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Aus dem Stand der Technik sind Kraftfahrzeuge mit Druckbehältern bekannt. I.d.R. sind pro Kraftfahrzeug maximal drei große Druckbehälter vorgesehen. Solche Druckbehälter lassen sich aufgrund ihrer Ausmaße vergleichsweise schlecht in ein Kraftfahrzeug integrieren. Es gibt ferner Fahrzeugkonzepte, bei denen deutlich mehr Druckbehälter in das Kraftfahrzeug integriert werden, wobei jeder einzelne Druckbehälter in Gestalt eines Rohres vorgesehen ist. Druckbehältersysteme mit einer Vielzahl an Rohren lassen sich besser in den vorhandenen Bauraum integrieren. Nachteilig ist, dass solche Druckbehältersysteme vergleichsweise komplex und kostspielig sind, da sie denselben Anforderungen hinsichtlich Reichweite und Bauteilsicherheit genügen müssen.
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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, ein vergleichsweise einfaches, kostengünstiges, sicheres, leichtes und/oder bauraumoptimiertes Druckbehältersystem bereitzustellen. 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.
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Die hier offenbarte Technologie betrifft ein Druckbehältersystem für ein Kraftfahrzeug (z.B. Personenkraftwagen, Krafträder, Nutzfahrzeuge). Das Druckbehältersystem umfasst mehrere Druckbehälter zur Speicherung von Brennstoff. Die mehreren Druckbehälter sind untereinander über eine Innenfluidverbindung miteinander fluidverbunden. Die Innenfluidverbindung ist von einer Außenfluidverbindung im Wesentlichen brennstoffdicht umgeben. Sowohl die Innenfluidverbindung als auch die Außenfluidverbindung sind jeweils brennstoffdicht mit den mehreren Druckbehältern verbunden.
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Das Druckbehältersystem dient zur Speicherung von unter Umgebungsbedingungen gasförmigen Brennstoff. Das Druckbehältersystem kann beispielsweise in einem Kraftfahrzeug eingesetzt werden, das mit komprimiertem (auch Compressed Natural Gas oder CNG genannt) oder verflüssigtem (auch Liquid Natural Gas oder LNG genannt) 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, z.B. einer Brennstoffzelle oder einer Brennkraftmaschine.
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Ein solches Druckbehältersystem umfasst mehrere Druckbehälter. Die Druckbehälter können beispielsweise Hochdruckgasbehälter sein. Hochdruckgasbehälter sind ausgebildet, bei Umgebungstemperaturen Brennstoff dauerhaft bei einem nominalen Betriebsdruck (auch nominal working pressure oder NWP genannt) von mindestens 350 barü (= Überdruck gegenüber dem Atmosphärendruck) oder mindestens 700 barü zu speichern.
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Die einzelnen Druckbehälter können auch als Speicherrohre bezeichnet werden. Die Druckbehälter können kreisförmige oder ovale Querschnitte aufweisen. Beispielsweise können mehrere Druckbehälter vorgesehen sein, deren Längsachsen in der Einbaulage parallel zueinander verlaufen. Die einzelnen Druckbehälter können jeweils ein Länge-zu-DurchmesserVerhältnis mit einem Wert zwischen 5 und 200, bevorzugt zwischen 7 und 100, und besonders bevorzugt zwischen 9 und 50 aufweisen. Das Länge-zu-Durchmesser-Verhältnis ist der Quotient aus der Gesamtlänge der einzelnen Druckbehälter (z.B. Gesamtlänge eines Speicherrohrs ohne Fluidverbindungselemente) im Zähler und dem größten Außendurchmesser des Druckbehälters im Nenner. Die einzelnen Druckbehälter können unmittelbar benachbart zueinander angeordnet sein, beispielsweise in einem Abstand zueinander von weniger als 20 cm oder weniger als 15 cm oder weniger als 10 cm oder weniger als 5 cm.
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Bevorzugt kann eine Druckbehälterbaugruppe (auch „Container Assembly“ genannt) die Druckbehälter sowie permanent mit den Druckbehältern verbundene Trag-, Befestigungs- und/oder Schutzelemente aufweisen (z.B. Schutzschilder, Abschirmungen, Sperrschichten, Abdeckungen, Beschichtungen, Umwicklungen, etc.). Die Trag-, Befestigungs- und/oder Schutzelemente können zweckmäßig nur temporär und bevorzugt nur von Fachpersonal und/oder nicht zerstörungsfrei demontierbar sein. Vorteilhaft kann ferner vorgesehen sein, dass an beiden Enden jeweils für die mehreren Druckbehälter gemeinsame Karosserieanbindungspunkte vorgesehen sind, mittels derer die Baugruppe als Ganzes im Kraftfahrzeug befestigbar ist.
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Die Druckbehälterbaugruppe kann als Ganzes in den im Kraftfahrzeug vorgesehenen Einbauraum montierbar sein. Eine solche Baugruppe eignet sich besonders für flache Einbauräume, insbesondere im Unterflurbereich unterhalb des Fahrzeuginnenraums.
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Die einzelnen Druckbehälter sind parallel geschaltet. Die mehreren Druckbehälter sind untereinander über eine Innenfluidverbindung miteinander fluidverbunden. Die Innenfluidverbindung bildet i.d.R. eine unterbrechungsfreie Fluidverbindung unter den mehreren Druckbehältern aus. „Unterbrechungsfrei“ bedeutet in diesem Zusammenhang, dass zwischen den einzelnen Druckbehältern kein Ventil vorgesehen ist. Folglich weist der Brennstoffdruck in den verschiedenen Druckbehältern i.d.R. im Wesentlichen denselben Wert auf. Bevorzugt weist jeder der Druckbehälter nicht jeweils sein eigenes Tankabsperrventil auf, sondern es ist ein gemeinsames Absperrventil (en.: shut-off valve) vorgesehen, das das Gesamtsystem an Druckbehältern gegenüber dem Energiewandler absperren kann.
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Besonders bevorzugt sind die mehreren Druckbehälter beim funktionsgemäßen Betrieb des Kraftfahrzeugs unterbrechungsfrei mit einem gemeinsamen Tankabsperrventil verbunden. Das Tankabsperrventil kann bevorzugt innerhalb oder an der hier offenbarten mechanischen Einheit vorgesehen sein. Das Tankabsperrventil ist ein Ventil, dessen Eingangsdruck (im Wesentlichen) dem Druck der mehreren Druckbehälter entspricht. Das Tankabsperrventil ist insbesondere ein steuerbares bzw. regelbares und insbesondere stromlos geschlossenes Ventil. In der Verordnung (EU) Nr.
406/2010 der Kommission vom 26. April 2010 zur Durchführung der Verordnung (EG) Nr.
79/2009 des Europäischen Parlaments und des Rates über die Typgenehmigung von wasserstoffbetriebenen Kraftfahrzeugen wird ein solches Tankabsperrventil auch als erstes Ventil bezeichnet. Das Tankabsperrventil dient u.a. dazu, im Normalbetrieb die Fluidverbindung zwischen den einzelnen Druckbehältern und den nachgelagerten Komponenten der Brennstoffversorgungsanlage zu unterbrechen, beispielsweise falls das Kraftfahrzeug einen geparkten Zustand einnimmt, und/oder falls eine Fehlfunktion detektiert wurde und die Fluidverbindung aus zur Sicherheit unterbrochen werden soll. Bevorzugt ist das Tankabsperrventil in einem möglichst kurzen Abstand zu den mehreren Druckbehältern vorgesehen. Besonders bevorzugt in einem gemeinsamen Abschnitt der Innenfluidverbindung, der mit allen der mehreren Druckbehältern direkt fluidverbunden ist, so dass durch das Betätigen des Tankabsperrventils die Fluidverbindung aller der mehreren Druckbehälter unterbrochen wird. Vorteilhaft kann am Tankabsperrventil oder im gemeinsamen Abschnitt noch eine thermisch aktivierbare Druckentlastungsvorrichtung, auch thermally activated pressure relief device (=TPRD) genannt, und/oder ein manuell betätigbares Ventil vorgesehen sein. Das manuell betätigbare Ventil kann auch stromauf vom Tankabsperrventil vorgesehen sein und wird betätigt während des nicht funktionsgemäßen Betriebs des Kraftfahrzeugs, z.B. bei Wartungsarbeiten. Des Weiteren kann am Tankabsperrventil oder im gemeinsamen Abschnitt noch ein Bleedport bzw. ein Bleedvalve vorgesehen sein Ein Bleedport ist typischerweise ein Anschluss, über den Gas aus einem Druckbehälter auch beim Versagen der Ventile abgelassen werden kann. Ein Bleedvalve ist ein Ventil mit einer solchen Funktionalität. In einer bevorzugten Ausgestaltung bilden mehrere Rohrabschnitte die Innenfluidverbindung mit aus. In einer anderen Ausgestaltung können in einem massiven Körper ausgebildete Kanäle die Innenfluidverbindung aufnehmen. Der gemeinsame Abschnitt kann beispielsweise von einem Verteilerrohr ausgebildet werden, an dem Anschlussbereiche für die mehreren Druckbehälter vorgesehen sind. Am im normalen Verbraucherbetrieb stromab vom Tankabsperrventil gelegenen Anschluss kann beispielsweise eine gemeinsame Befüll- und Entnahmeleitung oder aber eine getrennte Befüllleitung und eine getrennte Entnahmeleitung vorgesehen sein. Auch kann das Tankabsperrventil mehrteilig ausgebildet sein. Die Außenfluidverbindung kann über einen Tankabsperrventilanschluss brennstoffdicht an das Tankabsperrventil angeschlossen sein. Hierzu kann an dem Tankabsperrventil ein Gewinde oder ähnliches vorgesehen sein.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung ist als Dichtmittel zwischen den jeweiligen Innenanschlüssen der Druckbehälter und der Innenfluidverbindung jeweils mindestens eine Radialdichtung vorgesehen. Vorteilhaft ist somit eine Rotation des Druckbehälters um seine Längsachse möglich.
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Zweckmäßig kann vorgesehen sein, dass die Außenfluidverbindung mit einer Überwurfmutter an den Außenanschluss befestigt ist. In einer alternativen Ausgestaltung kann eine Schneidringverschraubung vorgesehen sein. Eine solche Ausgestaltung ist besonders robust und ermöglicht auch die Rotation der Druckbehälter um ihre Längsachsen.
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Die Innenfluidverbindung ist von einer Außenfluidverbindung im Wesentlichen brennstoffdicht umgeben. Im Wesentlichen brennstoffdicht bedeutet in diesem Zusammenhang, dass Brennstoff, sofern im Inneren der Außenfluidverbindung vorhanden, beim bestimmungsgemäßen Betrieb nicht oder nur im für die Funktion unbedeutendem Maße (z.B. durch Permeation) in die Umgebung austritt.
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Sowohl die Innenfluidverbindung als auch die Außenfluidverbindung sind jeweils brennstoffdicht mit den mehreren Druckbehältern verbunden. Insbesondere können Leitungsabschnitte der Innenfluidverbindung und Leitungsabschnitte der Außenfluidverbindung zueinander konzentrisch verlaufend vorgesehen sein und gemeinsam einen doppelwandigen Rohrabschnitt ausbilden.
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Vorteilhaft kann die Außenfluidverbindung einen Berstdruck aufweisen, der ein Vielfaches vom nominalen Betriebsdruck der Innenfluidverbindung bzw. des Druckbehältersystems beträgt, bevorzugt zumindest das 1 -fache oder zumindest das 1,25-fache, oder zumindest das 1,5-fache oder zumindest das 2,25-fache vom nominalen Betriebsdruck der Innenfluidverbindung bzw. des Druckbehältersystems. Durch diese Doppelwandstruktur kann somit die Bauteilsicherheit weiter verbessert werden.
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Besonders bevorzugt weist die Außenfluidverbindung einen Mindestberstdruck auf, der den maximalen Arbeitsdruck übersteigt. Dadurch ist gewährleistet, dass eine Beschädigung oder eine Leckage der Innenfluidverbindung im Normalbetrieb durch die Außenfluidverbindung abgefangen werden kann, ohne dass die Außenfluidverbindung übermäßig viel Material benötigt.
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Der Innendurchmesser der Außenfluidverbindung ist größer oder gleich dem Außendurchmesser der Innenfluidverbindung. Der Innendurchmesser der Außenfluidverbindung ist deshalb deutlich größer als der Innendurchmesser der Innenfluidverbindung. Da die erforderliche Wandstärke, wie anhand der Kesselformel herleitbar, bei gleichen Materialeigenschaften und gleichen Berstdruckanforderungen, für die Außenfluidverbindung einen erheblichen Materialaufwand bedeutet, lässt sich dieser durch eine optimierte Berstdruckanforderung für die Außenfluidverbindung deutlich reduzieren. Vorteilhaft kann eine volle Redundanz (auch über den Normalbetriebsdruckbereich hinaus) durch die Außenfluidverbindung hergestellt werden, falls die Außenfluidverbindung die volle Berstdruckanforderung (und damit die entsprechend dickere Wandstärke) der Innenfluidverbindung standhält.
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Die Außenfluidverbindung kann ferner eingerichtet sein, mechanische Einwirkungen auf die Innenfluidverbindung zumindest teilweise zu reduzieren, so dass die Innenfluidverbindung bei Zusammenstößen besser geschützt ist. In einer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass an der Außenseite und/oder an der Innenseite der Außenfluidverbindung Energieabsorptionselemente bzw. Deformationselemente vorgesehen sind, die so ausgelegt sind, dass sie bei einem Zusammenstoß des Kraftfahrzeuges mit einem anderen Körper dauernd oder zeitweise ihre Abmessungen ändern, insbesondere durch plastische Verformung. Somit kann die Bauteilsicherheit weiter verbessert werden.
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Die Innenfluidverbindung und die Außenfluidverbindung können vorteilhaft eine vormontierte mechanische Einheit ausbilden, an die die mehreren Druckbehälter einzeln anschließbar sind. Somit kann sich die Montage und Demontage der Druckbehälter vereinfachen.
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In einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die einen Enden der mehreren Druckbehälter jeweils über die Außenfluidverbindung im Kraftfahrzeug mechanisch gelagert sind. Mit anderen Worten bildet die Außenfluidverbindung zusätzlich noch die mechanische Kopplung zwischen Fahrzeugkarosserie und den einzelnen Druckbehälter aus. Hierzu können an der Außenfluidverbindung Karosserieanbindungspunkte vorgesehen sein. Somit kann sich die Montage des Druckbehältersystems vereinfachen, da das Druckbehältersystem als vollständige Einheit in das Kraftfahrzeug montierbar ist.
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An jedem der mehreren Druckbehälter kann jeweils an einem Ende des Druckbehälters i) ein Innenanschluss für die Anbindung der Innenfluidverbindung und ii) ein Außenanschluss für die Anbindung der Außenfluidverbindung vorgesehen ist. Mithin sind an jedem Druckbehälter für die Innenfluidverbindung und die Außenfluidverbindung jeweils separate Anschlüsse vorgesehen. Dies kann ebenfalls zu einer erhöhten Bauteilsicherheit beitragen.
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Besonders bevorzugt sind sowohl der Innenanschluss als auch der Außenanschluss an einem metallischen Anschlussstück des jeweiligen Druckbehälters vorgesehen. Das Anschlussstück ist i.d.R. an der Öffnung des Druckbehälters an einem Ende des Druckbehälters vorgesehen. Das Anschlussstück ist i.d.R. einstückig mit der das Speichervolumen ausbildenden Druckbehälterwand ausgebildet. Kommt ein aus Faserverbundwerkstoff hergestellter Druckbehälter zum Einsatz, so können beispielsweise bei der Herstellung der faserverstärkten Schicht Bereiche des Anschlussstück mit umwickelt bzw. mit umflochten werden. Ein solches Anschlussstück wird oft auch als Boss bezeichnet. Das Anschlussstück ist regelmäßig koaxial zur Druckbehälterlängsachse ausgebildet. Der Innenanschluss und/oder der Außenanschluss können beispielsweise durch am Anschlussstück vorgesehene Gewinde ausgebildet werden. Ebenso ist es möglich, dass der Innenanschluss und/oder der Außenanschluss durch eine stoffschlüssige Verbindung, insbesondere durch Schweißen, hergestellt wird.
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Zweckmäßig ist das Anschlussstück aus Metall, insbesondere aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung bzw. aus Stahl oder einer Stahllegierung. Bevorzugt ist die das Speichervolumen ausbildende Druckbehälterwand und/oder das Anschlussstück aus einer Eisen-Kohlenstoff-Legierung hergestellt, bevorzugt mit einem Kohlenstoff-Massenanteil von maximal 2 Gewichtsprozent oder maximal 3 Gewichtsprozent, insbesondere ein austenitischer Stahl. Eine solche Metallschicht hat hervorragende mechanische Eigenschaften.
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Besonders bevorzugt kann die Metallschicht aus einem Material mit folgender Zusammensetzung hergestellt sein:
| Kohlenstoff: | von 0,38 Gewichtsprozent bis 0,45 Gewichtsprozent |
| Chrom: | von 0,60 Gewichtsprozent bis 1,00 Gewichtsprozent |
| Mangan: | von 0,40 Gewichtsprozent bis 0,80 Gewichtsprozent |
| Molybdän: | von 0,30 Gewichtsprozent bis 0,50 Gewichtsprozent |
| Nickel: | von 1,20 Gewichtsprozent bis 1,80 Gewichtsprozent |
| Silicium: | von 1,40 Gewichtsprozent bis 1,90 Gewichtsprozent |
| Vanadium: | von 0,05 Gewichtsprozent bis 0,15 Gewichtsprozent |
| Schwefel: | bis zu 0,015 Gewichtsprozent, |
| Phosphor: | bis zu 0,02 Gewichtsprozent, und |
im Übrigen Eisen.
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Fluidverbunden mit den Zwischenraum zwischen der Innenfluidverbindung und der Außenfluidverbindung kann mindestens eine Einrichtung zur direkten oder indirekten Detektion von in den Zwischenraum eingedrungenen Brennstoff vorgesehen sein. Unter Normalbedingungen ist dieser Zwischenraum i.d.R. drucklos. Erst bei einer Undichtigkeit von der Innenfluidverbindung im Fehlerfall würde dieser Zwischenbereich mit Brennstoff geflutet. Dies kann in einer vorteilhaften Ausgestaltung zur weiteren Diagnose verwendet werden. Hierzu kann in einer Ausgestaltung ein mit dem Zwischenraum fluidverbundener Drucksensor oder ein Brennstoffsensor vorgesehen sein, der Druckänderungen oder Änderungen in der Brennstoffkonzentration des Zwischenraums erfasst. Grundsätzlich kann jede geeignete Technologie zur direkten oder indirekten Erfassung von (Leckage)Brennstoff eingesetzt werden. Das Volumen des Zwischenraums sollte zur besseren Bauraumausnutzung möglichst klein. Gleichzeitig sollte für einen besseren Kollisionsschutz ein Spalt zwischen der Innenfluidverbindung und der Außenfluidverbindung vorgesehen sein. Der Spalt sollte bei mechanischer Belastung von außen auch ein Abgleiten der Innenfluidverbindung und der Außenfluidverbindung ermöglichen. Bevorzugt ist das Zwischenvolumen um den Faktor 1 bis 30 oder um den Faktor 2 bis 10 größer als das brennstoffführende Innenvolumen der Innenfluidverbindung. Der Zwischenraum kann dafür auch ganz oder teilweise mit Flüssigkeiten wie Schmiermittel (Öle, Fette etc.) oder auch Wasser gefüllt sein. Bevorzugt können die sich gegenüberliegenden Oberflächen, insbesondere die Innenoberfläche der Außenfluidverbindung und/oder die Außenoberfläche der Innenfluidverbindung, mit einer Niederreibwertoberfläche, z.B. Polytetrafluorethylen, beschichtet sein.
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In einer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die mehreren Druckbehälter, die Innenfluidverbindung und die Außenfluidverbindung in einem gemeinsamen Gehäuse des Druckbehältersystems aufgenommen sind. Das Gehäuse schützt die Druckbehälter und die Außenfluidverbindung vor thermischer und mechanischer Einwirkung.
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Die hier offenbarte Technologie wird nun anhand der schematischen 1 erläutert. Die 1 zeigt ein Druckbehältersystem mit drei Druckbehältern 100. Es könnte ebenso eine größere Anzahl an Druckbehältern vorgesehen sein. Z.B. könnte das Druckbehältersystem 3 bis 60 Druckbehälter oder 10 bis 30 Druckbehälter umfassen. Ferner vorteilhaft kann das Kraftfahrzeug mehrere Druckbehältersysteme aufweisen, die benachbart zueinander und/oder in verschiedenen Einbauräumen des Kraftfahrzeugs vorgesehen sind. Hier nicht gezeigt ist das evtl. vorgesehene Gehäuse, in welches das Druckbehältersystem aufgenommen ist. Die Druckbehälter 100 sind hier als längliche, rohrförmige Druckbehälter 100 ausgebildet, deren Längsachsen parallel zueinander verlaufen. Die Druckbehälter 100 sind unmittelbar benachbart zueinander ausgebildet. Die Druckbehälter 100 bilden zusammen eine im Wesentlichen rechteckförmige, flache Außenkontur aus und können somit gut in den Unterflur-Einbauraum integriert werden. Ebenfalls flach ausgebildet ist hier eine Einheit, die von der Innenfluidverbindung 110 und der Außenfluidverbindung 120 ausgebildet wird. Die Einheit bildet hier eine Sammelleitung (engl. „manifold“) aus.
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Jeder der Druckbehälter 100 ist über die Innenfluidverbindung 110 jeweils mit dem gemeinsamen Tankabsperrventil 140 und mit den anderen Druckbehältern 100 unterbrechungsfrei fluidverbunden, so dass in den einzelnen Druckbehältern 100 und in der Innenfluidverbindung 110 im Wesentlichen derselbe Druck herrscht. Nicht gezeigt ist die Anbindung der Innenfluidverbindung 110 mit den Druckbehältern 100 und mit dem Tankabsperrventil 140.
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In einer Ausgestaltung ragen die Druckbehälteranschlussenden der Innenfluidverbindung 110 jeweils in die Druckbehälter 100 hinein. Vorteilhaft kann der in den Druckbehälter 100 hineinragende Teil so gestaltet sein, dass sich in dem Druckbehälter 100 eine helixförmige Strömung ergibt. Zweckmäßig kann zwischen der in den Druckbehälter ragenden Außenwand der Innenfluidverbindung 110 und der Innenwand des Anschlussstücks 130 mindestens eine Radialdichtung vorgesehen sein, die die Verbindung zwischen den jeweiligen Druckbehälter 100 und der Innenfluidverbindung 110 gegenüber dem Zwischenraum Z abdichtet. Die Außenfluidverbindung 120 umgibt allseitig die Innenfluidverbindung 110 und verläuft in weiten Teilen konzentrisch zur Innenfluidverbindung 110. Die Außenfluidverbindung 120 umfasst hier eine Überwurfmutter (nicht gezeigt), die in ein Außengewinde des Außenanschlusses 150 des Anschlussstückes 130 eingreift. Das Anschlussstück 130 (der „Boss“) ist hier einstückig mit dem Druckbehälter 100 ausgebildet.
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In dieser Ausgestaltung ist kein zusätzliches Befestigungsmittel für die Innenfluidverbindung 110 vorgesehen. Vielmehr sorgt die Überwurfmutter der Außenfluidverbindung 120 gleichzeitig für die Befestigung der Innenfluidverbindung 110. Die Innenfluidverbindung 110 und die Außenfluidverbindung 120 bilden hier die doppelwandige Einheit aus, die die einen Enden der mehreren Druckbehälter 100 und das Tankabsperrventil 140 miteinander verbindet. Fluidverbunden mit dem Zwischenraum Z kann mindestens ein Sensor zur direkten oder indirekten Erfassung von Brennstoff angeordnet sein. Ferner könnten auch andere Komponenten des Druckbehältersystems, z.B. Sensoren zur Überwachung der Brennstofftemperatur bzw. des Brennstoffdrucks in den Druckbehältern und/oder in der Innenfluidverbindung 110 vorgesehen sein. Die Außenfluidverbindung 120 ist derart ausgebildet, dass die Außenfluidverbindung 120 im Wesentlichen denselben Drücken (insbesondere den nominalen Betriebsdrücken oder ein Vielfaches davon) standhält wie die Innenfluidverbindung 110. Falls in einem Fehlerfall Brennstoff aus der Innenfluidverbindung 110 austritt, so wäre die Außenfluidverbindung 120 in der Lage, eine unkontrollierte Ausbreitung des Brennstoffs zu vermeiden. Ferner bildet die Außenfluidverbindung 120 einen wirksamen Intrusionsschutz aus. Bei der Entnahme stromab vom Tankabsperrventil 140 ist hier eine gemeinsame Befüll- und Entnahmeleitung 170 vorgesehen.
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Mit anderen Worten betrifft die hier offenbarte Technologie ein Druckbehältersystem mit mehreren Druckbehältern. Eine (erste) Fluidverbindung soll durch eine mechanische Verbindung umgeben sein, wobei die mechanische Verbindung die (erste) Fluidverbindung im Sinne einer Doppelwandigkeit so umgibt, dass sie eine zweite Fluidverbindung zwischen den einzelnen Druckbehältern und dem Tankabsperrventil bzw. Abschlussventil schafft. Selbst wenn die erste (innere) Fluidverbindung versagt, hält die zweite (äußere) Fluidverbindung, die die mechanisch robuste Verbindung zwischen den einzelnen Druckbehältern und dem Tankabsperrventil schafft, immer noch, so dass ein Wasserstoffaustritt erfolgreich vermieden wird.
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Die einzelnen Druckbehälter 100 sind mit der Innenfluidverbindung 110 miteinander fluidverbunden. Diese erste Innenfluidverbindung 110 wird umgeben von der robusten mechanischen Verbindung 120 der Behälter, die zugleich eine Außenfluidverbindung 120 bildet. Die Außenfluidverbindung 120 ist an die jeweiligen Bosse 130 der Druckbehälter 100 mittels der Verbindung 150 dicht und mechanisch robust verbunden. Die Außenfluidverbindung 120 ist weiterhin mit dem Tankabsperrventil 140 mittels der Verbindung 160 dicht und mechanisch robust verbunden. Das Tankabsperrventil 140 verfügt über eine Zu- und Ableitung 170. Diese kann auch als zwei getrennte Leitungen auftreten. Ebenso könnten die Funktionen des Tankabsperrventils 140 auch auf mehrere Einheiten aufgeteilt werden. Unter Normalbedingungen ist der Zwischenraum zwischen der Außenfluidverbindung 120 und der Innenfluidverbindung 110 drucklos (abgesehen von evtl. vorhandenem Permeat). Erst bei einer Undichtigkeit von der Innenfluidverbindung 110 wird dieser Bereich mit Überdruck geflutet. Dies kann zur Diagnose verwendet werden (z.B. mittels Überdruckschalter und/oder Brennstoff-Sensoren). Der Boss 130 kann gegen die Innenfluidverbindung 110 durch eine Radialdichtung abgedichtet werden. Dadurch ist eine Rotation des einzelnen Druckbehälters 100 um die Längsachse möglich. Eine eigene mechanisch stabile Verbindung (zusätzlich zur Verbindung 150) ist dabei nicht unbedingt notwendig. Die mechanisch robuste und brennstoffdichte Verbindung 150 kann durch eine Überwurfmutter realisiert sein. Das ermöglicht die Rotation des einzelnen Druckbehälters 100 um die Längsachse.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 406/2010 [0010]
- EP 79/2009 [0010]
