DE102017206341A1 - Druckbehälter mit Distanztemperaturmesseinheit und Verfahren zur Temperaturerfassung - Google Patents

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Abstract

Die hier offenbarte Technologie betrifft einen Druckbehälter 100 zur Speicherung von Brennstoff mit mindestens einer Distanztemperaturmesseinheit 180 zur berührungslosen Erfassung der Oberflächentemperatur in mindestens einem Punkt P einer Oberfläche 112 einer Innenwand 110 des Druckbehälters 100. Der mindestens eine Punkt P ist beabstandet zur Distanztemperaturmesseinheit 180 angeordnet. Die Distanztemperaturmesseinheit 180 ist an einem ersten Ende E1 des Druckbehälters 100 angeordnet. Am ersten Ende E1 ist mindestens ein Anschlusselement 170 zur Befüllung und/oder Entnahme von Brennstoff vorgesehen. Ferner betrifft die offenbarte Technologie ein Verfahren zur Temperaturerfassung eines Druckbehälters.

Description

  • Die hier offenbarte Technologie betrifft einen Druckbehälter für ein Kraftfahrzeug sowie ein Kraftfahrzeug mit mindestens einem Druckbehälter. Ferner betrifft die hier offenbarte Technologie ein Verfahren zur Temperaturerfassung.
  • Druckbehälter zur Speicherung von Brennstoff als solche sind bekannt. Aus der DE 10 2007 027 281 A1 ist beispielsweise ein Druckbehälter bekannt, bei dem durch eine Einströmöffnung eintretendes Gas in einem Winkel von ca. 5 bis 35° zu einer Mittellängsachse in den Innenraum strömt. Insbesondere bei langen und schlanken Druckbehältern mit einem Längen-/DurchmesserVerhältnis von ca. 6 : 1 und mehr sind die mit den vorbekannten Vorrichtungen erzielbaren Temperaturverteilungen vergleichsweise ungleichmäßig. Die Eindringtiefe des Wasserstoffstrahls lässt sich durch Reduzieren des Einlassdurchmessers (Veränderung des Impulses) nicht derart erhöhen, dass wärmere Zonen im hinteren Teil des Druckbehälters vermieden werden.
  • In dem von der Einströmöffnung beabstandeten hinteren Teil eines langen und schlanken Druckbehälters lassen sich daher mit den vorbekannten Lösungen warme Zonen nicht ausreichend vermeiden. Der im hinteren Teil des Druckbehälters verweilende Brennstoff wird während der Betankung komprimiert, wobei er sich erwärmt. Dieser Effekt führt zu einer ungleichmäßigen Temperaturverteilung im Druckbehälter, die mit den vorbekannten Mitteln schlecht zu detektieren ist und zudem zu temperaturbedingten Spannungen innerhalb des Druckbehälters führen kann. Demgemäß muss bei der Auslegung und Überwachung des Druckbehälters mit entsprechenden Sicherheitsabschlägen gearbeitet werden. Beispielsweise muss ein entsprechender Temperaturabstand zur Temperaturobergrenze (z.B. 85°C) vorgesehen werden, um im gesamten Druckbehälter sicher die Temperaturobergrenze einhalten zu können. Dieser Sicherheitsabstand führt dazu, dass teurere Materialien und auch mehr Material eingesetzt werden muss, was sich i.d.R. negativ auf die Herstellkosten und den Bauraumbedarf auswirkt. Ferner muss aufgrund der ungenauen Temperaturbestimmung frühzeitig vor Erreichen der Temperaturobergrenze die Betankung beendet werden, so dass tendenziell ein geringerer Füllgrad erzielt wird. Zudem kann der Füllgrad während der Betankung nicht so genau approximiert werden.
  • Es ist eine bevorzugte Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile der vorbekannten Druckbehälter zu verringern oder zu beheben. Insbesondere ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Temperatur des zu speichernden Brennstoffs im Druckbehälter mit einfachen Mitteln auch während der Betankung und bevorzugt auch an den wärmsten Stellen im Druckbehälter möglichst sicher und genau zu erfassen. Die Aufgabe(n) wird/werden gelöst durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche. Die abhängigen Patentansprüche stellen bevorzugte Ausgestaltungen dar.
  • Die hier offenbarte Technologie umfasst einen Druckbehälter zur Speicherung von Brennstoff mit mindestens einer Distanztemperaturmesseinheit zur berührungslosen bzw. kontaktlosen Erfassung der Oberflächentemperatur in mindestens einem Punkt einer (Innen)Oberfläche einer Innenwand des Druckbehälters; wobei der mindestens eine Punkt beabstandet zur Distanztemperaturmesseinheit angeordnet ist, wobei die Distanztemperaturmesseinheit an einem ersten Ende des Druckbehälters angeordnet ist, und wobei am ersten Ende mindestens ein Anschlusselement zur Befüllung und/oder Entnahme von Brennstoff vorgesehen ist.
  • Die hier offenbarte Technologie betrifft insbesondere ein Druckbehältersystem (en: compressed hydrogen storage system) für ein Kraftfahrzeug (z.B. Personenkraftwagen, Krafträder, Nutzfahrzeuge). Das Druckbehältersystem dient zur Speicherung von unter Umgebungsbedingungen gasförmigen Brennstoff. Das Druckbehältersystem kann beispielsweise in einem Kraftfahrzeug eingesetzt werden, das mit komprimiertem („Compressed Natural Gas“ = CNG) oder verflüssigtem (LNG) Erdgas oder mit Wasserstoff betrieben wird.
  • Ein solches Druckbehältersystem umfasst mindestens einen Druckbehälter. Der Druckbehälter kann beispielsweise ein kryogener Druckbehälter (= CcH2) oder ein Hochdruckgasbehälter (= CGH2) sein.
  • Hochdruckgasbehälter sind ausgebildet, im Wesentlichen bei Umgebungstemperaturen Brennstoff dauerhaft bei einem nominalen Betriebsdruck (auch nominal working pressure oder NWP genannt) von ca. 350 barü (= Überdruck gegenüber dem Atmosphärendruck), ferner bevorzugt von ca. 700 barü oder mehr zu speichern. Ein kryogener Druckbehälter ist geeignet, den Brennstoff bei den vorgenannten Betriebsdrücken auch bei Temperaturen zu speichern, die deutlich unter der Betriebstemperatur des Kraftfahrzeuges liegen. Ein solcher kryogene Druckbehälter kann auch warmbetankt werden.
  • Der Druckbehälter kann einen Liner umfassen. Der Liner bildet den Hohlkörper aus, 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. Die Oberfläche der Innenwand des Druckbehälters kann also von der Innenoberfläche des Liners ausgebildet werden. Es kann ebenso auch ein linerloser Druckbehälter vorgesehen sein. Dann wird die Oberfläche der Innenwand des Druckbehälters i.d.R. von der hier offenbarten faserverstärkten Schicht ausgebildet. Der Druckbehälter umfasst i.d.R. mindestens eine faserverstärkte Schicht. Die faserverstärkte Schicht kann einen Liner zumindest bereichsweise bevorzugt vollständig umgeben. 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. Die faserverstärkte Schicht weist i.d.R. mehrere Schichtlagen auf.
  • Der Druckbehälter umfasst an seinem ersten Ende mindestens ein Anschlusselement zur Befüllung und/oder Entnahme von Brennstoff. In der Regel umfasst dieses Anschlusselement eine mit dem Inneren des Druckbehälters direkt fluidverbundene Ventileinheit. In der Regel wird das Anschlusselement in einer am ersten Ende des Druckbehälters vorgesehene Druckbehälteröffnung eingeschraubt.
  • An diesem ersten Ende des Druckbehälters ist mindestens eine Distanztemperaturmesseinheit zur berührungslosen bzw. kontaktlosen Erfassung der Oberflächentemperatur in mindestens einem (Oberflächen)Punkt einer Oberfläche einer Innenwand des Druckbehälters vorgesehen. Die Distanztemperaturmesseinheit kann lediglich die Sensorik umfassen. Daher kann der Begriff „Distanztemperaturmesseinheit“ der hier offenbarten Technologie auch ersetzt werden durch den Begriff „Distanztemperatursensoreinheit“. Nachstehend wird vereinfachend der Begriff „Distanztemperaturmesseinheit“ verwendet. Die Auswerteeinheit zur Auswertung der erfassten Sensorsignale kann dabei in die Distanztemperaturmesseinheit integriert sein. Alternativ oder zusätzlich kann mindestens ein Steuergerät die erfassten Sensorsignale auswerten. Insbesondere ist die Distanztemperaturmesseinheit eingerichtet, die Temperatur in einem Punkt der Oberfläche der Innenwand zu erfassen, der beabstandet zur Distanztemperaturmesseinheit angeordnet ist.
  • Mithin handelt es sich also nicht um eine Temperaturerfassung, bei der ein Messsensor zur Temperaturerfassung den Oberflächenpunkt direkt kontaktiert. Es wäre vorstellbar, dass auf der Außenseite des Liners oder auf der Außenseite der faserverstärkten Schicht ein Temperatursensor angeordnet ist. Ein solcher Temperatursensor würde aber durch indirekten Kontakt die Temperatur im Oberflächenpunkt erfassen und wäre somit auch nicht berührungslos bzw. kontaktlos. In der Regel sind sowohl der Liner als auch die faserverstärkte Schicht aus einem Kunststoffmaterial hergestellt. Ein solches Material ist ein sehr schlechter Wärmeleiter. Die Temperaturerfassung mittels indirekten Kontakt wäre somit träge und für die Temperaturerfassung während der Betankung schlechter geeignet als die hier offenbarte Technologie, die sehr schnell die aktuelle Temperatur im Oberflächenpunkt erfassen kann.
  • Bevorzugt ist die mindestens eine Distanztemperaturmesseinheit im Anschlusselement vorgesehen. Somit lässt sich die Distanztemperaturmesseinheit einfach austauschen oder instanthalten. Ferner kann die Anzahl an Dichtstellen im Druckbehälter verringert werden bzw. leichter abdichtbare Dichtstellen vorgesehen werden. Insbesondere bei sehr flüchtigen Brennstoffen wie Wasserstoff kann somit vorteilhaft die Brennstoffpermeation verringert werden.
  • Bevorzugt kann die Distanztemperaturmesseinheit durch eine Kapselung vom Brennstoff getrennt sein. Insbesondere kann die Kapselung im Wesentlichen brennstoffdicht sein. Bevorzugt ist die Kapselung für die hier offenbarte elektromagnetische Strahlung und/oder für das hier offenbarte Schallsignal durchlässig. Beispielsweise kann die mindestens eine Distanztemperaturmesseinheit in mindestens einer Aussparung des Anschlusselementes vorgesehen sein. Besonders bevorzugt kann die Aussparung durch die Kapselung brennstoffdicht zum Druckbehälterinneren verschlossen sein, z.B. durch Vergießen einer Vergussmasse. Vorteilhaft können somit Störeinflüsse vermieden werden, die aus dem Sensorkontakt mit dem Brennstoff herrühren.
  • Die Distanztemperaturmesseinheit kann eingerichtet sein, die Temperatur an der Oberfläche der Innenwand in oder unmittelbar benachbart zu einem Betankungs-Hotspot der Innenwand zu erfassen. Ein Betankungs-Hotspot der Innenwand ist dabei der (Oberflächen)punkt der Innenwand, der sich während der Betankung am meisten erwärmt. Der Begriff „unmittelbar benachbart zu einem Betankungs-Hotspot“ bedeutet in diesem Zusammenhang, dass der erfasste Oberflächenpunkt des Innenbehälters nur in einem so geringen Maße vom Betankungs-Hotspot des Innenbehälters abweicht, dass die Temperaturabweichungen zwischen diesen beiden Punkten vernachlässigbar ist. Beispielsweise kann der Abstand zwischen dem erfasste Oberflächenpunkt des Innenbehälters und dem Betankungs-Hotspot des Innenbehälters maximal 0,1 D oder 0,5D oder 1,0D betragen, wobei D der maximale Durchmesser des Druckbehälters ist.
  • In der Regel liegt der Betankungs-Hotspot der Innenwand am zweiten Ende des Druckbehälters. Das zweite Ende des Druckbehälters ist dabei das Ende, das gegenüberliegend vom ersten Ende vorgesehen ist. Die hier offenbarte Technologie betrifft also auch einen Druckbehälter bei dem der von der Distanztemperaturmesseinheit erfasste mindestens eine Punkt an dem zweiten Ende des Druckbehälters angeordnet ist.
  • Die Distanztemperaturmesseinheit kann eingerichtet sein, eine von dem mindestens einen Punkt ausgehende elektromagnetische Strahlung bzw. Signal (nachstehend wird vereinfachend nur der Begriff „Strahlung“ verwendet) und/oder ein von dem mindestens einen Punkt ausgehenden Schall bzw. Schallsignal (nachstehend wird vereinfachend nur der Begriff „Schallsignal“ verwendet) zu erfassen. Dabei kann die bzw. das von dem mindestens einen Punkt ausgehende Strahlung bzw. Schallsignal von dem mindestens einen Punkt reflektiert werden oder aber imitiert werden.
  • Die von dem mindestens einen Punkt ausgehende elektromagnetische Strahlung liegt bevorzugt in einem Wellenlängenbereich bzw. Frequenzbereich, in dem der zu speichernde Brennstoff die Strahlung im Wesentlichen nicht absorbiert und im Wesentlichen nicht reflektiert, sondern lediglich transmittiert. Das von dem mindestens einen Punkt ausgehende Schallsignal liegt bevorzugt in einem Wellenlängenbereich bzw. Frequenzbereich, in dem der zu speichernde Brennstoff das Schallsignal im Wesentlichen nicht absorbiert und im Wesentlichen nicht reflektiert, sondern lediglich transmittiert. Der Begriff „im Wesentlichen nicht absorbiert“ bzw. „im Wesentlichen nicht reflektiert“ bedeutet in diesem Zusammenhang, dass vom mindestens einen Punkt auch Wellenlängenbereiche bzw. Frequenzbereiche ausgehen können, bei denen der Brennstoff für die Temperaturbestimmung durch die Distanztemperaturmesseinheit vernachlässigbar wenig von der Strahlung bzw. vom Schallsignal absorbiert und/oder reflektiert.
  • Gemäß der hier offenbarten Technologie kann die mindestens eine Distanztemperaturmesseinheit eingerichtet sein, die von der Oberfläche des mindestens einen Punktes emittierte elektromagnetische Strahlung zu erfassen.
  • Besonders bevorzugt ist die Distanztemperaturmesseinheit eingerichtet, die vom mindestens einen Punkt emittierte Wärmestrahlung zu erfassen. Grundlage hierfür bildet das Stefan-Boltzmann-Gesetz, nach dem die Gesamtstrahlungsleistung P von der absoluten Temperatur, der Fläche und den Emissionsgrad abhängt. Es gilt für den realen Körper: P = ε ⋅ σ ⋅ A ⋅ T 4
    Figure DE102017206341A1_0001
    wobei
    • ε
    der Emissionsgrad ist;
    σ
    die Stefan-Boltzmann-Konstante ist;
    A
    die Fläche des zu messenden Punktes ist;
    P
    die Gesamtstrahlungsleistung ist; und
    T
    die absolute Temperatur ist.
  • Dieses Verfahren wird beispielsweise bei Strahlungsthermometer für die berührungslose Temperaturmessung eingesetzt. Besonders bevorzugt ist die mindestens eine Distanztemperaturmesseinheit eingerichtet, Infrarotstrahlung zu erfassen. Die Innenwand kann zumindest im mindestens einen Punkt einen Emissionsgrad von mindestens 0,6 oder mindestens 0,8 aufweisen. In einer Ausgestaltung kann der Emissionsgrad vom mindestens einen Punkt abweichen von dem Emissionsgrad von anderen Punkten der Innenwand.
  • In einer Ausgestaltung kann die Distanztemperaturmesseinheit einen Sender umfassen, der die elektromagnetische Strahlung und/oder das Schallsignal aussendet. Die/das vom mindestens einen Sender ausgesandte Strahlung/Schallsignal wird im mindestens einen Punkt reflektiert, dessen Temperatur zu bestimmen ist.
  • Die hier offenbarte Technologie umfasst also ferner eine Distanztemperaturmesseinheit, die eingerichtet ist, die vom mindestens einen Punkt reflektierte elektromagnetische Strahlung zu erfassen. Dazu kann die Innenwand zumindest im mindestens einen Punkt einen Reflexionsgrad von mindestens 0,6 oder mindestens 0,8 aufweisen. Es gilt: ρ = 1 − ε
    Figure DE102017206341A1_0002
    wobei
    • ε
    der Emissionsgrad ist; und
    p
    der Reflexionsgrad ist.
  • Beispielsweise kann die Distanztemperaturmesseinheit auch eingerichtet sein, als berührungsloses Messverfahren eine akustische Gastemperaturmessung, auch Schallpyrometrie genannt, durchzuführen. Hierzu kann der Sender ein druckluftgeneriertes Schallsignal aussenden. Das Schallsignal kann im Frequenzbereich zwischen 200 und 3000 Hz liegen. Hierzu kann beispielsweise die Laufzeit des Signales gemessen werden, bis das Schallsignal am Empfänger ankommt. Da die Schallgeschwindigkeit in bekannter Weise von der Temperatur abhängt, lässt sich auf diesem Wege die Temperatur des Pfades zwischen Sender und Empfänger ermitteln. Es gilt: c = κ R T M
    Figure DE102017206341A1_0003
    wobei
    • c
    die Schallgeschwindigkeit ist;
    k
    der Adiabatenkoeffizient ist;
    R
    die allgemeine Gaskonstante ist;
    M
    die molare Masse ist; und
    T
    die Gastemperatur ist.
  • Die hier offenbarte Technologie betrifft ferner ein Verfahren zur Temperaturerfassung eines Druckbehälters. Das Verfahren umfasst den Schritt: Erfassen der Oberflächentemperatur einer Innenwand insbesondere des hier offenbarten Druckbehälters in oder unmittelbar benachbart zu dem Betankungs-Hotspot zumindest während der Betankung. Die Temperatur wird mittels mindestens einer Distanztemperaturmesseinheit erfasst, insbesondere mittels der hier offenbarten Distanztemperaturmesseinheit. Der Betankungs-Hotspot ist beabstandet zur Distanztemperaturmesseinheit angeordnet und die Distanztemperaturmesseinheit empfängt zur Erfassung der Temperatur eine elektromagnetische Strahlung oder ein Schallsignal, die/das von der Innenwand emittiert oder reflektiert wird.
  • Ferner kann das hier offenbarte Verfahren den Schritt umfassen, wonach eine Betankung beendet oder unterbrochen wird, falls die Temperatur im Betankungs-Hotspot eine Temperaturobergrenze für die Betankung (z.B. 85°C) erreicht oder überschritten hat.
  • Ferner kann das hier offenbarte Verfahren den Schritt umfassen, wonach die Temperatur der Oberfläche in mehreren Punkten erfasst wird, und wobei aus den erfassten Temperaturen in den mehreren Punkten ein Mittelwert gebildet wird.
  • Mit anderen Worten betrifft die hier offenbarte Technologie die Temperaturmessung in Druckbehältern zur Speicherung von Wasserstoff, wobei keine taktilen Temperatursensoren eingesetzt werden, sondern eine Distanztemperaturmesseinheit. Gemäß der hier offenbarten Technologie wird mindestens ein Sensor in ein On-Tank-Valve integriert. Beispielsweise kann der Sensor ein optischer Sensor oder ein Schaltsensor sein (=Distanztemperaturmesseinheit). Gemäß der hier offenbarten Technologie können mehrere Messpunkte im gesamten Druckbehälter erzeugt werden. Die Distanztemperaturmesseinheit könnte ich hier hinter einer transparenten und/oder wellenlängendurchlässigen Linse oder Membran angebracht sein. Vorteilhaft bleibt somit das Messsystem in sich dicht und der Sensor hat keinen Kontakt zum Brennstoff.
  • Vorteilhaft kann durch die hier offenbarte Technologie die Temperatur im Druckbehälter genauer erfasst werden. Vorteilhaft kann somit während einer Betankung genauer der Füllstand bestimmt werden. Die Wahrscheinlichkeit einer lokalen Beschädigung des Druckbehälters aufgrund von zu hohen lokalen Temperaturen kann verringert werden. Insgesamt kann die Erwärmung des Druckbehälters besser kontrolliert werden. Somit kann der Druckbehälter für geringere Maximal-Temperaturen ausgelegt sein. Auch können sich Materialaufwand, Bauraumbedarf und/oder Herstellkosten reduzieren. Das hier offenbarte System zu Temperaturmessung kann gleichsam bei unterschiedlichen Druckbehälterlängen und Punkten eingesetzt werden, um auftretende Betankungsprobleme rechtzeitig zu detektieren und einen validieren Temperaturmittelwert zu generieren. Vorteilhaft kann die Temperaturmesseinrichtung dicht ausgeführt werden, ohne dass ein Fremdeinfluss auf die Messung erfolgt.
  • Die hier offenbarte Technologie wird nun anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:
    • 1 eine schematische Querschnittsansicht der hier offenbarten Technologie;
    • 1a eine vergrößerte Detailansicht der 1;
    • 2 eine schematische Querschnittsansicht der hier offenbarten Technologie; und
    • 2a eine vergrößerte Detailansicht der 2.
  • In der 1 ist ein Druckbehälter 100 im Querschnitt dargestellt. Hier gezeigt ist ein Hochdruckgasbehälter. Die Technologie ist aber gleichsam anwendbar auf einen Innenbehälter eines kryogenen Druckbehälters. Der Druckbehälter 100 umfasst einen Liner 110, der von einer faserverstärkten Schicht 120 umgeben ist. Am ersten Ende E1 ist eine Druckbehälteröffnung vorgesehen, in die ein Anschlusselement 170 eingesetzt ist. Das Anschlusselement 170 ist hier in einem Boss 190 aufgenommen. Die konkrete Ausgestaltung vom Anschlusselement 170, vom Boss 190, und vom Liner 110 sowie deren Anbindung und Abdichtung ist hier nur schematisch dargestellt und kann auch anders ausgeprägt sein. Ebenso kann ein linerloser Druckbehälter vorgesehen sein. Im Anschlusselement 170 ist hier eine Distanztemperaturmesseinheit 180 integriert. Die Distanztemperaturmesseinheit 180 sendet ein elektromagnetisches Strahlungssignal aus, welches am gegenüberliegenden zweiten Ende E2 im Punkt P reflektiert wird (gestrichelte Pfeile). Das reflektierte Signal gelangt zu einem Empfänger der Distanztemperaturmesseinheit 180. Aus dem empfangenen Signal wird nun in einem nicht dargestellten Steuergerät die Temperatur an der Oberfläche vom Punkt P bestimmt.
  • Die 1a zeigt eine vergrößerte Detailansicht der 1. Die Distanztemperaturmesseinheit 180 ist in einer Aussparung vom Anschlusselement 170 angeordnet. Die elektrischen Leitungen 174 zur Energieversorgung und/oder zur Weiterleitung der Messsignale sind aus dem Anschlusselement 170 nach hinten derart herausgeführt, dass keine weitere Dichtfläche zwischen Liner 110 und Leitungsdurchführung erforderlich ist. Die Distanztemperaturmesseinheit 180 wird hiervon einer Kapselung 172 brennstoffdicht gegenüber den Innenraum des Druckbehälters abgedichtet. Hierzu kann beispielsweise eine Vergussmasse eingesetzt werden, durch die die elektromagnetische Strahlung durchdringen kann.
  • In der 2 ist ein weiterer Druckbehälter 100 im Querschnitt dargestellt. Nachstehend werden nur die Unterschiede zum Druckbehälter gemäß der 1 erläutert. In der hier dargestellten Ausführungsform liegt der Betankungs-Hotspot der Innenwand 110 etwas oberhalb der Druckbehälterlängsachse A - A. Beispielsweise kann ein solcher Versatz vom Hotspot dadurch entstehen, dass der Brennstoff in einem Winkel zur Druckbehälterlängsachse A - A in den Druckbehälter einströmt (vgl. DE 10 2007 027 281 A1 ). Demgemäß ist auch die Distanztemperaturmesseinheit 180 hier eingerichtet, die Temperatur von mindestens einem Punkt P zu erfassen, der leicht oberhalb von der Druckbehälterlängsachse A - A angeordnet ist. Bei der hier dargestellten Distanztemperaturmesseinheit 180 handelt es sich um ein Pyrometer. Die Distanztemperaturmesseinheit 180 ist ausgebildet, eine vom mindestens einen Punkt P emittierte elektromagnetische Strahlung zu empfangen. Hierzu ist die Distanztemperaturmesseinheit 180 leicht winklig zur Druckbehälterlängsachse A - A angeordnet.
  • Die 2a zeigt eine vergrößerte Detailansicht der 2. Nachstehend werden lediglich die Unterschiede zur Ausgestaltung gemäß der 1a aufgezeigt. Die bereits erwähnt, ist die Distanztemperaturmesseinheit 180 leicht winkelig gegenüber der Druckbehälterlängsachse A - A angeordnet. Somit trifft hier die elektromagnetische Strahlung vom mindestens einen Punkt P im Wesentlichen senkrecht auf die Distanztemperaturmesseinheit 180 auf. Die als Sensor ausgebildete Distanztemperaturmesseinheit 180 empfängt das Signal, welches an das nicht gezeigte Steuergerät zur Bestimmung der Temperatur im mindestens einen Punkt P übermittelt wird.
  • Leserlichkeit wurde vereinfachend der Ausdruck „mindestens ein(e)“ teilweise weggelassen. Sofern ein Merkmal der hier offenbarten Technologie in der Einzahl bzw. unbestimmt beschrieben ist (z.B. der/ein Druckbehälter, die/eine Distanztemperaturmesseinheit, der/ein Punkt, der/ein Hotspot, das/ein Anschlusselement, die/eine Kapselung, etc.) so soll gleichzeitig auch deren Mehrzahl mit offenbart sein (z.B. der mindestens eine Druckbehälter, die mindestens eine Distanztemperaturmesseinheit, der mindestens eine Punkt, der mindestens eine Hotspot, das mindestens eine Anschlusselement, die mindestens eine Kapselung, etc.). Auch wenn im Rahmen der hier offenbarten Technologie immer von der Erfassung der Temperatur im mindestens einen Punkt P die Rede ist, so soll gleichzeitig mit umfasst sein, dass dieser Punkt P eine gewisse Flächenausdehnung hat, sodass tatsächlich die Temperatur von einem gegenüber der gesamten Innenoberfläche sehr sehr kleinem Bereich (z.B. weniger als 5% oder weniger als 1 % oder weniger als 0,1 % der Innenoberfläche der Innenwand) erfasst wird.
  • Die vorhergehende Beschreibung der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihrer Äquivalente zu verlassen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102007027281 A1 [0002, 0033]

Claims (11)

  1. Druckbehälter (100) zur Speicherung von Brennstoff mit mindestens einer Distanztemperaturmesseinheit (180) zur berührungslosen Erfassung der Oberflächentemperatur in mindestens einem Punkt (P) einer Oberfläche (112) einer Innenwand (110) des Druckbehälters (100); wobei der mindestens eine Punkt (P) beabstandet zur Distanztemperaturmesseinheit (180) angeordnet ist, wobei die Distanztemperaturmesseinheit (180) an einem ersten Ende (E1) des Druckbehälters (100) angeordnet ist, und wobei am ersten Ende (E1) mindestens ein Anschlusselement (170) zur Befüllung und/oder Entnahme von Brennstoff vorgesehen ist.
  2. Druckbehälter (100) nach Anspruch 1, wobei die Distanztemperaturmesseinheit (180) eingerichtet ist, die Temperatur an der Oberfläche (112) der Innenwand (110) in oder unmittelbar benachbart zu einem Betankungs-Hotspot (P) der Innenwand zu erfassen.
  3. Druckbehälter (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der von der Distanztemperaturmesseinheit (180) erfasste mindestens eine Punkt (P) an einem zweiten Ende (E2) des Druckbehälters angeordnet ist.
  4. Druckbehälter (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Distanztemperaturmesseinheit (180) eingerichtet ist, eine von dem mindestens einen Punkt ausgehende elektromagnetische Strahlung und/oder ein von dem mindestens einen Punkt ausgehendes Schallsignal zu erfassen.
  5. Druckbehälter (100) nach Anspruch 4, wobei die Strahlung und/oder das Schallsignal in einem Wellenlängenbereich liegt/liegen, in dem der Brennstoff die Strahlung und/oder das Schallsignal im Wesentlichen nicht absorbiert und/oder im Wesentlichen nicht reflektiert.
  6. Druckbehälter (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Distanztemperaturmesseinheit (180) im Anschlusselement (170) vorgesehen ist.
  7. Druckbehälter (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Distanztemperaturmesseinheit (180) durch eine Kapselung (172) vom Brennstoff getrennt ist.
  8. Druckbehälter (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, - wobei die Distanztemperaturmesseinheit (180) eingerichtet ist, die von der Oberfläche (112) des mindestens einen Punkt emittierte elektromagnetische Strahlung zu erfassen, wobei bevorzugt die Innenwand (110) zumindest im mindestens einen Punkt (P) einen Emissionsgrad von mindestens 0,6 oder mindestens 0,8 aufweist; oder - wobei die Distanztemperaturmesseinheit (180) eingerichtet ist, die vom mindestens einen Punkt reflektierte elektromagnetische Strahlung zu erfassen, wobei bevorzugt die Innenwand (110) zumindest im mindestens einen Punkt (P) einen Reflexionsgrad von mindestens 0,6 oder mindestens 0,8 aufweist.
  9. Verfahren zur Temperaturerfassung eines Druckbehälters, umfassend den Schritt: Erfassen der Oberflächentemperatur in mindestens einem Punkt einer Innenwand (110) des Druckbehälters (100) in oder unmittelbar benachbart zu einem Betankungs-Hotspot (P) zumindest während der Betankung; wobei die Temperatur mittels mindestens einer Distanztemperaturmesseinheit (180) erfasst wird; wobei der Betankungs-Hotspot (P) beabstandet zur Distanztemperaturmesseinheit (180) angeordnet ist; und wobei die Distanztemperaturmesseinheit (180) zur Erfassung der Temperatur eine elektromagnetische Strahlung oder ein Schallsignal empfängt, die bzw. das von der Oberfläche (112) der Innenwand (110) emittiert oder reflektiert wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Distanztemperaturmesseinheit (180) an einem ersten Ende (E1) des Druckbehälters (100) angeordnet ist.
  11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Temperatur in mehreren Punkten (P) erfasst wird, und wobei aus den erfassten Temperaturen der mehreren Punkten (P) ein Mittelwert gebildet wird.
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