本发明专利技术涉及一种基本上由充当加压容器的平行管的矩阵的封装组成的装置。每个管的两端气密地连接到位于管的端附近的收集器。收集器具有根据管矩阵的封装图案而分布的多个容纳部，针对每个管端存在一个容纳部。至少一个收集器具有内部通道，内部通道允许在形成管矩阵的管之间的流体连接。此收集器具有开口，开口允许在管的内部和外部之间的流体交换。包括管矩阵和收集器的组合件由结构带包围。收集器在与带接触的区域中具有圆形几何结构。带的增强纤维主要平行于管的轴线而布置。管的增强纤维主要在管的周向方向上布置。包括管矩阵和收集器的组合件的未由带覆盖的那些区域由壳体覆盖。硬质泡沫占据管的外部与带和壳体内部的其余空间之间的空间。余空间之间的空间。余空间之间的空间。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有可适应形态的高压气体储存系统
[0001]本专利技术涉及一种应用于运输业的例如氢气的气体的高压储存系统。
[0002]本专利技术涉及一种新颖的系统，所述系统由含有气体的储存元件阵列和被布置成支撑压力负载的结构元件形成。这些元件具有允许以可适应方式安置系统的特定几何结构和设置。此设置有助于将系统容纳在车辆中的可用空间的几何结构内。
[0003]系统的元件由复合材料制成，目的是承载氢气的高压负载并允许减轻重量，从而使运输更高效。
技术介绍
[0004]用于储存加压气体的传统系统是基于瓶罐形或圆柱形器皿。这些器皿的特征在于具有细长的圆柱形主体，在端处具有半球形或圆顶形形状。一个端具有允许引入或提取气体的开口。这种几何结构允许显著地使承受由内部含有的气体施加的压力负载所需的储罐的壁厚度最小化。由此减轻了器皿的重量。
[0005]对于储罐不移动的静止应用，储罐通常由例如钢的金属材料制成。在储罐安装于移动车辆中的应用中，储罐的重量不利于车辆的总重量。在此应用中，与由金属材料制成的复合材料相比，基于碳纤维增强件或相同类型的其它纤维的复合材料用于实现足够的强度以承受压力负载并减轻重量。在集成到例如汽车的燃料储存隔室的车辆内部或通常储存飞机燃料的飞机机翼内部时，这些储罐的圆柱形形状可能是缺点。在这些情况下，就车辆的内部空间而言，必须优化占据空间，并且长圆柱形式的容器的几何结构使得难以通过合理的方式将容器容纳在车辆结构内。另外，在氢气的情况下，由于其物理性质，瓶罐形储罐由于这种气体被储存的高压而占据庞大的容积，从而使其例如在传统汽车的结构内部的集成复杂。
[0006]在汽车和运输工具上使用电动机方面的当前趋势使得气态氢适合成为其燃料的候选者，因为它不会产生温室气体二氧化碳。氢气从储罐被输送到燃料电池，以便产生电并为电动机供电，因此使车辆移动。优选地，氢气应储存在储罐中，储罐与车辆的可用空间的结合不受庞大储罐的影响。限制车辆的结构或空气动力学形状以及车辆舱室的几何结构的当前瓶罐就是这种情况。
[0007]关于以复合材料进行的瓶罐形或圆柱形储罐的制造，通常使用一种被称为细丝缠绕(fillament winding)的特殊技术，所述技术包括将纤维或增强件缠绕在具有储罐形状的心轴上。纤维的方向被放置在关键位置以增强储罐壁来抵抗由气体压力产生的轴向和周向负载。缠绕心轴的任务特别复杂，主要是在将纤维放置在瓶罐或圆柱端的圆顶形部分上时。这种方法在每个器皿上都是特定的，因此与通过挤出或拉挤成型来制造碳纤维管相比需要较长的生产时间，在挤出或拉挤成型中，制造是连续的并且增强件的放置较简单。
[0008]其它制造系统使用管状编织织物，所述管状编织织物可以扩大直径并适应于心轴的几何结构，尤其是当端处的圆顶形区上的直径发生变化时。基于织物的增强件的缺点是它们相较于非编织单向纤维增强件具有较低的强度。因此，使用管状编织织物的这些储罐
的壁厚度较大且较重。
[0009]专利WO196023721A1涉及一种系统，其中若干瓶罐形储罐具有特殊变形，所述变形允许所述储罐通过一系列结构和功能元件联接以作为单个储罐并行地工作。系统的整体几何结构和形状允许以高效的方式将其集成到车辆中，从而使用可用于此类目的的空间。后一个目的是通过本专利技术实现。
技术实现思路
[0010]本专利技术解决了与将例如氢气的加压气体储存在使得难以安装在车辆内部的庞大几何结构的传统瓶罐形储罐中相关的问题。
[0011]另一方面，当在运输业中使用时，储罐的重量过大是一个问题，因为它涉及到对移位的较大能量需求。通过本专利技术，可以通过在制造过程中使用复合材料来显著地减轻储罐的重量，其中纤维增强件是以简单且高效的方式定向以承受由系统结构内部的气体压力产生的负载。
[0012]另外，在使用细丝缠绕技术的通过具有传统瓶罐形几何结构的复合材料进行的器皿制造过程中，这涉及缓慢且复杂的过程。对于本专利技术，所述过程不是必要的。可以使用连续制造和不太复杂的工艺执行系统的主要组件的制造。
[0013]此外，本专利技术不需要使用织物形式的增强件，这是一个优点，因为具有编织增强件的复合材料的机械性质相较于具有非编织增强纤维的复合材料具有较低的极限强度，并且它们是以单向方式安置。
[0014]用于制造复合器皿的树脂通常是热固性类型的树脂。专家们知道，这意味着一旦器皿的可使用寿命结束，它的再循环过程就会变得昂贵且复杂。另一方面，这些热固性树脂需要长的固化时间，这会在长制造循环中再次影响其制造链过程。包括本专利技术的储存系统的元件允许其由热塑性复合材料制成，这种再循环方法较简单且经济。由于不需要树脂的固化阶段，因此制造时间较短且储存系统的生产链过程较容易。此外，热塑性复合材料可以焊接在一起，这种结合工艺与使用热固性树脂的结合工艺相比可以实现较短的制造时间，在使用热固性树脂的结合工艺中，使用粘合剂进行结合，由此涉及结合表面的表面制备的相关耗时任务。
[0015]因此，本专利技术的特征在于呈现形成阵列的一系列直管，其中每个管的内部用作储存气体的容器。管彼此平行地定向，包含在位于管的端的每个侧上的收集器之间。收集器具有多个容纳部，其用于接纳和连接储存系统的管的端。管的端气密地附接到收集器的容纳部。容纳部被分布在关键位置以利用收集器的被暴露以插入管的端的那个面中的可用空间。
[0016]至少一个收集器在其内部包含由若干通道制成的内部管道，所述通道允许储存系统的整个管阵列之间的流体连接。后一个收集器在侧面具有孔，所述孔连接到内部管道且允许在储存系统内部填充和排空流体。带形式的结构元件包裹由管和收集器形成的组合件，其中此带是通过围绕组合件缠绕增强带子而制成。带子沿着组合件的管的长度具有平行于管的轴向方向的笔直形状。收集器在其暴露于带的面上具有弯曲表面。带平滑地包裹到收集器的此表面，从而避免在从管上方的笔直区段传递到收集器上方的弯曲区段时方向变化的不均匀曲线。
[0017]在组合件中存在未由结构带覆盖的区域的情况下，这些区域由具有允许封闭这些区的几何结构的罩盖封闭。这些罩盖具有与带和收集器的结构重叠的凸缘，用作结合到系统的其余元件的表面。以此方式，管阵列包含在收集器、带和罩盖之间。硬质泡沫被引入到系统中，包括管的外部，基本上为管之间的那些间隙，并限制于由收集器、带和罩盖之间的空间限定的内部容积。
[0018]本专利技术的储存系统的容积和形状可以适应于在意欲定位的位置进行装配。储存系统由管的长度、其横截面、填充布置和收集器之间的连接以及其中包裹带的收集器的形状配置。意欲用于气体储存的总容积由管阵列的内部容积和存在于收集器和内部管道内部以使流体连通的容积构成。
[0019]因此，此储存系统的适应实例可以是储存器皿可用的容积以矩形棱柱的形式被呈现的储存系统。使用本专利技术所呈现的储存系统，两个收集器分别放置在棱柱的两个相对侧上。管平行地放置在两个收集器之间，其中每个管的轴向轴线垂直于其中联接管端的收集器面。通过减小管的横截面，能够将更多量的管放置在系统内，从而提高了矩形棱本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种加压气体储存系统(100)，所述系统(100)主要包括：
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多个管(1)，其是根据矩阵布置而分布，其中所述管(1)的轴线彼此平行，气体储存在所述管的内部中，
‑
收集器(3)，其被配置成以歧管塞类型连接在所述管(1)的端处，从而封闭所述系统(100)的所有所述管(1)的内部容积，以及
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一个或多个带(2)，其包裹由连接到所述收集器(3)的所述管(1)形成的组合件，承载所述管(1)内部的加压气体施加在所述收集器(3)上的负载。2.根据权利要求1所述的系统(100)，其中：
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至少一个收集器(3)具有充当通向所述系统(100)的气体入口和出口的通口(6)，
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一个或多个收集器(3)在内部具有内部管道，所述内部管道允许所述系统(100)的所有所述管(1)之间的流体连接，其中至少一个通道连接到所述通口(6)，
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罩盖(7)位于所述系统(100)的未由所述带(2)包围的侧上，
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硬质泡沫(5)占据包括所述管(1)的外部的容积，所述外部是由所述带(2)、所述收集器(3)和所述罩盖(7)所限定的内部容积界定，
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所述收集器(3)具有容纳部(8)，所述容纳部允许将每个管(1)的长度的一部分插入到所述收集器(3)的内部中，
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在所述管(1)的所述端和所述容纳部(8)之间存在结合表面(9)，所述结合表面的特征在于焊接材料、粘合剂和/或机械调整厚度过厚，
‑
罩盖(7)具有折叠凸缘(21)，所述折叠凸缘与所述带(2)重叠，从而允许具有用于两个组件之间的焊接、粘合剂和/或机械连接的表面；同样，罩盖(7)具有凸缘(22)，所述凸缘与所述收集器(3)的侧表面的一部分重叠，从而在此处允许进行两个组件之间的焊接接合、粘合剂和/或机械连接，并且其中
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所述管(1)的内表面上的涂层内衬减小储存在所述管(1)内部的所述气体通过所述管(1)的壁的渗透性。3.根据权利要求1和2所述的系统(100)，其中：
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所述收集器(3)的所述内部管道允许所述管(1)之间的流体连接，其特征在于由分支成多个次要通道(11)的主要通道(10)形成，并且孔(12)将每个管与所述内部管道连接，并且其中
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所述内部管道通过孔(13)连接到所述通口(6)。4.根据权利要求1所述的系统(100)，其中：
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所述管(1)由连续单向纤维复合材料制成，其中增强纤维(18)的方向主要在所述管的横截面的周向方向上定向，此纤维意欲承载由所述气体施加在所述管(1)上的周向应力，并且其中
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所述带(2)由连续单向纤维复合材料制成，其中当所述带包裹到由管(1)的矩阵和所述收集器(3)形成的所述组合件时，所述带(2)的增强纤维(19)主要平行于由所述带(2)描述的环路(28)的方向而定向，所述带(2)的增强纤维(19)意欲承载所述气体施加在所述收集器(3)上并被传输到所述带(2)的轴向应力。5.根据权利要求1所述的系统(100)，其中：
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所述收集器(3)具有弯曲表面(15)，所述弯曲表面允许所述带(2)平滑地包裹，从而避
免当所述带(2)缠绕由所述管(1)和所述收集器(3)形成的所述组合件时所述带的方向变化中的不均匀曲线，并且其中
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所述带(2)和所述收集器(3)之间的接触区域中的表面(16)允许进行两个组件之间的焊接接合、粘合剂和/或机械结合。6.根据权利要求1至3所述的系统(100)，其中：
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所述通口(6)具有位于所述收集器(3)的主体内部的锚定元件(17)，所述锚定元件允许改进两个组件之间的所述焊接接合、粘合剂和/或机械结合，并且其中，
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所述收集器(3)是使用材料类型与所述管(1)相同的短纤维复合材料和热塑性聚合物基体制成...
【专利技术属性】
技术研发人员：安东尼奥，
申请(专利权)人：前进工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
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