DE102020120727A1 - Pressure relief assembly and pressure vessel assembly - Google Patents
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Abstract
Die hier offenbarte Technologie betrifft erfindungsgemäß eine Druckentlastungsanordnung 10 mit mindestens einer Druckentlastungseinrichtung 26 und mindestens einer Signaleinrichtung 40, wobei die Signaleinrichtung 40 dazu konfiguriert ist, ansprechend auf durch die Druckentlastungseinrichtung 26 durchströmendes Gas ein Signal zu erzeugen. Die hier offenbarte Technologie betrifft erfindungsgemäß ferner eine Druckbehälteranordnung 5 mit einem Druckbehälter 20 und mindestens einer Druckentlastungsanordnung 10.According to the invention, the technology disclosed here relates to a pressure relief arrangement 10 having at least one pressure relief device 26 and at least one signaling device 40, the signaling device 40 being configured to generate a signal in response to gas flowing through the pressure relief device 26. According to the invention, the technology disclosed here also relates to a pressure vessel arrangement 5 with a pressure vessel 20 and at least one pressure relief arrangement 10.
Description
Die hier offenbarte Technologie betrifft eine Druckentlastungsanordnung sowie eine Druckbehälteranordnung mit mindestens einem Druckbehälter und mindestens einer Druckentlastungsanordnung.The technology disclosed herein relates to a pressure relief assembly and a pressure vessel assembly having at least one pressure vessel and at least one pressure relief assembly.
Druckbehälter können beispielsweise in Kraftfahrzeugen verwendet werden, um gasförmigen Brennstoff wie beispielsweise Erdgas oder Wasserstoff zu speichern. Da Druckbehälter unter hohem Gasdruck stehen können, werden häufig Druckentlastungseinrichtungen vorgesehen, welche auf einen zu hohen Druck mit der Abgabe von Gas reagieren können. Dadurch kann Gasdruck im Druckbehälter oder auch in umgebenden Komponenten abgebaut werden und es kann somit die Sicherheit erhöht werden.For example, pressure vessels can be used in motor vehicles to store gaseous fuel such as natural gas or hydrogen. Since pressure vessels can be under high gas pressure, pressure relief devices are often provided, which can respond to excessive pressure by releasing gas. As a result, gas pressure in the pressure vessel or also in the surrounding components can be reduced and safety can thus be increased.
Es hat sich jedoch als schwierig herausgestellt, in bestimmten Situationen wie beispielsweise nach einem Unfall zu erkennen, ob eine Druckentlastungseinrichtung für einen Druckabbau gesorgt hat oder nicht. Davon kann beispielsweise abhängen, ob ein Kraftfahrzeug nach einem Unfall ohne weitere Maßnahmen gefahrlos abgeschleppt werden kann oder ob vorher weitere Maßnahmen zur Entleerung eines Druckbehälters nötig sind.However, it has turned out to be difficult to recognize in certain situations, such as after an accident, whether a pressure relief device has caused a pressure reduction or not. This can depend, for example, on whether a motor vehicle can be towed away safely after an accident without further measures or whether further measures for emptying a pressure vessel are necessary beforehand.
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, eine Druckentlastungseinrichtung so weiterzubilden, dass deren Auslösung in einfacher Weise erkannt werden kann. Weitere bevorzugte Aufgaben können sich aus den vorteilhaften Effekten der hier offenbarten Technologie ergeben. Die Aufgaben werden gelöst durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche. Die abhängigen Ansprüche stellen bevorzugte Ausgestaltungen dar.It is a preferred object of the technology disclosed herein to mitigate or obviate at least one disadvantage of a previously known solution or to propose an alternative solution. It is in particular a preferred object of the technology disclosed here to further develop a pressure relief device in such a way that its triggering can be recognized in a simple manner. Other preferred objects may arise from the beneficial effects of the technology disclosed herein. The objects are solved by the subject matter of the independent patent claims. The dependent claims represent preferred embodiments.
Die hier offenbarte Technologie betrifft eine Druckentlastungsanordnung mit (i) mindestens einer Druckentlastungseinrichtung, die an mindestens einen Druckbehälter fluidisch anschließbar ist, und (ii) mindestens einer Signaleinrichtung, wobei die Signaleinrichtung dazu konfiguriert ist, ansprechend auf durch die Druckentlastungseinrichtung durchströmendes Gas ein Signal zu erzeugen. Dadurch kann anhand des Signals in einfacher Weise erkannt werden, ob durch die Druckentlastungseinrichtung Gas strömt oder Gas geströmt ist, so dass deren Auslösung erkannt werden kann. Das Signal kann beispielsweise nur für die Zeit des Durchströmens vorhanden sein oder es kann auch für einen längeren Zeitraum vorhanden sein, so dass beispielsweise auch längere Zeit nach einem Unfall, nach welchem die Druckentlastungseinrichtung ausgelöst hat und Gas abgelassen hat, immer noch die Auslösung erkannt werden kann und somit zuverlässig festgestellt werden kann, dass eine Druckentlastung vorgenommen wurde und das Kraftfahrzeug beispielsweise gefahrlos auf einen Abschleppwagen verladen werden kann.The technology disclosed here relates to a pressure relief arrangement having (i) at least one pressure relief device which can be fluidically connected to at least one pressure vessel, and (ii) at least one signal device, the signal device being configured to generate a signal in response to gas flowing through the pressure relief device . As a result, the signal can be used to identify in a simple manner whether gas is flowing or has flowed through the pressure relief device, so that its triggering can be detected. The signal can, for example, only be present for the time of the flow or it can also be present for a longer period of time, so that, for example, even a long time after an accident, after which the pressure relief device has been triggered and gas has been released, the triggering can still be detected and it can thus be reliably determined that the pressure has been relieved and the motor vehicle can, for example, be safely loaded onto a tow truck.
Die Druckentlastungseinrichtung kann insbesondere für den Fall einer Fehlfunktion einer anderen Komponente und/oder einer äußeren thermischen und/oder mechanischen Einwirkung (zum Beispiel Unfall, lokale Flamme, etc.) vorgesehen sein, wobei es aufgrund einer solchen Fehlfunktion oder Einwirkung insbesondere zu einem Störfall kommen kann. Im Fall eines solchen Störfalls ist die Druckentlastungseinrichtung insbesondere dazu eingerichtet, den Druck im Druckbehälter oder in einer auch weitere Komponenten umfassenden Druckbehälteranordnung zu verringern. Die Druckentlastungseinrichtung ist hierzu typischerweise fluidverbunden mit mindestens einem Druckbehälter. Die Druckentlastungseinrichtung kann zweckmäßig eingerichtet sein, zur Druckentlastung des Druckbehälters einen Brennstoffentnahmemassenstrom zu ermöglichen, der größer (zum Beispiel mindestens um den Faktor 1,5, 2, 5, 10, 100 oder höher) ist als der maximale Brennstoffentnahmemassenstrom durch den Entnahmepfad zu mindestens einem Energiewandler (in der Regel durch ein Tankabsperrventil). Die Druckentlastungseinrichtung kann eine thermisch aktivierbare Druckentlastungseinrichtung sein. Die thermisch aktivierbare Druckentlastungseinrichtung, auch Thermal Pressure Relief Device (=TPRD) oder Thermosicherung genannt, ist in der Regel benachbart zum Druckbehälter vorgesehen. Bei Hitzeeinwirkung (zum Beispiel durch Flammen) wird durch das TPRD der im Druckbehälter gespeicherte Brennstoff in die Umgebung abgelassen. Die Druckentlastungseinrichtung lässt den Brennstoff insbesondere ab, sobald die Auslösetemperatur des TPRD überschritten wird (= wird thermisch aktiviert). Es können ferner Auslöseleitungen vorgesehen sein. Ein solches System zur thermischen Druckentlastung ist beispielsweise in der deutschen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer
Die Druckentlastungseinrichtung kann insbesondere mindestens ein thermisch aktivierbares bzw. betätigbares Öffnungselement aufweisen. Bei der thermischen Aktivierung, üblicherweise bei einer Auslösetemperatur von 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. Der Begriff „Öffnungselement“ ist im Rahmen der hier offenbarten Technologie auf den Bereich der Druckentlastungseinrichtung beschränkt, der durch die thermische Aktivierung in seiner Form veränderbar bzw. zerstörbar ist. 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 typischerweise so gewählt, dass bei einem thermischen Ereignis, zum Beispiel einem Fahrzeugbrand, ein Bersten des Druckbehälters durch thermische Strukturschwächung vermieden wird.The pressure relief device can in particular have at least one opening element that can be thermally activated or actuated. During thermal activation, usually at a triggering temperature of approx. 110 °C and more, the opening elements change their shape or are destroyed (= thermal activation). This opens the pressure relief device. The opening element can change its shape as a result of the thermal activation. Alternatively or additionally, the opening element can be destroyed by thermal activation. The term "Off ing element" is limited within the scope of the technology disclosed here to the area of the pressure relief device, the shape of which can be changed or destroyed as a result of thermal activation. In the closed state of the pressure relief device, the opening element has the direct or indirect effect that the pressure relief device does not release a flow path from the interior of the pressure vessel to the environment. In the case of indirect closing, the opening element holds a valve body, for example, with the valve body in turn closing the pressure relief device. The opening element is designed in such a way that it opens at a triggering temperature, for example of 110° C., ie it releases the flow path from the interior of the pressure vessel to the environment. The triggering temperature is typically selected in such a way that, in the event of a thermal event, for example a vehicle fire, the pressure vessel is prevented from bursting due to thermal structural weakening.
Druckentlastungseinrichtungen mit solchen Öffnungselementen sind beispielsweise in den deutschen Patentanmeldungen
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 (zum Beispiel Glas) umgeben ist. Das Material für die Glasampulle ist nicht auf „Glas“ beschränkt, sondern es kann jedes Material gewählt werden, das 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).The opening element can be designed as a glass ampoule, for example. Such a glass ampoule is a fluid-filled bursting body. The glass ampoule has a closed fluid volume which is surrounded by a material (e.g. glass) which is comparatively brittle or breakable even at the triggering temperature. The material for the glass ampoule is not limited to "glass", but any material that is sufficiently brittle can be selected. The fluid volume is filled with a fluid which expands comparatively strongly when heated. If the temperature now rises to the triggering temperature, the glass ampoule breaks and thus triggers the pressure relief device (= release of the flow path to the environment).
Alternativ oder zusätzlich kann ein Schmelzlot vorgesehen sein, bevorzugt ein eutektisches Schmelzlot. 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.Alternatively or additionally, a fusible link can be provided, preferably a eutectic fusible link. If the temperature in the pressure relief device rises to the triggering temperature, the fusible link becomes soft. The softened fusible link is deformed by a force generated directly or indirectly by the internal pressure of the pressure vessel. This deformation of the fusible link triggers the pressure relief device.
Ferner kann das Öffnungselement auch ein Formgedächtnismaterial umfassen, insbesondere einen Formgedächtnisdraht. Das Formgedächtnismaterial kann insbesondere ausgebildet sein, bei einer Temperatur unterhalb der Auslösetemperatur eine erste Form einzunehmen, die sich von der zweiten Form unterscheidet, die sich mit Überschreiten der Auslösetemperatur einstellt. Konkrete Ausbildungen einer Druckentlastungseinrichtung mit einer Glasampulle, einem Schmelzlot und/oder einem Formgedächtnismaterial sind dem Fachmann bekannt. Beispielsweise offenbart die
Die Druckentlastungseinrichtung kann gemäß einer möglichen Ausführung als Ferndruckentlastungseinrichtung ausgeführt sein, welche eine aus der Ferne aktivierbare Druckentlastungskomponente darstellen kann.According to one possible embodiment, the pressure relief device can be designed as a remote pressure relief device, which can represent a pressure relief component that can be activated remotely.
Die Druckentlastungseinrichtung kann beispielsweise direkt an einem Druckbehälter fluidisch anschließbar sein, beispielsweise kann sie Teil eines On-Tank-Valves oder einer sonstigen Ventilanordnung sein. Sie kann beispielsweise in einem Boss oder einem Anschlussstück des Druckbehälters angeordnet sein. Auch andere Verbindungsmöglichkeiten sind jedoch denkbar, beispielsweise kann die Druckentlastungseinrichtung an einem Hochdruckleitungssystem oder an einem Mitteldruckleitungssystem oder auch an einer anderen Stelle angeschlossen sein, welche zumindest in einigen Situationen eine fluidische Verbindung zum Druckbehälter erlaubt.The pressure relief device can, for example, be connected fluidically directly to a pressure vessel, for example it can be part of an on-tank valve or some other valve arrangement. It can be arranged, for example, in a boss or a connection piece of the pressure vessel. However, other connection options are also conceivable, for example the pressure relief device can be connected to a high-pressure line system or to a medium-pressure line system or at another point which at least in some situations allows a fluidic connection to the pressure vessel.
Als Signaleinrichtung kann grundsätzlich jegliches Element angesehen werden, welches ansprechend auf ein durch die Druckentlastungseinrichtung durchströmendes Gas irgendeine Art von Signal erzeugt. Ein Signal ist dabei typischerweise akustisch, optisch, haptisch oder auf andere Weise für menschliche Sinne wahrnehmbar und/oder ist für elektronische Einrichtungen wahrnehmbar. Eine direkte Wahrnehmbarkeit durch menschliche Sinne kann insbesondere die Erkennung einer Auslösung an einer Unfallstelle erleichtern, da in diesem Fall nicht auf technische Hilfsmittel zurückgegriffen werden muss. Die Erkennbarkeit des Signals durch elektronische Einrichtungen kann die automatisierte Weiterverarbeitung erleichtern.In principle, any element which generates any type of signal in response to a gas flowing through the pressure relief device can be regarded as a signaling device. A signal is typically perceptible acoustically, optically, haptically or in some other way to the human senses and/or is perceptible to electronic devices. Direct perceptibility through human senses can in particular make it easier to recognize a deployment at the scene of an accident, since technical aids do not have to be used in this case. The recognizability of the signal by electronic devices can facilitate automated further processing.
Typischerweise ist die Signaleinrichtung so ausgebildet, dass es gerade das durchströmende Gas ist, welches das Signal erzeugt. Hierzu kann insbesondere auf die im durchströmenden Gas enthaltene kinetische Energie zurückgegriffen werden, welche das Signal auslösen kann.The signaling device is typically designed in such a way that it is precisely the gas flowing through which generates the signal. For this purpose, in particular, the kinetic energy contained in the gas flowing through can be used, which can trigger the signal.
Insbesondere kann die Signaleinrichtung ein Signalelement aufweisen, das von dem durchströmenden Gas bewegt wird. Ein solches Signalelement kann insbesondere eine unmittelbare Umsetzung der Bewegung des durchströmenden Gases in eine Bewegung des Signalelements ermöglichen. Dies kann direkt oder auch indirekt, beispielsweise über einen Seilzug, erfolgen. Das Signalelement kann beispielsweise nach seiner Bewegung in dem Zustand nach Bewegung verbleiben, so dass eine dauerhafte Erkennung der Auslösung der Druckentlastungseinrichtung möglich ist.In particular, the signaling device can have a signaling element that is moved by the gas flowing through. Such a signaling element can, in particular, enable the movement of the gas flowing through to be directly converted into a movement of the signaling element. This can be done directly or indirectly, for example via a cable pull. The signal element can, for example, remain in the state after movement after it has been moved, so that it is possible to continuously detect that the pressure relief device has been triggered.
Das Signal kann insbesondere von kinetischer Energie des durchströmenden Gases erzeugt werden. Dabei kann ausgenutzt werden, dass ausströmendes Gas im Falle einer Druckentlastung typischerweise eine ausreichende kinetische Energie hat, um eine Auslösung der Signaleinrichtung zu veranlassen. Auf zusätzliche Energiequellen kann vorteilhaft verzichtet werden. Dies ermöglicht eine einfache und auch sichere Ausführung.The signal can be generated in particular by the kinetic energy of the gas flowing through. In this case, use can be made of the fact that escaping gas in the event of a pressure relief typically has sufficient kinetic energy to cause the signaling device to be triggered. Additional energy sources can advantageously be dispensed with. This enables a simple and safe execution.
Die Signaleinrichtung kann gemäß einer Ausführung eine Einrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie durch das durchströmende Gas aufweisen. Dadurch kann die im durchströmenden Gas enthaltene kinetische Energie unmittelbar zur Erzeugung elektrischer Energie verwendet werden. Mittels dieser elektrischen Energie kann ein Signal erzeugt werden. Die Einrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie kann insbesondere eine Turbine und einen Generator aufweisen. Die Turbine kann insbesondere von dem durchströmenden Gas umströmt werden und dadurch angetrieben werden. Der Generator kann mit der Turbine derart verbunden sein, dass er bei Drehung der Turbine elektrischen Strom erzeugt.According to one embodiment, the signaling device can have a device for generating electrical energy from the gas flowing through. As a result, the kinetic energy contained in the gas flowing through can be used directly to generate electrical energy. A signal can be generated using this electrical energy. The device for generating electrical energy can in particular have a turbine and a generator. In particular, the gas flowing through can flow around the turbine and be driven thereby. The generator can be connected to the turbine in such a way that it generates electricity when the turbine rotates.
Die Signaleinrichtung kann gemäß einer Ausführung ein elektrisch betätigbares Signalmittel aufweisen, welches zur elektrischen Versorgung mit der Einrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie verbunden ist. Dies kann insbesondere bedeuten, dass das elektrisch betätigbare Signalmittel dann und genau dann mit elektrischer Energie versorgt wird, wenn diese elektrische Energie von der Einrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie zur Verfügung gestellt wird, d.h. wenn Gas durch die Druckentlastungseinrichtung strömt. Beispielsweise kann somit ein direkter Zusammenhang zwischen durchströmendem Gas, daraus erzeugter elektrischer Energie und einem dadurch betätigten elektrisch betätigbaren Signalmittel hergestellt werden, welcher eine einfache Ausführung und eine zuverlässige Funktion ermöglicht. Ein elektrisch betätigbares Signalmittel kann beispielsweise als Lampe oder Schallerzeugungsvorrichtung ausgeführt sein.According to one embodiment, the signaling device can have an electrically actuable signaling means, which is connected to the device for generating electrical energy for the electrical supply. In particular, this can mean that the electrically actuable signaling means is supplied with electrical energy when and precisely when this electrical energy is made available by the device for generating electrical energy, i.e. when gas flows through the pressure relief device. For example, a direct connection can thus be established between the gas flowing through, the electrical energy generated therefrom and an electrically actuable signaling means actuated thereby, which enables a simple design and a reliable function. An electrically actuable signaling means can be designed, for example, as a lamp or a sound-generating device.
Die Signaleinrichtung kann insbesondere einen Mitnehmer aufweisen, der von dem durchströmenden Gas bewegbar ist. Ein solcher Mitnehmer kann insbesondere weitere Komponenten bewegen, welche das Signal erzeugen können. Er ermöglicht eine einfache Ausführung, da die kinetische Energie im durchströmenden Gas typischerweise ausreicht, um einen Mitnehmer zu betätigen. Der Mitnehmer kann beispielsweise drehbar oder schwenkbar gelagert sein, so dass er vom durchströmenden Gasfluss bewegt wird. Er kann beispielsweise als flächiges Element ausgeführt sein. Außerdem kann er beispielsweise als Turbine ausgeführt sein. In diesem Fall betätigt die Turbine typischerweise keinen Generator, sondern beispielsweise einen Seilzug.The signaling device can in particular have a driver which can be moved by the gas flowing through. Such a driver can in particular move other components that can generate the signal. It enables a simple design, since the kinetic energy in the gas flowing through is typically sufficient to actuate a driver. The driver can, for example, be rotatably or pivotably mounted so that it is moved by the gas flow flowing through. For example, it can be designed as a flat element. It can also be designed as a turbine, for example. In this case, the turbine typically does not actuate a generator but, for example, a cable pull.
Die Signaleinrichtung kann gemäß einer Ausführung ein mechanisches Signalmittel aufweisen, das von dem Mitnehmer betätigbar ist. Anders ausgedrückt kann eine mechanische Verbindung zwischen dem Mitnehmer und dem mechanischen Signalmittel vorhanden sein, so dass eine Bewegung des Mitnehmers, welche durch den durchströmenden Gasfluss ausgelöst wird, zu einer Bewegung des Signalmittels führen kann. Der Mitnehmer und das mechanische Signalmittel können insbesondere mittels eines Seilzugs miteinander verbunden sein. Dies erlaubt eine einfache und zuverlässige Ausführung, wobei durch den Seilzug auch Distanzen überbrückbar sind, so dass Signalmittel und Mitnehmer an jeweils geeigneten Stellen platziert werden können.According to one embodiment, the signaling device can have a mechanical signaling means that can be actuated by the driver. In other words, there can be a mechanical connection between the driver and the mechanical signaling means, so that a movement of the driver, which is triggered by the gas flow flowing through, can lead to a movement of the signaling means. The driver and the mechanical signaling means can be connected to one another in particular by means of a cable pull. This allows for a simple and reliable design, with the cable pull also being able to bridge distances, so that signaling means and carriers can be placed at appropriate locations.
Die Signaleinrichtung kann gemäß einer Ausführung eine Funkeinrichtung zur Erzeugung eines Funksignals aufweisen. Dadurch kann ein elektronisch verarbeitbares Funksignal erzeugt werden, welches beispielsweise von geeigneten Einrichtungen empfangen werden kann. Beispielsweise kann dadurch eine automatisierte Auswertung erfolgen, wodurch beispielsweise automatisiert Hilfsmaßnahmen eingeleitet werden können oder eine Entscheidung über notwendige Sicherheitsmaßnahmen getroffen werden kann.According to one embodiment, the signaling device can have a radio device for generating a radio signal. As a result, an electronically processable radio signal can be generated, which can be received, for example, by suitable devices. For example, an automated evaluation can be carried out as a result, whereby, for example, auxiliary measures can be initiated automatically or a decision can be made about necessary security measures.
Die Funkeinrichtung kann zur elektrischen Versorgung insbesondere mit der Einrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie verbunden sein. Dies kann insbesondere bedeuten, dass die Funkeinrichtung dann und nur dann mit elektrischer Energie versorgt wird, wenn Gas durch die Druckentlastungseinrichtung strömt. Die Funkeinrichtung kann insbesondere dazu ausgebildet sein, das Funksignal sofort bei Vorhandensein einer ausreichenden Energieversorgung auszusenden.For the electrical supply, the radio device can be connected in particular to the device for generating electrical energy. In particular, this can mean that the radio device is supplied with electrical energy when and only when gas is flowing through the pressure relief device. In particular, the radio device can be designed to transmit the radio signal immediately when there is a sufficient energy supply.
Die Signaleinrichtung kann gemäß einer Ausführung eine elektrische Leitung aufweisen, die von durchströmendem Gas durchtrennt wird, wobei das Signal ein über die elektrische Leitung messbarer Widerstand ist. Dies kann eine Ausführung sein, in welcher die elektrische Leitung typischerweise solange intakt ist und somit einen nur sehr geringen messbaren Widerstand hat, solange die Druckentlastungseinrichtung nicht ausgelöst hat. Löst jedoch die Druckentlastungseinrichtung aus, wird die elektrische Leitung von dem durchströmenden Gas zerstört, wodurch der messbare Widerstand sehr hoch bzw. unendlich ist. Dies kann in einfacher Weise unter Verwendung einfacher Messmittel erkannt werden.According to one embodiment, the signaling device can have an electrical line which is severed by the gas flowing through, the signal being measurable via the electrical line resistance is. This can be an embodiment in which the electrical line is typically intact and thus has only a very low measurable resistance as long as the pressure relief device has not triggered. However, if the pressure relief device is triggered, the electrical line is destroyed by the gas flowing through, as a result of which the measurable resistance is very high or infinite. This can easily be detected using simple measuring equipment.
Gemäß jeweiligen Ausführungen ist die Druckentlastungseinrichtung eine mechanische und/oder eine thermische Druckentlastungseinrichtung. Eine mechanische Druckentlastungseinrichtung kann insbesondere auf einen vorhandenen Überdruck reagieren. Eine thermische Druckentlastungseinrichtung kann insbesondere auf eine zu hohe Temperatur reagieren. Auf die oben bereits gegebenen Ausführungen sei verwiesen.According to respective embodiments, the pressure relief device is a mechanical and/or a thermal pressure relief device. A mechanical pressure relief device can react in particular to an existing overpressure. A thermal pressure relief device can react in particular to an excessively high temperature. Reference is made to the statements already given above.
Die Signaleinrichtung kann insbesondere fluidisch stromauf oder stromab der Druckentlastungseinrichtung angeordnet sein. Die Druckentlastungseinrichtung kann beispielsweise an einem Leitungssystem angeschlossen sein, und die Signaleinrichtung kann in dem Leitungssystem angeordnet sein oder kann Bestandteil dieses Leitungssystems sein.In particular, the signaling device can be arranged fluidically upstream or downstream of the pressure relief device. The pressure relief device can be connected to a line system, for example, and the signaling device can be arranged in the line system or can be part of this line system.
Die hier offenbarte Technologie betrifft ferner eine Druckbehälteranordnung mit (i) mindestens einem Druckbehälter und (ii) mindestens einer Druckentlastungsanordnung wie hierin beschrieben, wobei ein Eingang der Druckentlastungseinrichtung mit einem Innenraum des mindestens einen Druckbehälters fluidisch verbunden ist.The technology disclosed herein further relates to a pressure vessel assembly having (i) at least one pressure vessel and (ii) at least one pressure relief assembly as described herein, wherein an inlet of the pressure relief device is fluidically connected to an interior of the at least one pressure vessel.
Mittels einer solchen Druckbehälteranordnung können die weiter oben bereits beschriebenen Vorteile erreicht werden. Die fluidische Verbindung zwischen dem Eingang der Druckentlastungseinrichtung der Druckentlastungsanordnung und dem Innenraum des mindestens einen Druckbehälters kann dabei beispielsweise derart erfolgen, dass die Druckentlastungseinrichtung unmittelbar am Druckbehälter angeordnet ist, beispielsweise in einem Boss des Druckbehälters und/oder als Bestandteil eines On-Tank-Valves des Druckbehälters, oder sie kann auch separat vom Druckbehälter vorgesehen sein. Der Druckbehälter kann insbesondere an einer hierfür geeigneten Stelle im Kraftfahrzeug verbaut sein, beispielsweise in einem ausreichend großen Bauraum. Es kann sich beispielsweise um einen großvolumigen Druckbehälter oder auch um einen Kettentank handeln, wobei letzterer beispielsweise mehrere Speicherrohre aufweisen kann, die kleiner sind und einen vorhandenen Bauraum gut ausnutzen können. Die hier offenbarte Technologie ist unabhängig von der Ausführung des Druckbehälters anwendbar. Der Eingang ist insbesondere ein Anschluss der Druckentlastungseinrichtung, an dem ein unter hohem Druck stehendes Behältnis anschließbar ist, um es wenn nötig zu entlasten, also Gas ausströmen zu lassen.The advantages already described above can be achieved by means of such a pressure vessel arrangement. The fluidic connection between the inlet of the pressure relief device of the pressure relief arrangement and the interior of the at least one pressure vessel can be established, for example, in such a way that the pressure relief device is arranged directly on the pressure vessel, for example in a boss of the pressure vessel and/or as part of an on-tank valve of the Pressure vessel, or it can also be provided separately from the pressure vessel. In particular, the pressure vessel can be installed at a suitable location in the motor vehicle, for example in a sufficiently large installation space. It can be, for example, a large-volume pressure vessel or a chain tank, the latter being able to have, for example, several storage tubes that are smaller and can make good use of the available installation space. The technology disclosed herein is applicable regardless of the design of the pressure vessel. The input is in particular a connection of the pressure relief device, to which a container under high pressure can be connected in order to relieve it if necessary, ie to let gas flow out.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführung sind elektronische Komponenten der Signaleinrichtung im Druckbehälter angeordnet. Dadurch können diese elektronischen Komponenten besonders gut geschützt werden, da der Druckbehälter typischerweise an einer geschützten Stelle im Kraftfahrzeug eingebaut ist, welche durch einen Unfall meistens nicht besonders in Mitleidenschaft gezogen wird, und der Druckbehälter bietet ferner einen zusätzlichen Schutz, da er typischerweise sehr stabil ausgeführt ist. Die Zuverlässigkeit der Signaleinrichtung kann dadurch erhöht werden.According to an advantageous embodiment, electronic components of the signaling device are arranged in the pressure vessel. As a result, these electronic components can be protected particularly well, since the pressure vessel is typically installed in a protected location in the motor vehicle, which is usually not particularly affected by an accident, and the pressure vessel also offers additional protection because it is typically very stable is. The reliability of the signaling device can be increased as a result.
Ein Druckbehälter kann insbesondere für ein Kraftfahrzeug (zum Beispiel Personenkraftwagen, Krafträder, Nutzfahrzeuge) verwendet werden. Ein Druckbehälter dient typischerweise zur Speicherung von unter Umgebungsbedingungen gasförmigem Brennstoff. Der Druckbehälter 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. Der Druckbehälter ist insbesondere mit mindestens einem Energiewandler fluidverbunden, der eingerichtet ist, die chemische Energie des Brennstoffs in andere Energieformen umzuwandeln. Ein Druckbehälter kann insbesondere als Composite Overwrapped Pressure Vessel ausgeführt sein. Der Druckbehälter kann beispielsweise ein kryogener Druckbehälter oder ein 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. Ein kryogener Druckbehälter ist geeignet, den Brennstoff bei den vorgenannten Betriebsdrücken auch bei Temperaturen zu speichern, die deutlich (zum Beispiel mehr als 50 K oder mehr als 100 K) unter der Betriebstemperatur des Kraftfahrzeugs liegen.A pressure vessel can be used in particular for a motor vehicle (for example passenger cars, motorcycles, commercial vehicles). A pressure vessel is typically used to store fuel that is gaseous under ambient conditions. The pressure vessel can be used, for example, in a motor vehicle that is operated with compressed (also called Compressed Natural Gas or CNG) or liquefied (also called Liquid Natural Gas or LNG) natural gas or with hydrogen. The pressure vessel is fluidly connected in particular to at least one energy converter which is set up to convert the chemical energy of the fuel into other forms of energy. A pressure vessel can be designed in particular as a composite overwrapped pressure vessel. The pressure vessel can be, for example, a cryogenic pressure vessel or a high-pressure gas vessel. High-pressure gas tanks are designed to permanently store fuel at ambient temperatures at a nominal operating pressure (also called nominal working pressure or NWP) of at least 350 bar overpressure (= excess pressure compared to atmospheric pressure) or at least 700 bar overpressure. A cryogenic pressure vessel is suitable for storing the fuel at the aforementioned operating pressures even at temperatures that are significantly (for example more than 50 K or more than 100 K) below the operating temperature of the motor vehicle.
Der Druckbehälter kann insbesondere ein Anschlussstück aufweisen, welches auch als Boss bezeichnet werden kann. Das Anschlussstück ist in der Druckbehälteröffnung des Druckbehälters vorgesehen. In der Regel ist das Anschlussstück in der an einem Ende des Druckbehälters vorgesehenen Druckbehälteröffnung eingeschraubt, insbesondere in einem aus Metall hergestellten Boss. Ein solches Anschlussstück ist dann als Anschlusseinheit ausgebildet und umfasst in der Regel auch ein Tankabsperrventil oder ein On-Tank-Valve. Diese Anschlusseinheit wird in der Regel mit Brennstoffleitungen fluidverbunden. Zweckmäßig sind das Anschlussstück und/oder die Druckbehälteröffnung koaxial zur Druckbehälterlängsachse vorgesehen.The pressure vessel can in particular have a connection piece, which can also be referred to as a boss. The fitting is provided in the pressure vessel opening of the pressure vessel. As a rule, the connection piece is screwed into the pressure vessel opening provided at one end of the pressure vessel, in particular in a boss made of metal. Such a connection piece is then designed as a connection unit usually also forms and includes a tank shut-off valve or an on-tank valve. This connection unit is fluidly connected as a rule to fuel lines. The connecting piece and/or the pressure vessel opening are expediently provided coaxially to the longitudinal axis of the pressure vessel.
Als On-Tank-Valve wird typischerweise eine Kombination aus einem elektromagnetisch betätigten Ventil, einem manuell betätigen Ventil und einer thermischen Druckentlastungseinrichtung (TPRD) bezeichnet. Das elektromagnetisch betätigte Ventil und das manuell betätigte Ventil können insbesondere in Reihe verschaltet sein, wobei eines davon ein Tankabsperrventil darstellen kann. Des Weiteren umfasst ein On-Tank-Valve typischerweise noch einen Bleed Port oder ein Bleed Valve. Ein Bleed Port ist typischerweise ein Anschluss, über den Gas aus einem Druckbehälter auch beim Versagen der Ventile abgelassen werden kann. Ein Bleed Valve ist ein Ventil mit einer solchen Funktionalität. Das On-Tank-Valve ist typischerweise die direkt an einem Ende des Druckbehälters montierte und mit dem Inneren des Druckbehälters direkt fluidverbundene Ventileinheit.A combination of an electromagnetically actuated valve, a manually actuated valve and a thermal pressure relief device (TPRD) is typically referred to as an on-tank valve. The electromagnetically actuated valve and the manually actuated valve can in particular be connected in series, one of which can represent a tank shut-off valve. Furthermore, an on-tank valve typically includes a bleed port or a bleed valve. A bleed port is typically a connection through which gas can be released from a pressure vessel even if the valves fail. A bleed valve is a valve with such functionality. The on-tank valve is typically the valve assembly mounted directly at one end of the pressure vessel and in direct fluid communication with the interior of the pressure vessel.
Mit anderen Worten wurde erkannt, dass man beispielsweise einem brennenden bzw. ausgebrannten Fahrzeug nicht in jedem Fall ansieht, ob eine Druckentlastungseinrichtung ausgelöst hat. Dies zu wissen ist jedoch für den weiteren Umgang mit dem Fahrzeug von Bedeutung, da gegebenenfalls ein nicht entlasteter Tank mit weiteren Maßnahmen zu entlasten ist. Im Grundprinzip kann die mechanische Energie des aus der Druckentlastungseinrichtung ausströmenden Gases genutzt werden, um einen eindeutigen Hinweis auf den Auslösevorgang zu erzeugen. Die mechanische Energie kann entweder direkt zur Erzeugung des Hinweises führen oder kann über einen Energiewandler in elektrische Energie umgesetzt werden, so dass diese dann den Hinweis erzeugt. Eine mögliche Ausführung wäre ein mechanischer Mitnehmer, der von der Strömung mitgerissen wird und über einen Seilzug eine Markierungseinrichtung bewegt.In other words, it was recognized that a burning or burnt-out vehicle, for example, does not always show whether a pressure relief device has triggered. However, knowing this is important for further handling of the vehicle, since a tank that is not depressurized may have to be depressurized with further measures. In principle, the mechanical energy of the gas flowing out of the pressure relief device can be used to generate a clear indication of the triggering process. The mechanical energy can either lead directly to the generation of the hint or can be converted into electrical energy via an energy converter, so that this then generates the hint. A possible design would be a mechanical carrier that is swept along by the flow and moves a marking device via a cable pull.
Alternativ könnten eine Turbine und eine mechanische Übersetzung ebenfalls einen Seilzug betätigen. Vorteilhaft ist die Markierungseinrichtung in einem gut einsehbaren Bereich des Fahrzeugs angebracht. In einer weiteren Variante wird über eine Turbine-Generator-Kombination elektrische Energie erzeugt, die ein Kennzeichen am Fahrzeug erzeugt. Zusätzlich oder alternativ könnte auch eine funkbasierte Meldung erzeugt werden. In einer weiteren Variante findet die Erkennung des Ausströmens und die Verarbeitung in ein elektrisches Signal innerhalb des Tankbehälters bzw. Druckbehälters statt. Vorteilhaft ist hierbei, dass die Elektronik auch im Brandfall ausreichend geschützt ist, um bis zum Auslösen der Druckentlastungseinrichtung funktionsfähig zu sein. Schließlich wird in einer weiteren Variante eine elektrische Verbindung durch den Massenstrom des ausströmenden Gases durchtrennt. Durch eine Widerstandsmessung der nach außen geführten Enden der Leitung kann die Trennung der Verbindung und damit das Auslösen der Druckentlastungseinrichtung am Tankbehälter gemessen werden.Alternatively, a turbine and a mechanical transmission could also operate a cable. The marking device is advantageously installed in a clearly visible area of the vehicle. In a further variant, electrical energy is generated via a turbine-generator combination, which generates a license plate on the vehicle. Additionally or alternatively, a radio-based message could also be generated. In a further variant, the outflow is detected and processed into an electrical signal inside the tank container or pressure container. The advantage here is that the electronics are adequately protected even in the event of a fire in order to be functional until the pressure relief device is triggered. Finally, in a further variant, an electrical connection is severed by the mass flow of the outflowing gas. By measuring the resistance of the ends of the line that lead to the outside, the separation of the connection and thus the triggering of the pressure relief device on the tank container can be measured.
Beispielsweise kann ein mechanischer Mitnehmer im Ausströmpfad eines TPRDs im Auslösefall vom Massenstrom mitgerissen werden und über einen Seilzug eine Verschiebung einer Markierung im Motorraum bewirken.For example, a mechanical driver in the outflow path of a TPRD can be swept along by the mass flow when triggered and cause a marking in the engine compartment to be shifted via a cable pull.
Die hier offenbarte Technologie wird nun anhand der Figuren erläutert. Dabei zeigen:
-
1 : eine Druckbehälteranordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, -
2 : eine Druckbehälteranordnung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, -
3 : eine Druckbehälteranordnung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel, und -
4 : eine Druckbehälteranordnung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel.
-
1 : a pressure vessel arrangement according to a first embodiment, -
2 : a pressure vessel arrangement according to a second embodiment, -
3 : a pressure vessel assembly according to a third embodiment, and -
4 : a pressure vessel assembly according to a fourth embodiment.
Des Weiteren ist in dem Anschlussstück 22 eine Druckentlastungseinrichtung 26 vorgesehen, welche öffnet, wenn ansonsten der Druck im Inneren des Druckbehälters 20 zu groß werden sollte. Dies kann beispielsweise passieren, wenn sich in der Umgebung des Druckbehälters 20 ein Feuer entwickeln sollte.Furthermore, a
An die Druckentlastungseinrichtung 26 ist eine Leitung 30 angeschlossen, über welche Gas, das durch die Druckentlastungseinrichtung 26 durchströmt und somit aus dem Inneren des Druckbehälters 20 herausströmt, abgeleitet wird. Entlang der Leitung 30 ist eine Signaleinrichtung 40 angeordnet, mittels welcher das Ausströmen von Gas kenntlich gemacht werden kann. Die Druckentlastungseinrichtung 26 und die Signaleinrichtung 40 bilden zusammen eine Druckentlastungsanordnung 10. Dabei sind nun in den insgesamt vier Ausführungsbeispielen, welche in den
Bei der Ausführung von
Strömt Gas durch die Leitung 30, so treibt es die Turbine 50 an. Die kinetische Energie, welche in dem ausströmenden Gas enthalten ist, wird somit zum Antrieb der Turbine 50 und zum Betrieb des Generators 55 genutzt. Dieser erzeugt damit Strom, mittels welchem die Lampe 60 zum Leuchten gebracht wird. Die Lampe 60 kann beispielsweise in einem Motorraum oder an einer Außenseite des Kraftfahrzeugs angebracht sein, so dass das Lichtsignal unmittelbar wahrgenommen werden kann. Ist zu erwarten, dass ein typischer Ausströmvorgang lange genug dauert, dass ein Aufleuchten der Lampe 60 aufgrund des Ausströmens von Gas beispielsweise noch von Hilfskräften bei einem Unfall erkannt werden kann, so genügt die hier gezeigte Ausführung. Soll die Lampe 60 länger leuchten, kann beispielsweise ein Pufferkondensator oder eine Batterie zum Zwischenspeichern der vom Generator 55 erzeugten elektrischen Energie verwendet werden. Dies gilt auch bei anderen Ausführungen, welche auf elektrischer Energie basieren.When gas flows through
Bei dem in
Bei dem in
Bei dem in
Aus Gründen der 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 Druckentlastungseinrichtung, etc.) so soll gleichzeitig auch deren Mehrzahl mit offenbart sein (z.B. der mindestens eine Druckbehälter, die mindestens eine Druckentlastungseinrichtung, etc.).For reasons of legibility, the expression “at least one” has been partially omitted for the sake of simplicity. If a feature of the technology disclosed here is described in the singular or indefinitely (e.g. the pressure vessel, the pressure relief device, etc.), the plural should also be disclosed at the same time (e.g. the at least one pressure vessel, the at least one pressure relief device , Etc.).
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.The foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only and not for the purpose of limiting the invention. Various changes and modifications can be made within the scope of the invention without departing from the scope of the invention and its equivalents.
BezugszeichenlisteReference List
- 22
- Verbraucherconsumer
- 33
- Verbraucherleitungconsumer line
- 55
- Druckbehälteranordnungpressure vessel assembly
- 1010
- Druckentlastungsanordnungpressure relief arrangement
- 2020
- Druckbehälterpressure vessel
- 2222
- Anschlussstückfitting
- 2424
- Tankabsperrventiltank shut-off valve
- 2626
- Druckentlastungseinrichtungpressure relief device
- 3030
- Leitungmanagement
- 4040
- Signaleinrichtungsignaling device
- 4545
- Einrichtung zur Erzeugung elektrischer EnergieDevice for generating electrical energy
- 5050
- Turbineturbine
- 5252
- Wellewave
- 5555
- Generatorgenerator
- 6060
- Lampelamp
- 7070
- Funkeinrichtungradio equipment
- 7575
- Antenneantenna
- 8080
- Mitnehmerdriver
- 8282
- Drehpunktpivot point
- 8484
- Seilzugcable pull
- 8686
- Signalelementsignal element
- 8888
- Drehpunktpivot point
- 9090
- Messgerätgauge
- 9292
- elektrische Leitungelectrical line
- 9393
- KontaktContact
- 9494
- Abschnittsection
- 9595
- KontaktContact
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
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-
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R163 | Identified publications notified |