设有用于将设备模块放置就位的内部轨道的特别是用于液态氢储存器的罐

技术领域

本发明涉及一种罐，其特别是用于液态氢储存器，并且涉及一种设有这种罐的液态氢储存器。

背景技术

由于液态氢是一种不排放温室气体的环境可接受的燃料，因此设想开发其用途并在未来将其用于非常不同的领域，并且特别是用于飞机中，特别是用于运输机中。

特别是在这样的用途中，液态氢必须被储存在合适的储存器中。

以常规的方式，液态氢储存器具有结构和系统的复杂组件，诸如管、传感器、防晃（anti-slosh）壁，它们被安装在储存器的（内部）罐中。

所有这些元件都必须经由紧固接片（fastening tab）来附接到罐的内部结构。因此，这样的组件需要非常多数量的紧固接片，这些紧固接片通常被全部焊接到罐的内壁。

由于实质性的可及性限制，这些紧固和焊接操作非常难以执行，并且这些元件的组装是冗长的且难以实施。

发明内容

本发明涉及一种罐，其特别是用于液态氢储存器，所述罐包括设置有壁的中心部分，所述罐具有克服这些缺点的目的。

根据本发明，所述罐具有至少一个轨道，所述轨道被整合在该罐的中心部分的壁中，以便可从该罐内部接近。优选地，所述轨道被焊接到所述壁。

因此，借助本发明，一个或多个轨道被整合在该罐的壁中。如下面所解释的，这样的轨道允许包括所有设备的模块更容易地插入和紧固在该罐内，并且这特别是使得可以克服可及性限制，并简化该罐的制造和组装。

有利地，该轨道在内部面上设置有旨在接收至少一个连接元件的滑道，所述滑道允许一个或多个连接元件的平移移动。

另外，有利地，该罐具有多个纵向轨道，这些纵向轨道整合在该中心部分的壁中，同时被定向成具有相互平行的方向。

此外，有利地，该罐具有设置有通道开口的至少一个框架，该框架能够通过安装在轨道上而被横向地布置在该罐中。

在一个特定实施例中，该罐具有多个连接元件，所述连接元件中的每一个经由其端部中的一个来紧固到框架，并且在另一个端部处设置有头部，该头部能够通过与轨道配合而滑动，并且能够被紧固到轨道。

在一个优选实施例中，该罐具有由多个框架形成的模块，这些框架经由设备连接在一起，所述模块能够通过安装在轨道上而被布置在该罐中。

本发明还涉及一种液态氢储存器，其具有如上所述的罐。

另外，本发明还涉及一种用于制造和组装如上所述的罐或者如上面提到的液态氢储存器的方法。

根据本发明，所述方法包含至少以下步骤：

- 制造步骤，其在于制造设置有中心部分的罐，所述中心部分具有壁，轨道被整合在所述壁中；

- 安装步骤，其在于将设备安装在多个框架中，所述多个框架并排设置，并且设有连接元件，以便形成模块；

- 插入步骤，其在于通过使所述连接元件的头部在所述轨道中滑动，而将所述模块插入到所述罐中；以及

- 紧固步骤，其在于在所述模块被安装在所述罐中的位置，将所述模块保持就位。

优选地，所述紧固步骤在于为了将所述模块保持就位，而将所述连接元件的头部紧固到所述轨道。

附图说明

附图将使得容易理解可如何实施本发明。在这些图中，相同的附图标记表示相似的元件。

图1是设置有轨道的罐的中心部分的特定实施例的透视示意图。

图2是图1中的罐的示意性横向视图。

图3是液态氢储存器的特定实施例的透视示意图，该液态氢储存器部分地敞开，以便使其内部可见。

图4是设置有轨道的罐的中心部分的一部分的剖面示意图。

图5是设置有框架的罐的示意性横向视图。

图6是连接元件的透视图。

图7是将部分示出的框架连接到轨道的连接元件的剖面示意图。

图8示意性地示出了用于制造和组装罐的方法的主要步骤。

图9是设置有框架和设备的模块的透视图。

图10是罐的透视图，设置有框架和设备的模块被安装在该罐中。

具体实施方式

使得可说明本发明并且在图1和图2中的特定实施例中示意性地和部分地示出的罐1特别适于安装在液态氢储存器10中，例如图3中所示的液态氢储存器。

在常规的方式中，这样的液态氢储存器10除了作为内部罐的罐1之外，通常还具有称为外部罐的第二罐（未示出）。该内部罐被安装在该外部罐中，并且它包括以下详细说明的功能设备。

尽管并非排他地，但液态氢储存器10特别适合于装配到至少部分氢动力的车辆。在一种优选方式中，储存器10旨在装配到飞机，特别是运输机。

在图1和图2中所示的优选实施例中，罐1包括纵向轴线X-X的圆柱形状的中心部分2，其表示壳体。该中心部分2具有壁3。罐1还可具有两个圆顶26A、26B（图3），其中每一个以常规方式安装在中心部分2的端部2A、2B中的一个处。

在本发明的上下文中，该罐可包括具有不同于圆柱形状的形状的中心部分，例如圆锥形状或者具有椭圆形或任何其他剖面的形状。该罐的形状特别是能够适于可用于布置液态氢储存器的空间，特别是当后者旨在装配到例如飞机的交通工具时。

罐1还包括轨道4，该轨道4被整合在中心部分2的壁3中并且被焊接在其中，如下面所解释的。轨道4可从罐1内部接近。

在下面的描述中：

- 术语“内”和“内部”适用于由罐1的壁3围绕和界定的空间，如图1中的箭头I所示；以及

- 术语“外”和“外部”适用于处于由罐1的壁3围绕的空间之外者，如图1中的箭头F所示。

中心部分2还包括多个面板5，这些面板5是细长的（沿纵向轴线X-X），在剖面中具有弯曲（凹形）的形状。每个面板5的曲率对应于半径等于中心部分2的半径R的圆弧的曲率。图2示出了在中心点O（位于纵向轴线X-X上）和壁3之间限定的半径R。

在一个特定实施例中，面板5是相同的，并且在每对相邻的面板5之间整合轨道4。

另外，在一个特定实施例中，轨道4横向均匀分布，即从一个轨道到相邻的轨道具有相等的距离。

在图1和图2中所示的实施例中，中心部分2具有三个相同的面板5以及也相同的三个轨道4。

如图4中所示，每个轨道4包括细长的基部6。该基部6优选地在剖面中具有弯曲（凹形）形状，而具有与中心体2的面板5的曲率基本上相同的曲率。

因此，每个轨道4都被焊接到两个相邻的面板5。轨道4和面板5经由纵向焊道7对焊在一起。

优选地，该焊接通过FSW（摩擦搅拌焊接）执行。在本发明的上下文中，也可采用其他常规的焊接方法。

如图4中所示，每个轨道4包括处于基部6的内部面9上的滑道8。因此可从罐1内部接近的该滑道8旨在允许连接元件16的平移移动，如下面解释的。为此，滑道8包括凹部13，其旨在接收连接元件16的头部18，并且如下面所解释的，轨道4的滑道8中的凹部13和连接元件16的头部18具有配合的形状。

在图4中的实施例中，滑道8包括两个细长支架11和12。这些支架11和12中的每一个包括：平坦且细长的分支11A、12A，其与基部6为一体；以及相应地垂直连接到分支11A、12A的分支11B、12B（其也是平坦且细长的）。支架11和12被布置成它们的分支11B和12B面向彼此，以便形成设置有开口13A的凹部13。

在一个变型实施例（未示出）中，这些支架可沿相反方向布置，其中它们的分支11B和12B彼此背离。在该变型中，还设置互补形状的连接元件。

支架11和12可以是紧固到基部6的附加件。然而，在一个优选实施例中，支架11和12与基部6形成单件。

在一个特定实施例中，这些轨道4中的每一个都是成型部件（profiledcomponent），其优选地是挤出的。因此，可以制造和使用用于轨道4的标准件，并且这特别是使得可以降低其制造成本，并且因此降低罐1的制造成本。

在一个特定实施例（未示出）中，轨道4的纵向端部被倒角，以使得更易于焊接紧固到罐1的端部的圆顶，以便将其封闭。

此外，罐1具有多个框架14，例如图5中所示的框架。

这些框架14中的每一个对应于盘（disk），该盘具有的直径略小于罐1的直径，如下面所解释的。该盘设置有各种形状和尺寸的通道开口15A、15B和15C。在图5中所示的示例中，圆形形状的通道开口15A和15B可旨在（如果需要）供设备通过。至于较大尺寸的通道开口15C，它们允许流体（液态氢）通过，以便赋予框架14防晃功能。

每个框架14都能够横向地安装在罐1中，优选地使得形成框架14的盘正交于纵向轴线X-X布置。

每个框架14通过连接到轨道4而被安装在罐1中。为此，设置多个连接元件16，例如图6和图7中所示的连接元件，其旨在允许框架14连接到轨道4。

每个连接元件16通过其端部16A、16B中的一个端部16A来紧固到框架14。在一个特定实施例中，端部16A设置有两个平坦且相同的分支17A和17B，它们平行地并排布置，以便创建框架14的边缘被插入到其中的自由空间18。在这种情况下，如图7中所示，连接元件16的端部16A被紧固到框架14，优选地通过焊接紧固。

另外，每个连接元件16在另一个端部16B处设置有头部18，该头部18能够在被保持在轨道4中的同时在轨道4中滑动。

连接元件16的头部18和旨在接收这些头部18的轨道4的滑道8的凹部13（图4）具有配合的形状。配合的形状被理解为意指相同的形状，但其中头部18的轮廓尺寸略小于凹部13的轮廓尺寸，以便允许头部18在凹部13中平移移动，而同时被保持在其中。

在图6和图7中所示的示例中，头部18和凹部13在剖面中具有矩形形状。当然，对于头部18和凹部13，也可设置不同于矩形形状的配合形状。

连接元件16的端部16A和16B经由榫舌20（图6）连接在一起，从而使得可以形成两个侧向槽21和22。如图7中所示，支架11和12的分支11A和11B相应地进入侧向槽21和22，并且这使得可以确保良好的稳定性。

在一个优选实施例中，罐1具有由多个框架14形成的模块24，这些框架14经由设备25、特别是管、传感器、冷凝管（cold finger）等连接在一起，如下面所解释的。该模块24能够经由连接元件16和轨道4插入到罐1中，如图3中所示并在下面解释的。

如上所述，框架14具有许多优点。具体而言，例如由铝制成的所使用的每个框架14执行所有以下功能：

- 它作为罐1内部的下面详细说明的所有设备25的支撑件，并且这使得可以省略所有常规紧固件；

- 它可作为防晃框架，并且这使得可以省略常规的防晃壁；以及

- 它有助于获得模块24的结构稳定性。

下面解释用于制造和组装如上所述的液态氢储存器10的罐1的方法。

如图8中所示，该组装和制造方法P包含以下连续的主要步骤：

- 制造步骤E1；

- 安装步骤E2；

- 插入步骤E3；以及

- 紧固步骤E4。

制造步骤E1在于制造罐1，该罐1包括设置有整合的轨道4的中心部分2（图1）。为此，使用交替布置的优选为标准形状的面板5和轨道4，并且每个轨道4在任一侧上焊接到面板5，以便获得具有整合的轨道4的中心部分2。

在该制造步骤E1中，可采用各种常规的焊接方法来将轨道4焊接到面板5。然而，这种焊接优选地经由FSW（摩擦搅拌焊接）来执行。

就其本身而言，安装步骤E2在于将设备25安装在并排设置并设有连接元件16的多个框架14中，以便形成模块24，如图9中所示。

由总体附图标记25标示的设备涉及必须布置在罐1内部并且对于其作为液态氢储存器10的内部罐的操作是必要的所有设备。其主要是管（或管道）的问题。为此，使设备25中的一些，特别是管，穿过框架14中的一些通道开口15A和15B，并且更具体而言，特别是使各个管穿过较小直径的通道开口15A，并且使管束穿过较大直径的通道开口15B。

作为非限制性的说明，设备25包括管、传感器、冷凝管等，并且特别是产生储存液态氢所需的低温所需的所有常规元件。

该安装步骤E2在罐1外部执行，并且这使得可以克服罐1中存在的可及性限制。

在安装步骤E2结束时，借助所述框架14和穿过框架14的设备25，获得了具有允许其移动的结构稳定性的模块24。

模块24的每个框架14还设置有与罐1的轨道一样多的连接元件16。这些连接元件16经由它们的端部16A紧固到框架14，并且它们定位在框架14的周边处，以便在模块24被安装在罐1中时能够被引入到轨道4的滑道8中。

随后的插入步骤E3在于将模块24（作为单一组件）从中心部分2的端部2A、2B（图1）中的一个插入到罐1的中心部分2中。这种插入经由模块24的平移来执行，这是通过连接元件16的头部18在轨道4的滑道8中的滑动。

当模块24被完全插入（或安装）并处于其在罐1中的最终位置时，紧固步骤E4就其本身而言在插入步骤E3之后实施，如图10中所示。紧固步骤E4在于将模块24保持就位，这是通过任何类型的已知手段，并且例如通过将连接元件16的头部18紧固到轨道4。

为此，在第一实施例中，连接元件16的头部18被焊接到轨道4。可采用各种常规的焊接方法来执行这种焊接，并且特别是FSW（摩擦搅拌焊接）或LFW（线性摩擦焊接）。

在第二实施例中，设置阻挡或锁定系统，其使得可以将连接元件16的头部18阻挡在轨道4中。作为示例，对于每个连接元件，该阻挡系统可具有销，该销被设置在连接元件的头部上，该销被弹性加载，并且被构造成在模块插入到中心部分中期间，当框架（连接元件被紧固到该框架）到达其最终位置时，进入在轨道中制成的孔口。

在图3中的描绘中，罐1的面板5中的一个被移除，以使得可以看到罐1的内部，并且特别是模块24，该模块24设有框架14和安装在其中的设备25。

例如，如图3中所示，获得用于液态氢储存器10的罐1的组装方法包含其他步骤，例如将圆顶紧固到中心部分的步骤，该其他步骤不在本发明的范围内，并且在此不再赘述。

本发明具有许多优点，并且特别是以下优点：

- 简化了罐1的制造和组装，该罐1优选地表示液态氢储存器10的内部罐，这特别是出于以下原因：

• 将设备组装在单个模块24中，并且将该单个模块24插入到该罐中；

• 使用较少数量的部件和标准化所使用的主要部件的可能性，即主要是面板5、轨道4、框架14和连接元件16；

• 较少数量的接口点，以及省略了所有常规的紧固接片；

• 省略了防晃壁；以及

- 本发明的特征可适于各种尺寸和构造的罐。