WO2017021267A1 - Speicherbehälter - Google Patents

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WO2017021267A1
WO2017021267A1 PCT/EP2016/067987 EP2016067987W WO2017021267A1 WO 2017021267 A1 WO2017021267 A1 WO 2017021267A1 EP 2016067987 W EP2016067987 W EP 2016067987W WO 2017021267 A1 WO2017021267 A1 WO 2017021267A1
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storage container
arc
tubular body
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section
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PCT/EP2016/067987
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Inventor
Daniel DUSCHEK
Original Assignee
Csi Entwicklungstechnik Gmbh
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    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/32—Hydrogen storage

Definitions

  • the present invention relates to a storage container for mobile systems, in particular motor vehicles, for storing and dispensing a compressed gas having a meandering extending and over its entire length constant diameter tubular body.
  • the tubular body in this case comprises a plurality of arc sections, each with two curvature arcs.
  • a hydrogen storage device comprising a plurality of storage elements which are coupled together to form one or more containers.
  • the storage elements comprise straight and curved cylinders, which have the same diameter and are connected to one another, so that a meander-shaped storage element is formed. Between the straight storage elements, a lot of space remains unused in the longitudinal direction of the hydrogen storage. The amount of energy per available volume unit is therefore still low in such a hydrogen tank compared to conventional gasoline tanks, which is a major disadvantage in terms of the competitiveness of the fuel cell.
  • Object of the present invention is thus to use the available space as efficiently as possible and to increase the storable amount of energy.
  • a storage container for mobile systems, in particular vehicles, for storing and dispensing a compressed gas, in particular hydrogen is proposed.
  • the storage container is intended especially for cars or aircraft.
  • the storage container, in particular a hydrogen Storage tank comprises at least one tubular body.
  • the tubular body extends, in particular in the longitudinal direction of the storage container, meandering.
  • the longitudinal direction of the storage container accordingly corresponds to the meander extension direction.
  • the diameter of the tubular body is constant over its entire length.
  • the tubular body has a plurality of arc sections. Each of these arc sections comprises two curvature arcs. These are preferably symmetrical to a vertex of the arc section. At least one of the arcuate sections extends over an arc angle of more than 180 °.
  • the inner distance between the two curvature arcs of the arc section thereby tapers in the direction of its arc opening.
  • the inner distance preferably corresponds to the
  • Diameter of the associated arc section so that it is maximum in this area.
  • This inner distance is reduced by the arc angle of more than 180 °, preferably in the direction of the arc opening, so that the arc opening is smaller than the diameter of the arc section.
  • the arc opening is located between the two ends of the arc section.
  • the free spaces of the meandering tubular body or the not usable for storing the gas dead volume of the storage container can be reduced. Accordingly, by a closer arrangement of the arc sections to each other, the amount of energy per unit volume of the storage container can be increased.
  • the storage container is preferably provided as a secondary energy storage and / or source and for mobile systems, in particular vehicles.
  • a mobile system is a vehicle, in particular a motor vehicle, or a mobile system for the conversion of energy, in particular a solar system or a photovoltaic system.
  • a secondary energy storage as the storage container according to the invention can be used.
  • sheet sections arranged next to one another are arranged close to one another in the longitudinal direction thereof, so that the storage container is provided in an extremely compact manner.
  • the longitudinal direction of the storage container is preferably defined by the beginning and the end of the tubular body, in particular the first and last arranged arc of curvature.
  • the longitudinal direction preferably runs perpendicular to a symmetry line of the arc sections.
  • the volume of construction used can be determined, since, depending on the arc angle, the arrangement of the arc sections to each other is determined.
  • Arch sections juxtaposed in the longitudinal direction of the storage container or meander extension direction can advantageously be spaced apart from each other, in particular in such a way that they preferably have a common point of contact with each other, and / or are partially superimposed or pushed one below the other.
  • the tubular body may be formed as a supporting structure or arranged in a housing. As a result, the tubular body can be individually adapted to the prevailing installation conditions.
  • the storage container is designed as a vehicle storage container. He is therefore part of a vehicle, in particular a motor vehicle and / or aircraft.
  • a further curved section is arranged indirectly over a section or directly on the first curved section.
  • the smallest, in particular tapered, inner distance of the arc section preferably corresponds to the Bogeno réelle.
  • the arched openings of two in Longitudinal direction of the tubular body successively arranged arc sections are offset in the longitudinal direction of the storage container.
  • two curves of curvature of different arc sections are connected to each other directly or via the, in particular straight, track section.
  • the maximum inner distance is advantageously greater than an outer distance between two in the longitudinal direction or meander extension direction of the storage container adjacent arc sections.
  • the outer distance can also be zero (namely, when the two adjacent arc sections touch) or, in the case of overlapping, have a negative value.
  • the symmetrically formed arc sections are arranged one after the other in the longitudinal direction of the tubular body. In this case, the outer distance between two adjacent in the longitudinal direction of the storage container bow sections is formed.
  • the maximum inner distance is advantageously greater than this outer distance.
  • Another advantage is when at least one of the arc sections extends over a maximum arc angle of 270 °.
  • the shape of the tubular body can be selected such that the storable amount of energy per unit volume can be maximized. At an arc angle of more than 270 °, the volume utilization deteriorates.
  • a curvature apex is formed between the two curvature arcs of an arc section.
  • the curvature apex lies in particular on an axis of symmetry of the arc section.
  • the apex of curvature hereby forms in the transverse direction of the feed the outer edge of the arch section.
  • a track section or intermediate section is arranged between two successive arc sections.
  • the route section is preferably straight.
  • the track section may be formed integrally with at least one of the two arc sections.
  • the detachable connection can be made by means of clamps.
  • the length of the curvature bends and / or the sections is selected depending on the available space. In this way, the geometry of the tubular body can be flexibly and easily adapted to different conditions.
  • the entire Rohrköper is formed in one piece in its longitudinal direction.
  • two adjacent to each other in the longitudinal direction of the storage container or meander extension direction sections are aligned obliquely to each other.
  • they have an, in particular imaginary or actual, intersection point.
  • An actual point of intersection is formed when two adjacent in the longitudinal direction of the storage container arc portions partially overlap. Between the two adjacent sections is thus an acute angle educated.
  • Such an arrangement makes it possible to form the meandering turns of the tubular body compact and close to each other. As a result, the energy density per unit volume can be increased.
  • At least one of the arcuate sections is formed as a circle segment, elliptical segment and / or oval segment.
  • the dimensions of the pipe body can be adjusted individually.
  • the production costs of the tubular body can be reduced.
  • Another advantage is when two longitudinally adjacent to each other of the storage container or meander extension direction arc sections are spaced apart.
  • Environmental influences such as high temperatures or force by actuation of the brakes of a motor vehicle, have a deformation of the storage container result.
  • By spacing the bow sections damage to the tubular body can be avoided because its geometry permits lateral movements.
  • the sheet sections adjacent in the longitudinal direction of the storage container lie directly against one another in a contact region, in particular in a contact point.
  • the height of the tube plane is advantageously not increased.
  • two adjacent arc sections partially overlap. They therefore have an overlap area. This makes it possible to reduce the length of the storage container, so that even with less space a high energy density can be achieved.
  • the height of the storage container is increased at least by the pipe cross-section of the tubular body.
  • the tubular body comprises a gas-impermeable plastic tube with a radially outer tube made of a fiber composite material.
  • the tube is in this case designed in particular as a continuous fiber tube, i. the hose is made of an endless fiber.
  • a resin-impregnated continuous fiber with non-metallic innerliner in particular a full composite construction, is used to meet the specifications for the formation of hydrogen containers.
  • the endless fiber can be wound around the plastic tube or pushed in the form of a tube on the plastic tube.
  • plastic linters has proven to be advantageous, since relatively simple changes with respect to the geometry of the tubular body can be realized.
  • tubular body it is conceivable to apply a metal coating in the inner diameter of the plastic liner, which additionally has a positive effect on the impermeability of the tubular body.
  • a metal coating in the inner diameter of the plastic liner which additionally has a positive effect on the impermeability of the tubular body.
  • tubular body it is also conceivable to form the tubular body from a metal inner container and / or to reinforce it with a fiber composite material.
  • the cross section of the tubular body is preferably circular and / or oval.
  • the tubular body is designed as a type 3 with a metal inner container, which is completely wrapped with resin impregnated endless fiber for reinforcement. is. It is also advantageous if the tubular body is designed as a type 4 with completely reinforced with fibers and / or thin-walled plastic liner. Based on the types 3 and 4, it is conceivable to reinforce the gas-impermeable inner container with a hose made of resin impregnated endless fiber.
  • the inner container is preferably metallic or non-metallic. Furthermore, it is an advantage if the tubular body is modular.
  • the arc sections and / or the track sections form individual modules which are interconnected at their respective ends.
  • a single module may also comprise two curved sections and / or the intermediate section of track.
  • the two arc sections and / or the track section are formed in one piece in this case. Due to the modular design, the geometry of the storage container can be quickly and easily adapted to different circumstances.
  • a module consists of two successive in the longitudinal direction of the tubular body bow sections.
  • the geometric properties of these segments can be easily adapted, so that changes in length and width of the tubular body are inexpensive to implement.
  • a module advantageously also comprises the track section arranged between the bow sections. In this way, a module with circular segment-shaped arc sections, in particular by the length of the stretch section and the arc angle, can be formed individually.
  • the storage container comprises at least one guide system.
  • the guide system takes on the tubular body axially displaceable in several storage points in the longitudinal direction of the storage container. This allows the pipe body to expand during filling and / or contract again during emptying.
  • the bearing points are arranged such that the maximum deformation of the tubular body runs out.
  • a rail system in particular two rails used, which receives the bearing points movable.
  • the rails are at least as long as the outer distance between two adjacent in the longitudinal direction of the storage container bow sections.
  • Another advantage is when the guide system has an anchor point in which the tubular body is held stationary.
  • the anchor point is preferably arranged in an end region of the tubular body.
  • the tube body can expand and contract in the interior of a housing of the storage container in a defined manner.
  • an inlet and / or outlet is arranged at the end of the tubular body associated with the anchor point.
  • At least one pipe termination forms an inlet means of the compressed gas.
  • at least one pipe termination forms an outlet means of the compressed gas.
  • the inlet means serves to fill the storage container with the storage medium provided for it, in particular hydrogen. If necessary, the hydrogen can be released via the outlet means to a fuel cell of a drive. Due to the flexible use of the pipe connections, the location of the filling and / or the discharge can be selected as a function of other components, such as the fuel cell.
  • the amount of energy of the storage container can be easily and inexpensively increased if this advantageously comprises a plurality of tube bodies arranged one above the other. However, if a large area with low height available, it is also conceivable to arrange several tubular body side by side.
  • Figure 1 is a plan view of a storage container according to a first
  • FIG. 2 is a plan view of a storage container according to a second embodiment
  • Figure 3 is a plan view of a storage container according to a third
  • FIG. 4 shows a cross section through a tubular body
  • Figure 5 is a plan view of a storage container according to a fourth
  • Figure 6 is a perspective view of a storage container according to a fifth embodiment.
  • Figure 1 shows a partial section of a storage container 1 for mobile systems, in particular vehicles, for storing and dispensing a compressed gas.
  • the storage container is preferably a vehicle storage container.
  • the storage container 1 comprises a tubular body 2 which has a constant or constant diameter over substantially its entire length.
  • the tubular body 2 has a first arc section 3 and a second arc section 4. According to the present embodiment, these are formed as circle segments.
  • the first arc section 3 comprises a first curvature arc 5 and a second curvature arc 6.
  • the second arc section 4 comprises a third curvature arc 7 and a fourth curvature arc 8.
  • the arc sections 3, 4 each extend over an arc angle ⁇ of more than 180 ° and / or preferably less than 270 °, wherein in Figure 1, only one of these arc angle ⁇ is shown.
  • the two arc sections 3, 4 each have a curvature vertex 9, 10.
  • the curvature apexes 9, 10 are each arranged at the point of contact of the respectively associated curvature arches 5, 6 and 7, 8.
  • an inner spacing 14 is formed in each case, wherein only one is provided with a reference numeral. Since the arcuate sections 3, 4 according to the present embodiment are formed as circular segments, the maximum inner spacing 14 corresponds to the diameter of the respective arched section 3, 4.
  • the fact that the arcuate sections 3, 4 each extend more than 180 °, these taper from their respective largest inner distance 14, starting in the direction of the respectively associated sheet opening 1 first
  • the inner distance 14 is thus corresponding to the taper of the arc sections 3 in the direction of the arc opening 1 1 smaller.
  • the running direction of the tubular body 2 changes at each curvature apex 9, 10, so that it extends in a meandering manner in the longitudinal direction of the storage container 1.
  • a first stretch section 12 is arranged between the two arc sections 3, 4 - viewed in the direction of the tubular body 2. This is present straight or formed as a straight pipe section.
  • the tubular body 2 in particular in a modular design, can be expanded as desired, wherein preferably, as shown in Figure 1, the first arc section 3, the first section 12 and the second arc section 4 a, in particular one-piece, module form ,
  • a second section 17, in particular a second module can be arranged on the second curved section 4.
  • a third arc section 16 can follow this to form the meander structure.
  • the respective adjacent track sections 12, 17 do not run parallel, but obliquely to each other. Thus, they have an imaginary point of intersection 15, in FIG which they divide at an acute angle of inclination ⁇ .
  • the adjacent in the longitudinal direction of the storage container 1 arc sections 3, 16 to each other in plan view a minimum outer distance 13. This is due to the arc angle a, of more than 180 °, smaller than the maximum inner distance 14 of the intersection point 15 opposite arch portion 4. According to an embodiment not shown here, this minimum outer distance 13 may be zero. In this case, the two adjacent arc sections 3, 16 would touch. Furthermore, according to the exemplary embodiment illustrated in FIG.
  • this minimum external distance 13 can assume a quasi-negative value if the two adjacent arc sections 3, 16 partially overlap.
  • the sections 12, 17 may have an S-shaped bend other than the straight version shown in Figure 1.
  • the turning point of the S-shaped section 12, 17 is preferably arranged centrally.
  • Figure 2 shows a plan view of the storage container 1 according to a second embodiment of mobile systems, in particular vehicles, for storing and dispensing a compressed gas.
  • the storage container is preferably a vehicle storage container.
  • the tubular body 2 is formed by a plurality of arcuate arcuate sections 3, 4, 16 and arranged between these straight sections 12, 17, of which for reasons of clarity, only a few are provided with a reference numeral.
  • the meander structure can, as described in Figure 1, modular design, preferably two arc sections 3, 4 and the interposed line section 12 form a, in particular one-piece, module.
  • the arc sections 3, 4, 16 extend by more than 180 °.
  • the measured in the longitudinal direction of the storage container 1 inner distance tapers from the largest or maximum inner distance 14, starting in the direction of Bogeno réelle 1 1st In the area of Bogeno réelle 1 1, the arc section 3, 4, 16 thus has a smaller inner spacing 14 than in the region of the arc center, the present is formed by the circle center of the circular arc section 3, 4, 16.
  • the arcuate portions 3, 16 adjacent in each case in the longitudinal direction of the storage container 1 are closer to one another, specifically in such a way that they have a common overlapping region 29.
  • the respective adjacent arc sections 3, 16 are arranged one above the other in the vertical direction of the storage container 1.
  • the first curved section 3 is pushed under the third curved section 16.
  • the arc sections 3, 4, 16 are thus placed obliquely in a side view, not shown here.
  • the overlapping region 29 corresponds more or less to the negative external distance 13 (see FIG. 1).
  • the overlapping area 29 is smaller than the maximum inner distance 14.
  • the two arcuate portions 3, 16 either abut each other or be spaced from each other.
  • the outer spacing 13 (cf., Fig. 1) or the overlapping area 29 (see Fig. 2) can also assume a value of zero.
  • the two adjacent arc sections 3, 16 lie directly against one another in a contact region.
  • the contact region can be flat or punctiform in plan view.
  • the tube body 2 comprises a first tube seal 18.
  • the tube body 2 may have a second tube seal 19.
  • the first tube seal 18 comprises an inlet means 20 for filling the tube body 2 with a pressure medium.
  • the tube seal 19 further comprises an outlet means 21.
  • the inlet and outlet means 20, 21 but also at the same end of the tubular body 2, in particular on the same pipe termination 18 or 19, may be arranged.
  • FIG. 3 shows a top view of the storage container 1 according to a further exemplary embodiment for mobile systems, in particular vehicles, for storing and dispensing a compressed gas.
  • the storage container is preferably a vehicle storage container.
  • the tubular body 2 has curved sections 3, 4, 16 which are not formed as circular segments but as elliptical segments. Furthermore, the tubular body 2 has no sections 12, 17 between the arcuate sections 3, 4 which follow one another in the meandering structure (see FIGS. 1 and 2).
  • the successive in the longitudinal direction of the tubular body 2 and in relation to the meander structure arc sections 3, 4, 16 are thus arranged directly adjacent to each other and / or partially releasably connected to each other.
  • track sections which may be formed in particular straight or curved.
  • the arc angle ⁇ of the elliptical arc sections 3, 4, 16 extends by more than 180 °.
  • the outer spacing 13 and / or the width of the arc opening 1 1 is smaller than the maximum inner spacing 14.
  • the maximum inner spacing 14 is due to the elliptic segments formed arcuate sections 3, 4, 16 formed in this embodiment on the ellipse minor axis.
  • At least the central modules could preferably be formed from two successive arcuate sections 3, 4. At least one end module could additionally have a further elliptic segment or a tube termination 18, 19.
  • the pipe connections 18, 19 are formed by straight sections 12, 17 (compare FIGS. 1 and 2).
  • a stretch section 12 is arranged between two successive curved sections 3, 4 (cf., FIGS. 1, 2, 5 or 6).
  • the adjacent in the longitudinal direction of the storage container 1 arc sections 3, 16 are spaced apart by the outer distance 13.
  • the outer distance 13 is bisected by an axis of symmetry 22 of the opposite arc portion 4.
  • the second arc section 4 opposite arc sections 3, 16 are thus arranged symmetrically to the axis of symmetry 22 of the second arc section 4.
  • the adjacent in the longitudinal direction of the storage container 1 arc sections 3, 16 are arranged one above the other as in the second embodiment, that an overlap region 29 is formed.
  • the arc sections 3, 16 could abut each other directly, so that they have a common contact area.
  • the diameter of the arc sections 3, 4 is preferably determined perpendicular to the symmetry axis 22.
  • the inner distance 14 is in the range of this Diameter maximum.
  • the distance between the two curvature curves 5, 6 decreases in the direction of the arc opening 11, so that essentially the maximum inner spacing 14 in the region of the diameter tapers in the direction of this arc opening 11.
  • FIG. 4 shows a cross section through the tubular body 2.
  • the diameter of the tubular body 2 is constant over its entire length.
  • the cross section of the tubular body 2 is circular. It is also conceivable that the cross section of the tubular body 2 is formed oval.
  • the tube body 2 comprises an inner liner 23 and a radially outer tube 24.
  • the inner liner 23 serves primarily as a diffusion barrier. It is preferably made of a plastic, namely in particular of a plastic tube.
  • the plastic tube is heated to form the meander structure and bent into shape, wherein it is bent in the arcuate sections by more than 180 ° and / or has such an arc angle ⁇ of more than 180 ° even after cooling.
  • an inner liner 23 made of a metal could also be used, which is bent into shape.
  • the outer tube 24 serves to receive power and reinforce the tubular body 2. It is preferably formed from a fiber composite material.
  • a tubular body 2 with an inner liner 23 made of plastic and an outer tube 24 made of fiber composite material essentially corresponds to a storage container of type 4.
  • the fiber composite material is preferably formed of a natural fiber, in particular kenaf.
  • FIG. 5 shows a storage container 1 according to a further exemplary embodiment for mobile systems, in particular vehicles, for storing and discharging a compressed gas.
  • the storage container is preferably a vehicle storage container.
  • the storage container 1 has a tubular body 2, which is formed substantially in accordance with the embodiment shown in Figure 1.
  • the arcuate portions are spaced apart from each other in the arcuate portion adjacent to each other in the longitudinal direction of the storage container 1, so that an outer clearance 13 is formed between them.
  • FIGS. 5 and 6 can also be applied to the exemplary embodiments illustrated in FIGS. 2 and 3.
  • the tubular body 2 is received by a guide system 25.
  • the guide system 25 has at least one anchor point 28.
  • the tubular body 2 is fixed or rigidly connected to the guide system 25.
  • the tubular body 2 can thus not move in the region of the anchor point 28 relative to the guide system 25, but is held by this stationary in the anchor point 28.
  • the guide system 25 comprises a plurality of bearing points 26, 27, of which only two are provided with a reference numeral. These are preferably designed as linear bearings with only one degree of freedom.
  • the bearing points 26, 27 take the tubular body 2 movable, so that it in the region of the bearing points 26, 27 in the longitudinal direction of the storage container 1 is axially displaceable. When filling the tubular body 2, this can thus according to the dashed line in a predictable manner in the longitudinal direction of the storage container 1 to expand. When emptying it contracts again until it has returned to its original position.
  • the guide system 25 comprises two rails 30, 31 which are spaced apart from one another in the transverse direction of the storage container 1. Each of these rails has at its one end a corresponding anchor point 28 or an anchor element. Furthermore, a plurality of bearing points or thrust bearings are arranged over their length.
  • the bearing points 26, 27 are shown in FIG. 5 not shown in detail. However, they are preferably arranged in each case in the region of the two ends of the arc sections 3, 4, 16. Alternatively or additionally, however, at least some of the track sections 12, 17 may also be held by in each case two bearing points 26, 27 spaced apart in the transverse direction of the storage tank 1.
  • FIG. 6 shows a storage container 1 according to a further exemplary embodiment for mobile systems, in particular vehicles, for storing and dispensing a compressed gas.
  • the storage container is preferably a vehicle storage container.
  • the storage container 1 has a plurality of tubular bodies 2 a, 2 b, 2 c, which are supported by the guide system 25.
  • the guide system 25 comprises a plurality of rails 30, 31 which in each case form a plane of the storage container 1 in pairs.
  • the tubular body 2 are arranged one above the other, so that the existing in the case of the storage container 1, not shown here, the best possible volume can be exploited.
  • the tubular body may additionally or alternatively be arranged flat next to each other.
  • the tubular bodies 2a, 2b, 2c may have a common inlet and / or outlet means 20, 21 (see Fig. 2). As a result, all tubular body 2a, 2b, 2c can be filled together and emptied again.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Speicherbehälter (1) für mobile Systeme zum Speichern und Abgeben eines Druckgases mit einem sich mäanderförmig erstreckenden und einen über seine gesamte Länge konstanten Durchmesser aufweisenden Rohrkörper (2). Der Rohrkörper (2) weist mehrere Bogenabschnitte (3, 4, 16) mit jeweils zwei Krümmungsbögen (5, 6; 7, 8) auf. Erfindungsgemäß erstreckt sich zumindest einer der Bogenabschnitte über einen Bogenwinkel (α) von mehr als 180°, so dass sich ein Innenabstand (14) zwischen den beiden Krümmungsbögen (5, 6; 7, 8) des Bogenabschnitts (3, 4, 16) in Richtung seiner Bogenöffnung (11) verjüngt.

Description

Speicherbehälter
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Speicherbehälter für mobile Systeme, insbesondere Kraftfahrzeuge, zum Speichern und Abgeben eines Druckgases mit einem sich mäanderförmig erstreckenden und über seine gesamte Länge konstanten Durchmesser aufweisenden Rohrkörper. Der Rohrkörper umfasst dabei mehrere Bogenabschnitte mit jeweils zwei Krümmungsbögen.
Aus der WO 2013/056808 A2 ist ein Wasserstoffspeicher bekannt, der mehrere Speicherelemente umfasst, die aneinander gekoppelt werden, um einen oder mehrere Behälter auszubilden. Die Speicherelemente umfassen dabei gerade und gebogene Zylinder, die den gleichen Durchmesser aufweisen und miteinander verbunden sind, so dass ein mäanderförmiges Speicherelement ausgebildet ist. Zwischen den geraden Speicherelementen bleibt in Längsrichtung des Wasserstoffspeichers viel Bauraum ungenutzt. Die Energiemenge pro zur Verfügung stehender Volumeneinheit ist daher bei einem derartigen Wasserstofftank im Vergleich zu herkömmlichen Benzintanks weiterhin gering, was hinsichtlich der Konkurrenzfähigkeit der Brennstoffzelle einen großen Nachteil darstellt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, den zur Verfügung stehenden Bauraum möglichst effizient zu nutzen und die speicherbare Energiemenge zu erhöhen.
Die Aufgabe wird gelöst durch einen Speicherbehälter mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 .
Vorgeschlagen wird ein Speicherbehälter für mobile Systeme, insbesondere Fahrzeuge, zum Speichern und Abgeben eines Druckgases, insbesondere von Wasserstoff. Der Speicherbehälter ist insbesondere für Autos oder Flugzeuge vorgesehen. Der Speicherbehälter, insbesondere ein Wasserstoff- Speicherbehälter, umfasst zumindest einen Rohrkörper. Der Rohrkörper erstreckt sich, insbesondere in Längsrichtung des Speicherbehälters, mäander- förmig. Die Längsrichtung des Speicherbehälters entspricht demnach der Mäandererstreckungsrichtung. Der Durchmesser des Rohrkörpers ist über seine gesamte Länge konstant. Der Rohrkörper weist mehrere Bogenabschnitte auf. Jeder dieser Bogenabschnitte umfasst zwei Krümmungsbögen. Diese sind vorzugsweise zu einem Scheitelpunkt des Bogenabschnitts symmetrisch. Zumindest einer der Bogenabschnitte erstreckt sich über einen Bo- genwinkel von mehr als 180°. Der Innenabstand zwischen den beiden Krümmungsbögen des Bogenabschnitts verjüngt sich dadurch in Richtung seiner Bogenöffnung. Der Innenabstand entspricht vorzugsweise dem
Durchmesser des zugehörigen Bogenabschnitts, so dass er in diesem Bereich maximal ist. Dieser Innenabstand verkleinert sich durch den Bogenwin- kel von mehr als 180° vorzugsweise in Richtung der Bogenöffnung, so dass die Bogenöffnung kleiner ist als der Durchmesser des Bogenabschnitts. Die Bogenöffnung befindet sich zwischen den beiden Enden des Bogenabschnitts. Mittels des Bogenwinkels von mehr als 180° können sich zwei in Längsrichtung des Rohrkörpers aufeinanderfolgende Bogenabschnitte, die zusammen vorzugsweise eine Mäanderwindung des mäanderförmigen Rohrkörpers ausbilden, zueinander in Längsrichtung des Speicherbehälters überlappen. Die beiden zueinander zugewandten Bogenöffnungen weisen somit einen gemeinsamen Überlappungsbereich auf. Hierdurch können die Freiräume des mäanderförmigen Rohrkörpers bzw. das nicht zum Speichern des Gases nutzbare Totvolumen des Speicherbehälters reduziert werden. Demnach kann durch eine engere Anordnung der Bogenabschnitte zueinander die Energiemenge pro Volumeneinheit des Speicherbehälters erhöht werden.
Der Speicherbehälter ist vorzugsweise als Sekundärenergiespeicher und/oder -quelle und für mobile Systeme, insbesondere Fahrzeuge, vorgesehen. Ein mobiles System ist ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, oder eine bewegliche Anlage zur Umwandlung von Energie, insbesondere eine Solaranlage oder eine Photovoltaikanlage. Ebenso sind jegliche weiteren mobilen Anwendungen denkbar, in welchen ein Sekundärenergiespeicher wie der erfindungsgemäße Speicherbehälter einsetzbar ist. Durch die mäanderförmige Ausbildung des Speicherbehälters sind in dessen Längsrichtung nebeneinander angeordnete Bogenabschnitte nah aneinander angeordnet, so dass der Speicherbehälter äußerst kompakt bereitgestellt ist. Die Längsrichtung des Speicherbehälters ist vorzugsweise durch den Anfang und das Ende des Rohrkörpers, insbesondere den zuerst und zuletzt angeordneten Krümmungsbogen, definiert. Die Längsrichtung verläuft vorzugsweise senkrecht zu einer Symmetrielinie der Bogenabschnitte.
Durch den Bogenwinkel von mehr als 180° kann das genutzte Bauvolumen festgelegt werden, da je nach Bogenwinkel die Anordnung der Bogenabschnitte zueinander bestimmt wird. In Längsrichtung des Speicherbehälters bzw. Mäandererstreckungsrichtung nebeneinander angeordnete Bogenabschnitte können auf diese Weise vorteilhafterweise voneinander beabstandet sein, aneinander anliegen - insbesondere derart, dass diese miteinander vorzugsweise einen gemeinsamen Berührungspunkt aufweisen - und/oder teilweise übereinanderliegen bzw. untereinander geschoben angeordnet sein. Der Rohrkörper kann dabei als tragende Struktur ausgebildet oder in einem Gehäuse angeordnet sein. Hierdurch kann der Rohrkörper individuell an die vorherrschenden Einbaubedingungen angepasst werden.
Vorteilhaft ist es, wenn der Speicherbehälter als Fahrzeug-Speicherbehälter ausgebildet ist. Er ist demnach Bestandteil eines Fahrzeuges, insbesondere eines Kraftfahrzeuges und/oder Flugzeuges.
Vorteilhaft ist es, wenn im Bereich des verjüngten Innenabstandes, insbesondere an die Bogenoffnung angrenzend, und/oder im Bereich eines Endes des Bogenabschnitts ein weiterer Bogenabschnitt mittelbar über einen Streckenabschnitt oder unmittelbar an dem ersten Bogenabschnitt angeordnet ist. Der kleinste, insbesondere verjüngte, Innenabstand des Bogenabschnitts entspricht vorzugsweise der Bogenoffnung. Die Bogenöffnungen zweier in Längsrichtung des Rohrkörpers nacheinander angeordneter Bogenabschnitte liegen sich dabei in Längsrichtung des Speicherbehälters versetzt gegenüber. Dabei sind jeweils zwei Krümmungsbögen unterschiedlicher Bogenabschnitte direkt oder über den, insbesondere geradlinigen, Streckenabschnitt miteinander verbunden. Durch die Verbindung mehrerer derartig angeordneter Bogenabschnitte wird der mäanderförmige Rohrkörper ausgebildet.
Um die Mäanderform möglichst bauraumeffizient zu gestalten, ist der maximale Innenabstand vorteilhafterweise größer als ein Außenabstand zwischen zweier in Längsrichtung bzw. Mäandererstreckungsrichtung des Speicherbehälters benachbarter Bogenabschnitte. Der Außenabstand kann hierbei auch Null sein (nämlich wenn sich die beiden benachbarten Bogenabschnitte berühren) oder im Falle des Überlappens einen negativen Wert aufweisen. Die symmetrisch ausgebildeten Bogenabschnitte sind in Längsrichtung des Rohrkörpers nacheinander angeordnet. Dabei ist der Außenabstand zwischen zwei in Längsrichtung des Speicherbehälters benachbarten Bogenabschnitten ausgebildet. Der maximale Innenabstand ist vorteilhafterweise größer als dieser Außenabstand. Durch diese Geometrie kann die speicherbare Energiemenge des Speicherbehälters erhöht werden, da der Bauraum weniger Totvolumen aufweist.
Einen weiteren Vorteil stellt es dar, wenn sich zumindest einer der Bogenabschnitte über einen Bogenwinkel von maximal 270° erstreckt. Die Form des Rohrkörpers kann je nach verfügbaren Volumen des Speicherbehälters derart gewählt werden, dass die speicherbare Energiemenge pro Volumeneinheit maximiert werden kann. Bei einem Bogenwinkel von mehr als 270° verschlechtert sich die Volumenausnutzung.
Vorteilhaft ist es, wenn zwischen den beiden Krümmungsbögen eines Bogenabschnittes ein Krümmungsscheitel ausgebildet ist. Der Krümmungsscheitel liegt dabei insbesondere auf einer Symmetrieachse des Bogenabschnitts. Der Krümmungsscheitel bildet hierbei in Querrichtung des Spei- cherbehalters den äußersten Punkt des Bogenabschnitts. Dadurch kann ein einfacher und platzsparender Aufbau des Rohrkörpers realisiert werden.
Zudem ist es von Vorteil, wenn zwei in Längsrichtung des Rohrkörpers aufeinanderfolgende Bogenabschnitte unmittelbar nacheinander angeordnet sind. Zwischen diesen ist somit vorzugsweise ein Wendepunt ausgebildet. Dabei sind jeweils zwei Krümmungsbögen aufeinanderfolgender Bogenabschnitte miteinander verbunden.
Alternativ oder zusätzlich stellt es einen Vorteil dar, wenn zwischen zwei aufeinanderfolgenden Bogenabschnitten ein Streckenabschnitt oder Zwischenabschnitt angeordnet ist. Der Streckenabschnitt ist dabei vorzugsweise gerade ausgebildet. Der Streckenabschnitt kann mit zumindest einem der beiden Bogenabschnitte einteilig ausgebildet sein. Zusätzlich oder alternativ ist es vorteilhaft, wenn dieser mit zumindest einem der beiden Bogenabschnitte, insbesondere lösbar, verbunden ist. Die lösbare Verbindung kann mit Hilfe von Schellen erfolgen. Die Länge der Krümmungsbögen und/oder der Streckenabschnitte wird in Abhängigkeit des zur Verfügung stehenden Bauraums gewählt. Auf diese Weise kann die Geometrie des Rohrkörpers flexibel und einfach an unterschiedliche Voraussetzungen angepasst werden. Es ist jedoch auch denkbar, dass der gesamte Rohrköper in seiner Längsrichtung einteilig ausgebildet ist. Mehrere Speicherbehälter für ähnliche oder identische Bauräume können somit kostengünstig und mit geringem Montageaufwand ausgebildet werden.
Vorteilhafterweise sind jeweils zwei in Längsrichtung des Speicherbehälters bzw. Mäandererstreckungsrichtung benachbarte Streckenabschnitte zueinander schief ausgerichtet. Sie weisen somit in der Draufsicht einen, insbesondere gedachten oder tatsächlichen, Schnittpunkt auf. Ein tatsächlicher Schnittpunkt ist dann ausgebildet, wenn sich zwei in Längsrichtung des Speicherbehälters benachbarte Bogenabschnitte teilweise überlappen. Zwischen den beiden benachbarten Streckenabschnitten ist somit ein spitzer Winkel ausgebildet. Eine derartige Anordnung ermöglicht es, die mäanderförmigen Windungen des Rohrkörpers kompakt auszubilden und eng aneinander anzuordnen. Hierdurch kann die Energiedichte pro Volumeneinheit erhöht werden.
Ferner stellt es einen Vorteil dar, wenn zumindest einer der Bogenabschnitte als Kreissegment, Ellipsensegment und/oder Ovalsegment ausgebildet ist. Durch die Wahl des Segments können die Abmaße des Rohrkörpers individuell angepasst werden. Des Weiteren können insbesondere bei einem Kreissegment die Herstellungskosten des Rohrkörpers reduziert werden.
Ein weiterer Vorteil ist es, wenn zwei in Längsrichtung des Speicherbehälters bzw. Mäandererstreckungsrichtung zueinander benachbarte Bogenabschnitte voneinander beabstandet sind. Umwelteinflüsse, wie beispielsweise hohe Temperaturen oder Krafteinwirkung durch Betätigung der Bremsen eines Kraftfahrzeugs, haben eine Deformation des Speicherbehälters zur Folge. Durch eine Beabstandung der Bogenabschnitte kann eine Beschädigung des Rohrkörpers vermieden werden, da seine Geometrie laterale Bewegungen zulässt.
Um das in Längsrichtung zur Verfügung stehende Bauvolumen maximal ausnutzen zu können, ist es ferner vorteilhaft, wenn die in Längsrichtung des Speicherbehälters benachbarten Bogenabschnitte in einem Kontaktbereich, insbesondere in einem Berührpunkt, unmittelbar aneinander anliegen. Bei dieser Lösung wird die Höhe der Rohrebene vorteilhafterweise nicht vergrößert.
Alternativ ist es aber auch vorteilhaft, wenn sich zwei benachbarte Bogenabschnitte teilweise überlappen. Sie weisen demnach einen Überlappungsbereich auf. Dadurch ist es möglich, die Länge des Speicherbehälters zu reduzieren, so dass auch bei weniger Bauraum eine hohe Energiedichte erreicht werden kann. Durch ein derartiges Untereinanderschieben zweier benach- barter Bogenabschnitte wird die Höhe des Speicherbehälters zumindest um den Rohrquerschnitt des Rohrkörpers erhöht.
Vorteilhafterweise umfasst der Rohrkörper ein gasundurchlässiges Kunst- stoffrohr mit einem radial äußeren Schlauch aus einem Faserverbundwerk- stoff. Der Schlauch ist hierbei insbesondere als Endlosfaserschlauch ausgebildet, d.h. der Schlauch ist aus einer Endlosfaser hergestellt. Vorzugsweise wird dabei eine harzgetränkte Endlosfaser mit nichtmetallischem Innenliner, insbesondere eine Vollverbundkonstruktion, verwendet, um den Vorgaben zur Ausbildung von Wasserstoffbehältern gerecht zu werden. Die Endlosfaser kann dabei um das Kunststoffrohr gewickelt oder in Form eines Schlauches auf das Kunststoffrohr geschoben sein. Die Verwendung von Kunst- stofflinern hat sich dabei als vorteilhaft erwiesen, da damit relativ einfach Änderungen hinsichtlich der Geometrie des Rohrkörpers realisierbar sind. Zudem ist es denkbar im Innendurchmesser des Kunststoffliners eine Metallbe- schichtung anzubringen, welche sich zusätzlich positiv auf die Impermeabeli- tät des Rohrkörpers auswirkt. Es ist jedoch auch denkbar, den Rohrkörper aus einem Metallinnenbehälter auszubilden und/oder diesen mit einem Faserverbund Werkstoff zu verstärken. Der Querschnitt des Rohrkörpers ist dabei vorzugsweise kreisförmig und/oder oval ausgebildet.
Vorteilhaft ist es, wenn der Rohrkörper, gemäß der Verordnung (EG) Nr. 79/2009 über die Typengenehmigung von wasserstoffbetriebenen Kraftfahrzeugen, als Typ 3 mit einem Metallinnenbehälter ausgebildet ist, welcher zur Verstärkung vollständig mit harzgetränkter Endlosfaser umwickelt ist. ist. Auch ist es vorteilhaft, wenn der Rohrkörper als Typ 4 mit vollständig mit Fasern armierter und/oder dünnwandiger Kunststoffliner ausgebildet ist. An die Typen 3 und 4 angelehnt, ist es denkbar, den gasundurchlässigen Innenbehälter mit einem Schlauch aus harzgetränkter Endlosfaser zu verstärken. Der Innenbehälter ist dabei vorzugsweise metallisch oder nichtmetallisch ausgebildet. Des Weiteren stellt es einen Vorteil dar, wenn der Rohrkörper modular aufgebaut ist. Vorzugsweise bilden hierbei die Bogenabschnitte und/oder die Streckenabschnitte einzelne Module, die an ihren jeweiligen Enden miteinander verbunden sind. Alternativ oder ergänzend kann ein einzelnes Modul aber auch zwei Bogenabschnitte und/oder den dazwischen liegenden Streckenabschnitt umfassen. Die beiden Bogenabschnitte und/oder der Streckenabschnitt sind in diesem Fall einteilig ausgebildet. Durch den modularen Aufbau kann die Geometrie des Speicherbehälters schnell und einfach an unterschiedliche Gegebenheiten angepasst werden.
Insbesondere wenn die Bogenabschnitte als Ellipsensegmente oder
Ovalsegmente ausgebildet sind, ist es von Vorteil, wenn ein Modul aus zwei in Längsrichtung des Rohrkörpers aufeinanderfolgende Bogenabschnitte besteht. Die geometrischen Eigenschaften dieser Segmente können einfach angepasst werden, so dass Änderungen von Länge und Breite des Rohrkörpers kostengünstig umsetzbar sind. Alternativ oder ergänzend umfasst ein Modul vorteilhafterweise zudem den zwischen den Bogenabschnitten angeordneten Streckenabschnitt. Auf diese Weise kann auch ein Modul mit kreis- segmentförmigen Bogenabschnitten, insbesondere durch die Länge des Streckenabschnittes und den Bogenwinkel, individuell ausgebildet werden.
Vorteilhafterweise umfasst der Speicherbehälter zumindest ein Führungssystem. Das Führungssystem nimmt dabei den Rohrkörper in mehreren Lagerpunkten in Längsrichtung des Speicherbehälters axialverschiebbar auf. Hierdurch kann sich der Rohrkörper beim Befüllen ausdehnen und/oder beim Entleeren wieder zusammenziehen. Die Lagerpunkte sind dabei derart angeordnet, dass die maximale Deformation des Rohrkörpers geführt abläuft. Dafür wird vorzugsweise ein Schienensystem, mit insbesondere zwei Schienen, verwendet, welches die Lagerpunkte beweglich aufnimmt. Die Schienen sind dabei zumindest so lang wie der Außenabstand zwischen zwei in Längsrichtung des Speicherbehälters benachbarten Bogenabschnitten. Einen weiteren Vorteil stellt es dar, wenn das Führungssystem einen Ankerpunkt aufweist, in dem der Rohrkörper ortsfest gehalten ist. Der Ankerpunkt ist dabei vorzugsweise in einem Endbereich des Rohrkörpers angeordnet. Von diesem Ankerpunkt ausgehend kann sich der Rohrkörper im Inneren eines Gehäuses des Speicherbehälters definiert ausdehnen und wieder zusammenziehen. Diesbezüglich ist es ferner vorteilhaft, wenn an dem dem Ankerpunkt zugeordneten Ende des Rohrkörpers ein Zu- und/oder Ablauf angeordnet ist.
Des Weiteren ist es von Vorteil, wenn zumindest ein Rohrabschluss ein Einlassmittel des Druckgases ausbildet. Alternativ oder ergänzend bildet zumindest ein Rohrabschluss ein Auslassmittel des Druckgases aus. Das Einlassmittel dient der Befüllung des Speicherbehälters mit dem dafür vorgesehenen Speichermedium, insbesondere Wasserstoff. Über das Auslassmittel kann der Wasserstoff bei Bedarf an eine Brennstoffzelle eines Antriebs abgegeben werden. Durch die flexible Verwendung der Rohrabschlüsse kann der Ort der Befüllung und/oder der Entladung in Abhängigkeit weiterer Komponenten, wie der Brennstoffzelle, gewählt werden.
Die Energiemenge des Speicherbehälters kann einfach und kostengünstig erhöht werden, wenn dieser vorteilhafterweise mehrere übereinander angeordnete Rohrkörper umfasst. Steht jedoch eine große Fläche mit geringer Höhe zur Verfügung, ist es auch denkbar, mehrere Rohrkörper nebeneinander anzuordnen.
Weitere Vorteile der Erfindung sind in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigt:
Figur 1 eine Draufsicht eines Speicherbehälters gemäß einem ersten
Ausführungsbeispiel, Figur 2 eine Draufsicht eines Speicherbehälters gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
Figur 3 eine Draufsicht eines Speicherbehälters gemäß einem dritten
Ausführungsbeispiel,
Figur 4 einen Querschnitt durch einen Rohrkörper,
Figur 5 eine Draufsicht eines Speicherbehälters gemäß einem vierten
Ausführungsbeispiel und
Figur 6 eine perspektivische Darstellung eines Speicherbehälters gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel.
Figur 1 zeigt einen Teilausschnitt eines Speicherbehälters 1 für mobile Systeme, insbesondere Fahrzeuge, zum Speichern und Abgeben eines Druckgases. Der Speicherbehälter ist vorzugsweise ein Fahrzeug- Speicherbehälter. Der Speicherbehälter 1 umfasst einen Rohrkörper 2, der im Wesentlichen über seine gesamte Länge einen gleichbleibenden bzw. konstanten Durchmesser aufweist. Der Rohrkörper 2 weist einen ersten Bogenabschnitt 3 und einen zweiten Bogenabschnitt 4 auf. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind diese als Kreissegmente ausgebildet. Der erste Bogenabschnitt 3 umfasst einen ersten Krümmungsbögen 5 und einen zweiten Krümmungsbögen 6. Der zweite Bogenabschnitt 4 umfasst einen dritten Krümmungsbögen 7 und einen vierten Krümmungsbögen 8. Die Bogenabschnitte 3, 4 erstrecken sich jeweils über einen Bogenwinkel α von mehr als 180° und/oder vorzugsweise von weniger als 270°, wobei in Figur 1 lediglich einer dieser Bogenwinkel α dargestellt ist. Die beiden Bogenabschnitte 3, 4 weisen jeweils einen Krümmungsscheitel 9, 10 auf. Die Krümmungsscheitel 9, 10 sind jeweils im Berührpunkt der jeweils zugeordneten Krümmungsbögen 5, 6 bzw. 7, 8 angeordnet. Zwischen den beiden Krümmungsbögen 5, 6 und 7, 8 eines Bogenabschnittes 3, 4 ist jeweils ein Innenabstand 14 ausgebildet, wobei lediglich einer mit einem Bezugszeichen versehen ist. Da die Bogenabschnitte 3, 4 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel als Kreissegmente ausgebildet sind, entspricht der maximale Innenabstand 14 dem Durchmesser des jeweiligen Bogenabschnitts 3, 4. Dadurch, dass sich die Bogenabschnitte 3, 4 jeweils um mehr als 180° erstrecken, verjüngen sich diese von ihrem jeweiligen größten Innenabstand 14 ausgehend in Richtung der jeweils dazugehörigen Bogen- öffnung 1 1 . Der Innenabstand 14 wird somit entsprechend der Verjüngung der Bogenabschnitte 3 in Richtung der Bogenöffnung 1 1 kleiner. Die Laufrichtung des Rohrkörpers 2 ändert sich bei jedem Krümmungsscheitel 9, 10, sodass sich dieser in Längsrichtung des Speicherbehälters 1 mäanderförmig erstreckt. Die Längsrichtung des Speicherbehälters 1 entspricht demnach der Mäandererstreckungsrichtung.
Gemäß dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist zwischen den beiden Bogenabschnitten 3, 4 - in Laufrichtung des Rohrkörpers 2 betrachtet - ein erster Streckenabschnitt 12 angeordnet. Dieser ist vorliegend gerade bzw. als gerader Rohrabschnitt ausgebildet.
Wie durch die gestrichelten Elemente angedeutet, ist der Rohrkörper 2, insbesondere in modularer Bauweise, beliebig erweiterbar, wobei vorzugsweise, wie in Figur 1 dargestellt, der erste Bogenabschnitt 3, der erste Streckenabschnitt 12 und der zweite Bogenabschnitt 4 ein, insbesondere einteiliges, Modul bilden. An dem zweiten Bogenabschnitt 4 kann somit ein zweiter Streckenabschnitt 17, insbesondere eines zweiten Moduls, angeordnet sein. Des Weiteren kann sich an diesen gemäß Figur 1 zur Ausbildung der Mäanderstruktur ein dritter Bogenabschnitt 16 anschließen.
Aufgrund des Bogenwinkels a, von mehr als 180°, verlaufen die jeweils benachbarten Streckenabschnitte 12, 17 nicht parallel, sondern schief zueinander. Sie weisen somit einen, vorliegend gedachten, Schnittpunkt 15 auf, in dem sie sich unter einem spitzen Neigungswinkel ß scheiden. Ferner weisen die in Längsrichtung des Speicherbehälters 1 benachbarten Bogenabschnitte 3, 16 zueinander in der Draufsicht einen minimalen Außenabstand 13 auf. Dieser ist aufgrund des Bogenwinkels a, von mehr als 180°, kleiner als der maximale Innenabstand 14 des dem Schnittpunkt 15 gegenüberliegenden Bogenabschnitts 4. Gemäß einem hier nicht dargestellten Ausführungsbeispiel kann dieser minimale Außenabstand 13 gleich Null sein. In diesem Fall würden sich die beiden benachbarten Bogenabschnitte 3, 16 berühren. Ferner kann dieser minimale Außenabstand 13 gemäß dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel einen quasi negativen Wert annehmen, wenn sich die beiden benachbarten Bogenabschnitte 3, 16 teilweise überlappen. In einem hier nicht dargestellten Ausführungsbeispiel können die Streckenabschnitte 12, 17 abweichend zur in Figur 1 dargestellten geraden Ausführung eine s-förmige Biegung aufweisen. Der Wendepunkt des s-förmigen Streckenabschnitts 12, 17 ist hierbei vorzugsweise mittig angeordnet.
Bei der nachfolgenden Beschreibung alternativer Ausführungsbeispiele werden für Merkmale, die im Vergleich zum in Figur 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel in ihrer Ausgestaltung und/oder Wirkweise identisch und/oder zumindest vergleichbar sind, gleiche Bezugszeichen verwendet. Sofern diese nicht nochmals detailliert erläutert werden, entspricht deren Ausgestaltung und/oder Wirkweise der Ausgestaltung und Wirkweise der vorstehend bereits beschriebenen Merkmale.
Figur 2 zeigt eine Draufsicht des Speicherbehälters 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel für mobile Systeme, insbesondere Fahrzeuge, zum Speichern und Abgeben eines Druckgases. Der Speicherbehälter ist vorzugsweise ein Fahrzeug-Speicherbehälter. Wie auch beim ersten Ausführungsbeispiel ist der Rohrkörper 2 durch mehrere kreissegmentförmige Bogenabschnitte 3, 4, 16 und zwischen diesen angeordnete gerade Streckenabschnitte 12, 17 ausgebildet, von denen aus Gründen der Übersichtlichkeit nur einige mit einem Bezugszeichen versehen sind. Die Mäanderstruktur kann, wie in Figur 1 beschrieben, modular ausgebildet sein, wobei vorzugsweise zwei Bogenabschnitte 3, 4 und der dazwischen angeordnete Streckenabschnitt 12 ein, insbesondere einteiliges, Modul bilden. Wie auch beim ersten Ausführungsbeispiel erstrecken sich die Bogenabschnitte 3, 4, 16 um mehr als 180°. Infolgedessen verjüngt sich der in Längsrichtung des Speicherbehälters 1 gemessene Innenabstand vom größten bzw. maximalen Innenabstand 14 ausgehend in Richtung der Bogenoffnung 1 1 . Im Bereich der Bogenoffnung 1 1 weist der Bogenabschnitt 3, 4, 16 somit einen geringeren Innenabstand 14 auf als im Bereich des Bogenmittelpunktes, der vorliegenden durch den Kreismittelpunkt des kreisförmigen Bogenabschnitts 3, 4, 16 gebildet ist.
Im Gegensatz zum in Figur 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel liegen jedoch die jeweils in Längsrichtung des Speicherbehälters 1 benachbarten Bogenabschnitte 3, 16 enger aneinander und zwar derart, dass sie einen gemeinsamen Überlappungsbereich 29 aufweisen. Die jeweils benachbarten Bogenabschnitte 3, 16 sind hierfür in Hochrichtung des Speicherbehälters 1 übereinander angeordnet. Gemäß Figur 2 ist der erste Bogenabschnitt 3 unter den dritten Bogenabschnitt 16 geschoben. Die Bogenabschnitte 3, 4, 16 sind somit in einer hier nicht dargestellten Seitenansicht schräg gestellt. Der Überlappungsbereich 29 entspricht quasi dem negativen Außenabstand 13 (vgl. Fig. 1 ). Der Überlappungsbereich 29 ist kleiner als der maximale Innenabstand 14. In Hochrichtung können die beiden Bogenabschnitte 3, 16 entweder aneinander anliegen oder voneinander beabstandet sein.
In einem hier nicht dargestellten Ausführungsbeispiel kann der Außenabstand 13 (vgl. Fig. 1 ) bzw. der Überlappungsbereich 29 (vgl. Fig. 2) auch einen Wert Null einnehmen. In diesem Fall liegen die beiden benachbarten Bogenabschnitte 3, 16 in einem Kontaktbereich unmittelbar aneinander an. Der Kontaktbereich kann hierbei in der Draufsicht flächig oder punktförmig ausgebildet sein. Gemäß Figur 2 umfasst der Rohrkörper 2 einen ersten Rohrabschluss 18. Des Weiteren kann der Rohrkörper 2, wie dargestellt, einen zweiten Rohrabschluss 19 aufweisen. Der erste Rohrabschluss 18 umfasst zum Befüllen des Rohrkörpers 2 mit einem Druckmedium ein Einlassmittel 20. Zum Ablassen des Druckmediums umfasst der Rohrabschluss 19 ferner ein Auslassmittel 21 . Alternativ können die Ein- und Auslassmittel 20, 21 aber auch am gleichen Ende des Rohrkörpers 2, insbesondere am gleichen Rohrabschluss 18 oder 19, angeordnet sein.
Figur 3 zeigt eine Draufsicht des Speicherbehälters 1 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel für mobile Systeme, insbesondere Fahrzeuge, zum Speichern und Abgeben eines Druckgases. Der Speicherbehälter ist vorzugsweise ein Fahrzeug-Speicherbehälter. In dem in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Rohrkörper 2 Bogenabschnitte 3, 4, 16 auf, die nicht als Kreissegmente, sondern als Ellipsensegmente ausgebildet sind. Des Weiteren weist der Rohrkörper 2 keine Streckenabschnitte 12, 17 zwischen den in der Mäanderstruktur aufeinanderfolgenden Bogenabschnitten 3, 4 auf (vgl. Fig. 1 und 2). Die in Längsrichtung des Rohrkörpers 2 bzw. in Bezug auf die Mäanderstruktur aufeinanderfolgenden Bogenabschnitte 3, 4, 16 sind somit unmittelbar aneinander angeordnet und/oder teilweise lösbar miteinander verbunden. In einem hier nicht dargestellten Ausführungsbeispiel könnten aber auch, wie in dem in Figur 1 und/oder 2 dargestellten Ausführungsbeispiel, Streckenabschnitte angeordnet sein, die insbesondere gerade oder gebogen ausgebildet sein können.
Wie bereits bei den vorstehenden Ausführungsbeispielen beschrieben, erstreckt sich bei dem in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel sowie bei den nachstehenden der Bogenwinkel α der elliptischen Bogenabschnitte 3, 4, 16 um mehr als 180°. Infolgedessen ist auch der Außenabstand 13 und/oder die Breite der Bogenöffnung 1 1 kleiner als der maximale Innenabstand 14. Der maximale Innenabstand 14 ist aufgrund der als Ellipsensegmente aus- gebildeten Bogenabschnitte 3, 4, 16 in diesem Ausführungsbeispiel auf der Ellipsen-Nebenachse ausgebildet.
Bei einer modularen Ausgestaltung des Rohrkörpers 2 könnten zumindest die M ittel module vorzugsweise aus jeweils zwei aufeinanderfolgenden Bogenabschnitten 3, 4 ausgebildet sein. Zumindest ein Endmodul könnte zusätzlich ein weiteres Ellipsensegment bzw. einen Rohrabschluss 18, 19 aufweisen.
In einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist es denkbar, dass die Rohrabschlüsse 18, 19 durch gerade Streckenabschnitte 12, 17 (vgl. Fig. 1 und Fig. 2) ausgebildet sind. Um den Rohrkörper 2 in Querrichtung des Speicherbehälters 1 größer auszubilden, ist es in einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ferner denkbar, dass zwischen zwei aufeinanderfolgenden Bogenabschnitten 3, 4 ein Streckenabschnitt 12 angeordnet ist (vgl. Fig. 1 , 2, 5 oder 6).
Gemäß dem in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die in Längsrichtung des Speicherbehälters 1 benachbarten Bogenabschnitte 3, 16 durch den Außenabstand 13 voneinander beabstandet. Der Außenabstand 13 ist durch eine Symmetrieachse 22 des gegenüberliegenden Bogenabschnitts 4 halbiert. Die dem zweiten Bogenabschnitt 4 gegenüberliegenden Bogenabschnitte 3, 16 sind somit symmetrisch zur Symmetrieachse 22 des zweiten Bogenabschnitts 4 angeordnet. Anstelle des positiven Außenabstandes 13 ist es jedoch auch denkbar, dass die in Längsrichtung des Speicherbehälters 1 benachbarten Bogenabschnitte 3, 16 wie im zweiten Ausführungsbeispiel derart übereinander angeordnet sind, dass ein Überlappungsbereich 29 ausgebildet ist. Ebenso könnten die Bogenabschnitte 3, 16 unmittelbar aneinander anliegen, so dass diese einen gemeinsamen Kontaktbereich aufweisen.
Der Durchmesser der Bogenabschnitte 3, 4 wird vorzugsweise lotrecht zur Symmetrieachse 22 bestimmt. Der Innenabstand 14 ist im Bereich dieses Durchmessers maximal. Der Abstand zwischen den beiden Krümmungsbö- gen 5, 6 verkleinert sich in Richtung der Bogenöffnung 1 1 , so dass sich im Wesentlichen der im Bereich des Durchmessers maximale Innenabstand 14 in Richtung dieser Bogenöffnung 1 1 verjüngt.
In Figur 4 ist ein Querschnitt durch den Rohrkörper 2 dargestellt. Der Durchmesser des Rohrkörpers 2 ist über seine gesamte Länge konstant. Der Querschnitt des Rohrkörpers 2 ist dabei kreisförmig. Ebenso ist es denkbar, dass der Querschnitt des Rohrkörpers 2 oval ausgebildet ist. Der Rohrkörper 2 umfasst einen Innenliner 23 und einen radial äußeren Schlauch 24. Der In- nenliner 23 dient in erster Linie als Diffusionssperre. Er ist vorzugsweise aus einem Kunststoff, nämlich insbesondere aus einem Kunststoffrohr, hergestellt. Das Kunststoffrohr wird zur Ausbildung der Mäanderstruktur erhitzt und in Form gebogen, wobei es im Bereich der Bogenabschnitte um mehr als 180° gebogen wird und/oder einen derartigen Bogenwinkel α von mehr als 180° auch noch nach dem Abkühlen aufweist. Alternativ zum Kunststoff- Innenliner könnte jedoch auch ein Innenliner 23 aus einem Metall verwendet werden, der in Form gebogen wird.
Der äußere Schlauch 24 dient der Kraftaufnahme sowie Verstärkung des Rohrkörpers 2. Er ist vorzugsweise aus einem Faserverbundwerkstoff ausgebildet. Ein Rohrkörper 2 mit einem Innenliner 23 aus Kunststoff und einem äußeren Schlauch 24 aus Faserverbundwerkstoff entspricht im Wesentlichen einem Speicherbehälter des Typs 4. Der Faserverbundwerkstoff ist hierbei jedoch vorzugsweise aus einer Naturfaser, insbesondere Kenaf, ausgebildet.
Figur 5 zeigt einen Speicherbehälters 1 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel für mobile Systeme, insbesondere Fahrzeuge, zum Speichern und Abgeben eines Druckgases. Der Speicherbehälter ist vorzugsweise ein Fahrzeug-Speicherbehälter. Der Speicherbehälter 1 weist einen Rohrkörper 2 auf, der im Wesentlichen gemäß dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ausgebildet ist. Infolgedessen weist dieser kreisförmige Bo- genabschnitte 3, 4, 16 auf, die über Streckenabschnitte 12, 17 miteinander verbunden sind. Des Weiteren sind die Bogenabschnitte zum jeweils in Längsrichtung des Speicherbehälters 1 benachbarten Bogenabschnitt beabstandet, so dass zwischen diesen ein Außenabstand 13 ausgebildet ist. Die nachfolgenden Ausgestaltungen der in Figur 5 und 6 dargestellten Ausführungsbeispiele sind jedoch ebenso auf die in den Figuren 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispiele übertragbar.
In dem in Figur 5 dargestellten Speicherbehälter 1 ist der Rohrkörper 2 von einem Führungssystem 25 aufgenommen. Das Führungssystem 25 weist zumindest einen Ankerpunkt 28 auf. In diesem ist der Rohrkörper 2 fest bzw. starr mit dem Führungssystem 25 verbunden. Der Rohrkörper 2 kann sich somit im Bereich des Ankerpunktes 28 gegenüber dem Führungssystem 25 nicht verschieben, sondern ist von diesem im Ankerpunkt 28 ortsfest gehalten.
Des Weiteren umfasst das Führungssystem 25 mehrere Lagerpunkte 26, 27, von denen lediglich zwei mit einem Bezugszeichen versehen sind. Diese sind vorzugsweise als Linearlager mit nur einem Freiheitsgrad ausgebildet. Die Lagerpunkte 26, 27 nehmen den Rohrkörper 2 beweglich auf, so dass dieser im Bereich der Lagerpunkte 26, 27 in Längsrichtung des Speicherbehälters 1 axialverschiebbar ist. Beim Befüllen des Rohrkörpers 2 kann sich dieser somit gemäß der gestrichelten Linie in vorhersehbarer Art und Weise in Längsrichtung des Speicherbehälters 1 ausdehnen. Beim Entleeren zieht sich dieser wieder solange zusammen, bis er in seine Ausgangslage zurückgekehrt ist.
Gemäß Figur 5 umfasst das Führungssystem 25 zwei in Querrichtung des Speicherbehälters 1 voneinander beabstandete Schienen 30, 31 . Jede dieser Schienen weist an seinem einen Ende einen entsprechenden Ankerpunkt 28 bzw. ein Ankerelement auf. Ferner sind über ihre Länge hinweg mehrere Lagerpunkte bzw. Axiallager angeordnet. Die Lagerpunkte 26, 27 sind in Fig. 5 nicht im Detail dargestellt. Sie sind jedoch vorzugsweise jeweils im Bereich der beiden Enden der Bogenabschnitte 3, 4, 16 angeordnet. Alternativ oder zusätzlich können jedoch aber auch zumindest einige der Streckenabschnitte 12, 17 von jeweils zwei in Querrichtung des Speicherbehälters 1 beabstande- ten Lagerpunkten 26, 27 gehalten sein.
Figur 6 zeigt einen Speicherbehälters 1 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel für mobile Systeme, insbesondere Fahrzeuge, zum Speichern und Abgeben eines Druckgases. Der Speicherbehälter ist vorzugsweise ein Fahrzeug-Speicherbehälter. Der Speicherbehälter 1 weist mehrere Rohrkörper 2a, 2b, 2c auf, die vom Führungssystem 25 getragen sind. Hierfür um- fasst das Führungssystem 25 mehrere Schienen 30, 31 die jeweils paarweise eine Ebene des Speicherbehälters 1 bilden. Die Rohrkörper 2 sind übereinander angeordnet, so dass das im hier nicht dargestellten Gehäuse des Speicherbehälters 1 vorhandene Volumen bestmöglich ausgenutzt werden kann. In einem hier nicht dargestellten Ausführungsbeispiel, können die Rohrkörper zusätzlich oder alternativ flächig nebeneinander angeordnet sein. Ferner können die Rohrkörper 2a, 2b, 2c ein gemeinsames Einlass- und/oder Auslassmittel 20, 21 aufweisen (vgl. Fig. 2). Hierdurch können alle Rohrkörper 2a, 2b, 2c gemeinsam befüllt und wieder entleert werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Abwandlungen im Rahmen der Patentansprüche sind ebenso möglich wie eine Kombination der Merkmale, auch wenn diese in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen dargestellt und beschrieben sind. Bezuqszeichenliste
Speicherbehälter
Rohrkörper
erster Bogenabschnitt
zweiter Bogenabschnitt
erster Krümmungsbogen
zweiter Krümmungsbogen dritter Krümmungsbogen
vierter Krümmungsbogen
erster Krümmungsscheitel zweiter Krümmungsscheitel
Bogenöffnung
erster Streckenabschnitt
Außenabstand
Innenabstand
Schnittpunkt
dritter Bogenabschnitt
zweiter Streckenabschnitt erster Rohrabschluss
zweiter Rohrabschluss
Einlassmittel
Auslassmittel
Symmetrieachse
Innenliner
äußerer Schlauch
Führungssystem
erster Lagerpunkt
zweiter Lagerpunkt
Ankerpunkt 29 Überlappungsbereich
30 erste Schiene
31 zweite Schiene α Bogenwinkel ß Neigungswinkel

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1 . Speicherbehälter (1 ) für mobile Systeme, insbesondere Fahrzeuge, zum Speichern und Abgeben eines Druckgases
mit einem sich mäanderförmig erstreckenden und einen über seine gesamte Länge konstanten Durchmesser aufweisenden Rohrkörper (2), der mehrere Bogenabschnitte (3, 4, 16) mit jeweils zwei Krüm- mungsbögen (5, 6; 7, 8) aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
dass sich zumindest einer der Bogenabschnitte über einen Bogenwinkel (a) von mehr als 180° erstreckt,
so dass sich ein Innenabstand (14) zwischen den beiden Krüm- mungsbögen (5, 6; 7, 8) des Bogenabschnitts (3, 4, 16) in Richtung seiner Bogenöffnung (1 1 ) verjüngt.
2. Speicherbehälter nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicherbehälter (1 ) ein Fahrzeug- Speicherbehälter ist und/oder dass ein maximaler Innenabstand (14) zwischen den beiden Krümmungsbögen (5, 6; 7, 8) des Bogenabschnitts (3, 4, 16) größer ist als ein minimaler Außenabstand (13) zwischen zweier in Mäandererstreckungsrichtung des Speicherbehälters (1 ) benachbarter Bogenabschnitte (3, 4, 16).
3. Speicherbehälter nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich zumindest einer der Bogenabschnitte (3, 4, 16) über einen Bogenwinkel (a) von maximal 270° erstreckt.
4. Speicherbehälter nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den beiden Krümmungsbögen (5, 6; 7, 8) eines Bogenabschnittes (3, 4, 16) ein, insbe- sondere auf einer Symmetrieachse (22) liegender, Krümmungsscheitel (10) ausgebildet ist.
5. Speicherbehälter nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei in Längsrichtung des Rohrkörpers (2) aufeinanderfolgende Bogenabschnitte (3, 4, 16) unmittelbar aneinander angeordnet sind oder
dass zwischen diesen ein, insbesondere gerader, Streckenabschnitt (12, 17) angeordnet ist.
6. Speicherbehälter nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei in Längsrichtung des Speicherbehälters (1 ) zueinander benachbarte Streckenabschnitte (12, 17) zueinander schief verlaufen und/oder in einem, insbesondere gedachten, Schnittpunkt (15) einen spitzen Winkel (ß) ausbilden.
7. Speicherbehälter nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bogenabschnitte (3, 4, 16) als Kreissegmente, Ellipsensegmente oder Ovalsegemente ausgebildet sind.
8. Speicherbehälter nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei in Längsrichtung des Speicherbehälters (1 ) zueinander benachbarte Bogenabschnitte (3, 4, 16) voneinander beabstandet sind,
in einem Kontaktbereich unmittelbar aneinander anliegen oder sich in einem Überlappungsbereich (29) teilweise überlappen.
9. Speicherbehälter nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der, insbesondere mit einem kreisförmigen und/oder ovalen Querschnitt ausgebildete, Rohrkörper (2) einen gasundurchlässigen Innenliner (23), insbesondere aus Kunststoff, mit einem radial äußeren Schlauch (24) aus einem Faser- verbundwerkstoff umfasst.
10. Speicherbehälter nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohrkörper (2) modular aufgebaut ist, wobei die Bogenabschnitte (3, 4, 16) und/oder Streckenabschnitte (12, 17) einzelne Module bilden, die an ihren jeweiligen Enden miteinander verbunden sind.
1 1 . Speicherbehälter nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Modul aus zwei in Längsrichtung des Rohrkörpers (2) aufeinanderfolgenden Bogenabschnitten (3, 4, 16) und/oder dem zwischen diesen beiden angeordneten Streckenabschnitt (12, 17) besteht.
12. Speicherbehälter nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicherbehälter (1 ) zumindest ein Führungssystem (25) aufweist, das den Rohrkörper (2) in mehreren Lagerpunkten (26, 27) in Längsrichtung des Speicherbehälters (1 ) axialverschiebbar aufnimmt.
13. Speicherbehälter nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungssystem (25), insbesondere in einem Endbereich des Rohrkörpers (2), einen Ankerpunkt (28) aufweist, in dem der Rohrkörper (2) ortsfest gehalten ist.
14. Speicherbehälter nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Rohrabschluss ein Ein- und/oder Auslassmittel (20, 21 ) des Druckgases ausbildet.
15. Speicherbehälter nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, der Speicherbehälter (1 ) mehrere übereinander angeordnete Rohrkörper (2a, 2b, 2c) umfasst.
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