Verbindungsebene 10. Es versteht sich jedoch, dass die konkreten Maße von der Dimensionierung des Kryobehälters 2 abhängen.
Es versteht sich, dass die Vorrichtung 1 auch mehrere Anschlussleitungen 7 und mehrere Durchgangslöcher 12 aufweisen könnte, und beim Aufstülpen der Endkappe 9 die Durchgangslöcher 12 über die jeweiligen Anschlussleitungen geführt werden. Alternativ könnten auch mehrere Anschlussleitungen durch ein Durchgangsloch 12 geführt werden. Wenn mehrere Anschlussleitungen 7 aus der Endkappe 9 geführt werden, wird bevorzugt, dass alle Anschlussleitungen 7 mit demselben Winkel aus der Endkappe 7 austreten, um die Endkappe 9 leicht über alle Anschlussleitungen 7 gleichzeitig zu stülpen. Gegebenenfalls kann ein die Anschlussleitungen 7 verbindendes Zwischenelement vorgesehen werden (z.B. eine Scheibe mit Durchgangslöchern für die Anschlussleitungen, welches an die Anschlussleitungen 7 geschweißt wird, bevor die Endkappe 9 aufgestülpt wird. Danach kann das Zwischenelement mit der Endkappe verschweißt werden, um eine vakuumdichte Verbindung zwischen der Endkappe und den Anschlussleitungen 7 zu schaffen.
Zuletzt wird anhand der Figuren 9 und 10 (nicht beansprucht) auf die Relevanz des Durchgangsloches 12 in der Endkappe 9 im Abstand a zur Verbindungsebene 10 eingegangen. Figur 9 zeigt einen fiktiven Kryobehälter 16 mit Durchgangsloch 17 im Mantel 18 des Außenbehälters in einer Draufsicht. Würde man bei diesem Kryobehälter 16 zuerst die Anschlussleitung 19 an den Innenbehälter montieren, könnte man den Mantel 18 des Außenbehälters aufgrund dessen Längserstreckung nicht über die Anschlussleitung 19 stülpen. Man müsste somit zuerst einen Teil der Anschlussleitung 19 auf den Innenbehälter montieren, der nicht über den Außenbehälter ragt, dann den umschließenden Außenbehälter fertigstellen und erst danach die Anschlussleitung im Zwischenraum finalisieren, was äußerst erschwerlich ist.
Figur 10 zeigt einen weiteren fiktiven Kryobehälter 20 mit einer Ausnehmung 21 an einem Ende des Mantels 22 des Außenbehälters in einer Draufsicht. Durch die endseitige Ausnehmung 21 im Mantel 22 kann zuerst die Anschlussleitung 23 vollständig auf dem Innenbehälter montiert werden und danach kann der Mantel 22 aufgeschoben werden, sodass die Ausnehmung 21 die Anschlussleitung 23 umgreift. Jedoch wäre bei dieser Lösung keine umlaufende Schweißnaht möglich und die Verbindung des Mantels 22 mit der Endkappe ist nur schwer durchführbar.

Claims

Ansprüche:
1. Vorrichtung (1), umfassend einen Kryobehälter (2) und eine Anschlussleitung (7), wobei der Kryobehälter (2) einen Innenbehälter (5) und einen Außenbehälter (6) aufweist, wobei der Außenbehälter (6) den Innenbehälter (5) umhüllt und allseitig von diesem beabstandet ist, um eine Vakuumisolation zwischen dem Innenbehälter (5) und dem Außenbehälter (6) zu ermöglichen, wobei die Anschlussleitung (7) durch den Außenbehälter (6) und den Innenbehälter (5) geführt ist, um Kryofluid aus dem Kryobehälter (2) zu entnehmen oder in diesen einzubringen, wobei der Außenbehälter (6) einen langgestreckten Mantel (8) und zumindest eine Endkappe (9) umfasst, wobei der Mantel (8) und die Endkappe (9) an einer Verbindungsebene (10) vakuumdicht miteinander verschweißt sind, wobei die Anschlussleitung (7) an einer Anschlussstelle (11) aus dem Innenbehälter (5) geführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Endkappe (9) des Außenbehälters (6) ein Durchgangsloch (12) für die Anschlussleitung (7) umfasst, wobei die Anschlussleitung (7) von der Anschlussstelle (11) an den Innenbehälter (5) bis zum Durchgangsloch (12) im Außenbehälter (6) geführt ist, wobei die Anschlussleitung (7) das Durchgangsloch (12) nicht-parallel zur Längsachse (L) des Kryobehälters (2), bevorzugt normal zur Längsachse (L), durchsetzt, wobei das Durchgangsloch (12) auf der dem Mantel (8) abgewandten Seite der Verbindungsebene (10) in einem Abstand (a) von dieser vorgesehen ist, und wobei die Endkappe (9) und der Mantel (8) entlang der Verbindungsebene (10) mittels einer umlaufenden Schweißnaht (13) vakuumdicht miteinander verschweißt sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei sich die Anschlussstelle (11) an den Innenbehälter (5) in einer in Betriebsstellung unten befindlichen Hälfte (U) des Kryobehälters (2) befindet, wobei sich das Durchgangsloch (12) an der Endkappe (9) in einer in Betriebsstellung oben befindliche Hälfte (O) des Kryobehälters (2) befindet, und wobei die Anschlussleitung bevorzugt auf dem kürzesten Weg von der Anschlussstelle (11) zum Durchgangsloch (12) geführt ist.
3. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Endkappe (9) eine über die Verbindungsebene (10) unter den Mantel (8) abstehende Sicke (14) umfasst, wobei die Sicke (14) im angeschweißten Zustand der Endkappe (9) am Mantel (8) unter dem Mantel (8) zu liegen kommt, oder wobei der Mantel (8) eine über die Verbindungsebene (10) unter die Endkappe (9) abstehende Sicke umfasst, wobei die Sicke im angeschweißten Zustand der Endkappe (9) am Mantel (8) unter der Endkappe (9) zu liegen kommt.
4. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Endkappe (9) an der Verbindungsebene (10) bündig mit dem Mantel (8) abschließt, wobei die Endkappe (9) und/oder der Mantel (8) an der Verbindungsebene (10) bevorzugt eine Schweißnahtvorbereitung (15) für die umlaufende Schweißnaht (13) aufweisen.
5. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei mehrere Anschlussleitungen (7) die Endkappe (9) durchsetzen, entweder durch ein gemeinsames Durchgangsloch (12) oder jeweils durch ein eigenes Durchgangsloch (12), wobei die Anschlussleitungen (7) an jenen Abschnitten, an dem sie das das Durchgangsloch bzw. die Durchgangslöcher (12) durchsetzen, jeweils parallel ausgeführt sind, wobei die Vorrichtung (1) bevorzugt ferner ein Zwischenelement mit Durchgangslöchem für jede der mehreren Anschlussleitungen (7) umfasst, wobei die Anschlussleitungen (7) durch die Durchgangslöcher des Zwischenelements geführt sind, wobei bevorzugt umlaufende Schweißnähten sowohl zwischen den Anschlussleitungen (7) und den Durchgangslöchern im Zwischenelement als auch zwischen einem Außenumfang des Zwischenelements und dem Durchgangsloch (12) der Endkappe (9) ausgebildet sind.
6. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die die Endkappe (9) einen langgestreckten Abschnitt (9‘) und einen einstückig daran ausgebildeten gekrümmten Abschnitt (9“) oder planen Abschnitt aufweist, wobei sich das Durchgangsloch (12) im langgestreckten Abschnitt (9‘) befindet.
7. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Anschlussleitung (7) horizontal oder normal zu einer Tangentialebene an der jeweiligen Stelle des Innenbehälters (5) aus dem Innenbehälter (5) und bevorzugt vertikal aus dem Außenbehälter (6) geführt ist und einen Winkel (W) umfasst, der auf der dem Mantel (8) abgewandten Seite der Verbindungsebene (10) angeordnet ist.
8. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei sich das Durchgangsloch (12) auf der der Verbindungsebene (10) zugewandten Hälfte der Endkappe (9) angeordnet ist. 17
9. Fahrzeug, umfassend eine Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Kryobehälter (2) bevorzugt am Fahrzeugrahmen montiert ist, wobei die Anschlussleitung (7) bevorzugt als Entnahmeleitung ausgebildet ist und mit einem Motor des Fahrzeugs verbunden ist, und, wobei das Durchgangsloch (12) bevorzugt auf einer dem Fahrzeugrahmen abgewandten Seite (A) des Kryobehälters (2) angeordnet ist.
10. Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, umfassend die Schritte:
- Bereitstellen des Innenbehälters (5);
- Montieren zumindest jenes Teiles der Anschlussleitung (7), der sich von der Anschlussstelle (11) an den Innenbehälter (5) bis zum Durchgangsloch (12) im Außenbehälter (6) erstreckt;
Aufschieben des Mantels (8) auf den Innenbehälter (5) von jener Seite bezüglich der Verbindungsebene (10), die der Anschlussleitung (7) abgewandt ist; Aufstülpen der Endkappe (9), wobei die Anschlussleitung (7) durch das Durchgangsloch (12) der Endkappe (9) geführt wird;
Ansetzen der Endkappe (9) am Mantel (8) an der Verbindungsebene (10); Schweißen einer umlaufenden Schweißnaht (13) an der Verbindungsebene (10).
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1260755A1 (de) * 2001-04-27 2002-11-27 Schwingenschlögel Gesellschaft m.b.H. Tank und Tanksattelauflieger

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2799425A (en) * 1951-07-24 1957-07-16 Bendix Aviat Corp Receptacle for volatile liquids
FR2492050A1 (fr) * 1980-10-14 1982-04-16 Beavan Christopher Procede de fabrication de reservoirs pour fluides sous pression
US8100284B2 (en) * 2007-02-16 2012-01-24 GM Global Technology Opertions LLC Cryogenic storage tank with thermal shield
AU2014247071B2 (en) 2013-04-05 2018-05-31 Cryoshelter Gmbh Suspension system for an inner container mounted for thermal insulation in an outer container and container arrangement
EP3056795A1 (de) * 2015-02-16 2016-08-17 Salzburger Aluminium Aktiengesellschaft Vorrichtung zur Aufnahme eines Kryofluids
WO2019046145A1 (en) * 2017-08-28 2019-03-07 Lawrence Livermore National Security, Llc VACUUM PRODUCTION OF CRYOGENIC PRESSURE CONTAINERS FOR STORAGE OF HYDROGEN
EP4013990B1 (de) 2019-08-14 2026-02-11 Cryoshelter LH2 GmbH Kryobehälter mit rohrdurchführungsmodul

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1260755A1 (de) * 2001-04-27 2002-11-27 Schwingenschlögel Gesellschaft m.b.H. Tank und Tanksattelauflieger

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