WO2022200593A1 - Druckbehälterbaugruppe und kraftfahrzeug - Google Patents

Druckbehälterbaugruppe und kraftfahrzeug Download PDF

Info

Publication number
WO2022200593A1
WO2022200593A1 PCT/EP2022/057960 EP2022057960W WO2022200593A1 WO 2022200593 A1 WO2022200593 A1 WO 2022200593A1 EP 2022057960 W EP2022057960 W EP 2022057960W WO 2022200593 A1 WO2022200593 A1 WO 2022200593A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
pressure vessel
vessel assembly
support
pressure
assembly
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2022/057960
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Eric Hendel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
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 Bayerische Motoren Werke AG filed Critical Bayerische Motoren Werke AG
Priority to CN202280018083.XA priority Critical patent/CN116964371B/zh
Publication of WO2022200593A1 publication Critical patent/WO2022200593A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C13/00—Details of vessels or of the filling or discharging of vessels
    • F17C13/08—Mounting arrangements for vessels
    • F17C13/083—Mounting arrangements for vessels for medium-sized mobile storage vessels, e.g. tank vehicles or railway tank vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K15/00—Arrangement in connection with fuel supply of combustion engines or other fuel consuming energy converters, e.g. fuel cells; Mounting or construction of fuel tanks
    • B60K15/03—Fuel tanks
    • B60K15/063—Arrangement of tanks
    • B60K15/067—Mounting of tanks
    • B60K15/07—Mounting of tanks of gas tanks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K15/00—Arrangement in connection with fuel supply of combustion engines or other fuel consuming energy converters, e.g. fuel cells; Mounting or construction of fuel tanks
    • B60K15/03—Fuel tanks
    • B60K15/03006—Gas tanks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K15/00—Arrangement in connection with fuel supply of combustion engines or other fuel consuming energy converters, e.g. fuel cells; Mounting or construction of fuel tanks
    • B60K15/03—Fuel tanks
    • B60K2015/03118—Multiple tanks, i.e. two or more separate tanks
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2201/00—Vessel construction, in particular geometry, arrangement or size
    • F17C2201/01—Shape
    • F17C2201/0104—Shape cylindrical
    • F17C2201/0109—Shape cylindrical with exteriorly curved end-piece
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2201/00—Vessel construction, in particular geometry, arrangement or size
    • F17C2201/03—Orientation
    • F17C2201/035—Orientation with substantially horizontal main axis
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2201/00—Vessel construction, in particular geometry, arrangement or size
    • F17C2201/05—Size
    • F17C2201/056—Small (<1 m3)
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2205/00—Vessel construction, in particular mounting arrangements, attachments or identifications means
    • F17C2205/01—Mounting arrangements
    • F17C2205/0123—Mounting arrangements characterised by number of vessels
    • F17C2205/013—Two or more vessels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2205/00—Vessel construction, in particular mounting arrangements, attachments or identifications means
    • F17C2205/01—Mounting arrangements
    • F17C2205/0153—Details of mounting arrangements
    • F17C2205/0192—Details of mounting arrangements with external bearing means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2221/00—Handled fluid, in particular type of fluid
    • F17C2221/01—Pure fluids
    • F17C2221/012—Hydrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2221/00—Handled fluid, in particular type of fluid
    • F17C2221/03—Mixtures
    • F17C2221/032—Hydrocarbons
    • F17C2221/033—Methane, e.g. natural gas, CNG, LNG, GNL, GNC, PLNG
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2223/00—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/01—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the phase
    • F17C2223/0107—Single phase
    • F17C2223/0123—Single phase gaseous, e.g. CNG, GNC
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2223/00—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/03—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the pressure level
    • F17C2223/036—Very high pressure (>80 bar)
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2270/00—Applications
    • F17C2270/01—Applications for fluid transport or storage
    • F17C2270/0165—Applications for fluid transport or storage on the road
    • F17C2270/0168—Applications for fluid transport or storage on the road by vehicles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2270/00—Applications
    • F17C2270/01—Applications for fluid transport or storage
    • F17C2270/0165—Applications for fluid transport or storage on the road
    • F17C2270/0184—Fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/32—Hydrogen storage

Definitions

  • the technology disclosed here relates to a pressure vessel assembly and a motor vehicle having such a pressure vessel assembly.
  • Pressure vessel assemblies typically include one or more pressure vessels for storing gaseous fuel.
  • gaseseous fuel can be used in a motor vehicle or other mobile or stationary gaseous fuel supply unit.
  • the gaseous fuel can be used, for example, in an energy converter such as a fuel cell or a gas-powered internal combustion engine.
  • the technology disclosed herein relates to a pressure vessel assembly comprising (i) one or more pressure vessels for storing gaseous fuel and (ii) one or more mounting assemblies, each mounting assembly having a support for one of the pressure vessels and a clamping member, the clamping member holding the pressure vessel on top grips and stretches towards the support.
  • Such an embodiment makes it possible in particular to easily attach a pressure vessel as part of the pressure vessel assembly, since a pressure vessel can simply be placed on a support and can be fastened at the top by means of a clamping element.
  • a pressure vessel can simply be placed on a support and can be fastened at the top by means of a clamping element.
  • Such a design can in principle be designed both as a fixed bearing and as a floating bearing. This depends at least essentially on the clamping force applied and any coating or sheathing, which will be discussed in more detail below.
  • a pressure vessel is typically held by a fixed bearing and a floating bearing.
  • a fastening arrangement can be understood in particular as an arrangement by means of which a pressure vessel can be fastened at a specific point.
  • the attachment can take place, for example, on a body or another element, which can be viewed in particular as external to the pressure vessel assembly or as part of the pressure vessel assembly.
  • the support In the installed state, the support is arranged, in particular, below a pressure vessel and can at least partially also stabilize the pressure vessel laterally.
  • the clamping element can exert a force generated by elastic prestressing on the pressure vessel and, together with the support, can completely or at least largely encompass the pressure vessel along a circumference at a point in the axial direction.
  • one, some or all of the fastening arrangements are arranged in such a way that the support is arranged below a center of mass of the pressure vessel.
  • a center of mass can be determined, for example, when the pressure vessel is empty or when the pressure vessel is filled.
  • a mean value between two such points can also be used as the relevant center of mass here.
  • the supports can be designed to be complementary to a lower section of the outer circumference of the pressure vessel.
  • the supports can be designed to be complementary to a section along the circumference of the respective pressure vessel lying thereon. The support can thus lie flat against the pressure vessel, in particular along this section. This achieves a particularly good attachment.
  • the supports can extend in particular along a section of a longitudinal direction of the respective pressure vessel.
  • the supports can be invariant with respect to the longitudinal direction or translation in the longitudinal direction. This allows for easy execution.
  • other designs are also possible.
  • the tensioning element can in particular be fastened to the support. This allows a compact design.
  • the clamping element can have one or more meandering sections, by means of which a force is generated that clamps the pressure vessel onto the support.
  • the tensioning element itself can generate the force required to attach the pressure vessel to the support, with such a meandering design ensuring that the tensioning element has a certain elasticity, which can be used for the purpose of pressing the pressure vessel onto the support.
  • the tensioning element may be part of a strap spanning multiple fastener assemblies.
  • One strap is therefore sufficient to fasten several pressure vessels, which means that the effort can be reduced.
  • the strap may be secured and/or tensioned at one or two locations, with appropriate securing and/or tension acting on all pressure vessels encompassed by the strap.
  • a band can in particular be a flexible and/or pliable and/or elastic element which can in particular be elongate.
  • the band may be rigidly fixed at one end and fixed at the opposite end by means of one or more springs, or one or more elastic elements be.
  • springs can be viewed as a special case of elastic elements.
  • a rigid attachment at one end achieves a simple design. In principle, however, attachment at both ends by means of one or more springs or one or more elastic elements is also possible.
  • the springs or elastic elements can ensure tension which advantageously presses the pressure vessel onto the support and thus prevents the pressure vessel from being lifted from the support even during movements which can occur, for example, when a motor vehicle is driving.
  • a pressure vessel assembly can have a row of fastening arrangements arranged directly next to one another at one or both longitudinal ends of the pressure vessel.
  • attachment can be achieved at one end, with a simple support being sufficient at the other longitudinal end, for example.
  • attachment to both longitudinal ends is also possible. As a result, for example, the stability can be further improved.
  • the pressure vessel assembly may include a series of separate supports for the pressure vessels at one or both longitudinal ends of the pressure vessels without clamping elements extending thereover.
  • a loose bearing can be achieved at this longitudinal end in a simple manner, with a fixed bearing typically taking place at the opposite longitudinal end or below the center of mass.
  • Separate conditions can be, in particular, those conditions which are not assigned a tightening strap.
  • a band can be used as a tensioning element.
  • the supports can be formed from an elastomeric material or can be coated with an elastomeric material on the contact surface with the pressure vessel.
  • a certain resilience can be achieved, which can advantageously hold the pressure vessel even in the event of shocks.
  • a radial expansion of the container when an internal pressure changes can be made possible.
  • one, some or all of the supports on a contact surface with the pressure vessel can be rubberized and/or covered with an elastic material. As a result, particularly high reliability of the contacting can be achieved.
  • the tensioning element can be completely or partially covered with a casing on one or more contact surfaces with the pressure vessel.
  • the casing can be made of an elastomeric material, for example, in particular in order to implement a fixed bearing function through increased friction.
  • the casing can also be made of a friction-reducing material, in particular in order to implement a floating bearing function.
  • the casing can be designed, for example, as a permanently applied coating or as a removable covering.
  • the tensioning elements can in particular have outwardly bent ends, by means of which they are fastened to a support or to another element.
  • a simple fastening, for example a positive fastening, of the respective tensioning element is possible.
  • the tensioning elements can be made thicker adjacent to the ends than in the middle between the ends. As a result, the stability at an end at which attachment is to take place is increased compared to areas which are intended to exert a clamping force on the pressure vessel.
  • the thicker design can relate in particular to the thickness, that is to say the smallest extension of the tensioning element in three dimensions.
  • one or more holders can be arranged between two fastening arrangements and/or adjacent to one or more end-side fastening arrangements, on which the supports and/or the clamping elements rest and/or on which the supports and/or the clamping elements are fastened.
  • the technology disclosed herein also relates to a motor vehicle having a pressure vessel assembly as described herein.
  • a pressure vessel assembly as described herein.
  • all of the described embodiments can be used.
  • the tensioning strap already mentioned can be, for example, a mesh or a fabric, for example made of carbon fibers or aramid fibers. It can have a reduced coefficient of friction, for example due to a coating, in particular with respect to deflections and to the containers. Such a coating can be formed from polytetrafluoroethylene (PTFE), for example.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • a pressure vessel enclosing straps or hinges which are often used in the prior art, can be disadvantageous for series use in certain designs, especially when pressure vessels are to be installed in installation spaces such as in an underfloor space under a passenger compartment . For example, there can be a reduction to just one rubberized fastening element below the center of gravity of the container as a fixed bearing.
  • the fastening element can, for example, only partially enclose the container and have outwardly bent ends. This can mean, for example, an omega-shaped geometry.
  • the elasticity required to permit radial expansion of the tank can be provided by a spring geometry that is integrated directly into the fastening element.
  • the necessary pretensioning force can be achieved by tensioning the fastening element in the direction away from the container.
  • the absorption of the opposing force that develops can be ensured by a Fl-shaped support that partially encompasses the fastening element.
  • External forces and moments acting on the container can be supported by two end supports made of elastomer.
  • the representation of a floating bearing function can be generated using a tensioning strap for all the tanks in the network, which is laid in a meandering shape and deflected between the tanks. One side can be clamped firmly, the opposite side can be hung on spring elements.
  • a resilient effect can be achieved, for example, by bending the integrated curvature outwards, or by meandering waves.
  • the application of a clamping force can be achieved by a threaded sleeve underneath the containers, which attaches to the ends of the fasteners, or by screwing together with a cross brace.
  • one of the ends can only be hung on a pin to simplify assembly. It is advantageous to increase the sheet metal thickness of the fastener at the ends in order to compensate for the higher stresses prevailing there.
  • the spring element or the spring elements can be designed as tension springs.
  • the spring element can also be part of the clamping band geometry, for example as a wave geometry.
  • the surface of the tensioning strap can have a low coefficient of friction for the deflection and for the containers, for example due to a Teflon coating.
  • the fixed clamping can be designed as a screw connection to the surrounding structure.
  • the deflections can form simple rods along which the belt slides, or they can be designed as rollers.
  • the strap can be designed as sheet metal, fabric made of metallic wire or textile fabric.
  • a pressure vessel assembly can be understood in particular as one or more pressure vessels together with permanently attached support structures, fasteners and/or protective elements, which can also be temporarily removed and reinstalled, in particular when special tools and/or operations are used. This can be done in particular for maintenance and inspection.
  • the pressure vessel assembly can be used in particular for a motor vehicle (for example passenger cars, motorcycles, commercial vehicles).
  • the pressure vessel assembly is used to store fuel that is gaseous under ambient conditions.
  • the pressure vessel assembly can be used, for example, in a motor vehicle that is operated with compressed (also compressed natural gas or CNG) or liquefied (also called liquid natural gas or LNG) natural gas or hydrogen.
  • the pressure vessel assembly is typically in fluid communication with at least one energy converter configured to convert the chemical energy of the fuel into other forms of energy.
  • Such a pressure vessel assembly comprises at least one pressure vessel, in particular a composite overwrapped pressure vessel.
  • the pressure vessel can be, for example, a cryogenic pressure vessel or a high-pressure gas vessel.
  • NWP nominal working pressure
  • a cryogenic pressure vessel is suitable for storing the fuel at the aforementioned operating pressures even at temperatures that are significantly (for example more than 50 K or more than 100 K) below the operating temperature of the motor vehicle.
  • the pressure vessel assembly can be mounted in particular in the underfloor area below a passenger compartment.
  • the longitudinal axes of the pressure vessels can run parallel to one another in the installed position and/or individual pressure vessels can each have a length-to-diameter ratio of between 4 and 200, preferably between 5 and 100, and particularly preferably between 6 and 50.
  • Fig. 1 three fastening arrangements
  • Fig. 2 the fastening arrangements of Fig. 1 in a different view
  • Fig. 3 a clamping element
  • Fig. 4 an alternative clamping element
  • Fig. 5 an arrangement of support and clamping element
  • Fig. 6 a pressure vessel assembly
  • Fig. 7 a bottom view of the pressure vessel assembly
  • Fig. 8 another pressure vessel assembly
  • Fig. 9 the pressure vessel assembly of Fig. 8 in a different view.
  • FIG. 1 shows three fastening arrangements 10 arranged directly next to one another, each for one pressure vessel.
  • the fastening arrangements 10 are attached to two external flanges 40 and two internal flanges 50 in the present case.
  • the flaps 40, 50 can in particular allow attachment to a body of a motor vehicle, not shown.
  • Each mounting arrangement 10 has a support 20 on which a respective pressure vessel can rest.
  • the supports 20 are designed in the form of segments of a circular arc, so that they are complementary to a round pressure vessel.
  • a space into which a pressure vessel (not shown) can engage is encompassed by a respective clamping element 30 .
  • the clamping element 30 and the support 20 essentially enclose the pressure vessel in a planar manner along a circumference and thus fix it.
  • Such a bearing can in principle be designed both as a fixed bearing and as a floating bearing. This essentially depends on the clamping forces applied.
  • the clamping elements 30 are at least partially covered with a casing 37 .
  • This can in particular be made of an elastomeric material such as PTFE in order to have a fixed bearing function due to increased friction realize, or it can be made of a friction-reducing material to realize a floating bearing function.
  • Fig. 2 shows the embodiment of Fig. 1 from below. It can be seen that the tensioning elements are connected to the brackets 40 , 50 at attachment points 32 . This enables the clamping elements 30 to be easily attached and, as shown, the supports 20 are also presently held by connection to the clamping elements 30 .
  • the tensioning element 30 is designed in the shape of an omega, so that a part essentially in the shape of a circular arc segment is present at the top and two ends each protrude outwards at the bottom.
  • these ends can be used for attachment to the supports 40, 50 already mentioned or to other elements.
  • the outwardly protruding ends are made slightly thicker as shown for greater strength.
  • FIG. 4 shows an alternative embodiment of a tensioning element 30.
  • Two meandering sections 34 are arranged on the bottom between the section in the shape of a circular arc segment and the ends protruding outwards. These can generate a spring effect, ie when the clamping element 30 grips around a pressure vessel, in particular a downward elastic force can be generated. As a result, a pressure vessel can be fixed even better in a respective fastening arrangement.
  • the embodiment of FIG. 4 can in principle be used instead of the embodiment of FIG. 3 in any embodiment.
  • FIG. 5 shows an arrangement of a support 20 and a clamping element 30, the clamping element 30 being fastened to the support 20.
  • a screw arrangement 22 is provided at the fastening point 32, by means of which the clamping element 30 is fastened to the support 20.
  • the distance between the tensioning element 30 and the support 20 can be adjusted by selecting suitable screws or the precise attachment, so that a force acting on a pressure vessel can also be adjusted.
  • FIG. 6 shows a purely schematic view of a pressure vessel assembly 1.
  • it has three pressure vessels 5 which are arranged parallel to one another. They each have a round cross-section.
  • the pressure vessel assembly 1 has a housing 2 which encloses the pressure vessels 5 and the mounting arrangements 10 . As a result, for example, protection against contamination or increased mechanical stability can be achieved.
  • the housing 2 connects the pressure vessel assembly 1 to form a unit that can be assembled in a modular manner.
  • the pressure vessels 5 rest on respective separate supports 60, to which no clamping elements are assigned.
  • Clamping elements are designed on three fastening arrangements 10, which in the present case are arranged centrally in the longitudinal direction of the pressure vessel 5. These hold the pressure vessels 5 directly below their respective center of mass, so that the pressure vessels 5 can be supported without forces at this point. A simple support is therefore sufficient at the longitudinal ends, with lifting of the pressure vessel 5 is also effectively prevented by the clamping elements 30 shown in the event of vibrations.
  • the casing 37 clamped on the clamping element 30, which in the present case is made of an elastomer material, allows the absorption of axial forces.
  • Fig. 7 shows the pressure vessel assembly 1 from below.
  • the embodiment of the three fastening arrangements 10 already described with reference to FIG. 1 can be seen, which hold the pressure vessels 5 in position next to one another. Otherwise, reference is made to the description of FIG.
  • FIG. 8 shows a pressure vessel assembly 1 according to an alternative embodiment.
  • the pressure vessels 5 each rest on a support 20 .
  • clamping elements 30 are not designed separately here, but are designed as part of a belt 31 running over all three pressure vessels 5 lying next to one another.
  • the band 31 is attached to an attachment 33 on the right-hand side. On the left side it is attached to springs 35 which tension the belt 31 so that the pressure vessels 5 are pressed onto the supports 20 with a certain force.
  • FIG. 9 shows a section of the pressure vessel assembly 1 from FIG. 8 in a perspective view. It can be seen that a total of three springs 35 are present.
  • the pressure vessels 5 rest on supports which cannot be seen in the view of FIG. A housing 2 can also be seen in FIG. 9, which is not shown in FIG. 8 for the sake of simplicity.
  • the expression “at least one” has been partially omitted for the sake of simplicity. If a feature of the technology disclosed here is described in the singular or indefinitely (e.g. the/a pressure vessel, the/a spring, etc.), the plural should also be disclosed at the same time (e.g. the at least one pressure vessel, the at least one spring , Etc.).

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Abstract

Die hier offenbarte Technologie betrifft erfindungsgemäß eine Druckbehälterbaugruppe (1) mit einem oder mehreren Druckbehältern (5) und einer oder mehreren Befestigungsanordnungen (10), wobei jede Befestigungsanordnung (10) eine Auflage(20) für einen Druckbehälter (5) und ein Spannelement (30) aufweist, wobei das Spannelement (30) den Druckbehälter (5) obenseitig umgreift und auf die Auflage (20) zuspannt. Die hier offenbarte Technologie betrifft erfindungsgemäß ferner ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Druckbehälterbaugruppe (1).

Description

Druckbehälterbaugruppe und Kraftfahrzeug
Die hier offenbarte Technologie betrifft eine Druckbehälterbaugruppe sowie ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Druckbehälterbaugruppe.
Druckbehälterbaugruppen beinhalten typischerweise einen oder mehrere Druckbehälter zur Lagerung von gasförmigem Brennstoff. Sie können beispielsweise in einem Kraftfahrzeug oder einer anderen mobilen oder stationären Einheit zur Versorgung mit gasförmigem Brennstoff verwendet werden. Der gasförmige Brennstoff kann beispielsweise in einem Energiewandler wie einer Brennstoffzelle oder einem gasbetriebenen Verbrennungsmotor verwendet werden.
Es ist eine bevorzugte Aufgabe der hier offenbarten Technologie, zumindest einen Nachteil von einer vorbekannten Lösung zu verringern oder zu beheben oder eine alternative Lösung vorzuschlagen. Es ist insbesondere eine bevorzugte Aufgabe der hier offenbarten Technologie, eine verbesserte Befestigung von Druckbehältern in einer Druckbehälterbaugruppe vorzusehen. Weitere bevorzugte Aufgaben können sich aus den vorteilhaften Effekten der hier offenbarten Technologie ergeben. Die Aufgaben werden gelöst durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche. Die abhängigen Ansprüche stellen bevorzugte Ausgestaltungen dar.
Die hier offenbarte Technologie betrifft eine Druckbehälterbaugruppe, umfassend (i) einen oder mehrere Druckbehälter zur Lagerung von gasförmigem Brennstoff und (ii) einen oder mehrere Befestigungsanordnungen, wobei jede Befestigungsanordnung eine Auflage für einen der Druckbehälter und ein Spannelement aufweist, wobei das Spannelement den Druckbehälter obenseitig umgreift und auf die Auflage zu spannt.
Durch eine solche Ausführung kann insbesondere eine einfache Befestigung eines Druckbehälters als Bestandteil der Druckbehälterbaugruppe erreicht werden, da ein Druckbehälter einfach auf eine Auflage aufgelegt werden kann und mittels eines Spannelements obenseitig befestigt werden kann. Eine solche Ausführung kann grundsätzlich sowohl als Festlager wie auch als Loslager ausgeführt werden. Dies hängt zumindest im Wesentlichen von der aufgebrachten Spannkraft sowie einer etwaigen Beschichtung oder Ummantelung ab, worauf weiter unten näher eingegangen wird. Typischerweise wird ein Druckbehälter durch ein Festlager und ein Loslager gehalten.
Unter einer Befestigungsanordnung kann insbesondere eine Anordnung verstanden werden, mittels welcher ein Druckbehälter an einer bestimmten Stelle befestigt werden kann. Die Befestigung kann beispielsweise an einer Karosserie oder einem anderen Element erfolgen, welches insbesondere als extern zur Druckbehälterbaugruppe oder auch als Bestandteil der Druckbehälterbaugruppe angesehen werden kann. Die Auflage ist im Einbauzustand insbesondere unterhalb eines Druckbehälters angeordnet und kann den Druckbehälter zumindest partiell auch seitlich stabilisieren. Ein Spannelement kann insbesondere eine Kraft, die durch elastisches Vorspannen erzeugt wird, auf den Druckbehälter ausüben und kann zusammen mit der Auflage den Druckbehälter entlang eines Umfangs an einer Stelle in axialer Richtung gesehen vollständig oder zumindest weitgehend umgreifen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführung sind eine, einige oder alle Befestigungsanordnungen so angeordnet, dass die Auflage unterhalb eines Massenschwerpunkts des Druckbehälters angeordnet ist. Ein solcher Massenschwerpunkt kann beispielsweise bei leerem Druckbehälter oder auch bei gefülltem Druckbehälter bestimmt werden. Es kann auch ein Mittelwert zwischen zwei solchen Punkten als hier relevanter Massenschwerpunkt verwendet werden. Durch eine solche Ausführung kann insbesondere erreicht werden, dass der Druckbehälter durch die Befestigung in der Befestigungsanordnung so gehalten wird, dass zumindest theoretisch keine weiteren Befestigungen mehr notwendig sind, um den Druckbehälter ohne oder zumindest ohne wesentliche wirkende Kräfte in der Befestigungsanordnung nicht nur zu halten, sondern auch gegen Veränderungen seiner Längsachse relativ zur Befestigungsanordnung zu stabilisieren. Dadurch können wirkende Kräfte besonders gering gehalten werden.
Die Auflagen können insbesondere komplementär zu einem unteren Abschnitt des Außenumfangs des Druckbehälters ausgebildet sein. Insbesondere können die Auflagen komplementär zu einem Abschnitt entlang des Umfangs des jeweils daraufliegenden Druckbehälters ausgebildet sein. Die Auflage kann somit insbesondere entlang dieses Abschnitts flächig am Druckbehälter anliegen. Dadurch wird eine besonders gute Befestigung erreicht. Die Auflagen können sich insbesondere entlang eines Abschnitts einer Längsrichtung des jeweiligen Druckbehälters erstrecken. Insbesondere können die Auflagen invariant bezüglich der Längsrichtung bzw. Translation in Längsrichtung sein. Dies ermöglicht eine einfache Ausführung. Auch andere Ausführungen sind jedoch möglich.
Das Spannelement kann insbesondere an der Auflage befestigt sein. Dies erlaubt eine kompakte Ausführung.
Das Spannelement kann einen oder mehrere mäanderförmige Abschnitte aufweisen, mittels welchen eine Kraft erzeugt wird, die den Druckbehälter auf die Auflage zuspannt. Dadurch kann das Spannelement selbst die zur Befestigung des Druckbehälters auf der Auflage notwendige Kraft erzeugen, wobei eine solche mäanderförmige Ausführung dafür sorgen kann, dass das Spannelement eine gewisse Elastizität aufweist, welche zum Zweck des Andrückens des Druckbehälters auf die Auflage verwendet werden kann.
Bei einigen oder allen Auflagen kann das Spannelement Teil eines mehrere Befestigungsanordnungen überspannenden Bands sein. Somit genügt ein Band, um mehrere Druckbehälter zu befestigen, wodurch Aufwand verringert werden kann. Das Band kann beispielsweise an einer Stelle oder an zwei Stellen befestigt und/oder gespannt werden, wobei eine entsprechende Befestigung und/oder Spannung für alle Druckbehälter wirkt, welche das Band umgreift. Ein Band kann insbesondere ein flexibles und/oder biegeweiches und/oder elastisches Element sein, welches insbesondere langgestreckt sein kann.
Das Band kann insbesondere an einem Ende starr befestigt sein und am entgegengesetzten Ende mittels einer Feder oder mehreren Federn, oder eines elastischen Elements oder mehrerer elastischer Elemente, befestigt sein. Federn können beispielsweise als Spezialfall von elastischen Elementen angesehen werden. Durch eine starre Befestigung an einem Ende wird eine einfache Ausführung erreicht. Grundsätzlich ist jedoch auch eine Befestigung an beiden Enden mittels einer oder mehrerer Federn, oder einem oder mehreren elastischen Elementen, möglich. Die Federn oder elastischen Elemente können für eine Spannung sorgen, welche die Druckbehälter in vorteilhafter weise auf die Auflage drückt und somit auch bei Bewegungen, welche beispielsweise im Fährbetrieb eines Kraftfahrzeugs Vorkommen können, ein Anheben der Druckbehälter von der Auflage verhindert.
Insbesondere kann eine Druckbehälterbaugruppe an einem oder beiden Längsenden der Druckbehälter eine Reihe von unmittelbar nebeneinander angeordneten Befestigungsanordnungen aufweisen. Durch eine Ausführung an einem Längsende kann die Befestigung an einem Ende erreicht werden, wobei am anderen Längsende beispielsweise eine einfache Auflage genügt. Auch eine Befestigung an beiden Längsenden ist jedoch möglich. Dadurch kann beispielsweise die Stabilität weiter verbessert werden.
Gemäß einer jeweiligen Ausführung kann die Druckbehälterbaugruppe an einem oder beiden Längsenden der Druckbehälter eine Reihe von separaten Auflagen für die Druckbehälter ohne sich darüber erstreckende Spannelemente aufweisen. Dadurch kann in einfacherWeise eine Loslagerung an diesem Längsende erreicht werden, wobei typischerweise an dem entgegengesetzten Längsende oder unterhalb des Massenschwerpunkts eine Festlagerung erfolgt. Separate Auflagen können insbesondere solche Auflagen sein, welchen kein Spannband zugeordnet ist. Gegenüberliegend zu einer einseitigen Festlagerung kann insbesondere ein Band als Spannelement verwendet werden. Die Auflagen können insbesondere aus einem Elastomermaterial ausgebildet sein oder können mit einem Elastomermaterial an der Kontaktfläche zum Druckbehälter überzogen sein. Dadurch kann eine gewisse Nachgiebigkeit erreicht werden, welche den Druckbehälter auch bei Erschütterungen vorteilhaft halten kann. Außerdem kann eine radiale Behälterdehnung bei Änderung eines Innendrucks ermöglicht werden.
Insbesondere können eine, einige oder alle Auflagen an einer Kontaktfläche zum Druckbehälter gummiert und/oder mit einem elastischen Material überzogen sein. Dadurch kann eine besonders hohe Zuverlässigkeit der Kontaktierung erreicht werden.
Insbesondere kann das Spannelement bei einer, einigen oder allen Befestigungsanordnungen an einer oder mehreren Kontaktflächen zum Druckbehälter ganz oder teilweise mit einer Ummantelung überzogen sein. Die Ummantelung kann beispielsweise aus einem Elastomermaterial ausgebildet sein, insbesondere um durch erhöhte Reibung eine Festlagerfunktion zu realisieren. Die Ummantelung kann auch aus einem reibungsmindernden Material ausgebildet sein, insbesondere um eine Loslagerfunktion zu realisieren. Die Ummantelung kann beispielsweise als fest aufgebrachte Beschichtung oder als abnehmbarer Überzug ausgebildet sein.
Eines, einige oder alle Spannelemente können insbesondere nach außen gebogene Enden aufweisen, mittels welchen sie an einer Auflage oder an einem anderen Element befestigt sind. Mittels solcher nach außen gebogener Enden ist eine einfache Befestigung, beispielsweise eine formschlüssige Befestigung, des jeweiligen Spannelements möglich. Die Spannelemente können insbesondere benachbart zu den Enden dicker ausgeführt sein als mittig zwischen den Enden. Dadurch wird die Stabilität an einem Ende, an welchem eine Befestigung erfolgen soll, erhöht im Vergleich zu Bereichen, welche eine Spannkraft auf den Druckbehälter ausüben sollen. Die dickere Ausführung kann bei einem typischen Spannelement insbesondere die Dicke, also die kleinste Ausdehnung des Spannelements in drei Dimensionen, betreffen.
Insbesondere können zwischen zwei Befestigungsanordnungen und/oder benachbart zu einer oder mehreren endseitigen Befestigungsanordnungen eine oder mehrere Halterungen angeordnet sein, auf welchen die Auflagen und/oder die Spannelemente aufliegen und/oder an welchen die Auflagen und/oder die Spannelemente befestigt sind. Mittels derartiger Auflagen kann eine Stabilität der Druckbehälterbaugruppe in sich erhöht werden und es kann in einfacher Weise für eine Lokalisation und Befestigung der Auflagen und/oder Spannelemente gesorgt werden.
Die hier offenbarte Technologie betrifft ferner ein Kraftfahrzeug mit einer Druckbehälterbaugruppe wie hierin beschrieben. Bezüglich der Druckbehälterbaugruppe kann auf alle beschriebenen Ausführungen zurückgegriffen werden.
Das bereits erwähnte Spannband kann beispielsweise ein Geflecht oder ein Gewebe, beispielsweise aus Kohlenstofffasern oder Aramidfasern, sein. Es kann beispielsweise durch eine Beschichtung einen verminderten Reibwert aufweisen, insbesondere zu Umlenkungen sowie zu den Behältern. Eine solche Beschichtung kann beispielsweise aus Polytetrafluorethylen (PTFE) ausgebildet werden. Mit anderen Worten wurde erkannt, dass einen Druckbehälter umschließende Spann- oder Gelenkbänder, welche im Stand der Technik häufig verwendet werden, in gewissen Ausführungen unvorteilhaft für den Serieneinsatz sein können, insbesondere wenn Druckbehälter in Bauräumen wie beispielsweise in einem Unterflurraum unter einer Fahrgastzelle eingebaut werden sollen. Es kann beispielsweise eine Reduktion auf nur ein gummiertes Befestigungselement unterhalb des Behälterschwerpunkts als Festlager erfolgen. Das Befestigungselement kann beispielsweise den Behälter nur teilweise umschließen und nach außen gebogene Enden aufweisen. Dies kann beispielsweise eine Omega-förmige Geometrie bedeuten. Eine für die Zulassung einer radialen Tankdehnung erforderliche Elastizität kann durch eine direkt in das Befestigungselement integrierte Federgeometrie bereitgestellt werden. Die nötige Vorspannkraft kann durch Spannen des Befestigungselements in die vom Behälter abgewandte Richtung erzielt werden. Die Aufnahme der sich ausbildenden Gegenkraft kann von einer Fl-förmigen, das Befestigungselement teilweise umfassenden Auflage sichergestellt werden. Am Behälter angreifende äußere Kräfte und Momente können durch zwei Endauflagen aus Elastomer abgestützt werden.
Alternativ kann die Darstellung einer Loslagerfunktion mithilfe eines Spannbands für alle im Verbund vorhandenen Behälter, welches mäanderförmig verlegt und zwischen den Tanks umgelenkt wird, erzeugt werden. Eine Seite kann fest eingespannt werden, die Gegenseite kann an Federelementen aufgehängt werden.
Eine federnde Wirkung kann beispielsweise durch Biegung der integrierten Wölbung nach außen erfolgen, oder auch durch mäandernde Wellen erzeugt werden. Die Aufbringung einer Spannkraft kann durch eine Gewindehülse unterhalb der Behälter erzielt werden, welche an den Enden der Befestigungselemente ansetzt, oder durch Verschraubung zusammen mit einer Querverstrebung. Außerdem kann beispielsweise eines der Enden nur an einem Stift eingehängt werden, um die Montage zu vereinfachen. Es ist vorteilhaft, die Blechdicke des Befestigungselements an den Enden zu erhöhen, um die dort vorherrschenden höheren Spannungen auszugleichen.
Das Federelement oder die Federelemente können als Zugfedern ausgeführt sein. Alternativ kann das Federelement auch Teil der Spannbandgeometrie sein, beispielsweise als Wellengeometrie. Die Oberfläche des Spannbands kann einen geringen Reibwert zur Umlenkung und zu den Behältern aufweisen, beispielsweise durch eine Teflon-Beschichtung. Die feste Einspannung kann als Verschraubung mit der umliegenden Struktur ausgeführt sein. Die Umlenkungen können einfache Stangen bilden, an welchen das Band entlanggleitet, oder als Rolle ausgeführt sein. Das Spannband kann als Blech, Gewebe aus metallischem Draht oder textiles Gewebe ausgeführt sein.
Unter einer Druckbehälterbaugruppe können insbesondere einer oder mehrere Druckbehälter zusammen mit permanent angebrachten Tragstrukturen, Befestigungselementen und/oder Schutzelementen verstanden werden, welche auch temporär entfernt und wieder installiert werden können, insbesondere wenn spezielle Werkzeuge und/oder Vorgänge verwendet werden. Dies kann insbesondere zur Wartung und zur Inspektion erfolgen.
Die Druckbehälterbaugruppe kann insbesondere für ein Kraftfahrzeug (zum Beispiel Personenkraftwagen, Krafträder, Nutzfahrzeuge) verwendet werden. Die Druckbehälterbaugruppe dient zur Speicherung von unter Umgebungsbedingungen gasförmigem Brennstoff. Die Druckbehälterbaugruppe kann beispielsweise in einem Kraftfahrzeug eingesetzt werden, das mit komprimiertem (auch Compressed Natural Gas oder CNG genannt) oder verflüssigtem (auch Liquid Natural Gas oder LNG genannt) Erdgas oder mit Wasserstoff betrieben wird. Die Druckbehälterbaugruppe ist typischerweise mit mindestens einem Energiewandler fluidverbunden, der eingerichtet ist, die chemische Energie des Brennstoffs in andere Energieformen umzuwandeln.
Eine solche Druckbehälterbaugruppe umfasst mindestens einen Druckbehälter, insbesondere einen Composite Overwrapped Pressure Vessel. Der Druckbehälter kann beispielsweise ein kryogener Druckbehälter oder ein Hochdruckgasbehälter sein. Hochdruckgasbehälter sind ausgebildet, bei Umgebungstemperaturen Brennstoff dauerhaft bei einem nominalen Betriebsdruck (auch Nominal Working Pressure oder NWP genannt) von mindestens 350 barü (= Überdruck gegenüber dem Atmosphärendruck) oder mindestens 700 barü zu speichern. Ein kryogener Druckbehälter ist geeignet, den Brennstoff bei den vorgenannten Betriebsdrücken auch bei Temperaturen zu speichern, die deutlich (zum Beispiel mehr als 50 K oder mehr als 100 K) unter der Betriebstemperatur des Kraftfahrzeugs liegen.
Die Druckbehälterbaugruppe kann insbesondere in den Unterflurbereich unterhalb eines Fahrgastinnenraums montierbar sein. Die Längsachsen der Druckbehälter können in der Einbaulage parallel zueinander verlaufen und/oder einzelne Druckbehälter können jeweils ein Länge-zu-Durchmesser- Verhältnis mit einem Wert zwischen 4 und 200, bevorzugt zwischen 5 und 100, und besonders bevorzugt zwischen 6 und 50 aufweisen.
Die hier offenbarte Technologie wird nun anhand der Figuren beschrieben. Dabei zeigen:
Fig. 1 : drei Befestigungsanordnungen,
Fig. 2: die Befestigungsanordnungen von Fig. 1 in einer anderen Ansicht, Fig. 3: ein Spannelement,
Fig. 4: ein alternatives Spannelement,
Fig. 5: eine Anordnung aus Auflage und Spannelement,
Fig. 6: eine Druckbehälterbaugruppe,
Fig. 7: eine untere Ansicht der Druckbehälterbaugruppe,
Fig. 8: eine weitere Druckbehälterbaugruppe, und
Fig. 9: die Druckbehälterbaugruppe von Fig. 8 in einer anderen Ansicht.
Fig. 1 zeigt drei unmittelbar nebeneinander angeordnete Befestigungsanordnungen 10 für jeweils einen Druckbehälter. Die Befestigungsanordnungen 10 sind an vorliegend zwei außenseitigen Flalterungen 40 und zwei innenliegenden Flalterungen 50 angebracht. Die Flalterungen 40, 50 können insbesondere eine Befestigung an einer nicht dargestellten Karosserie eines Kraftfahrzeugs ermöglichen.
Jede Befestigungsanordnung 10 weist eine Auflage 20 auf, auf welcher ein jeweiliger Druckbehälter aufliegen kann. Dementsprechend sind die Auflagen 20 kreisbogensegmentförmig ausgeführt, so dass sie komplementär zu einem runden Druckbehälter sind. Obenseitig wird ein Raum, in welchen ein nicht dargestellter Druckbehälter eingreifen kann, von einem jeweiligen Spannelement 30 umgriffen. Das Spannelement 30 und die Auflage 20 schließen im Wesentlichen flächig entlang eines Umfangs den Druckbehälter ein und fixieren ihn damit. Eine solche Lagerung kann grundsätzlich sowohl als Festlager wie auch als Loslager ausgeführt werden. Dies hängt im Wesentlichen von den aufgebrachten Spannkräften ab.
Die Spannelemente 30 sind zumindest partiell mit einer Ummantelung 37 überzogen. Diese kann insbesondere aus einem Elastomermaterial wie PTFE ausgebildet sein, um durch erhöhte Reibung eine Festlagerfunktion zu realisieren, oder sie kann aus einem reibungsvermindernden Material ausgebildet sein, um eine Loslagerfunktion zu realisieren.
Fig. 2 zeigt die Ausführung von Fig. 1 von unten. Dabei ist zu sehen, dass die Spannelemente an Befestigungspunkten 32 mit den Halterungen 40, 50 verbunden sind. Dies ermöglicht eine einfache Befestigung der Spannelemente 30, und wie gezeigt sind auch die Auflagen 20 vorliegend durch Verbindung mit den Spannelementen 30 gehalten.
Fig. 3 zeigt ein Spannelement 30 in einer seitlichen Ansicht. Dabei ist zu sehen, dass das Spannelement 30 Omega-förmig ausgebildet ist, so dass oben ein im Wesentlichen kreisbogensegmentförmiger Teil vorhanden ist und unten zwei Enden jeweils nach außen abstehen. Diese Enden können insbesondere zur Befestigung an den bereits erwähnten Halterungen 40, 50 oder auch an anderen Elementen verwendet werden. Die nach außen abstehenden Enden sind wie gezeigt etwas dicker ausgeführt, um eine höhere Festigkeit zu erreichen.
Fig. 4 zeigt eine alternative Ausführung eines Spannelements 30. Dabei sind untenseitig zwischen dem kreisbogensegmentförmigen Abschnitt und den nach außen abstehenden Enden zwei mäanderförmige Abschnitte 34 angeordnet. Diese können eine Federwirkung erzeugen, d.h. es kann bei Umgreifen eines Druckbehälters durch das Spannelement 30 insbesondere eine nach unten gerichtete elastische Kraft erzeugt werden. Dadurch kann ein Druckbehälter noch besser in einer jeweiligen Befestigungsanordnung fixiert werden. Die Ausführung von Fig. 4 kann grundsätzlich beispielsweise anstelle der Ausführung von Fig. 3 bei beliebigen Ausführungen verwendet werden. Fig. 5 zeigt eine Anordnung aus einer Auflage 20 und einem Spannelement 30, wobei das Spannelement 30 an der Auflage 20 befestigt ist. Es handelt sich dabei um ein Spannelement 30 gemäß Fig. 4. An dem Befestigungspunkt 32 ist dabei eine Schraubenanordnung 22 vorgesehen, mittels welcher das Spannelement 30 an der Auflage 20 befestigt ist. Durch die Wahl geeigneter Schrauben oder die genaue Befestigung kann der Abstand zwischen Spannelement 30 und Auflage 20 eingestellt werden, so dass auch eine auf einen Druckbehälter wirkende Kraft eingestellt werden kann.
Fig. 6 zeigt rein schematisch eine Druckbehälterbaugruppe 1. Diese weist vorliegend drei Druckbehälter 5 auf, welche parallel zueinander angeordnet sind. Sie haben jeweils einen runden Querschnitt.
Die Druckbehälterbaugruppe 1 weist ein Gehäuse 2 auf, welches die Druckbehälter 5 und die Befestigungsanordnungen 10 umschließt. Dadurch kann beispielsweise ein Schutz gegen Verschmutzung oder auch eine erhöhte mechanische Stabilität erreicht werden. Zudem verbindet das Gehäuse 2 die Druckbehälterbaugruppe 1 zu einer modular montierbaren Einheit.
An den beiden Längsenden liegen die Druckbehälter 5 auf jeweiligen separaten Auflagen 60 auf, welchen keine Spannelemente zugeordnet sind. Spannelemente sind jedoch an drei Befestigungsanordnungen 10 ausgeführt, welche vorliegend mittig in Längsrichtung der Druckbehälter 5 gesehen angeordnet sind. Diese halten die Druckbehälter 5 unmittelbar unter ihrem jeweiligen Massenschwerpunkt, so dass an dieser Stelle eine kräftefreie Lagerung der Druckbehälter 5 möglich ist. An den Längsenden genügt somit eine einfache Auflage, wobei ein Anheben der Druckbehälter 5 auch bei Erschütterungen durch die gezeigten Spannelemente 30 wirkungsvoll verhindert wird.
Zudem ermöglicht die auf dem Spannelement 30 aufgespannte Ummantelung 37, welche vorliegend aus einem Elastomermaterial ausgebildet ist, die Aufnahme axialer Kräfte.
Fig. 7 zeigt die Druckbehälterbaugruppe 1 von unten. Dabei ist die bereits mit Bezug auf Fig. 1 beschriebene Ausführung der drei Befestigungsanordnungen 10 zu sehen, welche die Druckbehälter 5 nebeneinander in Position halten. Ansonsten sei auf die Beschreibung von Fig. 1 verwiesen.
Fig. 8 zeigt eine Druckbehälterbaugruppe 1 gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel. Dabei sind ebenfalls drei Befestigungsanordnungen 10 mit jeweils einer Auflage 20 vorhanden. Die Druckbehälter 5 liegen auf jeweils einer Auflage 20 auf.
Die Spannelemente 30 sind hier jedoch nicht separat ausgeführt, sondern sind als Bestandteil eines über alle drei nebeneinanderliegenden Druckbehälter 5 verlaufenden Bands 31 ausgeführt. Das Band 31 ist rechtsseitig an einer Befestigung 33 befestigt. Linksseitig ist es an Federn 35 befestigt, welche das Band 31 spannen, so dass die Druckbehälter 5 mit einer gewissen Kraft auf die Auflagen 20 gedrückt werden.
Fig. 9 zeigt einen Ausschnitt der Druckbehälterbaugruppe 1 von Fig. 8 in einer perspektivischen Ansicht. Dabei ist zu sehen, dass insgesamt drei Federn 35 vorhanden sind. Die Druckbehälter 5 liegen auf Auflagen auf, welche in der Ansicht von Fig. 9 nicht zu sehen sind. In Fig. 9 ist auch ein Gehäuse 2 zu sehen, welches in Fig. 8 zur Vereinfachung nicht dargestellt ist.
Aus Gründen der Leserlichkeit wurde vereinfachend der Ausdruck „mindestens ein(e)“ teilweise weggelassen. Sofern ein Merkmal der hier offenbarten Technologie in der Einzahl bzw. unbestimmt beschrieben ist (z.B. der/ein Druckbehälter, die/eine Feder, etc.) so soll gleichzeitig auch deren Mehrzahl mit offenbart sein (z.B. der mindestens eine Druckbehälter, die mindestens eine Feder, etc.).
Die vorhergehende Beschreibung der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihrer Äquivalente zu verlassen.
Bezugszeichenliste
1 Druckbehälterbaugruppe
2 Gehäuse
5 Druckbehälter
10 Befestigungsanordnung
20 Auflage
22 Schraubenanordnung
30 Spannelement
31 Band
32 Befestigungspunkt
33 Befestigung
34 mäanderförmiger Abschnitt
35 Feder
37 Ummantelung außenseitige Halterung innenliegende Halterung separate Auflage

Claims

Ansprüche
1. Druckbehälterbaugruppe (1), umfassend
- einen oder mehrere Druckbehälter (5) zur Lagerung von gasförmigem Brennstoff, und
- eine oder mehrere Befestigungsanordnungen (10), wobei jede Befestigungsanordnung (10) eine Auflage (20) für einen der Druckbehälter (5) und ein Spannelement (30) aufweist, wobei das Spannelement (30) den Druckbehälter (5) obenseitig umgreif und auf die Auflage (20) zu spannt.
2. Druckbehälterbaugruppe (1) nach Anspruch 1, wobei eine, einige oder alle Befestigungsanordnungen (10) so angeordnet sind, dass die Auflage (20) unterhalb eines Massenschwerpunkts des Druckbehälters (5) angeordnet ist.
3. Druckbehälterbaugruppe (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Auflagen (20) komplementär zu einem unteren Abschnitt des Außenumfangs des Druckbehälters (5) ausgebildet sind.
4. Druckbehälterbaugruppe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich die Auflagen (20) entlang eines Abschnitts einer Längsrichtung des jeweiligen Druckbehälters (5) erstrecken.
5. Druckbehälterbaugruppe (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Spannelement (30) an der Auflage (20) befestigt ist.
6. Druckbehälterbaugruppe (1) nach Anspruch 5, wobei das Spannelement (30) einen oder mehrere mäanderförmigen Abschnitte (34) aufweist, mittels welchen eine Kraft erzeugt wird, die den Druckbehälter (5) auf die Auflage (20) zu spannt.
7. Druckbehälterbaugruppe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei bei einigen oder allen Auflagen (20) das Spannelement (30) Teil eines mehrere Befestigungsanordnungen (10) überspannenden Bandes (31) ist.
8. Druckbehälterbaugruppe (1) nach Anspruch 7, wobei das Band an einem Ende starr befestigt ist und am entgegengesetzten Ende mittels einer Feder (35) oder mehreren Federn (35), oder eines elastischen Elements oder mehrerer elastischer Elemente befestigt ist.
9. Druckbehälterbaugruppe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche an einem oder beiden Längsenden der Druckbehälter (5) eine Reihe von unmittelbar nebeneinander angeordneten Befestigungsanordnungen (10) aufweist.
10. Druckbehälterbaugruppe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche an einem oder beiden Längsenden der Druckbehälter (5) eine Reihe von separaten Auflagen (60) für die Druckbehälter (5) ohne sich darüber erstreckende Spannelemente (30) aufweist.
11. Druckbehälterbaugruppe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine, einige oder alle Auflagen (20) an einer Kontaktfläche zum Druckbehälter (5) gummiert und/oder mit einem elastischen Material überzogen sind.
12. Druckbehälterbaugruppe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Spannelement (30) bei einer, einigen oder allen Befestigungsanordnungen (10) an einer oder mehreren Kontaktflächen zum Druckbehälter (5) ganz oder teilweise mit einer Ummantelung (37) überzogen ist.
13. Druckbehälterbaugruppe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eines, einige oder alle Spannelemente (30) nach außen gebogene Enden aufweisen, mittels welchen sie an einer Auflage (20) oder an einem anderen Element befestigt sind.
14. Druckbehälterbaugruppe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Spannelemente (30) benachbart zu den Enden dicker ausgeführt sind als mittig zwischen den Enden.
15. Druckbehälterbaugruppe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen zwei Befestigungsanordnungen (10) und/oder benachbart zu einer oder mehreren endseitigen Befestigungsanordnungen (10) eine oder mehrere Halterungen (40,
50) angeordnet sind, auf welchen die Auflagen (20) und/oder die Spannelemente (30) aufliegen und/oder an welchen Auflagen (20) und/oder die Spannelemente (30) befestigt sind.
16. Kraftfahrzeug mit einer Druckbehälterbaugruppe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
PCT/EP2022/057960 2021-03-25 2022-03-25 Druckbehälterbaugruppe und kraftfahrzeug Ceased WO2022200593A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202280018083.XA CN116964371B (zh) 2021-03-25 2022-03-25 压力容器结构组和机动车

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021107535.1 2021-03-25
DE102021107535.1A DE102021107535A1 (de) 2021-03-25 2021-03-25 Druckbehälterbaugruppe und Kraftfahrzeug

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022200593A1 true WO2022200593A1 (de) 2022-09-29

Family

ID=81386692

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2022/057960 Ceased WO2022200593A1 (de) 2021-03-25 2022-03-25 Druckbehälterbaugruppe und kraftfahrzeug

Country Status (3)

Country Link
CN (1) CN116964371B (de)
DE (1) DE102021107535A1 (de)
WO (1) WO2022200593A1 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022129587A1 (de) 2022-11-09 2024-05-16 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Aufnahmevorrichtung zur Halterung von Tankflaschen

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2446349A1 (de) * 1974-09-27 1976-04-15 Siemens Ag Schellenband
US4367572A (en) * 1980-06-19 1983-01-11 Zielenski Anthony L Elastic clamping apparatus
US20060061081A1 (en) * 2004-09-10 2006-03-23 Kresse Alfred L Jr Compressed gas tank carrier assembly
US7270209B2 (en) * 2004-08-10 2007-09-18 General Motors Corporation Modular fuel storage system for a vehicle
US20140069972A1 (en) * 2012-09-10 2014-03-13 Alternative Fuel Containers, LLC (KSR Technologies Co.) Method and apparatus for mounting cng/ang tanks to heavy trucks
EP3693201A2 (de) * 2019-01-31 2020-08-12 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Brennstoffzellenfahrzeug

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4686911B2 (ja) * 2001-06-15 2011-05-25 トヨタ自動車株式会社 車両用高圧タンクアッセンブリ
DE10355709B4 (de) * 2003-11-28 2005-10-20 Porsche Ag Halteeinrichtung eines Kraftstoffbehälters
JP5809521B2 (ja) * 2011-10-25 2015-11-11 ジャパンマリンユナイテッド株式会社 コンテナ固縛金具
KR101745269B1 (ko) * 2016-07-01 2017-06-09 현대자동차주식회사 압력용기 고정장치 및 그 제조방법
KR102153179B1 (ko) * 2018-11-05 2020-09-07 현대자동차주식회사 압력 용기 고정 장치

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2446349A1 (de) * 1974-09-27 1976-04-15 Siemens Ag Schellenband
US4367572A (en) * 1980-06-19 1983-01-11 Zielenski Anthony L Elastic clamping apparatus
US7270209B2 (en) * 2004-08-10 2007-09-18 General Motors Corporation Modular fuel storage system for a vehicle
US20060061081A1 (en) * 2004-09-10 2006-03-23 Kresse Alfred L Jr Compressed gas tank carrier assembly
US20140069972A1 (en) * 2012-09-10 2014-03-13 Alternative Fuel Containers, LLC (KSR Technologies Co.) Method and apparatus for mounting cng/ang tanks to heavy trucks
EP3693201A2 (de) * 2019-01-31 2020-08-12 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Brennstoffzellenfahrzeug

Also Published As

Publication number Publication date
DE102021107535A1 (de) 2022-09-29
CN116964371B (zh) 2026-03-27
CN116964371A (zh) 2023-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE112008002821T5 (de) Fahrzeug, ausgestattet mit Hochdruck-Tank, und Tank-Anordnung
DE102017004902A1 (de) Gasspeichervorrichtung
WO2022135874A1 (de) Treibstofftank-modul für gasbetriebenes fahrzeug
DE102010053874A1 (de) Hochdruckbehälter mit integrierten Halterungsmerkmalen
DE102020134640A1 (de) Treibstofftank-Modul für gasbetriebenes Fahrzeug
DE102021119226A1 (de) Druckbehälterbaugruppe und Kraftfahrzeug
EP3121050A1 (de) Tanksystem für ein fahrzeug
WO2022200593A1 (de) Druckbehälterbaugruppe und kraftfahrzeug
DE102008040503A1 (de) Anordnung eines Brennstoffzellenstapels
DE102017214077A1 (de) Kraftfahrzeug
DE102018216023B4 (de) Luftfedereinheit mit Kurzkardanikfalte
EP0929759A1 (de) Luftfeder
DE102017004756A1 (de) Tankhaltevorrichtung zum Halten eines Kraftstofftanks an einem Kraftwagen
DE102012023160A1 (de) Lastverteilungselement mit Bund für Spannbänder
WO2023021083A1 (de) Druckbehälterbaugruppe und kraftfahrzeug
EP4071401A1 (de) Speichervorrichtung für druckgas, fahrzeug
DE102012023159A1 (de) Lastverteilungselement als Formteil für Spannbänder
DE102017002211A1 (de) Abstandselement zur Verwendung in einer Halteanordnung, Halteanordnung und diese Halteanordnung umfassendes Fahrzeug
DE102022106936A1 (de) Treibstofftank-Modul
DE102021132450A1 (de) Treibstofftank für gasbetriebenes Fahrzeug
DE102022128202A9 (de) Tragrahmen für Druckbehälter
EP4025447A1 (de) Befestigungssystem für einen kryobehälter mit einem aus dem behältermantel ragenden anschluss
DE102005059118B3 (de) Schelle mit einem biegsamen Halteband
DE102022105364A1 (de) Treibstofftank für gasbetriebenes Fahrzeug
DE102023111829A1 (de) Vorrichtung zur Aufnahme mindestens eines Gastanks in einem Nutzfahrzeug

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22718634

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 202280018083.X

Country of ref document: CN

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 22718634

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1