DE102020207261A1 - Thermische Druckentlastungsvorrichtung (TPRD), Gasdruckspeicher und Gasdruckspeichersystem mit TPRD und Verfahren zur thermischen Überdruckabsicherung - Google Patents

Thermische Druckentlastungsvorrichtung (TPRD), Gasdruckspeicher und Gasdruckspeichersystem mit TPRD und Verfahren zur thermischen Überdruckabsicherung Download PDF

Info

Publication number
DE102020207261A1
DE102020207261A1 DE102020207261.2A DE102020207261A DE102020207261A1 DE 102020207261 A1 DE102020207261 A1 DE 102020207261A1 DE 102020207261 A DE102020207261 A DE 102020207261A DE 102020207261 A1 DE102020207261 A1 DE 102020207261A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
gas pressure
relief device
thermal
pressure relief
gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102020207261.2A
Other languages
English (en)
Inventor
Jan Andreas
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Argo GmbH
Original Assignee
Argo GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Argo GmbH filed Critical Argo GmbH
Priority to DE102020207261.2A priority Critical patent/DE102020207261A1/de
Priority to CN202011503983.2A priority patent/CN113775801A/zh
Priority to CN202023057681.5U priority patent/CN215334698U/zh
Priority to US18/001,226 priority patent/US20230235830A1/en
Priority to EP21736518.8A priority patent/EP4165338A1/de
Priority to JP2022576836A priority patent/JP2023529224A/ja
Priority to KR1020237001104A priority patent/KR20230037028A/ko
Priority to AU2021289001A priority patent/AU2021289001A1/en
Priority to PCT/EP2021/065627 priority patent/WO2021250172A1/de
Publication of DE102020207261A1 publication Critical patent/DE102020207261A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C13/00—Details of vessels or of the filling or discharging of vessels
    • F17C13/04—Arrangement or mounting of valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K17/00—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves
    • F16K17/40—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves with a fracturing member, e.g. fracturing diaphragm, glass, fusible joint
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K37/00—Special means in or on valves or other cut-off apparatus for indicating or recording operation thereof, or for enabling an alarm to be given
    • F16K37/0025—Electrical or magnetic means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C13/00—Details of vessels or of the filling or discharging of vessels
    • F17C13/12—Arrangements or mounting of devices for preventing or minimising the effect of explosion ; Other safety measures
    • F17C13/123—Arrangements or mounting of devices for preventing or minimising the effect of explosion ; Other safety measures for gas bottles, cylinders or reservoirs for tank vehicles or for railway tank wagons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2201/00—Vessel construction, in particular geometry, arrangement or size
    • F17C2201/01—Shape
    • F17C2201/0104—Shape cylindrical
    • F17C2201/0109—Shape cylindrical with exteriorly curved end-piece
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/06—Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
    • F17C2203/0602—Wall structures; Special features thereof
    • F17C2203/0612—Wall structures
    • F17C2203/0614—Single wall
    • F17C2203/0619—Single wall with two layers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2205/00—Vessel construction, in particular mounting arrangements, attachments or identifications means
    • F17C2205/01—Mounting arrangements
    • F17C2205/0123—Mounting arrangements characterised by number of vessels
    • F17C2205/013—Two or more vessels
    • F17C2205/0134—Two or more vessels characterised by the presence of fluid connection between vessels
    • F17C2205/0138—Two or more vessels characterised by the presence of fluid connection between vessels bundled in series
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2205/00—Vessel construction, in particular mounting arrangements, attachments or identifications means
    • F17C2205/01—Mounting arrangements
    • F17C2205/0123—Mounting arrangements characterised by number of vessels
    • F17C2205/013—Two or more vessels
    • F17C2205/0134—Two or more vessels characterised by the presence of fluid connection between vessels
    • F17C2205/0142—Two or more vessels characterised by the presence of fluid connection between vessels bundled in parallel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2205/00—Vessel construction, in particular mounting arrangements, attachments or identifications means
    • F17C2205/03—Fluid connections, filters, valves, closure means or other attachments
    • F17C2205/0302—Fittings, valves, filters, or components in connection with the gas storage device
    • F17C2205/0323—Valves
    • F17C2205/0326—Valves electrically actuated
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2205/00—Vessel construction, in particular mounting arrangements, attachments or identifications means
    • F17C2205/03—Fluid connections, filters, valves, closure means or other attachments
    • F17C2205/0302—Fittings, valves, filters, or components in connection with the gas storage device
    • F17C2205/0323—Valves
    • F17C2205/0332—Safety valves or pressure relief valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2205/00—Vessel construction, in particular mounting arrangements, attachments or identifications means
    • F17C2205/03—Fluid connections, filters, valves, closure means or other attachments
    • F17C2205/0302—Fittings, valves, filters, or components in connection with the gas storage device
    • F17C2205/0323—Valves
    • F17C2205/0335—Check-valves or non-return valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2205/00—Vessel construction, in particular mounting arrangements, attachments or identifications means
    • F17C2205/03—Fluid connections, filters, valves, closure means or other attachments
    • F17C2205/0302—Fittings, valves, filters, or components in connection with the gas storage device
    • F17C2205/0338—Pressure regulators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2205/00—Vessel construction, in particular mounting arrangements, attachments or identifications means
    • F17C2205/03—Fluid connections, filters, valves, closure means or other attachments
    • F17C2205/0302—Fittings, valves, filters, or components in connection with the gas storage device
    • F17C2205/0341—Filters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2205/00—Vessel construction, in particular mounting arrangements, attachments or identifications means
    • F17C2205/03—Fluid connections, filters, valves, closure means or other attachments
    • F17C2205/0302—Fittings, valves, filters, or components in connection with the gas storage device
    • F17C2205/0382—Constructional details of valves, regulators
    • F17C2205/0385—Constructional details of valves, regulators in blocks or units
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2221/00—Handled fluid, in particular type of fluid
    • F17C2221/01—Pure fluids
    • F17C2221/012—Hydrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2221/00—Handled fluid, in particular type of fluid
    • F17C2221/03—Mixtures
    • F17C2221/032—Hydrocarbons
    • F17C2221/033—Methane, e.g. natural gas, CNG, LNG, GNL, GNC, PLNG
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2223/00—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/01—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the phase
    • F17C2223/0107—Single phase
    • F17C2223/0123—Single phase gaseous, e.g. CNG, GNC
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2223/00—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/03—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the pressure level
    • F17C2223/036—Very high pressure (>80 bar)
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2250/00—Accessories; Control means; Indicating, measuring or monitoring of parameters
    • F17C2250/03—Control means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2250/00—Accessories; Control means; Indicating, measuring or monitoring of parameters
    • F17C2250/03—Control means
    • F17C2250/032—Control means using computers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2250/00—Accessories; Control means; Indicating, measuring or monitoring of parameters
    • F17C2250/03—Control means
    • F17C2250/034—Control means using wireless transmissions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2250/00—Accessories; Control means; Indicating, measuring or monitoring of parameters
    • F17C2250/04—Indicating or measuring of parameters as input values
    • F17C2250/0404—Parameters indicated or measured
    • F17C2250/0439—Temperature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2250/00—Accessories; Control means; Indicating, measuring or monitoring of parameters
    • F17C2250/06—Controlling or regulating of parameters as output values
    • F17C2250/0605—Parameters
    • F17C2250/0626—Pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2250/00—Accessories; Control means; Indicating, measuring or monitoring of parameters
    • F17C2250/06—Controlling or regulating of parameters as output values
    • F17C2250/0605—Parameters
    • F17C2250/0631—Temperature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2250/00—Accessories; Control means; Indicating, measuring or monitoring of parameters
    • F17C2250/06—Controlling or regulating of parameters as output values
    • F17C2250/0605—Parameters
    • F17C2250/0678—Position or presence
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2250/00—Accessories; Control means; Indicating, measuring or monitoring of parameters
    • F17C2250/06—Controlling or regulating of parameters as output values
    • F17C2250/0605—Parameters
    • F17C2250/0684—Acceleration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2260/00—Purposes of gas storage and gas handling
    • F17C2260/04—Reducing risks and environmental impact
    • F17C2260/042—Reducing risk of explosion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2270/00—Applications
    • F17C2270/01—Applications for fluid transport or storage
    • F17C2270/0165—Applications for fluid transport or storage on the road
    • F17C2270/0168—Applications for fluid transport or storage on the road by vehicles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2270/00—Applications
    • F17C2270/01—Applications for fluid transport or storage
    • F17C2270/0165—Applications for fluid transport or storage on the road
    • F17C2270/0168—Applications for fluid transport or storage on the road by vehicles
    • F17C2270/0178—Cars
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2270/00—Applications
    • F17C2270/01—Applications for fluid transport or storage
    • F17C2270/0165—Applications for fluid transport or storage on the road
    • F17C2270/0184—Fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/32—Hydrogen storage

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine thermische Druckentlastungsvorrichtung 100 für Gasdruckspeicher und/oder Gasdruckspeichersysteme, aufweisend: eine Ventileinheit 110, welche fluidisch mit dem Gasdruckspeicher und/oder dem Gasdruckspeichersystem verbindbar ist und mindestens einen Fluidweg 101 aufweist, mittels dessen der Gasdruckspeicher und/oder das Gasdruckspeichersystem entleebar ist, insbesondere ein in dem Gasdruckspeicher und/oder Gasdruckspeichersystem unter Hochdruck gespeichertes Gas an eine Umgebung ableitbar ist, wobei die Ventileinheit 110 ein Verschlusselement 111 aufweist, das zwischen einer geöffneten Stellung, in der das Gas durch den Fluidweg 101 strömen kann, und einer geschlossenen Stellung, in der kein Gas durch den Fluidweg 101 strömen kann, verstellt und/oder bewegt werden kann, und ein erstes Auslösemittel 120, das dazu eingerichtet ist, durch Wärmeeinwirkung, insbesondere beim Erreichen einer vorbestimmten Temperatur, das Verschlusselement 111 in die geöffnete Stellung zu verstellen und/oder zu bewegen und/oder es dem Verschlusselement 111 zu ermöglichen, sich in die geöffnete Stellung zu verstellen und/oder zu bewegen, wobei das erste Auslösemittel 120 ferner dazu eingerichtet ist, zumindest an einer weiteren Stelle St2 des Gasdruckspeichers und/oder des Gasdruckspeichersystems, die nicht die Installationsposition St1 der thermischen Druckentlastungsvorrichtung 100 ist, die Wärmeeinwirkung zu erfassen und/oder zumindest an zwei räumlich voneinander getrennten Stellen und/oder Bereichen, insbesondere des Gasdruckspeichers und/oder des Gasdruckspeichersystems, die Wärmeeinwirkung zu erfassen.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine thermische Druckentlastungsvorrichtung (TPRD) für einen Gasdruckspeicher und/oder ein Gasdruckspeichersystem, einen Gasdruckspeicher und ein Gasdruckspeichersystem, die jeweils mit einer gattungsgemäßen thermischen Druckentlastungsvorrichtung versehen sind, wobei dieser oder dieses bevorzugt in Kraftstoffversorgungsanlagen zum Einsatz kommt/kommen, die Brennstoffzellensysteme bzw. Anwendungen von Brennstoffzellen mit Kraftstoff, insbesondere mit gasförmigem Wasserstoff, versorgen. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur thermischen Überdruckabsicherung, insbesondere eines gattungsgemäßen Gasdruckspeichers.
  • Stand der Technik
  • Ein Druckbegrenzungsventil im Allgemeinen, ist eine Sicherheitsvorrichtung, die zum Schutz eines unter Druck stehenden Behälters oder Systems während eines Überdruckereignisses ausgelegt ist. Gleiches gilt für eine thermische Druckentlastungsvorrichtung (im Englischen „Thermal Pressure Relief Device“ (TPRD)) oder thermisches Druckbegrenzungsventil, wobei im Gegensatz zu einem reinen Druckbegrenzungsventil, eine thermische Druckentlastungsvorrichtung beim Erreichen einer vorbestimmten bzw. voreingestellten Grenztemperatur aktiv wird, um einen unter Druck stehenden Behälter oder ein unter Druck stehendes System vor Überdruck zu schützen.
  • Hierbei bezieht sich im Allgemeinen ein Überdruckereignis auf jede Bedingung, die einen Druckanstieg in einem Behälter oder System über den spezifizierten Auslegungsdruck oder den maximal zulässigen Betriebsdruck (im Englischen „Maximum Allowable Working Pressure“ (MAWP)) hinaus verursacht. Bei einem thermischen Druckbegrenzungsventil handelt es sich um ein Überdruckereignis, das aufgrund eines Temperaturanstiegs in der Umgebung des Behälters oder des Systems verursacht wird, wie Beispielsweise bei einem Brand eines Fahrzeugs, in dem der Behälter oder das System installiert ist.
  • Der Hauptzweck eines Überdruckventils ist der Schutz von Leben und Eigentum durch Entlüftung von Flüssigkeit oder Gas aus einem überdruckbeaufschlagten Behälter oder System.
  • Es gibt heute viele elektronische, pneumatische und hydraulische Systeme zur Steuerung von Fluidsystemvariablen wie Druck, Temperatur und Durchfluss. Jedes dieser Systeme benötigt für seinen Betrieb eine Energiequelle irgendeiner Art, wie z.B. Elektrizität oder Druckluft. Ein thermische Druckentlastungsvorrichtung oder thermisches Druckbegrenzungsventil muss jederzeit funktionsfähig sein, insbesondere auch im Falle eines Stromausfalls, wenn beispielsweise die Systemsteuerung nicht funktionsfähig ist. Die sicherste Energiequelle für ein Druckbegrenzungsventil, insbesondere thermische Druckentlastungsvorrichtung ist daher das Prozessfluid. Mit anderen Worten das in dem Behälter oder System gespeicherte Fluid, wobei es sich hierbei um ein Gas oder eine Flüssigkeit handeln kann.
  • Wenn ein Zustand eintritt, der den Druck in einem System oder Behälter aufgrund der Umgebungstemperatur auf ein gefährliches Niveau ansteigen lässt, oder wenn aufgrund der Umgebungstemperatur die Integrität des Behälters oder des Systems gefährdet ist, wie beispielsweise in dem oben geschilderten Fall eines Fahrzeugbrands, kann die thermische Druckentlastungsvorrichtung die einzige verbleibende Vorrichtung sein, um einen katastrophalen Ausfall zu verhindern. Da die Zuverlässigkeit der thermischen Druckentlastungsvorrichtung in direktem Zusammenhang mit der Komplexität der Vorrichtung steht, ist es wichtig, dass die Konstruktion der thermischen Druckentlastungsvorrichtung so einfach wie möglich ist.
  • Verschiedene Typen an thermischen Entlastungsvorrichtungen sind bekannt, so wird beispielsweise ein Fitting verwendet, welches einen schmelzbaren Stopfen umfasst, der einen Auslassdurchgang in dem Behälter blockiert und abdichtet. Wenn nun die Temperatur, welche den Behälter umgibt, die Fließgrenze des schmelzbaren Stopfens erreicht, schmilzt der Stopfen und der Druck zwängt den geschmolzenen Stopfen durch den Durchlass heraus, um es somit zu ermöglichen, dass der Druck in dem Behälter entweichen kann.
  • So schlägt beispielsweise die DE 603 09 339 T2 ein Entlastungsventil vor, das eine Druckentlastung für ein druckbeaufschlagtes Fluid in einem Behälter bereitstellt, wenn eine vorbestimmte Temperatur oder ein vorbestimmter Druck überschritten wird. Das beschriebene Wärme- und Druckentlastungskombinationsventil weist ein erstes Gehäuse mit einer Öffnung an einem ersten Ende und einer Leitung, die sich durch die Öffnung von einem zweiten Ende des ersten Gehäuses erstreckt, ein zweites Gehäuse, das teilweise in der Öffnung des ersten Gehäuses aufgenommen ist, wobei das erste und das zweite Gehäuse eine Kammer benachbart zu der Leitung definieren, eine Ausgangsleitung, die sich von der Kammer erstreckt und einen Ausgang an ein Äußeres des Ventils bereitstellt, ein Lagerelement innerhalb der Kammer und benachbart zu der Leitung, wobei das Lagerelement größer ist, als die Breite der Leitung, eine Feder, vorgespannt innerhalb der Kammer und ausgerichtet mit dem Lagerelement und ein Wärmeelement innerhalb der Kammer zwischen dem zweiten Gehäuse und der Feder, wobei das Wärmeelement ausgerichtet ist mit der Feder und bei einer vorbestimmten Temperatur schmilzt, wobei das Wärmeelement keinen Ausgang zu einem Äußeren des Ventils blockiert, wenn das Ventil nicht betätigt ist, wobei die Feder gegen das Wärmeelement vorgespannt ist, wenn das Ventil unbetätigt ist und eine Kraft auf das Lagerelement ausübt, so dass das Lagerelement gegen die Leitung vorgespannt ist und eine Dichtung zwischen der Kammer und der Leitung bildet.
  • Des Weiteren beschreibt die DE 38 12 552 C1 eine Schmelz-Sicherheitseinrichtung für hydropneumatische Druckspeicher, mit einem für einen Austritt des Gases aus dem System freigebbaren Auslasskanal, der durch ein Sperrelement dicht abschließbar ist, das aus einem Werkstoff besteht, der bei einer vorbestimmten Temperatur schmilzt und dadurch den Auslasskanal freigibt, wobei das zum Freigeben und dichten Abschließen des Auslasskanals außer dem Sperrelement ein Ventil vorhanden ist, das in seine den Auslass verschließende Sperrstellung vorgespannt und durch eine Stellbewegung eines durch einen Kraftantrieb bewegbaren Stellgliedes in die den Auslasskanal freigebende Offenstellung umsteuerbar ist, und dass das Sperrelement als in die Bewegungsbahn des Stellgliedes ragendes und dessen Stellbewegung verhinderndes Blockierglied ausgebildet ist.
  • Ferner beschreibt die US 3,618,627 ein automatisches Druckablassventil, aufweisen ein Ventil, das zwischen einem Drucksystem und der Umgebung angeordnet ist, wobei das Ventil einen Schaft hat, der zumindest teilweise hohl ist, ein schmelzbares Element, wobei das schmelzbare Element beim Erreichen der Schmelztemperatur das Drucksystem freigeben kann, wobei das Schmelzelement in dem hohlen Ventilschaft angeordnet ist, das Schmelzelement so ausgebildet ist, dass es in dem Hohlraum gleitet und auf Druck innerhalb des Systems reagiert, um das System bei einem vorbestimmten Druck zu entlasten, und eine Feder in dem Hohlraum angeordnet ist und gegen das Schmelzelement drückt, um ein Gleiten des Schmelzelements zu unterdrücken.
  • In bestimmten Anwendungsfällen, wie zum Beispiel in der Luftfahrt, kann es sein, dass die Entscheidung des aktiven Aktivierens der thermischen Druckentlastungsvorrichtung (TPRDS) von einer übergeordneten Instanz entschieden werden muss. Dies ist jedoch bei den oben beschriebenen Vorrichtungen nicht möglich und verlangt konstruktive Veränderungen.
  • Ferner besteht bei den geschilderten Vorrichtungen, welche ein Schmelzelement zum Aktivieren der thermischen Druckentlastungsvorrichtung nutzen das Problem, dass die verwendeten Schmelzelemente nicht für einen Druckbereich von mehreren hundert Bar geeignet sind und dadurch mit der Zeit, insbesondere aufgrund der wechselnden Beanspruchung, das Fließen anfangen, womit die Funktionsfähigkeit der thermischen Druckentlastungsvorrichtung nicht sichergestellt werden kann.
  • Des Weiteren geht in der Entwicklung von Fahrzeugen oder Verkehrsmitteln, insbesondere in Passagierautomobilen, welche gasförmigen Kraftstoff als Energiespeicher verwenden, in jüngster Zeit der Trend von der bisher etablierten Bauweise mit einem Druckbehälter hin zu mehreren Druckbehältern, insbesondere Hochdruckbehältereinheiten, welche eine Vielzahl von einzelnen Druckbehältern umfassen, um ausreichend viel Kraftstoff bzw. Brenngas, insbesondere Wasserstoff, lagern zu können, der notwendig ist eine zufriedenstellende Reichweite des Fahrzeugs sicherzustellen.
  • Derartige Hochdruckbehälteransammlungen bzw. Hochdruckbehältereinheiten weisen jedoch eine Vielzahl von möglichen Schnittstellen bzw. Schwachpunkten auf, an denen das Risiko eines möglichen Feuers erhöht ist. So kann die Situation entstehen, dass ein einzelner Hochdruckbehälter der Hochdruckbehältereinheit einem Feuer bzw. einer Wärmequelle ausgesetzt ist, wohingegen der restliche Verbund, insbesondere die an der Hochdruckbehältereinheit vorgesehene thermische Druckentlastungsvorrichtung, nicht betroffen bzw. beeinträchtigt ist/sind. Dies kann dazu führen, dass der betroffene Hochdruckbehälter einen kritischen bzw. instabilen Zustand erreicht, ohne dass dies von der thermischen Druckentlastungsvorrichtung erfasst werden kann, was die Integrität der Hochdruckbehältereinheit gefährden kann. Das gleiche Problem kann in Tanklagern oder Tankfahrzeugen, welche zum Transport von gasförmigem Kraftstoff bzw. Brenngas, insbesondere gasförmigem Wasserstoff, verwendet werden und hierzu eine Vielzahl von Hochdruckbehältern aufweisen, auftreten.
  • Darstellung der Erfindung
  • Vor dem Hintergrund des oben geschilderten Standes der Technik liegt eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine thermische Druckentlastungsvorrichtung sowie ein Verfahren zur thermischen Überdruckabsicherung bereitzustellen, die in der Lage sind, einerseits die Zuverlässigkeit in der Erfassung bzw. Detektion von möglichen lokalen bzw. spotartigen Wärmeeinwirkungen auf Gasdruckspeicher bzw. Gasdruckspeichersysteme zu verbessern, wobei andererseits die Dauerfestigkeit der verwendeten thermischen Druckentlastungsvorrichtung, insbesondere unter dem erhöhten Anforderungsprofil bei der Speicherung von gasförmigem Wasserstoff, erhöht werden kann bei gleichzeitiger Realisierung eines einfachen Aufbaus der thermischen Druckentlastungsvorrichtung.
  • Die genannten Aufgaben werden gelöst durch eine thermische Druckentlastungsvorrichtung nach Anspruch 1, einen Gasdruckspeicher nach Anspruch 23, ein Gasdruckspeichersystem nach Anspruch 25 und ein Verfahren zur thermischen Überdruckabsicherung nach Anspruch 26 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben, wobei der Gegenstand der die thermische Druckentlastungsvorrichtung betreffenden Ansprüche im Rahmen des Gasdruckspeichers, dem Gasdruckspeichersystem und dem Verfahren zur thermischen Überdruckabsicherung zum Einsatz kommen kann und umgekehrt.
  • Hierbei ist einer der Grundgedanken der vorliegenden Erfindung, eine thermische Druckentlastungsvorrichtung sowie ein Verfahren zur thermischen Überdruckabsicherung bereitzustellen, die in der Lage sind, eine Wärmeeinwirkung auf einen Gasdruckspeicher und/oder ein Gasdruckspeichersystem nicht nur an der Stelle zu erfassen bzw. zu detektieren, an der die thermische Druckentlastungsvorrichtung an dem Gasdruckspeicher und/oder dem Gasdruckspeichersystem befestigt bzw. installiert ist, sondern zumindest an einer weiteren Stelle an dem Gasdruckspeicher und/oder des Gasdruckspeichersystems und/oder eines Fahrzeugs, in welches die thermische Druckentlastungsvorrichtung installiert ist, erfassen bzw. detektieren zu können, und/oder, eine Wärmeeinwirkung auf den Gasdruckspeicher und/oder das Gasdruckspeichersystem an zumindest zwei räumlich voneinander getrennten Stellen bzw. Positionen oder Bereichen, insbesondere des Gasdruckspeichers und/oder des Gasdruckspeichersystems und/oder eines Fahrzeugs, in welches die thermische Druckentlastungsvorrichtung installiert ist, erfassen bzw. detektieren zu können.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine thermische Druckentlastungsvorrichtung für Gasdruckspeicher und/oder Gasdruckspeichersysteme auf: eine Ventileinheit, welche fluidisch mit einem Gasdruckspeicher und/oder einem Gasdruckspeichersystem verbindbar ist und mindestens einen Fluidweg aufweist, mittels dessen der Gasdruckspeicher und/oder das Gasdruckspeichersystem entleebar ist, insbesondere ein in dem Gasdruckspeicher und/oder dem Gasdruckspeichersystem unter (Hoch-) Druck gespeichertes Gas an eine Umgebung, insbesondere eine Umgebung des Gasdruckspeichers und/oder des Gasdruckspeichersystems, ableitbar bzw. abgebbar ist, wobei die Ventileinheit ein Verschlusselement aufweist, das zwischen einer geöffneten Stellung, in der das Gas durch den Fluidweg strömen kann, insbesondere nach Außen zur Umgebung strömen kann, und einer geschlossenen Stellung, in der kein Gas durch den Fluidweg strömen kann, verstellt und/oder bewegt werden kann, und ein erstes Auslösemittel, das dazu eingerichtet ist, durch Wärmeeinwirkung, insbesondere beim Erreichen einer vorbestimmten Temperatur, das Verschlusselement in die geöffnete Stellung zu verstellen und/oder zu bewegen und/oder es dem Verschlusselement zu ermöglichen, sich in die geöffnete Stellung zu verstellen und/oder zu bewegen, wobei das erste Auslösemittel ferner dazu eingerichtet ist, zumindest an einer weiteren Stelle des Gasdruckspeichers und/oder des Gasdruckspeichersystems und/oder eines Fahrzeugs, in welches die thermische Druckentlastungsvorrichtung installiert ist, die nicht die Installationsposition der thermischen Druckentlastungsvorrichtung ist, eine Wärmeeinwirkung erfassen zu können, und/oder zumindest an zwei räumlich voneinander getrennten Stellen und/oder Bereichen, insbesondere des Gasdruckspeichers und/oder des Gasdruckspeichersystems und/oder eines Fahrzeugs, in welches die thermische Druckentlastungsvorrichtung installier ist, eine Wärmeeinwirkung erfassen zu können.
  • Mit anderen Worten weist die thermische Druckentlastungsvorrichtung zwei Erfassungsbereiche auf, an denen die Einwirkung von Wärme auf einen einzelnen Gasdruckspeicher und/oder auf einen Verbund von Gasdruckspeichern (Gasdruckspeichersystem) erfasst und detektiert werden kann. Dies bietet gegenüber den bekannten Vorrichtungen den Vorteil, dass nicht nur an der Installationsposition der thermischen Druckentlastungsvorrichtung die Wärmeeinwirkung erfasst werden kann, sondern dies zumindest noch an einer weiteren Stelle bzw. Position oder Bereich möglich ist.
  • Auf diese Weise können eine thermische Druckentlastungsvorrichtung sowie ein Verfahren zur thermischen Überdruckabsicherung bereitgestellt werden, die in der Lage sind, einerseits die Zuverlässigkeit in der Erfassung bzw. Detektion von möglichen lokalen bzw. spotartigen Wärmeeinwirkungen auf Gasdruckspeicher bzw. Gasdruckspeichersysteme wie beispielsweise spotförmige Feuer in einem Fahrzeug zu verbessern, und andererseits die Dauerfestigkeit der verwendeten thermischen Druckentlastungsvorrichtung, insbesondere des Auslösemittels, erhöht werden kann, insbesondere unter dem erhöhten Anforderungsprofil bei der Speicherung von gasförmigem Wasserstoff. Ferner realisiert die vorgeschlagene Vorrichtung und das darauf basierende Verfahren einen einfachen strukturellen Aufbau, was zur Reduktion der Anschaffungskosten sowie Betriebskosten positiv beiträgt. Dies ist insbesondere dadurch möglich, dass auf den Einsatz einer Vielzahl von separaten thermischen Druckentlastungsvorrichtungen verzichtet werden kann. Hierbei wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung unter „räumlich voneinander getrennten Stellen und/oder Bereichen“ verstanden, dass die beiden Erfassungsstellen bzw. Erfassungsbereiche zumindest derart weit voneinander entfernt bzw. beabstandet angeordnet sind, dass eine sinnvolle bzw. sichere Erfassung mittels einer Erfassungsstelle bzw. eines Erfassungsbereich nicht gewährleistet werden könnte. Mit anderen Worten, die beiden Erfassungsstellen bzw. Erfassungsbereiche sind soweit voneinander beabstandet, dass eine Wärmeleitung zwischen diesen beiden Bereichen nicht ausreichend ist, dass eine sichere Erfassung bzw. Detektierung einer Wärmeeinwirkung in einer ausreichend kurzen Ansprechzeit nicht gewährleistet werden kann.
  • Entsprechend ist die jeweilige Beabstandung von Erfassungsstellen bzw. Erfassungsbereichen von der jeweiligen Einbausituation abhängig. Besteht die Möglichkeit, dass viele punktuelle bzw. spotförmige Gefahrenstellen vorliegen, bietet es sich an, viele Erfassungsstellen bzw. Erfassungsbereiche vorzusehen, insbesondere nah zueinander vorzusehen.
  • Dabei kann ein räumlicher Abstand zwischen einzelnen Erfassungsstellen bzw. Erfassungsbereichen zwischen 100 mm bis 1000 mm variieren, abhängig von der Einbausituation bzw. der Anzahl von Gefahrenstellen.
  • Des Weiteren ist unter dem Begriff „Wärmeeinwirkung“ im Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verstehen, dass zumindest punktuell eine Erwärmung einer Hülle bzw. eines laminierten Hohlkörpers des Gasdruckspeichers oder eines Bauteils des Gasdruckspeichersystems oder eines Bauteils des Fahrzeugs, in welches die thermische Druckentlastungsvorrichtung installiert ist, erfolgt, welche die Integrität des Gasdruckspeichers bzw. des Gasdruckspeichersystems gefährden kann. Hierbei kann die zumindest punktuelle Erwärmung durch ein Feuer, beispielsweise einen Fahrzeugbrand, oder einen Kabelbrand verursacht werden. Große Gefahrenstellen bei Fahrzeugen stellen hier beispielsweise die Bremsen, der Motor, Batterien und dergleichen dar.
  • Hierbei ist es bevorzugt, dass die thermische Druckentlastungsvorrichtung in Form eines Intankventils zur Anbringung an dem Gasdruckspeicher, insbesondere einem Wasserstofftank (Wasserstoffgastank), der bevorzugt dazu eingerichtet ist, ein Brennstoffzellensystem mit Kraftstoff, insbesondere gasförmigen Wasserstoff, zu versorgen, ausgebildet ist.
  • Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn die thermische Druckentlastungsvorrichtung einen Anschlussstutzen aufweist, der dazu eingerichtet ist, in den Gasdruckspeicher, insbesondere einen Anschlussstutzen des Gasdruckspeichers, einschraubbar zu sein.
  • Ferner ist es bevorzugt, wenn die erfindungsgemäße thermische Druckentlastungsvorrichtung in einem Gasdruckspeichersystem eines Fahrzeugs, eines Gaslagers, einem Transport- bzw. Tankfahrzeugs, welches zum Transport von gasförmigem Kraftstoff bzw. Brenngas, insbesondere gasförmigem Wasserstoff, verwendet wird, wechselbare Behälterbatterien und dergleichen eingesetzt wird.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung umfasst der Begriff „Fahrzeug“ oder „Verkehrsmittel“ oder andere ähnliche Begriffe wie nachfolgend genutzt Kraftfahrzeuge im Allgemeinen, wie Passagierautomobile umfassend Sports Utility Vehicles (SUV), Busse, Lastwagen, verschiedene kommerzielle Fahrzeuge, Wasserfahrzeuge umfassend verschiedene Boote und Schiffe, Flugzeuge, Flugdrohnen und dergleichen, Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeuge, Wasserstoff-Fahrzeuge und andere alternative Fahrzeuge (z.B. Treibstoffe welche aus anderen Ressourcen als Erdöl gewonnen werden). Wie hier angeführt, ein Hybridfahrzeug ist ein Fahrzeug mit zwei oder mehreren Energieträgern, zum Beispiel benzinbetriebene und gleichzeitig elektrisch betriebene Fahrzeuge.
  • Des Weiteren ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung unter dem Begriff „Kraftstoff“ ein Medium bzw. Fluid zu verstehen, welches als Energiespeicher dient. Hierbei kann es sich einerseits um einen Brennstoff handeln, dessen chemische Energie durch Verbrennung in Verbrennungskraftmaschinen, wie beispielsweise Verbrennungsmotoren oder Gasturbinen, in mechanische Energie umgewandelt wird, andererseits kann es sich beispielsweise um Wasserstoff handeln, welcher in einer Brennstoffzelle (galvanische Zelle) kontinuierlich eine chemische Reaktion durchführt und dadurch elektrische Energie erzeugt bzw. die chemische Energie in elektrische Energie wandelt. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit Wasserstoff in speziellen Kraftstoffmaschinen zu verbrennen, womit Wasserstoff auch als Brennstoff verwendet werden kann. Hierbei kann der Kraftstoff gasförmig oder flüssig sein. Zwischenzeitlich wurden auch Druckspeicher entwickelt, in denen Wasserstoff in beiden Formen, also gasförmig und verflüssigt gespeichert wird, die sogenannte Transkritische Speicherung.
  • Ferner ist es bevorzugt, das Verschlusselement als ein Stellkolben auszubilden, der quer zu dem Fluidweg (Strömungskanal), insbesondere senkrecht zu dem Fluidweg, beweglich in der Ventileinheit gelagert bzw. aufgenommen ist.
  • Auf diese Weise kann vermieden werden, dass der Druck des in dem Gasdruckspeicher bzw. dem Gasdruckspeichersystem gespeicherten Kraftstoffs, welcher im gefüllten Zustand zwischen 300 bar bis 1000 bar liegen kann, in Wirkrichtung des Stellkolbens wirkt, womit die notwendigen Schließkräfte des Verschlusselements erheblich reduziert und somit die Beanspruchung des Verschlusselements und damit der thermischen Druckentlastungsvorrichtung maßgeblich reduziert werden können. Dadurch kann die Langlebigkeit der thermischen Druckentlastungsvorrichtung sichergestellt werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist der Stellkolben einen länglichen zylinderförmigen Kolbenkörper aufweist, an dessen Außenumfang drei Dichtelemente in Längsrichtung des Kolbenkörpers beabstandet voneinander vorgesehen sind, womit im eingebauten Zustand in der Ventileinheit zwei voneinander gasdicht getrennte Kammern gebildet werden.
  • Des Weiteren ist es bevorzugt, dass in der geschlossenen Stellung des Stellkolbens die erste Kammer mit dem Fluidweg fluidisch verbunden ist und diesen verschließt, womit kein in dem Gasdruckspeicher oder in dem Gasdruckspeichersystem gespeichertes Gas an die Umgebung entweichen kann.
  • Andererseits ist in der offenen Stellung des Stellkolbens die zweite Kammer mit dem Fluidweg fluidisch bzw. strömungstechnisch verbunden und verbindet diesen über eine Fluidleitung mit einem Entlastungsanschluss, wodurch das im Gasdruckspeicher oder in dem Gasdruckspeichersystem gespeicherte Gas in die Umgebung entweichen kann.
  • Ferner ist es bevorzugt, dass die Größe der zweiten Kammer durch eine an dem Außenumfang des Kolbenkörpers radial umlaufende Nut vergrößert ist, um eine ausreichende Strömungsmenge / Durchfluss des aus dem Gasdruckspeicher und/oder dem Gasdruckspeichersystem ausströmenden Gases sicherzustellen.
  • Hierbei kann das Verschlusselement alternativ als ein Verschlusskolben ausgebildet sein, der in Richtung des Fluidwegs und/oder der Ausströmrichtung des Gases, insbesondere innerhalb des Fluidwegs, beweglich in der Ventileinheit gelagert bzw. aufgenommen ist.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verschließt der Verschlusskolben in der geschlossenen Stellung eine seitlich, insbesondere in Strömungsrichtung hinter dem Verschlusskolben, angeordnete Fluidleitung und gibt diese in der offenen Stellung frei, wodurch der Fluidweg fluidisch bzw. strömungstechnisch mit der Fluidleitung verbunden wird und damit mit einem Entlastungsanschluss fluidisch verbindbar bzw. verbunden ist, wodurch das im Gasdruckspeicher oder in dem Gasdruckspeichersystem gespeicherte Gas in die Umgebung entweichen kann.
  • Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn die thermische Druckentlastungsvorrichtung ein zweites Auslösemittel aufweist, das (direkt) in die Ventileinheit integriert ist und mit dem ersten Auslösemittel parallel oder seriell geschaltet ist, insbesondere strömungstechnisch parallel oder seriell geschaltet ist.
  • Ferner ist es bevorzugt, wenn das erste Auslösemittel und/oder das zweite Auslösemittel in Form einer Glasampulle ausgebildet ist/sind, die derart gestaltet ist, dass sie beim Erreichen der vorbestimmten Temperatur (Auslösetemperatur) berstet oder bricht.
  • Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn das erste Auslösemittel in Form einer Prüfstrecke ausgebildet ist, die unter einem vorbestimmten Druck (einem ausreichend hohen Druck) steht, so dass das Verschlusselement durch anlegen dieses Druckes in der geschlossenen Stellung verharrt, bis der Druck in der Prüfstrecke durch die Wärmeeinwirkung, insbesondere an der zumindest einen weiteren Stelle, sinkt, insbesondere unter einen vorbestimmten Auslösedruck (beim Erreichen der vorbestimmten Temperatur) sinkt, wodurch das Verschlusselement freigegeben wird.
  • Hierbei ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung unter dem Begriff „freigeben“ zu verstehen, dass ein Mechanismus, bevorzugt ein mechanischer Mechanismus, vorgesehen ist, welcher verhindert, dass sich das Verschlusselement bewegen kann, insbesondere in die geöffnete Stellung bewegen kann. Dies kann in einfachster Weise durch die Eigenform der Glasampulle realisiert werden, welche durch ihr Zerbersten beim Erreichen der vorbestimmten Temperatur einen Raum freimacht, in welchen sich das Verschlusselement, das bevorzugt durch eine Feder vorgespannt ist, hineinbewegen kann um dadurch den Fluidweg für das Gas freizugeben.
  • Hierbei ist es ferner vorteilhaft, wenn die Prüfstrecke in Form eines Schlauchs, insbesondere eines Gummischlauchs, und/oder einer Rohrleitung, insbesondere Stahlleitung, ausgebildet ist, welcher/welche mit einer Flüssigkeit und/oder einem Gas, insbesondere Wasser, gefüllt ist, die unter ausreichend hohem Druck steht, so dass das Verschlusselement in der geschlossenen Stellung verharrt, bis der Druck in dem Schlauch und/oder der Rohrleitung durch Wärmeeinwirkung, insbesondere auf ein Erfassungselement, sinkt. Hierbei kann beispielsweise der in der Prüfstrecke vorliegende Druck in einem Bereich von 5 bar bis 20 bar, bevorzugt 8 bis 12 bar, liegen.
  • Des Weiteren ist es bevorzugt, wenn die Prüfstrecke ein Erfassungselement, insbesondere ein Öffnungselement, aufweist, das ausgebildet ist durch: den Schlauch selbst, der beim Erreichen der vorbestimmten Temperatur zumindest teilweise schmilzt, punktuelle Schwachstellen in dem Schlauch, die beim Erreichen der vorbestimmten Temperatur schmelzen, Verschlussstopfen, die in den Schlauch und/oder die Rohrleitung eingesetzt sind und beim Erreichen der vorbestimmten Temperatur schmelzen und/oder Glasampullen, die beim Erreichen der vorbestimmten Temperatur bersten oder brechen und eine Öffnung im Schlauch oder in der Rohrleitung öffnen, wodurch die in der Prüfstrecke unter Druck aufgenommene Flüssigkeit und/oder Gas entweichen kann und somit der Druck in der Prüfstrecke abfällt.
  • Hierbei kann der Verschlussstopfen aus einem Kunststoffmaterial, einem eutektischen Material wie Wismut-, Bismut- oder Zinnverbindung oder der gleichen bestehen, was einen niedrigen Schmelzpunkt aufweist, so dass der Verschlussstopfen beim Erreichen der vorbestimmten Temperatur schmilzt und die Öffnung im Schlauch oder in der Leitung öffnet bzw. zugänglich macht.
  • Dabei werden bevorzugt das und/oder die Erfassungselemente am Gasdruckspeicher und/oder am Gasdruckspeichersystem und/oder in einem Fahrzeug, in welches die thermische Druckentlastungsvorrichtung installiert ist, an besonders gefährdeten Stellen positioniert, so dass eine schnelle Erfassung von möglichen Wärmeeinwirkungen wie beispielsweise eines Feuers zuverlässig erfasst werden können.
  • Hierbei kann es insbesondere vorteilhaft sein, das und/oder die Erfassungselemente (Stellen bzw. Bereiche) an Extrempunkten des Gasdruckspeichers und/oder des Gasdruckspeichersystems vorzusehen. Weist beispielsweise ein Gasdruckspeichersystem zehn Gasdruckspeicher auf, welche in einem Gestell wabenförmig oder ringförmig aufgenommen sind, ist es äußerst unwahrscheinlich, dass die am weitesten innenliegenden Gasdruckspeicher einer Wärmeeinwirkung ausgesetzt werden, entsprechend kann es ausreichend sein, lediglich an äußeren Punkten des Gestells Erfassungselemente vorzusehen.
  • Andererseits kann es vorteilhaft sein, bei einem Fahrzeug, außerhalb des eigentlichen Gasdruckspeichersystems, insbesondere in der Nähe von Gefahrenstellen wie beispielsweise Bremsen, Motoren, Batterien und dergleichen, Erfassungselemente (Stellen bzw. Bereiche) vorzusehen, um frühzeitig eine Wärmeeinwirkung zu erfassen.
  • Alternativ kann das erste Auslösemittel in Form einer Prüfstrecke ausgebildet sein, die mit einem Medium gefüllt ist, insbesondere mit einer Flüssigkeit und/oder einem Gas, dessen Druck beim Erreichen der vorbestimmten Temperatur durch Wärmeeinwirkung einen Wert erreicht, der ausreichend ist, um das Verschlusselement (aktiv) in die geöffnete Stellung zu verstellen und/oder zu bewegen. Hierbei kann der Druckanstieg bevorzugt durch einen zumindest teilweise erfolgenden Phasenübergang erfolgen.
  • Hierbei ist es ferner vorteilhaft, wenn die Prüfstrecke in Form eines Schlauchs, insbesondere eines Gummischlauchs, und/oder einer Rohrleitung, insbesondere Stahlleitung, ausgebildet ist, welcher/welche zumindest mit einer Flüssigkeit gefüllt ist, die bevorzugt einen niedrigen Siedepunkt aufweist, und die beim Erreichen der vorbestimmten Temperatur das Sieden anfängt, wodurch der Druck in dem Schlauch oder der Rohrleitung über den vorbestimmten Druck ansteigt, so dass das Verschlusselement in die geöffnete Stellung verstellt und/oder bewegt werden kann, insbesondere irreversible.
  • Des Weiteren ist es bevorzugt, dass die in dem Schlauch und/oder der Rohrleitung aufgenommene Flüssigkeit Wasser, Ethanol, Methanol, Ethanolgemische, Methanolgemische und dergleichen ist.
  • Ferner ist es vorteilhaft, wenn das Verschlusselement zusätzlich elektrisch und/oder elektronisch betätigbar ist, insbesondere mittels eines Heizdrahtes und/oder eines Mikrowellensenders welcher das erste und/oder das zweite Auslösemittel unter eine Wärmeeinwirkung setzen kann. Alternativ kann auch das Verschlusselement direkt betätigt werden, beispielsweise über ein Magnetventil bzw. ein Piezoelement.
  • Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform weist die thermische Druckentlastungsvorrichtung eine Kommunikationsvorrichtung, insbesondere eine drahtlose Kommunikationsvorrichtung unter Verwendung von Infrarot, Funk, Bluetooth, oder WLAN (drahtloses lokales Netzwerk) auf, die dazu eingerichtet ist, von externen Nutzern, wie beispielsweise einer externen Steuerung/Hauptsteuerung eines Fahrzeugs, einem Notfall-Kontrollsystem das von der Feuerwehr, der Polizei oder anderen Hilfskräften bedient werden kann, Steuerbefehle zu empfangen, insbesondere zum Betätigen des ersten und oder zweiten Auslösemittels und/oder des Heizdrahtes und/oder des Mikrowellensenders.
  • Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn die thermische Druckentlastungsvorrichtung zusätzlich eine Ausrichtungs-Erfassungseinrichtung aufweist, die dazu eingerichtet ist, die absolute geometrische Ausrichtung der thermischen Druckentlastungsvorrichtung, insbesondere der Ventileinheit, weiter bevorzugt mindestens eines an die Ventileinheit angeschossenen Gasdruckspeichers, im Raum zu erfassen, wobei die Ausrichtungs-Erfassungseinrichtung zumindest einen Sensor ausgewählt aus der Gruppe: Beschleunigungsmesser, Gyroskop und Erdmagnetfeldsensor aufweist.
  • Hierbei ist es bevorzugt, dass die thermische Druckentlastungsvorrichtung, insbesondere eine in diese integrierte Steuerungsvorrichtung, dazu eingerichtet ist, basierend auf einer durch die Ausrichtungs-Erfassungseinrichtung bestimmten Ausrichtung der thermischen Druckentlastungsvorrichtung, insbesondere der Ventileinheit, einen Entlastungsanschluss zu wählen, mittels dessen eine Entleerung des angeschlossenen Gasdruckspeichers und/oder des angeschlossenen Gasdruckspeichersystems in einer vorbestimmten, insbesondere gesicherten, Raumrichtung möglich ist.
  • Hierzu kann die thermische Entlastungsvorrichtung, insbesondere die Ventileinheit, eine Vielzahl von Entlastungsanschlüssen aufweisen, welche jeweils durch ein vorgesehenes Ventil, insbesondere Magnetventil, geöffnet bzw. geschlossen werden können. An den jeweiligen Entlastungsanschlüssen können in vorteilhafter Weise Entlastungsrohrleitungen vorgesehen sein, die in verschiedene Raumrichtungen orientiert sind, um im Falle eines Unfalls des Fahrzeugs den Kraftstoff in eine gewünschte bzw. vorteilhafte Raumrichtung zu entlassen.
  • Hierbei werden die Entlastungsrohrleitungen bevorzugt so angeordnet, dass der ausgelassene Kraftstoff keine sicherheitsrelevanten Bauteile des Fahrzeugs, insbesondere der Kraftstoffversorgungsanlage, beschädigen kann sowie den Zugang zu dem Fahrzeug nicht verwehrt. Erfahrungsgemäß wird entsprechend der Lage des Fahrzeugs, welches beispielsweise im Falle eines Unfalls gegebenenfalls auf der Seite liegen kann, eine Entlastungsrohrleitung gewählt, welche den Kraftstoff nach oben, also in vertikaler Richtung, auslässt, so dass ein seitlicher Zugriff zu dem Fahrzeug, insbesondere für Rettungsmannschaften, gewährleistet ist.
  • Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung einen Gasdruckspeicher mit einem Anschlussstutzen in welchen eine wie oben beschriebene thermische Druckentlastungsvorrichtung einbringbar ist. Gegebenenfalls ist die thermische Druckentlastungsvorrichtung, insbesondere die Ventileinheit, und/oder der Gasdruckspeicher mit Dichtungen versehen, um die thermische Druckentlastungs-vorrichtung gasdicht innerhalb des Anschlussstutzens des Gasdruckspeichers zu positionieren.
  • Für gewöhnlich sind gattungsgemäße Gasdruckspeicher als Hohlkörper ausgebildet, die aus einem mehrschichtigen Laminat, insbesondere einem mehrschichtigen KunststoffLaminat geformt sind. Das Laminat aus Kunststoff kann vorzugsweise zur Erhöhung dessen Stabilität mit einem verstärkenden Fasermaterial, z.B. mit Kohlenstofffasern oder mit Glasfasern versehen sein. In dieses Laminat ist der Anschlussstutzen eingebracht und für gewöhnlich mit einem Innengewinde versehen, in welches ein Gegengewinde, das an dem Anschlussstutzen der thermischen Druckentlastungsvorrichtung vorgesehen ist, einschraubbar ist, um die thermische Druckentlastungsvorrichtung an dem Gasdruckspeicher, bevorzugt in diesem, anzubringen.
  • Hierbei ist es vorteilhaft, wenn in den Hohlkörper der Schlauch und/oder Flüssigkeitstaschen, die mit dem Schlauch und/oder der Rohrleitung verbunden sind, eingebracht sind.
  • Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Gasdruckspeichersystem zur Speicherung von Kraftstoff, insbesondere gasförmigem Wasserstoff, das bevorzugt dazu eingerichtet ist ein Brennstoffzellensystem mit Kraftstoff, insbesondere gasförmigem Wasserstoff, zu versorgen, aufweisend: mindestens einen Gasdruckspeicher, bevorzugt den oben beschriebenen erfindungsgemäßen Gasdruckspeicher, und eine thermische Druckentlastungsvorrichtung, bevorzugt die oben beschriebene erfindungsgemäße thermische Druckentlastungsvorrichtung.
  • Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur thermischen Überdruckabsicherung von Gasdruckspeichern und/oder Gasdruckspeichersystemen mittels einer thermischen Druckentlastungsvorrichtung, insbesondere der oben beschriebenen erfindungsgemäßen thermischen Druckentlastungsvorrichtung, aufweisend: Öffnen eines Fluidwegs, mittels dessen ein Gasdruckspeicher und/oder ein Gasdruckspeichersystem entleerbar sind, beim Erreichen einer vorbestimmten Temperatur durch Wärmeeinwirkung, insbesondere durch eine äußere Wärmeeinwirkung, wobei die Wärmeeinwirkung zum Öffnen des Fluidwegs zumindest an einer weiteren Stelle des Gasdruckspeichers und/oder des Gasdruckspeichersystem und/oder eines Fahrzeugs, in welches die thermische Druckentlastungsvorrichtung installiert ist, die nicht eine Installationsposition der thermischen Druckentlastungsvorrichtung ist, erfasst werden kann, und/oder die Wärmeeinwirkung zum Öffnen des Fluidwegs zumindest an zwei räumlich voneinander getrennten Stellen bzw. Positionen und/oder Bereichen des Gasdruckspeichers und/oder des Gasdruckspeichersystems und/oder eines Fahrzeugs, in welches die thermische Druckentlastungsvorrichtung installiert ist, die Wärmeeinwirkung erfasst werden kann.
  • Hierbei ist es bevorzugt, wenn der Fluidweg in einem unbetätigten und/oder nicht ausgelösten Zustand mittels eines Verschlusselements verschlossen ist, welches aktiv oder passiv von einer geschlossenen Stellung, in der kein Gas durch den Fluidweg strömen kann, in eine offene Stellung, in der Gas durch den Fluidweg strömen kann, verstellt und/oder bewegt werden kann.
  • Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn durch die Wärmeeinwirkung, insbesondere beim Erreichen der vorbestimmten Temperatur, ein erstes Auslösemittel das Verschlusselement in die geöffnete Stellung verstellt und/oder bewegt und/oder es dem Verschlusselement ermöglicht, sich in die geöffnete Stellung zu verstellen und/oder zu bewegen.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das erste Auslösemittel in Form einer Prüfstrecke ausgebildet, die im unbetätigten oder nicht ausgelösten Zustand unter einem vorbestimmten Druck steht und diesen auf das Verschlusselement derart ausübt, dass dieses in der geschlossenen Stellung verharrt, bis der Druck in der Prüfstrecke unter Wärmeeinwirkung, insbesondere äußerer Wärmeeinwirkung, sinkt oder abfällt, insbesondere unter einen vorbestimmten Auslösedruck beim Erreichen der vorbestimmten Temperatur sinkt, wodurch das erste Auslösemittel das Verschlusselement freigibt und dieses in die offene Stellung verstellt und/oder bewegt wird, insbesondere durch eine vorgespannte Feder in die geöffnete Stellung gedrückt wird.
  • Die thermische Druckentlastungsvorrichtung kann in einem Gasdruckspeicher oder ein mehrere Gasdruckspeicher umfassendes Gasdruckspeichersystem integriert sein. Des Weiteren kann die thermische Druckentlastungsvorrichtung für ein Verfahren zur thermischen Überdruckabsicherung verwendet werden. Daher können die weiteren Merkmale, die im Zusammenhang mit der obigen Beschreibung der thermischen Überdruckabsicherung offenbart wurden, auch auf den Gasdruckspeicher, das Gasdruckspeichersystem und das Verfahren zur thermischen Überdruckabsicherung angewendet werden. Dasselbe gilt umgekehrt für den Gasdruckspeicher, das Gasdruckspeichersystem und das Verfahren zur thermischen Überdruckabsicherung.
  • Figurenliste
  • Weitere Merkmale und Vorteile einer Vorrichtung, einer Verwendung und/oder eines Verfahrens ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen. Von diesen Zeichnungen zeigt:
    • 1 eine schematische Schnittansicht eines Wärme- und Druckentlastungskombinationsventils von der Seite gemäß dem Stand der Technik,
    • 2 eine perspektivische Ansicht einer Hochdruckbehältereinheit gemäß dem Stand der Technik,
    • 3 vereinfacht eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gasdruckspeichersystems,
    • 4 einen vergrößerten Ausschnitt der thermischen Druckentlastungsvorrichtung von 3,
    • 5 das Verschlusselement der thermischen Druckentlastungsvorrichtung von 4 in der geschlossenen Stellung,
    • 6 das Verschlusselement der thermischen Druckentlastungsvorrichtung von 4 in der offenen Stellung, und
    • 7 vereinfacht eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gasdruckspeichersystems, insbesondere einer erfindungsgemäßen thermischen Druckentlastungsvorrichtung.
  • Beschreibung von Ausführungsformen
  • Gleiche Bezugszeichen, die in verschiedenen Figuren aufgeführt sind, benennen identische, einander entsprechende, oder funktionell ähnliche Elemente.
  • 1 zeigt eine schematische Schnittansicht eines Wärme- und Druckentlastungskombinationsventils 4 von der Seite gemäß dem Stand der Technik. Das dargestellte Ventil 4 weist ein erstes Gehäuse 10 und ein zweites Gehäuse 12 auf. Das erste Gehäuse 10 umfasst ein erstes Ende 15, ein zweites Ende 24 gegenüber dem ersten Ende und eine Leitung 22, die sich von einem zweiten Ende 24 des ersten Gehäuses 10 zu dem ersten Ende 15 erstreckt. Die Leitung 22 ist so positioniert, dass diese in einen Verteiler 3 führt und mit diesem in fluider Kommunikation steht.
  • Das erste und das zweite Gehäuse 10, 12 definieren eine Kammer 20. Bevorzugt weist das zweite Gehäuse 12 eine Öffnung 34 auf, so dass, wenn das zweite Gehäuse 12 durch das erste Gehäuse 10 aufgenommen ist, die Öffnungen 14, 34 des ersten und des zweiten Gehäuses zusammen die Kammer 20 benachbart zu der Leitung 22 definieren.
  • Ein Lagerelement 30, eine Feder 32 und ein Wärmeelement 34 sind in der Kammer 20 angeordnet. Das Lagerelement 30 ist benachbart zu der Leitung 22 angeordnet. Ein Teil 36 des Lagerelements 30 ist aus einem abdichtenden Material hergestellt, das benachbart zu der Leitung 22 angeordnet ist. Der verbleibende Teil des Lagerelementes 30 wirkt als eine Lageroberfläche, auf die eine Kraft durch die Feder 22 ausgeübt wird.
  • Zu beachten ist, dass das Lagerelement 30 so geformt ist, dass während es als Dichtung gegen die Leitung 22 wirkt, es nicht als Dichtung in der Kammer 22 wirkt. Unter normalen Bedingungen, wenn das Ventil 4 in einem nicht betätigten Zustand ist, steht die Feder 32 unter Kompression gelagert gegen das Lagerelement 30. Somit spannt, unter normalen Bedingungen, die Feder 32 das Lagerelement 30 gegen die Leitung 22 vor. Das Lagerelement wirkt so als eine Dichtung zwischen der Leitung 22 und der Kammer 20.
  • Die Betriebsweise des Ventils wird nun beschrieben, wie zuvor aufgeführt, ist das Ventil 4 in die Öffnung 6 in dem Verteiler 3 eingebunden, welcher an dem Behälter 2 befestigt ist, der ein gasförmiges oder flüssiges Fluid beinhaltet. Unter normalen Bedingungen steht die Feder 32 unter Kompression und übt eine Kraft gegen das Lagerelement 30 aus, um so eine Dichtung zwischen der Leitung 22 und der Kammer 20 zu bilden. Somit spannt unter normalen Bedingungen die Feder 32 das Lagerelement 30 gegen die Leitung 22 vor. Das Wärmeelement 34 ist ausgerichtet mit der Feder 32 angeordnet.
  • Das Wärmeelement 34 weist einen Schmelzpunkt auf, der dieses zum Schmelzen bringt, oder dessen Festkörpereigenschaften aufgibt, wenn eine vorbestimmte Temperatur in dem Behälter 2 erreicht wird. Wenn dieses auftritt, schmilzt das Wärmeelement und verursacht, dass die Feder 32 sich in den Bereich dekomprimiert, der davor durch das Wärmeelement 34 besetzt war. Wenn sich die Feder 32 entspannt, ist das Lagerelement 30 nicht länger gegen die Leitung 22 vorgespannt. Somit ist es dem übermäßigen Wärmedruck möglich, von der Leitung 22 in die Kammer 20 zu gelangen und durch die Ausgangsleitung 42 zu entweichen. Das Ventil 4 schafft deshalb eine Wärmeentlastung und verhindert Schaden an dem Behälter und/oder dem Fluid.
  • 2 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Hochdruckbehältereinheit 10 gemäß dem Stand der Technik. Die gezeigte Hochdruckbehältereinheit 10 weist ein kastenartiges Gehäuse 22, eine Vielzahl von zylindrischen Behältern 18, die im Inneren des Gehäuses 22 aufgereiht sind, wobei jeder Behälter 18 eine Öffnung 30B an einem Endabschnitt auf einer Seite in axialer Richtung beinhaltet, ein Kopplungselement 20, das die Öffnungen 30B verbindet, um die Vielzahl von Behältern 18 miteinander zu koppeln, und das einen Strömungsdurchgang beinhaltet, der die Innenräume der Vielzahl von Behältern 18 kommunizierend miteinander verbindet. Ferner weist die beschriebene Hochdruckbehältereinheit 10 eine Ausführleitung 32 auf, die von dem Kopplungselement 20 durch ein in dem Gehäuse 22 gebildetes Durchgangsloch 46A zum Äußeren des Gehäuses 22 führt, wobei an der Ausführleitung 32 ein Ventil 34 angeschlossen ist, das den Strömungsdurchgang öffnen und schließen kann.
  • In der dargestellten Hochdruckbehältereinheit 10 gemäß dem Stand der Technik wird aus Kostengründen lediglich in dem Ventil 34 eine thermische Druckentlastungsvorrichtung integriert, entsprechend ist es hier lediglich außerhalb des Gehäuses 22 sowie lediglich an einer Stelle der Hochdruckbehältereinheit 10 möglich, eine Wärmeeinwirkung zu erfassen, was nicht zufriedenstellend ist. 3 zeigt vereinfacht eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gasdruckspeichersystems 400 das beispielhaft aus zwei Gasdruckspeichern 300, zwei Intankventilen 200, die jeweils in einen Gasdruckspeicher 300 eingeschraubt sind, und eine thermische Druckentlastungsvorrichtung 100, die in der dargestellten Ausführungsform in einer Gas-Handhabungs-vorrichtung integriert ist. Entsprechend weist die Ventileinheit 110 der thermischen Druckentlastungsvorrichtung 100 nicht nur die Komponenten auf, welche für die thermische Drucküberwachung des Gasdruckspeichersystems 400 notwendig sind, sondern weitere Komponenten wie beispielsweise ein Sicherheitsventil, ein Druckregelventil, Filter, Rückschlagventile und dergleichen auf.
  • Wie der 3 entnommen werden kann, weist die gezeigte thermische Druckentlastungsvorrichtung 100 in der Ventileinheit 110, einen Fluidweg 101 auf, welcher mit den beiden Gasdruckspeichern (Hochdruckbehältern) 300, insbesondere deren Inhalt dem Kraftstoff, strömungstechnisch verbunden bzw. kommuniziert. In dem Fluidweg 101 ist ein Verschlusselement 111 vorgesehen, welches des Fluidweg öffnen und schließen kann. In der geschlossenen Stellung, welche der Grundstellung entspricht, kann durch den Fluidweg kein Gas, insbesondere Kraftstoff, strömen und somit sind die Gasdruckspeicher 300 im betriebsbereiten Zustand. Sollte nun jedoch durch ein erstes Auslösemittel 120 der thermischen Druckentlastungsvorrichtung erfasst werden, dass eine Wärmeeinwirkung in Form eines Feuers beispielsweise an der Stelle St2 auftritt, kann das Auslösemittel 120 es dem Verschlusselement 111 ermöglichen, sich in die offene Stellung zu bewegen, wodurch der Fluidweg 101 mit dem zweiten Fluidweg 102 (Fluidleitung) verbunden wird, wodurch das Gas (der Kraftstoff) aus den Gasdruckspeichern 300 über einen Entlastungsanschluss A3 der Ventileinheit in die Umgebung der thermischen Druckentlastungsvorrichtung kontrolliert entleert bzw. ausgelassen werden kann.
  • In der dargestellten Ausführungsform ist das Verschlusselement 111 als ein Stellkolben 111a ausgebildet, dessen Funktion später in Bezug auf 4 detaillierter beschrieben wird. Das erste Auslösemittel 120 ist als eine Prüfstrecke ausgebildet, welche hier einen Verteiler aufweist, an welchen eine Vielzahl von Schläuchen und oder Leitungen angeschlossen werden können, um die Prüfstrecke zu realisieren. Wie hier gezeigt, sind an den Verteiler zwei Schläuche angeschlossen, die jeweils zu einem der Gasdruckspeicher verlegt sind, um dort an den Stellen bzw. Bereichen St2 und St3 eine mögliche Wärmeeinwirkung erfassen zu können. Des Weiteren ist an dem Verteiler eine Leitung angeschlossen, welche zu der Stelle bzw. dem Bereich St4 führt, welche beispielsweise im Motorraum eines Fahrzeugs oder in der Nähe von Bremsen des Fahrzeugs vorgesehen sein kann.
  • In der dargestellten Ausführungsform ist die Prüfstrecke mit einer Flüssigkeit, bevorzugt Wasser, gefüllt und unter Druck gesetzt. Der in der Prüfstrecke vorherrschende Druck wird auf den Stellkolben 111a geleitet, welcher dadurch gegen die Kraft einer Feder in die geschlossene Stellung gedrückt wird, in diesem Zustand wird die Prüfstrecke hermetisch bzw. wasserdicht verschlossen.
  • Dritt nun an einer der Stellen St2 bis St4 eine Wärmeeinwirkung statt, wird beispielsweise ein aus Kunststoff gebildeter Verschlussstopfen in der Leitung bzw. in einem der Schläuche der Prüfstrecke geschmolzen und das unter Druck stehende Wasser kann entweichen, wodurch der Druck in der Prüfstrecke bzw. dem ersten Auslösemittel absinkt und somit die Feder den Stellkolben 111a in die offene Stellung schieben bzw. drücken kann, wodurch das Gas durch den Entlastungsanschluss A3 entweichen kann.
  • 4 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der thermischen Druckentlastungsvorrichtung 100 von 3. Wie die 4 verdeutlicht, ist der Stellkolben 111a quer zu dem Fluidweg 101 in der Ventileinheit 110 beweglich gelagert, insbesondere in der Querrichtung (senkrecht) zu dem Fluidweg 101 beweglich gelagert. Der Stellkolben 111a weist einen länglichen zylinderförmigen Kolbenkörper auf, an dessen Außenumfang drei Dichtelemente 113 in Nuten vorgesehen sind. Die drei Dichtelemente 113 sind in Längsrichtung des Kolbenkörpers, also senkrecht zum Fluidweg 101, voneinander beabstandet angeordnet, womit in einer Führungsbohrung, in welcher der Stellkolben 111a beweglich aufgenommen ist, zwei voneinander gasdicht getrennte Kammern K1, K2 gebildet sind.
  • 5 zeigt das Verschlusselement 111a der thermischen Druckentlastungsvorrichtung 100 von 4 in der geschlossenen Stellung. Wie der 5 entnommen werden kann, liegt an der linken Seite des Stellkolbens 111a ein in der Prüfstrecke (erstes Auslösemittel) 120 vorherrschender Druck P1 an und drückt den Stellkolben nach rechtes gegen eine Feder 114, welche dadurch vorgespannt ist. In dieser Stellung mündet der Fluidweg 101 in der ersten Kammer 101, welche nicht mit dem zweiten Fluidweg 102 verbunden ist, womit sich die thermische Druckentlastungsvorrichtung in dem geschlossenen Zustand, also im unbetätigten Zustand befindet.
  • 6 zeigt das Verschlusselement bzw. den Stellkolben 111a der thermischen Druckentlastungsvorrichtung 100 von 4 in der offenen Stellung, d.h. im betätigten Zustand. Wie der 6 entnommen werden kann, ist in der Prüfstrecke der Druck auf einen Druck P2, welcher geringer ist als der Druck P1, gesunken, wodurch die vorgespannte Feder 114 den Stellkolben 111a nach links in die offene Stellung schieben kann. In dieser Stellung mündet der Fluidweg 101 in der zweiten Kammer K2, welche mit dem zweiten Fluidweg 102 verbunden ist, wodurch das Gas aus dem Gasdruckspeicher über den Entlastunganschluss A3 nach außen in die Umgebung entweichen kann. Wie der 6 ferner entnommen werden kann, ist an der Stelle der Kammer K2, d.h. zwischen den beiden rechten Dichtelementen 113 eine Nut ausgebildet bzw. der Durchmesser des Stellkolbens 111a reduziert, um eine ausreichend hohe Durchflussmenge des ausströmenden Gases zu gewährleisten.
  • 7 zeigt vereinfacht eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gasdruckspeichersystems, insbesondere einer alternativen thermischen Druckentlastungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. In ihrem grundlegenden Aufbau entspricht das in 7 gezeigte Gasdruckspeichersystem dem in 3 bereits beschriebenen System. In der hier gezeigten Ausführungsform ist lediglich das Verschlusselement 111 nicht als ein Stellkolben 111a sondern als ein Verschlusskolben 111b ausgebildet.
  • Wie der 7 entnommen werden kann, ist der Verschlusskolben 111b in Richtung des Fluidwegs 101 bzw. in der Richtung des durch den Fluidweg 101 ausströmenden Gases beweglich in der Ventileinheit 110 aufgenommen. Auf der dem Fluidweg 101 zugewandten Seite weist der Verschlusskolben 111b einen konusförmigen Ventilkörperbereich auf, welcher im geschlossenen Zustand mit einem Ventilsitz in Kontakt kommt wodurch die thermische Druckentlastungsvorrichtung 100 sich im geschlossenen Zustand befindet. Auf der dem Ventilsitz abgewandten Seite des Verschlusskolbens 111b ist eine Kolbenfläche ausgebildet, welche wesentlich größer ist als die Ventilsitzfläche, z.B. 50 bis 100-mal so groß. Auf diese Weise reicht der in der Prüfstrecke vorherrschende Druck von 10 bis 20 bar aus, um das Ventil gegen den am Fluidweg 101 anliegenden Flaschendruck von bis zu 1000 bar zu schließen.
  • Fällt nun wie in der oben beschriebenen Ausführungsform aufgrund einer Wärmeinwirkung der Druck in der Prüfstrecke ab, sinkt der auf die Kolbenfläche wirkende Druck und der Verschlusskolben 111b wird durch den in dem Gasdruckspeicher herrschenden und in dem Fluidweg 101 anliegenden Druck nach oben geschoben und das Ventil öffnet, wodurch das Gas über den zweiten Fluidweg 102 zum Entlastungsanschluss A3 strömen kann. Um auch bei einem relativ niedrigen Druck im Gasdruckspeicher 300 ein öffnen des Ventils zu gewährleisten, kann eine Feder vorgesehen werden, welche den Verschlusskolben 111b von dem Ventilsitz wegdrückt, falls in der Prüfstrecke der Druck aufgrund einer Wärmeeinwirkung abfällt.
  • Es ist für den Fachmann ersichtlich, dass einzelne, jeweils in verschiedenen Ausführungsformen beschriebene Merkmale auch in einer einzigen Ausführungsform umgesetzt werden können, sofern sie nicht strukturell inkompatibel sind. Gleichermaßen können verschiedene Merkmale, die im Rahmen einer einzelnen Ausführungsform beschrieben sind, auch in mehreren Ausführungsformen einzeln oder in jeder geeigneten Unterkombination vorgesehen sein.
  • Bezugszeichenliste
    • 100
    Thermische Druckentlastungsvorrichtung
    101
    Fluidweg
    102
    Fluidleitung (zweiter Fluidweg)
    110
    Ventileinheit
    111
    Verschlusselement
    111a
    Stellkolben
    111b
    Verschlusskolben
    112
    Anschlussstutzen
    113
    Dichtelement(e)
    120
    erstes Auslösemittel
    121
    Erfassungselement (Öffnungselement)
    130
    zweites Auslösemittel
    140
    Kommunikationsvorrichtung
    150
    Ausrichtungs-Erfassungseinrichtung
    A3
    Entlastungsanschluss
    K1
    erste Kammer
    K2
    zweite Kammer
    St1
    Installationsposition
    St2
    (erste) weitere Stelle
    St3
    (zweite) weitere Stelle
    200
    Intankventil
    201
    Temperatur- und/oder Druckerfassungseinheit
    204
    Sicherheitsventil
    205
    Überschussflussventil
    206
    Filter
    207
    Betankungskanal
    211
    Anschlussstutzen
    300
    Gasdruckspeicher
    301
    Anschlussstutzen
    302
    Temperatursensor
    400
    Gasdruckspeichersystem
  • 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 60309339 T2 [0008]
    • DE 3812552 C1 [0009]
    • US 3618627 [0010]

Claims (29)

  1. Thermische Druckentlastungsvorrichtung (100) für Gasdruckspeicher (300) und/oder Gasdruckspeichersysteme (400), umfassend: eine Ventileinheit (110), welche fluidisch mit einem Gasdruckspeicher (300) und/oder einem Gasdruckspeichersystem (400) verbindbar ist und mindestens einen Fluidweg (101) aufweist, mittels dessen der Gasdruckspeicher (300) und/oder das Gasdruckspeichersystem (400) entleebar ist, insbesondere ein in dem Gasdruckspeicher (300) und/oder dem Gasdruckspeichersystem (400) unter Druck gespeichertes Gas an eine Umgebung ableitbar ist, wobei die Ventileinheit (110) ein Verschlusselement (111) aufweist, das zwischen einer geöffneten Stellung, in der das Gas durch den Fluidweg (101) strömen kann, und einer geschlossenen Stellung, in der kein Gas durch den Fluidweg (101) strömen kann, verstellt und/oder bewegt werden kann, und ein erstes Auslösemittel (120), das dazu eingerichtet ist, durch Wärmeeinwirkung, insbesondere beim Erreichen einer vorbestimmten Temperatur, das Verschlusselement (111) in die geöffnete Stellung zu verstellen und/oder zu bewegen und/oder es dem Verschlusselement (111) zu ermöglichen, sich in die geöffnete Stellung zu verstellen und/oder zu bewegen, wobei das erste Auslösemittel (120) ferner dazu eingerichtet ist, zumindest an einer weiteren Stelle (St2) des Gasdruckspeichers (300) und/oder des Gasdruckspeichersystems (400), die nicht die Installationsposition (St1) der thermischen Druckentlastungsvorrichtung (100) ist, eine Wärmeeinwirkung erfassen zu können, und/oder zumindest an zwei räumlich voneinander getrennten Stellen (St1, St2, St3) und/oder Bereichen, insbesondere des Gasdruckspeichers (300) und/oder des Gasdruckspeichersystems (400) und/oder eines Fahrzeugs, in welches die thermische Druckentlastungsvorrichtung installiert ist, eine Wärmeeinwirkung erfassen zu können.
  2. Thermische Druckentlastungsvorrichtung (100) nach Anspruch 1, bei der die thermische Druckentlastungsvorrichtung (100) in Form eines Intankventils (200) zur Anbringung an dem Gasdruckspeicher (300), insbesondere einem Wasserstofftank, der bevorzugt dazu eingerichtet ist, ein Brennstoffzellensystem mit Kraftstoff, insbesondere gasförmigen Wasserstoff, zu versorgen, ausgebildet ist.
  3. Thermische Druckentlastungsvorrichtung (100) nach Anspruch 2, ferner aufweisend einen Anschlussstutzen (111, 211), der dazu eingerichtet ist, in den Gasdruckspeicher (300), insbesondere einen Anschlussstutzen (301) des Gasdruckspeichers (300), einschraubbar zu sein.
  4. Thermische Druckentlastungsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verschlusselement (111) als ein Stellkolben (111a) ausgebildet ist, der quer zu dem Fluidweg (101), insbesondere senkrecht zu dem Fluidweg (101), beweglich in der Ventileinheit (110) gelagert (bzw. aufgenommen) ist.
  5. Thermische Druckentlastungsvorrichtung (100) nach Anspruch 4, wobei der Stellkolben (111a) einen länglichen zylinderförmigen Kolbenkörper aufweist, an dessen Außenumfang drei Dichtelemente (113) in Längsrichtung des Kolbenkörpers beabstandet voneinander vorgesehen sind, womit im eingebauten Zustand in der Ventileinheit (110) zwei voneinander gasdicht getrennte Kammern (K1, K2) gebildet werden.
  6. Thermische Druckentlastungsvorrichtung (100) nach Anspruch 5, wobei in der geschlossenen Stellung des Stellkolbens (111a) die erste Kammer (K1) mit dem Fluidweg (101) fluidisch verbunden ist und diesen verschließt, in der offenen Stellung des Stellkolbens (111a) die zweite Kammer (K2) mit dem Fluidweg (101) fluidisch verbunden ist und diesen über eine Fluidleitung (102) mit einem Entlastungsanschluss (A3) verbindet.
  7. Thermische Druckentlastungsvorrichtung (100) nach Anspruch 6, wobei die Größe der zweiten Kammer (K1) durch eine an dem Außenumfang des Kolbenkörpers radial umlaufende Nut vergrößert.
  8. Thermische Druckentlastungsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Verschlusselement (111) als ein Verschlusskolben (111b) ausgebildet ist, der in Richtung des Fluidwegs (101) und/oder der Ausströmrichtung des Gases, insbesondere innerhalb des Fluidwegs, beweglich in der Ventileinheit (110) gelagert ist.
  9. Thermische Druckentlastungsvorrichtung (100) nach Anspruch 8, wobei der Verschlusskolben (111b) in der geschlossenen Stellung eine seitlich angeordnete Fluidleitung (102) verschließt und diese in der offenen Stellung freigibt, wodurch der Fluidweg (101) fluidisch mit der Fluidleitung (102) verbunden wird und damit mit einem Entlastungsanschluss (A3) fluidisch verbunden ist.
  10. Thermische Druckentlastungsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend ein zweites Auslösemittel (130), das in die Ventileinheit (110) integriert ist und mit dem ersten Auslösemittel (120) parallel oder seriell geschaltet ist.
  11. Thermische Druckentlastungsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das erste Auslösemittel (120) und/oder das zweite Auslösemittel in Form einer Glasampulle ausgebildet ist, die derart gestaltet ist, dass sie beim Erreichen der vorbestimmten Temperatur berstet oder bricht.
  12. Thermische Druckentlastungsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das erste Auslösemittel (120) in Form einer Prüfstrecke ausgebildet ist, die unter einem vorbestimmten Druck steht, so dass das Verschlusselement (111) durch anlegen dieses Druckes in der geschlossenen Stellung verharrt, bis der Druck in der Prüfstrecke durch die Wärmeeinwirkung, insbesondere an der zumindest einen weiteren Stelle (St2), sinkt, insbesondere unter einen vorbestimmten Auslösedruck sinkt.
  13. Thermische Druckentlastungsvorrichtung (100) nach Anspruch 11, wobei die Prüfstrecke in Form eines Schlauchs, insbesondere eines Gummischlauchs, und/oder einer Rohrleitung, insbesondere Stahlleitung, ausgebildet ist, welcher/welche mit einer Flüssigkeit und/oder einem Gas, insbesondere Wasser, gefüllt ist, die unter ausreichend hohem Druck steht, so dass das Verschlusselement (111) in der geschlossenen Stellung verharrt, bis der Druck in dem Schlauch und/oder der Rohrleitung durch Wärmeeinwirkung, insbesondere auf ein Erfassungselement (121), sinkt.
  14. Thermische Druckentlastungsvorrichtung (100) nach Anspruch 12 oder 13, wobei die Prüfstrecke ein Erfassungselement (121), insbesondere ein Öffnungselement , aufweist, das ausgebildet ist durch: den Schlauch selbst, der beim Erreichen der vorbestimmten Temperatur zumindest teilweise schmilzt, punktuelle Schwachstellen in dem Schlauch, die beim Erreichen der vorbestimmten Temperatur schmelzen, Verschlussstopfen, die in den Schlauch und/oder die Rohrleitung eingesetzt sind und beim Erreichen der vorbestimmten Temperatur schmelzen und/oder Glasampullen, die beim Erreichen der vorbestimmten Temperatur bersten oder brechen und eine Öffnung im Schlauch oder in der Rohrleitung öffnen.
  15. Thermische Druckentlastungsvorrichtung (100) nach Anspruch 13 oder 14, wobei das und/oder die Erfassungselemente (121) am Gasdruckspeicher (300) und/oder am Gasdruckspeichersystem (400) und/oder in einem Fahrzeug, in welches die thermische Druckentlastungs-vorrichtung installiert ist, an besonders gefährdeten Stellen positioniert ist/sind.
  16. Thermische Druckentlastungsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei der das erste Auslösemittel (120) in Form einer Prüfstrecke ausgebildet ist, die mit einem Medium gefüllt ist, insbesondere mit einer Flüssigkeit und/oder einem Gas, dessen Druck beim Erreichen der vorbestimmten Temperatur durch Wärmeeinwirkung einen Wert erreicht, der ausreichend ist um das Verschlusselement (111) in die geöffnete Stellung zu verstellen und/oder zu bewegen.
  17. Thermische Druckentlastungsvorrichtung (100) nach Anspruch 16, wobei die Prüfstrecke in Form eines Schlauchs, insbesondere eines Gummischlauchs, und/oder einer Rohrleitung, insbesondere Stahlleitung, ausgebildet ist, welcher/welche mit einer Flüssigkeit gefüllt ist, die bevorzugt einen niedrigen Siedepunkt aufweist, und die beim Erreichen der vorbestimmten Temperatur das Sieden anfängt, wodurch der Druck in dem Schlauch oder der Rohrleitung über einen vorbestimmten Druck ansteigt, so dass das Verschlusselement in die geöffnete Stellung verstellt und/oder bewegt werden kann, insbesondere irreversible.
  18. Thermische Druckentlastungsvorrichtung (100) nach Anspruch 16 oder 17, wobei die in dem Schlauch und/oder der Rohrleitung aufgenommene Flüssigkeit Wasser, Ethanol, Methanol, Ethanolgemische, Methanolgemische und dergleichen ist.
  19. Thermische Druckentlastungsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verschlusselement (111) zusätzlich elektrisch und/oder elektronisch betätigbar ist, insbesondere mittels eines Heizdrahtes und/oder eines Mikrowellensenders welcher das erste und/oder das zweite Auslösemittel (120, 130) unter Wärmeeinwirkung setzen kann.
  20. Thermische Druckentlastungsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend eine Kommunikationsvorrichtung (140), insbesondere eine drahtlose Kommunikationsvorrichtung unter Verwendung von Infrarot, Funk, Bluetooth, oder WLAN (drahtloses lokales Netzwerk), die dazu eingerichtet ist, von externen Nutzern, wie beispielsweise einer externen Steuerung/Hauptsteuerung eines Fahrzeugs, einem Notfall-Kontrollsystem das von der Feuerwehr, der Polizei oder anderen Hilfskräften bedient werden kann, Steuerbefehle zu empfangen, insbesondere zum Betätigen des ersten und oder zweiten Auslösemittels (120, 130) .
  21. Thermische Druckentlastungsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend eine Ausrichtungs-Erfassungseinrichtung (150), die dazu eingerichtet ist, die absolute geometrische Ausrichtung der Ventileinheit (110), insbesondere mindestens eines an die Ventileinheit (110) angeschossenen Gasdruckspeichers (300), im Raum zu erfassen, wobei die Ausrichtungs-Erfassungseinrichtung (150) zumindest einen Sensor ausgewählt aus der Gruppe: Beschleunigungsmesser, Gyroskop und Erdmagnetfeldsensor aufweist.
  22. Thermische Druckentlastungsvorrichtung (100) nach Anspruch 21, wobei die thermische Druckentlastungsvorrichtung (100), insbesondere eine in diese integrierte Steuerungsvorrichtung, dazu eingerichtet ist, basierend auf einer durch die Ausrichtungs-Erfassungseinrichtung (150) bestimmten Ausrichtung der Ventileinheit (110), einen Entlastungsanschluss (A3) zu wählen, mittels dessen eine Entleerung des angeschlossenen Gasdruckspeichers (300) und/oder des angeschlossenen Gasdruckspeichersystems (400) in einer vorbestimmten, insbesondere gesicherten, Raumrichtung möglich ist.
  23. Gasdruckspeicher (300) mit einem Anschlussstutzen (301) in welchem eine thermische Druckentlastungsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 22 eingebracht ist.
  24. Gasdruckspeicher (300) nach Anspruch 23, der ein aus einem mehrschichtigen Laminat gebildeter Hohlkörper ist, in den der Anschlussstutzen (301) eingebracht ist, und in dessen Hohlkörper bevorzugt der Schlauch und/oder Flüssigkeitstaschen, die mit dem Schlauch und/oder der Rohrleitung verbunden sind, eingebracht sind.
  25. Gasdruckspeichersystem (400) zur Speicherung von Kraftstoff, insbesondere gasförmigem Wasserstoff, das bevorzugt dazu eingerichtet ist ein Brennstoffzellensystem mit Kraftstoff, insbesondere gasförmigem Wasserstoff, zu versorgen, umfassend: mindestens einen Gasdruckspeicher (300), bevorzugt den Gasdruckspeicher nach einem der Ansprüche 23 oder 24, und eine thermische Druckentlastungsvorrichtung (100), bevorzugt die thermische Druckentlastungsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 22.
  26. Verfahren zur thermischen Überdruckabsicherung für Gasdruckspeicher (300) und/oder Gasdruckspeichersysteme (400) mittels einer thermischen Druckentlastungsvorrichtung, insbesondere der thermischen Druckentlastungsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 22, umfassend: Öffnen eines Fluidwegs (101), mittels dessen ein Gasdruckspeicher (300) und/oder ein Gasdruckspeichersystem (400) entleerbar sind, beim Erreichen einer vorbestimmten Temperatur durch Wärmeeinwirkung, insbesondere äußere Wärmeeinwirkung, wobei eine Wärmeeinwirkung zum Öffnen des Fluidwegs (101) zumindest an einer weiteren Stelle (St2) des Gasdruckspeichers (300) und/oder des Gasdruckspeichersystem (400) und/oder eines Fahrzeugs, in welches die thermische Druckentlastungsvorrichtung installiert ist, die nicht eine Installationsposition (St1) der thermischen Druckentlastungsvorrichtung (100) ist, erfasst werden kann, und/oder eine Wärmeeinwirkung zum Öffnen des Fluidwegs (101) zumindest an zwei räumlich voneinander getrennten Stellen, insbesondere des Gasdruckspeichers (300) und/oder des Gasdruckspeichersystems und/oder eines Fahrzeugs, in welches die thermische Druckentlastungsvorrichtung installiert ist, erfasst werden kann.
  27. Verfahren zur thermischen Überdruckabsicherung nach Anspruch 26, wobei der Fluidweg (101) in einem unbetätigten und/oder nicht ausgelösten Zustand mittels eines Verschlusselements (111) verschlossen ist, welches aktiv oder passiv von einer geschlossenen Stellung, in der kein Gas durch den Fluidweg (101) strömen kann, in eine offene Stellung, in der Gas durch den Fluidweg (101) strömen kann, verstellt und/oder bewegt werden kann.
  28. Verfahren zur thermischen Überdruckabsicherung nach Anspruch 26 oder 27, wobei durch die Wärmeeinwirkung, insbesondere beim Erreichen der vorbestimmten Temperatur, ein erstes Auslösemittel (120) das Verschlusselement (111) in die geöffnete Stellung verstellt und/oder bewegt und/oder es dem Verschlusselement (111) ermöglicht, sich in die geöffnete Stellung zu verstellen und/oder zu bewegen.
  29. Verfahren zur thermischen Überdruckabsicherung nach Anspruch 28, wobei das erste Auslösemittel (120) in Form einer Prüfstrecke ausgebildet ist, die im unbetätigten oder nicht ausgelösten Zustand unter einem vorbestimmten Druck steht und diesen auf das Verschlusselement (111) derart ausübt, dass dieses in der geschlossenen Stellung verharrt, bis der Druck in der Prüfstrecke unter Wärmeeinwirkung, insbesondere äußerer Wärmeeinwirkung, sinkt, insbesondere unter einen vorbestimmten Auslösedruck sinkt, wodurch das erste Auslösemittel (120) das Verschlusselement (111) freigibt und dieses in die offene Stellung verstellt und/oder bewegt wird.
DE102020207261.2A 2020-06-10 2020-06-10 Thermische Druckentlastungsvorrichtung (TPRD), Gasdruckspeicher und Gasdruckspeichersystem mit TPRD und Verfahren zur thermischen Überdruckabsicherung Pending DE102020207261A1 (de)

Priority Applications (9)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020207261.2A DE102020207261A1 (de) 2020-06-10 2020-06-10 Thermische Druckentlastungsvorrichtung (TPRD), Gasdruckspeicher und Gasdruckspeichersystem mit TPRD und Verfahren zur thermischen Überdruckabsicherung
CN202011503983.2A CN113775801A (zh) 2020-06-10 2020-12-17 热泄压装置(tprd)、具有tprd的气体蓄压器和气体蓄压器系统和热过压保护方法
CN202023057681.5U CN215334698U (zh) 2020-06-10 2020-12-17 热泄压装置、气体蓄压器和气体蓄压器系统
US18/001,226 US20230235830A1 (en) 2020-06-10 2021-06-10 Thermal pressure relief device (tprd), gas pressure tank and gas pressure tank system comprising tprd and method for thermal excess pressure protection
EP21736518.8A EP4165338A1 (de) 2020-06-10 2021-06-10 Thermische druckentlastungsvorrichtung (tprd), gasdruckspeicher und gasdruckspeichersystem mit tprd und verfahren zur thermischen überdruckabsicherung
JP2022576836A JP2023529224A (ja) 2020-06-10 2021-06-10 熱作動式圧力逃し装置（ｔｐｒｄ）、ガス圧力タンク、およびｔｐｒｄを含むガス圧力タンクシステム、ならびに熱過剰圧力保護のための方法
KR1020237001104A KR20230037028A (ko) 2020-06-10 2021-06-10 열 압력 완화 장치(tprd), 가스 압력 축적기, tprd를 포함하는 가스 압력 축적기 시스템, 및 열 과도 압력 보호를 위한 방법
AU2021289001A AU2021289001A1 (en) 2020-06-10 2021-06-10 Thermal pressure relief device (TPRD), gas pressure accumulator and gas pressure accumulator system having TPRD, and method for thermal overpressure protection
PCT/EP2021/065627 WO2021250172A1 (de) 2020-06-10 2021-06-10 Thermische druckentlastungsvorrichtung (tprd), gasdruckspeicher und gasdruckspeichersystem mit tprd und verfahren zur thermischen überdruckabsicherung

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020207261.2A DE102020207261A1 (de) 2020-06-10 2020-06-10 Thermische Druckentlastungsvorrichtung (TPRD), Gasdruckspeicher und Gasdruckspeichersystem mit TPRD und Verfahren zur thermischen Überdruckabsicherung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102020207261A1 true DE102020207261A1 (de) 2021-12-16

Family

ID=76730500

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102020207261.2A Pending DE102020207261A1 (de) 2020-06-10 2020-06-10 Thermische Druckentlastungsvorrichtung (TPRD), Gasdruckspeicher und Gasdruckspeichersystem mit TPRD und Verfahren zur thermischen Überdruckabsicherung

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20230235830A1 (de)
EP (1) EP4165338A1 (de)
JP (1) JP2023529224A (de)
KR (1) KR20230037028A (de)
CN (2) CN113775801A (de)
AU (1) AU2021289001A1 (de)
DE (1) DE102020207261A1 (de)
WO (1) WO2021250172A1 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021134095A1 (de) 2021-12-21 2022-12-22 Voith Patent Gmbh Drucktank mit thermisch aktivierbarem Druckentlastungssystem
DE102021207904A1 (de) 2021-07-23 2023-01-26 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Ableitungssystem
DE102022209631A1 (de) 2022-09-14 2024-03-14 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Thermisch aktivierbares Ventil für eine Druckgasbehältervorrichtung, Druckgasbehältervorrichtung, Brennstoffzellenanordnung, Wasserstoff-Verbrennungsmotorsystem, Wasserstoffbetriebenes Fahrzeug

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020201172A1 (de) * 2020-01-31 2021-08-05 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Vorrichtung zum Speichern von Druckgas, Fahrzeug

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3618627A (en) 1969-10-29 1971-11-09 William Wagner Valve automatic pressure release means
DE3812552C1 (de) 1988-04-15 1989-11-09 Hydac Technology Gmbh, 6603 Sulzbach, De
DE60309339T2 (de) 2002-05-24 2007-05-03 Schrader-Bridgeport International, Inc., Denver Wärme- und druckentlastungskombinationsventil
US20110180551A1 (en) 2010-01-25 2011-07-28 Honda Motor Co., Ltd. Gas tank
DE102010006516A1 (de) 2010-02-02 2011-08-04 Daimler AG, 70327 Vorrichtung zum Speichern
WO2012168606A1 (fr) 2011-06-06 2012-12-13 L'air Liquide,Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Réservoir de fluide sous pression
DE102014205712A1 (de) 2014-03-27 2015-10-01 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft System zur Speicherung eines unter Druck stehenden Gases sowie Verfahren zum Entleeren eines Speicherbehälters für ein unter Druck stehendes Gas
DE102016213288A1 (de) 2016-04-13 2017-10-19 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Druckentlastungsvorrichtung für mindestens einen Druckbehälter
DE102018000756A1 (de) 2018-01-31 2019-01-24 Daimler Ag Druckgasbehälter und Druckgasspeicher
DE102018203183A1 (de) 2018-03-02 2019-09-05 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Sicherheitsventil für einen Druckbehälter mit einer Auslöseleitung sowie Druckbehältersystem
DE102018207494A1 (de) 2018-05-15 2019-11-21 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Druckentlastungssystem zur Druckentlastung von mindestens einem Druckbehälter sowie Druckbehältersystem und Kraftfahrzeug
DE102018131377A1 (de) 2018-12-07 2020-06-10 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Sicherheitsventil für einen Druckbehälter mit einem Auslöseelement

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4874948B2 (ja) * 2007-12-28 2012-02-15 トヨタ自動車株式会社 安全弁装置、バルブ装置、高圧ガスタンク、および、車両
DE102016218691A1 (de) * 2015-12-02 2017-06-08 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zum Freigeben einer Druckentlastung eines Druckbehälters in einem Fahrzeug
DE102016204075A1 (de) * 2016-03-11 2017-09-14 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Druckbehältersystem sowie Verfahren zum Druckentlasten eines Druckbehälters
DE102016008058A1 (de) * 2016-07-01 2018-01-04 Daimler Ag Tankventil
DE102016008107A1 (de) * 2016-07-01 2018-01-04 Daimler Ag Tankventil
DE102016008079A1 (de) * 2016-07-01 2018-01-04 Daimler Ag Tankventil
DE102016213088A1 (de) * 2016-07-18 2018-02-15 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Druckbehältersystem mit Druckentlastungseinrichtung
DE102016215318A1 (de) * 2016-08-17 2018-02-22 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Ventileinheit und Sicherheitsventil für einen Druckbehälter mit einer Auslöseleitung
DE102016218692A1 (de) * 2016-09-28 2018-03-29 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Sicherheitssystem für einen Druckbehälter eines Kraftfahrzeugs
DE102017209190A1 (de) * 2017-05-31 2018-12-06 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zum Betrieb eines Druckbehältersystems
DE102017212491A1 (de) * 2017-07-20 2019-01-24 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zur Druckentlastung mindestens einer brennstoffführenden Komponente sowie Druckbehältersystem
DE102017221073A1 (de) * 2017-11-24 2019-05-29 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Sicherheitsventil für einen Druckbehälter mit einer Auslöseleitung sowie Druckbehältersystem
DE102017223652A1 (de) * 2017-12-22 2019-06-27 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Druckbehälter mit zwei kreuzenden Leiterschichten in faserverstärkter Schicht sowie Verfahren
US10942533B2 (en) * 2018-02-14 2021-03-09 Hexagon Technology As System for multiple pressure relief device activation
DE102018218425A1 (de) * 2018-10-29 2020-04-30 Robert Bosch Gmbh Ventilvorrichtung für ein gasförmiges Medium und Tankvorrichtung zur Speicherung von verdichteten Fluiden

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3618627A (en) 1969-10-29 1971-11-09 William Wagner Valve automatic pressure release means
DE3812552C1 (de) 1988-04-15 1989-11-09 Hydac Technology Gmbh, 6603 Sulzbach, De
DE60309339T2 (de) 2002-05-24 2007-05-03 Schrader-Bridgeport International, Inc., Denver Wärme- und druckentlastungskombinationsventil
US20110180551A1 (en) 2010-01-25 2011-07-28 Honda Motor Co., Ltd. Gas tank
DE102010006516A1 (de) 2010-02-02 2011-08-04 Daimler AG, 70327 Vorrichtung zum Speichern
WO2012168606A1 (fr) 2011-06-06 2012-12-13 L'air Liquide,Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Réservoir de fluide sous pression
DE102014205712A1 (de) 2014-03-27 2015-10-01 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft System zur Speicherung eines unter Druck stehenden Gases sowie Verfahren zum Entleeren eines Speicherbehälters für ein unter Druck stehendes Gas
DE102016213288A1 (de) 2016-04-13 2017-10-19 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Druckentlastungsvorrichtung für mindestens einen Druckbehälter
DE102018000756A1 (de) 2018-01-31 2019-01-24 Daimler Ag Druckgasbehälter und Druckgasspeicher
DE102018203183A1 (de) 2018-03-02 2019-09-05 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Sicherheitsventil für einen Druckbehälter mit einer Auslöseleitung sowie Druckbehältersystem
DE102018207494A1 (de) 2018-05-15 2019-11-21 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Druckentlastungssystem zur Druckentlastung von mindestens einem Druckbehälter sowie Druckbehältersystem und Kraftfahrzeug
DE102018131377A1 (de) 2018-12-07 2020-06-10 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Sicherheitsventil für einen Druckbehälter mit einem Auslöseelement

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021207904A1 (de) 2021-07-23 2023-01-26 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Ableitungssystem
DE102021134095A1 (de) 2021-12-21 2022-12-22 Voith Patent Gmbh Drucktank mit thermisch aktivierbarem Druckentlastungssystem
DE102022209631A1 (de) 2022-09-14 2024-03-14 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Thermisch aktivierbares Ventil für eine Druckgasbehältervorrichtung, Druckgasbehältervorrichtung, Brennstoffzellenanordnung, Wasserstoff-Verbrennungsmotorsystem, Wasserstoffbetriebenes Fahrzeug

Also Published As

Publication number Publication date
CN215334698U (zh) 2021-12-28
US20230235830A1 (en) 2023-07-27
EP4165338A1 (de) 2023-04-19
WO2021250172A1 (de) 2021-12-16
JP2023529224A (ja) 2023-07-07
CN113775801A (zh) 2021-12-10
AU2021289001A1 (en) 2023-02-09
KR20230037028A (ko) 2023-03-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102020207261A1 (de) Thermische Druckentlastungsvorrichtung (TPRD), Gasdruckspeicher und Gasdruckspeichersystem mit TPRD und Verfahren zur thermischen Überdruckabsicherung
EP3479007A1 (de) Tankventil
DE102020207253A1 (de) Ventileinrichtung, Intankventil und Gasdruckspeichersystem, insbesondere für Brennstoffzellensysteme, sowie Verfahren zum Detektieren einer Leckage
DE102009039079A1 (de) Tankanordnung
WO2018224312A1 (de) Druckentlastungsvorrichtung mit einem variablen massenstrom
DE102016008059A1 (de) Tankventil
WO2016096500A1 (de) Kraftfahrzeug mit einem kryogenen druckbehälter und verfahren zum betanken eines kryogenen druckbehälters eines kraftfahrzeuges
DE102011114722A1 (de) Druckgasbehälter mit einem Ventil
DE102015222251A1 (de) Kraftfahrzeug mit einem Drucktank und einer Sicherheitsventil-Einrichtung
DE102017212491A1 (de) Verfahren zur Druckentlastung mindestens einer brennstoffführenden Komponente sowie Druckbehältersystem
DE102013002777B4 (de) Vorrichtung zum Speichern von Gas unter hohem Druck
DE102014003586A1 (de) Kraftstofftank, Kraftfahrzeug
WO2013079147A1 (de) Sicherungseinrichtung für ein unter druck stehendes system
DE102018211964A1 (de) Sicherheitssystem für einen Druckbehälter eines Fahrzeugs
DE102018126812A1 (de) Kupplungsvorrichtung, Versorgungsleitung sowie System zur Übertragung eines Mediums
DE102010006518A1 (de) Vorrichtung zum Speichern
DE102016213088A1 (de) Druckbehältersystem mit Druckentlastungseinrichtung
DE102021124298A1 (de) Kompaktes Schnellöffnungsventil und Löschsystem
DE102016008106A1 (de) Tankventil
DE102014018360A1 (de) Thermisch auslösendes Sicherheitsventil
DE102011114724A1 (de) Druckgasbehälter mit einem Ventil
DE102021104334A1 (de) Anschlusselement, Druckbehälterbaugruppe und Kraftfahrzeug
DE102021109485A1 (de) Flüssiggastankvorrichtung für ein Fahrzeug
DE102016115360A1 (de) Überströmventil zum zumindest teilweisen Verschließen und Öffnen eines Fluidleitungssystems
WO2016074962A1 (de) Druck- bzw. schaltzustandsanzeige

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: ARGO GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNER: ARGO GMBH, 82166 GRAEFELFING, DE

R081 Change of applicant/patentee

Owner name: ARGO GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNER: ARGO GMBH, 46485 WESEL, DE