DE102005018193A1

DE102005018193A1 - Dichtungssystem und Verfahren zur Bestimmung der Unversehrtheit einer Dichtung

Info

Publication number: DE102005018193A1
Application number: DE102005018193A
Authority: DE
Inventors: David J. Jupp
Original assignee: Dynetek Industries Ltd
Current assignee: Dynetek Industries Ltd
Priority date: 2004-04-23
Filing date: 2005-04-19
Publication date: 2005-11-10
Also published as: CA2504495A1; US20050236778A1

Abstract

Ein Dichtungssystem für eine Hochdruck-Brennstoffflasche weist eine Innendichtung und eine Außendichtung auf, die einen Einsatz in einem Hals der Flasche abdichten. Permeationsraten als Folge der Differenzdrücke über den Dichtungen werden über beide Innen- und Außendichtungen ausgeglichen, um in einem Zwischenraum zwischen den Dichtungen einen konstanten Druck beizubehalten. Die Permeation wird durch geeignete Auswahl von Dichtungsmaterialien oder der Dichtungsgeometrie ausgeglichen oder durch Vorsehen einer Druckentlastungsvorrichtung an dem Zwischenraum, um einen sich in dem Zwischenraum aufgebauten zu hohen Druck jenseits eines gewünschten Zwischendrucks abzulassen. Indem man den Zwischendruck niedriger als den Flaschendruck und höher als den Atmosphärendruck hält, resultiert dies in geringeren Druckdifferenzen über den Dichtungen, was die Lebensdauer der Dichtungen verlängert. Ein Druckschalter oder -messer ist vorgesehen, um den Druck in dem Zwischenraum zu überwachen. Änderungen in dem Druck sind ein Indiz auf ein Leck in einer der oder beiden Dichtungen.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
Diese Anmeldung ist eine reguläre Anmeldung, die die Priorität der US-Provisional-Patentanmeldung Nr. 60/564,605 beansprucht, die am 23. April 2004 eingereicht wurde, deren Gesamtheit hierin unter Bezugnahme aufgenommen wird.
GEBIET DER ERFINDUNG
Ausführungen der Erfindung beziehen sich auf Dichtungssysteme für Druckgefäße, und insbesondere auf Dichtungssysteme für Hochdruck-Brennstoffflaschen bzw. -zylinder, und enthalten darüber hinaus Mittel, um die Unversehrtheit der Dichtung zu erhalten und zu überwachen.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Hochdruckflaschen sind bekannt, typischerweise zum Tragen und Zuführen alternativer Kraftstoffe zu Fahrzeugen, wie etwa Druckerdgas-(CNG)-Fahrzeugen und für Wasserstoffbrennstoffzellen. Aufgrund der strengen Sicherheitsanforderungen für solche Gefäße ist es erwünscht, Systeme zum Abdichten der Nabe oder des Halses des Gefäßes bereitzustellen, die robust und in der Lage sind, den hohen Druck in den Flaschen beizubehalten, ohne der Gefahr einer Leckage.

Typischerweise werden herkömmliche Flaschen an einem Außenaspekt des Halses mittels einer Stirndichtung abgedichtet, um für eine Abdichtung zwischen einem Einsatz, wie etwa einem Stopfen oder einer Ventilanordnung, und der Flasche zu sorgen. Die Dichtung ist so berechnet, dass sie in der Lage ist, zumindest den maximalen Druck in dem Zylinder zu halten. Sollte jedoch die Dichtung ausfallen, würden die Inhalte des Gefäßes in die Atmosphäre abgelassen, was einen Brennstoffverlust aus der Flasche bewirkt und eine Brandgefahr hervorruft, insbesondere, wenn sich das Fahrzeug in einer umschlossenen Struktur befindet, wie etwa einer Garage. Der Ausfall der Dichtung erfolgt typischerweise ohne Warnung und kann in einer Situation resultieren, wo ein Fahrzeug ohne ausreichenden Kraftstoff liegen bleibt. In den meisten Fällen bemerkt der Bediener ein solches Leck oder einen Ausfall der Dichtung nicht, bis bereits ein signifikanter Anteil des Brennstoffs in der Flasche entwichen ist.

Bei einem in den Medien berichteten Vorfall rief Toyota eine Anzahl von Brennstoffzellenfahrzeugen infolge einer Leckage zurück. Der Anmelder glaubt, dass dies als ein Leck an der Ventil-Flaschengrenze bestimmt wurde und bei der Prüfung dies auf den Ausfall eines O-Rings zurückgeführt wurde.

Herkömmliche Dichtungen, die in Hochdruck-Brennstoffflaschen verwendet werden, unterliegen hohen Druckdifferenzen über der Dichtung zwischen der Hochdruckinnenseite der Flasche in der Höhe von 700 bar (10 000 psi) für Wasserstoffspeicherflaschen und der Atmosphäre. Die hohe Druckdifferenz hat die Wirkung, die Lebensdauer der Dichtung zu reduzieren, trotz der Anwendung hochwirksamer Dichtungsmaterialien.

Die Automobilindustrie hat versucht, für eine zuverlässigere Abdichtung zu sorgen, durch Verwendung unterschiedlicher Dichtungsmaterialien, Dichtungstypen und Dichtungsstopfbüchsen-Konfigurationen. Ferner sind mit Dichtpaste oder -band kombinierte verjüngte Gewinde verwendet worden, um eine Leckage zu verhindern, wobei aber der Anmelder glaubt, dass dies in dem Flaschenhals eine zusätzliche Umfangsspannung hervorruft.

Im Idealfall ist ein Dichtungssystem für Hochdruck-Brennstoffflaschen in der Lage, großen Druckdifferenzen über verlängerte Lebensdauern zu widerstehen, ohne dass ein häufiger Austausch erforderlich ist, und ist noch bevorzugter mit einem Mittel zum Erfassen des Dichtungsausfalls ausgestattet, bevor der Inhalt der Flasche nach außen gelangt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

In einer Ausführung verwendet eine besondere Vorrichtung, ein Verfahren und ein System zur Abdichtung eines hohen Drucks von einem geringeren Druck, wie etwa einer Hochdruck-Brennstoffflasche vor Atmosphärendruck, eine Innendichtung, die durch einen Zwischenraum von einer Außendichtung mit Abstand angeordnet ist. Ein Zwischendruck wird in dem Zwischenraum gehalten, um die Druckdifferenz über sowohl die Innendichtung als auch die Außendichtung zu reduzieren und so die Lebensdauer der Dichtung zu verlängern.

Typischerweise ist der Zwischenraum um einen Einsatz herum ausgebildet, der innerhalb eines Halses der Hochdruck-Brennstoffflaschen sitzt, und die Innen- und Außendichtungen dichten zwischen dem Einsatz und dem Flaschenhals ab.

In einer anderen Ausführung ist ein Mittel zum Überwachen des Zwischendrucks mit dem Zwischenraum fluidmäßig verbunden, um die Erfassung von Änderungen in dem Zwischendruck zu gestatten, die ein Leck der Innen- und/oder Außendichtung anzeigt.

Daher umfasst, in einem breiten Aspekt von Ausführungen der Erfindung, ein Verfahren zum Abdichten eines Fluids bei einem ersten hohen Druck von einem zweiten niedrigeren Druck: Vorsehen einer Innendichtung, die in der Lage ist, das Fluid bei dem ersten hohen Druck abzudichten; Vorsehen einer Außendichtung, die in der Lage ist, das Fluid bei dem ersten hohen Druck abzudichten, wobei die Außendichtung mit Abstand von der Innendichtung angeordnet ist, um dazwischen einen Zwischenraum zu bilden, wobei der Zwischenraum einen Zwischendruck hat, der niedriger ist als der erste hohe Druck und höher als der zweite niedrigere Druck; und Vorsehen eines Mittels zum Beibehalten des Zwischendrucks in dem Zwischenraum, um eine Druckdifferenz an der Innendichtung zu reduzieren.

In einem anderen breiten Aspekt von Ausführungen der Erfindung umfasst eine Vorrichtung zum Abdichten eines Fluids bei einem ersten hohen Druck von einem zweiten niedrigeren Druck: eine Innendichtung, die in der Lage ist, das Fluid bei dem ersten hohen Druck abzudichten; eine Außendichtung, die in der Lage ist, das Fluid bei dem ersten hohen Druck abzudichten, wobei die Außendichtung mit Abstand von der Innendichtung angeordnet ist, um dazwischen einen Zwischenraum zu bilden, wobei der Zwischenraum einen Zwischendruck aufweist, der niedriger ist als der erste hohe Druck und höher als der zweite niedrigere Druck; und ein Mittel zum Beibehalten des Zwischendrucks in dem Zwischenraum, um eine Druckdifferenz an der Innendichtung zu reduzieren.

Ferner umfasst in einem anderen breiten Aspekt von Ausführungen der Erfindung ein System, das dazu ausgelegt ist, einen Hals in einer Hochdruckflasche abzudichten und die Unversehrtheit der Dichtung anzuzeigen: einen Einsatz, der dazu ausgelegt ist, in den Hals eingesetzt zu werden; eine Innendichtung, die dazu ausgelegt ist, zwischen dem Einsatz und dem Hals angeordnet zu werden, und in der Lage ist, das Fluid bei dem ersten hohen Druck abzudichten; eine Außendichtung, die dazu ausgelegt ist, zwischen dem Einsatz und dem Hals angeordnet zu werden, und dazu ausgelegt ist, das Fluid bei dem ersten hohen Druck abzudichten, wobei die Außendichtung mit Abstand von der Innendichtung angeordnet ist, um dazwischen einen Zwischenraum zu bilden, wobei der Zwischenraum einen Zwischendruck hat, der niedriger ist als der erste hohe Druck und höher als der zweite niedrigere Druck; ein Mittel zum Beibehalten des Zwischendrucks in dem Zwischenraum, um eine Druckdifferenz an der Innendichtung zu reduzieren; und ein Mittel zum Überwachen des Zwischendrucks, das mit dem Zwischenraum fluidmäßig verbunden ist, um eine Änderung in dem Zwischendruck zu erfassen, die ein Hinweis auf fehlende Unversehrtheit der Innendichtung, der Außendichtung oder beider ist.

Bevorzugt wird der Zwischendruck beibehalten, indem ein Einstrom und Ausstrom aus dem Zwischenraum im Gleichgewicht gehalten wird, typischerweise als Folge einer Permeation über und unter die Innen- und Außendichtungen. Die Permeation wird ausgeglichen durch Auswahl eines Dichtungsmaterials für die Innen- und Außendichtungen und die Druckdifferenz, durch Auswahl der Dichtungsgeometrie für die Innen- und Außendichtungen oder durch Bereitstellen einer Druckentlastungsvorrichtung, die mit dem Zwischenraum fluidmäßig verbunden ist, um Druck daraus abzulassen.

Das Mittel zum Überwachen des Drucks in dem Zwischenraum kann jedes geeignete Drucküberwachungsmittel sein, wie etwa ein Druckschalter oder ein mechanischer Druckmesser, der mit dem Zwischenraum fluidmäßig verbunden ist.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Teilschnittansicht einer Ausführung der vorliegenden Erfindung, die eine Innendichtung und eine Außendichtung zwischen einem Einsatz und einem Flaschenhals darstellt und eine optionale Überwachungsöffnung zur Bestimmung der Unversehrtheit der Dichtungen aufweist;
2a – 2c sind Maß-Schnittansichten gemäß 1, welche die Bearbeitung des Flaschenhalses zur Aufnahme eines Einsatzes darstellen, unter Verwendung des Dichtungssystems einer Ausführung der vorliegenden Erfindung, und insbesondere ist
2a eine Schnittansicht des Flaschenhalses;
2b eine Detailschnittansicht eines äußeren Ventilsitzes; und
2c eine Detailansicht einer Verjüngung oder Abschrägung benachbart einer inneren Dichtoberfläche, um das Einsetzen des Einsatzes in Dichteingriff mit dem Flaschenhals zu gestatten; und
3a – 3c stellen einen Stopfeneinsatz dar, der zum Einsetzen in den Flaschenhals gemäß den 2a – 2c ausgelegt ist, und insbesondere ist
3a eine Seitenansicht des Stopfeneinsatzes;
3b eine Detailschnittansicht einer Ringnut benachbart einem Bodenende des Stopfeneinsatzes zur Aufnahme der Innendichtung und eines Stützrings;
3c eine Draufsicht auf die Oberseite des Stopfeneinsatzes;
3d eine Teilschnittansicht eines Einsatzes, die Parameter zur Berechnung einer Barrieredicke darstellt;
4 ist eine schematische Darstellung der Beziehung zwischen Permeation und Differenzdruck zwischen den Innen- und Außendichtungen; und
5 ist eine schematische Darstellung einer Schnittansicht eines Einsatzes gemäß einer Ausführung der Erfindung und der Drücke an und zwischen den Dichtungen zwischen dem Einsatz und einer Struktur, die ein Fluid bei hohem Druck enthält.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNG
Ausführungen der Erfindung werden hierin im Kontext von Hochdruckflaschen bzw. -zylindern beschrieben, die in Brennstofffahrzeugen verwendet werden. Ein Fachmann würde verstehen, dass die hierin beschriebene Dichtungsanordnung auf jede Situation anwendbar ist, worin Gase in Gefäßen bei hohem Druck gespeichert werden.
In Bezug auf die 1 – 5 ist ein System 1 zum zuverlässigen Abdichten einer Hochdruckflasche 2 gezeigt. Das System 1 umfasst eine Innendichtung 10, die einem ersten hohen Druck P_op ausgesetzt ist, und eine Außendichtung 11, die einem zweiten niedrigeren Druck, wie etwa Atmosphärendruck P_atm, ausgesetzt ist, wobei jede Dichtung 10, 11 in der Lage ist, den gewünschten Betriebsdruck oder ersten hohen Druck P_op der Flasche 2 für ein interessierendes Gas zu halten, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf verdichtetes Erdgas und verdichteten Wasserstoff. Obwohl hierin der Kontext der Trennung eines hohen Drucks vom Atmosphärendruck diskutiert wird, sind Ausführungen der Erfindungen auch auf jede Anordnung anwendbar, die einen hohen Druck von einem niedrigeren Druck trennt.
In Bezug auf die 1, 4 und 5 sind die Innen- und Außendichtungen 10, 11 ausgewählt, um einen Zwischendruck P_m, der niedriger ist als der erste hohe Druck P_op der Flasche 2, in einem Zwischenraum 12 zwischen den Innen- und Außendichtungen 10, 11 beizubehalten. Eine Wirkung des Zwischendrucks P_m ist es, die Druckdifferenz P (P_op – P_m) an der Innendichtung 10 zu reduzieren, was die Lebensdauer der Innendichtung 10 verlängert.
Die Dichtungspermeabilität ist ein Faktor, der zu berücksichtigen ist, wenn man versucht, den Druck P_m zwischen den Innen- und Außendichtungen 10, 11 beizubehalten. Die Dichtungspermeabilität ist primär von zwei Faktoren abhängig, einem Material, aus dem die Dichtung 10, 11 hergestellt ist, und einer Geometrie der Dichtung 10, 11 selbst. Sie ist in den Tabellen A und B gezeigt, teilweise wiedergegeben jeweils aus Peacock, R. N. "Practical selection of elastomer materials for vacuum seals", Journal of Vacuum Science Technology, Band 17, Nr. 1 (Januar/Februar 1980): 330-336 und Parker Seals, Parker O-Ring Handbuch, Tabelle 3-19, Gas Permeability Rates, Seiten 3-27 – 3-35, Parker Hannifin Corporation, 2360 Palumbo Drive, Lexington, KY 40509, USA, deren Gesamtheit hierin unter Bezugnahme aufgenommen wird, wobei unterschiedliche Elastomere unterschiedliche Gaspermeabilitätsraten für unterschiedliche Brennstofftypen haben.
Tabelle A
Tabelle B
Ferner kann, wie in den folgenden Formeln aufgezeigt, die Permeation in Abhängigkeit von dem gewählten Material oder von der Geometrie oder Größe der durch die Dichtung 10, 11 gebildeten Barriere für ein bestimmtes Material errechnet werden. Permeation ist definiert als der Durchtritt eines Gases unter einem Druck in, durch und aus einem Festmaterial durch Diffusion und Lösung zu der Niederdruckseite. Wenn man einen Gleichgewichtszustand annimmt, kann die Gaspermeationsrate mittels der folgenden Formel errechnet werden:

A: = Fläche der Barriere [cm³]
P₁: = hochseitiger Druck [atm]
P₂: = niederseitiger Druck [atm]
d: = Barrieredicke [cm].

Wenn zum Beispiel das zu speichernde Gas Helium ist, kann die Permeationsrate aus einem 2000''-Durchgang an einer 350-bar-Flasche unter Verwendung einer Nitril-(Buna-N)-Dichtung mittels der folgenden Werte in der obigen Gleichung geschätzt werden:
Durchschnittliche Permeationskonstante für Heliumgas durch Nitril-(Buna-N):
Die Fläche der Barriere ist: A = π·D·t = π·5,44·0,27 = 4,6cm2
Die hoch- und niederseitigen Drücke sind: P1 = 345 atm P2 = 1 atm
Die Barrieredicke, wie in 3d gezeigt, ist: d = 0,36 cm.
Wenn man die obigen Werte in die Permeationsratengleichung einsetzt, erhält man:
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung sind, zur Verwendung in einer 700 bar-(10 000 psi)-Flasche 2, die Innen- und Außendichtungen 10, 11 so ausgewählt oder konfiguriert, dass sie einen maximalen Zwischendruck P_m von 350 bar (5 000 psi) in dem Zwischenraum 12 dazwischen aufrechterhalten, um hierdurch die Druckdifferenz P an der Innendichtung 10 signifikant zu reduzieren. Jede der Dichtungen 10, 11 ist ausgewählt, so dass sie in der Lage ist, den vollen Betriebsdruck oder ersten hohen Druck P_op von 700 bar (10 000 psi) zu halten, so dass bei einem Ausfall der Innendichtung 10 der Inhalt der Flasche 2 nicht in die Atmosphäre entweicht. Die Innen- und Außendichtungen 10, 11 sind jedoch so ausgewählt, dass die Permeation über die Innendichtung 10 durch die Permeation an der Außendichtung 11 kompensiert oder ausgeglichen wird, um hierdurch den geringeren Zwischendruck P_m dazwischen effizient beizubehalten.
Optional kann, wie in 5 gezeigt, eine kleine Öffnung 200 von dem Zwischenraum 12 zur Atmosphäre vorgesehen sein und ggf. mit einer Druckentlastungsvorrichtung 201 ausgestattet sein, um eine gesteuerte Druckfreigabe zwischen den Dichtungen 10, 11 zu gestatten, um den gewünschten Zwischendruck P_m dazwischen beizubehalten.
Wie in den 1, 2a – 2c und 3a – 3c gezeigt, ist die Innendichtung typischerweise eine Umfangsdichtung 10, wobei die Umfangsdichtung 10 zum Abdichten zwischen einem Einsatz 100, der in einen Hals 101 der Flasche 2 geschraubt ist, und dem Hals 101 angeordnet ist. Bevorzugt ist die Umfangsdichtung 10 in eine Ringnut 102 in dem Einsatz 100 eingesetzt, zur Abdichtung gegenüber einer polierten Dichtoberfläche 103 des Flaschenhalses 101. Der Flaschenhals 101 ist bearbeitet, um für eine geeignete Dichtoberfläche 103 zu sorgen, um jegliche Leckage aufgrund schlechter Abdichtung dazwischen zu verhindern. Die Außendichtung 11 ist mit Abstand von der Innendichtung 10 angeordnet und ist bevorzugt eine Kompressionsdichtung 11 in Dichteingriff zwischen einem Ende 104 des Halses 101 und einer Oberseite 105 des Einsatzes 100. Die Konfiguration der Dichtungen 10, 11 ist für die hierin offenbarten Ausführungen der Erfindung nicht kritisch, und daher können beide Innen- und Außendichtungen 10, 11 Umfangsdichtungen, Kompressionsdichtungen oder dgl. sein.
Bevorzugt ist ein Stützring 106 benachbart der Innendichtung 10 und in der Ringnut 102 angeordnet. Der Stützring 106 ist typischerweise aus einem Material wie etwa Nitril hergestellt, das ein größeres Durometer-Maß hat als die Innendichtung 10, um eine Oberfläche bereitzustellen, gegen die die Dichtung 10 komprimiert werden kann, und um ein Herausdrücken der Dichtung 10 aus der Ringnut 102 zu verhindern. Der Stützring 106 kann ein Spaltring oder ein verformbarer Ring sein.
In der bevorzugten Ausführung, wie in 1 gezeigt, ist ein Überwachungskanal 110 vorgesehen, der einen Zugang zu dem Zwischenraum 12 zwischen den Dichtungen 10, 11 hat und mit diesem fluidmäßig verbunden ist. Der Überwachungskanal 110 dient zur Aufnahme eines Instruments der Überwachung der Unversehrtheit der Innen- und Außendichtungen 10, 11. Sollte aufgrund des Zwischendrucks P_m zwischen den Innen- und Außendichtungen 10, 11, der auf einem geringeren Druck als dem ersten hohen Druck P_op in der Flasche 2 gehalten wird, die Innendichtung 10 lecken oder vollständig ausfallen, zeigt bevorzugt der Zwischendruck P_m zwischen den Innen- und Außendichtungen 10, 11 eine messbare Druckänderung und einen Anstieg zum Gleichgewicht mit dem ersten hohen Druck P_op innerhalb der Flasche 2, wobei der Anstieg an dem Überwachungskanal 110 erfassbar ist. Bevorzugt ist ein Mittel zum Überwachen des Drucks (nicht gezeigt), wie etwa ein Druckschalter, ein mechanischer Druckmesser oder ein anderer Druckanzeiger mit dem Überwachungskanal 110 fluidmäßig verbunden, um den Zwischendruck P_m zwischen den Innen- und Außendichtungen 10, 11 fortlaufend zu überwachen.
Wenn ferner aus irgendeinem Grund die Außendichtung 11 ausfallen sollte, anstatt die Innendichtung 10, würde die Änderung oder der Abfall im Zwischendruck P_m beobachtet, und es würde ein Signal erzeugt, dass eine Wartung erforderlich ist. In beiden Fällen würde die Redundanz in der Dichtungsanordnung erlauben, dass die Flasche 2 und letztendlich ein Fahrzeug (nicht gezeigt), dem die Flasche 2 Brennstoff zuführt, in Benutzung bleiben, bis sie außer Betrieb genommen und die Innen- und Außendichtungen 10, 11 ersetzt werden können.
Optional kann eine zusätzliche Vorrichtung (nicht gezeigt), wie etwa eine Berstscheibe, ein An-Aus-Ventil, Gas-Sensoren, Strömungsbegrenzer oder -regler, Druckregler, Rückschlagventile oder Gasfilter in dem Überwachungskanal 110 sitzen.
In einer Ausführung der Erfindung, worin der Einsatz 100 und der Flaschenhals 101 mittels Aluminium hergestellt sind, sind Gewinde 120, die zum Einschrauben des Einsatzes 100 in den Hals 101 verwendet werden, nicht selbst zentrierend, um scharfe Kanten zu vermeiden, die dazu führen können, dass sich der Einsatz 100 während des Anbringens oder Entfernens an dem Hals 101 festfrisst. Ferner ist die Dichtoberfläche 103 poliert, um etwaige spiralige oder radiale Werkzeugmarkierungen, Kratzer oder Rillen zu beseitigen, welche die Abdichtung hierzu beeinträchtigen würden.
Ein zusätzlicher Vorteil davon, die Innendichtung 10 in dem Hals 101 der Flasche 2 zu positionieren, wird während der Herstellung von Hochdruckflaschen 2 realisiert, die als Teil des Herstellungsprozesses einer Autofrettage unterzogen werden. Autofrettage-Drücke haben das Potential, eine Verformung des Halses 101 der Flasche 2 hervorzurufen, und daher hat die Positionierung einer Dichtung 10 an der Innenoberfläche benachbart dem Innenraumabschnitt des Zylinders 2 die Wirkung, den Hals 101 vor dem hohen Druck P_op zu schützen, wobei teure Nacharbeiten des Halses 101 oder eine Beschädigung der Flasche 2 verhindert werden.

Claims

Verfahren zum Abdichten eines Fluids bei einem ersten hohen Druck von einem zweiten niedrigeren Druck, umfassend: Vorsehen einer Innendichtung, die in der Lage ist, das Fluid bei dem ersten hohen Druck zu dem zweiten niedrigeren Druck abzudichten; Vorsehen einer Außendichtung, die ebenfalls in der Lage ist, das Fluid bei dem ersten hohen Druck von dem zweiten niedrigeren Druck abzudichten, wobei die Außendichtung mit Abstand von der Innendichtung angeordnet ist, um dazwischen einen Zwischenraum zu bilden; und Beibehalten eines Zwischendrucks in dem Zwischenraum, wobei der Zwischendruck niedriger ist als der erste hohe Druck und höher als der zweite niedrigere Druck, wobei der Zwischendruck in dem Zwischenraum dazu dient, eine Druckdifferenz an der Innendichtung zu reduzieren.
Verfahren wie in Anspruch 1 beschrieben, worin das Beibehalten des Zwischendrucks umfasst, einen Einstrom von Fluid in und einen Ausstrom aus dem Zwischenraum auszugleichen.
Verfahren wie in Anspruch 2 beschrieben, worin der Einstrom in und der Ausstrom aus dem Zwischenraum ein Ergebnis von Permeation über die Innen- und Außendichtungen ist, ferner umfassend: Auswählen einer Innendichtung aus einem Material, das eine erste Permeationsrate bei einer Druckdifferenz zwischen dem hohen Druck und dem Zwischendruck aufweist; und Auswählen einer Außendichtung aus einem Material, das eine zweite Permeationsrate bei einer Druckdifferenz zwischen dem Zwischendruck und dem niedrigeren Druck aufweist, wobei die ersten und zweiten Permeationsraten ausgeglichen sind, um den Zwischendruck beizubehalten.
Verfahren wie in Anspruch 2 beschrieben, worin der Einstrom in und der Ausstrom aus dem Zwischenraum ein Ergebnis einer Permeation über die Innen- und Außendichtungen ist, ferner umfassend: Auswählen einer Innendichtung, die eine Geometrie aufweist, die in einer ersten Permeationsrate bei einer Druckdifferenz zwischen dem hohen Druck und dem Zwischendruck resultiert; und Auswählen einer Außendichtung, die eine Geometrie aufweist, die in einer zweiten Permeationsrate bei einer Druckdifferenz zwischen dem Zwischendruck und dem niedrigeren Druck resultiert, wobei die ersten und zweiten Permeationsraten ausgeglichen sind, um den Zwischendruck beizubehalten.
Verfahren wie in Anspruch 2 beschrieben, worin der Einstrom in und der Ausstrom aus dem Zwischenraum ein Ergebnis von Permeation über die Innen- und Außendichtungen ist, ferner umfassend: Auswählen einer Innendichtung, die ein Material und eine Geometrie aufweist, die in einer ersten Permeationsrate bei einer Druckdifferenz zwischen dem hohen Druck und dem Zwischendruck resultieren; und Auswählen einer Außendichtung, die ein Material und eine Geometrie aufweist, die in einer zweiten Permeationsrate bei einer Druckdifferenz zwischen dem Zwischendruck und dem niedrigeren Druck resultieren; wobei die ersten und zweiten Permeationsraten ausgeglichen sind, um den Zwischendruck beizubehalten.
Verfahren wie in Anspruch 1 beschrieben, ferner umfassend: Überwachen des Zwischendrucks in dem Zwischenraum; und Erfassen einer Änderung in dem Zwischendruck als Indiz fehlender Unversehrtheit der Innendichtung, der Außendichtung oder beider.
Verfahren wie in Anspruch 2 beschrieben, worin das Beibehalten des Zwischendrucks umfasst: Ermöglichen einer gesteuerten Druckfreigabe aus dem Zwischenraum, um die Permeation über der Innendichtung auszugleichen.
Verfahren wie in Anspruch 7 beschrieben, ferner umfassend: fluidmäßiges Verbinden einer Druckentlastungsvorrichtung mit dem Zwischenraum, um die gesteuerte Druckfreigabe aus dem Zwischenraum zu erlauben, um die Permeation über der Innendichtung auszugleichen.
Vorrichtung zum Abdichten eines Fluids bei einem ersten hohen Druck von einem zweiten niedrigeren Druck, umfassend: eine Innendichtung, die in der Lage ist, das Fluid bei dem ersten hohen Druck abzudichten; eine Außendichtung, die in der Lage ist, das Fluid bei dem ersten hohen Druck abzudichten, wobei die Außendichtung mit Abstand von der Innendichtung angeordnet ist, um dazwischen einen Zwischenraum zu bilden; wobei der Zwischenraum einen Zwischendruck aufweist, der niedriger ist als der erste hohe Druck und höher als der zweite niedrigere Druck; und ein Mittel zum Beibehalten des Zwischendrucks in dem Zwischenraum, um eine Druckdifferenz an der Innendichtung zu reduzieren.
Vorrichtung wie in Anspruch 9 beschrieben, worin das Mittel zum Beibehalten des Zwischendrucks einen Einstrom und Ausstrom aus dem Zwischenraum ausgleicht.
Vorrichtung wie in Anspruch 10 beschrieben, worin der Einstrom in und der Ausstrom aus dem Zwischenraum ein Ergebnis von Permeation über die Innen- und Außendichtungen ist, ferner umfassend: ein Innendichtungsmaterial, das eine erste Permeationsrate bei einer Druckdifferenz zwischen dem hohen Druck und dem Zwischendruck aufweist; und ein Außendichtungsmaterial, das eine zweite Permeationsrate bei einer Druckdifferenz zwischen dem Zwischendruck und dem niedrigeren Druck aufweist, wobei die ersten und zweiten Permeationsraten ausgeglichen sind, um den Zwischendruck beizubehalten.
Vorrichtung wie in Anspruch 10 beschrieben, ferner umfassend: ein Innendichtungsmaterial und eine Innendichtungsgeometrie, die in einer ersten Permeationsrate bei einer Druckdifferenz zwischen dem hohen Druck und dem Zwischendruck resultieren; und ein Außendichtungsmaterial und eine Außendichtungsgeometrie, die in einer zweiten Permeationsrate bei einer Druckdifferenz zwischen dem Zwischendruck und dem niedrigeren Druck resultieren, wobei die ersten und zweiten Permeationsraten ausgeglichen sind, um den Zwischendruck beizubehalten.
Vorrichtung wie in Anspruch 10 beschrieben, ferner umfassend: eine Innendichtungsgeometrie, die in einer ersten Permeationsrate bei einer Druckdifferenz zwischen dem hohen Druck und dem Zwischendruck resultiert; und eine Außendichtungsgeometrie, die in einer zweiten Permeationsrate bei einer Druckdifferenz zwischen dem Zwischendruck und dem niedrigeren Druck resultiert, wobei die ersten und zweiten Permeationsraten ausgeglichen sind, um den Zwischendruck beizubehalten.
Vorrichtung wie in Anspruch 9 beschrieben, ferner umfassend: ein Mittel zum Überwachen des Zwischendrucks, das mit dem Zwischenraum fluidmäßig verbunden ist, um eine Änderung in dem Zwischendruck als Indiz fehlender Unversehrtheit der Innendichtung, der Außendichtung oder beider zu erfassen.
Vorrichtung wie in Anspruch 10 beschrieben, worin das Mittel zum Beibehalten des Zwischendrucks eine Druckentlastungsvorrichtung ist, die mit dem Zwischenraum fluidmäßig verbunden ist, um eine gesteuerte Druckfreigabe daraus zu ermöglichen, um die Permeation über der Innendichtung auszugleichen.
Vorrichtung wie in Anspruch 14 beschrieben, worin das Mittel zum Überwachen des Zwischendrucks in dem Zwischenraum ein Druckschalter ist.
Vorrichtung wie in Anspruch 14 beschrieben, worin das Mittel zum Überwachen des Zwischendrucks in dem Zwischenraum ein mechanischer Druckmesser ist.
Vorrichtung wie in Anspruch 9 beschrieben, worin die Innen- und Außendichtungen dazu ausgelegt sind, eine Öffnung in einer Struktur, die den ersten hohen Druck aufnimmt, abzudichten.
Vorrichtung wie in Anspruch 18 beschrieben, ferner umfassend: einen Einsatz, der dazu ausgelegt ist, in die Öffnung in der Struktur eingesetzt zu werden, wobei die Innen- und Außendichtungen zwischen dem Einsatz und der Struktur abdichten.
Vorrichtung wie in Anspruch 19 beschrieben, worin die Innendichtung eine Umfangsdichtung ist, die zum Sitz innerhalb einer Ringnut in dem Einsatz ausgelegt ist; und die Außendichtung eine Kompressionsdichtung ist, die zum Positionieren in Dichtanordnung zwischen dem Einsatz und der Struktur ausgelegt ist.
Vorrichtung wie in Anspruch 20 beschrieben, worin die Struktur eine Hochdruckflasche mit einem Flaschenhals ist, worin die Innendichtung eine Umfangsdichtung ist, die zum Sitz innerhalb einer Ringnut in dem Einsatz ausgelegt ist; und die Außendichtung eine Kompressionsdichtung ist, die zum Positionieren in Dichtanordnung zwischen dem Einsatz und einer Oberseite des Flaschenhalses ausgelegt ist.
Vorrichtung wie in Anspruch 21 beschrieben, ferner umfassend einen Stützring, der zum Einsetzen in die Ringnut benachbart der Innendichtung ausgelegt ist, um die Innendichtung auf Kompression dagegen zu stützen und um ein Herausdrücken aus der Ringnut zu verhindern.
Vorrichtung wie in Anspruch 18 beschrieben, worin das Mittel zum Überwachen des Zwischendrucks dazu ausgelegt ist, mit dem Zwischenraum durch einen in der Struktur gebildeten Überwachungskanal fluidmäßig verbunden zu werden.
System, das zum Abdichten eines Halses in einer Hochdruckflasche und zum Anzeigen der Unversehrtheit der Dichtung ausgelegt ist, umfassend: einen Einsatz, der zum Einsetzen in den Hals ausgelegt ist; eine Innendichtung, die zur Positionierung zwischen dem Einsatz und dem Hals ausgelegt ist und in der Lage ist, das Fluid bei dem ersten hohen Druck abzudichten; eine Außendichtung, die zur Positionierung zwischen dem Einsatz und dem Hals ausgelegt ist und in der Lage ist, das Fluid bei dem ersten hohen Druck abzudichten, wobei die Außendichtung mit Abstand von der Innendichtung angeordnet ist, um dazwischen einen Zwischenraum zu bilden, wobei der Zwischenraum einen Zwischendruck aufweist, der niedriger ist als der erste hohe Druck und höher als der zweite niedrigere Druck; ein Mittel zum Beibehalten des Zwischendrucks in dem Zwischenraum, um eine Druckdifferenz an der Innendichtung zu reduzieren; und ein Mittel zum Überwachen des Zwischendrucks, das mit dem Zwischenraum fluidmäßig verbunden ist, um eine Änderung in dem Zwischendruck als Indiz fehlender Unversehrtheit der Innendichtung, der Außendichtung oder beider zu erfassen.
System wie in Anspruch 24 beschrieben, worin das Mittel zum Beibehalten des Zwischendrucks einen Einstrom und Ausstrom aus dem Zwischenraum ausgleicht.
System wie in Anspruch 25 beschrieben, worin der Einstrom in und der Ausstrom aus dem Zwischenraum ein Ergebnis von Permeation über die Innen- und Außendichtungen ist, ferner umfassend: ein Innendichtungsmaterial, das eine erste Permeationsrate bei einer Druckdifferenz zwischen dem hohen Druck und dem Zwischendruck aufweist; und ein Außendichtungsmaterial, das eine zweite Permeationsrate bei einer Druckdifferenz zwischen dem Zwischendruck und dem niedrigeren Druck aufweist, wobei die ersten und zweiten Permeationsraten ausgeglichen sind, um den Zwischendruck beizubehalten.
System wie in Anspruch 25 beschrieben, ferner umfassend: eine Innendichtungsgeometrie, die in einer ersten Permeationsrate bei einer Druckdifferenz zwischen dem hohen Druck und dem Zwischendruck resultiert; und eine Außendichtungsgeometrie, die in einer zweiten Permeationsrate bei einer Druckdifferenz zwischen dem Zwischendruck und dem niedrigeren Druck resultiert, wobei die ersten und zweiten Permeationsraten ausgeglichen sind, um den Zwischendruck beizubehalten.
System wie in Anspruch 25 beschrieben, ferner umfassend: ein Innendichtungsmaterial und eine Innendichtungsgeometrie, die in einer ersten Permeationsrate bei einer Druckdifferenz zwischen dem hohen Druck und dem Zwischendruck resultieren; und ein Außendichtungsmaterial und eine Außendichtungsgeometrie, die in einer zweiten Permeationsrate bei einer Druckdifferenz zwischen dem Zwischendruck und dem niedrigeren Druck resultieren, wobei die ersten und zweiten Permeationsraten ausgeglichen sind, um den Zwischendruck beizubehalten.
System wie in Anspruch 24 beschrieben, worin das Mittel zum Beibehalten des Zwischendrucks eine Druckentlastungsvorrichtung ist, die mit dem Zwischenraum fluidmäßig verbunden ist, um eine gesteuerte Druckfreigabe daraus zu ermöglichen, um die Permeation über der Innendichtung auszugleichen.
System wie in Anspruch 24 beschrieben, worin das Mittel zum Überwachen des Zwischendrucks in dem Zwischenraum ein Druckschalter ist.
System wie in Anspruch 24 beschrieben, worin das Mittel zum Überwachen des Zwischendrucks in dem Zwischenraum ein mechanischer Druckmesser ist.