EP4571170A1

EP4571170A1 - Support device for supporting a thermal barrier coating structure on a pressure tank, thermal barrier device and cryopressure tank

Info

Publication number: EP4571170A1
Application number: EP23216481.4A
Authority: EP
Inventors: Torsten Franke; Tobias Brunner
Original assignee: Cryomotive GmbH
Current assignee: Cryomotive GmbH
Priority date: 2023-12-13
Filing date: 2023-12-13
Publication date: 2025-06-18
Also published as: WO2025125450A1

Abstract

Bereitgestellt wird eine Stützvorrichtung (14) zur Abstützung einer Wärmedämmschichtstruktur (16) auf einem Drucktank (12), dadurch gekennzeichnet, dass die Stützvorrichtung (14) eine Auflagefläche (26) für die Wärmedämmschichtstruktur (16) bildet und derart um den Drucktank (12) herum anordenbar ist, dass die Auflagefläche (26) den Drucktank (12) zumindest teilweise umgibt; und die Stützvorrichtung (14) zumindest einen variablen Abstandshalter (28) aufweist, welcher derart am Drucktank (12) angeordnet oder anordenbar ist, dass der zumindest eine Abstandshalter (28) die Auflagefläche (26) in einem veränderbaren Abstand (100) vom Drucktank (12) positioniert.

A support device (14) is provided for supporting a thermal insulation layer structure (16) on a pressure tank (12), characterized in that the support device (14) forms a support surface (26) for the thermal insulation layer structure (16) and can be arranged around the pressure tank (12) in such a way that the support surface (26) at least partially surrounds the pressure tank (12); and the support device (14) has at least one variable spacer (28) which is arranged or can be arranged on the pressure tank (12) in such a way that the at least one spacer (28) positions the support surface (26) at a variable distance (100) from the pressure tank (12).

Description

Bereitgestellt werden eine Stützvorrichtung zur Abstützung einer Wärmedämmschichtstruktur auf einem Drucktank, eine Wärmedämmvorrichtung für einen Drucktank, ein Kryodrucktank, ein Kraftfahrzeug und eine Wasserstofftankanlage. Die Ausführungsformen liegen somit insbesondere auf dem Gebiet der Kryodrucktanks zur Speicherung von kryogenen Gasen, wie etwa kryo-komprimiertem Wasserstoff.Provided are a support device for supporting a thermal barrier layer structure on a pressure tank, a thermal insulation device for a pressure tank, a cryogenic pressure tank, a motor vehicle, and a hydrogen tank system. The embodiments thus lie particularly in the field of cryogenic pressure tanks for storing cryogenic gases, such as cryogenically compressed hydrogen.

Im Stand der Technik sind Kryodrucktanks zur Speicherung von kryo-komprimierten Gasen, wie etwa Wasserstoff (CcH₂), bekannt, welche für den Einsatz in Kraftfahrzeugen, wie Personen- oder Lastkraftwagen, ausgelegt sind. Eine Herausforderung bei der Nutzung von Kryodrucktanks insbesondere in leichten Kraftfahrzeugen, wie insbesondere in Personenkraftwagen, sind die bei solchen Kraftfahrzeugen üblichen, oftmals langen Standzeiten, welche mehrere Stunden, mehrere Tage oder gar mehrere Wochen betragen können. Während solcher Standzeiten kann ein Wärmeeintrag in den gespeicherten Wasserstoff zu einer stetigen Erhöhung des Drucks im Kryodrucktank führen. Kryodrucktanks benötigen daher für eine verlustminimale Speicherung des tiefkalten Mediums eine hocheffiziente Isolation gegen Wärmeeintrag durch Wärmestrahlung und Wärmeleitung. Nach dem Stand der Technik wird diese Isolation durch eine Kombination eines Vakuums mit einer Mehrlagenisolation (engl.: Multi-Layer-Insulation, MLI) ausgeführt. Eine MLI besteht häufig aus mehreren Schichten (z. B. 3 bis 72 Schichten) metallbeschichteter Kunststofffolien, die durch geeignete Perforation oder Abstandshalter voneinander beabstandet sind. Derartige Mehrlagenstrukturen behindern den Wärmetransport durch Wärmestrahlung und ermöglichen so eine lange Standzeit eines Kryostaten, z. B. eines Kryotanks. Die Isolationswirkung der MLI kann durch Nähte, Falten, Knicke und/oder Kompression signifikant beeinträchtigt werden, weshalb eine sorgfältige Applikation der MLI sowie eine Vermeidung von mechanischen Beanspruchungen über einen Tanklebenszyklus empfehlenswert ist. Bei einer herkömmlich ausgeführten Isolation eines Kryodrucktanks, insbesondere bei großen Tankbehältern, z.B. für die Nutzfahrzeuganwendung, kann jedoch eine vom Füllgrad des Tanks abhängige Dehnung des Drucktankes zu einer zyklischen mechanischen Belastung der MLI führen, wodurch sich deren Isolationswirkung während des Tanklebenszyklus unkontrollierbar verändert und einen zumindest teilweisen Verlust ihrer Isolationswirkung hervorrufen kann. Im Falle eines Kryodrucktanks, also eines Tanks in dem kryo-komprimierter, überkritischer Wasserstoff gelagert wird, kann sich aber das Problem ergeben, dass eine solche MLI nicht direkt auf den Tank aufgebracht werden kann, da sich der Tank beim Befüllen mit Drücken, welche oftmals bis zu 450 bar erreichen können, merklich ausdehnt. Durch diese Ausdehnung des Drucktanks, die abhängig von der Größe des Tanks mehrere Zentimeter betragen kann, würde eine fest aufgebrachte MLI unter Umständen reißen.Cryogenic pressure tanks for storing cryogenically compressed gases, such as hydrogen (CcH ₂ ), are known in the prior art and are designed for use in motor vehicles such as cars or trucks. A challenge when using cryogenic pressure tanks, particularly in light motor vehicles such as cars, is the often long downtimes typical for such vehicles, which can be several hours, several days, or even several weeks. During such downtimes, heat input into the stored hydrogen can lead to a steady increase in pressure in the cryogenic pressure tank. Therefore, to store the cryogenic medium with minimal loss, cryogenic pressure tanks require highly efficient insulation against heat input through thermal radiation and thermal conduction. According to the prior art, this insulation is achieved by combining a vacuum with multi-layer insulation (MLI). An MLI often consists of several layers (e.g., 3 to 72 layers) of metal-coated plastic films, which are separated from each other by suitable perforations or spacers. Such multilayer structures hinder heat transfer by thermal radiation and thus enable a long service life of a cryostat, e.g., a cryotank. The insulating effect of the MLI can be significantly impaired by seams, folds, kinks, and/or compression, which is why careful application of the MLI and the avoidance of mechanical stress are essential. is recommended over a tank's life cycle. However, with conventionally designed insulation of a cryogenic pressure tank, particularly with large tank containers, e.g. for commercial vehicle applications, expansion of the pressure tank depending on the tank's fill level can lead to cyclical mechanical stress on the MLI, which can cause uncontrollable changes in its insulating effect during the tank's life cycle and at least a partial loss of its insulating effect. In the case of a cryogenic pressure tank, i.e. a tank in which cryo-compressed, supercritical hydrogen is stored, the problem can arise that such an MLI cannot be applied directly to the tank, since the tank expands noticeably when filled with pressures that can often reach up to 450 bar. This expansion of the pressure tank, which can amount to several centimeters depending on the size of the tank, would potentially cause a permanently applied MLI to tear.

Eine herkömmliche Lösung besteht in der Anfertigung einer lose sitzenden Isolierhülle in Übermaß, so dass der maximal gedehnte Drucktank die Hülle komplett ausfüllt. Dies kann jedoch den Nachteil aufweisen, dass bei nicht voll gefülltem Drucktank die entsprechend lose sitzende Isolierhülle einen Bewegungsspielraum aufweist, sodass sich die Isolierhülle unerwünschterweise bewegen kann, wodurch Materialabrieb und Materialermüdung, sowie eine Verschlechterung der Isolationswirkung auftreten können. Nachteilig kann dabei zudem sein, dass die Umhüllung des Drucktanks mit einem Übermaß der MLI schwierig zu fertigen ist und aufgrund des Eigengewichts der MLI jeder Dehnungszyklus zu mechanischer Arbeit im Schichtaufbau führt, was die MLI zunehmend mit jedem Dehnungszyklus verdichten kann und die spröden Teile der MLI zerrütten kann, wodurch sie an Isolationswirkung verlieren kann.A conventional solution is to produce a loose-fitting, oversized insulation sleeve so that the maximally expanded pressure tank completely fills the sleeve. However, this can have the disadvantage that if the pressure tank is not fully filled, the correspondingly loose-fitting insulation sleeve has some room to move, allowing the insulation sleeve to move undesirably, which can lead to material abrasion and fatigue, as well as a deterioration in the insulation effect. Another disadvantage can be that enclosing the pressure tank with an oversized MLI is difficult to manufacture and, due to the MLI's own weight, each expansion cycle leads to mechanical work in the layer structure, which can increasingly compact the MLI with each expansion cycle and disrupt the brittle parts of the MLI, thereby reducing its insulating effect.

Es liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wärmedämmung für Kryodrucktanks bereitzustellen, welche dazu geeignet ist, den Stand der Technik zu bereichern und optional die dem Stand der Technik anhaftenden Nachteile zu beseitigen.The aim is to provide a thermal insulation for cryogenic pressure tanks which is suitable for enriching the state of the art and optionally eliminating the disadvantages inherent in the state of the art.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche. Optionale Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen und in der Beschreibung angegeben.The problem is solved by the subject matter of the independent claims. Optional embodiments are specified in the subclaims and in the description.

Bereitgestellt wird eine Stützvorrichtung zur Abstützung einer Wärmedämmschichtstruktur auf einem Drucktank, wobei die Stützvorrichtung eine Auflagefläche für die Wärmedämmschichtstruktur bildet und derart um den Drucktank herum anordenbar ist, dass die Auflagefläche den Drucktank zumindest teilweise umgibt. Zudem weist die Stützvorrichtung zumindest einen variablen Abstandshalter auf, welcher derart am Drucktank angeordnet oder anordenbar ist, dass der zumindest eine Abstandshalter die Auflagefläche in einem veränderbaren Abstand vom Drucktank positioniert.A support device for supporting a thermal insulation layer structure on a pressure tank is provided, wherein the support device forms a support surface for the thermal insulation layer structure and can be arranged around the pressure tank such that the support surface at least partially surrounds the pressure tank. Furthermore, the support device has at least one variable spacer, which is arranged or can be arranged on the pressure tank such that the at least one spacer positions the support surface at a variable distance from the pressure tank.

Zudem wird eine Wärmedämmvorrichtung für einen Drucktank bereitgestellt, umfassend eine offenbarungsgemäße Stützvorrichtung und eine auf der Auflagefläche der Stützvorrichtung angeordnete oder anordenbare Wärmedämmschichtstruktur.In addition, a thermal insulation device for a pressure tank is provided, comprising a support device according to the disclosure and a thermal insulation layer structure arranged or arrangeable on the support surface of the support device.

Des Weiteren wird ein Kryodrucktank bereitgestellt, umfassend einen Drucktank und eine Wärmedämmschichtstruktur zur Wärmedämmung des Drucktanks gegenüber einer Umgebung des Drucktanks. Der Kryodrucktank umfasst ferner eine Stützvorrichtung, die eine Auflagefläche für die Wärmedämmschichtstruktur bildet und derart um den Drucktank herum angeordnet ist, dass die Auflagefläche den Drucktank zumindest teilweise umgibt. Zudem umfasst der Kryodrucktank zumindest einen variablen Abstandshalter, welcher derart am Drucktank angeordnet ist, dass der zumindest eine Abstandshalter die Auflagefläche in einem veränderbaren Abstand vom Drucktank positioniert. Die Wärmedämmschichtstruktur liegt dabei auf der Auflagefläche der Stützvorrichtung auf und umgibt den Drucktank teilweise oder vollständig.Furthermore, a cryogenic pressure tank is provided, comprising a pressure tank and a thermal barrier layer structure for thermally insulating the pressure tank from the surroundings of the pressure tank. The cryogenic pressure tank further comprises a support device that forms a support surface for the thermal barrier layer structure and is arranged around the pressure tank such that the support surface at least partially surrounds the pressure tank. In addition, the cryogenic pressure tank comprises at least one variable spacer, which is arranged on the pressure tank such that the at least one spacer positions the support surface at a variable distance from the pressure tank. The thermal barrier layer structure rests on the support surface of the support device and partially or completely surrounds the pressure tank.

Außerdem wird ein Kraftfahrzeug mit einem offenbarungsgemäßen Kryodrucktank bereitgestellt.In addition, a motor vehicle with a cryogenic pressure tank according to the disclosure is provided.

Ferner wird eine Wasserstofftankanlage umfassend einen offenbarungsgemäßen Kryodrucktank bereitgestellt.Furthermore, a hydrogen tank system comprising a cryogenic pressure tank according to the disclosure is provided.

Fahrzeuge im Sinne dieser Offenbarung können als Kraftfahrzeuge ausgebildet sein, wie etwa Personen- oder Lastkraftwagen, Busse, Baumaschinen und dergleichen, Wasserfahrzeuge, Unterwasserfahrzeuge, Luftfahrzeuge wie etwa Flugzeuge, Helikopter, Multikopter oder Luftschiffe, unabhängig davon, ob sie bemannt oder unbemannt, ferngesteuert oder autonom betrieben werden, und des Weiteren unabhängig davon, ob der Wasserstoff in einer Brennstoffzelle oder einem Verbrennungsmotor verwertet wird. Die offenbarungsgemäßen Kryodrucktanks können des Weiteren der stationären Lagerung oder dem Transport von Wasserstoff dienen.Vehicles within the meaning of this disclosure can be designed as motor vehicles, such as passenger cars or trucks, buses, construction machinery, and the like, watercraft, underwater vehicles, aircraft such as airplanes, helicopters, multicopters, or airships, regardless of whether they are manned or unmanned, remotely controlled or autonomously operated, and further regardless of whether the hydrogen is utilized in a fuel cell or an internal combustion engine. The cryogenic pressure tanks according to the disclosure can also be used for the stationary storage or transport of hydrogen.

Ein Kryodrucktank ist dabei ein Tank, welcher dazu ausgelegt ist, kryogenen bzw. kryo-komprimierten Wasserstoff bei einem überkritischen Druck zu speichern, sodass der Wasserstoff auf kontrollierte Weise zur Versorgung eines oder mehrerer Verbraucher aus dem Kryodrucktank entnehmbar ist. Weitere Merkmale, welche ein Kryodrucktank aufweisen kann, sind beispielsweise in der WO 2013/143773 A1 beschrieben. Ein Kryodrucktank kann dabei insbesondere ein Tank sein, welcher zur Speicherung von kryo-komprimiertem gasförmigen Wasserstoff unter hohem Druck geeignet und/oder ausgelegt sein kann. Ein Kryodrucktank kann auch als CcH₂ CRYOGAS Tank bezeichnet werden. Ein Drucktank kann dabei einen Teil des Kryodrucktanks bilden.A cryogenic pressure tank is a tank designed to store cryogenic or cryogenically compressed hydrogen at a supercritical pressure, so that the hydrogen can be withdrawn from the cryogenic pressure tank in a controlled manner to supply one or more consumers. Further features that a cryogenic pressure tank may have are described, for example, in the WO 2013/143773 A1 A cryogenic pressure tank can, in particular, be a tank that is suitable and/or designed for storing cryogenically compressed gaseous hydrogen under high pressure. A cryogenic pressure tank can also be referred to as a CcH ₂ CRYOGAS tank. A pressure tank can form part of the cryogenic pressure tank.

Eine Wärmedämmschichtstruktur kann dabei eine Schichtstruktur zur Wärmeisolation darstellen. Diese kann zur Wärmedämmung eines Drucktanks gegen seine Umgebung um den Drucktank herum angeordnet werden. Die Wärmedämmschichtstruktur kann dabei mehrere Lagen aus gleichen und/oder unterschiedlichen Materialien aufweisen. Die Wärmedämmschichtstruktur kann als MLI ausgebildet sein oder eine solche umfassen.A thermal insulation layer structure can represent a layered structure for thermal insulation. This can be arranged around the pressure tank to thermally insulate it from its surroundings. The thermal insulation layer structure can comprise multiple layers of the same and/or different materials. The thermal insulation layer structure can be designed as a multilayer insulation layer (MLI) or comprise one.

Eine Stützvorrichtung kann dabei eine Vorrichtung darstellen, welche dazu ausgelegt ist, die Wärmedämmschichtstruktur gegenüber dem Drucktank abzustützen. Die Wärmedämmschichtstruktur kann derart ausgebildet sein, dass die Wärmedämmschichtstruktur auf der Stützvorrichtung aufgelegt und befestigt werden kann. Die Stützvorrichtung kann dazu ausgelegt sein, den Drucktank möglichst vollständig zu umgeben und eine den Drucktank möglichst vollständig umgebende Wärmedämmschichtstruktur möglichst vollständig zu stützen. An Stellen des Drucktanks, an welchen dieser eine besonders große Krümmung aufweist, kann optional die Wärmedämmschichtstruktur nicht durch die Stützstruktur gestützt werden.A support device can be a device designed to support the thermal insulation layer structure relative to the pressure tank. The thermal insulation layer structure can be configured such that the thermal insulation layer structure can be placed and secured on the support device. The support device can be designed to surround the pressure tank as completely as possible and to support a thermal insulation layer structure that surrounds the pressure tank as completely as possible. At locations on the pressure tank where it has a particularly large curvature, the thermal insulation layer structure can optionally not be supported by the support structure.

Die Auflagefläche ist dabei jene Fläche, auf welcher die Wärmedämmschichtstruktur auf die Stützvorrichtung aufgelegt bzw. angeordnet und optional befestigt werden kann. Die Auflagefläche muss dabei nicht zwingend eine Fläche im mathematischen Sinne darstellen. Optional kann die Auflagefläche Unterbrechungen aufweisen, wie etwa Ausnehmungen, Durchlässe und/oder Öffnungen. Die Auflagefläche kann optional flächig und/oder gitterförmig ausgestaltet sein.The support surface is the surface on which the thermal insulation layer structure can be placed or arranged on the support device and optionally secured. The support surface does not necessarily have to be a surface in the mathematical sense. Optionally, the support surface can have interruptions, such as recesses, passages, and/or openings. The support surface can optionally be flat and/or grid-shaped.

Ein Abstandshalter ist dabei ein mechanisches Element, welches dazu ausgelegt ist, die Auflagefläche der Stützstruktur gegenüber dem Drucktank, optional einer Außenwand des Drucktanks, auf Abstand zu halten. Der Abstand kann dabei in einem durch den Abstandshalter bestimmten Bereich liegen. Dass der Abstandshalter variabel ist, bedeutet dabei, dass ein durch den Abstandshalter bestimmter Abstand der Auflagefläche vom Drucktank und insbesondere von einer Außenwand des Drucktanks durch den Abstandshalter in veränderlicher Weise vorgegeben sein kann. Dabei kann der durch den Abstandshalter vorgegebene Abstand optional davon abhängig sein, welcher Druck und/oder welche Kräfte auf den Abstandshalter zwischen der Wärmedämmschichtstruktur und der Wand des Drucktanks auf den Abstandshalter wirken. Der Abstandshalter kann dabei derart variabel sein, dass der Abstand zwischen der Auflagefläche und dem Drucktank durch den Abstandshalter derart eingestellt wird, dass die Auflagefläche keine oder nur sehr geringe Änderungen der Ausdehnung erfährt, auch wenn sich druckbedingt die Abmessungen des Drucktanks ändern. Der Abstandshalter kann dabei lokal oder flächig ausgestaltet sein. Die Stützvorrichtung kann mehrere Abstandshalter aufweisen, um eine flächig ausgestaltete Auflagefläche für die Wärmedämmschichtstruktur zu bilden.A spacer is a mechanical element designed to keep the support surface of the support structure at a distance from the pressure tank, optionally an outer wall of the pressure tank. The distance can be within a range determined by the spacer. The fact that the spacer is variable means that a distance of the support surface from the pressure tank, and in particular from an outer wall of the pressure tank, determined by the spacer, can be specified in a variable manner by the spacer. The distance specified by the spacer can optionally depend on the pressure and/or forces acting on the spacer between the thermal insulation layer structure and the wall of the pressure tank. The spacer can be variable in such a way that the distance between the support surface and the pressure tank is adjusted by the spacer in such a way that the support surface does not or experiences only very slight changes in expansion, even if the dimensions of the pressure tank change due to pressure. The spacer can be designed locally or over a large area. The support device can have multiple spacers to form a flat support surface for the thermal insulation layer structure.

Die Offenbarung bietet den Vorteil, dass die Größe und/oder Ausdehnung und/oder Position der Auflagefläche für die Wärmedämmschichtstruktur und somit die Größe und/oder Ausdehnung und/oder Position der Wärmedämmschichtstruktur konstant gehalten werden können oder eine Änderung der Größe und/oder Ausdehnung und/oder Position der Auflagefläche für die Wärmedämmschichtstruktur und somit der Größe und/oder Ausdehnung und/oder Position der Wärmedämmschichtstruktur gering gehalten werden können, auch wenn sich die Abmessungen des Drucktanks bei unterschiedlichen Fülldrücken ändern. Dies bietet somit den Vorteil, dass mechanische Belastungen aufgrund einer unerwünschten Bewegung und/oder Dehnung der Wärmedämmschichtstruktur vermieden werden können und entsprechend eine Degradation der Wärmedämmschichtstruktur reduziert oder vermieden werden kann. Optional kann dadurch das unerwünschte Auftreten von Falten, Knicken und/oder Kompressionen der Wärmedämmschichtstruktur reduziert oder vermieden werden. Dies kann den weiteren Vorteil bieten, dass eine Lebensdauer der Wärmedämmschichtstruktur und somit des gesamten Kryodrucktanks erhöht werden kann. Zudem kann dies den Vorteil bieten, dass ein etwaiger Reparaturbedarf aufgrund etwaiger Schäden an der Wärmedämmschichtstruktur vermieden oder reduziert werden kann.The disclosure offers the advantage that the size and/or extent and/or position of the support surface for the thermal barrier layer structure and thus the size and/or extent and/or position of the thermal barrier layer structure can be kept constant, or a change in the size and/or extent and/or position of the support surface for the thermal barrier layer structure and thus the size and/or extent and/or position of the thermal barrier layer structure can be kept small, even if the dimensions of the pressure tank change at different filling pressures. This thus offers the advantage that mechanical stresses due to undesired movement and/or expansion of the thermal barrier layer structure can be avoided and, accordingly, degradation of the thermal barrier layer structure can be reduced or avoided. Optionally, the undesired occurrence of folds, kinks and/or compressions of the thermal barrier layer structure can be reduced or avoided. This can offer the further advantage of increasing the service life of the thermal barrier layer structure and thus of the entire cryogenic pressure tank. In addition, this can offer the advantage that any need for repairs due to possible damage to the thermal insulation layer structure can be avoided or reduced.

Der zumindest eine Abstandshalter kann mehrere mechanische Federelemente aufweisen. Dies kann den Vorteil bieten, dass die Variabilität des Abstandshalters auf besonders kostengünstige Weise hergestellt werden kann. Ein mechanisches Federelement kann dabei dadurch gekennzeichnet sein, dass dieses eine Rückstellkraft aufweist, welche einem Druck zwischen der Wärmedämmschichtstruktur und dem Drucktank entgegenwirkt. Die Rückstellkraft kann dabei derart dimensioniert sein, dass diese zu einer geeigneten Änderung des Abstands zwischen der Wärmedämmschichtstruktur und dem Drucktank führt, wenn sich der Drucktank in Abhängigkeit von seinem Fülldruck in seiner Ausdehnung verändert.The at least one spacer can have multiple mechanical spring elements. This can offer the advantage that the variability of the spacer can be produced in a particularly cost-effective manner. A mechanical spring element can be characterized in that it has a restoring force that counteracts a pressure between the thermal insulation layer structure and the pressure tank. The restoring force can be dimensioned in such a way that it leads to a suitable change in the distance between the thermal insulation layer structure and the pressure tank when the pressure tank changes in its expansion depending on its filling pressure.

Die mechanischen Federelemente können jeweils einen aus der Auflagefläche herausragenden Vorsprung aufweisen oder jeweils als ein aus der Auflagefläche herausragender Vorsprung ausgebildet sein. Dies kann eine einstückige Ausgestaltung der Stützvorrichtung mitsamt dem zumindest einen mechanischen Federelement ermöglichen. Dadurch kann der Vorteil erzielt werden, dass eine besonders einfache und/oder kostengünstige Herstellung der Stützstruktur ermöglicht werden kann. Die aus der Auflagefläche herausragenden Vorsprünge können optional aus einem die Auflagefläche bildenden Element ausgestanzt sein.The mechanical spring elements can each have a projection protruding from the support surface or can each be designed as a projection protruding from the support surface. This can enable a one-piece design of the support device together with the at least one mechanical spring element. This can achieve the advantage of enabling particularly simple and/or cost-effective production of the support structure. The projections protruding from the support surface can optionally be punched out of an element forming the support surface.

Optional kann die Stützvorrichtung dazu ausgebildet sein, den Drucktank fluiddicht zu umgeben. Optional kann die Stützvorrichtung dazu ausgebildet sein, den Drucktank und eine etwaige Armierung des Drucktanks fluiddicht zu umgeben. Dies kann den Vorteil bieten, dass ein etwaiges Ausgasen von Komponenten des Drucktanks, wie etwa einer CFK Armierung des Drucktanks und/oder eines die CFK Armierung zumindest teilweise einbettenden Kunstharzes, räumlich zu begrenzen. Alternativ oder zusätzlich kann dies den Vorteil bieten, dass etwaiger aus dem Drucktank diffundierender Wasserstoff räumlich begrenzt werden kann. Dies kann den Vorteil bieten, dass ein etwaiges Ausgasen der CFK Armierung und/oder des Kunstharzes durch die fluiddichte Stützvorrichtung auf einen Volumenbereich innerhalb der Stützvorrichtung begrenzt werden kann, welcher zur thermischen Isolation des Drucktanks evakuiert werden kann. Innerhalb der Stützvorrichtung kann somit ein erster Teilbereich des Vakuums bereitgestellt werden. Außerhalb der Stützvorrichtung kann ein zweiter Teilbereich vorgesehen werden, der zur thermischen Isolation des Drucktanks evakuiert werden kann. Eine etwaige Kontamination des Vakuums durch ein Ausgasen der CFK Armierung und/oder des die CFK Armierung einbettenden Kunstharzes kann durch die fluiddichte Stützvorrichtung auf den ersten Teilbereich des Vakuums begrenzt werden, wodurch die thermische Isolationswirkung verbessert werden kann.Optionally, the support device can be designed to surround the pressure tank in a fluid-tight manner. Optionally, the support device can be designed to surround the pressure tank and any reinforcement of the pressure tank in a fluid-tight manner. This can offer the advantage of spatially limiting any outgassing from components of the pressure tank, such as a CFRP reinforcement of the pressure tank and/or a synthetic resin at least partially embedding the CFRP reinforcement. Alternatively or additionally, this can offer the advantage that any hydrogen diffusing from the pressure tank can be spatially limited. This can offer the advantage that any outgassing from the CFRP reinforcement and/or the synthetic resin can be limited by the fluid-tight support device to a volume region within the support device, which can be evacuated to thermally insulate the pressure tank. A first partial region of the vacuum can thus be provided within the support device. A second partial region can be provided outside the support device, which can be evacuated to thermally insulate the pressure tank. Any contamination of the vacuum due to outgassing of the CFRP reinforcement and/or the resin embedding the CFRP reinforcement can be transferred to the first part of the vacuum through the fluid-tight support device. limited, which can improve the thermal insulation effect.

Optional kann die fluiddichte Stützvorrichtung mindestens eine Durchführung und/oder Evakuierungsleitung aufweisen, um den ersten Teilbereich, als einen Volumenbereich zwischen dem Drucktank und der Stützvorrichtung von außerhalb des Kryodrucktanks evakuieren zu können und optional nach längerem Betrieb des Kryodrucktanks das Vakuum im ersten Teilbereich durch ein erneutes evakuieren verbessern und/oder wiederherstellen zu können. Die Evakuierungsleitung kann dabei eine verschließbare Verbindung des ersten Teilbereichs zu einem Außenbereich des Kryodrucktanks bereitstellen. Die Bereitstellung mehrerer Durchführungen und/oder Evakuierungsleitungen kann den Vorteil bieten, dass an mehreren Stellen Gase aus dem ersten Teilbereich abgesaugt werden können. Dies kann den Vorteil bieten, dass auch dann Gase zuverlässig abgesaugt werden können, wenn eine oder mehrere der Durchführungen und/oder Evakuierungsleitungen, aber nicht alle Durchführungen und/oder Evakuierungsleitungen blockiert sein sollten, etwa weil sich die Stützvorrichtung und/oder ein Teil der Wärmedämmschichtstruktur an der Durchführung und/oder Evakuierungsleitung anlegt und einen Fluidstrom durch die Durchführung und/oder Evakuierungsleitung blockiert. Optional kann die Stützvorrichtung zwei Durchführungen und/oder Evakuierungsleitungen aufweisen, welche optional an gegenüberliegenden Enden des Drucktanks angeordnet sein können, sodass diese in Abhängigkeit von den Abmessungen des Drucktanks einen maximal möglichen Abstand zueinander einnehmen.Optionally, the fluid-tight support device can have at least one feedthrough and/or evacuation line in order to be able to evacuate the first sub-area, as a volume region between the pressure tank and the support device, from outside the cryogenic pressure tank and, optionally, to be able to improve and/or restore the vacuum in the first sub-area by re-evacuating it after extended operation of the cryogenic pressure tank. The evacuation line can provide a closable connection between the first sub-area and an outer region of the cryogenic pressure tank. The provision of multiple feedthroughs and/or evacuation lines can offer the advantage that gases can be extracted from the first sub-area at multiple points. This can offer the advantage that gases can be reliably extracted even if one or more of the feedthroughs and/or evacuation lines, but not all of the feedthroughs and/or evacuation lines, are blocked, for example because the support device and/or part of the thermal barrier layer structure comes into contact with the feedthrough and/or evacuation line and blocks a fluid flow through the feedthrough and/or evacuation line. Optionally, the support device can have two feedthroughs and/or evacuation lines, which can optionally be arranged at opposite ends of the pressure tank so that they occupy a maximum possible distance from each other depending on the dimensions of the pressure tank.

Optional kann die Auflagefläche fluiddicht ausgebildet sein. Dazu kann das Stützelement optional ein flächig durchgehendes Element aufweisen, wie etwa eine Folie aus Metall und/oder Kunststoff. Das durchgehende Element kann optional die Auflagefläche bilden. Optional können der eine oder die mehreren Abstandshalter an dem durchgehenden Element befestigt sein, wobei die Befestigung durch Kleben, Schweißen, Schrauben, Nieten oder anderweitig erfolgen kann. Die fluiddichte Ausgestaltung der Auflagefläche bzw. der Stützvorrichtung kann den Vorteil bieten, dass der Drucktank fluiddicht eingekapselt werden kann. Mit anderen Worten kann die Stützvorrichtung zugleich auch als fluidische Sperrschicht dienen. Dies kann wiederum den Vorteil bieten, dass ein außerhalb der Stützstruktur bereitgestelltes Vakuum zur Wärmedämmung nicht oder nur in geringerem Maße durch etwaiges Ausgasen im Bereich des Drucktanks, also auf der dem Vakuum abgewandten Seite der Stützvorrichtung, beeinträchtigt wird im Vergleich zu einer fluiddurchlässigen Auflagefläche bzw. Stützvorrichtung. Optional kann der Drucktank an der Außenwand mit einer Armierung aus kohlefaserverstärktem Kunststoff (CFK) versehen sein, um eine Druckresistenz des Drucktanks weiter zu erhöhen. Dabei kann der kohlefaserverstärkte Kunststoff in ein Kunstharz eingebettet sein. Ein etwaiges Ausgasen der CFK Armierung, d. h. des CFKs und/oder des Kunstharzes, welches unter Vakuum auftreten kann, kann dabei durch die fluiddichte Ausgestaltung der Stützvorrichtung von einem zu thermischen Isolationszwecken bereitgestellten Vakuum ferngehalten werden und/oder auf einen Teilbereich des Vakuums begrenzt werden. Optional kann das zur Wärmedämmung des Drucktanks bereitgestellte Vakuum einen ersten Teilbereich umfassen, der sich zwischen dem Drucktank und der fluiddichten Stützvorrichtung erstreckt, und einen zweiten Teilbereich, der sich zwischen der fluiddichten Stützvorrichtung und einer Innenwand des Außenbehälters erstreckt. Optional kann durch die fluiddichte Ausgestaltung der Stützvorrichtung eine etwaige Kontamination des Vakuums durch das Ausgasen der CFK Armierung des Drucktanks und/oder des Kunstharzes auf den ersten Teilbereich des Vakuums begrenzt werden. Dies kann somit den Vorteil bieten, dass die Stützvorrichtung mehrere vorteilhafte Funktionen bereitstellt.Optionally, the support surface can be designed to be fluid-tight. For this purpose, the support element can optionally have a flat, continuous element, such as a film made of metal and/or plastic. The continuous element can optionally form the support surface. Optionally, the one or more spacers can be attached to the continuous element, wherein the attachment can be achieved by gluing, welding, screwing, riveting or otherwise. The fluid-tight design of the support surface or the A support device can offer the advantage that the pressure tank can be encapsulated in a fluid-tight manner. In other words, the support device can also serve as a fluidic barrier layer. This, in turn, can offer the advantage that a vacuum provided outside the support structure for thermal insulation is not affected, or only affected to a lesser extent, by any outgassing in the area of the pressure tank, i.e. on the side of the support device facing away from the vacuum, compared to a fluid-permeable contact surface or support device. Optionally, the pressure tank can be provided with a reinforcement made of carbon fiber reinforced plastic (CFRP) on the outer wall in order to further increase the pressure resistance of the pressure tank. The carbon fiber reinforced plastic can be embedded in a synthetic resin. Any outgassing of the CFRP reinforcement, i.e. the CFRP and/or the synthetic resin, which can occur under vacuum, can be kept away from a vacuum provided for thermal insulation purposes and/or limited to a partial area of the vacuum by the fluid-tight design of the support device. Optionally, the vacuum provided for thermal insulation of the pressure tank can comprise a first sub-region extending between the pressure tank and the fluid-tight support device, and a second sub-region extending between the fluid-tight support device and an inner wall of the outer container. Optionally, the fluid-tight design of the support device can limit any contamination of the vacuum caused by outgassing from the CFRP reinforcement of the pressure tank and/or the synthetic resin to the first sub-region of the vacuum. This can thus offer the advantage that the support device provides several advantageous functions.

Der Drucktank kann optional einen Druckzylinder aufweisen, welcher eine zylindrische Form aufweist. Die Zylinderachse des Druckzylinders kann dabei als Achse des Drucktanks verstanden werden. Bei Befüllung des Drucktanks mit hohem Druck kann sich neben einer radialen Ausdehnung des Druckzylinders, welche, wie oben beschrieben, zu einem variablen Abstand zwischen Drucktank und Wärmedämmschichtstruktur führt auch eine Ausdehnung des Drucktanks in axiale Richtung, also entlang der Achse des Drucktanks erfolgen. Um eine Beschädigung der Wärmedämmschichtstruktur durch solch eine axiale Ausdehnung des Drucktanks zu vermeiden, kann optional die Wärmedämmschichtstruktur und/oder die Stützvorrichtung zumindest eine Längenausgleichseinrichtung, beispielsweise einen Faltenbalg, zur Ermöglichung einer Expansion der Wärmedämmschichtstruktur bzw. der Stützvorrichtung in eine axiale Richtung aufweisen. Ein Faltenbalg kann dabei durch eine Ziehharmonikaförmige Anordnung des Materials mit einer oder mehreren Falten der Wärmedämmschichtstruktur und optional der Stützvorrichtung erfolgen, wobei sich die eine oder die mehreren Falten bei axialer Ausdehnung entfalten, um die radiale Ausdehnung der Wärmedämmschichtstruktur und optional der Stützvorrichtung an die größere axiale Ausdehnung des Drucktanks anzupassen. Optional kann eine Längenausgleichseinrichtung dann vorteilhaft sein, wenn die Stützvorrichtung fluiddicht mit dem Drucktank verbunden ist, etwa durch ein Verschweißen der Stützvorrichtung mit dem Drucktank an manchen Stellen des Drucktanks, etwa an den axialen Enden des Drucktanks. Die Längenausgleichseinrichtung kann sodann ein Risiko verringern oder eliminieren, dass die Stützvorrichtung reißt oder abreißt, wenn sich der Drucktank in Abhängigkeit von dem vorherrschenden Fülldruck im Inneren des Drucktanks in axialer Richtung ausdehnt. Die Längenausgleichseinrichtung kann dabei zumindest einen Faltenbalg umfassen, um mittels eines Entfaltens der Stützvorrichtung auf eine axiale Ausdehnung des Drucktanks reagieren zu können. Alternativ oder zusätzlich kann die Stützvorrichtung an den axialen Enden des Drucktanks eine gleitende und fluiddichte Lagerung aufweisen, sodass die Stützvorrichtung mitsamt der darauf angeordneten Wärmedämmschichtstruktur ihre Form und Ausdehnung beibehalten kann, wenngleich sich die Ausdehnung des Drucktanks in axialer Richtung ändert. Die Längenausgleichseinrichtung kann mechanische Belastungen und/oder Schäden und/oder eine Abnutzung der Wärmedämmschichtstruktur und optional der Stützvorrichtung verringern oder vermeiden und entsprechend eine Lebensdauer des Kryodrucktanks erhöhen.The pressure tank can optionally have a pressure cylinder which has a cylindrical shape. The cylinder axis of the pressure cylinder can be understood as the axis of the pressure tank. When the pressure tank is filled with high pressure, in addition to a radial expansion of the pressure cylinder, which, as described above, leads to a variable distance between the pressure tank and the thermal insulation layer structure, an expansion of the pressure tank in axial direction, i.e. along the axis of the pressure tank. In order to avoid damage to the thermal barrier layer structure due to such an axial expansion of the pressure tank, the thermal barrier layer structure and/or the support device can optionally have at least one length compensation device, for example a bellows, to enable expansion of the thermal barrier layer structure or the support device in an axial direction. A bellows can be achieved by an accordion-shaped arrangement of the material with one or more folds of the thermal barrier layer structure and optionally the support device, wherein the one or more folds unfold upon axial expansion in order to adapt the radial expansion of the thermal barrier layer structure and optionally the support device to the greater axial expansion of the pressure tank. Optionally, a length compensation device can be advantageous if the support device is connected to the pressure tank in a fluid-tight manner, for example by welding the support device to the pressure tank at certain points on the pressure tank, for example at the axial ends of the pressure tank. The length compensation device can then reduce or eliminate the risk of the support device tearing or breaking off when the pressure tank expands in the axial direction depending on the prevailing filling pressure inside the pressure tank. The length compensation device can comprise at least one bellows in order to be able to react to an axial expansion of the pressure tank by unfolding the support device. Alternatively or additionally, the support device can have a sliding and fluid-tight bearing at the axial ends of the pressure tank, so that the support device, together with the thermal barrier layer structure arranged thereon, can retain its shape and expansion even when the expansion of the pressure tank changes in the axial direction. The length compensation device can reduce or prevent mechanical stress and/or damage and/or wear of the thermal barrier layer structure and optionally of the support device, and accordingly increase the service life of the cryogenic pressure tank.

Ein offenbarungsgemäßer Kryodrucktank kann dabei derart ausgestaltet sein, dass die Stützvorrichtung dazu ausgebildet ist, bei einem Ausdehnen des Drucktanks den veränderbaren Abstand der Auflagefläche vom Drucktank mittels des zumindest einen variablen Abstandshalters zu verringern und/oder bei einem Zusammenziehen des Drucktanks den veränderbaren Abstand der Auflagefläche vom Drucktank mittels des zumindest einen variablen Abstandshalters zu vergrößern. Die Stützvorrichtung kann dazu eingerichtet sein, dass ein Einfluss des Verringerns und/oder Vergrößerns des veränderbaren Abstands auf eine Ausdehnung der Auflagefläche reduziert oder vermieden wird. Die Wärmedämmschichtstruktur des Kryodrucktanks und/oder die Stützvorrichtung kann zumindest einen Faltenbalg aufweisen und dazu eingerichtet sein, mittels des zumindest einen Faltenbalgs eine Ausdehnung der Wärmedämmschichtstruktur und/oder der Stützvorrichtung in einer axialen Richtung einem Ausdehnen und/oder einem Zusammenziehen des Drucktanks in der axialen Richtung anzupassen.A cryogenic pressure tank according to the disclosure can be configured such that the support device is designed to reduce the variable distance of the support surface from the pressure tank by means of the at least one variable spacer when the pressure tank expands and/or to increase the variable distance of the support surface from the pressure tank by means of the at least one variable spacer when the pressure tank contracts. The support device can be configured to reduce or avoid the influence of the reduction and/or increase of the variable distance on an expansion of the support surface. The thermal barrier layer structure of the cryogenic pressure tank and/or the support device can have at least one bellows and can be configured to adapt an expansion of the thermal barrier layer structure and/or the support device in an axial direction to an expansion and/or a contraction of the pressure tank in the axial direction by means of the at least one bellows.

Sämtliche für die Stützvorrichtung enthaltene Offenbarung ist auch für die Wärmedämmvorrichtung, den Kryodrucktank, das Kraftfahrzeug und die Wasserstofftankanlage als offenbart anzusehen und umgekehrt.Any disclosure contained for the support device shall also be deemed to be disclosed for the thermal insulation device, the cryogenic pressure tank, the motor vehicle and the hydrogen tank system and vice versa.

Das oben Beschriebene lässt sich mit anderen Worten und auf eine mögliche konkretere Ausgestaltung der Offenbarung wie nachfolgend beschrieben zusammenfassen, wobei die nachfolgende Beschreibung als für die Offenbarung nicht einschränkend auszulegen ist.The above description can be summarized in other words and in a possible more concrete embodiment of the disclosure as described below, whereby the following description is not to be interpreted as limiting the disclosure.

Offenbarungsgemäß kann die MLI auf einer Stützvorrichtung aufgebracht werden, welche den Drucktank umschließt, die Dehnung des Drucktanks zumindest teilweise kompensiert und der MLI eine von der Dehnung des Drucktanks möglichst unbeeinträchtigte, dimensionsstabile Kontur bereitstellt. Die Stützvorrichtung kann derart ausgeführt sein, dass sie gegenüber dem Drucktank federnde Elemente besitzt, welche die Abstandsänderungen zum Drucktank aufnehmen. Die Stützvorrichtung kann gegenüber dem Drucktank frei oder an einer Seite fest gelagert sein. Optional kann die Stützvorrichtung mittels eines oder mehrerer Gleitlager gegenüber dem Drucktank gelagert sein, um sich bei einer Änderung der axialen Ausdehnung des Drucktanks relativ zu diesem bewegen zu können. Vorzugsweise ist die Stützvorrichtung zumindest teilweise aus einem Material gefertigt, welches eine zur MLI vergleichbare Wärmedehnung besitzt. In einer besonders vorteilhaften Ausführung sind die Stützstruktur und ihre federnden Elemente, d. h. die Abstandshalter, so dimensioniert, dass sie durch einen verbleibenden Spalt zum Drucktank wie auch einen hohen Wärmewiderstand der federnden Elemente (geringer Querschnitt, große Länge) zur Isolationswirkung beitragen. Die Stützvorrichtung kann gegenüber der MLI eine geschlossene oder durchbrochene (z. B. Gitter) Oberfläche aufweisen. Die federnden Elemente können optional kostengünstig durch Prägen und/oder Stanzen aus einem flächigen bzw. runden Halbzeug für die Stützstruktur ausgeformt sein. In einer weiteren Ausführung ist die Stützvorrichtung in axialer Richtung - optional an einem Ende - geteilt, die MLI kann dadurch auf dem Stützelement teilweise vormontiert und in einem letzten Fertigungsschritt über den Drucktank geschoben und endmontiert werden.According to the disclosure, the MLI can be applied to a support device that surrounds the pressure tank, at least partially compensates for the expansion of the pressure tank, and provides the MLI with a dimensionally stable contour that is as unaffected as possible by the expansion of the pressure tank. The support device can be designed such that it has resilient elements relative to the pressure tank, which absorb the changes in distance to the pressure tank. The support device can be freely mounted relative to the pressure tank or attached to one side. Optionally, the support device can be mounted relative to the pressure tank by means of one or more plain bearings in order to be able to move relative to the pressure tank if the axial expansion of the pressure tank changes. The support device is preferably made at least partially from a material which has a thermal expansion comparable to the MLI. In a particularly advantageous embodiment, the support structure and its resilient elements, i.e. the spacers, are dimensioned such that they contribute to the insulating effect by leaving a gap to the pressure tank and by the resilient elements having a high thermal resistance (small cross-section, long length). The support device can have a closed or perforated (e.g. grid) surface relative to the MLI. The resilient elements can optionally be formed cost-effectively by embossing and/or punching from a flat or round semi-finished product for the support structure. In a further design, the support device is split in the axial direction - optionally at one end - so that the MLI can be partially pre-assembled on the support element and pushed over the pressure tank and finally assembled in a final production step.

Optional kann die Stützvorrichtung derart angeordnet und/oder ausgebildet sein, dass diese einen ungleichmäßigen Abstand der Wärmedämmschichtstruktur gegenüber dem Drucktank bereitstellt. Mit anderen Worten ausgedrückt kann dabei der Abstand der Wärmedämmschichtstruktur vom Drucktank von einer gleichförmigen Beabstandung abweichen. Optional kann die Stützvorrichtung und/oder die Wärmedämmschichtstruktur an den axialen Enden des Zylinders des Drucktanks planar abgeschlossen sein. Alternativ kann die Stützvorrichtung an den Enden des Zylinders des Drucktanks kegelförmig abgeschlossen sein. Dabei können die Enden der Stützvorrichtung unterschiedliche Öffnungswinkel aufweisen. Dadurch kann erreicht werden, dass die Wärmedämmschichtstruktur bzw. MLI mit keiner oder maximal einer radialen Naht an jedem Ende des Zylinders ausgeführt werden kann, wodurch ein unerwünschter Wärmedurchgang durch die Wärmedämmschichtstruktur minimiert und die Fertigung vereinfacht werden kann.Optionally, the support device can be arranged and/or configured such that it provides a non-uniform spacing of the thermal barrier layer structure from the pressure tank. In other words, the spacing of the thermal barrier layer structure from the pressure tank can deviate from a uniform spacing. Optionally, the support device and/or the thermal barrier layer structure can be terminated in a planar manner at the axial ends of the cylinder of the pressure tank. Alternatively, the support device can be terminated in a conical manner at the ends of the cylinder of the pressure tank. The ends of the support device can have different opening angles. This makes it possible to design the thermal barrier layer structure or MLI with no or a maximum of one radial seam at each end of the cylinder, thereby minimizing unwanted heat transfer through the thermal barrier layer structure and simplifying production.

Der Drucktank kann einen mittleren Zylinderabschnitt aufweisen, welcher eine sich entlang einer Zylinderachse erstreckende zylindrische Form aufweist. An den beiden axialen Enden kann der Druckzylinder Endabschnitte aufweisen, welche optional halbkugelförmig und/oder planar und/oder kegelförmig ausgebildet sein können. Dabei können die beiden Endabschnitte gleichartig oder verschiedenartig voneinander ausgebildet sein.The pressure tank can have a central cylinder section, which has a cylindrical shape extending along a cylinder axis. At the two axial ends, the pressure cylinder can have end sections, which can optionally be hemispherical and/or planar and/or conical. The two end sections can be of the same or different configuration.

Die oben genannten und im Folgenden erläuterten Merkmale und Ausführungsformen sind dabei nicht nur in den jeweils explizit genannten Kombinationen als offenbart anzusehen, sondern sind auch in anderen technisch sinnhaften Kombinationen und Ausführungsformen vom Offenbarungsgehalt umfasst.The features and embodiments mentioned above and explained below are not only to be regarded as disclosed in the respective explicitly mentioned combinations, but are also encompassed by the disclosure content in other technically meaningful combinations and embodiments.

Weitere Einzelheiten und Vorteile sollen nun anhand der folgenden Beispiele und optionalen Ausführungsformen mit Bezug auf die Figuren näher erläutert werden.Further details and advantages will now be explained in more detail using the following examples and optional embodiments with reference to the figures.

Es zeigen:

Figur 1: einen Kryodrucktank gemäß einer optionalen Ausführungsform;
Figur 2: einen Kryodrucktank gemäß einer weiteren optionalen Ausführungsform;
Figur 3: ein Kraftfahrzeug gemäß einer optionalen Ausführungsform;
Figur 4: eine Wasserstofftankanlage gemäß einer optionalen Ausführungsform; und
Figur 5: einen Ausschnitt einer Stützvorrichtung 14 gemäß einer optionalen Ausführungsform.

They show:

Figure 1: a cryogenic pressure tank according to an optional embodiment;
Figure 2: a cryogenic pressure tank according to a further optional embodiment;
Figure 3: a motor vehicle according to an optional embodiment;
Figure 4: a hydrogen tank system according to an optional embodiment; and
Figure 5: a section of a support device 14 according to an optional embodiment.

In den folgenden Figuren werden gleiche oder ähnliche Elemente in den verschiedenen Ausführungsformen der Einfachheit halber mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.In the following figures, identical or similar elements in the various embodiments are designated by identical reference numerals for the sake of simplicity.

Figur 1 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Kryodrucktank 10 gemäß einer optionalen Ausführungsform. Der Kryodrucktank 10 weist innenliegend einen Drucktank 12 auf, welcher mittig einen Zylinderabschnitt 12a und an den Enden jeweils einen Endabschnitt 12b aufweist. Um den Drucktank herum ist eine Stützvorrichtung 14 angeordnet, welche eine Wärmedämmschichtstruktur 16 in Form einer Mehrlagenisolation stützt und vom Drucktank 12 beabstandet ist. Die Wärmedämmschichtstruktur 16 dient dabei zur Wärmedämmung des Drucktanks 12 gegenüber der Umgebung des Drucktanks 12. Außerhalb der Wärmedämmschichtstruktur 16 ist ein Außenbehälter 18 angeordnet, welcher evakuiert werden kann, um durch das Vakuum 19 im Innenraum des Außenbehälters 18 eine zusätzlich thermische Isolierung des Drucktanks von dessen Umgebung zu erzielen. Die beiden Endabschnitte 12b können durch das Lager 20 im Außenbehälter 18 befestigt sein. An dem Endabschnitten 12b können Anschlüsse und/oder Zugänge 22 zum Drucktank 12 ausgebildet sein, welche durch ein zusätzliches Wärmeschild 24 vor Wärmeeintrag geschützt sein können. Figure 1 shows a schematic representation of a cryogenic pressure tank 10 according to an optional embodiment. The cryogenic pressure tank 10 has an internal pressure tank 12, which has a cylindrical section 12a in the center and an end section 12b at each end. A support device 14 is arranged around the pressure tank, which supports a thermal barrier layer structure 16 in the form of multi-layer insulation and is spaced from the pressure tank 12. The thermal barrier layer structure 16 serves to thermally insulate the pressure tank 12 from the surroundings of the pressure tank 12. An outer container 18 is arranged outside the thermal barrier layer structure 16, which can be evacuated in order to achieve additional thermal insulation of the pressure tank from its surroundings through the vacuum 19 in the interior of the outer container 18. The two end sections 12b can be fastened in the outer container 18 by the bearing 20. Connections and/or accesses 22 to the pressure tank 12 can be formed at the end sections 12b, which can be protected from heat input by an additional heat shield 24.

Die Stützvorrichtung 14 zur Abstützung der Wärmedämmschichtstruktur 16 auf dem Drucktank 12 ist dabei dadurch gekennzeichnet, dass die Stützvorrichtung 14 eine Auflagefläche 26 für die Wärmedämmschichtstruktur 16 bildet und derart um den Drucktank herum anordenbar ist, dass die Auflagefläche 26 den Drucktank 12 zumindest teilweise umgibt. Die Auflagefläche 26 kann dabei flächig und/oder gitterförmig ausgebildet sein.The support device 14 for supporting the thermal insulation layer structure 16 on the pressure tank 12 is characterized in that the support device 14 forms a support surface 26 for the thermal insulation layer structure 16 and can be arranged around the pressure tank such that the support surface 26 at least partially surrounds the pressure tank 12. The support surface 26 can be flat and/or grid-shaped.

Die Stützvorrichtung 14 weist ferner zumindest einen variablen Abstandshalter 28 auf, welcher derart am Drucktank 12 angeordnet oder anordenbar ist, dass der zumindest eine Abstandshalter 28 die Auflagefläche 26 in einem veränderbaren Abstand vom Drucktank 12 positioniert. Gemäß der gezeigten Ausführungsform weist die Stützvorrichtung mehrere Abstandshalter 28 auf, welche als mechanische Federelemente 30 ausgebildet sind oder diese umfassen. Die mechanischen Federelemente weisen optional jeweils einen aus der Auflagefläche 26 herausragenden Vorsprung auf oder sind jeweils als ein aus der Auflagefläche 26 herausragender Vorsprung ausgebildet. Die aus der Auflagefläche 26 herausragenden Vorsprünge können aus einem die Auflagefläche 26 bildenden Element ausgestanzt sein.The support device 14 further comprises at least one variable spacer 28, which is arranged or can be arranged on the pressure tank 12 in such a way that the at least one spacer 28 positions the support surface 26 at a variable distance from the pressure tank 12. According to the embodiment shown, the support device comprises a plurality of spacers 28, which are mechanical spring elements 30 are formed or comprise these. The mechanical spring elements optionally each have a projection protruding from the support surface 26 or are each formed as a projection protruding from the support surface 26. The projections protruding from the support surface 26 can be punched out of an element forming the support surface 26.

Optional kann die Auflagefläche 26 fluiddicht ausgebildet sein.Optionally, the support surface 26 can be designed to be fluid-tight.

Die Stützvorrichtung kann dabei einen Teil einer Wärmedämmvorrichtung 32 für den Kryodrucktank 10 bilden. Die Wärmedämmvorrichtung umfasst dabei die oben beschriebene Stützvorrichtung 14 und die auf der Auflagefläche 26 der Stützvorrichtung 14 angeordnete Wärmedämmschichtstruktur 16.The support device can form part of a thermal insulation device 32 for the cryogenic pressure tank 10. The thermal insulation device comprises the support device 14 described above and the thermal insulation layer structure 16 arranged on the support surface 26 of the support device 14.

Die Wärmedämmschichtstruktur 16 kann als Mehrlagenisolationsstruktur ausgebildet sein oder eine solche umfassen.The thermal insulation layer structure 16 can be designed as a multi-layer insulation structure or comprise such a structure.

Die Wärmedämmschichtstruktur 16 und/oder die Stützvorrichtung 14 können zumindest eine Längenausgleichseinrichtung zur Ermöglichung einer Expansion der Wärmedämmschichtstruktur 16 bzw. der Stützvorrichtung 14 in eine axiale Richtung aufweisen.The thermal insulation layer structure 16 and/or the support device 14 may have at least one length compensation device to enable expansion of the thermal insulation layer structure 16 or the support device 14 in an axial direction.

Der in Figur 1 gezeigte Kryodrucktank10 umfasst demnach einen Drucktank 12 und eine Wärmedämmschichtstruktur 16 zur Wärmedämmung des Drucktanks 12 gegenüber einer Umgebung des Drucktanks. Der Kryodrucktank 10 umfasst ferner die Stützvorrichtung 14, die eine Auflagefläche 26 für die Wärmedämmschichtstruktur 16 bildet und derart um den Drucktank 12 herum angeordnet ist, dass die Auflagefläche 26 den Drucktank 12 zumindest teilweise umgibt. Ferner weist der Drucktank einen oder mehrere variable Abstandshalter 28 auf, welche derart am Drucktank 12 angeordnet sind, dass der zumindest eine Abstandshalter 28 die Auflagefläche in 26 einem veränderbaren Abstand 100 vom Drucktank 12 positioniert. Die Wärmedämmschichtstruktur 16 liegt auf der Auflagefläche 26 der Stützvorrichtung 14 auf und umgibt den Drucktank 12 teilweise oder vollständig.The Figure 1 The cryogenic pressure tank 10 shown accordingly comprises a pressure tank 12 and a thermal barrier layer structure 16 for thermally insulating the pressure tank 12 from the surroundings of the pressure tank. The cryogenic pressure tank 10 further comprises the support device 14, which forms a support surface 26 for the thermal barrier layer structure 16 and is arranged around the pressure tank 12 such that the support surface 26 at least partially surrounds the pressure tank 12. Furthermore, the pressure tank has one or more variable spacers 28, which are arranged on the pressure tank 12 such that the at least one spacer 28 positions the support surface at a variable distance 100 from the pressure tank 12. The thermal barrier layer structure 16 lies on the Support surface 26 of the support device 14 and partially or completely surrounds the pressure tank 12.

Die Stützvorrichtung 14 kann dazu ausgebildet sein, bei einem Ausdehnen des Drucktanks 12 den veränderbaren Abstand 100 der Auflagefläche 26 vom Drucktank 12 mittels des zumindest einen variablen Abstandshalters 28 zu verringern und/oder bei einem Zusammenziehen des Drucktanks 12 den veränderbaren Abstand 100 der Auflagefläche 26 vom Drucktank 12 mittels des zumindest einen variablen Abstandshalters 28 zu vergrößern.The support device 14 can be designed to reduce the variable distance 100 of the support surface 26 from the pressure tank 12 by means of the at least one variable spacer 28 when the pressure tank 12 expands and/or to increase the variable distance 100 of the support surface 26 from the pressure tank 12 by means of the at least one variable spacer 28 when the pressure tank 12 contracts.

Die Stützvorrichtung 14 kann dazu eingerichtet sein, einen Einfluss des Verringerns und/oder Vergrößerns des veränderbaren Abstands 100 auf eine Ausdehnung der Auflagefläche 26 zu reduzieren oder zu vermeiden.The support device 14 can be configured to reduce or avoid an influence of the reduction and/or increase of the variable distance 100 on an extension of the support surface 26.

Die Wärmedämmschichtstruktur 16 und/oder die Stützvorrichtung 14 können zumindest einen Faltenbalg aufweisen und dazu eingerichtet sein, mittels des zumindest einen Faltenbalgs eine Ausdehnung der Wärmedämmschichtstruktur 16 und/oder der Stützvorrichtung 14 in einer axialen Richtung 200, d. h. entlang der Zentralachse 200 bzw. Zylinderachse des Drucktanks 12, einem Ausdehnen und/oder einem Zusammenziehen des Drucktanks 12 in der axialen Richtung 200 anzupassen.The thermal insulation layer structure 16 and/or the support device 14 can have at least one bellows and can be configured to adapt, by means of the at least one bellows, an expansion of the thermal insulation layer structure 16 and/or the support device 14 in an axial direction 200, i.e. along the central axis 200 or cylinder axis of the pressure tank 12, to an expansion and/or a contraction of the pressure tank 12 in the axial direction 200.

Figur 2 zeigt einen Kryodrucktank 10 gemäß einer weiteren optionalen Ausführungsform, welcher in vielen Aspekten dem Kryodrucktank 10 gemäß der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform entspricht. Der in Figur 2 gezeigte Kryodrucktank weicht von der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform darin ab, dass die Stützvorrichtung 14 keinen gleichförmigen bzw. gleichmäßigen Abstand 100 zwischen der Auflagefläche 26 zum Drucktank 12 bereitstellt. Zudem kann die Stützvorrichtung 14 an den Endabschnitten 12b des Drucktanks planar oder kegelförmig abgeschlossen sein. Dabei können die Enden der Stützstruktur 14 in axialer Richtung unterschiedliche Öffnungswinkel aufweisen. Dies kann den Vorteil bieten, dass die Wärmedämmschichtstruktur mit keiner oder maximal einer radialen Naht an jedem Ende des Zylinders ausgeführt werden kann, wodurch der Wärmedurchgang durch die Wärmedämmschichtstruktur 16 reduziert oder minimiert werden kann und die Fertigung des Kryodrucktanks vereinfacht werden kann. Figure 2 shows a cryogenic pressure tank 10 according to a further optional embodiment, which in many aspects corresponds to the cryogenic pressure tank 10 according to the Figure 1 shown embodiment. The Figure 2 Cryopressure tank shown differs from the one in Figure 1 shown embodiment in that the support device 14 does not provide a uniform or even distance 100 between the support surface 26 and the pressure tank 12. In addition, the support device 14 can be planar or conically terminated at the end sections 12b of the pressure tank. The ends of the support structure 14 can have different opening angles in the axial direction. This can offer the advantage that the thermal insulation layer structure can be provided with no or at most one radial seam at each end of the cylinder, whereby the heat transfer through the thermal barrier layer structure 16 can be reduced or minimized and the manufacture of the cryogenic pressure tank can be simplified.

Figur 3 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Kraftfahrzeug 300 mit einem Kryodrucktank 10 gemäß einer optionalen Ausführungsform. Das Kraftfahrzeug kann als Nutzfahrzeug und optional als Lastkraftwagen ausgebildet sein. Das Kraftfahrzeug kann eine mit Wasserstoff betriebene Antriebsform aufweisen, wie etwa eine Brennstoffzelle und/oder einen Verbrennungsmotor zur Verbrennung von Wasserstoff. Dabei kann das Kraftfahrzeug mittels Wasserstoff betrieben werden, welcher dem Kryodrucktank 10 entnommen wird. Figure 3 shows a schematic representation of a motor vehicle 300 with a cryogenic pressure tank 10 according to an optional embodiment. The motor vehicle can be designed as a commercial vehicle and optionally as a truck. The motor vehicle can have a hydrogen-powered drive system, such as a fuel cell and/or an internal combustion engine for burning hydrogen. The motor vehicle can be powered by hydrogen taken from the cryogenic pressure tank 10.

Figur 4 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Wasserstofftankanlage 400 umfassend einen Kryodrucktank 10 gemäß einer optionalen Ausführungsform. Figure 4 shows a schematic representation of a hydrogen tank system 400 comprising a cryogenic pressure tank 10 according to an optional embodiment.

Figur 5 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Ausschnitt einer Stützvorrichtung 14 gemäß einer optionalen Ausführungsform. Gemäß der gezeigten Ausführungsform weist die Stützvorrichtung 14 einen Faltenbalg 34 als Längenausgleichseinrichtung auf, der eine Ausdehnung und Kompression der Stützvorrichtung 14 in die axiale Richtung 200 ermöglicht. Der Faltenbalg 34 kann optional über den gesamten Umfang des Drucktanks 12 und optional senkrecht zur axialen Richtung 200 ausgebildet sein. Der Faltenbalg 34 kann den Vorteil bieten, dass die Stützvorrichtung 14 einer etwaigen axialen Ausdehnung und/oder Kompression des Drucktanks 12 zumindest teilweise folgen kann. Alternativ oder zusätzlich kann auch eine auf der Stützvorrichtung 16 angebrachte Wärmedämmschichtstruktur 16 (siehe beispielsweise Figur 1) einen Faltenbalg aufweisen, um einer etwaigen axialen Ausdehnung und/oder Kompression des Drucktanks 12 und/oder der Stützvorrichtung 14 zumindest teilweise folgen zu können. Figure 5 shows a schematic representation of a section of a support device 14 according to an optional embodiment. According to the embodiment shown, the support device 14 has a bellows 34 as a length compensation device, which enables expansion and compression of the support device 14 in the axial direction 200. The bellows 34 can optionally be formed over the entire circumference of the pressure tank 12 and optionally perpendicular to the axial direction 200. The bellows 34 can offer the advantage that the support device 14 can at least partially follow any axial expansion and/or compression of the pressure tank 12. Alternatively or additionally, a thermal insulation layer structure 16 attached to the support device 16 (see, for example, Figure 1 ) have a bellows in order to be able to at least partially follow any axial expansion and/or compression of the pressure tank 12 and/or the support device 14.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1010: KryodrucktankCryogenic pressure tank
1212: Drucktankpressure tank
12a12a: Zylinderabschnitt des DrucktanksCylinder section of the pressure tank
12b12b: Endabschnitt(e) des DrucktanksEnd section(s) of the pressure tank
1414: StützvorrichtungSupport device
1616: WärmedämmschichtstrukturThermal insulation layer structure
1818: AußenbehälterOuter container
1919: Vakuumvacuum
2020: Lagerwarehouse
2222: Zugang zu DrucktankAccess to pressure tank
2424: WärmeschildHeat shield
2626: AuflageflächeSupport surface
2828: Abstandshalterspacers
3030: Federelementspring element
3232: WärmedämmvorrichtungThermal insulation device
3434: Faltenbalgbellows

100100: Abstand zwischen Auflagefläche und DrucktankDistance between support surface and pressure tank
200200: Zentralachse bzw. Zylinderachse des Drucktanks bzw. axiale RichtungCentral axis or cylinder axis of the pressure tank or axial direction
300300: Kraftfahrzeugmotor vehicle
400400: WasserstofftankanlageHydrogen tank system

Claims

Support device (14) for supporting a thermal insulation layer structure (16) on a pressure tank (12), characterized in that

- the support device (14) forms a support surface (26) for the thermal insulation layer structure (16) and can be arranged around the pressure tank (12) in such a way that the support surface (26) at least partially surrounds the pressure tank (12); and

- the support device (14) has at least one variable spacer (28) which is arranged or can be arranged on the pressure tank (12) in such a way that the at least one spacer (28) positions the support surface (26) at a variable distance (100) from the pressure tank (12).

Support device (14) according to claim 1, wherein the support surface (26) is flat and/or grid-shaped.

Support device (14) according to claim 1 or 2, wherein the at least one spacer (28) has a plurality of mechanical spring elements (30).

Support device (14) according to claim 3, wherein the mechanical spring elements (30) each have a projection protruding from the support surface (26) or are each designed as a projection protruding from the support surface (26).

Support device (14) according to claim 4, wherein the projections protruding from the support surface (26) are punched out of an element forming the support surface (26).

Support device (14) according to one of claims 1 to 4, wherein the support device (14) is designed to surround the pressure tank in a fluid-tight manner.

Thermal insulation device (32) for a cryogenic pressure tank (10), comprising: - a support device (14) according to one of the preceding claims; and

- a thermal insulation layer structure (16) arranged or arrangeable on the support surface (26) of the support device (14).

Thermal insulation device (32) according to claim 7, wherein the thermal insulation layer structure (32) is designed as or comprises a multi-layer insulation structure.

Thermal insulation device (32) according to claim 7 or 8, wherein the thermal insulation layer structure (16) and/or the support device (14) have at least one bellows to enable expansion of the thermal insulation layer structure (16) or the support device (14) in an axial direction (200).

Cryogenic pressure tank (10), comprising: - a pressure tank (12);

- a thermal insulation layer structure (16) for thermally insulating the pressure tank (12) from an environment of the pressure tank (12);

characterized in that the cryogenic pressure tank (10) further comprises: - a support device (14) which forms a support surface (26) for the thermal insulation layer structure (16) and is arranged around the pressure tank (12) in such a way that the support surface at least partially surrounds the pressure tank (12); and - at least one variable spacer (28) which is arranged on the pressure tank (12) in such a way that the at least one spacer (28) positions the support surface (26) at a variable distance (100) from the pressure tank (12); wherein the thermal insulation layer structure (16) rests on the support surface (26) of the support device (14) and partially or completely surrounds the pressure tank (12).

Cryogenic pressure tank (10) according to claim 10, wherein the support device (14) is designed to reduce the variable distance (100) of the support surface (26) from the pressure tank (12) by means of the at least one variable spacer (28) when the pressure tank (12) expands and/or to increase the variable distance (100) of the support surface (26) from the pressure tank (12) by means of the at least one variable spacer (28) when the pressure tank (12) contracts.

Cryogenic pressure tank (10) according to claim 11, wherein the support device (14) is configured to reduce or avoid an influence of the reduction and/or increase of the variable distance (100) on an extension of the support surface (26).

Cryogenic pressure tank (10) according to one of claims 10 to 12, wherein the thermal barrier layer structure (16) and/or the support device (14) have at least one length compensation device and are configured to adapt an expansion of the thermal barrier layer structure (16) and/or the support device (14) in an axial direction (200) to an expansion and/or a contraction of the pressure tank (12) in the axial direction (200) by means of the at least one length compensation device.

Cryogenic pressure tank (10) according to one of claims 10 to 13, wherein the support device (14) is fluid-tight.

Cryogenic pressure tank (10) according to claim 14, wherein the support device (14) has at least one passage and/or at least one evacuation line to enable evacuation of a volume region between the pressure tank and the support device from outside the cryogenic pressure tank.

Motor vehicle (300) with a cryogenic pressure tank (10) according to one of claims 10 to 14.

Hydrogen tank system (400) comprising a cryogenic pressure tank (10) according to one of claims 10 to 14.