DE102009028285A1

DE102009028285A1 - Schutzvorrichtung für eine Testanlage

Info

Publication number: DE102009028285A1
Application number: DE102009028285A
Authority: DE
Inventors: Frank Dallinger; Rudi Kaiser; Jannis Stemmann; Rainer Kern; Carsten Pipper
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-08-06
Filing date: 2009-08-06
Publication date: 2011-02-10
Also published as: WO2011015558A1; US20120125129A1; US9032820B2; EP2462652A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schutzvorrichtung (10) für eine Testanlage (11), wobei die Testanlage (11) zum Testen von zum Brand und Ausgasung neigenden Objekten (1), insbesondere von Lithium-Ionen-Batterien dient und wobei die Testanlage (11) eine über ein türartiges Öffnungselement (14) unter Zwischenlage eines Dichtelementes verschließbare Prüfkammer (12) und eine in der Prüfkammer (12) angeordnete Prüfeinrichtung (13) für die Objekte (1) aufweist. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass die Prüfkammer (12) eine Abzugseinrichtung (15) für Gase aufweist und von einer abgeschlossenen Umhausung (20) umgeben ist.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Schutzvorrichtung für eine Testanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine derartige Schutzvorrichtung ist bereits bekannt und wird in der Industrie in vielfältigsten Abwandlungen eingesetzt. Problematisch sind diejenigen Anwendungen, bei denen beim Brand von Objekten gesundheitsgefährdende oder umweltschädigende Gase entstehen. Es muss vermieden werden, dass diese Gase in Kontakt insbesondere mit Menschen gelangen. Insbesondere beim Testen von Lithium-Ionen-Batterien kommt es bei einer Beschädigung der Lithium-Ionen-Batterien zur Emittierung von gesundheitsschädlichen Gasen, deren Schadstoffe durch Wasser bzw. durch die in der Luft befindliche Feuchtigkeit gebunden werden können. Problematisch gerade bei Lithium-Ionen-Batterien ist zusätzlich, dass diese beim Brand sehr hohe Temperaturen entwickeln können, die an die Umgebung abgegeben wird. Diese hohen Temperaturen haben zur Folge, dass beispielsweise eine im Bereich einer Tür der Prüfkammer angeordnete Dichtung beschädigt werden kann, so dass die Gase aus der Prüfkammer entweichen können.
Offenbarung der Erfindung
Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Schutzvorrichtung für eine Testanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, dass im Falle eines Brandes der Objekte die entstehenden Gase zum einen gezielt aus der Prüfkammer ausgeleitet werden und zum anderen unter allen Umständen vermieden wird, dass die Gase außerhalb der Prüfkammer unkontrolliert in die Umwelt gelangen können. Diese Aufgabe wird bei einer Schutzvorrichtung für eine Testanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Der Erfindung liegt dabei die Idee zugrunde, zum einen mittels einer Abzugseinrichtung ein direktes Abströmen der Gase aus der Prüfkammer zu ermöglichen und zum anderen mittels einer abgeschlossenen Umhausung, die die Prüfkammer umgibt, zu vermeiden, dass Gase, die bei einer beschädigten Türdichtung außerhalb der Prüfkammer gelangen, unkontrolliert in die Umgebung emittieren. Dies wird durch einen durch die Umhausung gebildeten zweiten Raum ermöglicht, der die Prüfkammer umgibt.
Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung für eine Testanlage sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen.
In einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Umhausung einen Brandwiderstand von wenigstens 30 Minuten (F30), insbesondere von 90 Minuten (F90) aufweist. Durch diese Ausbildung wird ein genügend langer Zeitraum ermöglicht, um den Brand innerhalb der Prüfkammer zu löschen. Ferner wird eine besonders hohe Sicherheit gegen aus der Umhausung austretende Gase ermöglicht.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Umhausung einen Gasabzug mit einer verschließbaren Brandschutzklappe aufweist. Im Havariefall bzw. Brandfall lässt sich somit mittels der verschließbaren Brandschutzklappe die Umhausung gegenüber der Umgebung abkapseln, so dass ein Entweichen von Gasen aus der Umhausung ausgeschlossen werden kann.
Zusätzlich ist es vorgesehen, dass die Schutzbehausung eine rauchdichte Tür aufweist. Damit wird zum einen ein Zutritt zunächst zu der Umhausung und im Weiteren dann zu der Prüfkammer geschaffen, und zum anderen wird durch die rauchdichte Ausgestaltung der Tür ein Austritt von Gasen im Schadensfall vermieden.
Wie bereits erläutert, können die beim Brand insbesondere von Lithium-Ionen-Batterien entstehenden Schadenstoffe durch Feuchtigkeit bzw. Wasser gebunden werden. Deshalb ist es in einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass im Bodenbereich der Schutzbehausung eine insbesondere wannenförmige Auffangeinrichtung für insbesondere kondensierte Feuchtigkeit angeordnet ist und, dass die Auffangeinrichtung in Wirkverbindung zumindest mit den Seitenwänden der Schutzbehausung angeordnet ist. Dadurch wird die Möglichkeit geschaffen, dass bei einer Kondensation der Gase aufgrund. einer Durchmischung mit der relativ kühlen Luft in der Umhausung an den Innenwänden der Umhausung die entstehende Feuchtigkeit mit den darin gebundenen Schadstoffen in die Auffangeinrichtung gelangen, so dass die Schadstoffe mit samt der Feuchtigkeit bzw. Flüssigkeit einfach entsorgt werden kann.
Um ein vollständiges Auffangen des Kondensats mit den Schadstoffen zu ermöglichen ist es darüber hinaus besonders vorteilhaft, wenn die Auffangeinrichtung im Wesentlichen den gesamten Bodenbereich der Schutzbehausung abdeckt und, dass die Prüfkammer innerhalb der Fläche der Auffangeinrichtung angeordnet ist. Dadurch kann auch Kondensat oder Feuchtigkeit von der Prüfkammer mittels der Auffangeinrichtung gesammelt werden.
Eine besonders einfache Reinigbarkeit der Umhausung vor der Wiederinbetriebnahme der Testeinrichtung nach einem Schadensfall wird ermöglicht, wenn die Seitenwände im Wesentlichen glattflächig und ohne Hinterschneidungen ausgebildet sind. Dadurch wird gleichzeitig ein möglichst einfaches Ablaufen der Feuchtigkeit in den Bereich der Auffangeinrichtung ermöglicht.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Abzugseinrichtung als Abzugskamin ausgebildet ist. Dadurch lassen sich die beim Brand entstehenden Gase auf einfache Art und Weise aus der Prüfkammer ausleiten, wobei durch die Ausbildung als Abzugskamin ein relativ hoher Gasdurchsatz ermöglicht wird.
Es kann vorgesehen sein, dass in dem Abzugskamin ein Verschließelement angeordnet ist. Dieses Verschließelement ist dann üblicherweise während des normalen Testens der Objekte verschlossen, so dass die Prüfkammer nach außen hin dicht ist. Dies ist dann insbesondere von Vorteil, wenn die Prüfkammer als Temperaturkammer ausgebildet ist, da dann Wärmeverluste minimiert werden können.
Besonders bevorzugt ist, dass das Verschließelement als Berstscheibe ausgebildet ist. Eine Berstscheibe hat den Vorteil, dass sie nahezu trägheitsfrei bei bereits relativ geringen Überdrücken anspricht und somit eine sichere Ausleitung der Gase aus der Prüfkammer ermöglicht.
Um den Schadensfall erkennen zu können und gegebenenfalls beispielsweise die Brandschutzklappe in der Umhausung automatisch zu schließen oder sonstige Sicherheits- oder Löscheinrichtungen automatisch betätigen zu können ist es darüber hinaus vorgesehen, dass innerhalb der Prüfkammer oder der Umhausung eine Sensoreinrichtung zum Erkennen eines Schadensfalles eines Objektes, insbesondere eine Branderkennungseinrichtung angeordnet ist.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen.
Diese zeigt
in der einzigen Figur einen schematischen Längsschnitt durch eine Schutzvorrichtung für eine Testanlage.
In der Figur ist eine Schutzvorrichtung 10 für eine Testanlage 11 dargestellt. Die Testanlage 11 umfasst eine Prüfkammer 12, die insbesondere als Temperaturkammer ausgebildet ist. In der Prüfkammer 12 ist eine Prüfeinrichtung 13 angeordnet. Die Prüfeinrichtung 13 dient im dargestellten Ausführungsbeispiel zum Testen von zu Brand und Ausgasung neigenden Objekten, insbesondere zum Testen von Lithium-Ionen-Batterien. Beispielhaft dient die Prüfeinrichtung 13 der Aufnahme von fünf Lithium-Ionen-Zellen 1.
Die Prüfkammer 12 ist mittels einer Prüfraumtür 14 verschließbar, wobei zwischen der Prüfkammer 12 und der Prüfraumtür 14 eine nicht dargestellte Dichteinrichtung bzw. eine Türdichtung vorgesehen ist. In den oberen Bereich der Prüfkammer 12 mündet ein Abzugskamin 15. Im Mündungsbereich des Abzugskamins 15 mit der Prüfkammer 12 ist ein Verschließelement 16 in Form einer Berstscheibe 17 angeordnet. Anstelle einer Berstscheibe 17 kann jedoch auch eine andersartig ausgebildete Verschließeinrichtung 16, z. B. in Form einer Verschließklappe oder ähnlichem angeordnet sein. Alternativ ist es auch denkbar, auf ein Verschließelement 16 vollständig zu verzichten.
Die soweit beschriebene Testanlage 11 ist innerhalb einer Umhausung 20 angeordnet. Die Umhausung 20 ist als vollständig gekapselter bzw. gegen die Umwelt verschließbarer Raum ausgebildet. Dazu weist die Umhausung 20 an einer Seite beispielsweise eine rauchdichte Tür 21 auf, über die man in die Umhausung 20, und über die Prüfraumtür 14 somit auch in die Prüfkammer 12 gelangen kann.
Die Seitenwände 22, 23, sowie bevorzugt auch die Decke 24 der Umhausung 20 sind insbesondere glattflächig und ohne Hinterschneidungen ausgebildet. Zusätzlich ist die Umhausung 20 insgesamt gesehen insofern gegenüber Bränden ausgelegt, als dass die Umhausung 20 einen Brandwiderstand von mindestens 30 Min. (F30), insbesondere besser 90 Min. (F90) aufweist. In der Decke 24 der Umhausung 20 mündet ein Abzugsrohr 25 mit einer darin angeordneten Brandschutzklappe 26.
Im Bodenbereich der Umhausung 20 ist ein insbesondere wannenförmiger Auffangbehälter 28 angeordnet. Der Auffangbehälter 28 überdeckt dabei in vorteilhafter Weise insbesondere die gesamte Grundfläche der Umhausung 20, so dass die Testanlage 11 innerhalb der Grundfläche des Auffangbehälters 28 angeordnet ist. Insbesondere ist auch vorgesehen, dass die Seitenwände 22, 23 der Umhausung in Wirkverbindung mit dem Auffangbehälter 28 angeordnet sind, derart, dass an den Seitenwänden 22, 23 kondensierende Feuchtigkeit bzw. Flüssigkeit an den Seitenwänden 22, 23 herablaufen kann und in den Auffangbehälter 28 gelangt.
Beispielhaft ist innerhalb der Umhausung 20 bzw. der Prüfkammer 12 noch eine Sensoreinrichtung 30 angeordnet. Die Sensoreinrichtung 30 ist beispielsweise als Branderkennungseinrichtung ausgebildet und mit einer nicht dargestellten Steuereinrichtung verbunden, die beispielsweise die Brandschutzklappe 26 sowie gegebenenfalls weitere Einrichtungen ansteuert.
Die soweit beschriebene Schutzvorrichtung 10 arbeitet wie folgt: im Falle eines Versagens der Lithium-Ionen-Zellen 1 in der Prüfeinrichtung 13 und einem damit in Folge entstehenden Brand, einer Ausgasung und/oder einer Explosion werden die dabei entstehenden Gase hauptsächlich über den Abzugskamin 15 an die Umgebung abgeleitet. Hierbei wird der Durchgang zwischen der Prüfkammer 12 und dem Abzugskamin 15 entweder durch ein Bersten der Berstscheibe 17 hergestellt, oder aber durch eine entsprechende Ansteuerung des Verschließelementes 16. Im weiteren Verlauf des Brandes kann es geschehen, dass die Türdichtung zwischen der Prüfkammer 12 und der Prüfraumtür 14 infolge Hitzeeinwirkung beschädigt wird, so dass Gase entsprechend der Pfeile 31 aus der Prüfkammer 12 in das Innere der Umhausung 20 geraten. Spätestens zu diesem Zeitpunkt wird der Brand von der Sensoreinrichtung 30 erfasst, welche daraufhin die Brandschutzklappe 26 verschließt. Das austretende, Schadstoffe enthaltende Gas kondensiert nunmehr aufgrund der Durchmischung mit dem relativ großen kalten Gasvolumen in der Umhausung 20 an den Innenwänden der Umhausung 20, insbesondere an den Seitenwänden 22, 23 und der Decke 24. Bei der Kondensation des Gases läuft das Kondensat die entsprechenden Wände herab und gelangt in den Auffangbehälter 28. Gegebenenfalls kann der Auffangbehälter 28 beim Auftreten größerer Mengen an Kondensat, insbesondere wenn innerhalb der Umhausung 20 oder der Prüfkammer 12 eine zusätzliche Berieselungs- bzw. Löschanlage angeordnet ist, die Wasser oder Wassernebel versprüht, mit einem zusätzliche Ablauf versehen sein.

Claims

Schutzvorrichtung (10) für eine Testanlage (11), wobei die Testanlage (11) zum Testen von zum Brand und Ausgasung neigenden Objekten (1), insbesondere von Lithium-Ionen-Batterien dient und wobei die Testanlage (11) eine über ein türartiges Öffnungselement (14) unter Zwischenlage eines Dichtelementes verschließbare Prüfkammer (12) und eine in der Prüfkammer (12) angeordnete Prüfeinrichtung (13) für die Objekte (1) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfkammer (12) eine Abzugseinrichtung (15) für Gase aufweist und von einer abgeschlossenen Umhausung (20) umgeben ist.
Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhausung (20) einen Brandwiderstand von wenigstens 30 Minuten (F30), insbesondere von 90 Minuten (F90) aufweist.
Schutzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhausung (20) einen Gasabzug (25) mit einer verschließbaren Brandschutzklappe (26) aufweist.
Schutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzbehausung (20) eine rauchdichte Tür (21) aufweist.
Schutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Bodenbereich der Schutzbehausung (20) eine insbesondere wannenförmige Auffangeinrichtung (28) für insbesondere kondensierte Flüssigkeit angeordnet ist und, dass die Auffangeinrichtung (28) in Wirkverbindung zumindest mit den Seitenwänden (22, 23) der Schutzbehausung (20) angeordnet ist.
Schutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Auffangeinrichtung (28) im Wesentlichen den gesamten Bodenbereich der Schutzbehausung (20) abdeckt und, dass die Prüfkammer (12) innerhalb der Fläche der Auffangeinrichtung (28) angeordnet ist.
Schutzvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Seitenwände (22, 23) der Umhausung (20) im Wesentlichen glattflächig und ohne Hinterschneidungen ausgebildet sind.
Schutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Abzugseinrichtung als Abzugskamin (15) ausgebildet.
Schutzvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Abzugskamin (15) ein Verschließelement (16) angeordnet ist.
Schutzvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschließelement als Berstscheibe (17) ausgebildet ist.
Schutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Prüfkammer (12) oder der Umhausung (20) eine Sensoreinrichtung (30) zum Erkennen eines Schadensfalles eines Objektes (1), insbesondere eine Branderkennungseinrichtung angeordnet ist.