DE102014209699A1 - Drucktank oder Kryotank eines Kraftfahrzeugs mit einer Abblaseleitung - Google Patents

Drucktank oder Kryotank eines Kraftfahrzeugs mit einer Abblaseleitung Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Drucktank oder Kryotank eines Kraftfahrzeugs, in welchem Wasserstoff unter Druck und/oder im tiefkalten Zustand speicherbar ist und welcher eine Abblaseleitung aufweist, über die bei Auftreten eines betriebskritischen Zustands Wasserstoff in die Umgebung abführbar ist und wobei das dem Tank abgewandte Ende der Abblaseleitung im Bedarfsfall weiter von der Außenhaut des Kraftfahrzeugs entfernt ist als im normalen Zustand, in dem kein Abblasen erfolgt. Die Abblaseleitung kann solchermaßen gestaltet sein, dass die Lageänderung von deren dem Tank abgewandten Ende im Bedarfsfall selbsttätig aufgrund des aus dem Tank in die Abblaseleitung einströmenden Betriebsstoffes erfolgt, wofür im Bereich des freien Endes der Abblaseleitung eine Drosselstelle oder eine Membran oder ein druckabhängig öffnendes Ventil vorgesehen sein kann. Es kann die Abblaseleitung nach Art eines Teleskops ausgeführt sein oder im normalen Zustand meanderförmig oder helixförmig oder in aufgerollter Form an oder nahe der Außenhaut des Kraftfahrzeugs liegen und im Bedarfsfall eine mehr gestreckte Form annehmen.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Drucktank oder Kryotank eines Kraftfahrzeugs, in welchem ein Betriebsstoff, insbesondere Wasserstoff unter Druck und/oder im tiefkalten Zustand speicherbar ist und welcher eine Abblaseleitung aufweist, über die bei Auftreten eines betriebskritischen Zustands Betriebsstoff in die Umgebung abführbar ist. Dabei ist vorrangig an eine Abfuhr einer relativen großen Menge von Wasserstoff ohne Verbrennung oder dgl. desselben gedacht, welche nur in einem Notfall erfolgt.
  • Es ist bekannt, dass beispielsweise Wasserstoff, der in größeren Mengen in einem Kraftfahrzeug insbesondere als Betriebsstoff für das Fahrzeug-Antriebssystem mitgeführt werden muss, entweder in einem Drucktank oder tiefkalt in einem Kryotank gespeichert werden kann, wobei in jüngerer Zeit auch eine Kombination dieser Speichertechniken, nämlich die Kryodruckspeicherung entwickelt wird. Sowohl bei reinen Drucktanks als auch bei Kryotanks (hierzu zählen auch die für die Kryodruckspeicherung verwendeten Tanks) ist eine Sicherheitsmaßnahme für den Fall einer im üblichen Betrieb nicht erfolgenden starken Hitzeeinwirkung auf den Tank zu treffen: Während bei Kryotanks ein im wesentlichen beliebig verursachter starker Wärmeeintrag in den Tank aufgrund einer daraus resultierenden Drucksteigerung zu einem betriebskritischen Zustand führen kann, ist bei reinen Drucktanks, in welchen der Betriebsstoff im Niveau der Umgebungstemperatur unter hohem Druck gespeichert wird, insbesondere ein Brand in der direkten Umgebung des Tanks ein solcher betriebskritischer Zustand. Um größere Schäden zu vermeiden muss in einem solchen Fall eine Teilmenge des im Tank gespeicherten Wasserstoffs aus dem Tank abgeführt und in die Umgebung abgeblasen werden. An dieser Stelle sei ausdrücklich erwähnt, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die Speicherung von Wasserstoff beschränkt ist, sondern dass selbstverständlich auch ein anderer (Betriebs)-Stoff in einem erfindungsgemäßen Tank (Drucktank oder Kryotank) speicherbar sein kann.
  • Für das vorhergehend genannte Abblasen von Wasserstoff aus dem Tank ist eine mit dem Tank-Innenraum verbundene und in der Umgebung mündende Abblaseleitung vorgesehen. Bei dem in Kleinserie gebauten und mit einem Kryotank ausgerüsteten Fahrzeug BMW Hydrogen 7 mündet die Abblaseleitung an der Oberfläche des Fahrzeugdachs, d. h. allgemein gesprochen im wesentlichen direkt an der Fahrzeug-Außenhaut. Wenngleich dieses in Kleinserie gebaute Fahrzeug sämtliche Sicherheitstests erfolgreich absolviert hat und bis heute keine kritischen Situationen bekannt wurden, könnte es doch erwünscht sein, ein grundsätzlich unwahrscheinliches Austreten von Wasserstoff über die Abblaseleitung noch sicherer zu gestalten.
  • Diesbezüglich eine Maßnahme aufzuzeigen, ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung. Die Lösung dieser Aufgabe besteht in einem Drucktank oder einem Kryotank eines Kraftfahrzeugs, in welchem ein Betriebsstoff, insbesondere Wasserstoff, unter Druck und/oder im tiefkalten Zustand speicherbar ist und welcher eine Abblaseleitung aufweist, über die bei Auftreten eines betriebskritischen Zustands Betriebsstoff in die Umgebung abführbar ist, wobei das dem Tank abgewandte Ende der Abblaseleitung im Bedarfsfall weiter von der Außenhaut des Kraftfahrzeugs entfernt ist als im normalen Zustand, in dem kein Abblasen von Betriebsstoff aus dem Tank erfolgt. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.
  • Vorgeschlagen wird somit eine Abblaseleitung, deren in der Umgebung mündendes Ende im Falle des Abblasens von (bspw.) Wasserstoff aus dem Tank weiter vom Fahrzeug und genauer von dessen Außenoberfläche (= „Außenhaut”) entfernt ist als im Normalfall, wenn die Abblaseleitung nicht in Funktion tritt oder ist. Mit dieser Maßnahme ist sichergestellt, dass die Bildung eines brennbaren Gemischs aus Wasserstoff und Umgebungsluft, welches unter widrigen Umständen nahe der Austrittsöffnung der Abblaseleitung entstehen könnte, weiter beabstandet vom Fahrzeug stattfindet, als wenn die Abblaseleitung im wesentlichen direkt an der Fahrzeug-Außenhaut in die Umgebung mündet. Dabei kann die Abblaseleitung im Bedarfsfall des Abblasens von Wasserstoff aus dem Tank durch einen Aktuator veranlasst in eine andere von der Fahrzeug-Außenhaut weiter beabstandete Position gebracht werden oder es kann die Abblaseleitung solchermaßen gestaltet sein, dass die Lageänderung von deren dem Tank abgewandten Ende im Bedarfsfall selbsttätig aufgrund des aus dem Tank in die Abblaseleitung einströmenden Betriebsstoffes erfolgt. Dabei wir die Abblaseleitung somit durch den in ihr im Bedarfsfall herrschenden Gasdruck (von abgeblasenem gasförmigen Wasserstoff) oder durch die Strömungsgeschwindigkeit des darin strömenden Wasserstoffs – allgemein Betriebsstoffgases – entsprechend verformt bzw. andersartig positioniert. Zur Steigerung der Wirksamkeit des besagten Gasdrucks kann dabei im Bereich des freien Endes der Abblaseleitung eine Drosselstelle oder eine Membran oder ein druckabhängig öffnendes Ventil vorgesehen sein, welche zunächst einen Druckaufbau in der Abblaseleitung bewirkt und nach der gewünschten Positionsänderung die Abblaseleitung öffnet.
  • Die beigefügten Prinzipskizzen zeigen mögliche Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Abblaseleitung; der Einfachheit halber und weil dies für den Fachmann offensichtlich ist ohne den Tank sowie ohne ein Kraftfahrzeug, in welchem ein erfindungsgemäßer Tank vorgesehen ist. Dabei ist in jeder Figur mit dem Buchstaben „a” in der Figurenbezeichnung die Abblaseleitung im nicht aktiven normalen Zustand dargestellt, während jede Figur mit dem Buchstaben „b” in der Figurenbezeichnung die Abblaseleitung im aktiven Bedarfsfall zeigt, d. h. wenn Wasserstoff (Betriebsstoff) durch die Abblaseleitung abgeblasen wird. In sämtlichen Darstellungen befinde sich das in der jeweiligen Figur unten liegende Ende der Abblaseleitung direkt unterhalb der Außenoberfläche bzw. Außenhaut des Fahrzeugs und es führe vom im Fahrzeug verbauten Tank eine fest verlegte Leitung gut geschützt und gegenüber dem Fahrzeug-Innenraum ausreichend isoliert zu diesem unteren Ende des figürlich dargestellten und erfindungsgemäß gestalteten Abschnitts der Abblaseleitung. Selbstverständlich befindet sich bspw. am Tank oder in dieser vorgenannten fest verlegten Leitung ein geeignetes Ventil, welches nur im Bedarfsfall öffnet und dann Wasserstoff aus dem Tank in die Abblaseleitung gelangen lässt.
  • Beim Ausführungsbeispiel nach den 1a, 1b ist die Abblaseleitung 1 nach Art eines Teleskops ausgeführt, mit konzentrisch ineinander angeordneten Rohrstücken 1a, 1b, 1c, 1d. Hier ist auch die Fahrzeug-Außenhaut 2 symbolisch dargestellt sowie in 1a eine Membran 3, mit welcher das freie Ende der Abblaseleitung 1 und dabei insbesondere deren im Durchmesser größtes Rohrstück 1d an seinem im aktiven Bedarfsfall (vgl. 1b) freien Ende abgedeckt ist, wobei im Normalzustand gemäß 1a diese Membran 3 in der Ebene der Fahrzeug-Außenhaut 2 liegt. Im Normalzustand befinden sich somit die Rohrstücke 1a, 1b, 1c, 1d längs ihrer Achsen ineinander geschoben unterhalb der Fahrzeug-Außenhaut 2. Im Bedarfsfall strömt durch die vorhergehend genannte fest verlegte Leitung von unten her gasförmiger Wasserstoff über eine Zufuhröffnung Z in das innerste Rohrstück 1a, woraufhin sich im Raum zwischen den Rohrstücken 1a–1d und der Membran 3 ein Überdruck aufbaut, der die einzelnen Rohrstücke 1b–1d in die in 1b dargestellte Position bewegt bzw. katapultiert. Mit weiterem Druckaufbau wird die Membran 3 (ab)-gesprengt und es gelangt der in der Abblaseleitung 1 befindliche Wasserstoff ausreichend von der Fahrzeug-Außenhaut 2 beabstandet über die Abfuhröffnung A des Rohrstücks 1d in die Umgebung. Selbstverständlich sind wie bei teleskopartig ineinander geschachtelten Rohrstücken üblich auch die Rohrstücke 1a–1d an ihren Enden mit geeigneten Bunden versehen, welche ein Auseinanderfallen dieser teleskopartigen Rohranordnung verhindern. Der Vollständigkeit halber sei noch erwähnt, dass es sich bei der hier dargestellten Fahrzeug-Außenhaut 2 beispielsweise um einen Teil des Fahrzeug-Dachs handeln kann.
  • Beim Ausführungsbeispiel nach den 2a, 2b liegt die Abblaseleitung 1 im normalen Zustand (2a) meanderförmig an oder nahe der Außenhaut 2 des Kraftfahrzeugs und nimmt im Bedarfsfall (2b) eine im wesentlichen gestreckte Form an. Beim Ausführungsbeispiel nach den 3a, 3b liegt die Abblaseleitung 1 im normalen Zustand (3a) helixförmig nahe der Außenhaut 2 des Kraftfahrzeugs und nimmt im Bedarfsfall eine im wesentlichen gestreckte Form an. Alternativ kann die Abblaseleitung 1 im normalen Zustand auch aufgerollt sein und im Bedarfsfall eine im wesentlichen gestreckte Form annehmen. In all diesen Fällen wird die Abblaseleitung 1 analog dem ausführlich erläuterten Ausführungsbeispiel nach den 1a, 1b im Bedarfsfall selbsttätig ausgelöst durch das aus dem Tank in die Abblaseleitung 1 strömende Wasserstoff-Gas in eine solche Position überführt, dass das freie und in der Umgebung mündende Ende der Abblaseleitung 1 (in Form von deren Abfuhröffnung A) weiter von der Fahrzeug-Außenhaut 2 entfernt ist als im normalen Zustand, in welchem die Abblaseleitung 1 nicht aktiv ist.

Claims (5)

  1. Drucktank oder Kryotank eines Kraftfahrzeugs, in welchem ein Betriebsstoff, insbesondere Wasserstoff unter Druck und/oder im tiefkalten Zustand speicherbar ist und welcher eine Abblaseleitung (1) aufweist, über die bei Auftreten eines betriebskritischen Zustands Betriebsstoff in die Umgebung abführbar ist, wobei das dem Tank (Drucktank oder Kryotank) abgewandte Ende (A) der Abblaseleitung (1) im Bedarfsfall weiter von der Außenhaut (2) des Kraftfahrzeugs entfernt ist als im normalen Zustand, in dem kein Abblasen von Betriebsstoff aus dem Tank erfolgt.
  2. Drucktank oder Kryotank nach Anspruch 1, wobei die Abblaseleitung (1) solchermaßen gestaltet ist, dass die Lageänderung von deren dem Tank abgewandten Ende (A) im Bedarfsfall selbsttätig aufgrund des aus dem Tank in die Abblaseleitung einströmenden Betriebsstoffes erfolgt.
  3. Drucktank oder Kryotank nach Anspruch 2, wobei im Bereich des freien Endes (A) der Abblaseleitung (1) eine Drosselstelle oder eine Membran (3) oder ein druckabhängig öffnendes Ventil vorgesehen ist.
  4. Drucktank oder Kryotank nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Abblaseleitung (1) nach Art eines Teleskops ausgeführt ist.
  5. Drucktank oder Kryotank nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Abblaseleitung (1) im normalen Zustand meanderförmig oder helixförmig oder in aufgerollter Form an oder nahe der Außenhaut des Kraftfahrzeugs liegt und im Bedarfsfall eine mehr gestreckte Form annimmt.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3113648A1 (fr) * 2021-04-05 2022-03-04 Jean-Michel SCHULZ Dispositif de vidange rapide de carburant pour les engins aériens, spatiaux, terrestres, navals ou sous-marins, utilisant un carburant cryogénique ou gazeux.

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FR3113648A1 (fr) * 2021-04-05 2022-03-04 Jean-Michel SCHULZ Dispositif de vidange rapide de carburant pour les engins aériens, spatiaux, terrestres, navals ou sous-marins, utilisant un carburant cryogénique ou gazeux.

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