CN109844398B - 具有用于积聚在内衬和纤维增强层之间的燃料的排出口的压力容器 - Google Patents

具有用于积聚在内衬和纤维增强层之间的燃料的排出口的压力容器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于储存燃料的压力容器。所述压力容器包括内衬、纤维增强层、至少一个端部件和至少一个排出口。纤维增强层至少在部分区域上围绕内衬。端部件至少在部分区域上被纤维增强层覆盖。所述至少一个排出口用于将在处于内衬和纤维增强层之间的边界层中积聚的待排放的燃料导出。排出口至少在部分区段上围绕端部件。排出口这样设置和构造，使得待排放的燃料从边界层逸出到排出口中。

Description

具有用于积聚在内衬和纤维增强层之间的燃料的排出口的压 力容器
技术领域
在这里公开的技术涉及一种压力容器，其具有用于积聚在内衬和纤维增强层之间的燃料的排出口。
背景技术
这种用于储存燃料的压力容器是已知的。它们通常包括内衬20 和包围内衬20的纤维增强层21(见图1)。可能出现内衬20相比于纤维增强层21具有更高的燃料渗透率的情况。由此，燃料可能积聚在内衬和纤维增强层21之间。在某些情况下，这种燃料积聚能够通过可能能够构造在压力容器颈部11上的间隙71逸出(参见公开号为DE 10 2009 042401 A1的德国专利申请的图1和14)。为了补救，在DE 10 2009 042401 A1中提出为内衬配备气体阻隔层。
发明内容
在这里公开的技术的一个优选的任务在于，减少或消除先前已知解决方案的至少一个缺点或者提供替选方案。在这里公开的技术的任务尤其在于，避免或者更好地控制较大量的燃烧气体从处于内衬和纤维增强层之间的边界层中经由压力容器颈部逸出到压力容器的安装空间中。另外的优选的任务能够从在这里公开的技术的有利效果中得出。所述任务通过一种用于储存燃料的压力容器解决。
在这里公开的技术涉及一种用于储存在环境条件下呈气态的燃料的压力容器。所述压力容器例如能够在借助压缩的(“压缩天然气”＝CNG，Compressed Natural Gas)或液化的(LNG)天然气或者氢气运行的机动车中使用。压力容器例如可以是低温压力容器(＝CcH2) 或高压气体容器(＝CGH2)。高压气体容器构造用于，基本上在环境温度下在约350巴(＝相对于大气压的过压)、此外优选约700巴或更高的标称工作压力(也称nominalworking pressure或NWP)的情况下长期储存燃料。低温压力容器适合于，在前述工作压力的情况下，即使在显著低于机动车的工作温度的温度下也储存燃料。
压力容器包括内衬。该内衬构成中空体，燃料储存在该中空体中。内衬例如能够由铝或钢或者它们的合金制成。此外，优选所述内衬能够由塑料制成。
压力容器包括至少一个纤维增强层。该纤维增强层能够至少在部分区域上、优选完全地包围内衬。纤维增强层通常也被称为层压材料或者外罩或者铠装(Armierung)。通常使用纤维增强塑料(也缩写为FVK或者FKV)作为纤维增强层，例如碳纤维增强塑料(CFK)和/或玻璃纤维增强塑料(GFK)。纤维增强层适宜地包括嵌入塑料基质中的增强纤维。尤其是能够改变基质材料、增强纤维的类型和分量及其定向，以便产生期望的机械和/或化学特性。优选将连续纤维用作增强纤维，其能够通过缠绕和/或编织来施加。
在内衬和纤维增强层之间能够设有运输层(英语：透气层breather layer)。该运输层尤其能够这样透气地构造，使得通过内衬扩散的燃料能够流入其它区域，例如朝向压力容器的端部。为此，运输层例如能够构造微通道或微间隙。但不是必须设有这种运输层。于是，在这里公开的、处于内衬和纤维增强层之间的边界层能够同时构成该运输层。
此外，在这里公开的压力容器包括至少一个端部件，所述端部件构造在压力容器的一个端部上并且优选构造在两个端部上。端部件在至少一个端部上包括用于燃料的至少一个流体通道。另一端部于是通常不具有流体通道。通过所述至少一个流体通道为压力容器添加燃料和/或从压力容器中取出燃料。通常为此设有端部件开口，将阀单元(＝罐上阀On-Tank-Valve，OTV)装入、尤其是旋入该端部件开口中。所述端部件可以是单独的部件(于是通常称为凸台，Boss)。但是作为替选，所述端部件也能够与内衬一体式地或者一件式地构造。端部件包括在安装状态中通常从压力容器中导出的颈部(英语：neck)以及沿着压力容器的轴向方向增宽进入到压力容器中的部分。优选该端部件由金属材料、例如铝制成。
在这里公开的纤维增强层能接直接地或者间接地至少部分地覆盖所述在这里公开的端部件。纤维增强层能够至少在部分区域上直接靠置在端部件上。作为替选还能够在端部件和纤维增强层之间设置有至少一个层。例如能够在一个构造方案中将所述内衬或者运输层至少在部分区域上仍然设置在纤维增强层和端部件之间。
此外，在这里公开的压力容器包括至少一个排出口，所述排出口构造用于，将已渗透或者积聚在处于内衬和纤维增强层之间的边界层中的或者积聚的且待排放的燃料(下面简称为：“待排放的燃料”) 导出。
所述排出口尤其是能够这样设置和构造，使得不会由于待排放的燃料的排出而出现压力容器的热损坏和/或相比于不具有排出口的压力容器仅出现较小的热损坏。
由此至少能够进一步降低对压力容器的部件或者与压力容器相邻的部件的热影响的可能性。
所述排出口能够这样构造并且设置在端部件上，使得在待排放的燃料排出到压力容器的周围环境中的情况下至少在纤维增强层的附近 (优选在整个排出口处)无法产生火焰和/或无法保持火焰。
在这里公开的技术的情况下，“无法产生和/或保持火焰”的特征在此是指，当燃料从排出口中排出时，不会导致火焰形成，和/或即使基于另外的影响已经导致了火焰形成，但是穿过排出口排出的燃料也无法进一步维持所述火焰。所述排出口能够这样优选地设置，使得燃料基于在环境压力和边界层中的燃料压力之间的压差能够这样快速地从边界层中逸出，使得在边界层中的燃料压力和压力容器内部压力之间的压差小于极限差压。在此，在边界层中的燃料压力和压力容器内部压力之间的该极限差压可以是如下的压力，在高于该压力的情况下存在内衬脱离或者说内衬膨胀进入压力容器内部中的危险。有利地，该材料构成表面，燃料经由该表面逸出。
优选所述排出口(尤其是所述在这里公开的至少一个流出开口) 能够这样构造，使得燃料的质量流保持在如下极限值以下，在该极限值的情况下在空气中通过排出的燃料维持火焰是可能的。所述在英语中被称为“flame quenching limit(火焰熄灭极限)”的极限值首先与流出开口的几何结构有关(参见Butter等人发表于期刊InternationalJournal of hydrogen energy上的“Limits for hydrogen leaks that can supportstable flames”，34(2009)，5174-5182)。例如对于氢气而言，该极限值在具备理想条件的优化的燃烧器几何结构的情况下为 3.9μg/s并且在从挤压螺旋连接中泄漏的情况下约为28μg/s。即：如果质量流低于该对于优化的燃烧器几何结构的值，则可靠地排除了基于流出的燃料而维持火焰的情况。也就是说，该质量流构成对于保守解释的极限值。
即：如果用于流出开口的氢气质量流保持低于3.9μg/s的极限值，则能够有利地避免形成火焰。优选所述在这里公开的多个流出开口这样构造，使得分别从各个流出开口中排出的氢气流分别具有低于 3.9μg/s的极限值的质量流。优选地，所述多个流出开口这样间隔开，使得不会导致所述分别从各个流出开口中流出的氢气流(具有浓度升高)的相互作用。有利地也能够在这里减少或者排除火焰的形成。
在此，排出口能够完全地亦或也能够仅仅部分地围绕端部件引导，优选地围绕端部件的颈部引导。优选所述排出口能够与端部件同心地设置。排出口能够设在压力容器的一个端部上，亦或优选设在两个端部(也称拱顶部)上。排出口的具体的几何结构能够在俯视图中以及在横向剖视图中改变并且尤其是也能够不同于闭合的环形。因此，例如也能够将围绕端部件的颈部周围设置在压力容器壁中的凹部视为 (在这里于是被允许进入压力容器壁中的)排出口，尽管这些凹部不具有闭合的环形和/或不构成单独的部件。
压力容器能够这样设计，使得积聚在边界层中的燃料在至少一个燃料排出部位处流入排出口中。所述燃料排出部位尤其能够设在纤维增强层的外表面上，尤其是设在纤维增强层和端部件之间。除非未设有覆盖燃料排出部位的排出口，否则燃料就可能在燃料排出部位处逸出到周围环境中。所述排出口尤其能够设置用于，为了导出在处于内衬和纤维增强层之间的边界层中积聚的且待排放的燃料而在该边界层和所述在这里公开的至少一个流出开口之间建立流体连接。
排出口也能够与端部件一件式地构造。在这里公开的流出开口能够设在端部件的从压力容器中导出的颈部中。优选所述至少一个排出口能够设为凸缘或者说外罩或者凸缘部段(下面简称为：“凸缘”)。优选所述凸缘从外部包围端部件、尤其是端部件的颈部。在此，凸缘能够直接地或者间接地靠置或者说贴靠在压力容器的壁部上，优选在纤维增强层的外侧面上。因此也就是说：还可能有可能的覆盖层至少在部分区域上设置在纤维增强层和凸缘之间。尤其是所述凸缘能够构造成，使纤维增强层的变形在远离内衬的方向上减小。特别优选所述凸缘至少在部分区段上紧密地靠置在压力容器壁上或者说靠置在纤维增强层的外侧面上。在此，能够至少在部分区段上将密封元件设在凸缘和纤维增强层之间。该密封元件在材料和尺寸方面这样设计，使得其能够在压力容器的整个压力和温度范围内补偿在纤维增强层和端部件之间的变形和移动并且保持其密封作用。
适宜地，在这里公开的排出口不会干涉罐上阀。后者能够独立于排出口进行更换。此外，排出口对罐上阀的螺旋连接的密封性也不具有消极影响。所公开的是一种相对简单、成本有利和/或节省空间的结构。排出口从外部作用到纤维增强层上。由此降低了堵塞的排放通道导致燃料寻找其它路径从压力容器中离开的可能性。整体上能够在这里提高可靠性。
在这里示出的排出口或者说凸缘能够这样设置，使得基质材料尤其是在制造纤维增强层期间不会堵塞排出口的或者说凸缘的流动通道。
在这里公开的技术的一个构造方案中，排出口或者凸缘能够至少部分地设置在压力容器壁的(优选纤维增强层的)凹部中。
在这里公开的压力容器、在这里公开的排出口和/或在这里公开的流出开口能够具有至少一个阻火器(英语：Flame trap)或者至少一个防火屏，其防止火焰穿透。这种阻火器或者防火屏是已知的，并且例如在本生灯、矿灯或者煤气炉的情况下使用。防火屏的工作原理例如基于：通过装入件或者说流动通道使火焰前锋冷却至一定程度，使得火焰在防火屏后方无法进一步扩散。能够为燃料在排出口中的流体通道规定阻止火焰穿透的横截面与长度比例关系。
例如能够在排出口中(尤其是在这里公开的凸缘中)设有具有最大间隙宽度的间隙，所述间隙小于试验确定的燃料的最高极限间隙宽度。优选所述排出口这样构造，使得排出口的最大间隙宽度小于 0.64mm。由此能够避免在排出口内部导致火焰形成(如果压力容器装有氢气)。所述经试验确定的最高极限间隙宽度(英语：maximum experimental safegap，MESG)是两个平板之间的最大间距，在该最大间距的情况下，火焰(也在爆炸的范畴内)穿过间隙传播恰好仍然是可能的。该最高极限间隙宽度为0.08毫米。火焰熄灭间隙(英语：quenching gap)是两个平板之间的如下间距，在该间距的情况下，在空气中点燃原则上可燃的气体混合物恰好仍然被抑制。在氢气的情况下，该火焰熄灭间隙是0.64mm。基于爆炸压力，MESG始终窄于火焰熄灭间隙(quenching gap)。对于在这里公开的技术而言，极限间隙宽度适宜地是火焰熄灭间隙(quenching gap)。
优选所述排出口或者说流出开口至少在待排放的燃料排出到周围环境中的区域中具有耐高温材料。在一种设计中，排出口或者说流出开口能够由如下材料、尤其是由如下金属材料(金属或者金属合金) 制成，所述材料具有高于燃料的燃烧温度的熔化温度。例如天然气火焰在空气中的燃烧温度(亦或火焰温度)是1970℃，而氢气火焰在空气中的燃烧温度最大为2130℃。因此，在保守设计中能够相应地使用熔化温度高于这些相应值的金属，例如熔化温度达到3400℃以上的钨。由此确保，即使在排放部位处形成火焰的情况下，排出口也正常工作。此外，金属材料辅助燃料气体的冷却并且由此提高排出口防穿透的能力。
通过试验和/或热模拟能够表明，排出口的最大温度由于冷却效应始终显著低于火焰温度，使得实际上也允许排出口处金属的熔化温度更低，而不会导致功能损失。
有利地，端部件和排出口能够由金属制成。这积极地作用到作为阻火器的特性上。此外降低了塑料流入排出口流动通道中的危险。此外也考虑陶瓷。陶瓷通常具有极高的耐高温性。
所述至少一个排出口能够具有至少一个流出开口或者多个流出开口(下面简称为“至少一个流出开口”)，待排放的燃料能够通过所述流出开口排出到周围环境中。在此，所述至少一个流出开口的流出开口几何结构能够这样设计，使得火焰无法产生和/或保持。优选所述至少一个流出开口构成为文丘里喷嘴或者构成为吸入式喷射泵。这种喷嘴能够在燃料排出的同时吸入环境空气，由此能够实现燃料和环境空气的有利混合。有利地，所述至少一个流出开口能够构成为阻火器或者构成为防火屏。有利地，在这里公开的压力容器、尤其是排出口能够具有多个流出开口，待排放的燃料通过这些流出开口排出到周围环境中。在一个优选的构造方案中，所述流出开口能够这样相互间隔开，使得在流出开口处无法产生和/或保持火焰。尤其是所述流出开口的间隔能够这样选择，使得这样不会导致氢气流的相互作用，从而使单独不易燃的氢气流这样结合，使得产生可燃的氢气流。
所述至少一个流出开口能够由至少一种塑料材料构造，所述塑料材料优选能够是氢气可渗透的和防水的。
在所述至少一个流出开口上能够设有阀。所述至少一个阀能够构造用于，控制或者调节燃料的流出。优选所述阀是被动阀、尤其是纯机械阀。所述至少一个阀能够将燃料适宜地排放到周围环境中，尤其是当超过燃料引导区域中的压力极限值时。所述至少一个阀尤其能够构成为止回阀，其阻止燃料回流和环境空气进入燃料引导区域中。所述阀例如能够包括弹性层。该弹性层能够构造用于，当燃料引导区域中的压力超过压力极限值时释放所述至少一个流出开口。有利地能够在弹性层中设有多个流出开口。例如能够在弹性层中设有穿孔或者说孔，所述穿孔或者说孔在大气压下是闭锁的并且在高于压力极限值、例如1.5barü(即相对于大气压达到1.5bar超压)、优选0.5barü并且特别优选0.1barü时打开。
在这里公开的技术的一个有利的构造方案中，所述至少一个排出口在其燃料排出面中至少在部分区域上包括燃料可穿透的或者说燃料可渗透的材料。即，材料本身是燃料可穿透的。这其中例如包括多孔材料、金属纤维材料和/或膜。这种材料具有基本上均匀的燃料可穿透性，该燃料可穿透性仅在对于功能可忽略不计的程度上改变(例如由于制造公差)。没有燃料可穿透的材料例如是实际上燃料不可渗透的材料，但是在所述燃料不可渗透的材料中事后加工出宏观的排出通道 (例如具有>1mm的直径)。燃料能够从燃料排出面中这样排出，使得无法产生和/或无法保持火焰。燃料可穿透材料在这里构造多个流出开口。
在一个构造方案中，膜能够这样构造，使得其对于燃料(例如氢气)而言是可穿透的并且对于燃料的至少一种反应物、尤其是环境空气基本上(即除了可忽略不计的量之外)而言是不可穿透的。
有利地，来自周围环境的反应物(例如氧气)不能够进入到在这里公开的排出口的内部空间中。
燃料排出面至少能够为50cm2，优选至少为100cm2并且特别优选至少为400cm2。燃料排出面尤其能够与内衬表面具有相同的数量级。所述材料能够构造用于，分散燃料和/或限制燃料排出到周围环境中。尤其是所述材料适合于，即使在燃料间歇性地从边界层中释放期间也减少燃料的质量流或者将燃料的质量流分散至足够大的面上，使得无法产生和/或保持火焰。尤其是所述材料能够这样限制与面积相关的燃料排出，使得穿过这些材料(尤其是在释放期间)的与面积相关的质量流这样小，使得无法产生和/或保持火焰。所述材料和相对于周围环境的燃料排出面适宜地这样选择，使得在释放期间可能出现的最大的燃料质量流低于能够维持燃料火焰和/或让燃料火焰产生的燃料质量流极限值。
优选所述金属纤维材料构成为纺织品、针织物或者构成为无纺布。多孔材料例如可以是开孔材料、优选是多孔金属材料、并且特别优选是烧结材料。优选所述膜是氢气可渗透的和防水的。例如能够使用塑料膜、尤其是聚合物膜，其同样也能够构成为如在这里公开的那样的弹性层。
所述至少一个流出开口和/或所述燃料排出面能够与纤维增强层的向外朝向周围环境的外表面间隔至少10mm、优选至少20mm。由此能够减小所述排出的燃料热地作用到纤维增强层上的可能性。
排出口能够构成用于，至少部分地催化转化待排放的燃料。为此，排出口能够具有催化剂材料，该催化剂材料适宜地与环境空气流体连接。由此能够有利地在从边界层中排出的燃料排出到周围环境中之前使其至少部分地催化转化。
排出口能够构造用于，将待排放的燃料至少部分地并且至少暂时地通过吸附作用接纳。在此，术语“吸附作用”包括吸收和吸附。吸附是一种物理过程，在该物理过程中，物质(通常是分子)保持附着在其它物质的表面上并且堆积在其表面上。化学吸收描述的是接纳原子、分子或者离子的过程或者将其“分解”为其它相的过程。这不是指表面上的累积(吸附)，而是指接纳到吸收相的自由容积中。换言之，能够设有燃料吸附储存装置，其构造用于，储存待排放的燃料并且稍后将其重新输出。该燃料吸附储存装置能够构造用于，至少接纳这样多的燃料质量流，使得所述在部分地间歇性释放期间在边界层中出现的质量流被减小至如下程度，使得所述然后在排出口处瞬间排出到周围环境中的燃料量低于排放极限值。
在排出口中能够设置有至少一个燃料吸附储存装置，其在安装在压力容器上或者中的状态中至少部分地能够被气体、尤其是环境空气环流和/或至少部分地穿流。尤其是所述排出口能够这样可设置在或者设置在机动车中，使得燃料吸附储存装置在机动车行驶的情况下能够被通过行驶产生的行驶风环流或者穿流。由此有利地得到一个自清洁系统，其在特别适合排放燃料的时间点上(即在行驶的期间)排放燃料。优选所述燃料吸附储存装置至少部分地、优选完全地设置在纤维增强层外部。
此外，在这里公开的技术包括用于提高氧化剂、惰性气体和/或环境空气流至排出口的流动速率的装置，尤其是
a.流至至少一个流出开口，和/或
b.流至至少一个间隙，和/或
c.流至燃料可穿透材料，和/或
d.流至燃料吸附储存装置。
下面未对部件a.至d.进行明确说明。但是在描述对排出口的穿流或者环流时，应当一并包括这些特殊的实施方案。所述用于提高流动速率的装置包括：
-在机动车行驶的期间环境空气的旁通管；和/或
-压缩空气储存装置；和/或
-氧化剂输送装置，尤其是空气输送装置。
在一个构造方案中能够设置至少一个氧化剂输送装置，所述氧化剂输送装置这样输送氧化剂，使得排出口能够至少部分地被环流和/ 或至少部分地被穿流。
为此例如能够使用燃料电池系统的氧化剂输送装置。燃料电池系统的氧化剂输送装置设置用于，为燃料电池系统的阴极提供氧化剂。例如能够在燃料电池系统的阴极送风装置中、或者在阴极侧的燃料电池旁路中设有如下分支，该分支在燃料电池系统的氧化剂输送装置和排出口之间建立流体连接。
所述压力容器或者压力容器系统能够包括至少一个流动改变元件，其尤其是能够基于控制装置的信号改变所述至少部分的环流和/ 或至少部分的穿流。该流动改变元件可以是活门或者阀。该流动改变元件例如能够设置在处于氧化剂输送装置和燃料吸附储存装置之间的流体连接中，尤其是设置在分支的下游。但是该流动改变元件同样能够应用在一种具有环流的环境空气的构造方案中，例如以便使所述环境空气转向。
此外，优选所述在这里公开的压力容器包括至少一个探测装置以用于探测待排放的燃料。该探测装置构造用于，检测燃料吸附材料的温度变化。此外，所述探测装置能够设置用于，从所述温度变化中确定对于压力容器的泄漏具有指示性的值。在此，所述泄漏能够回溯至燃料穿过内衬的渗透，但是或者也能够回溯至其它的内衬泄漏，其通过排出口或者通过燃料吸附储存装置被排出。所述值例如能够表示逸出的燃料量质量流，优选表示每个时间单位装入燃料吸附储存装置中的和/或输出的燃料量。
适宜地，在这里公开的探测装置能够设置用于，调节和/或控制流动改变元件和/或氧化剂输送装置。例如能够使流动改变元件和/或氧化剂输送装置这样运行，使得在第一时间中所述排出口至少部分地被氧化剂至少部分地环流或者穿流并且在第二时间中不被环流或者穿流。由此，进入排出口中的脏污更少和/或车辆的空气阻力和/或车辆的能量需求更小。
在此，所述第一时间例如可以是固定的时间间隔。作为替选，所述第一和第二时间能够与吸附储存装置中的燃料有关。例如当燃料吸附储存装置中的燃料高于一定的量时能够冲洗吸附储存装置。
探测装置自身能够包括控制装置。作为替选或者作为附加，该任务和/或在这里公开的技术的另外的控制任务能够由其它的控制装置承担。
此外，在这里公开的技术包括一种用于将在压力容器的内衬和纤维增强层之间积聚的且待排放的燃料导出的方法。根据在这里公开的方法，待排放的燃料被中间储存在燃料吸附储存装置中。
所述方法能够包括如下步骤，根据该步骤，燃料吸附储存装置被环境空气至少部分地环流或者穿流，使得燃料吸附储存装置连续地将中间储存的燃料输出至环境空气中。
所述方法能够包括如下步骤，根据该步骤，设置在机动车中的压力容器的燃料吸附储存装置被行驶风这样环流或者穿流，使得燃料吸附储存装置将燃料输出至环境空气中。
在这里公开的方法能够包括如下步骤，根据该步骤，至少一个氧化剂输送装置这样输送氧化剂，使得燃料吸附储存装置至少部分地被环流或者至少部分地被穿流。在这里公开的方法能够包括如下步骤：
-检测对于待排放的燃料和/或对于压力容器内部压力具有指示性的信号；以及
-基于检测到的信号改变所述至少部分的环流和/或至少部分的穿流。
在此，尤其是能够使用压力容器内部压力的时间变化历程来对待排放的燃料进行预估：因此，穿过内衬的壁的渗透本身首先与内衬内侧和内衬外侧之间的压差是成正比的。另一方面，在压力容器内部压力较高的情况下，在内衬和CFK铠装之间积聚的氢气的流出可能完全地或部分地被阻断并且在较低压力的情况下才被释放。
优选对要输送给燃料吸附储存装置的氧化剂进行过滤，优选通过处于燃料电池系统的氧化过滤器上游的空气过滤器进行过滤。
在这里公开的方法能够包括如下步骤：
-检测燃料吸附储存装置的温度变化；以及
-确定对于压力容器的泄漏具有指示性的值。
此外，在这里公开的技术包括一种用于制造在这里公开的压力容器的方法，该方法包括如下步骤：
-将纤维增强层(120)施加到内衬(110)上；以及
-优选在纤维增强层(120)硬化之后，将至少一个排出口(150) 安装在压力容器的端部上，使得排出口(150)直接地或者间接地贴靠在纤维增强层(120)的外侧面上。
换言之，在这里公开的技术涉及一种压力容器，在所述压力容器的情况下，逸出到凸台的周围环境中的燃料质量流能够在压力容器的一个或者两个侧面/端部上分别通过耐高温的装置被捕获，所述耐高温装置具有局部的流出开口，类似于煤气灶燃烧器的流出开口。该装置的精确的几何结构、尤其是流出开口的数量和尺寸以及该装置的内部容积能够这样设计，使得在该装置的内部(即在靠近CFK处)无法产生火焰。如果将容积限制得足够窄，则在燃料空气混合物的情况下无法产生火焰或者火焰无法传播，因为通过燃烧物的周围环境壁部的冷却吸取的热量大于火焰传播可能需要的热量。尤其是能够根据“quenchinggap”设置极限间隙宽度。
优选所述装置包括至少一个流出开口，所述流出开口能够构成为喷嘴并且在待排放的质量流的区域上以文丘里喷嘴的方式携带空气氧气。燃烧的位置和所述流出开口的定向能够这样选择，使得在燃料排出时长不受限制的情况下和对于所有具有重要意义的质量流而言不会出现对于装置、压力容器和/或车辆其余部件的影响。作为替选，在端部件或者说凸台上的泄漏能够经由纤维材料分散，优选经由网状的、无序的织物、针织物或者无纺布、并且特别优选由金属纤维材料、例如钢丝绒制成)分散。作为替选或者作为补充，尤其是多孔烧结金属能够用于分散氢气质量流。由此，一方面使燃料的排出部位转移(即离开纤维塑料复合材料)并且使(每个排出部位的)局部的质量流降低至“可燃的”并且长期形成火焰(火焰自身可维持)的值以下。具有高的导热能力、尤其是具有高于纤维增强层的传导能力的材料能够附加地用作阻火器或者防火屏或者能够增强阻火器的效果。火焰(如果其一旦产生)于是可能无法传播直至燃料排出部位。有利地能够规定，通过所提及的装入件将可能存在的火焰前锋冷却至如下程度，使得火焰无法扩散到防火屏后方的区域中。
作为替选或者作为附加，排出部位的“外罩”能够衬有燃料吸附材料，例如诸如活性炭或金属氢化物粉末的吸附材料。该燃料吸附材料例如能够在机动车辆的静止状态(泊车、停车、加油)中收集燃料泄漏。紧接着在行驶期间新鲜空气穿流燃料吸附材料。通过该穿流使装入的燃料再次解吸。在这种冲洗的情况下出现的燃料的解吸流相比于环流的或者穿流的空气这样小，使得冲洗气体离开具有相对小的燃料浓度的燃料吸附材料。
燃料进入周围环境中的排出位置能够适宜地与点火源和/或热敏部件这样间隔开地设置，使得在排出口和点火源或者热敏部件之间不会发生或只有很少的相互作用。优选所述排出位置设在通风良好的或者相比于压力容器(尤其是其端部件)更良好地通风的位置上。
可能能够在穿流吸附剂之后将空气团再次输送给氢气消耗装置 (内燃机、燃料电池)。因此，该原理与活性炭过滤器具有相似性，所述活性炭过滤器在传统的燃料供应设备中被用于避免废气排放。在这里公开的吸附储存装置、例如吸收过滤器也可能用作探测单元。由于吸附和解吸过程放热地或者吸热地进行，因此通过温度测量(主要在考虑环境温度或者说流入的空气的温度的情况下)可能能够直接或间接地探测泄漏。完全普遍地，对燃料的这种探测在其它泄漏的情况下也可能是一种用于发现泄漏的适当手段。
能够设有一种借助通风装置、泵或者低压的主动穿流(压缩机的空气抽吸——类似于汽油箱中的活性炭过滤器的冲洗)。此外可能适宜的是，通过主动式活门控制/调节所述穿流。例如只有在一定的油箱压力下(在所述油箱压力的情况下可预计少量的穿过透气层的氢气泄漏)，吸附储存装置才被穿流并且由此使吸附储存装置还原。这其中的优点在于，使空气通过量和由此使“污垢带入”受到限制。当然也能够设有过滤器以便在冲洗时保护吸附储存装置。在这下面公开的探测装置能够控制/调节主动元件。
所述至少一个流出开口尤其能够构成为阻火器。流出开口或者排出口优选耐高温地构造。流出开口或者排出口能够适宜地由金属材料 (金属或金属合金)构造。排出口也能够与端部件一件式地构造。排出口尤其能够设置用于，为了将在处于内衬和纤维增强层之间的边界层中积聚的待排放的燃料导出而在该边界层和所述至少一个排出开口之间建立流体连接。优选所述流出开口能够设置在端部件的从压力容器中导出的颈部中。优选所述至少一个流出开口这样布置和定向，使得待排放的燃料从纤维增强层的外表面流动离开地从所述至少一个流出开口中流出，例如以如下方式：待排放的燃料首先与压力容器纵向轴线A-A同轴地或者成锐角地流出。
附图说明
现在根据附图阐述在这里公开的技术。在附图中：
图1示出已知的用于储存燃料的压力容器；
图2示出压力容器100的一个示意性的横向剖视图；
图3示出压力容器100的一个另外的示意性的横向剖视图；
图4至图6示出被接纳到弹性层中的阀33；以及
图7示出压力容器100的一个另外的示意性的横向剖视图。
具体实施方式
图2示意性地示出压力容器100。该压力容器包括内衬110，该内衬被纤维增强层或者说铠装120包围。在这里，在拱顶区域中设置有端部件130，内衬110的一个端部贴靠在该端部件的内侧面上。端部件130包括颈部132，在该颈部中旋入了罐上阀(On-Tank-Valve)170。为此，在端部件130中设有具有内螺纹的流出开口，罐上阀170的螺纹嵌入该内螺纹中。所述至少一个灌注和取出管路未在这里示出，该灌注和取出管路伸入到内衬110的内部。此外，端部件130包括变宽的区域134，该变宽的区域的一个侧面贴靠在内衬110上并且该变宽的区域的另一侧面在这里被纤维增强层120完全包围。纤维增强层120 在这里紧固地贴靠在所述变宽的区域134上。端部件130例如能够由铝制成。同样可以设想，将在这里公开的技术应用到如下的压力容器 100上，在该压力容器的情况下，端部件130和内衬110一件式地(例如在一个制造过程步骤中)制成。
燃料(在这里为氢气)在内衬110和纤维增强层120之间积聚，所述燃料沿着在内衬110和增强纤维层120之间的边界层缓慢移动至拱顶部(氢气以虚线示出)。在拱顶部的区域中，氢气渗入到纤维增强层120和所述变宽的区域134之间并且由此逐渐到达端部件130的颈部132处。在端部件130的颈部132上设有在这里构成为凸缘的排出口150。该凸缘150环状地包围颈部132。在一个优选的构造方案中，凸缘150通过卡口式连接或者通过螺旋连接固定在颈部外侧上(在这里未示出)。凸缘150能够具有至少一个流出开口3。所述流出开口3在这里构成为具有特定长度和特定间隙宽度的间隙。在此，间隙长度和间隙宽度这样选择，使得流出开口在这里用作阻火器或者防火屏。换句话说，间隙的宽度和长度这样选择，使得可能在凸缘150内部形成的火焰不会到达外部和/或在凸缘150的外侧上的可能的火焰不会进入凸缘150的内部。由此无法产生火焰和/或已有的火焰无法保持。
为了密封凸缘150的内部空间，在这里设有密封件152，其贴靠在纤维增强层120的外表面上。
图3示出在这里公开的技术的一个另外的构造方案。下面仅讨论与根据图2的构造方案相比具有不同之处的排出口150。排出口150 在这里又构成为凸缘150。但并非必须如此。
凸缘150在这里包括径向变宽的区域，在该径向变宽的区域中设置有燃料吸附储存装置136。待从处于内衬110和纤维增强层120之间的边界层中排放的燃料在这里经由在端部件130和纤维增强层120 之间形成的通道进入凸缘150的内部空间中并且在那里至少部分地被燃料吸附储存装置136容纳。燃料吸附储存装置136具有外表面或者说燃料排出面，其能够被环境空气、优选被行驶风至少部分地环流或者穿流。环境空气的该环流/穿流引起向周围环境释放燃料，其中，该连续进行的燃料释放伴随相对小的燃料质量流。如在图2中的情况那样，在图3的情况下燃料的流动也这样朝外部定向(离开压力容器壁部)，使得对纤维增强层120和/或内衬110造成热负载的可能性减小。
同样能够设有燃料可穿透的材料、尤其是燃料可渗透的膜136、多孔材料或者金属纤维材料136来代替燃料吸附储存装置136。金属纤维材料相比于塑料纤维具有更良好导热的效果。该解决方案的基本构思是，延缓待排放的燃料的流出，以便因此减小对纤维增强层120 造成热负载的可能性。所述燃料可穿透的材料136在这里构造多个微观的流出开口136，所述流出开口这样间隔开并且关于其相应的燃料质量流受限，使得无法产生和/或保持火焰。
替代于或者附加于所述燃料可穿透的材料和吸附储存装置，也能够如在图4至图6中示出的那样设有多个流出开口3。
图4示意性地示出如例如能够安装在在这里公开的压力容器系统中的多个流出开口3的透视图。各个流出开口3分别相互间隔开地设置。每个单独的流出开口3都能够在其质量流方面受到限制。
图5示出当不应有燃料穿过流出开口3流出时的放大的视图。例如当少量的燃料进入边界层中时。流出开口3在这里构造在排出口的燃料排出面31上或者说构造在其中。此外，在流出开口3上设有弹性体层32。在该弹性体层32中构造有孔或者说穿孔，所述孔或者说穿孔在该运行状态中是闭锁的并且也就是说所述孔或者说穿孔在这里构成闭合的阀33。因此，燃料不从燃料引导区域2进入车辆周围环境1 中。压力容器系统的以及燃料电池系统的另外的部件已简化省略。
图6示出当燃料应穿过流出开口3流出时的放大的视图。在燃料引导区域2和周围环境1中存在压差。该压差引起，闭锁的孔或者说穿孔、即阀33打开并且燃料能够穿过流出开口3逸出。在此，流出开口3通过弹性体材料和在构成刚性外壳的表面中的冲孔构造。流出开口3能够这样构造，使得能够从流出开口的每个流出开口中逸出最大的燃料质量流。该最大的燃料质量流在这里低于能够维持燃料火焰和/ 或让燃料火焰产生的燃料质量流极限值。换言之：如果由于渗透氢气导致氢气侧2上的压力升高，则通过压差使所述弹性的底层这样变形，使得将流出开口3释放。在此，所述刚性的外壳支撑底层并且使其稳定。
图7示出一种构造方案，在该构造方案的情况下，所述至少一个流出开口3能够如已结合图2阐述的那样设计。所述至少一个流出开口3尤其是能够构成为阻火器。流出开口3或者说排出口150在这里耐高温地构造。流出开口3或者说排出口150能够适宜地由金属材料 (金属或者金属合金)构造。如在这里示出的那样，排出口150也能够与端部件一件式地构造。排出口150尤其能够设置用于，为了将在处于内衬110和纤维增强层120之间的边界层中积聚的且待排放的燃料导出而在该边界层和所述至少一个流出开口3之间建立流体连接。优选所述流出开口3设置在端部件的从压力容器中导出的颈部132中。优选所述至少一个流出开口3这样设置和定向，使得从纤维增强层120 的外表面流动离开的待排放的燃料从所述至少一个流出开口3中流出。在这里，待排放的燃料首先与压力容器纵向轴线同轴地流出。但是也能够规定，待排放的燃料例如与压力容器纵向轴线A-A成锐角地流出。根据周围环境的具体情况(例如其几何结构和性质)，与压力容器纵向轴线成钝角的流出也可能是合理的，例如以便避免直接流出到罐上阀170上。
根据图2和图3以及图4至图6的各实施例同样是可以组合的。如果在紧邻压力容器的周围环境中设有燃料传感器，则能够借助在这里公开的技术有利地进一步减小其错误触发的可能性。同样能够设想，燃料不会被排放到压力容器的周围环境中，而是(在可能的情况下在经过另外的预处理之后)继续使用。
出于易读性的原因，简化地部分省略了“至少一个”的表述。只要在这里公开的技术的特征是以单数或者非特指地进行描述的(例如压力容器/所述压力容器、端部件/所述端部件、内衬/所述内衬、纤维增强层/所述纤维增强层、密封件/所述密封件、排出口/所述排出口、凸缘/所述凸缘、阻火器/所述阻火器、流出开口/所述流出开口、金属纤维材料/所述金属纤维材料、多孔材料/所述多孔材料、探测装置/所述探测装置、燃料吸附储存装置/所述燃料吸附储存装置等)，则同时也应当一并公开了其复数(例如所述至少一个压力容器、所述至少一个端部件、所述至少一个内衬、所述至少一个纤维增强层、所述至少一个密封件、所述至少一个排出口、所述至少一个凸缘、所述至少一个阻火器、所述至少一个流出开口、所述至少一种金属纤维材料、所述至少一种多孔材料、所述至少一个探测装置、所述至少一个燃料吸附储存装置等)。
以上对本发明的描述仅用于解释说明的目的，而不是为了限制本发明。在本发明的范畴内能够进行不同的变化和变型而不脱离本发明及其等同物的范围。

Claims (20)

1.用于储存燃料的压力容器(100)，所述压力容器包括：
-内衬(110)；
-至少在部分区域上包围所述内衬(110)的纤维增强层(120)；
-端部件(130)，其中，所述端部件(130)至少部分地被纤维增强层(120)覆盖；
-用于将在处于内衬(110)和纤维增强层(120)之间的边界层中积聚的且待排放的燃料导出的至少一个排出口(150)，
其中，所述排出口(150)设置和构造成，使得所述待排放的燃料从边界层逸出到排出口(150)中，所述排出口(150)至少在部分区段上包围端部件(130)，在排出口(150)上设有至少一个间隙，以用于排放所述待排放的燃料，其中，每个间隙具有小于0.64mm的最大间隙宽度。
2.根据权利要求1所述的压力容器(100)，其中，所述排出口(150)具有至少一个阻火器。
3.根据权利要求2所述的压力容器(100)，其中，所述排出口(150)至少在如下区域中具有耐高温的材料，在所述区域中待排放的燃料排出到周围环境中。
4.根据权利要求3所述的压力容器(100)，其中，所述排出口(150)由金属材料或者陶瓷材料制成。
5.根据权利要求4所述的压力容器(100)，其中，所述排出口(150)由如下金属材料制成，所述金属材料具有高于燃料的燃烧温度的熔化温度。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的压力容器(100)，其中，所述排出口(150)构成为凸缘，并且所述凸缘直接或者间接地贴靠在纤维增强层(120)的外侧面上。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的压力容器(100)，
-所述排出口(150)构造成，使得待排放的燃料的排出的质量流保持低于一个极限值，从该极限值起在空气中能够维持燃料火焰；和/或
-所述排出口(150)具有至少一个流出开口(3)，所述流出开口构造成，使得从每个流出开口(3)中每秒逸出少于3.9微克的质量流。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的压力容器(100)，其特征在于，所述排出口(150)具有至少一个流出开口(3)，待排放的燃料穿过所述流出开口排出到周围环境中，其中，所述流出开口(3)构成为文丘里喷嘴。
9.根据权利要求1至5中任一项所述的压力容器(100)，其特征在于，所述排出口(150)具有多个流出开口(3)，待排放的燃料穿过所述流出开口排出到周围环境中，其中，各流出开口(3)相互间隔开，使得来自相邻的流出开口(3)的燃料不会形成共同的燃料火焰。
10.根据权利要求9所述的压力容器(100)，其中，所述排出口(150)在燃料排出面中至少在部分区域上包括燃料可穿透的材料，其中，燃料穿过燃料排出面排出到周围环境中，并且所述燃料可穿透的材料构成所述多个流出开口(3)。
11.根据权利要求10所述的压力容器(100)，其中，所述燃料可穿透的材料是金属纤维材料、多孔材料或者塑料材料。
12.根据权利要求10或11所述的压力容器(100)，其中，所述燃料可穿透的材料(136)与纤维增强层(120)的外表面至少间隔开10mm地设置。
13.根据权利要求12所述的压力容器(100)，其中，所述燃料可穿透的材料(136)与纤维增强层(120)的外表面至少间隔开20mm地设置。
14.根据权利要求1至5中任一项所述的压力容器(100)，其中，所述排出口(150)具有至少一个流出开口(3)，待排放的燃料穿过所述流出开口排出到周围环境中，其中，所述至少一个流出开口(3)与纤维增强层(120)的外表面至少间隔开10mm地设置。
15.根据权利要求14所述的压力容器(100)，其中，所述至少一个流出开口(3)与纤维增强层(120)的外表面至少间隔开20mm地设置。
16.根据权利要求1至5中任一项所述的压力容器(100)，所述压力容器还包括探测装置(152)，以用于探测待排放的燃料。
17.根据权利要求1至5中任一项所述的压力容器(100)，其中，所述排出口(150)具有至少一个流出开口(3)，待排放的燃料穿过所述流出开口排出到周围环境中，其中，在所述流出开口(3)上设有阀(33)，并且所述阀(33)构造用于，控制燃料的流出。
18.根据权利要求17所述的压力容器(100)，其中，所述阀(33)，构成为止回阀，所述止回阀阻止至燃料引导区域(2)中的回流。
19.根据权利要求18所述的压力容器(100)，其中，所述阀(33)设置在弹性层(32)中，所述弹性层构造用于，当所述燃料引导区域中的压力超过极限值时释放所述流出开口(3)。
20.根据权利要求1至5中任一项所述的压力容器(100)，其中，所述排出口(150)不与用于为压力容器添加燃料和/或用于取出燃料的管道系统流体连接。
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