DE102016212278A1

DE102016212278A1 - Device for detonation prevention of combustible gases and method for laying out the device

Info

Publication number: DE102016212278A1
Application number: DE102016212278.9A
Authority: DE
Inventors: Harald Mineif
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2016-07-06
Filing date: 2016-07-06
Publication date: 2018-01-11
Anticipated expiration: 2036-07-07
Also published as: DE102016212278B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Detonationsschutzvorrichtung (8) mit einem Brenngasbehälter (20), der eine Brenngasbehälterwand (10) aufweist, die einen Innenraum (9) begrenzt, in dem ein Brenngas sich befindet oder bildbar ist, und einen Austrittsbereich (11) aufweist, via den in einem Störfall das Brenngas von dem Innenraum (9) nach außerhalb des Brenngasbehälters (20) austreten kann, wo ein sauerstoffhaltiges Gas angeordnet ist, so dass sich unmittelbar nach dem Austritt des Brenngases ein das Brenngas und das sauerstoffhaltige Gas aufweisendes Mischgas bildbar ist, einem Flammenfilter (15), der außerhalb des Brenngasbehälters (20) im Bereich des Austrittsbereichs (11) angeordnet ist, und einer Absaugvorrichtung (21), die eingerichtet ist Gas via den Flammenfilter (15) abzusaugen, so dass das Gas von dem Austrittsbereich (11) via den Flammenfilter (15) wegströmbar ist, wobei der Flammenfilter (15) mit der Brenngasbehälterwand (10) einen Spalt (13) begrenzt, dessen Spaltbreite (14) in einer Richtung senkrecht zu der Brenngasbehälterwand (10) kürzer als ein Viertel der Detonationszellweite (7) des Mischgases ist.The invention relates to a detonation protection device (8) having a fuel gas container (20) which has a fuel gas container wall (10) defining an interior space (9) in which a fuel gas is or can be formed, and has an exit region (11) in a fault, the fuel gas from the interior (9) can escape to the outside of the fuel gas container (20), where an oxygen-containing gas is arranged, so that immediately after the exit of the fuel gas, a mixed gas containing the fuel gas and the oxygen-containing gas can be formed, a flame filter (15), which is arranged outside the fuel gas container (20) in the region of the outlet region (11), and a suction device (21), which is adapted to suck gas via the flame filter (15), so that the gas from the outlet region (15) 11) via the flame filter (15) can be flowed away, wherein the flame filter (15) with the fuel gas tank wall (10) defines a gap (13) whose gap width ( 14) in a direction perpendicular to the fuel gas tank wall (10) is shorter than a quarter of the detonation cell width (7) of the mixed gas.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Detonationsvermeidung brennbarer Gase und ein Verfahren zum Auslegen der Vorrichtung. The invention relates to a device for detonation prevention of combustible gases and a method for laying out the device.

Exotherme Reaktionen eines Mischgases mit einem Brenngas und Sauerstoff können unterschieden werden in Verbrennung bis hin zur Deflagrationen (schnelle Verbrennungen) und Detonationen. Bei Deflagrationen ist die Ausbreitungsgeschwindigkeit einer Reaktionszone, in der das Brenngas mit dem Sauerstoff eine Reaktion eingeht, langsamer als die Schallgeschwindigkeit. Bei einer Detonation eilt der Reaktionszone eine Druckwelle voraus, die sich mit Überschallgeschwindigkeit ausbreitet und das Mischgas durch eine Kompression erhitzt und dadurch zündet. Die nach dem Zünden des Mischgases in der Reaktionszone freigesetzte Wärme speist dann die Druckwelle, so dass bei der Detonation die Druckwelle und die Reaktionszone in einer gegenseitigen Wechselwirkung stehen. Die Detonation ist dabei wesentlich gefährlicher als die Deflagration. Exothermic reactions of a mixed gas with a fuel gas and oxygen can be distinguished in combustion up to deflagrations (rapid burns) and detonations. In deflagration, the propagation velocity of a reaction zone in which the fuel gas reacts with the oxygen is slower than the speed of sound. In a detonation, the reaction zone is preceded by a pressure wave which propagates at supersonic velocity and heats the mixed gas by compression and thereby ignites. The heat released after ignition of the mixed gas in the reaction zone then feeds the pressure wave, so that during the detonation the pressure wave and the reaction zone are in mutual interaction. The detonation is much more dangerous than the deflagration.

Herkömmlich werden Maßnahmen zum Explosionsschutz in drei Kategorien unterteilt. Bei einem primären Explosionsschutz wird die Bildung von zündfähigen Mischgasen vermieden, beispielsweise indem Leckagen unterbunden werden, so dass sich das Brenngas nicht in einem zündfähigen Verhältnis mit Sauerstoff mischen kann. Ist der primäre Explosionsschutz nicht umsetzbar, so werden in einem sekundären Explosionsschutz Zündquellen vermieden. Dies ist beispielsweise durch eine Kühlung erreichbar, mittels der Bauteile, die in Kontakt mit dem Mischgas gelangen können, derart abgekühlt werden, dass sie keine Zündung bewirken können. Ist auch der sekundäre Explosionsschutz nicht umsetzbar, so wird in einem tertiären Explosionsschutz der Stoffmengenumsatz in der Reaktionszone begrenzt. Wünschenswert wäre es, den Stoffmengenumsatz derart zu begrenzen, dass die Detonation nicht oder nur im geringen Umfang stattfindet. Traditionally, explosion protection measures are divided into three categories. In a primary explosion protection, the formation of ignitable mixed gases is avoided, for example, by leaks are prevented, so that the fuel gas can not mix in an ignitable ratio with oxygen. If the primary explosion protection can not be implemented, ignition sources are avoided in a secondary explosion protection. This can be achieved, for example, by cooling, by means of which components which can come into contact with the mixed gas are cooled in such a way that they can not cause ignition. If the secondary explosion protection can not be implemented either, then the tertiary explosion protection in the reaction zone is limited in a tertiary explosion protection. It would be desirable to limit the mass conversion such that the detonation does not occur or only to a small extent.

Aufgabe der Erfindung ist es daher eine Detonationsschutzvorrichtung und ein Verfahren zum Auslegen der Detonationsschutzvorrichtung zu schaffen, bei der sich eine Verbrennung nicht bis zu einer Deflagration aufbauen kann, also nur in einem unkritischen Umfang stattfinden kann. The object of the invention is therefore to provide a detonation protection device and a method for deploying the detonation protection device, in which combustion can not build up to a deflagration, that is, can take place only to a non-critical extent.

Die erfindungsgemäße Detonationsschutzvorrichtung weist einen Brenngasbehälter, der eine Brenngasbehälterwand aufweist, die einen Innenraum begrenzt, in dem sich ein Brenngas befindet oder bildbar ist, und einen Austrittsbereich aufweist, via den in einem Störfall das Brenngas von dem Innenraum nach außerhalb des Brenngasbehälters austreten kann, wo ein sauerstoffhaltiges Gas angeordnet ist, so dass sich unmittelbar nach dem Austritt des Brenngases ein das brennbare Gas und das sauerstoffhaltige Gas aufweisendes Mischgas bildbar ist, einen Flammenfilter, der außerhalb des Brenngasbehälters im Bereich des Austrittsbereichs angeordnet ist, und eine Absaugvorrichtung auf, die eingerichtet ist Gas via den Flammenfilter abzusaugen, so dass das Gas von dem Austrittsbereich via den Flammenfilter wegströmbar ist, wobei der Flammenfilter mit der Brenngasbehälterwand einen Spalt begrenzt, dessen Spaltbreite in einer Richtung senkrecht zu der Brenngasbehälterwand kürzer als ein Viertel der Detonationszellweite des Mischgases ist. The detonation protection device according to the invention comprises a fuel gas container which has a fuel gas container wall defining an interior in which a fuel gas is or can be formed, and has an exit region via which the fuel gas can escape from the interior to the outside of the fuel gas container in an accident an oxygen-containing gas is arranged so that immediately after the exit of the fuel gas, a mixed gas containing the combustible gas and the oxygen-containing gas is formed, a flame filter which is disposed outside of the fuel gas container in the region of the outlet region, and a suction device which is arranged Suction gas via the flame filter, so that the gas from the outlet region via the flame filter is flowed away, wherein the flame filter with the fuel gas wall limits a gap whose gap width in a direction perpendicular to the fuel gas wall shorter than a fourth el is the detonation cell width of the mixed gas.

Es wurde gefunden, dass mit der Spaltbreite von weniger als einem Viertel der Detonationszellweite des Mischgases der Mechanismus der Detonation des Mischgases derart gestört ist, dass sich bei einer Zündung des Mischgases eine Detonationswelle in dem Spalt nicht ausbreiten beziehungsweise nicht aufrechterhalten werden kann. Dadurch wird vorteilhaft unterbunden, dass die Verbrennung sich zu einer Detonation aufbaut. Somit kann die Verbrennung nur bis zur Deflagration stattfinden. Durch die Absaugvorrichtung ist vorteilhaft erreichbar, dass sich das Mischgas nicht in Bereichen außerhalb des Spalts sammeln kann und dort detoniert. Der Flammenfilter ist bevorzugt für das Brenngas ausgelegt, was bedeutet, dass der Flammenfilter eine derart große Wärmemenge abführen kann, dass er eine Flamme des Brenngases löschen kann. It has been found that, with the gap width of less than one quarter of the detonation cell width of the mixed gas, the mechanism of detonation of the mixed gas is disturbed such that, with ignition of the mixed gas, a detonation wave in the gap can not propagate or can not be sustained. This prevents advantageous that the combustion builds up to a detonation. Thus, combustion can only take place until deflagration. Advantageously, it can be achieved by means of the suction device that the mixed gas can not collect in regions outside the gap and detonates there. The flame filter is preferably designed for the fuel gas, which means that the flame filter can dissipate such a large amount of heat that it can extinguish a flame of the fuel gas.

Es ist bevorzugt, dass die Detonationsschutzvorrichtung Verbindungswände aufweist, die die Brenngasbehälterwand mit dem Flammenfilter verbinden und den Spalt begrenzen, so dass dessen Spaltbreite in einer Richtung parallel zu der Brenngasbehälterwand kürzer als ein Viertel der Detonationszellweite des Mischgases ist. Dadurch, dass der Spalt sowohl in der Richtung senkrecht als auch in der Richtung parallel zu der Brenngasbehälterwand kürzer als ein Viertel der Detonationszellweite des Mischgases ist, ist die Ausbreitung der Detonationswelle in dem Spalt besonders stark gestört, wodurch die Detonation nicht stattfinden kann. It is preferable that the detonation protection device has connecting walls connecting the fuel gas container wall to the flame filter and defining the gap so that its gap width in a direction parallel to the fuel gas container wall is shorter than a quarter of the detonation cell width of the mixed gas. Characterized in that the gap in both the direction perpendicular and in the direction parallel to the fuel gas container wall is shorter than a quarter of the detonation cell width of the mixed gas, the propagation of the detonation wave is particularly disturbed in the gap, whereby the detonation can not take place.

Die alternative erfindungsgemäße Detonationsschutzvorrichtung weist einen Brenngasbehälter, der eine Brenngasbehälterwand aufweist, die einen Innenraum begrenzt, in dem sich ein Brenngas befindet oder bildbar ist, und einen Austrittsbereich aufweist, via den in einem Störfall das Brenngas von dem Innenraum nach außerhalb des Brenngasbehälters austreten kann, wo ein sauerstoffhaltiges Gas angeordnet ist, so dass sich unmittelbar nach dem Austritt des Brenngases ein das Brenngas und das sauerstoffhaltige aufweisendes Gas Mischgas bildbar ist, einen Flammenfilter, der außerhalb des Brenngasbehälters im Bereich des Austrittsbereichs angeordnet ist, eine Absaugvorrichtung, die eingerichtet ist Gas via den Flammenfilter abzusaugen, so dass das Gas von dem Austrittsbereich via den Flammenfilter wegströmbar ist, und Verbindungswände auf, die die Brenngasbehälterwand mit dem Flammenfilter verbinden und einen Spalt zwischen der Brenngasbehälterwand und dem Flammenfilter begrenzen, wobei die Spaltbreite des Spalts in einer Richtung parallel zu der Brenngasbehälterwand kürzer als ein Viertel der Detonationszellweite des Mischgases ist. The alternative detonation protection device according to the invention comprises a fuel gas container which has a fuel gas container wall defining an interior in which a fuel gas is located or can be formed, and has an exit region via which the fuel gas can escape from the interior to the outside of the fuel gas container in the event of a malfunction, where an oxygen-containing gas is arranged so that immediately after the exit of the fuel gas, the fuel gas and the oxygen-containing gas containing mixed gas is bildbaren, a flame filter which is disposed outside of the fuel gas in the region of the outlet region, a suction device which is arranged via gas the flame filter suck off, so that the gas from the outlet region via the flame filter is flowed away, and connecting walls which connect the fuel gas container wall with the flame filter and define a gap between the fuel gas container wall and the flame filter, wherein the gap width of the gap in a direction parallel to the fuel gas container wall shorter is one quarter of the detonation cell width of the mixed gas.

Ebenso wie bei der erfindungsgemäßen Detonationsschutzvorrichtung ist bei der alternativen erfindungsgemäßen Detonationsschutzvorrichtung die Ausbreitung der Detonationswelle in dem Spalt vorteilhaft derart gestört, dass eine Detonation nicht stattfinden kann. As with the detonation protection device according to the invention, in the alternative detonation protection device according to the invention, the propagation of the detonation wave in the gap is advantageously disturbed in such a way that detonation can not take place.

Der Innenraum ist bevorzugt sauerstofffrei. Dadurch wird eine Reaktion des Brenngases im Innenraum vorteilhaft unterbunden, so dass die Reaktion des Brenngases nur stromab des Austrittsbereichs stattfinden kann, wo die Detonationsschutzvorrichtung ihre Wirkung entfaltet und die Verbrennung in ihrem Ausmaß derart begrenzt, dass die Detonation nicht stattfinden kann. The interior is preferably oxygen-free. As a result, a reaction of the fuel gas in the interior is advantageously prevented, so that the reaction of the fuel gas can take place only downstream of the exit region, where the detonation device unfolds its effect and limits the extent of combustion so that the detonation can not take place.

Es ist bevorzugt, dass der Spalt sich vollständig um den Austrittsbereich herum erstreckt. Dadurch kann auch die Ausbreitung beziehungsweise der Aufbau der Detonationswelle in alle Richtungen unterbunden werden. It is preferred that the gap extends completely around the exit region. As a result, the propagation or the structure of the detonation wave in all directions can be prevented.

Der Austrittsbereich weist bevorzugt ein Überdruckventil und/oder eine Berstscheibe auf, die eingerichtet sind sich bei einer vorherbestimmten Druckdifferenz zwischen dem Innenraum und dem Spalt zu öffnen. Dadurch kann der Austrittsbereich in seiner Position an der Brenngasbehälterwand festgelegt werden und somit kann der Flammenfilter gezielt an dem Austrittsbereich angeordnet werden. The outlet region preferably has a pressure relief valve and / or a rupture disk, which are set up to open at a predetermined pressure difference between the interior space and the gap. As a result, the exit region can be fixed in its position on the fuel gas container wall, and thus the flame filter can be arranged specifically at the exit region.

Es ist bevorzugt, dass die Absaugvorrichtung eingerichtet ist eine derart große Menge Gas abzusaugen, dass der Volumenstrom des in den Flammenfilter eintretenden Gases größer ist als der Volumenstrom des via den Austrittsbereich austretenden Brenngases. Dadurch wird vorteilhaft unterbunden, dass das Brenngas von dem Spalt nach außerhalb des Spalts strömen kann und dort detoniert. It is preferred that the suction device is set up to suck off such a large amount of gas that the volume flow of the gas entering the flame filter is greater than the volume flow of the fuel gas exiting via the outlet region. This prevents advantageous that the fuel gas can flow from the gap to the outside of the gap and detonated there.

Der Flammenfilter weist bevorzugt ein gesintertes Material, insbesondere ein Metall, eine Wicklung eines Bandes, insbesondere eines Metallbandes, aufeinander gestapelte Gitter, insbesondere Metallgitter, und/oder einen Rost, insbesondere einen Metallrost, auf. Dadurch lässt sich Wärme besonders effektiv abführen und somit eine Flamme besonders effektiv löschen. The flame filter preferably has a sintered material, in particular a metal, a winding of a band, in particular a metal band, stacked lattices, in particular metal lattice, and / or a grid, in particular a metal grid. As a result, heat can dissipate particularly effectively and thus delete a flame particularly effective.

Es ist bevorzugt, dass die Spaltbreite senkrecht zur Brenngasbehälterwand Null ist, wodurch der Flammenfilter in einem Berührkontakt mit der Brenngasbehälterwand steht. Dadurch können Verbrennungen vollständig oder nahezu vollständig unterbunden werden. Der Berührkontakt eignet sich besonders, wenn der Flammfilter über den Berührkontakt nicht derart stark erwärmt wird, dass der Flammenfilter selbst eine Zündung des Mischgases bewirkt. It is preferable that the gap width is zero perpendicular to the fuel gas container wall, whereby the flame filter is in contact contact with the fuel gas container wall. As a result, burns can be completely or almost completely prevented. The contact contact is particularly suitable if the flame filter is not heated to such an extent via the contact contact that the flame filter itself causes ignition of the mixed gas.

Es ist bevorzugt, dass die Absaugvorrichtung eingerichtet ist, in einem Dauerbetrieb betrieben zu werden, oder wobei der Austrittsbereich eingerichtet ist, ein Signal an die Absaugvorrichtung zu senden, sobald das Brenngas via den Austrittsbereich aus dem Innenraum austritt oder unmittelbar bevor das Brenngas via den Austrittsbereich aus dem Innenraum austritt, insbesondere mittels eines Drucksensors und/oder eines Temperatursensors, und die Absaugvorrichtung eingerichtet ist, das Gas abzusaugen, sobald sie das Signal empfängt. Durch den Dauerbetrieb kann ein Austreten des Mischgases aus den Spalt besonders sicher unterbunden werden. Durch das Einschalten der Absaugvorrichtung bei Empfang des Signals kann der Energieverbrauch und der Verschleiß der Absaugvorrichtung verringert werden. It is preferred that the suction device is arranged to be operated in continuous operation, or wherein the outlet region is adapted to send a signal to the suction device as soon as the fuel gas exits the interior via the exit region or immediately before the fuel gas via the exit region exits the interior, in particular by means of a pressure sensor and / or a temperature sensor, and the suction device is arranged to suck the gas as soon as it receives the signal. Due to the continuous operation, leakage of the mixed gas from the gap can be prevented particularly reliably. By switching on the suction device upon receipt of the signal, the energy consumption and the wear of the suction device can be reduced.

Die Detonationsschutzvorrichtung ist bevorzugt eingerichtet ein Inertgas, insbesondere Stickstoff und/oder ein Edelgas, in den Spalt zu strömen, insbesondere ist der Austrittsbereich eingerichtet, ein Signal an die Detonationsschutzvorrichtung zu senden, sobald ein Brenngas via den Austrittsbereich aus dem Innenraum austritt oder unmittelbar bevor das Brenngas via den Austrittsbereich aus dem Innenraum austritt, insbesondere mittels eines Drucksensors und/oder eines Temperatursensors, und die Detonationsschutzvorrichtung ist eingerichtet, das Inertgas in den Spalt zu strömen, sobald die Detonationsschutzvorrichtung das Signal empfängt. Indem das Mischgas einen höheren Anteil an dem Inertgas erhält, verlängert sich die Detonationszellweite des Mischgases. Dadurch ist es vorteilhaft möglich den Spalt breiter auszuführen als es ohne das Inertgas der Fall ist. Ein breiterer Spalt kann unter gewissen Umständen konstruktiv weniger aufwändig umsetzbar sein. In dem Fall, dass das Inertgas zugeströmt wird, ist bevorzugt die Absaugvorrichtung eingerichtet eine derart große Menge Gas abzusaugen, dass der Volumenstrom des in den Flammenfilter eintretenden Gases größer ist als die Summe der Volumenströme des via den Austrittsbereich austretenden Brenngases und des in den Spalt eingeströmten Inertgases. The detonation protection device is preferably set up to flow an inert gas, in particular nitrogen and / or a noble gas, into the gap; in particular, the outlet region is set up to send a signal to the detonation protection device as soon as a fuel gas exits the interior via the exit region or immediately before it Fuel gas exits the interior via the outlet region, in particular by means of a pressure sensor and / or a temperature sensor, and the detonation protection device is adapted to flow the inert gas into the gap as soon as the detonation protection device receives the signal. By the mixed gas receives a higher proportion of the inert gas, the detonation cell width of the mixed gas is extended. As a result, it is advantageously possible to make the gap wider than without the inert gas. A wider gap may under certain circumstances be structurally less complicated to implement. In the case that the inert gas is flown in, the suction device is preferably set up to suck off such a large amount of gas that the volumetric flow of the gas entering the flame filter is greater than the sum of the volumetric flows of the fuel gas exiting via the outlet region and the gas that has flowed into the gap inert gas.

Es ist bevorzugt, dass die Absaugvorrichtung eingerichtet ist das Brenngas stromab des Spalts derart zu verdünnen, dass dessen Konzentration unterhalb die untere Explosionsgrenze des Brenngases gelangt. Es ist zudem bevorzugt, dass die Absaugvorrichtung zündquellenfrei ausgeführt ist. Durch beide genannten Maßnahmen ist vorteilhaft sichergestellt, dass keine Explosion des Brenngases stromab des Spalts erfolgen kann. It is preferred that the exhaust device is arranged to dilute the fuel gas downstream of the gap such that its concentration is below the lower explosion limit of the fuel gas arrives. It is also preferred that the suction device is designed to be free of ignition sources. By both measures is advantageously ensured that no explosion of the fuel gas can be carried downstream of the gap.

Der Brenngasbehälter ist bevorzugt eine Batterie, insbesondere ein Lithium-Ionen Akku, wobei sich in dem Innenraum in dem Störfall das Brenngas bilden kann. Ist der Brenngasbehälter der Lithium-Ionen Akku, so können in dem Störfall beispielsweise Wasserstoff, Kohlenstoffmonoxid und/oder Kohlenwasserstoffe gebildet werden. The fuel gas container is preferably a battery, in particular a lithium-ion battery, wherein the fuel gas can form in the interior in the accident. If the fuel gas container of the lithium-ion battery, so hydrogen, carbon monoxide and / or hydrocarbons can be formed in the accident, for example.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Auslegen einer Detonationsschutzvorrichtung mit einem Brenngasbehälter, der eine Brenngasbehälterwand aufweist, die einen Innenraum begrenzt, in dem ein Brenngas sich befindet oder bildbar ist, und einen Austrittsbereich aufweist, via den in einem Störfall das Brenngas von dem Innenraum nach außerhalb des Brenngasbehälters austreten kann, wo ein sauerstoffhaltiges Gas angeordnet ist, so dass unmittelbar nach dem Austritt des Brenngases ein das Brenngas und das sauerstoffhaltige Gas aufweisendes Mischgas bildbar ist, einem Flammenfilter, der außerhalb des Brenngasbehälters im Bereich des Austrittsbereichs angeordnet ist, und einer Absaugvorrichtung, die eingerichtet ist Gas via den Flammenfilter abzusaugen, so dass das Gas von dem Austrittsbereich via den Flammenfilter wegströmbar ist, wobei der Flammenfilter mit der Brenngasbehälterwand einen Spalt begrenzt, dessen Spaltbreite in einer Richtung senkrecht zu der Brenngasbehälterwand kürzer als ein Viertel der Detonationszellweite des Mischgases ist, wird die Detonationszellweite bestimmt, indem eine maximal auftretende Temperatur und ein maximal auftretender Druck für das Mischgas angenommen wird. Dadurch ist sichergestellt, dass die Ausbreitung der Detonationswelle für alle möglicherweise auftretenden Betriebsbedingungen effektiv gestört wird und somit eine Verbrennung nur in einem geringen Ausmaß stattfinden kann. In the inventive method for laying out a detonation protection device with a fuel gas container, which has a fuel gas container wall defining an interior in which a fuel gas is or is bildbaren, and having an exit region, via which in a fault, the fuel gas from the interior to the outside Can exit fuel gas tank, where an oxygen-containing gas is arranged, so that immediately after the exit of the fuel gas, the fuel gas and the oxygen-containing gas-containing mixed gas is bildbaren, a flame filter which is disposed outside of the fuel gas in the region of the outlet region, and a suction device, the is set to suck gas via the flame filter, so that the gas from the outlet region via the flame filter can flow away, wherein the flame filter with the fuel gas wall limits a gap whose gap width in a direction perpendicular to the fuel gas tank wall k rzer is a quarter of the detonation cell width of the mixed gas, the detonation cell width is determined by a maximum occurring temperature and a maximum occurring pressure of the mixed gas is adopted. This ensures that the propagation of the detonation wave is effectively disturbed for any operating conditions that may occur, and thus combustion can only take place to a small extent.

Bei dem Verfahren ist es bevorzugt, dass die Detonationsschutzvorrichtung Verbindungswände aufweist, die die Brenngasbehälterwand mit dem Flammenfilter verbinden und den Spalt begrenzen, so dass dessen Spaltbreite in einer Richtung parallel zu der Brenngasbehälterwand kürzer als ein Viertel der Detonationszellweite des Mischgases ist. In the method, it is preferable that the detonation protection device has connecting walls connecting the fuel gas tank wall to the flame filter and defining the gap so that its gap width in a direction parallel to the fuel gas tank wall is shorter than one quarter of the mixed gas detonation cell width.

Bei dem alternativen erfindungsgemäßen Verfahren zum Auslegen einer Detonationsschutzvorrichtung mit einem Brenngasbehälter, der eine Brenngasbehälterwand aufweist, die einen Innenraum begrenzt, in dem ein Brenngas sich befindet oder bildbar ist, und einen Austrittsbereich aufweist, via den in einem Störfall das Brenngas von dem Innenraum nach außerhalb des Brenngasbehälters austreten kann, wo ein sauerstoffhaltiges Gas angeordnet ist, so dass unmittelbar nach dem Austritt des Brenngases ein das Brenngas und das sauerstoffhaltige Gas aufweisendes Mischgas bildbar ist, einem Flammenfilter, der außerhalb des Brenngasbehälters im Bereich des Austrittsbereichs angeordnet ist, einer Absaugvorrichtung, die eingerichtet ist Gas via den Flammenfilter abzusaugen, so dass das Gas von dem Austrittsbereich via den Flammenfilter wegströmbar ist, und Verbindungswänden, die die Brenngasbehälterwand mit dem Flammenfilter verbinden und einen Spalt zwischen der Brenngasbehälterwand und dem Flammenfilter begrenzen, wobei die Spaltbreite des Spalts in einer Richtung parallel zu der Brenngasbehälterwand kürzer als ein Viertel der Detonationszellweite des Mischgases ist, wird die Detonationszellweite bestimmt, indem eine maximal auftretende Temperatur und ein maximal auftretender Druck für das Mischgas angenommen wird. In the alternative method according to the invention for laying a detonation protection device with a fuel gas container having a fuel gas container wall defining an interior space in which a fuel gas is or is bildbaren, and having an exit region, via which in a fault, the fuel gas from the interior to the outside can exit the fuel gas tank, where an oxygen-containing gas is arranged so that immediately after the exit of the fuel gas, the fuel gas and the oxygen-containing gas exhibiting mixed gas is bildbaren, a flame filter, which is arranged outside of the fuel gas in the region of the outlet region, a suction device, the is configured to suck gas via the flame filter, so that the gas from the outlet region via the flame filter can flow away, and connecting walls which connect the fuel gas tank wall with the flame filter and a gap between the fuel gas tank wall and the Limit flame filter, wherein the gap width of the gap in a direction parallel to the fuel gas container wall is shorter than a quarter of the detonation cell width of the mixed gas, the detonation cell width is determined by assuming a maximum occurring temperature and a maximum occurring pressure for the mixed gas.

Bevorzugt wird angenommen, dass das sauerstoffhaltige Gas reiner Sauerstoff ist und das Mischgas eine stöchiometrische Mischung des Brenngases mit dem Sauerstoff ist, oder es wird bevorzugt angenommen, dass das sauerstoffhaltige Gas Luft ist und das Mischgas in einem derartigen Verhältnis mit der Luft gemischt ist, dass eine stöchiometrische Mischung des Brenngases mit dem Luftsauerstoff vorliegt. Dadurch wird sichergestellt, dass die Ausbreitung der Detonationswelle für alle möglichen Mischungsverhältnisse effektiv gestört wird. It is preferably assumed that the oxygen-containing gas is pure oxygen and the mixed gas is a stoichiometric mixture of the fuel gas with the oxygen, or it is preferably assumed that the oxygen-containing gas is air and the mixed gas is mixed with the air in such a ratio a stoichiometric mixture of the fuel gas with the atmospheric oxygen is present. This ensures that the propagation of the detonation wave is effectively disturbed for all possible mixing ratios.

Es ist bevorzugt, dass für das Mischgas eine vollständige Durchmischung des Brenngases mit dem sauerstoffhaltigen Gas angenommen wird. Dadurch wird sichergestellt, dass die Ausbreitung der Detonationswelle für alle möglichen Mischungen effektiv gestört wird. It is preferred that a complete mixing of the fuel gas with the oxygen-containing gas is assumed for the mixed gas. This will ensure that the propagation of the detonation wave is effectively disturbed for all possible mixtures.

Es ist bevorzugt, dass das Brenngas ein Gemisch aus mehreren brennbaren Gasen ist und die Detonationszellweite für das Gemisch oder für das brennbare Gas des Gemischs mit der kleinsten Detonationszellweite bestimmt wird. Auch hier ist vorteilhaft sichergestellt, dass die Ausbreitung der Detonationswelle effektiv gestört wird und somit eine Verbrennung nur in einem geringen Ausmaß stattfinden kann. It is preferable that the fuel gas is a mixture of a plurality of combustible gases and the detonation cell width for the mixture or the combustible gas of the mixture having the smallest detonation cell width is determined. Again, it is advantageously ensured that the propagation of the detonation wave is effectively disturbed and thus combustion can take place only to a small extent.

Im Folgenden wird anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen die Erfindung näher erläutert. In the following the invention will be explained in more detail with reference to the accompanying schematic drawings.

1 zeigt ein Ausbreitungsbild für eine Detonation und 1 shows a propagation image for a detonation and

2 zeigt eine Detonationsschutzvorrichtung. 2 shows a detonation protection device.

1 zeigt ein Ausbreitungsbild 1 für eine Detonation, wobei in dem Ausbreitungsbild insbesondere dargestellt ist, wie sich eine Stoßwelle 3 in einem Mischgas ausbreitet, das ein Brenngas und ein sauerstoffhaltiges Gas aufweist. Die Ausbreitrichtung 2 der Detonation ist dabei in 1 mit einem Pfeil markiert. Die Detonation weist mehrere Verbrennungsbereiche auf, so dass die Stoßwelle 3 mehrere Teilwellen aufweist, die ineinander laufen. Der Punkt beziehungsweise die Kurve, in dem die Teilwellen überlappen, ist ein Tripelpunkt beziehungsweise eine Kurve aus einer Vielzahl an Tripelpunkten. Eine Tripelpunktbahn stellt dabei dar, wie sich einer der Tripelpunkte während der Detonation fortbewegt. Zwei der Trippelpunktbahnen 4 gehen dabei am Anfang der Detonation von einem gemeinsamen Punkt aus und divergieren bis zu einem maximalen Abstand voneinander in einer Richtung senkrecht zu der Ausbreitungsrichtung 2. Dieser maximale Abstand ist die Detonationszellweite 7 des Mischgases. Nachdem die zwei Trippelpunktbahnen 4 den maximalen Abstand zueinander senkrecht zu der Ausbreitungsrichtung 2 erreicht haben, konvergiert ihr Abstand bis die beiden Tripelpunktbahnen 4 in einem gemeinsamen Punkt münden. Somit bilden die zwei Tripelpunktbahnen 4 eine charakteristische Form einer Raute. Von dem Punkt, in dem die beiden Tripelpunktbahnen 4 münden, können wieder zwei Tripelpunktbahnen 4 entstehen und sich in der Ausbreitungsrichtung 2 fortpflanzen. Die Detonationszellweite 7 ist dabei ein Maß für die Brisanz des Mischgases, wobei eine kürzere Detonationszellweite 7 ein brisanteres Mischgas darstellt. 1 shows a propagation image 1 for a detonation, wherein in the propagation image in particular is shown how a shock wave 3 in a mixed gas having a fuel gas and an oxygen-containing gas. The propagation direction 2 the detonation is in 1 marked with an arrow. The detonation has several combustion areas, so that the shock wave 3 has several partial waves that run into each other. The point or curve in which the partial waves overlap is a triple point or a curve of a plurality of triple points. A triple point track represents how one of the triple points moves during the detonation. Two of the triple point courses 4 At the beginning of the detonation, they start from a common point and diverge to a maximum distance from each other in a direction perpendicular to the propagation direction 2 , This maximum distance is the detonation cell width 7 of the mixed gas. After the two triple point lanes 4 the maximum distance from each other perpendicular to the propagation direction 2 reached, converges their distance to the two triple point paths 4 culminate in a common point. Thus, the two triple point paths form 4 a characteristic form of a rhombus. From the point where the two triple point orbits 4 can lead to two triple point lanes again 4 arise and move in the direction of propagation 2 procreate. The detonation cell width 7 is a measure of the explosiveness of the mixed gas, with a shorter detonation cell width 7 represents a more explosive mixed gas.

Die Detonationszellweite 7 hängt von verschiedenen Parametern ab, wie beispielsweise der Art des Brenngases, der Stöchiometrie des Mischgases, Druck des Mischgases und Temperatur des Mischgases. Die Detonationszellweite 7 kann beispielsweise bestimmt werden, indem das Mischgas in ein Rohr eingefüllt wird, das an seiner Innenseite mit einer Rußschicht und/oder einer Graphitschicht überzogen ist. Nachdem das Mischgas in dem Rohr gezündet wurde und sich die Detonationswelle dort ausgebreitet hat, sind die Tripelpunktbahnen 4 auf der Innenseite des Rohrs erkennbar. The detonation cell width 7 depends on various parameters, such as the type of fuel gas, the stoichiometry of the mixed gas, pressure of the mixed gas and temperature of the mixed gas. The detonation cell width 7 can be determined, for example, by filling the mixed gas into a tube coated on its inside with a layer of soot and / or a graphite layer. After the mixed gas has been ignited in the pipe and the detonation wave has spread there, the triple point paths are 4 recognizable on the inside of the tube.

Die Stoßwellen 3 sind in 1 zu sechs verschiedenen Zeitpunkten als durchgezogene Linien dargestellt. Zu jedem der sechs Zeitpunkte ist zudem eine Reaktionszone 6 anhand einer Kreuzlinie dargestellt. Die Reaktionszone 6 ist dabei in einem Bereich angeordnet, der sich abwärts einer Richtung entgegen der Ausbreitungsrichtung 2 der jeweilig zugeordneten Stoßwelle 3 befindet. The shockwaves 3 are in 1 represented at six different times as solid lines. At each of the six times is also a reaction zone 6 represented by a cross line. The reaction zone 6 In this case, it is arranged in an area that slopes downwards in a direction opposite to the propagation direction 2 the respective assigned shock wave 3 located.

Wie es aus 2 ersichtlich ist, weist eine erfindungsgemäße Detonationsschutzvorrichtung 8 einen Brenngasbehälter 20 auf. Der Brenngasbehälter 20 weist eine Brenngasbehälterwand 10 und einen Innenraum 9 auf, wobei die Brenngasbehälterwand 10 den Innenraum 9 begrenzt. In dem Innenraum 9 befindet sich ein Brenngas oder das Brenngas kann in dem Innenraum 9 gebildet werden. Beispielsweise kann der Brenngasbehälter 20 eine Batterie, insbesondere ein Lithium-Ionen Akku, sein, wobei sich in dem Innenraum 9 in einem Störfall das Brenngas bildet. Im Fall des Lithium-Ionen Akkus kann Wasserstoff, Kohlenstoffmonoxid und/oder Kohlenwasserstoffe als das Brenngas gebildet werden. Der Innenraum 9 ist sauerstofffrei beziehungsweise der in dem Innenraum 9 sich befindende Sauerstoff wurde zu Kohlenstoffmonoxid und/oder Kohlenstoffdioxid umgesetzt, so dass sich die Detonation nicht in dem Innenraum 9 ausbilden kann. Um den Innenraum 9 sauerstofffrei zu halten, kann der Innenraum 9 ein sauerstofffreies Gas, wie beispielsweise Stickstoff, aufweisen. Auch ist es möglich den Innenraum 9 mit einem Überdruck zu beaufschlagen, so dass ein Eindringen von Sauerstoff in den Innenraum 9 unterbunden wird. Like it out 2 can be seen, has a detonation protection device according to the invention 8th a fuel gas tank 20 on. The fuel gas tank 20 has a fuel gas tank wall 10 and an interior 9 on, wherein the fuel gas tank wall 10 the interior 9 limited. In the interior 9 there is a fuel gas or the fuel gas can in the interior 9 be formed. For example, the fuel gas tank 20 a battery, in particular a lithium-ion battery, be, wherein in the interior 9 in a fault, the fuel gas forms. In the case of the lithium-ion battery, hydrogen, carbon monoxide and / or hydrocarbons may be formed as the fuel gas. The interior 9 is oxygen-free or in the interior 9 Existing oxygen has been converted to carbon monoxide and / or carbon dioxide, so that the detonation is not in the interior 9 can train. To the interior 9 can keep the oxygen free, the interior 9 an oxygen-free gas such as nitrogen. Also it is possible the interior 9 to apply an overpressure, allowing an ingress of oxygen into the interior 9 is prevented.

Die Brenngasbehälterwand 10 weist weiterhin einen Austrittsbereich 11 auf, via den in dem Störfall das Brenngas von dem Innenraum 9 nach außerhalb des Brenngasbehälters 20 austreten kann. Die Strömung des austretenden Brenngases ist in 2 durch einen Pfeil 16 dargestellt. Außerhalb des Brenngasbehälters 20 ist ein sauerstoffhaltiges Gas, insbesondere Luft, angeordnet, so dass sich unmittelbar nach dem Austritt des Brenngases in einem stromab des Austrittsbereichs 11 angeordneten Mischbereich 12 ein das Brenngas und das sauerstoffhaltige Gas aufweisendes Mischgas bildbar ist. The fuel gas tank wall 10 also has an exit area 11 on, via which in the accident the fuel gas from the interior 9 to the outside of the fuel tank 20 can escape. The flow of the exiting fuel gas is in 2 through an arrow 16 shown. Outside the fuel tank 20 is an oxygen-containing gas, in particular air, arranged so that immediately after the exit of the fuel gas in a downstream of the exit region 11 arranged mixing area 12 a mixed gas having the fuel gas and the oxygen-containing gas can be formed.

Die Detonationsschutzvorrichtung 8 weist weiterhin einen Flammenfilter 15, der außerhalb des Brenngasbehälters 20 im Bereich des Austrittsbereichs 11 angeordnet ist. Der Flammenfilter 15 ist in einer Absaugrichtung 17 gasdurchlässig und eingerichtet in seinem Inneren eine Flamme des Mischgases zu löschen, indem der Flamme Wärme entzogen wird. Dazu kann der Flammenfilter 15 ein gesintertes Material, insbesondere ein Metall, eine Wicklung eines Bandes, insbesondere eines Metallbandes, aufeinander gestapelte Gitter, insbesondere Metallgitter, und/oder einen Rost, insbesondere einen Metallrost, aufweisen. Der Flammenfilter 15 weist eine der Brenngasbehälterwand 10 zugewandte Eintrittsfläche 22 auf. The detonation protection device 8th also has a flame filter 15 that is outside of the fuel tank 20 in the area of the exit area 11 is arranged. The flame filter 15 is in a suction direction 17 permeable to gases and arranged to extinguish in its interior a flame of the mixed gas by removing heat from the flame. For this, the flame filter 15 a sintered material, in particular a metal, a winding of a band, in particular a metal band, stacked gratings, in particular metal grids, and / or a grid, in particular a metal grid. The flame filter 15 has one of the fuel gas tank wall 10 facing entrance surface 22 on.

Zudem weist die Detonationsschutzvorrichtung 8 eine Absaugvorrichtung 21, die eingerichtet ist Gas via den Flammenfilter 15 und in der Absaugrichtung 17 abzusaugen, so dass das Gas von dem Austrittsbereich 11 via den Flammenfilter 15 wegströmbar ist. Der Flammenfilter 15 begrenzt mit der Brenngasbehälterwand 10 einen Spalt 13, dessen Spaltbreite 14 in einer Richtung senkrecht zu der Brenngasbehälterwand 10 kürzer als ein Viertel der Detonationszellweite 7 des Mischgases ist. In addition, the detonation protection device 8th a suction device 21 that is set up gas via the flame filter 15 and in the suction direction 17 suck off, allowing the gas from the exit area 11 via the flame filter 15 can flow away. The flame filter 15 limited with the fuel gas tank wall 10 a gap 13 whose gap width 14 in a direction perpendicular to the fuel gas tank wall 10 shorter than a quarter of the detonation cell width 7 of the mixed gas is.

Die Absaugvorrichtung 21 ist eingerichtet eine derart große Menge Gas abzusaugen, dass der Volumenstrom des in den Flammenfilter 15 eintretenden Gases größer als der Volumenstrom des via den Austrittsbereich 11 austretenden Brenngases ist. In dem Fall, dass die Detonationsschutzvorrichtung 8 eingerichtet ist ein Inertgas, insbesondere Stickstoff und oder ein Edelgas, in den Spalt zu strömen, ist der Volumenstrom des in den Flammenfilter 15 eintretenden Gases größer ist als die Summe der Volumenströme des via den Austrittsbereich 11 austretenden Brenngases und des in den Spalt eingeströmten Inertgases. The suction device 21 is set up to suck such a large amount of gas that the volume flow of the flame filter 15 entering gas greater than the volume flow of via the exit area 11 is exiting fuel gas. In the case that the detonation protection device 8th is set up an inert gas, in particular nitrogen and or a noble gas to flow into the gap, the volume flow of the flame is in the filter 15 entering gas is greater than the sum of the volume flows of via the exit area 11 Exiting fuel gas and the inert gas flowed into the gap.

2 zeigt, dass im Betrieb der Detonationsschutzvorrichtung 8 und in dem Störfall das Brenngas aus dem Innenraum 9 via den Austrittsbereich 11 in den Spalt 13 eintritt und dort in einem Mischbereich 12 mit dem sauerstoffhaltigen Gas zu dem Mischgas gemischt wird. Das Mischgas tritt dann via die Eintrittsfläche 22 in den Flammenfilter 15 ein. Die Absaugvorrichtung 21 weist eine Absaugvolumenwand 19 und ein Absaugvolumen 18 auf, das von der Absaugvolumenwand 19 begrenzt ist und mit dem Flammenfilter 15 fluidleitend verbunden ist, so dass das Mischgas von dem Flammenfilter 15 in das Absaugvolumen 18 gelangt. Dazu kann, wie in 2 dargestellt, eine Öffnung in der Absaugvolumenwand 19 vorgesehen sein. Der Flammenfilter 15 verdeckt dabei mit seiner der Eintrittsfläche 22 abgewandten Oberfläche die Öffnung und ist mit den äußeren Bereichen seiner der Eintrittsfläche 22 abgewandten Oberfläche an der Absaugvolumenwand 19 befestigt. 2 shows that during operation of the detonation protection device 8th and in the accident, the fuel gas from the interior 9 via the exit area 11 in the gap 13 enters and there in a mixing area 12 is mixed with the oxygen-containing gas to the mixed gas. The mixed gas then passes via the entrance surface 22 in the flame filter 15 one. The suction device 21 has a Absaugvolumenwand 19 and a suction volume 18 on, that of the suction volume wall 19 is limited and with the flame filter 15 fluidly connected, so that the mixed gas from the flame filter 15 in the suction volume 18 arrives. This can, as in 2 shown, an opening in the Absaugvolumenwand 19 be provided. The flame filter 15 conceals it with its entrance surface 22 the surface facing away from the opening and is with the outer areas of its entrance surface 22 remote surface on the Absaugvolumenwand 19 attached.

Die Absaugvorrichtung 21 ist weiterhin eingerichtet, dass Brenngas in dem Mischgas derart zu verdünnen, dass keine Explosion in dem Absaugvolumen 18 stattfinden kann (nicht dargestellt). Dazu kann beispielsweise ein Inertgas, wie beispielsweise Stickstoff und/oder ein Edelgas, und/oder Luft in das Absaugvolumen 18 geströmt werden. Zudem ist die Absaugvorrichtung 21 zündquellenfrei ausgeführt. The suction device 21 is further configured to dilute fuel gas in the mixed gas such that no explosion in the exhaust volume 18 can take place (not shown). For this purpose, for example, an inert gas, such as nitrogen and / or a noble gas, and / or air in the suction volume 18 be streamed. In addition, the suction device 21 executed without ignition sources.

Die Projektion des Flammenfilters 15 senkrecht auf die Brenngasbehälterwand 10 steht in Umfangsumrichtung um den Austrittsbereich 11 vollständig von diesem ab, so dass der Spalt 13 sich vollständig um den Austrittsbereich 11 herum erstreckt. The projection of the flame filter 15 perpendicular to the fuel gas tank wall 10 is circumferentially around the exit area 11 completely off this, leaving the gap 13 completely around the exit area 11 extends around.

Die Absaugvorrichtung 21 kann eingerichtet sein, im Betrieb der Detonationsschutzvorrichtung in einem Dauerbetrieb betrieben zu werden, in dem die Absaugvorrichtung 21 ständig das Gas via den Flammenfilter 15 absaugt. Alternativ kann der Austrittsbereich 11 eingerichtet sein, ein Signal an die Absaugvorrichtung 21 zu senden, sobald ein Brenngas via den Austrittsbereich 11 aus dem Innenraum 9 austritt oder unmittelbar bevor das Brenngas via den Austrittsbereich aus dem Innenraum austritt, insbesondere mittels eines Drucksensors und/oder eines Temperatursensors, und die Absaugvorrichtung 21 ist eingerichtet, das Gas abzusaugen, sobald sie das Signal empfängt. In dem Fall, dass die Detonationsschutzvorrichtung 8 eingerichtet ist das Inertgas in den Spalt 13 zu strömen kann das Signal auch eingesetzt werden um das Strömen des Inertgases in den Spalt 13 zu starten. The suction device 21 may be arranged to be operated during operation of the detonation protection device in a continuous operation, in which the suction device 21 constantly the gas via the flame filter 15 sucks. Alternatively, the exit area 11 be set up, a signal to the suction device 21 to send as soon as a fuel gas via the exit area 11 from the interior 9 outlet or immediately before the fuel gas exits via the outlet region from the interior, in particular by means of a pressure sensor and / or a temperature sensor, and the suction device 21 is designed to suck the gas as soon as it receives the signal. In the case that the detonation protection device 8th set up the inert gas in the gap 13 The signal can also be used to flow around the flow of inert gas into the gap 13 to start.

Der Austrittsbereich 11 kann ein Überdruckventil und/oder eine Berstscheibe aufweisen, die eingerichtet sind sich bei einer vorherbestimmten Druckdifferenz zwischen dem Innenraum 9 und dem Spalt 13 zu öffnen, so dass in dem Störfall das Brenngas aus dem Innenraum 9 via den Austrittsbereich 11 austritt, wobei die Druckdifferenz derart ist, dass der Druck in dem Innenraum 9 größer als außerhalb des Brenngasbehälters 20 ist. The exit area 11 may comprise a pressure relief valve and / or a rupture disc, which are set up at a predetermined pressure difference between the interior 9 and the gap 13 open, so that in the accident the fuel gas from the interior 9 via the exit area 11 exits, wherein the pressure difference is such that the pressure in the interior 9 larger than outside the fuel gas tank 20 is.

Bei dem Verfahren zum Auslegen der Detonationsschutzvorrichtung 8 wird die Detonationszellweite 7 bestimmt, indem von einer maximal auftretenden Temperatur und einem maximal auftretenden Druck für das Mischgas ausgegangen wird. Zudem wird angenommen, dass das sauerstoffhaltige Gas reiner Sauerstoff ist und das Mischgas eine stöchiometrische Mischung des Brenngases mit dem Sauerstoff ist, oder es wird angenommen, dass das sauerstoffhaltige Gas Luft ist und das Mischgas in einem derartigen Verhältnis mit der Luft gemischt ist, dass eine stöchiometrische Mischung des Brenngases mit dem Luftsauerstoff vorliegt. Wenn das Brenngas ein Gemisch aus mehreren brennbaren Gasen ist wird die Detonationszellweite 7 für das Gemisch oder für das brennbare Gas des Gemischs mit der kleinsten Detonationszellweite 7 bestimmt. In the method for laying the detonation protection device 8th becomes the detonation cell size 7 determined by starting from a maximum occurring temperature and a maximum occurring pressure for the mixed gas. In addition, it is assumed that the oxygen-containing gas is pure oxygen and the mixed gas is a stoichiometric mixture of the fuel gas with the oxygen, or it is assumed that the oxygen-containing gas is air and the mixed gas is mixed with the air in such a ratio that a stoichiometric mixture of the fuel gas is present with the atmospheric oxygen. When the fuel gas is a mixture of a plurality of combustible gases, the detonation cell width becomes 7 for the mixture or for the combustible gas of the mixture with the smallest detonation cell width 7 certainly.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Ausbreitungsbild spread image
22: Ausbreitungsrichtung propagation direction
33: Stoßwelle shockwave
44: Trippelpunktbahn Trippel point path
66: Reaktionszone reaction zone
77: Detonationszellweite Detonation cell width
88th: Detonationsschutzvorrichtung Detonation protection device
99: Innenraum inner space
1010: Brenngasbehälterwand Fuel gas tank wall
1111: Austrittsbereich exit area
1212: Mischbereich mixing area
1313: Spalt gap
1414: Spaltbreite gap width
1515: Flammenfilter Flammenfilter
1616: Leckageströmung leakage flow
1717: Absaugrichtung suction direction
1818: Absaugvolumen extraction volume
1919: Absaugvolumenwand Absaugvolumenwand
2020: Brenngasbehälter Fuel gas tank
2121: Absaugvorrichtung suction
2222: Eintrittsfläche entry surface

Claims

Detonation protection device ( 8th ) with a fuel gas container ( 20 ), which a fuel gas tank wall ( 10 ) having an interior space ( 9 ), in which a fuel gas is or can be formed, and an exit region ( 11 ), via which in a fault the fuel gas from the interior ( 9 ) to the outside of the fuel gas tank ( 20 ), where an oxygen-containing gas is arranged, so that immediately after the exit of the fuel gas, a mixed gas comprising the fuel gas and the oxygen-containing gas can be formed, a flame filter ( 15 ), outside the fuel tank ( 20 ) in the region of the exit region ( 11 ), and a suction device ( 21 ), which is set up gas via the flame filter ( 15 ), so that the gas from the exit area ( 11 ) via the flame filter ( 15 ) is flowed away, wherein the flame filter ( 15 ) with the fuel gas tank wall ( 10 ) a gap ( 13 ) whose gap width ( 14 ) in a direction perpendicular to the fuel gas tank wall (FIG. 10 ) shorter than a quarter of the detonation cell width ( 7 ) of the mixed gas.

Detonation protection device ( 8th ) according to claim 1, wherein the detonation protection device ( 8th ) Has connecting walls, which the fuel gas tank wall ( 10 ) with the flame filter ( 15 ) and connect the gap ( 13 ), so that its gap width in a direction parallel to the fuel gas tank wall ( 10 ) shorter than a quarter of the detonation cell width ( 7 ) of the mixed gas.

Detonation protection device ( 8th ) with a fuel gas container ( 20 ), which a fuel gas tank wall ( 10 ) having an interior space ( 9 ), in which a fuel gas is or can be formed, and an exit region ( 11 ), via which in a fault the fuel gas from the interior ( 9 ) to the outside of the fuel gas tank ( 20 ), where an oxygen-containing gas is arranged, so that immediately after the exit of the fuel gas, a mixed gas comprising the fuel gas and the oxygen-containing gas can be formed, a flame filter ( 15 ), outside the fuel tank ( 20 ) in the region of the exit region ( 11 ), a suction device ( 21 ), which is set up gas via the flame filter ( 15 ), so that the gas from the exit area ( 11 ) via the flame filter ( 15 ) is flowed away, and connecting walls, the fuel gas tank wall ( 10 ) with the flame filter ( 15 ) and a gap ( 13 ) between the fuel gas tank wall ( 10 ) and the flame filter ( 15 ), wherein the gap width of the gap ( 13 ) in a direction parallel to the fuel gas tank wall ( 10 ) shorter than a quarter of the detonation cell width ( 7 ) of the mixed gas.

Detonation protection device ( 8th ) according to one of claims 1 to 3, wherein the interior ( 9 ) is oxygen-free.

Detonation protection device ( 8th ) according to one of claims 1 to 4, wherein the gap ( 13 ) completely around the exit area ( 11 ) extends around.

Detonation protection device ( 8th ) according to one of claims 1 to 5, wherein the exit region ( 11 ) has a pressure relief valve and / or a rupture disk, which are arranged at a predetermined pressure difference between the interior ( 9 ) and the gap ( 13 ) to open.

Detonation protection device ( 8th ) according to one of claims 1 to 6, wherein the suction device ( 21 ) is set up to suck off such a large amount of gas that the volumetric flow into the flame filter ( 15 ) entering gas is greater than the volume flow of the via the exit area ( 11 ) escaping fuel gas.

Detonation protection device ( 8th ) according to one of claims 1 to 7, wherein the flame filter ( 15 ) has a sintered material, in particular a metal, a winding of a band, in particular a metal strip, stacked grids, in particular metal mesh, and / or a grate, in particular a metal grate.

Detonation protection device ( 8th ) according to one of claims 1 and 4 to 8, wherein the gap width ( 14 ) is perpendicular to the fuel tank wall zero, whereby the flame filter ( 15 ) in contact contact with the fuel gas tank wall ( 10 ) stands.

Detonation protection device ( 8th ) according to one of claims 1 to 9, wherein the suction device ( 21 ) is arranged to be operated in a continuous operation, or wherein the exit area ( 11 ) is set, a signal to the suction device ( 21 ) as soon as a fuel gas via the exit area ( 11 ) from the interior ( 9 ) or immediately before the Fuel gas exits via the outlet region of the interior, in particular by means of a pressure sensor and / or a temperature sensor, and the suction device ( 21 ) is arranged to suck the gas as soon as it receives the signal.

Detonation protection device ( 8th ) according to one of claims 1 to 10, wherein the detonation protection device ( 8th ) is an inert gas, in particular nitrogen and / or a noble gas, in the gap ( 13 ), in particular the exit area ( 11 ), a signal to the detonation protection device ( 8th ) as soon as a fuel gas via the exit area ( 11 ) from the interior ( 9 ) or immediately before the fuel gas exits the interior via the exit region, in particular by means of a pressure sensor and / or a temperature sensor, and the detonation protection device ( 8th ) is arranged, the inert gas in the gap ( 13 ) as soon as the detonation protection device ( 8th ) receives the signal.

Detonation protection device ( 8th ) according to one of claims 1 to 11, wherein the suction device ( 21 ) is set up the fuel gas downstream of the gap ( 12 ) such that its concentration reaches below the lower explosion limit of the fuel gas and / or wherein the suction device ( 21 ) is executed without ignition sources.

Detonation protection device ( 8th ) according to one of claims 1 to 12, wherein the fuel gas container ( 20 ) is a battery, in particular a lithium-ion battery, wherein in the interior ( 9 ) in the accident, the fuel gas can form.

Method for laying out a detonation protection device ( 8th ) with a fuel gas container ( 20 ), which a fuel gas tank wall ( 10 ) having an interior space ( 9 ), in which a fuel gas is or can be formed, and an exit region ( 11 ), via which in a fault the fuel gas from the interior ( 9 ) to the outside of the fuel gas tank ( 20 ), where an oxygen-containing gas is arranged, so that immediately after the exit of the fuel gas, a mixed gas comprising the fuel gas and the oxygen-containing gas can be formed, a flame filter ( 15 ), outside the fuel tank ( 20 ) in the region of the exit region ( 11 ), and a suction device ( 21 ), which is set up gas via the flame filter ( 15 ), so that the gas from the exit area ( 11 ) via the flame filter ( 15 ) is flowed away, wherein the flame filter ( 15 ) with the fuel gas tank wall ( 10 ) a gap ( 13 ) whose gap width ( 14 ) in a direction perpendicular to the fuel gas tank wall (FIG. 10 ) shorter than a quarter of the detonation cell width ( 7 ) of the mixed gas, the detonation cell width ( 7 ) is determined by assuming a maximum occurring temperature and a maximum occurring pressure for the mixed gas.

A method according to claim 14, wherein the detonation protection device ( 8th ) Has connecting walls, which the fuel gas tank wall ( 10 ) with the flame filter ( 15 ) and connect the gap ( 13 ), so that its gap width in a direction parallel to the fuel gas tank wall ( 10 ) shorter than a quarter of the detonation cell width ( 7 ) of the mixed gas

Method for laying out a detonation protection device ( 8th ) with a fuel gas container ( 20 ), which a fuel gas tank wall ( 10 ) having an interior space ( 9 ), in which a fuel gas is or can be formed, and an exit region ( 11 ), via which in a fault the fuel gas from the interior ( 9 ) to the outside of the fuel gas tank ( 20 ), where an oxygen-containing gas is arranged, so that immediately after the exit of the fuel gas, a mixed gas comprising the fuel gas and the oxygen-containing gas can be formed, a flame filter ( 15 ), outside the fuel tank ( 20 ) in the region of the exit region ( 11 ), a suction device ( 21 ), which is set up gas via the flame filter ( 15 ), so that the gas from the exit area ( 11 ) via the flame filter ( 15 ) is flowed away, and connecting walls, the fuel gas tank wall ( 10 ) with the flame filter ( 15 ) and a gap ( 13 ) between the fuel gas tank wall ( 10 ) and the flame filter ( 15 ), wherein the gap width of the gap ( 13 ) in a direction parallel to the fuel gas tank wall ( 10 ) shorter than a quarter of the detonation cell width ( 7 ) of the mixed gas, the detonation cell width ( 7 ) is determined by assuming a maximum occurring temperature and a maximum occurring pressure for the mixed gas.

A method according to any one of claims 14 to 16, wherein it is assumed that the oxygen-containing gas is pure oxygen and the mixed gas is a stoichiometric mixture of the fuel gas with the oxygen, or it is assumed that the oxygen-containing gas is air and the mixed gas in such Mixed ratio with the air is that there is a stoichiometric mixture of the fuel gas with the atmospheric oxygen.

Method according to one of claims 14 to 17, wherein the fuel gas is a mixture of a plurality of combustible gases and the detonation cell width ( 7 ) for the mixture or for the combustible gas of the mixture with the smallest detonation cell size ( 7 ) is determined.

A method according to any one of claims 14 to 18, wherein for the mixed gas, a complete mixing of the fuel gas with the oxygen-containing gas is assumed.

Method according to one of claims 14 to 19, wherein the detonation device ( 8th ) is a detonation device according to one of claims 4 to 13.