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1. (WO2019048109) TANK WITH AN INNER CONTAINER AND AN OUTER CASING, AND METHOD FOR PRODUCING THE TANK
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Beschreibung

Titel

Tank mit einem Innenbehälter und einer Außenhülle sowie Verfahren zur

Herstellung des Tanks

Stand der Technik

Es wird ein Tank mit einem Innenbehälter und einer Außenhülle vorgeschlagen. Der Innenbehälter umgibt und/oder bildet einen Tankinnenraum, wobei der Innenbehälter aus einem ersten Material ist, wobei die Außenhülle den Innenbehälter ganz oder teilweise umgibt, wobei die Außenhülle aus einem zweiten Material ist. Ferner wird ein Verfahren zur Herstellung des Tankes vorgeschlagen.

Tanks, insbesondere Gastanks für Kraftfahrzeuge, sind aus dem Stand der Technik bekannt. Solche Tanks weisen häufig eine Pulverlackbeschichtung zur Vermeidung von Korrosion auf. Um einen solchen Tank dauerhaft in einem Kraftfahrzeug verwenden zu können, müssen die Tanks in regelmäßigen Wartungsintervallen inspiziert werden, um ein Versagen des Drucktanks zu unterbinden und gegebenenfalls einen Austausch oder eine Überarbeitung zu veranlassen.

Die Druckschrift DE 10 2014 003 587 AI, die wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet, offenbart einen Gastank für ein Kraftfahrzeug für einen unter Normalbedingungen gasförmigen Kraftstoff. Der Gastank weist ein Tankgehäuse auf, dass zur Aufnahme des Kraftstoffes dient, und wenigstens ein an dem Tankgehäuse angeordnetes Sicherheitsventil, über welches Kraftstoff aus dem Tank freisetzbar ist, wobei das Sicherheitsventil elektrisch betätigbar ist, wobei an einer Außenfläche des Tankgehäuses wenigstens eine Thermal batterie angeordnet ist, die mit einem Sicherheitsventil verbunden ist.

Offenbarung der Erfindung

Im Rahmen der Erfindung wird ein Tank mit einem Innenbehälter und einer Außenhülle mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Ferner wird ein Verfahren zur Herstellung des Tanks mit den Merkmalen des Anspruchs 14 vorgeschlagen. Bevorzugte und/oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden

Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.

Erfindungsgemäß wird ein Tank mit einem Innenbehälter und einer Außenhülle vorgeschlagen. Der Tank ist vorzugsweise ein Gastank, beispielsweise ein Druckgastank, alternativ ist der Tank ein Flüssigkeitstank. Im Speziellen ist der

Tank ein Tank für Erdgas, für Wasserstoff oder einen anderen Brennstoff. Vorzugsweise ist der Tank ein Kraftfahrzeugtank. Der Tank weist vorzugsweise ein Fassungsvolumen von mehr als 10 Litern, im Speziellen von mehr als 30 Litern auf.

Der Innenbehälter umgibt und/oder bildet einen Tankinnenraum. Beispielsweise ist der Innenbehälter quaderförmig ausgebildet, alternativ ist der Innenbehälter zylindrisch ausgebildet oder beliebig geformt. Der Innenbehälter ist aus einem ersten Material gebildet und/oder gefertigt. Der Innenbehälter kann gleichmäßig aus einem Material geformt sein, alternativ ist der Innenbehälter aus einer

Mehrzahl an Materialien und/oder aus einem Materialverbund gefertigt. Insbesondere weist der Innenbehälter eine Wandstärke auf, wobei die Wandstärke des Innenbehälters vorzugsweise größer ist als ein Millimeter und im Speziellen größer ist als zwei Millimeter. Der Tankinnenraum bestimmt vorzugsweise das Fassungsvermögen des Tanks. Im Speziellen weist der Innenbehälter eine

Öffnung auf, welche verschließbar ist.

Die Außenhülle umgibt den Innenbehälter ganz, teilweise und/oder abschnittsweise. Insbesondere bildet die Außenhülle eine Ummantelung des Innenbehälters. Die Außenhülle ist ferner als eine Bedeckung einer

Außenoberfläche des Innenbehälters anzusehen. Die Außenhülle ist vorzugsweise mit einem geringen Spaltmaß um den Innenbehälter angeordnet, wobei das Spaltmaß insbesondere kleiner ist als ein Millimeter und im Speziellen kleiner ist als 100 Mikrometer. Beispielsweise ist der Innenbehälter als ein Zylinder ausgebildet, wobei die Außenhülle eine Zylindermantelfläche um den zylindrischen

Innenbehälter bildet.

Zwischen dem Innenbehälter und der Außenhülle ist mindestens abschnittsweise ein Zwischenbereich angeordnet, wobei der Zwischenbereich mindestens abschnittsweise, vorzugsweise vollständig mit einem Korrosionsschutz, insbesondere einem Korrosionsschutzmaterial, gefüllt ist.

Der Korrosionsschutz kann im Speziellen vollständig im Kontaktbereich zwischen Außenhülle und Innenbehälter angeordnet sein. Der Korrosionsschutz dient insbesondere zur Vermeidung einer Flächenkorrosion, einer Muldenkorrosion, einer Lochkorrosion und/oder einer Spaltkorrosion. Der Korrosionsschutz im

Zwischenbereich hat vorzugsweise eine Barrierewirkung und kann zusätzlich eine aktive Wirkung durch Zugabe von Korrosionshemmstoffen haben, wobei der Korrosionshemmstoff insbesondere ein Inhibitor ist. Vorzugsweise ist die Zwischenschicht aus einem Fluid, z. B. einem Öl, oder einem vernetzten Film, z. B. einem Lack oder aus vernetzten Harzen oder Wachs, gebildet. Besonders bevorzugt ist es, dass der Korrosionsschutz einen auf den Grundwerkstoff und Einsatzbedingungen angepassten gelösten oder als Feststoff eingebundenen Inhibitor umfasst, beispielsweise aber nicht begrenzt auf diese Stoffe Benzotriazol, Tolyltriazol, Dicyclohexylammoniumnitrit und Dicyclohexylammoniumkarbonat.

Der Erfindung liegt die Überlegung zugrunde, einen Tank bereitzustellen, welcher die Intensität der Wartung minimiert und/oder die Wartungsintervalle des Tanks vergrößert. Insbesondere ist es eine Überlegung, einen Tank bereitzustellen, welcher die Notwendigkeit eines Tanktausches innerhalb der vorgesehenen Betriebsdauer des Tankes und/oder des Fahrzeuges obsolet macht.

Besonders bevorzugt ist es, dass der Korrosionsschutz im Zwischenbereich eine Zwischenschicht bildet. Die Zwischenschicht als ein flüssiger Film ausgebildet ist, insbesondere ist der flüssige Film durchgängig ausgebildet. Der flüssige Film ist beispielsweise aus einem Paraffin oder aus einem Mineralöl gebildet.

Insbesondere ist die Zwischenschicht aus dem flüssigen Film ein bei Einsatztemperatur flüssiger Film. Im Speziellen kann die Zwischenschicht als ein durch Vernetzung fester Film ausgebildet sein.

Der Zwischenbereich kann insbesondere als ein Spalt ausgebildet sein. Der Spalt weist ein Spaltmaß auf. Das Spaltmaß ist insbesondere kleiner als zwei Millimeter, vorzugsweise kleiner als ein Millimeter und im Speziellen kleiner als 100 Mikrometer. Der Spalt weist in einem Kantenbereich oder einem konstruktiv vorgesehenen Zulauf des Tanks eine Spaltöffnung auf. Die Spaltöffnung ist vorzugsweise der Bereich, in welchem sich der Spalt zur Umgebung hin, beispielsweise zur Luft hin, öffnet. Die Spaltöffnung dient der Applikation des Korrosionsschutzes. Beispielsweise wird der flüssige Korrosionsschutz in die Spaltöffnung gegeben, wobei sich der Korrosionsschutz zum Beispiel durch die aus Oberflächenspannungen resultierenden Kapillarkräfte in den Zwischenbereich saugt oder dorthin fliest. Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zugrunde, einen Tank bereitzustellen, welcher die Korrosionsanfälligkeit des Innenbehälters dadurch reduziert, dass die Öffnungen welchen einen Kontakt von Umgebungsmedium, beispielsweise korrosiver und/oder feuchter Luft, mit dem Innenbehälter ermöglichen, verschlossen werden.

Optional ist es vorgesehen, dass der Korrosionsschutz der Zwischenschicht von der Außenhülle gebunden und/oder teilweise gebunden ist. Beispielsweise ist der Korrosionsschutz und/oder die Zwischenschicht von der Außenhülle absorbiert und/oder mittels Adhäsionskräften an der Außenhülle gebunden. Dabei ist es insbesondere vorgesehen, dass der gebundene Korrosionsschutz freigesetzt wird, wenn die Außenhülle verformt wird und/oder beschädigt wird. Insbesondere ist es dabei vorgesehen, dass der Korrosionsschutz und/oder die Zwischenschicht lokal in einem Bereich um die Verformung und/oder Beschädigung der Außenhülle an die Oberfläche des Tankinnenraums abgegeben wird. Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zugrunde, einen Tank bereitzustellen, welcher explizit in Bereichen wo, bei Beschädigung der Außenhülle verstärkte Korrosion zu erwarten ist, mittels eines Korrosionsschutzes die Korrosion unterbindet.

Besonders bevorzugt ist es, dass die Zwischenschicht eine Zwischenschicht ist, die durch Ausnutzen der insbesondere aus Oberflächenspannungen

resultierenden Kapillarkräfte in den Spalt und/oder zwischen dem Innenbehälter und die Außenhülle appliziert wurde. Ferner halten die Kapillarkräfte die Zwischenschicht auch im flüssigen Zustand im Spalt oder in der Spaltöffnung.

Besonders bevorzugt ist es, dass das zweite Material ein schlagzähes Material ist. Als schlagzäh wird insbesondere ein Material verstanden, welches die Fähigkeit aufweist, eine Schlagenergie zu absorbieren. Beispielsweise ist das schlagzähe Material ein elastisches und/oder verformbares Material. Insbesondere kann die Schlagzähigkeit als eine Izod-Schlagfähigkeit, eine Charpy-Schlagfähigkeit und/oder eine Kerbschlagfähigkeit bestimmt und/oder angegeben werden. Beispielsweise weist das schlagzähe zweite Material eine Izod-Schlagfähigkeit bei 23 °C von größer 90 Kilojoule pro Quadratmeter auf, eine Charpy-Schlagfähigkeit bei 23 °C von größer als 150 Kilojoule pro Quadratmeter und/oder eine Charpy-Kerbschlagfähigkeit bei 23 °C von größer als 50 Kilojoule pro Quadratmeter. Die Schlagfähigkeiten sind insbesondere nach ISO 179 zu bestimmen. Beispielsweise ist das zweite Material ein schlagzähes Polykarbonat oder ein schlagzähes Styrol-Acrylnitrl-Copolymerat. Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zugrunde, einen Tank bereitzustellen, welcher die Wartungsintensität verringern kann, indem durch das Bereitstellen eines schlagfesten und korrosionsbestätigen Tankes die Lebensdauer erhöht ist. Insbesondere kann ein solcher Tank bei der Verwendung in Kraftfahrzeugen einen Steinschlag durch aufgewirbelte Steine und/oder Schotter im Fahrbetrieb kompensieren ohne eine Korrosion des Innenbehälters zu fördern.

Besonders bevorzugt ist es, dass das zweite Material ein Dickschichtlack ist. Alternativ und/oder ergänzend ist das zweite Material ein Kunststoff und insbesondere ein Elastomer. Ferner kann es vorgesehen sein, dass das zweite Material ein getränktes Gewebe ist. Ebenso kann als zweites Material ein Gewirk, beispielsweise aus einem Kunststoff verwendet werden.

Optional ist es vorgesehen, dass das zweite Material ein Schaumstoff ist und/oder einen Schaumstoffabschnitt aufweist. Insbesondere ist der Schaumstoff ein geschlossenzelliger Schaumstoff. Alternativ ist der Schaumstoff ein offenzelliger Schaumstoff, ein gemischtzelliger Schaumstoff oder ein Integralschaumstoff.

Vorzugsweise ist der Schaumstoff ein Schaumstoff auf Polystyrol-, Polyisozyanorat-, Polystyrol- und/oder Polyuretanbasis.

Besonders bevorzugt ist es, dass das zweite Material ein metallisches Material ist. Insbesondere ist das zweite Material dabei ein weiches und verformbares Metall. Alternativ ist das zweite Material eine weiche und/oder verformbare Metalllegierung. Beispielsweise ist das zweite Material Aluminium. Im Speziellen kann das metallische Material ein Metallgewirk sein.

Besonders bevorzugt ist es, dass das erste Material metallisch ist. Insbesondere kann das erste Material ein Edelstahl sein oder ein niedriglegierter Vergütungsstahl. Insbesondere ist das erste Material ein säure- und/oder basenbeständiger metallischer Werkstoff. Insbesondere ist das erste Material ein biegbarer metallischer Werkstoff. Beispielsweise ist der Tank aus einem metallischen Innenbehälter, einer korrosionsschützenden Zwischenschicht und einem Kunststoff und/oder Schaumstoff Außenhülle. Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zugrunde, kostengünstige Tanks herzustellen, welche eine lange Lebensdauer ermöglichen.

Optional kann es vorgesehen sein, dass das erste Material ein metallischer Werkstoff ist mit einem ersten elektrochemischen Potential und auch das zweite Material ein Metall ist, wobei das zweite Material ein zweites elektrochemisches Potential aufweist. Dabei ist es vorgesehen, dass das erste chemische Potential größer als das zweite elektrochemische Potential ist. Anders ausgedrückt, ist es dabei vorgesehen, dass das erste Material insbesondere ein edleres Metall als das zweite Material ist. Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zugrunde, einen besonders korrosionsbeständigen Tank bereitzustellen, indem ein bevorzugter Korrosionsangriff des Innenbehälters durch Kontaktkorrosion unterbunden wird.

Besonders bevorzugt ist es, dass der Korrosionsschutz zum Sichtbarmachen eine Beschädigung der Außenhülle eingefärbt ist. Beispielsweise umfasst der Korrosionsschutz einen Farbstoff. Insbesondere kann der Farbstoff ausgebildet sein, bei normalem Licht sichtbar zu sein, alternativ ist der Farbstoff bei Bestrahlung mit Ultraviolettlicht sichtbar und/oder anregbar. Beispielsweise fließt der Farbstoff bei einer Beschädigung der Außenhülle in die Beschädigung, wobei von außen der farbige Korrosionsschutz sichtbar wird.

Optional ist es vorgesehen, dass der Korrosionsschutz eine Beschädigung der Außenhülle verschließen und/oder versiegeln kann. Dabei kann beispielsweise der flüssige Korrosionsschutz in die Beschädigung einfließen, wobei der Korrosionsschutz beispielsweise bei Kontakt mit Luft in der Beschädigung aushärtet und diese verschließt. Alternativ ist es vorgesehen, dass der Korrosionsschutz in eine Beschädigung der Außenhülle einfließen kann und diese so benetzt, dass beispielsweise Wasser abgewiesen wird.

Einen weiteren Gegenstand der Erfindung bildet ein Verfahren zur Herstellung des Tanks wie vorher beschrieben. Dabei wird um einen Innenbehälter eine Außenhülle aus einem schlagzähen zweiten Material angeordnet. Zwischen den Innenbehälter und der Außenhülle wird eine Zwischenschicht als ein Korrosionsschutz angeordnet. Insbesondere wird die Zwischenschicht zum Verschließen eines Spalts zwischen Außenhülle und Innenbehälter eingebracht.

Besonders bevorzugt ist es, dass im Rahmen des Verfahrens, die Zwischenschicht durch ein Eintauchen in oder Einspülen des vorzugsweise flüssigen oder gasförmigen Korrosionsschutzmittels gebildet wird. Besonders bevorzugt ist es auch, dass der Korrosionsschutz und/oder die Zwischenschicht basierend auf Kapillarkräften in den Spalt und/oder zwischen Innenbehälter und Außenhülle eingebracht wird. Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zugrunde, ein besonders einfaches Verfahren zur Applikation des Korrosionsschutzes zwischen Material des Innenbehälters und Außenhülle bereitzustellen.

Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung. Dabei zeigt:

Figur 1 einen Tank als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Figur 1 zeigt einen Tank 1 als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Tank 1 weist einen Innenbehälter 2 eine Außenhülle 3 und eine Zwischenschicht 4 auf, welche zwischen dem Innenbehälter 2 und der Außenhülle 3 angeordnet ist. Der Tank 1 ist zur Lagerung gasförmiger oder flüssiger Stoffe, insbesondere für Druckgase, ausgebildet. Der Tank 1 ist beispielsweise zylindrisch ausgebildet und verjüngt sich in einem Endbereich. In dem verjüngten Endbereich sind Anbauteile 5 angeordnet, insbesondere ein Gasauslass, ein Sicherheitsventil und ein

Drucksensor. Die Anbauteile 5 dienen beispielsweise dazu Gas bei einem zu hohen Überdruck ablassen zu können.

In dem Bereich, in welchem die Anbauteile 5 angeordnet sind, befindet sich insbesondere ein Kantenbereich 6. In dem Kantenbereich 6 ist eine Spaltöffnung angeordnet, wobei die Spaltöffnung als die Öffnung eines Spaltes oder einen Befüllstutzen zwischen Außenhülle 3 und Innenbehälter 2 verstanden wird. Der in den Zwischenbereich applizierte Korrosionsschutz verschließt insbesondere den Spalt zwischen Außenhülle 3 und Innenbehälter 2 und bildet eine korrosionsschützende feste (z.B. nach Vernetzung von Harzen als Lack) oder flüssige Schicht (z.B. inhibierter Flüssigkeitsfilm, z.B. Korrosionsschutzöl) Schicht für den Innenbehälter 2. Die Zwischenschicht 4 weist eine Dicke auf, welche insbesondere dem Spaltmaß des Spaltes zwischen der Außenhülle 3 und dem Innenbehälter 2 entspricht. Die Zwischenschicht 4 ist beispielsweise ein öliger, vorzugsweise zähflüssig öliger, Film zwischen der Außenhülle 3 und dem Innenbehälter 2.

Die Außenhülle 3 ist aus einem zweiten Material gefertigt, wobei das zweite Material vorzugsweise ein schlagzähes Material ist. Die schlagzähe Außenhülle 3 weist eine elastische Verformbarkeit auf und/oder ist ausgebildet, Schlagenergie zu absorbieren und diese Schlagenergie in die Breite zu verteilen ohne diese punktuell auf den Innenbehälter 2 weiterzugeben. Die Außenhülle 3 weist vorzugsweise eine Dicke von größer als einen Millimeter auf.

Der Innenbehälter 2 ist aus einem ersten Material gefertigt, wobei das erste

Material ein metallischer Werkstoff ist. Vorzugsweise ist das erste Material ein niedriglegierter Vergütungsstahl oder Aluminium. Das erste Material und/oder der Innenbehälter 2 ist insbesondere gasdicht, beispielsweise bezüglich Wasserstoff und/oder Erdgas.