DE102018126518A1 - Thermisch aktivierbare Druckentlastungseinrichtung, Druckbehältersystem und Kraftfahrzeug - Google Patents

Thermisch aktivierbare Druckentlastungseinrichtung, Druckbehältersystem und Kraftfahrzeug Download PDF

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Abstract

Die hier offenbarte Technologie betrifft eine thermisch aktivierbare Druckentlastungseinrichtung 100. Die Druckentlastungseinrichtung 100 umfasst einen in einem Zylinderabschnitt 140 längsverschiebbaren Kolben 110, und ein thermisch auslösbares Öffnungselement 120. Das Öffnungselement 120 ist zumindest teilweise im Zylinderabschnitt 140 angeordnet. Der Zylinderabschnitt 140 weist einen Auslassbereich 142 auf, durch den das Öffnungselement 120 zumindest teilweise austragbar ist. Der Kolben 110 verschließt in einer ersten Position einen Druckentlastungsströmungspfad 130 und gibt in einer zweiten Position den Druckentlastungsströmungspfad 130 frei. Das Öffnungselement 120 ist eingerichtet, im thermisch nicht ausgelösten Zustand den Kolben 110 in der ersten Position zu halten. Die Druckentlastungseinrichtung 100 umfasst ferner ein Element 160 zur Begrenzung der Längsbewegung vom Kolben 110. Das Element 160 ist eingerichtet, die Längsbewegung zu begrenzen, ohne den Austrag des Öffnungselements 120 zu behindern.

Description

  • Die hier offenbarte Technologie betrifft eine thermisch aktivierbare Druckentlastungseinrichtung. Ferner betrifft die hier offenbarte Technologie ein Druckbehältersystem mit einer solchen Druckentlastungseinrichtung. Ferner ist hier ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Druckentlastungseinrichtung offenbart.
  • Thermisch aktivierbare Druckentlastungseinrichtungen, auch Thermal Pressure Relief Devices oder TPRDs genannt, als solche sind bekannt. In einem TPRD erwärmt sich bei einem thermischen Ereignis ein Außenlöseelement, beispielsweise eine Glasampulle. Wird die Auslösetemperatur erreicht, so verändert sich die Form des Auslöseelementes (z.B. Berstereignis der Glasampulle). Diese Formänderung bewirkt letztendlich die Druckentlastung des Druckbehälters.
  • Es ist eine bevorzugte Aufgabe der hier offenbarten Technologie, zumindest einen Nachteil von einer vorbekannten Lösung zu verringern oder zu beheben oder eine alternative Lösung vorzuschlagen. Es ist insbesondere eine bevorzugte Aufgabe der hier offenbarten Technologie, vorbekannte Druckentlastungssysteme noch sicherer auszugestalten, wobei die vorgeschlagenen Maßnahmen bevorzugt keine oder nur geringe Auswirkungen auf den Bauraum, die Herstellkosten und/oder das Gewicht haben. Weitere bevorzugte Aufgaben können sich aus den vorteilhaften Effekten der hier offenbarten Technologie ergeben. Die Aufgabe(n) wird/werden gelöst durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1. Die abhängigen Ansprüche stellen bevorzugte Ausgestaltungen dar.
  • Die hier offenbarte Technologie betrifft ein Druckbehältersystem 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. Das Druckbehältersystem ist mit mindestens einem Energiewandler fluidverbunden, der eingerichtet ist, die chemische Energie des Brennstoffs in andere Energieformen umzuwandeln.
  • Ein solches Druckbehältersystem umfasst mindestens einen Druckbehälter, insbesondere einem composite overwrapped pressure vessel (=COPV). Der Druckbehälter kann beispielsweise ein kryogener Druckbehälter (= CcH2 oder COP) oder ein Hochdruckgasbehälter (= CGH2) sein.
  • Hochdruckgasbehälter sind ausgebildet, 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.
  • Das hier offenbarte Druckbehältersystem umfasst mindestens eine Druckentlastungseinrichtung wie sie hier offenbart ist.
  • Die Druckentlastung kann bevorzugt durch mindestens eine Druckentlastungseinrichtung eines Druckbehältersystems erfolgen. Kommt es aufgrund einer Fehlfunktion einer anderen Komponente und/oder durch eine äußere thermische und/oder mechanische Einwirkung (z.B. Unfall, lokale Flamme, etc.) zu einem Störfall, so ist die Druckentlastungseinrichtung eingerichtet, den Druck im Druckbehältersystem, insbesondere in mindestens einem Druckbehälter, zu verringern. Die Druckentlastungseinrichtung ist fluidverbunden mit dem mindestens einen Druckbehälter. Die Druckentlastungseinrichtung kann zweckmäßig eingerichtet sein, zur Druckentlastung des Druckbehälters einen Brennstoffentnahmemassenstrom zu ermöglichen, der größer (z.B. mindestens um den Faktor 1,5, 2, 5,10, 100 oder mehr höher) ist als der maximale Brennstoffentnahmemassenstrom durch den Entnahmepfad zum mindestens einen Energiewandler (i.d.R. durch ein Tankabsperrventil). Die mindestens eine Druckentlastungseinrichtung wird für die Befüllung des Druckbehältersystems und/oder für die Entnahme von Brennstoff zur Bereitstellung von Energie im Kraftfahrzeug im Betrieb ohne Störfall i.d.R. nicht eingesetzt. Zur Druckentlastung kann zweckmäßig ein zum Anodensubsystem paralleler Strömungspfad genutzt werden. I.d.R. wird durch die Druckentlastung der Druckbehälterinnendruck auf Atmosphärendruck abgesenkt.
  • Die Druckentlastungsvorrichtung ist eine thermisch aktivierbare Druckentlastungseinrichtung. Die thermisch aktivierbare Druckentlastungseinrichtung, auch Thermal Pressure Relief Device (= TPRD) oder Thermosicherung genannt, ist i.d.R. benachbart zum Druckbehälter vorgesehen. Bei Hitzeeinwirkung (z.B. durch Flammen) wird durch das TPRD der im Druckbehälter gespeicherte Brennstoff in die Umgebung abgelassen. Die Druckentlastungseinrichtung lässt den Brennstoff ab, sobald die Auslösetemperatur des TPRDs überschritten wird (=wird thermisch aktiviert).
  • Die Druckentlastungseinrichtung weist mindestens ein thermisch aktivierbares bzw. betätigbares Öffnungselement auf. Bei der thermischen Aktivierung, üblicherweise bei einer Auslösetemperatur von z.B. ca. 110 °C und mehr, verändern die Öffnungselemente ihre Form oder werden zerstört (thermisches Aktivieren). Dadurch öffnet sich die Druckentlastungseinrichtung. Durch die thermische Aktivierung kann das Öffnungselement seine Form verändern. Alternativ oder zusätzlich kann durch thermische Aktivierung das Öffnungselement zerstört werden. Im geschlossenen Zustand der Druckentlastungseinrichtung bewirkt das Öffnungselement direkt oder indirekt, dass die Druckentlastungseinrichtung einen Strömungspfad vom Inneren des Druckbehälters zur Umgebung nicht freigibt. Beim indirekten Verschließen hält das Öffnungselement beispielsweise einen Ventilkörper, wobei der Ventilkörper wiederum die Druckentlastungseinrichtung verschließt.
    Das Öffnungselement ist so ausgebildet, dass es bei einer Auslösetemperatur, beispielsweise von 110°C, öffnet (, d.h. es gibt den Strömungspfad vom Inneren des Druckbehälters zur Umgebung frei). Die Auslösetemperatur ist so gewählt, dass bei einem thermischen Ereignis, z.B. ein Fahrzeugbrand, ein Bersten des Druckbehälters durch thermische Strukturschwächung vermieden wird.
  • Druckentlastungseinrichtung mit solchen Öffnungselementen sind beispielsweise in den deutschen Patentanmeldungen DE 10 2016 206192 , DE 10 2016 217028 , DE 10 2016 213288 , DE 10 2016 218692 , DE 10 2016 222668 und DE 10 2017 205645 offenbart, deren Inhalt bzgl. der Druckentlastungseinrichtung bzw. Öffnungselementen per Verweis hiermit hier mit aufgenommen werden.
  • Das Öffnungselement kann beispielsweise als Glasampulle ausgebildet sein. Eine solche Glasampulle ist ein fluidgefüllter Berstkörper. Die Glasampulle weist ein geschlossenes Fluidvolumen auf, das von einem auch bei der Auslösetemperatur vergleichsweise spröden bzw. zerbrechlichen Material (z.B. Glas) umgeben ist. Das Material für die Glasampulle ist nicht auf „Glas“ beschränkt, sondern es kann jedes Material gewählt werden, dass ausreichend spröde ist. Das Fluidvolumen ist mit einem Fluid gefüllt, welches sich bei Erwärmung vergleichsweise stark ausdehnt. Steigt nun die Temperatur auf die Auslösetemperatur an, so bricht die Glasampulle und bewirkt somit das Auslösen der Druckentlastungseinrichtung (=Freigabe des Strömungspfads zur Umgebung).
  • Alternativ oder zusätzlich kann ein Schmelzlot vorgesehen sein. Steigt die Temperatur in der Druckentlastungseinrichtung auf die Auslösetemperatur an, so wird das Schmelzlot weich. Das erweichte Schmelzlot wird durch eine vom Druckbehälterinnendruck direkt oder indirekt erzeugte Kraft verformt. Diese Verformung des Schmelzlots bewirkt ein Auslösen der Druckentlastungseinrichtung.
  • Die Druckentlastungseinrichtung umfasst einen Zylinderabschnitt und einen im Zylinderabschnitt längsverschiebbar vorgesehenen Kolben. Der Kolben ist konzentrisch im Zylinderabschnitt aufgenommen. In einer ersten Position des Kolbens verschließt der Kolben den Druckentlastungsströmungspfad der Druckentlastungseinrichtung. Der Druckentlastungsströmungspfad ist dabei der Strömungspfad, über den während der Druckentlastung der Brennstoff kontrolliert abgeführt wird. Zweckmäßig ist dieser Druckentlastungsströmungspfad fluidisch parallel zu dem Brennstoffentnahmepfad vorgesehen, der zum Energiewandler führt. In einer zweiten Position gibt der Kolben den Druckentlastungsströmungspfad frei. Mit anderen Worten kann also der Brennstoff während der Druckentlastung über den Druckentlastungsströmungspfad der Druckentlastungseinrichtung kontrolliert entweichen, falls der Kolben sich in der zweiten Position befindet. Das Öffnungselement ist eingerichtet, im thermisch nicht ausgelösten Zustand den Kolben in der ersten Position zu halten. Ferner ist das Öffnungselement bzw. die Druckentlastungseinrichtung eingerichtet, nach der thermischen Auslösung des Öffnungselementes den Kolben mittels des anliegenden Brennstoffdrucks in die zweite Position zu überführen.
  • Das Öffnungselement ist zumindest teilweise im Zylinderabschnitt angeordnet. Der Zylinderabschnitt umfasst einen Auslassbereich, durch den das Öffnungselement zumindest teilweise aus dem Zylinderabschnitt austragbar ist.
  • Die Druckentlastungseinrichtung umfasst ferner ein Element zur Begrenzung der Längsbewegung vom Kolben. Das Element zur Begrenzung der Längsbewegung vom Kolben ist eingerichtet, den Kolben in der zweiten Position zu halten. Insbesondere kann die Druckentlastungseinrichtung derart ausgestaltet sein, dass der Kolben in der zweiten Position das Entweichen von Brennstoff über den Auslassbereich verhindert. Hierzu kann beispielsweise eine Ringdichtung vorgesehen sein, die dichtend am Kolben und an der Innenwand vom Zylinderabschnitt anliegt.
  • Gemäß der hier offenbarten Technologie ist das Element ausgebildet, die Längsbewegung vom Kolben zu begrenzen, ohne dabei den Austrag bzw. Auswurf vom Öffnungselement zu behindern. Im Sinne der hier offenbarten Technologie bezeichnete Austrag bzw. Auswurf vom Öffnungselement das Austragen bzw. Auswerfen von Scherben der Glasampulle bzw. von aufgeschmolzenen Schmelzlotmaterial.
  • Das Element zur Begrenzung der Längsbewegung vom Kolben kann beispielsweise eine Kolbenauflagefläche umfassen, die zur Begünstigung der Austragung des Öffnungselementes eine abgerundete oder abgeschrägte Kante aufweist. Insbesondere kann die innere Kante der Kolbenauflagefläche zum einfacheren Auswurf von Teilen des Öffnungselementes abgerundet bzw. abgeschrägt sein. Zweckmäßig bildet die abgeschrägte Kante einen stumpfen Winkel mit der Innenfläche vom Zylinderabschnitt.
  • Besonders bevorzugt ist die abgerundete oder abgeschrägte Kante an einem einsetzbaren Ringelement vorgesehen. Vorzugsweise kann das Ringelement einschraubbar ausgebildet sein. Gleichsam sind andere, zweckmäßig lösbare, Befestigungen vorstellbar. Regelmäßig kann das Element einen Außendurchmesser aufweisen, der größer ist als der Außendurchmesser vom Kolben. Somit lässt sich vorteilhaft eine solche Druckentlastungseinrichtung besonders einfach montieren. Bevorzugt ist also das Element ringförmig ausgebildet, wobei im Inneren des Elementes das Öffnungselement im montierten und nicht ausgelösten Zustand aufgenommen ist.
  • Alternativ kann der Zylinderabschnitt selbst zur Ausbildung des Elementes zur Begrenzung der Längsbewegung vom Kolben in Auswurfrichtung bzw. Austragungsrichtung verjüngt ausgebildet sein. Es kann also vorgesehen sein, dass sich der Kolben nach dem thermischen Auslösen des Öffnungselementes in Längsrichtung Z verschiebt und sich dabei in der zweiten Position in der konzentrisch zulaufenden Zylinderwand verkeilt.
  • Alternativ kann vorgesehen sein, dass das Element nicht aus einem geschlossenen Ring besteht, sondern lediglich Radialstege abschnittsweise radial in den Zylinderabschnitt hineinragen. Bevorzugt sind mehrere Radialstege auf der Zylinderinnenwand verteilt und gleich weit vom oberen Kolbensitz beabstandet angeordnet. Somit können beispielsweise Scherben zwischen den Radialstegen hindurch ausgeworfen werden.
  • Zweckmäßig liegt der Kolben an einer Kopfseite des Öffnungselements an.
  • Das Gehäuse der Druckentlastungseinrichtung kann mindestens ein Fenster umfassen. Das Fenster dient dazu, die aus dem Zylinderabschnitt entweichenden Teile (z.B. Scherben oder aufgeschmolzenes Material) des Öffnungselementes zumindest teilweise aus dem Gehäuse auszutragen. Ferner gelangt durch das mindestens eine Fenster die vom lokalen Event ausgehende Wärmeenergie einfacher zum Öffnungselement. Somit kann das Öffnungselement schneller und sicherer Auslösen. Das mindestens eine Fenster ist in Auswurfrichtung hinter dem Element zu Begrenzung der Längsbewegung vom Kolben angeordnet.
  • Mit der hier offenbarten Technologie wird die Wahrscheinlichkeit verringert, dass sich Rückstände vom Öffnungselement zwischen Kolbenauflagefläche und Kolben einklemmen. Somit sinkt die Wahrscheinlichkeit, dass der Druckentlastungsströmungspfad während der Druckentlastung nicht vollständig geöffnet wird. Auch lassen sich bei geringen Druckbehälterinnendrücken die Rückstände des Öffnungselementes sicher ausschieben.
  • Mit anderen Worten betrifft die hier offenbarte Technologie ein modifiziertes TPRD, das modifiziert wurde, um ein Einklemmen der Glassplitter zu verhindern und somit eine sichere Aktivierung des TPRDs zu gewährleisten.
  • Gemäß einer ersten Lösung ist an einem Anschlagring eine Phase vorgesehen. Eine solche Phase kann beispielsweise durch spanende Bearbeitung vorgesehen sein. Die Phase ist derart vorgesehen, dass Scherben leichter vom Kolben ausgeschoben werden können.
  • Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass das TPRD eine konisch zulaufende Gehäusebohrung aufweist. Insbesondere kann die Gehäusebohrung derart vorgesehen sein, dass sich der Kolben während der Druckentlastung in der Gehäusebohrung verklemmt. Vorteilhaft kann somit auf einen Anschlagring verzichtet werden. Zweckmäßig könnte der Kolben zur einfachen Montage mehrteilig ausgestaltet sein. Alternativ oder zusätzlich kann während der Montage der Kolben gekühlt und das Gehäuse erwärmt werden.
  • Die hier offenbarte Technologie wird nun anhand der 1 erläutert. Die 1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer Druckentlastungseinrichtung 100. Die Druckentlastungseinrichtung 100 ist hier in ein Tankabsperrventil 200 eingeschraubt. Die Druckentlastungseinrichtung 100 ist fluidverbunden mit dem Inneren eines Druckbehälters (nicht dargestellt). Der Kolben 110 ist hier in der ersten Position dargestellt. In dieser ersten Position verschließt der Kolben 110 den Druckentlastungsströmungspfad 130. Der Kolben 110 wird hier von einem Öffnungselement 120 in der ersten Position gehalten. Das Öffnungselement 120 ist hier als Glasampulle ausgebildet. Das Öffnungselement 120 und der Kolben 110 sind hier teilweise im Zylinderabschnitt 140 aufgenommen. Der Zylinderabschnitt kann als Bohrung ausgebildet sein. Das Öffnungselement 120 und der Kolben 110 sind konzentrisch im Zylinderabschnitt 140 vorgesehen. Das Öffnungselement 120 wird umgeben vom ringförmigen Element 160. Das ringförmige Element 160 ist hier in das Gehäuse 150 der Druckentlastungseinrichtung 100 eingeschraubt. In Auswurfrichtung Z hinter dem ringförmigen Element 160 sind auf dem Gehäuseumfang verteilt Fenster 152 vorgesehen, durch die Teile eines thermisch aktivierten Öffnungselementes 120 entweichen können. An einem ersten Ende bzw. einer ersten Kopfseite des Öffnungselements 120 liegt der Kolben 110 an. Das gegenüberliegende zweite Ende des Öffnungselements 120 liegt am Gehäuse 150 an. Aufgrund des Druckbehälterinnendrucks wird das Öffnungselement 120 im Gehäuse 150 vorgespannt.
  • Tritt nun ein thermisches Event ein, so wird das Öffnungselement 120 erwärmt. Wird die Auslösetemperatur vom Öffnungselement 120 erreicht, so wird dieses thermisch aktiviert. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel zerspringt dann die Glasampulle aufgrund des sich in der Glasampulle ausdehnenden Fluids. Die zerbrochene Glasampulle 120 kann nicht mehr die Gegenkraft aufbringen, die den Kolben 110 in der ersten Position hält. Folglich drückt der am Kolben 110 angreifende Innendruck des Brennstoffs den Kolben 110 in Auswurfrichtung Z. Durch die Längsverschiebung des Kolbens 110 werden die Scherben der Glasampulle 120 aus dem Zylinderabschnitt 140 ausgeschoben. Die Scherben verlassen den Zylinderabschnitt 140 im Auslassbereich 142. Gemäß dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel verfügt das ringförmige Element 160 über eine abgeschrägte Kante 162. die abgeschrägte Kante ist derart vorgesehen, dass einerseits der Kolben 110 nach der thermischen Aktivierung des Öffnungselements 120 sicher in der zweiten Position gehalten wird und andererseits die Scherben vom Öffnungselement 120 sicher ausgetragen werden. Die abgeschrägte Kante ist so vorgesehen, dass das ringförmige Element 160 sich in Auswurfrichtung Z allmählich verjüngt.
  • 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 102016206192 [0011]
    • DE 102016217028 [0011]
    • DE 102016213288 [0011]
    • DE 102016218692 [0011]
    • DE 102016222668 [0011]
    • DE 102017205645 [0011]

Claims (8)

  1. Thermisch aktivierbare Druckentlastungseinrichtung (100), umfassend: - einen in einem Zylinderabschnitt (140) längsverschiebbaren Kolben (110), und - ein thermisch auslösbares Öffnungselement (120); wobei das Öffnungselement (120) zumindest teilweise im Zylinderabschnitt (140) angeordnet ist; wobei der Zylinderabschnitt (140) einen Auslassbereich (142) aufweist, durch den das Öffnungselement (120) zumindest teilweise austragbar ist; wobei der Kolben (110) in einer ersten Position einen Druckentlastungsströmungspfad (130) verschließt und in einer zweiten Position den Druckentlastungsströmungspfad (130) freigibt; wobei das Öffnungselement (120) eingerichtet ist, im thermisch nicht ausgelösten Zustand den Kolben (110) in der ersten Position zu halten; wobei die Druckentlastungseinrichtung (100) ferner ein Element (160) zur Begrenzung der Längsbewegung vom Kolben (110) umfasst; wobei das Element (160) eingerichtet ist, die Längsbewegung zu begrenzen, ohne den Austrag des Öffnungselements (120) zu behindern.
  2. Thermisch aktivierbare Druckentlastungseinrichtung (100), umfassend: - einen in einem Zylinderabschnitt (140) längsverschiebbaren Kolben (110), und - ein thermisch auslösbares Öffnungselement (120); wobei das Öffnungselement (120) zumindest teilweise im Zylinderabschnitt (140) angeordnet ist; wobei der Zylinderabschnitt (140) einen Auslassbereich (142) aufweist, durch den das Öffnungselement (120) zumindest teilweise austragbar ist; wobei der Kolben (110) in einer ersten Position einen Druckentlastungsströmungspfad (130) verschließt und in einer zweiten Position den Druckentlastungsströmungspfad (130) freigibt; wobei das Öffnungselement (120) eingerichtet ist, im thermisch nicht ausgelösten Zustand den Kolben (110) in der ersten Position zu halten; wobei die Druckentlastungseinrichtung (100) ferner ein Element (160) zur Begrenzung der Längsbewegung vom Kolben (110) umfasst; i) wobei das Element (160) eine Kolbenauflagefläche (152) umfasst, die zur Begünstigung der Austragung des Öffnungselementes (120) eine abgerundete oder abgeschrägte Kante (162) aufweist; und/oder ii) wobei sich der Zylinderabschnitt (140) zur Ausbildung des Elementes (160) in Auswurfrichtung (Z) verjüngt; und/oder iii) wobei eine Kolbenauflagefläche (152) von in den Zylinderabschnitt (140) ragende Radialstege ausgebildet wird.
  3. Druckentlastungseinrichtung (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Kolben (110) an einer Kopfseite des Öffnungselementes (120) anliegt.
  4. Druckentlastungseinrichtung (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Kolben (110) in der zweiten Position das Entweichen von Brennstoff über den Auslassbereich (142) verhindert.
  5. Druckentlastungseinrichtung (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Element (160) ringförmig ausgebildet ist, und wobei im Inneren des Elementes (160) das Öffnungselement (120) aufgenommen ist.
  6. Druckentlastungseinrichtung (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei im Gehäuse der Druckentlastungseinrichtung mindestens ein Fenster (150) angeordnet ist, wobei das Fenster (152) in Auswurfrichtung hinter dem Element (160) angeordnet ist, wobei die aus dem Zylinderabschnitt (140) entweichenden Teile des Öffnungselementes (120) zumindest teilweise durch das mindestens eine Fenster entweicht.
  7. Druckbehältersystem, umfassend mindestens eine Druckentlastungseinrichtung (100) nach einem der vorherigen Ansprüche.
  8. Kraftfahrzeug, umfassend ein Druckbehältersystem nach Anspruch 7.
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015204292A1 (de) * 2015-03-10 2016-09-15 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Anzeige zur Indikation eines Druck- bzw. Schaltzustands für ein Kraftfahrzeug sowie Kraftfahrzeug
DE102016213288A1 (de) 2016-04-13 2017-10-19 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Druckentlastungsvorrichtung für mindestens einen Druckbehälter
DE102016217028A1 (de) 2016-09-07 2018-03-08 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Sicherheitssystem für einen Druckbehälter eines Fahrzeugs
DE102016218692A1 (de) 2016-09-28 2018-03-29 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Sicherheitssystem für einen Druckbehälter eines Kraftfahrzeugs
DE102016222668A1 (de) 2016-11-17 2018-05-17 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Drucktank-Anordnung für ein Fahrzeug
DE102017205645A1 (de) 2017-04-03 2018-10-04 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Sicherheitssystem für einen Druckbehälter eines Kraftfahrzeugs
DE102017221073A1 (de) * 2017-11-24 2019-05-29 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Sicherheitsventil für einen Druckbehälter mit einer Auslöseleitung sowie Druckbehältersystem

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015204292A1 (de) * 2015-03-10 2016-09-15 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Anzeige zur Indikation eines Druck- bzw. Schaltzustands für ein Kraftfahrzeug sowie Kraftfahrzeug
DE102016213288A1 (de) 2016-04-13 2017-10-19 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Druckentlastungsvorrichtung für mindestens einen Druckbehälter
DE102016217028A1 (de) 2016-09-07 2018-03-08 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Sicherheitssystem für einen Druckbehälter eines Fahrzeugs
DE102016218692A1 (de) 2016-09-28 2018-03-29 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Sicherheitssystem für einen Druckbehälter eines Kraftfahrzeugs
DE102016222668A1 (de) 2016-11-17 2018-05-17 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Drucktank-Anordnung für ein Fahrzeug
DE102017205645A1 (de) 2017-04-03 2018-10-04 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Sicherheitssystem für einen Druckbehälter eines Kraftfahrzeugs
DE102017221073A1 (de) * 2017-11-24 2019-05-29 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Sicherheitsventil für einen Druckbehälter mit einer Auslöseleitung sowie Druckbehältersystem

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