DD224829A5

DD224829A5 - Einlage fuer explosionsgefaehrdete behaelter

Info

Publication number: DD224829A5
Application number: DD84264592A
Authority: DD
Inventors: Helmut J Lichka
Original assignee: Helmut J Lichka
Priority date: 1983-06-27
Filing date: 1984-06-27
Publication date: 1985-07-17
Also published as: HUT35180A; JPS60501643A; AT383562B; IT8421596A0; HU194742B; IT1176311B; MA20157A1; ATA234283A; WO1985000113A1; US4927045A; DE3466935D1; EP0151132A1; ZA844891B; EP0151132B1; NZ208680A

Abstract

Die Erfindung betrifft Fuellelemente fuer explosionsgefaehrdete, mindestens eine Einfuell- oder Auslassoeffnung aufweisende Behaelter, zur Bildung einer waermeableitenden bzw. elektrisch leitenden raeumlichen Struktur. Waehrend es Ziel der Erfindung ist, die Gebrauchswerteigenschaften explosionsgefaehrdeter Behaelter fuer Fluessigkeiten oder Gase auf kostenguenstige Weise zu erhoehen, besteht die Aufgabe darin, saemtliche Arten explosionsgefaehrdeter Behaelter fuer Fluessigkeiten oder Gase ohne Oeffnung und sogar ohne Ausbau, beispielsweise von einem Fahrzeug, explosionssicher zu machen. Erfindungsgemaess wird diese Aufgabe derart geloest, dass die Ausdehnung der Fuellelemente hoechstens in einer Richtung den Durchmesser der groessten Oeffnung des Behaelters dauernd uebertrifft. Auf diese Weise ist es moeglich, die Fuellelemente nachtraeglich in den fertigen Behaelter einzubringen. Fig. 1

Description

Berlin, den 12. 12. 1984 AP 8 25 D/264 592/8 64 154/25/38

Einlage für explosionsgefährdete Behälter

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf Füllelemente für explosionsgef ährdete, mindestens eine Einfüll- oder Auslaßöffnung aufweisende Behälter, zur Bildung einer wärraeableitenden bzw. elektrisch leitenden "räumlichen Struktur.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Insbesondere aus US-PS 3 356 256 ist der Vorschlag bekanntgeworden, .in explosionsgefährdete.Sehälter ein räumliches Gitterwerk aus Metall einzubringen, welches örtliche Oberhitzungen durch rasche Wärmeableitung verhindert und den Behälter damit explosionssicher macht. Bei der bekannten Einrichtung wird das erforderliche Gitterwerk aus Lagen von Streckmetall hergestellt, die wie Tuchballen aufgewickelt und bereits bei der Herstellung des Tanks in diesen eingebracht werden. Die Notwendigkeit, den Tank bei seiner Herstellung mit einer derartigen Explosionssicherung zu versehen oder aber ihn zur Einbringung des Metallgitters aufzuschweißen und anschließend wieder zusammenzusetzen, hat dazu geführt, daß der erwähnte Vorschlag bisher schwer praktikabel war. Vor allem war es nicht möglich, Gasbehälter und Gasflaschen durch ein wärmeleitendes, räumliches Metallgitter gegen Explosionen zu sichern, da hier eine Einbringung des Gitters bei der Herstellung schwierig, eine nach-

trägliche Einbringung durch teilweise Zerstörung des Behälters überhaupt unzulässig wäre«

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist as, die Gebrauchswerteigenschaften explosionsgefährdeter Behälter für Flüssigkeiten oder Gase auf kostengünstige Weise zu erhöhen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, sämtliche Arten explosions-, gefährdeter Behälter für Flüssigkeiten oder Gase ohne 'Öffnung und sogar ohne Ausbau, beispielsweise von einem Fahrzeug, explosionssicher zu machen«

Diese Aufgabe wird erfindungsgeraäß dadurch gelöst, daß die Ausdehnung der Füllelemente höchstens in einer Richtung den Durchmesser der größten öffnung des Behälters dauernd übertrifft« Auf diese Weise ist es möglich, die Füllelemente nachträglich in den fertigen Behälter einzubringen, was somit den Grundgedanken der Erfindung darstellt.

Die erfindungsgemäßen Füllelemente können aus verschiedenen Materialien hergestellt werden, welche.einerseits rasche Wärmeableitung bzw, elektrostatische Ableitung gewährleisten und andererseits den Füllelementen eine Struktur verleihen, welche es ermöglicht, mit geringem Verlust an nutzbaren Volumen den Tankinhalt in kleine Teilbereiche zu unterteilen. Außer Aluminium, insbesondere anodisiertem Aluminium, kommen rostfreier Stahl oder Staniol in Betracht; zu besseren

chemischen Stabilisierung können diese Metalle mit galvanischen Schichten überzogen werden* Es ist jedoch auch möglich, Kunststoffe wie Polyurethan oder Polysulfone zu verwenden, sofern ihre Leitfähigkeit beispielsweise durch Graphitbeimengung hinreichend erhöht wird

Die Kunststoffteile können dabei durch Spritz-, Schneid-, Gieß- oder Stanztechnik hergestellt werden.

Grundsätzlich kommen verschiedenste Formen von Füllelementen zur Durchführung des Erfindungsgedankens in Betracht.-Erfindungsgemäß ist somit, daß die Lamellen aus einer Aluminiumlegierung, ,ros.t-fcei.em...Stahl oder ,aus Staniol etc

bestehen. Ebenso ist erfindungsgemäß, daß die Lamellen von einem Tragteil oder mehreren Tragteilen abstehen« Weiterhin ist erfindungsgemäß, daß der Tragteil linienförmig, beispielsweise ein Draht ist. Erfindungsgemäß ist auch, daß die Laraellen zwischen verdrillten Drähten gehalten sind

Vorteilhaft ist es, wenn der Tragteil ein Flächengebilde, , beispielsweise ein Steg ist. Darüberhinaus ist erfindungsgemäß, daß die Ausdehnung des Füllelementes in einer Richtung jene der Einfüllöffnung um ein Vielfaches übersteigt. Erfindungsgemäß ist ebenso, daß die Füllelemente aus Metallfolien bestehen, welche insbesondere durch Falten, Kleben oder Stecken zu einer flüssigkeitsdurchlässigen räumlichen Struktur verbunden sind. Weiterhin ist erfindungsgemäß, daß die r'istallfolien- Poren und/oder einstückig abragende Flächen aufweisen. ErfindungsgemäS ist auch, daß die Füllelamente aus einem leitenden Kunststoff bestehen. Weiterhin ist erfindungsgemäß , daß der Kunststoff ein vorzugsweise offenzalliger Kunststoffschaum ist. Vorteilhaft ist, wenn der Kunststoff schaum Kugel-, iVürfel- oder Röhrenform aufweist.

Ebenso ist vorteilhaft, wenn die Füllelemente mit einer chemisch stabilisierenden galvanischen Schicht überzogen sind. Erfindungsgemäß ist ebenso, daß der Behälter mit Füllelementen teilweise gefüllt ist. Die durch die Einfüll- oder Auslaßöffnung des eingebaut bleibenden Behälters eingebrachten Fülleleraente müssen zumindest das ganze freie Gasvolumen des Tanks erfassen, sich unter dem Einfluß von Bewegungen des Tankinhaltes sowie darüberliegender Füllelemente also nicht wesentlich zusammendrücken. Andererseits müssen benachbarte Füllslemente sich aber entlang ihrer benachbarten Bereiche an hinreichend vielen Stellen berühren, damit es nicht dort zu einer Unterbrechung der Wärmeableitung bzw. der elektrischen Ableitung und damit zu verminderter Explosionssicherheit kommt.

Trotz der prinzipiell bestehenden Möglichkeit, die Füllelemente ganz verschieden zu strukturieren, ist es besonders vorteilhaft, wenn die Füllelemente mit einer Vielzahl divergierender Lamellen versehen sind. In diesem Fall können die bürstenartig aufgebauten Fülleleraente selbst dann durch eine Einfüllöffnung eingebracht werden, wenn sie während der Einbringung kurzfristig komprimiert werden müssen. Dies ist insbesondere bei der Beschickung von Gasbehältern mit enger Öffnung von 3edeutung. Im Inneren des Behälters nehmen dia laraellierten Füllelemente wieder ihre ursprüngliche Gestalt an ; sie durchdringen sich gegenseitig in ihren oberflächennahen Bereichen, wobei die gegenseitige Annäherung jedoch auf das notwendige Maß beschränkt ist. Insbesondere für kubische Behälter ist es sogar möglich, ein einziges großes bürstenähnliches Element unter Ausnutzung dessen Elastizität einzuführen, welches den gesamten Behälterhohl-

raum ausfüllt. Es ist ohne weiteres möglich, durch Abstimmung von Zahl und Diraensionierung der Lamellen einerseits . zu erreichen, daß die erforderlichen Wärmebrücken bzw. elektrisch ableitenden Ketten zwischen den Füllelementen entstehen, daß andererseits das insgesamt durch die Füllelemente verdrängte Flüssigkeits- oder Gasvoluraen in der Größenordnung von ca. 1,7 - Z % des Behältervolumens bleibt.

Schlingerbewegungen infolge Massenträgheit werden durch die Elemente unterdrückt.

Auch wenn die Verwendung von Füllelementen mit divergierenden Lamellenbüscheln insofern vorteilhaft ist,-als derartige Füllelemente durch Einfüllöffnungen eingebracht werden können, welche nur durch Verformung des Süschels passierbar sind, sind durchaus auch andere Elementformen erfindungsgemäß verwendbar. Soweit es sich um metallische Elemente handelt, ist hier insbesondere daran gedacht, diesen durch geeignete Faltung eine Struktur zu geben, welche einerseits die gegenseitige Berührung der Elemente an möglichst vielen Punkten sicherstellt, andererseits deren Zusammensacken am Grunde des Behälters verhindert. Die Zahl der in diesem Sinne möglichen geometrischen Formen ist praktisch unbegrenzt, da dünne Metallbleche miteinander verbunden, ineinander verschachtelt, zick-zick-förmig gefaltet oder spiralenförmig ausgebildet usw. werden können. Auch ballartige, durch Zusammenknüllen von Folien entstehende Formen sind verwendbar, soweit die Folien hinreichend perforiert sind, um die Füllung des Behälters mit Flüssigkeit nicht zu behindern.

Sine wesentliche Unterscheidung besteht noch darin, ob die Füllelemente als Einzelstücke oder in fortlaufenden Streifen

in den Behälter eingefüllt werden. Bestehen die Füllelemente im wesentlichen aus Kunststoffschaum, wird man sie im allgemeinen in Form kleiner Kugeln oder Würfeln einfüllen. Insbesondere die erwähnten Lamellenbüscheln werden hingegen praktischerweise an einem oder mehreren Drähten angeordnet und an diesem fortlaufend in den Behälter eingeführt.

Zum Beispiel kann das auf einer Mittelachse, gebildet durch einen oder zwei Drähte basierende Sicherheitselement in derartiger Größe erzeugt werden, daß auch die Einführung von nur einem Großelement genügt, um einen Treibstofftank, Tankfahrzeug etc, zu besichern. Das hat den bis dato kon-. kurrenzlosen Vorteil, daß diese Großelemente vom Tank schnell und leicht wieder entfernt werden können, was für die Tankreinigung wesentlich ist.

Wir können sogar im Tank selbst durch Hinführung von kleineren Elementen Großelement erzeugen, indem durch eine eingebrachte Mittelachse diese Elemente rundherum befestigt werden oder in dar Mitte befestigt werden oder einfach durch einen oben- und untenliegenden Draht miteinander verwunden werden. Durch Rückwindung können die Elemente leicht wieder entnommen werden bzw, können zur Reinigung von der Mittelachse wieder abmontiert werden.

Außerdem können durch die Variisrung der Elementgrößen maßgeschneiderte, preisgünstige Problemlösungen erzielt werden. Es ist wesentlich zu erwähnen, daß die aus Aluminiumlegierung •gen und anderen elektrisch leitenden Materialien bestehenden Elemente bestens geeignet sind, die explosionsgefährdsten Ursachen der statischen Aufladung zu beseitigen und dadurch auch bei Kunststofftanks Problemlösungen anbietet, um der-

artige Tanks für den Tansport gefährdeter Güter tauglich zu machen. Der gleiche Effekt gilt auch für Behälter mit Glasfaser verstärkte Kunststoff-Auskleidungen.

Die aus, zum Beispiel Alurainiumlegierungen gefertigten Tanksicherheitseleraente sind auch ideal als kathodischer Korrossionsschutz geeignet. Sie wirken in Metalltanks als "Opferanode", d. h. daß derartig beschickte und gesicherte Tanks von innen nicht rosten können. Der anodische Elementabbau ist z. B. bei 100 my starken Elementen derartig langwierig, daß die Lebensdauer der Elemente die allgemein üblicher Tanks übertrifft.

Ausführungsbeispiel

Die erfindungsgemäße Lösung soll nachfolgend in mehreren Äusführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1: in schematischer schaubildlicher Darstellung ein erfindungsgemäßes Füllelement;

Fig. 2: eine Abwandlung eines Ausführungsbeispieles nach Fig. 1;

Fig. 3: einen Elementstreifen mit fixiert durchgehendem Steg und mit beidseitig in Lamellendurchmesser eingeschnittenen Abtrennungen der einzelnen Lamellen;

Fig. 4: ein über die Drähte verdrehtes Element nach Fig. 3;

Fig. 5: ein Füllelement in Form eines Einzslbüschels bzw. ein zweites Füllelement in Form eines laraellenmäSg nicht durchgehenden Einzelbüschels;

Fig« 6: verschiedene mögliche Laraellenformen;

Fig. 7: ein durch Faltung und Verbindung einer ebenen Folie erzeugtes Füllelement;

Fig. 8; ein durch Ineinanderstecken von zwei Teilen erzeugtes Fülleleraent ;

Fig. 9: ein streifenartiges Füllelement aus Metallwolle;

Fig* 10: eine poröse Kugel aus leitendem Schaum bzw. einen Würfel oder rechteckiges Schaumelement«

Fig. 11: die Anordnung von Füllelementen in einer Spiritus-Sicherheitsflasche;

Fig. 12: symbolhaft hohlkugelförmige Elemente mit abragenden oder invertierten Lamellen;

Fig. 13: ein röhrenförmiges Element aus Drahtgitter;

Fig. 14: ein röhrenförmiges Element aus Metallfolie mit Poren und abragenden Flächen;

Fig. 15: einen kubischen befüllten Tank mit nur einem Bürstenelement;

Fig. 16: einen kubischen Tank mit gewundenem Element und

Fig. 17: ein schnecken- oder ballförmig zusammengerolltes Element.

Der Aufbau das in Fig. 1 dargestellten Füllelementes entspricht durchaus jenem einer Flaschenbürste. Zwischen zwei Drähten (3), die miteinander verdrillt werden, werden in Abständen oder büschelweise Lamellen (2) angebracht, die von

den als Tragteil für die Lamellen (2) dienenden Drähten (3) aus radial divergieren. Auch an einem Einzeldraht (4) können wie Fig. 2 dargestellt, die Büschel von Lamellen (2) angeordnet werden. Während die Füllelemente nach Fig. 1 und 2 als fortlaufende Kette in beliebigen Verlegeformen in die Behälter eingeführt werden, sind die Lamellenbüschel nach Fig. 5 dazu bestimmt, einzeln durch die Behälteröffnung eingeworfen zu werden.

Damit eine besondere Stabilität der Lamellen erreicht wird, könnte wie in Fig. 3 bzw. 4 gezeigt wird, bei einem Streifen ein durchlaufender Steg (5) ausgebildet ,sein und die Lamellenstruktur in den Streifen beidseitig nur eingeschnitten werden, so daß durch Verdrehen dieses Streifens oder mehrerer Streifen um einen Draht bzw. zwei Drähte die Lamellenabstehung nach allen Seiten stabil erfolgen kann.

Wie Fig. 6 zeigt, kann die Form der Lamellen in weiten Grenzen divergieren, wobei Zahl, Größe und Steifigkeit der Lamellen jeweils so zu wählen sind, daß aneinanderliegende Füllelemente (1) hinreichende Kontaktflächen ausbilden, andererseits sich aber nicht so weit durchdringen, daß. ein großes Zusatzgewicht durch die Füllung entsteht bzw. der nutzbare Tankinhalt wesentlich verringert wird.

Die Form des Tragteiles für die Lamellen muß keineswegs linienförmig sein. Lediglich beispielsweise sei erwähnt, daß solche Lamellen auch auf Metallflächen angeordnet sein können, die wiederum zylindrisch oder kugelförmig (Fig. 12) ausgebildet sein können. In diesem Fall ist es allerdings notwendig, auch ins Innere der durch die Tragteile gebildeten

Hohlkörper Laraellen abstehen zu lassen, damit auch aus dem Inneren dieser Hohlkörper eine rasche Wärme- und elektrische Ableitung erfolgen kann.

Als Einzelelement ausgebildet sind, die Ausführungsformen nach Fig. 7 die, wie erwähnt, nur eine von vielen im Belieben des Durchschnittsfachraannes stehende Gestaltungsmöglichkeiten für relativ stabile geometrische Körper mit geringer Raumfüllung darstellt*

Wesentlich für die Erfindung ist, wie erwähnt, nicht die Verwendung neuer Materialien für die Behälterfüllung, sondern die Verwendung dieser Materialien in einer Form, welche ihre Einführung in den Behälter ermöglicht, Metallwolle, die sich in dieser Hinsicht bewährt hat, kann beispielsweise in Form der in Fig. 7 dargestellten Streifen Kunststoff-Form in der Form der in Fig. 8 dargestellten Kugel oder Würfeln oder Rechtecke oder auch anderer geometrischer Formen eingeführt werden..

Zur Erstellung der Ableitungskette ist es notwendig, daß sich die einzelnen Elemente berühren, siehe z. 3. Fig. 11*

Verschiedene Behälterarten werden durch die Erfindung überhaupt erst mittels eingefüllter Metallstrukturen gegen Explosion schützbar. Als Beispiel hierfür seien kunststoffgeblasene Treibstofftanks oder auch kubische Kunststoffbehälter für den Transport gefährlicher Güter oder auch z. 3. Gasflaschen genannt, wc jeweils die Herstellung der Füllung im Zuge des Erzeugungsvorganges unmöglich wäre. Als Beispiel hierfür zeigt Fig. 11 eine Sicherheitsflasche (S)', beispielsweise mit Spiritus gefüllt, wie sie zum Anzünden etwa eines Holzkohlengrilles im Haushalt Verwendung

findet und welche durch das Einfüllen erfindungsgemäßer Füllelemente (1) durch die Öffnung hier nicht mehr explosionsgefährdet ist. Diese Sicherheitsflasche (6) zum Grillen kann natürlich auch aus Kunststoff erzeugt werden»

Die erfindungsgemäBen Explosionsunterdrückungselamente sind für sämtliche Arten von Kraftfahrzeugen und deren Treibstoffbehälter, für sonstige Zwecke verwendbare, angetriebene Fahrzeuge sowie für jegliche Art von Luftfahrzeugen und deren Treibstoffbehälter sowie für jegliche Art von Gastanks, Gasflaschen für den industriellen und chemischen Bereich sowie für Haushalts- und Fanrzeugbereich bestens geeigneti

Claims

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Erfindunqsanspruch

1. Einlage für explosionsgefährdete, mindestens eine Einfülloder Auslaßöffnung aufweisende Behälter, zur Bildung einer Wärmeableitenden bzw. elektrisch ableitenden räumlichen Struktur, gekennzeichnet dadurch, daß die Ausdehnung der Füllelemente (1) höchstens in einer Richtung den Durchmesser der größten Öffnung des Behälters dauernd übertrifft.
2. Einlage nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch» daß die Füllelemente (1) mit einer Vielzahl divergierender Lamellen (2) versehen sind.
3. Einlage nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Lamellen aus einer Aluminiumlegierung, rostfreiem Stahl oder aus Staniol etc. bestehen.
4. Einlage nach Punkt 2 oder 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Laraellen (2) von einem Tragteil oder mehreren Tragteilen abstehen.
5. Einlage nach Punkt 4, gekennzeichnet dadurch, daß der Tragteil linienförmig, beispielsweise ein Draht (4) ist.
6. Einlage nach Punkt 5, gekennzeichnet dadurch, daß die Lamellen (2) zwischen verdrillten Drähten (3") gehalten sind. -
7. Einlage nach Punkt 4, gekennzeichnet dadurch, daß der Tragteil ein Flächengebilde, beispielsweise ein Steg (5) ist.
8. Einlage nach einem der Punkte 1 bis 7, gekennzeichnet dadurch, daß die Ausdehnung des Füllelementes (1) in einer Richtung jene der Einfüllöffnung ura ein Vielfaches übersteigt.
9. Einlage nach einem der Punkte 1 bis 7, gekennzeichnet dadurch, daß die Füllelemente aus Metallfolien bestehen, welche insbesondere durch Falten, Kleben oder Stecken zu einer flüssigkeitsdurchlässigen räumlichen Struktur verbunden sind.
10.,Einlage nach Punkt.9, gekennzeichnet dadurch, daß die, Metallfolien Poren und/oder einstückig abragende Flächen (7) aufweisen.
11. Einlage nach einem der Punkte 1 bis 7, gekennzeichnet dadurch, daß die Füllelemente aus einem leitenden
Kunststoff bestehen.
12. Einlage nach Punkt 11, gekennzeichnet dadurch, daß der Kunststoff ein vorzugsweise offenzelliger Kunststoffschaum ist.
13. Einlage nach Punkt 12, gekennzeichnet dadurch, daß der Kunststoffschaum Kugel-, Würfel- oder Röhrenform aufweist.
14. Einlage nach einem der vorhergehenden Punkte, gekennzeichnet dadurch, daß die Füllslemente mit einer chemisch stabilisierenden galvanischen Schicht überzogen sind.
15. Behälter, gekennzeichnet dadurch, daß er mit Füllelementen teilweise gefüllt ist.

Hierzu 1 Seite Zeichnung.