DE102016204075A1 - Druckbehältersystem sowie Verfahren zum Druckentlasten eines Druckbehälters - Google Patents

Druckbehältersystem sowie Verfahren zum Druckentlasten eines Druckbehälters Download PDF

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Abstract

Die hier offenbarte Technologie betrifft ein Druckbehältersystem, umfassend einen Druckbehälter zum Speichern eines Gases, wobei das Druckbehältersystem eine Umhüllung aufweist, die den Druckbehälter so umschließt, dass zwischen der Umhüllung und dem Druckbehälter ein Zwischenraum eingeschlossen ist, wobei die Umhüllung und der Druckbehälter derart ausgebildet sind, dass der Druckbehälter einem Maximaldruck standhält, wobei der Maximaldruck mindestens 80% eines Berstdrucks des Druckbehältersystems beträgt, und dass der Druckbehälter und die Umhüllung zusammen 100% des Berstdrucks standhalten. Ferner ist ein Verfahren offenbart.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Druckbehältersystem umfassend einen Druckbehälter zum Speichern eines Gases und ein Verfahren zum Druckentlasten eines Druckbehälters eines solchen Druckbehältersystems.
  • Berstscheiben sind aus dem Stand der Technik bekannt. Berstscheiben lassen Gas aus einem Druckbehälter ausströmen, wenn der Druck des Gases in dem Druckbehälter einen vorgegebenen Druck (Auslösedruck) übersteigt. Neben einem Überdruck kann ein Druckbehälter auch durch mechanische Einwirkungen beschädigt werden. Auch dies kann zu einem Bersten des Druckbehälters führen. Um solche Einwirkungen auf den Druckbehälter frühzeitig zu erkennen, sind Umhüllungen bekannt, die den Druckbehälter umschließen. Die Umhüllung und die Berstscheibe sind aus einem anderen Material als der Druckbehälter. Daher reagieren sie, d. h. die Umhüllung bzw. die Berstscheibe, auf Einflussfaktoren, die die Integrität des Druckbehälters beeinflussen, anders als der Druckbehälter selbst. Einflussfaktoren, die die Integrität bzw. Dichtheit des Druckbehälters beeinflussen, sind u. a. Temperatur, Druck des Gases in dem Druckbehälter, korrosive Medien, Alterung. Somit kann mittels der Berstscheibe oder der Umhüllung nicht festgestellt bzw. abgeschätzt werden, wie diese Einflussfaktoren die Integrität bzw. Dichtheit des Druckbehälters beeinflussen.
  • Es ist eine bevorzugte Aufgabe der hier offenbarten Technologie, die Nachteile der vorbekannten Lösungen zu verringern oder zu beheben. Weitere bevorzugte Aufgaben ergeben sich aus den vorteilhaften Effekten der hier offenbarten Technologie. Die Aufgabe(n) wird/werden gelöst durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 und den Gegenstand des Patentanspruchs 10. Die abhängigen Ansprüche stellen bevorzugte Ausgestaltungen dar.
  • Somit wird die Aufgabe durch ein Druckbehältersystem umfassend einen Druckbehälter zum Speichern eines Gases gelöst, wobei das Druckbehältersystem eine Umhüllung aufweist, die den Druckbehälter so umschließt, das zwischen der Umhüllung und dem Druckbehälter ein Zwischenraum eingeschlossen ist.
  • Die Umhüllung kann bevorzugt dasselbe Berstverhalten wie die faserverstärkte Schicht des Druckbehälters aufweisen. Das Bestverhalten ist dabei das (Versagens-)Verhalten der Umhüllung bzw. der faserverstärkten Schicht als Reaktion auf einen Innendruckanstieg und/oder als Reaktion auf Änderungen der Umgebungsbedingungen, wie beispielsweise Temperatur, Umgebungsmedien, mechanische Einflüsse, Alterung, etc. Vorteilhaft kann die Umhüllung aus im Wesentlichem dem gleichen Material bestehen wie die faserverstärkte Schicht des Druckbehälters.
  • Der Druckbehälter umfasst mindestens eine faserverstärkte Schicht. Die faserverstärkte Schicht kann einen Liner zumindest bereichsweise, bevorzugt vollständig, umgeben, sofern ein Liner vorgesehen ist. Die faserverstärkte Schicht wird oft auch als Laminat bzw. Ummantelung oder Armierung bezeichnet. Nachstehend wird meistens der Begriff „faserverstärkte Schicht” verwendet. Als faserverstärkte Schicht kommen i. d. R. faserverstärkte Kunststoffe (auch FVK bzw. FKV abgekürzt) zum Einsatz, bspw. kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe (CFK) und/oder glasfaserverstärkte Kunststoffe (GFK). Die faserverstärkte Schicht umfasst zweckmäßig in einer Kunststoffmatrix eingebettete Verstärkungsfasern. Insbesondere Matrixmaterial, Art und Anteil an Verstärkungsfasern sowie deren Orientierung können variiert werden, damit sich die gewünschten mechanischen und/oder chemischen Eigenschaften einstellen. Bevorzugt werden Endlosfasern als Verstärkungsfasern eingesetzt, die durch Wickeln und/oder Flechten aufgebracht werden können.
  • Der Druckbehälter kann einen Liner umfassen. Der Liner ist der Hohlkörper, in dem der Brennstoff gespeichert ist. Der Liner kann beispielsweise aus Aluminium oder Stahl oder aus deren Legierungen hergestellt sein. Ferner bevorzugt kann der Liner aus einem Kunststoff hergestellt sein oder es kann auch ein linerloser Druckbehälter vorgesehen sein. Dann ist der Brennstoff direkt innerhalb der faserverstärkten Schicht gespeichert. Die faserverstärkte Schicht trägt den größten Teil des Gasdrucks des Druckbehälters. Der Liner indes trägt einen vernachlässigbaren Anteil des Gasdrucks (insbesondere bei Kunststoff-Linern).
  • Ein Vorteil hiervon ist, dass mittels der Umhüllung Einflüsse bzw. Einflussfaktoren, die die Integrität bzw. Dichtheit des Druckbehälters beeinflussen, frühzeitig erkannt werden können. Dadurch, dass die Umhüllung aus im Wesentlichen dem gleichen Material besteht wie das Material des Druckbehälters, das den Gasdruck trägt, verhält sich die Umhüllung ähnlich wie der Druckbehälter. Wenn die Umhüllung undicht wird aufgrund z. B. zu hoher Temperatur oder mechanischer Einwirkung, stellt dies auch eine Gefahr für die Integrität bzw. Dichtheit des von der Umhüllung umschlossenen Druckbehälters dar. Somit kann eine Gefahr für die Integrität bzw. Dichtheit des von der Umhüllung umschlossenen Druckbehälters frühzeitig erkannt bzw. festgestellt werden und entsprechende Maßnahmen ergriffen werden. Das Material der Umhüllung ist im Wesentlichen gleich zu dem Material des Druckbehälters, das den Gasdruck im Druckbehälter trägt bzw. dem Gasdruck standhält, hier also der faserverstärkten Schicht. Durch die Materialgleichheit können die Auswirkungen von z. B. Temperatur, korrosiven Medien, Druck des Gases auf den Druckbehälter usw. genauer abgeschätzt bzw. bestimmt werden. Die Umhüllung und die faserverstärkte Schicht des Druckbehälters verhalten sich bzw. reagieren somit im Wesentlichen gleich. Folglich können z. B. Maßnahmen zum Verhindern des Berstens des Druckbehälters ergriffen werden, wenn durch Einflüsse die Umhüllung undicht geworden oder geborsten ist oder kurz davor steht, der Druckbehälter jedoch (noch) nicht. Ein Bersten des Druckbehälters und ein unkontrolliertes Austreten von Gas aus dem Druckbehälter kann somit verhindert werden. Dies erhöht die Sicherheit des Druckbehältersystems.
  • Der Druckbehälter kann einen Außenbehälter, einen Innenbehälter und einen zwischen dem Außenbehälter und der Umhüllung angeordneten evakuierten Raum umfassen. Ein Vorteil hiervon ist, dass bei einem solchen Druckbehälter die Auswirkungen von Einflussfaktoren auf die faserverstärkte Schicht des Druckbehälters mittels der Umhüllung besonders gut abgeschätzt bzw. bestimmt werden können. Einflüsse, wie z. B. eine zu hohe oder zu tiefe Temperatur, die die Umhüllung undicht werden lassen, stellen somit auch eine Gefahr für die faserverstärkte Schicht des Druckbehälters dar. Folglich lassen sich frühzeitig Maßnahmen ergreifen, wenn die Umhüllung undicht geworden ist bzw. kurz davor ist, undicht zu werden, um ein Bersten bzw. Undichtwerden des Druckbehälters zu verhindern. Dies erhöht die Sicherheit des Druckbehältersystems.
  • Die Umhüllung und der Druckbehälter können derart ausgebildet sein, dass der Druckbehälter einem vorbestimmten Maximaldruck standhält, wobei der Maximaldruck mindestens 80%, ferner bevorzugt mindestens 90%, insbesondere mindestens 95% eines vorbestimmten Berstdrucks PBerst des Druckbehältersystems beträgt, und dass der Druckbehälter und die Umhüllung zusammen 100% des vorbestimmten Berstdrucks PBerst standhalten. Ein Vorteil hiervon ist, dass der Druckbehälter einem geringen Druck standhalten muss, da die Umhüllung einen Teils des Drucks des Gases im Druckbehälter trägt. Somit kann der Druckbehälter eine dünnere Wand aufweisen bzw. das drucktragende Material des Druckbehälters kann dünner ausgebildet sein. Dies senkt die Herstellungskosten und das Gewicht des Druckbehältersystems. Zudem wird bei einem Bersten der Umhüllung nur vergleichsweise wenig Energie freigesetzt.
  • Das Speichervolumen des Druckbehälters ist mindestens neunmal so groß wie das Volumen des Zwischenraums zwischen dem Druckbehälter und der Umhüllung. Vorteilhaft hieran ist, dass bei einem Undichtwerden der Umhüllung nur wenig Gas unkontrolliert austritt. Zudem wird bei einem Bersten der Umhüllung nur wenig Energie freigesetzt. Dies erhöht die Sicherheit des Druckbehältersystems weiter.
  • Das Druckbehältersystem kann derart ausgebildet sein, dass bei Übersteigen des Drucks des Gases im Druckbehälter über den vorbestimmten Maximaldruck Gas aus dem Druckbehälter in den Zwischenraum zwischen Druckbehälter und Umhüllung abgelassen wird. Ein Vorteil hiervon ist, dass bei einem zu großem Druck des Gases in dem Druckbehälter ein Bersten des Druckbehälters verhindert wird. Unter Umständen führt das Ablassen aus dem Druckbehälter und Zuführen des Gases in den Zwischenraum zwischen Druckbehälter und Umhüllung zu einem Bersten der Umhüllung. Dies setzt jedoch wenig Energie und wenig Gas frei. Zudem ist die Umhüllung technisch einfacher und kostengünstiger austauschbar bzw. ersetzbar als der Druckbehälter selbst. Somit wird die Sicherheit des Druckbehältersystems noch weiter erhöht.
  • Das Druckbehältersystem kann derart ausgebildet sein, dass nach einem unkontrollierten Entweichen eines Fluids aus dem Zwischenraum zwischen dem Druckbehälter und der Umhüllung das Gas aus dem Druckbehälter abgelassen wird. Vorteilhaft hieran ist, dass das Gas aus dem Druckbehälter kontrolliert abgelassen wird, wenn die Umhüllung undicht geworden ist (z. B. durch eine zu hohe Temperatur, Brand, mechanische Einwirkungen, zu hohem Druck, Alterung, Kriechverhalten) oder ein Berstereignis vorliegt. Ein Bersten des Druckbehälters bzw. ein unkontrolliertes Entweichen des Gases aus dem Druckbehälter wird folglich vermieden. Da die Umhüllung undicht geworden ist, ist zu befürchten, dass der Druckbehälter den vorliegenden Einflussfaktoren, die auf die Umhüllung eingewirkt und diese zum Undichtwerden gebracht haben und aufgrund der Undichtheit der Umhüllung spätestens nunmehr auch auf den Druckbehälter einwirken, nicht (lange) standhält und ebenfalls birst oder undicht wird. Durch das kontrollierte Ablassen des Gases aus dem Druckbehälter wird somit die Sicherheit des Druckbehältersystems noch weiter erhöht.
  • In dem Zwischenraum zwischen dem Druckbehälter und der Umhüllung kann eine Flüssigkeit vorhanden sein. Vorteil hiervon ist, dass bei einem Undichtwerden der Umhüllung lediglich Flüssigkeit austritt und kein (brennbares) Gas. Auch ist die bei einem Bersten eines flüssigkeitsgefüllten Raumes freigesetzte Energie deutlich geringer als beim Bersten eines gasgefüllten Raumes bei gleichem Druck und gleichem Volumen. Zudem kann der Druck in der Umhüllung technisch einfach erzeugt werden. Die Flüssigkeit kann Hydraulikflüssigkeit oder Wasser sein. Andere Flüssigkeiten sind vorstellbar.
  • Die Wandstärke der Umhüllung kann derart geringer als die Wandstärke der faserverstärkten Schicht des Druckbehälters sein, dass die Umhüllung im Wesentlichen die gleiche innere Spannung aufweist wie die faserverstärkte Schicht des Druckbehälters. Im Fall einer inhomogenen Verteilung der Spannung in der faserverstärkten Schicht des Druckbehälters sollte die Spannung in der Umhüllung bevorzugt das Maximum der Spannung in der faserverstärkten Schicht des Druckbehälters betragen. Ein Vorteil hiervon ist, dass das Verhalten der Umhüllung noch stärker dem Verhalten der faserverstärkte Schicht des Druckbehälters entspricht. Dadurch, dass die Umhüllung und der Druckbehälter die gleiche innere Spannung bzw. Spannungen aufweisen, reagiert die Umhüllung auf Einflussfaktoren, insbesondere mechanische Einwirkungen, nahezu gleich wie der Druckbehälter. Somit kann noch besser die Gefahr eines Berstereignisses bzw. des Undichtwerdens des Druckbehälters mittels der Umhüllung abgeschätzt bzw. erkannt werden. Dies erhöht die Sicherheit des Druckbehältersystems noch weiter.
  • Die Umhüllung und der Druckbehälter können im Wesentlichen die gleiche Außenform aufweisen. Vorteilhaft hieran ist, dass das Verhalten der Umhüllung auf Einflussfaktoren dem Verhalten des Druckbehälters noch ähnlicher ist. Dies erhöht die Sicherheit noch weiter.
  • Die Aufgabe(n) wird/werden auch durch ein Verfahren zum Druckentlasten eines Druckbehälters eines Druckbehältersystems mit einer oder mehreren der oben angeführten Merkmalskombinationen gelöst, wobei das Gas aus dem Druckbehälter abgelassen wird, wenn ein Fluid aus dem Zwischenraum zwischen dem Druckbehälter und der Umhüllung zumindest teilweise unkontrolliert entwichen ist, beispielsweise indem die Umhüllung undicht wurde oder ein Berstereignis der Umhüllung vorliegt.
  • Vorteilhaft hieran ist, dass das Gas aus dem Druckbehälter kontrolliert abgelassen wird, wenn die Umhüllung undicht geworden ist (z. B. durch eine zu hohe Temperatur, Brand, mechanische Einwirkungen, zu hohem Druck, Alterung, Kriechverhalten). Ein Bersten des Druckbehälters bzw. ein unkontrolliertes Entweichen des Gases aus dem Druckbehälter wird folglich vermieden. Da die Umhüllung undicht geworden ist, ist zu befürchten, dass der Druckbehälter den vorliegenden Einflussfaktoren, die auf die Umhüllung eingewirkt und dessen Undichtwerden verursacht haben und aufgrund der Undichtheit der Umhüllung spätestens nunmehr auch auf den Druckbehälter einwirken, nicht (lange) standhält und ebenfalls berstet oder undicht wird. Durch das kontrollierte Ablassen des Gases aus dem Druckbehälter wird somit die Sicherheit des Druckbehältersystems erhöht.
  • Das Gas in dem Zwischenraum zwischen Umhüllung und Druckbehälter kann das gleiche Gas sein, wie das Gas, das in dem Druckbehälter gespeichert ist. Das Gas aus dem Zwischenraum zwischen Umhüllung und Druckbehälter kann, wenn z. B. der Druckbehälter leer ist, einem Verbraucher zugeführt werden, d. h. verwendet werden. Vorstellbar ist auch, dass das Gas in dem Zwischenraum zwischen Umhüllung und Druckbehälter ein anderes Gas ist als das Gas in dem Druckbehälter. Zum Beispiel kann das Gas in dem Druckbehälter Wasserstoff sein, während das Gas in dem Zwischenraum Stickstoff ist.
  • Das hier offenbarte Druckbehältersystem umfasst einen Druckbehälter zur Speicherung von Brennstoff. Das System kann in einem Kraftfahrzeug eingesetzt werden, das beispielsweise mit komprimiertem („Compressed Natural Gas” = CNG) oder verflüssigtem (LNG) Erdgas oder mit Wasserstoff betrieben wird. Der Druckbehälter kann beispielsweise ein kryogener Druckbehälter oder ein Hochdruckgasbehälter sein. Hochdruckgasbehälter sind ausgebildet, im Wesentlichen bei Umgebungstemperaturen Brennstoff (z. B. Wasserstoff) dauerhaft bei einem max. Betriebsdruck (auch maximum operating pressure oder MOP genannt) von über ca. 350 barü (= Überdruck gegenüber dem Atmosphärendruck), ferner bevorzugt von über ca. 500 barü und besonders bevorzugt von über ca. 700 barü zu speichern. Ein kryogener Druckbehälter ist insbesondere geeignet, den Brennstoff bei Temperaturen zu speichern, die deutlich unter der Betriebstemperatur (gemeint ist der Temperaturbereich der Fahrzeugumgebung, in dem das Fahrzeug betrieben werden soll) des Kraftfahrzeuges liegen, beispielsweise mind. 50 Kelvin, bevorzugt mindestens 100 Kelvin bzw. mindestens 150 Kelvin unterhalb der Betriebstemperatur des Kraftfahrzeuges (i. d. R. ca. –40°C bis ca. +85°C).
  • Das hier offenbarte Verfahren kann den Schritt umfassen, wonach Informationen ausgewertet werden, die indikativ für den Druckzustand im Zwischenraum sind (z. B. durch Druckmessung), und wobei bei einer Druckverlustrate des Drucks im Zwischenraum oberhalb von einem Grenzwert ein Warnsignal generiert wird.
  • Das hier offenbarte Verfahren kann den Schritt umfassen, wonach Informationen ausgewertet werden, die indikativ für den Zustand des Kraftfahrzeuges sind, z. B. Informationen über den Druckbehälterinnengasdruck, Druckbehältergastemperatur, Werte zur Fahrzeugdynamik (Position, Geschwindigkeit, Beschleunigung, Crash-Sensorwerte etc.), und wobei abhängig vom Zustand des Kraftfahrzeuges das Gas aus dem Druckbehälter abgelassen wird (z. B. wenn ein Unfall vorliegt) oder ein Warnsignal generiert wird (z. B. wenn das Kraftfahrzeug steht und die Druckvelustrate sich ändert). Das Warnsignal kann jede geeignete Information sein, die der Kraftfahrzeugführer oder Besitzer oder einem Dritten direkt oder indirekt (telemetrisch) zukommt. Eine Notentleerung und ein Berstereignis kann somit vorteilhaft verhindert werden. Gegebenenfalls muss dann lediglich die Umhüllung ausgetauscht werden. Um dieser Schädigung und einem möglicherweise gravierendem Berstereignis, d. h. einem Bersten des Druckbehälters, zuvor zu kommen, kann eine Druckentlastung des Druckbehälters durchgeführt werden. Insbesondere wenn zusätzliche Informationen zur Verfügung stehen, wie z. B. Druckbehälterinnendruck, Druckbehältertemperatur, Werte zur Fahrzeugdynamik (Position, Geschwindigkeit, Beschleunigung, Crash-Sensorwerte etc.) können auch andere Reaktionen erfolgen: Beispielsweise kann bei einem schleichenden Druckverlust im Zwischenraum und einem gleichzeitig geringen Druckbehälterinnendruck in darauf erkannt werden, dass noch kein höchstkritischer Zustand vorliegt und die Ausgabe einer Warnung gegenüber einer Notentleerung des Druckbehälters zu bevorzugen ist.
  • Die hier offenbarte Technologie wird nun anhand der schematischen 1 und 2 erläutert.
  • 1 zeigt eine schematische Ansicht des hier offenbarten Druckbehältersystems 10. Das Druckbehältersystem 10 umfasst einen Druckbehälter 20. Der Druckbehälter 20 kann einen Liner (z. B. aus Metall oder Kunststoff) umfassen und weist eine faserverstärkte Schicht, z. B. aus CFK, auf. Andere Arten von Druckbehältern sind vorstellbar.
  • Der Druckbehälter 20 ist von einer Umhüllung 30 vollständig umgeben bzw. umschlossen. Die Umhüllung 30 ist fluiddicht oder gasdicht ausgebildet. Die Umhüllung 30 und der Druckbehälter 20 weisen die gleiche oder eine ähnliche Form auf. Zwischen dem Druckbehälter 20 und der Umhüllung 30 ist ein Zwischenraum 35 angeordnet. Der Zwischenraum 35 dient dazu, einen Abstand zwischen Umhüllung 30 und Druckbehälter 20 herzustellen, so dass mechanische Einwirkungen auf die Umhüllung 30 nicht auch (aufgrund eines nicht vorhandenen Abstands nahezu zwingend) den Druckbehälter 20 beeinflussen. Zwischen dem Druckbehälter 20 und der Umhüllung 30 können Stegelemente angeordnet sein, die für den vorgegebenen Abstand zwischen Umhüllung 30 und Druckbehälter 20 sorgen.
  • Die Umhüllung 30 besteht aus im Wesentlichen dem gleichen Material wie die faserverstärkte Schicht des Druckbehälters 20. Es ist vorstellbar, dass mehrere Materialien des Druckbehälters 20 den Gasdruck des Gases im Innenraum 28 des Druckbehälters 20 tragen. Die faserverstärkte Schicht ist in diesem Fall das Material des Druckbehälters 20 das den wesentlichen Teil des Gasdrucks trägt. Das Material der faserverstärkten Schicht des Druckbehälters 20 und der Umhüllung 30 können vollständig gleich sein. Kleine Unterschiede zwischen den Materialien sind möglich, die sich nicht auf das Berstverhalten von Umhüllung 30 und faserverstärkten Schicht auswirken.
  • Auch ist es möglich, dass (insbesondere) auf der Innenseite der Umhüllung 30 eine weitere Schicht angeordnet ist. Diese weitere Schicht kann insbesondere eine im Wesentlichen gasdichte Schicht sein, z. B. ein metallischer oder polymerer Liner. Bevorzugt kann das Berstverhalten dieser weiteren Schicht dem Berstverhalten des Liners entsprechen
  • Die faserverstärkte Schicht des Druckbehälters 20, z. B. CFK, hält im Wesentlichen dem Gasdruck stand und sorgt für eine Formstabilität des Liners. Das Material der Umhüllung 30 kann aus dem gleichen Material wie die faserverstärkte Schicht des Innenbehälters bestehen. Beispielsweise besteht sowohl die Umhüllung 30 als auch die faserverstärkte Schicht des Innenbehälters 20 aus CFK, insbesondere aus der gleichen Art CFK.
  • Der Zwischenraum 35 zwischen Umhüllung 30 und Druckbehälter 20 weist ein deutlich geringeres Volumen auf als das Speichervolumen bzw. Innenvolumen des Druckbehälters 20. Insbesondere ist das Innenvolumen bzw. das Volumen des Innenraums 28 des Druckbehälters 20 ca. neunmal so groß wie das Volumen des Zwischenraums 35. Hierdurch wird bei einem Bersten der Umhüllung 30 deutlich weniger Energie (und weniger Fluid bzw. Gas) freigesetzt als bei einem Bersten des Druckbehälters 20.
  • Die Dicke der Umhüllung 30 ist geringer als die Dicke der faserverstärkten Schicht des Druckbehälters 20 und zwar derart, dass (aufgrund des geringeren Drucks im Zwischenraum 35) im Material der Umhüllung 30 und im (gas) drucktragenden Material des Druckbehälters 20 mindestens die gleichen (mechanischen) Spannungen auftreten bzw. vorhanden sind. Auf diese Weise wird erreicht, dass die Umhüllung 30 im Regelfall früher, spätestens aber unter den gleichen Bedingungen birst bzw. undicht wird wie der Druckbehälter 20. Insbesondere bedeutet dies, dass bei einem strukturellen Versagen der Umhüllung 30 ein strukturelles Versagen des drucktragenden Materials des Druckbehälters 20 droht. Wenn die Umhüllung 30 geborsten ist bzw. die Umhüllung 30 undicht geworden ist, können Maßnahmen ergriffen werden, um ein Bersten des Druckbehälters 20 oder ein Undichtwerden des Druckbehälters 20 zu verhindern. Zum Beispiel kann das Gas kontrolliert aus dem Druckbehälter 20 an die Umgebung abgelassen werden. Alternativ oder zusätzlich kann das Gas bzw. der Druckbehälter 20 gekühlt werden.
  • Das Undichtwerden bzw. Berstversagen bzw. strukturelle Versagen der Umhüllung 30 kann beispielsweise dadurch erkannt werden, dass der mittels eines Druckmessers gemessene Druck des Gases (oder der Flüssigkeit) in dem Zwischenraum 35 zwischen Umhüllung 30 und Druckbehälter 20 unter einen (eingestellten) vorgegebenen Druckwert sinkt. Allgemeiner formuliert kann die Aufgabe des Druckmessers eine Einrichtung übernehmen, die auf Veränderungendes Drucks im Zwischenraum 35 reagiert.
  • Das Druckbehältersystem 10 umfasst einen Druckregler 40. Der Druckregler 40 regelt den Druck in dem Druckbehälter 20 und in dem Zwischenraum 35 zwischen der Umhüllung 30 und dem Druckbehälter 20.
  • Der Druckbehälter 20 kann z. B. ca. 95% eines Berstdrucks des Druckbehältersystems 10 standhalten. Die restlichen 5% des Berstdrucks des Druckbehältersystems 10 werden von der Umhüllung 30 getragen. Der Druckregler 40 regelt die Drücke in dem Zwischenraum 35 und im Innern des Druckbehälters 20 dementsprechend. Der Druck des Gases in dem Druckbehälter 20 wird somit auf den Druckbehälter 20 bzw. die faserverstärkte Schicht bzw. das gasdrucktragende Material des Druckbehälters 20 und die Umhüllung 30 aufgeteilt.
  • Sollte ein Überdruck in dem Druckbehälter 20 entstehen, z. B. durch Übertankung oder Erwärmung des Gases, der über einem vorgegebenen Maximaldruck des Druckbehälters 20 liegt, bei dem ein Bersten des Druckbehälters 20 zu befürchten ist bzw. kurz bevorsteht, lässt der Druckregler 40 einen Teil des Gases aus dem Druckbehälter 20 in den Zwischenraum 35 zwischen dem Druckbehälter 20 und der Umhüllung 30 strömen. Dies führt unter Umständen zu einem Bersten der Umhüllung 30. Dies ist jedoch akzeptabler als ein Bersten des Druckbehälters 20.
  • Der Zwischenraum 35 zwischen Umhüllung 30 und Druckbehälter 20 kann (vollständig) mit Gas oder vollständig mit einer Flüssigkeit, wie z. B. Wasser, gefüllt sein. Auch Mischungen sind denkbar. Eine Flüssigkeit kann technisch einfacher unter Druck gesetzt werden als ein Gas, da aufgrund der sehr viel geringeren Kompressibilität weniger Volumen bewegt werden muss und gleichzeitig weniger Kompressionsenergie im Zwischenraum 35 gespeichert ist. Ein unkontrolliertes Austreten von Flüssigkeit ist zudem sicherer als das (unkontrollierte) Austreten von (brennbarem) Gas, wie z. B. Wasserstoff.
  • Der Druckregler 40 kann das Gas aus dem Druckbehälter 20 an die Umgebung abführen. Der Druckregler 40 kann auch im Normalbetrieb das Gas zu einem Verbraucher, z. B. einer Brennstoffzelle, führen.
  • Mit anderen Worten wird hier folgende Technologie offenbart: Der Druckbehälter 20 wird von einer relativ dünnwandigen äußeren Umhüllung 30 umschlossen. Die Umhüllung 30 ist aus dem gleichen Material gefertigt wie der Druckbehälter 20 selbst und reagiert somit sehr ähnlich auf Einflussfaktoren (Temperatur, mechanische Einwirkung, chemische Einwirkung etc.). Das Volumen des Zwischenraums 35 zwischen der Umhüllung 30 und dem Druckbehälter 20 ist bevorzugt sehr klein, insbesondere ist es viel kleiner als das von dem Druckbehälter 20 umschlossene Volumen. Der von dem Druckbehältersystem 10 zu erzielende Berstdruck sei X. Der von dem Druckbehälter 20 ohne Umhüllung 30 zu erzielende Berstdruck darf sogar etwas unter X liegen, z. B. 95% von X. Der von der Umhüllung 30 zu erzielende Berstdruck darf sehr gering sein, z. B. 5% von X. In Summe ergibt sich für das Innenvolumen des Druckbehälters 20, wenn der Druckbehälter 20 von der Umhüllung 30 umschlossen ist und der Zwischenraum 35 bzw. das Zwischenvolumen mit 5% X bedrückt ist, dann ein Berstdruck von 100% von X.
  • Eine Einrichtung zur Druckverteilung (Druckregler 40) sorgt dafür, dass der Druck in der Umhüllung 30 auf einen Druckgrenzwert unterhalb des Berstdrucks von dem Druckbehälter 20 begrenzt bleibt. Steigt der Innendruck (durch eine fehlerhafte Betankung oder durch übermäßige Erwärmung des Druckbehälterinhalts) so an, dass der Druckgrenzwert erreicht wird, so sorgt die Einrichtung dafür, dass ein Teil des Druckbehälterinhalts von dem Druckbehälter 20 in den Zwischenraum 35 strömt. So wird der Druckgrenzwert innerhalb des Druckbehälters 20 eingehalten, während der Druck in dem Zwischenraum 35 steigt.
  • Übersteigt der Druck in dem Zwischenraum 35 nun den Berstdruck der Umhüllung 30, so kommt es zum Bersten der Umhüllung 30. Ein Maß für die dabei freiwerdende Energie ist das Druckvolumenprodukt. Da aber einerseits das Volumen des Zwischenraums 35 sehr klein ist und außerdem der Berstdruck der Umhüllung 30 nur einen Bruchteil von X beträgt, ergibt sich hier nur eine um mehrere Größenordnungen geringere Energiefreisetzung als beim Bersten eines herkömmlichen Druckbehälters 20 (der keine solche Umhüllung 30 aufweist). Wird darüber hinaus der Zwischenraum mit einer gering kompressiblen Flüssigkeit gefüllt, wird die bei einem Bersten freiwerdende Energie noch weiter reduziert.
  • Ist die Umhüllung 30 geborsten oder aus einem anderen Grund gegenüber der Umgebung leck bzw. undicht geworden (aufgrund von Brand, mechanischer Beschädigung, Alterung, Kriechverhalten etc.), so kann die Einrichtung/der Druckregler 40 dafür zu sorgen, dass das Gas aus dem Druckbehälter 20 in die Umgebung entlastet wird. Der Hintergrund dieser Maßnahme ist, dass zu befürchten ist, dass die Einflussfaktoren, die zum Druckverlust bzw. zum Undichtwerden der Umhüllung 30 geführt haben auch den Druckbehälter 20 schädigen könnten. Um dieser Schädigung und einem möglicherweise gravierendem Berstereignis, d. h. einem Bersten des Druckbehälters 20, zuvor zu kommen, kann eine Druckentlastung des Druckbehälters 20 durchgeführt werden.
  • Die Einrichtung kann Druckregler, Druckbegrenzer und/oder Ventile und/oder Drosseln umfassen.
  • Die Berstgefahr für den Druckbehälter 20 wird sehr stark reduziert. Die äußere, dünnwandige Umhüllung 30 wird verwendet, um schädigende Einflüsse (Innendruck, Temperatur, mechanische Einwirkung etc.) zu erkennen und ein relativ unkritisches Bersten ausschließlich der Umhüllung 30 zu erreichen.
  • Wie in 2 gezeigt, kann der Druckbehälter 20 auch ein kryogener Druckbehälter sein. Dieser umfasst zusätzlich zu den in 1 eingeführten Elementen einen Außenbehälter 26. Zwischen dem Außenbehälter 26 und der Umhüllung 30 ist ein evakuierter Raum 24 zur Wärmeisolierung angeordnet. Die übrigen Elemente und Funktionen bleiben weitgehend analog erhalten.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Druckbehältersystem
    20
    Druckbehälter
    24
    evakuierter Raum
    26
    Außenbehälter
    28
    Innenraum des Druckbehälters
    30
    Umhüllung
    35
    Zwischenraum zwischen Außenbehälter und Umhüllung
    40
    Druckregler

Claims (12)

  1. Druckbehältersystem (10), umfassend einen Druckbehälter (20) zum Speichern eines Gases, wobei das Druckbehältersystem (10) eine Umhüllung (30) aufweist, die den Druckbehälter (20) so umschließt, dass zwischen der Umhüllung (30) und dem Druckbehälter (20) ein Zwischenraum (35) eingeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung (30) und der Druckbehälter (20) derart ausgebildet sind, dass der Druckbehälter (20) einem Maximaldruck standhält, wobei der Maximaldruck mindestens 80% eines Berstdrucks (PBerst) des Druckbehältersystems (10) beträgt, und dass der Druckbehälter (20) und die Umhüllung (30) zusammen 100% des Berstdrucks (PBerst) standhalten.
  2. Druckbehältersystem (10) nach Anspruch 1, wobei die Umhüllung (30) im Wesentlichen dasselbe Berstverhalten wie eine faserverstärkte Schicht des Druckbehälters (20) aufweist.
  3. Druckbehältersystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Speichervolumen des Druckbehälters (20) mindestens neunmal so groß wie das Volumen des Zwischenraums (35) zwischen dem Druckbehälter (20) und der Umhüllung (30) ist.
  4. Druckbehältersystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Druckbehältersystem (10) derart ausgebildet ist, dass bei Übersteigen des Drucks des Gases im Druckbehälter (20) über den Maximaldruck Gas aus dem Druckbehälter (20) in den Zwischenraum (35) zwischen Druckbehälter (20) und Umhüllung (30) abgelassen wird.
  5. Druckbehältersystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Druckbehältersystem (10) derart ausgebildet ist, dass nach einem unkontrollierten Entweichen eines Fluids aus dem Zwischenraum (35) zwischen dem Druckbehälter (20) und der Umhüllung (30) das Gas aus dem Druckbehälter (20) abgelassen wird.
  6. Druckbehältersystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in dem Zwischenraum (35) zwischen dem Druckbehälter (20) und der Umhüllung (30) eine Flüssigkeit vorhanden ist.
  7. Druckbehältersystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wandstärke der Umhüllung (30) derart geringer ist als die Wandstärke der faserverstärkten Schicht des Druckbehälters (20), dass die Umhüllung (30) im Wesentlichen die gleiche innere Spannung aufweist wie die faserverstärkte Schicht des Druckbehälters (20).
  8. Druckbehältersystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Umhüllung (30) und der Druckbehälter (20) im Wesentlichen die gleiche Außenform aufweisen.
  9. Druckbehältersystem (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Druckbehältersystem (10) einen Außenbehälter (26) und einen zwischen dem Außenbehälter (26) und der Umhüllung (30) angeordneten evakuierten Raum (24) umfasst.
  10. Verfahren zum Druckentlasten eines Druckbehälters (20) eines Druckbehältersystems (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gas aus dem Druckbehälter (20) abgelassen wird, wenn ein Fluid aus dem Zwischenraum (35) zwischen dem Druckbehälter (20) und der Umhüllung (30) zumindest teilweise unkontrolliert entwichen ist.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei Informationen ausgewertet werden, die indikativ für den Druckzustand im Zwischenraum (35) sind, und wobei bei einer Druckverlustrate des Drucks im Zwischenraum (35) oberhalb von einem Grenzwert ein Warnsignal generiert wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, wobei Informationen ausgewertet werden, die indikativ für den Zustand des Kraftfahrzeuges sind, und wobei abhängig vom Zustand des Kraftfahrzeuges das Gas aus dem Druckbehälter (20) abgelassen wird oder ein Warnsignal generiert wird.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109501637A (zh) * 2018-11-08 2019-03-22 奇瑞汽车股份有限公司 燃料泄漏处理系统及燃料电池汽车
DE102018212948A1 (de) * 2018-08-02 2020-02-06 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Gasspeicher
WO2021250172A1 (de) * 2020-06-10 2021-12-16 Argo Gmbh Thermische druckentlastungsvorrichtung (tprd), gasdruckspeicher und gasdruckspeichersystem mit tprd und verfahren zur thermischen überdruckabsicherung
DE102020123102A1 (de) 2020-09-03 2022-03-03 Bolz Block GmbH & Co. KG Tank zur Lagerung von Gasen, insbesondere Wasserstoff
WO2021250171A3 (de) * 2020-06-10 2022-03-10 Argo Gmbh Ventileinrichtung, intankventil und gasdruckspeichersystem, insbesondere für brennstoffzellensysteme, sowie verfahren zum detektieren einer leckage
DE102020007826A1 (de) 2020-12-22 2022-06-23 Airbus Operations Gmbh Tanksystem zur Lagerung kühler Medien

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4105061A (en) * 1975-12-01 1978-08-08 Corning Limited Pressure vessels
DE19544593A1 (de) * 1995-11-30 1997-06-05 Messer Griesheim Gmbh Vakuumisolierter Kryobehälter
EP1546601B1 (de) * 2002-09-27 2007-08-08 The Regents Of the University of California Leichter, mit kryogenen stoffen kompatibler druckbehälter zur speicherung von fahrzeugkraftstoff
WO2007124784A1 (en) * 2006-04-28 2007-11-08 Luxembourg Patent Company S.A. Gas tank containing a compressed combustible gas
JP2010276173A (ja) * 2009-05-29 2010-12-09 Jecc Torisha Co Ltd 真空断熱容器及びその真空断熱層への封入ガスの挿入方法
WO2012028798A1 (fr) * 2010-09-03 2012-03-08 L'air Liquide,Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Dispositif de purge automatique d'un reservoir et reservoir comprenant un tel dispositif
CN202302705U (zh) * 2011-11-01 2012-07-04 深圳市中科万川信息技术有限公司 一种液化天然气真空绝热罐
DE112004000261B4 (de) * 2003-02-18 2013-12-19 Magna Steyr Fahrzeugtechnik Ag & Co. Kg Doppelwandiges Behältnis für kryogene Flüssigkeiten

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4105061A (en) * 1975-12-01 1978-08-08 Corning Limited Pressure vessels
DE19544593A1 (de) * 1995-11-30 1997-06-05 Messer Griesheim Gmbh Vakuumisolierter Kryobehälter
EP1546601B1 (de) * 2002-09-27 2007-08-08 The Regents Of the University of California Leichter, mit kryogenen stoffen kompatibler druckbehälter zur speicherung von fahrzeugkraftstoff
DE112004000261B4 (de) * 2003-02-18 2013-12-19 Magna Steyr Fahrzeugtechnik Ag & Co. Kg Doppelwandiges Behältnis für kryogene Flüssigkeiten
WO2007124784A1 (en) * 2006-04-28 2007-11-08 Luxembourg Patent Company S.A. Gas tank containing a compressed combustible gas
JP2010276173A (ja) * 2009-05-29 2010-12-09 Jecc Torisha Co Ltd 真空断熱容器及びその真空断熱層への封入ガスの挿入方法
WO2012028798A1 (fr) * 2010-09-03 2012-03-08 L'air Liquide,Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Dispositif de purge automatique d'un reservoir et reservoir comprenant un tel dispositif
CN202302705U (zh) * 2011-11-01 2012-07-04 深圳市中科万川信息技术有限公司 一种液化天然气真空绝热罐

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JP_2010_276173A_Engl_Transl *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018212948A1 (de) * 2018-08-02 2020-02-06 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Gasspeicher
CN109501637A (zh) * 2018-11-08 2019-03-22 奇瑞汽车股份有限公司 燃料泄漏处理系统及燃料电池汽车
WO2021250172A1 (de) * 2020-06-10 2021-12-16 Argo Gmbh Thermische druckentlastungsvorrichtung (tprd), gasdruckspeicher und gasdruckspeichersystem mit tprd und verfahren zur thermischen überdruckabsicherung
WO2021250171A3 (de) * 2020-06-10 2022-03-10 Argo Gmbh Ventileinrichtung, intankventil und gasdruckspeichersystem, insbesondere für brennstoffzellensysteme, sowie verfahren zum detektieren einer leckage
DE102020123102A1 (de) 2020-09-03 2022-03-03 Bolz Block GmbH & Co. KG Tank zur Lagerung von Gasen, insbesondere Wasserstoff
DE102020007826A1 (de) 2020-12-22 2022-06-23 Airbus Operations Gmbh Tanksystem zur Lagerung kühler Medien

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