EP4396107A1 - Quarantänebehälter für gefahrengegenstände - Google Patents

Quarantänebehälter für gefahrengegenstände

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EP4396107A1
EP4396107A1 EP22772859.9A EP22772859A EP4396107A1 EP 4396107 A1 EP4396107 A1 EP 4396107A1 EP 22772859 A EP22772859 A EP 22772859A EP 4396107 A1 EP4396107 A1 EP 4396107A1
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EP
European Patent Office
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layer
container
container according
glass fiber
vehicle
Prior art date
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Pending
Application number
EP22772859.9A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Dieter Ebert
Joachim Klaus Broetzmann
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Swiss Q Contain Ag
Original Assignee
Swiss Q Contain Ag
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Publication date
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Application filed by Swiss Q Contain Ag filed Critical Swiss Q Contain Ag
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Pending legal-status Critical Current

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    • B65D85/00—Containers, packaging elements or packages, specially adapted for particular articles or materials
    • B65D85/68—Containers, packaging elements or packages, specially adapted for particular articles or materials for machines, engines or vehicles in assembled or dismantled form
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    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C3/00—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places
    • A62C3/16—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places in electrical installations, e.g. cableways
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    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • A62C99/0009—Methods of extinguishing or preventing the spread of fire by cooling down or suffocating the flames
    • A62C99/0018—Methods of extinguishing or preventing the spread of fire by cooling down or suffocating the flames using gases or vapours that do not support combustion, e.g. steam, carbon dioxide
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    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C3/00—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places
    • A62C3/07—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places in vehicles, e.g. in road vehicles
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    • B65D2585/88—Batteries

Definitions

  • the invention relates to a container for quarantining a dangerous object, in particular a vehicle with a hybrid, electric or hydrogen drive or a battery, a fuel cell or a fuel storage tank from such a vehicle, as well as other types of dangerous objects.
  • a quarantine area that is 5 x 2.5 m including a clearance area of 188 m 2 for a car and 7.5 x 2.5 m including a distance area for a commercial vehicle.
  • distance area is 219 m 2 .
  • Other requirements for such a quarantine area are accessibility for emergency vehicles, barriers, protection against moisture and the presence of a solid surface.
  • the quarantine area must comply with the ordinance on facilities for handling water-polluting substances.
  • the main purpose of the quarantine area is to prevent belt and explosion protection (preventive fire protection).
  • One object of the present invention was to provide a container for the quarantine of such hazardous objects, with which the disadvantages of the prior art can be at least partially eliminated.
  • the present invention provides a container for the quarantine of a hazardous object, comprising a protective cover made of multiple layers of fire-resistant and/or electrically insulating materials and further means for preventing or controlling fire, explosion or electrical discharge hazards.
  • One subject of the invention is a container for quarantine of a dangerous object comprising:
  • the protective cover and a door element comprise several layers of fire-resistant and/or electrically insulating materials, the following layers being arranged at least partially from the inside to the outside:
  • a shielding layer selected from (i) a layer comprising graphite and optionally an insulating air layer, (ii) a lead layer, (iii) a bulletproof plastic layer, in particular a Kevlar layer, or a combination of several of these layers, (g) a layer comprising a metal alloy, in particular a titanium steel alloy, a titanium molybdenum steel alloy or an aluminum alloy,
  • a flooding unit located on the outside of the container for introducing protective material into the container through a lockable access
  • a sensor unit inside the container which is set up to measure one or more parameters selected from pressure, temperature and gas composition,
  • the shape and dimensions of the container are adapted to the dangerous object to be stored.
  • the protective cover that delimits the container usually comprises a floor, side walls and a roof.
  • the container can be designed, for example, in the form of a parallelepiped or cube, so that the protective cover includes a base, 4 side walls and a roof.
  • the container usually has dimensions of 5-7 m (length) x 2-4 m (width) and 2-4 m (height).
  • the container usually has dimensions of 1-4 m (length) x 1-2 m (width) and 1-2 m (height).
  • the individual layers of the protective covers are usually connected to one another in order to give the protective cover a stable and preferably self-supporting structure. If necessary, the protective cover can also contain one or more carrying elements.
  • the connection between the layers of the protective cover can be made e.g. by lamination and/or by using temperature and fire-resistant adhesives such as ceramic or metal high-temperature adhesives up to 1200°C or higher (e.g. Steigner ST-1000) or fire-resistant fasteners such as screws, rivets etc., take place.
  • at least two of the layers (a) to (g) of the protective cover are connected to one another by lamination, preferably 3, 4, 5, 6 or all 7 layers. A partial compression of the layer materials is also possible.
  • Optional layer (h) can also be combined with layers (a) to (g) as described.
  • the glass fiber in layer (a) preferably has a temperature resistance of at least 1000° C. and/or a pressure resistance of at least 12 N/mm 2 (12 MPa).
  • the thickness of layer (a) is preferably from 8 to 80 mm.
  • the function of layer (a) is in particular as a reinforcement fabric with properties such as optimized force absorption for maximum security and crack prevention, high tensile strength, displacement resistance and/or alkali resistance.
  • the layer is preferably free of plasticizers and/or acid-resistant. It provides high thermal insulation and favorably has a low heat capacity.
  • Their weight per unit area is preferably 100-200 g/m 2 , for example approx. 165 g/m 2 and their tear strength on delivery is preferably >2500 N/50 mm.
  • the thickness of layer (b) is preferably from 10 to 45 mm, more preferably from 20 to 40 mm, and even more preferably from 25 to 35 mm, for example about 30 mm.
  • the function of layer (b) consists in particular of low thermal conductivity, a heat shield function and the absorption of liquids.
  • the layer is electrically non-conductive.
  • the layered silicate in layer (b) is structurally supported and stabilized by the adjacent layers (a) and (c) of glass fiber material.
  • the layer (c) comprises a glass fiber, in particular a glass fiber composite material, which is selected, for example, for. B. Resinpal glass filament fabric.
  • the fiberglass composite material has layers (c) a temperature resistance of at least 1200°C and/or a pressure resistance of at least 150 MPa.
  • the thickness of layer (c) is preferably from 1 to 8 mm, more preferably from 1 to 3 mm.
  • the function of layer (c) consists in particular in additional pressure protection or in its resistance to strong pressure development, eg in the event of an explosion or deflagration, and in the stabilization of layer (b), in particular in combination with the glass fiber material in layer (a).
  • the container according to the invention preferably comprises a lead layer as shielding layer (f)(ii).
  • the lead layer (f) (ii) in turn is preferably in direct contact with the alloy layer (g).
  • the layer thickness of the lead layer (f) (ii) is preferably 0.5 to 2 mm, for example about 1 mm.
  • the thickness of layer (g) is preferably from 2 to 10 mm, more preferably from 5 to 8 mm.
  • the function of layer of layer (g) consists in particular as an extremely stable (against pressure and fire) outer metal housing of the container.
  • Fire extinguishing powders such as silicate-based granules, aluminum oxide AI2O3-based granules, sodium hydrogen carbonate, potassium hydrogen carbonate, finely ground alkali chlorides (often sodium chloride), finely ground ammonium dihydrogen phosphate and ammonium sulphate, powders or granules (or mixtures thereof) can be considered as solid protective material.
  • Container for quarantine of a dangerous object comprising:
  • a protective cover delimiting the container with a closable opening for introducing and removing the dangerous object
  • the protective cover and a cover closing the opening or a door element closing the opening comprise several layers of fire-resistant and/or electrically insulating materials, the following layers being arranged from the inside to the outside: (a) a layer comprising a glass fiber material, in particular a temperature and pressure-resistant glass fiber,

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Behälter zur Quarantäne eines Gefahrengegenstandes, insbesondere eines Fahrzeugs mit Hybrid-, Elektro- oder Wasserstoffantrieb oder einer Batterie, einer Brennstoffzelle oder eines Treibstoffspeichers aus einem solchen Fahrzeug.

Description

Quarantänebehälter für Gefahrengegenstände
Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen Behälter zur Quarantäne eines Gefahrengegenstandes, insbesondere eines Fahrzeugs mit Hybrid-, Elektro- oder Wasserstoffantrieb oder einer Batterie, einer Brennstoffzelle oder eines Treibstoffspeichers aus einem solchen Fahrzeug, sowie anderen Arten Gefahrengegenständen.
Der Anteil von Kraftfahrzeugen im Straßenverkehr, die einen alternativen Antrieb, beispielsweise einen elektrischen Antrieb oder einen Wasserstoffantrieb verfügen, hat in jüngster Zeit stark angestiegen. In Zukunft ist mit einer weiteren starken Zunahme zu rechnen. Solche Fahrzeuge bzw. Batterien oder Treibstoffspeicher aus solchen Fahrzeugen stellen bei einem Unfall oder einer sonstigen Havarie potenzielle Gefahrengegenstände dar.
So müssen nach den Vorschriften der Autohersteller Hybridfahrzeuge, E-Fahrzeuge und Hochvoltbatterien auf einer Quarantänefläche gesichert werden, die bei einem PKW 5 x 2,5 m inkl. Abstandsfläche 188 m2 und bei einem Nutzfahrzeug 7,5 x 2,5 m inkl. Abstandsfläche 219 m2 beträgt. Weitere Anforderungen für eine solche Quarantänefläche sind Zugänglichkeit für Rettungsfahrzeuge, Absperrung, Schutz vor Feuchtigkeit und Vorhandensein eines befestigten Untergrunds. Insbesondere muss die Quarantänefläche der Verordnung über Anlagen zum Umgang von wassergefährdenden Stoffen entsprechen. Die Quarantänefläche dient in der Hauptsache der Vorbeugung des Band- und Explosionsschutzes (vorbeugender Brandschutz).
Auch der Transport von Unfallfahrzeugen mit alternativen Antrieben erfordert ein hohes Maß der Absicherung, da gerade während des Transports eine erhebliche Gefahr vom Fahrzeug oder Bestandteilen davon wie Batterien, Brennstoffzellen oder Treibstoffspeichern ausgehen kann. Daher müssen gerade für den Transport von Gefahrengegenständen besondere Vorkehrungen für den vorbeugenden Brandschutz gewährleistet sein.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, einen Behälter zur Quarantäne von solchen Gefahrengegenständen bereitzustellen, mit dem die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise ausgeräumt werden können.
Durch die vorliegende Erfindung wird ein Behälter zur Quarantäne eines Gefahrengegenstandes bereitgestellt, der eine Schutzhülle aus mehreren Schichten feuerbeständiger und/oder elektrisch isolierender Materialien und weiterhin Mittel zur Verhinderung oder Bekämpfung von Gefahren durch Brände, Explosionen oder elektrische Entladungen enthält.
Ein Gegenstand der Erfindung ist ein Behälter zur Quarantäne eines Gefahrengegenstands umfassend:
- eine den Behälter begrenzende Schutzhülle mit einer verschließbaren Öffnung zum Einbringen und zur Entnahme des Gefahrengegenstandes,
- wobei die Schutzhülle und ein Türelement mehrere Schichten feuerbeständiger und/oder elektrisch isolierender Materialien umfassen, wobei von innen nach außen zumindest teilweise die folgenden Schichten angeordnet sind:
(a) eine Schicht umfassend ein Glasfasermaterial, insbesondere eine temperatur- und druckbeständige Glasfaser,
(b) eine Schicht umfassend ein Schichtsilikat, insbesondere Vermiculit,
(c) eine Schicht umfassend ein Glasfasermaterial, insbesondere ein Glasfaser verbundmaterial,
(d) eine Schicht umfassend ein Fluorpolymer (c),
(e) eine Schicht umfassend ein Basaltmaterial, insbesondere eine Basaltfaser,
(f) eine Abschirmschicht ausgewählt aus (i) einer Schicht umfassend Graphit und optional eine isolierende Luftschicht, (ii) einer Bleischicht, (iii) einer beschussfesten Kunststoffschicht, insbesondere einer Kevlarschicht, oder einer Kombination von mehreren dieser Schichten, (g) eine Schicht umfassend eine Metalllegierung, insbesondere eine Titan- Stahl-Legierung, eine Titan-Molybdän-Stahl-Legierung oder eine Aluminium- Legierung,
(h) eine optionale beschussfeste Kunststoffschicht, insbesondere eine Kevlarschicht,
- einen Gasgenerator zur Erzeugung einer Schutzgasatmosphäre im Inneren des Behälters,
- eine außen am Behälter befindliche Flutungseinheit zum Einbringen von Schutzmaterial in den Behälter durch einen verschließbaren Zugang,
- eine Sensoreinheit im Inneren des Behälters, die zur Messung eines oder mehrerer Parameter ausgewählt aus Druck, Temperatur und Gaszusammensetzung eingerichtet ist,
- eine Datenverarbeitungseinheit, die in Kommunikation mit der Sensoreinheit steht, wobei die Datenverarbeitungseinheit eingerichtet ist, auf ein von der Sensoreinheit übermitteltes Signal Maßnahmen zur Sicherung des Behälters zu veranlassen, und
- eine Überdruck-Entlastungsöffnung.
Der erfindungsgemäße Behälter ist grundsätzlich zur Quarantäne beliebiger Gefahrengegenstände geeignet. Der Begriff „Quarantäne“ umfasst dabei die Aufbewahrung des Behälters unter Sicherheitsbedingungen einschließlich einer stationären Lagerung oder eines Transports. Die Aufbewahrung kann dabei im Freien, innerhalb eines Gebäudes oder in einem Transportvehikel erfolgen. Die Dauer der Quarantäne kann von kurzen Zeiträumen, z.B. einer Stunde bis zu mehreren Tagen oder Wochen reichen.
In einer spezifischen Ausführungsform wird der Behälter zur Quarantäne eines Fahrzeugs, insbesondere eines Fahrzeugs mit Elektroantrieb, eines Fahrzeugs mit Hybridantrieb oder eines Fahrzeugs mit Wasserstoffantrieb eingerichtet. Der Begriff „Elektroantrieb“ umfasst dabei sowohl einen rein elektrischen Antrieb als auch einen Hybridantrieb. In einer weiteren spezifischen Ausführungsform ist der Behälter zur Quarantäne einer Batterie eines Fahrzeugs mit Elektroantrieb, insbesondere einer Lithium-Ionen-Batterie eingerichtet. In noch einer weiteren spezifischen Ausführungsform ist der Behälter zur Quarantäne einer Brennstoffzelle oder eines Treibstoffspeichers eines Fahrzeugs mit Wasserstoffantrieb eingerichtet. Neben den genannten Gefahrengegenständen ist der Behälter auch zur Quarantäne anderer Arten von leicht entflammbaren oder explosionsgefährdeten Gefahrengegenständen geeignet, beispielsweise Explosivstoffe, wie Sprengstoff, Munition etc., Waffen, Gefahrstoffen, gefährlichen Chemikalien, strahlenden Materialien, gefährlichen biologischen Stoffen, bakteriellen und viralen kontaminierten Stoffen, gefährlichen Kampfstoffen.
Die Form und die Ausmaße des Behälters sind an den aufzubewahrenden Gefahrengegenstand angepasst. Die den Behälter begrenzende Schutzhülle umfasst üblicherweise einen Boden, Seitenwände und ein Dach. Der Behälter kann beispielsweise und in Form eines Quaders bzw. Würfels ausgebildet sein, sodass die Schutzhülle einen Boden, 4 Seitenwände und ein Dach umfasst. Zur Aufnahme eines Fahrzeugs hat der Behälter üblicherweise Ausmaße von 5-7 m (Länge) x 2-4 m (Breite) und 2-4 m (Höhe). Zur Aufnahme einer Batterie, einer Brennstoffzelle oder eines Wasserstoffspeichers hat der Behälter üblicherweise Ausmaße von 1 -4 m (Länge) x 1 -2 m (Breite) und 1 -2 m (Höhe).
Die Schutzhülle enthält mindestens eine verschließbare Öffnung zum Einbringen und zur Entnahme des Gefahrengegenstandes. Die Größe und Positionierung der verschließbaren Öffnung in der Schutzhülle können mit der Größe und Art des aufzubewahrenden Gefahrengegenstandes variieren. Falls es sich bei dem Gefahrengegenstand um ein Fahrzeug handelt, wird die Öffnung üblicherweise durch eine der Seitenwände gebildet. Handelt es sich um einen kleineren Gegenstand, z. B. eine Batterie, kann sich die Öffnung auch durch einen Teil einer Seitenwand oder die Decke des Behälters gebildet sein.
Die Öffnung ist durch eine Abdeckung, d.h. ein Türelement verschließbar. Vorzugsweise kann die Öffnung gas- und/oder flüssigkeitsdicht verschlossen werden. Die Abdeckung der Öffnung bzw. das Türelement ist ein Bestandteil der Schutzhülle. Der erfindungsgemäße Behälter ist durch eine aus mehreren Schichten aufgebaute Schutzhülle begrenzt. Die Beschaffenheit und die Abfolge der einzelnen Schichten bieten ein hohes Maß an Sicherheit gegenüber Gefahren, die von dem aufzubewahrenden Gegenstand ausgehen können, z.B. die Gefahr eines Brandes, reiner Explosion, eines Stromschlags oder einer Kombination davon.
Die einzelnen Schichten der Schutzhüllen sind üblicherweise miteinander verbunden, um der Schutzhülle eine stabile und vorzugsweise selbsttragende Struktur zu geben. Sofern erforderlich kann die Schutzhülle aber auch ein oder mehrere Trageelemente enthalten. Die Verbindung zwischen den Schichten der Schutzhülle kann z.B. durch Laminierung und/oder durch Verwendung temperaturund feuerbeständiger Haftmittel wie etwa keramische oder metallische Hochtemperatur-Klebstoffe bis 1200°C oder höher (z. B. Steigner ST-1000) oder feuerbeständigen Befestigungselementen wie Schrauben, Nieten etc., erfolgen. Vorzugsweise sind mindestens zwei der Schichten (a) bis (g) der Schutzhülle vorzugsweise 3, 4, 5, 6 oder alle 7 Schichten durch Laminierung miteinander verbunden. Eine teilweise Verpressung der Schichtmaterialen ist ebenso möglich. Die optionale Schicht (h) kann ebenfalls wie beschrieben mit den Schichten (a) bis (g) verbunden werden.
Die Gesamtdicke der Schutzhülle liegt üblicherweise im Bereich von etwa 40 mm bis etwa 300 mm, vorzugsweise von etwa 50 mm bis etwa 200 mm.
Die Schutzhülle umfasst mindestens 7 Schichten (a) bis (g) wie im Folgenden beschrieben, die von innen nach außen angeordnet sind. Die Abschirmungsschicht (f) kann gegebenenfalls mehrere Schichten (f) (i), (f) (ii) und/oder (f) (iii) umfassen. Gegenfalls können noch eine oder mehreren weitere Schichten vorhanden sein, die innerhalb der Schicht (a), zwischen den einzelnen Schichten (a) bis (g) und/oder außerhalb der Schicht (g) angeordnet sein können. In weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist ferner eine äußere beschussfeste Kunststoffschicht (h), insbesondere eine Kevlarschicht vorhanden. Die Schicht (a) umfasst ein Glasfasermaterial, insbesondere eine temperatur- und druckbeständige Glasfaser, die beispielsweise ausgewählt ist aus Glasfaser Typ Sto. Vorzugsweise weist die Glasfaser in Schicht (a) eine Temperaturbeständigkeit von mindestens 1000°C und/oder eine Druckbeständigkeit von mindestens 12 N/mm2 (12 MPa) auf. Die Dicke von Schicht (a) ist vorzugsweise von 8 bis 80 mm. Die Funktion von Schicht (a) besteht insbesondere als Armierungsgewebe mit Eigenschaften wie etwa optimierter Kraftaufnahme für höchste Sicherheit und Rissvermeidung, hoher Zugfestigkeit, Verschiebefestigkeit und/oder Alkalibeständigkeit. Vorzugsweise ist die Schicht weichmacherfrei und/oder säurefest. Sie stellt eine hohe thermische Isolation bereit und weist günstigerweise eine niedrige Wärmekapazität auf. Ihr Flächengewicht beträgt vorzugsweise. 100- 200 g/m2, z.B. ca. 165 g/m2 und ihre Reißfestigkeit bei Anlieferung ist vorzugsweise > 2500 N/50 mm.
Die Schicht (b) umfasst ein Schichtsilikat, insbesondere Vermiculit. Das Schichtsilikat wird dabei günstigerweise in Form von Platten mit der gewünschten Dicke in die Schutzhülle eingebaut. Dies kann z.B. mit geeigneten Befestigungselementen erfolgen. Vorzugsweise weist das Schichtsilikat in Schicht (b) eine Temperaturbeständigkeit von mindestens 1200°C und/oder eine Druckbeständigkeit von mindestens 20 MPa auf. Die Dicke von Schicht (b) ist beispielsweise von 1 bis 50 mm, vorzugsweise von 1 bis 30 mm, stärker bevorzugt von 1 bis 10 mm, und noch stärker bevorzugt 1 bis 5 mm. In weiteren Ausführungsformen ist die Dicke von Schicht (b) vorzugsweise von 10 bis 45 mm, stärker bevorzugt von 20 bis 40 mm, und noch stärker bevorzugt 25 bis 35 mm, z.B. etwa 30 mm. Die Funktion von Schicht (b) besteht insbesondere in einer geringen Wärmeleitfähigkeit, einer Hitzeschildfunktion und der Absorbierung von Flüssigkeiten. Die Schicht ist elektrisch nichtleitend. Durch die benachbarten Schichten (a) und (c) aus Glasfasermaterial wird das Schichtsilikat in Schicht (b) strukturell gestützt und stabilisiert.
Die Schicht (c) umfasst eine Glasfaser, insbesondere ein Glasfaserverbundmatenal, das beispielsweise ausgewählt ist z. B. Resinpal Glasfilamentgewebe. Vorzugsweise weist das Glasfaserverbundmatenal in Schicht (c) eine Temperaturbeständigkeit von mindestens 1200°C und/oder eine Druckbeständigkeit von mindestens 150 MPa auf. Die Dicke von Schicht (c) ist vorzugsweise von 1 bis 8 mm, stärker bevorzugt von 1 bis 3 mm. Die Funktion von Schicht (c) besteht insbesondere im zusätzlichen Druckschutz bzw. in ihrer Beständigkeit gegenüber starker Druckentwicklung, z.B. bei einer Explosion oder Verpuffung, und in der Stabilisierung von Schicht (b) insbesondere in Kombination mit dem Glasfasermaterial in Schicht (a).
Die Schicht (d) umfasst ein elektrisch isolierendes Fluorpolymer, das beispielsweise ausgewählt ist aus Polyvinylfluorid (PVF), Polyvinylidenfluorid (PVDF), Polytetrafluorethylen (PTFE), Polychlortrifluorethylen (PCTFE), Perfluoralkoxypolymer (PFA) etc. Vorzugsweise weist das Fluorpolymer in Schicht
(d) eine Temperaturbeständigkeit von mindestens 150°C, bevorzugt 320°C und/oder eine Druckbeständigkeit von mindestens 420 MPa auf. Die Dicke von Schicht (d) ist vorzugsweise von 1 bis 10 mm, bevorzugt von 1 bis 6 mm. Die Funktion von Schicht (d) besteht insbesondere als inerte Schicht gegen kurze Hitzebelastung, Korrosionsschutz, Säurebeständigkeit und als mikrobiologische Sperrschicht als Auskleidungsmaterial. Beim Brand oder Explosionsfall verschmilzt bzw. verbindet sich diese Schicht bei Temperaturen über 500° C mit ihren beiden Nachbarschichten (c) und (e) und bildet eine neue Schicht mit extrem guten Brand- und Druckschutzeigenschaften. Weiterhin kann Schicht (d) als Sperrschicht für toxische Substanzen und/oder potenziell infektiöse Biomaterialien dienen.
Die Schicht (e) umfasst ein Basaltmaterial, insbesondere eine Basaltfaser bzw. ein Basaltfasernadelgewebe, das beispielsweise ausgewählt ist aus Typ LFJ. Günstigerweise weist das Basaltmaterial ein Gehalt von mindestens 50 mol-% SiÜ2 auf. Das Basaltmaterial wird dabei günstigerweise in Form von Platten mit der gewünschten Dicke in die Schutzhülle eingebaut. Dies kann z.B. mit geeigneten Befestigungselementen erfolgen. Vorzugsweise weist die Basaltfaser in Schicht (e) eine Temperaturbeständigkeit von mindestens 750°C und/oder eine (Druckbeständigkeit) Zugfestigkeit von mindestens 1000 MPa, vorzugsweise 3000 MPa auf. Die Dicke von Schicht (e) ist vorzugsweise von 1 bis 50 mm, stärker bevorzugt von 3 bis 25 mm und noch stärker bevorzugt etwa 8 mm. Die Funktion von Schicht (e) besteht insbesondere im Hitzeschutz bei enormer Zugfestigkeit. Die anorganische Faser ist nicht brennbar und weist eine geringe Wärmeleitfähigkeit auf.
Die Schicht (f) umfasst eine Schicht aus einem Abschirmungsmatenal, das ausgewählt ist aus (i) einem Graphitmaterial, (ii) Blei, (iii) einem beschussfestes Kunststoffmaterial, z.B. einer Aramidfaser wie Kevlar oder eine Kombination von mehreren dieser Schichten.
In einer Ausführungsform umfasst die Abschirmschicht ein Graphitmaterial (f) (i), das beispielsweise eine offene Struktur mit gas- oder luftgefüllten Leerräumen enthält. Die Struktur ist bevorzugt Typ D. Besonders bevorzugt liegt das Graphitmaterial in Form von (Partikeln) wie etwa Zylindern, z.B. in einer Größe von 500 nm bis 2 pm, besonders bevorzugt ca. 1 pm vor. Vorzugsweise befindet sich zwischen den Partikeln des Graphitmaterials Luft, z.B. in einem Anteil von 30 % bis 80 % des Gesamtvolumens. Vorzugsweise weist das Graphitmaterial in Schicht (f) (i) eine Temperaturbeständigkeit von mindestens 2500°C, stärker bevorzugt 4000°C, besonders bevorzugt 5000°C und/oder eine Druckbeständigkeit von mindestens 0,8 MPa auf. Die Dicke von Schicht (f) (i) ist vorzugsweise von 1 bis 10 mm, besonders bevorzugt von 3 bis 8 mm. Die Schicht (f) (i) dient insbesondere als Hochtemperaturschutz bis 4000°C und beinhaltet zusätzlich eine Luftschicht mit thermoisolierenden und elektroisolierenden Eigenschaften.
Insbesondere für den Transport radioaktiver Materialien umfasst der erfindungsgemäße Behälter bevorzugt als Abschirmschicht (f) (ii) eine Bleischicht. Die Bleischicht (f) (ii) liegt wiederum bevorzugt direkt an der Legierungsschicht (g) an. Die Schichtdicke der Bleischicht (f) (ii) beträgt bevorzugt 0,5 bis 2 mm, z.B. ca. 1 mm.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Abschirmschicht (f) eine Schicht aus beschussfestem Kunststoff (f) (iii), z.B. aus einer Aramidfaser wie Kevlar. Die Schichtdicke der Kunststoffschicht (f) (iii) beträgt bevorzugt 5 bis 15 mm, z.B. ca. 10 mm. In einer Ausführungsform ist die Kunststoffschicht (f) (iii) ohne weitere Zwischenschichten zwischen der Bleischicht (f) (ii) und der Legierungsschicht (g) angeordnet. Erfindungsgemäße Behälter umfassend eine Bleischicht (f) (ii) und eine Schicht aus beschussfestem Kunststoff (f) (iii) eignen sich insbesondere für militärische Zwecke und/oder für radioaktives Material. Derartig ausgestaltete Behälter weisen beispielsweise bieten eine hohe Schutzwirkung gegen Beschuss.
Die Schicht (g) kann eine Titan-Stahl-Legierung, die vorzugweise zusätzlich Molybdän und/oder Wolfram sowie ggf. Vanadium enthält, z.B. eine Titan- Molybdän-Wolfram-Stahl-Legierung, umfassen. Die Legierung kann die beispielsweise einen Gehalt von 1 mol-% bis 10 mol-%, vorzugsweise von 2 bis 5 mol-% Ti, einen Gehalt von 2 mol-% bis 5 mol-%, vorzugsweise von 3 bis 5 mol-% Mo, und/oder einen Gehalt von 0,1 mol-% bis 1 mol-%, vorzugsweise von 0,3 mol- % bis 0,8 mol-% V umfassen. In bevorzugten Ausführungsformen können 1 -3 mol- % W enthalten sein.
Vorzugsweise weist die Legierung in Schicht (g) eine Temperaturbeständigkeit von mindestens 1300°C, bevorzugt mindestens 1500°C und/oder eine Druckbeständigkeit von mindestens 1000 MPa auf.
In einer anderen Ausführungsform umfasst die Schicht (g) eine Aluminiumlegierung, insbesondere eine hoch feste Aluminiumlegierung wie z.B. AIZnMgCu1 ,5, AI-UT14, Alu7075 F52 etc. mit einer Druckbeständigkeit von mindestens 650 MPa und/oder eine Schmelztemperatur von mindestens 650°C.
Die Dicke von Schicht (g) ist vorzugsweise von 2 bis 10 mm, besonders bevorzugt 5 bis 8 mm. Die Funktion von Schicht von Schicht (g) besteht insbesondere als extrem stabiles (gegen Druck und Brand) Metallaußengehäuse des Behälters.
Die Schicht (g) weist vorzugsweise ein Profil, z.B. ein Wellenprofil oder ein Trapezpofil auf. Besonders bevorzugt ist ein Trapezprofil, wobei der Abstand zwischen Obergurt und Untergurt etwa 2 bis 3 cm sein kann. Eine optionale Schicht aus beschussfestem Kunststoff (h), z.B. aus einer Aram idfaser wie Kevlar) kann die äußerte Schicht darstellen. Die Schichtdicke der Kunststoffschicht (h) beträgt bevorzugt 5 bis 15 mm, z.B. ca. 10 mm. Durch die Schicht (h) kann der Schutz gegen Beschuss noch weiter verbessert werden, insbesondere in Kombination mit einer weiteren Schicht aus beschussfestem Kunststoff (f) (iii) wie zuvor beschrieben.
Neben der Schutzhülle weist der erfindungsgemäße Behälter noch weitere Sicherheitselemente auf. So ist im Inneren des Behälters ein Gasgenerator zur Erzeugung einer Schutzgasatmosphäre, beispielsweise eine Stickstoff-, Kohlenstoffdioxid- und/oder Edelgasatmosphäre, insbesondere einer Stickstoffatmosphäre angebracht. Der Gasgenerator ist vorzugsweise so ausgestaltet, dass er das die Schutzgasatmosphäre bildende Gas in komprimierter Form und in einer Menge enthält, die ausreicht, um das Innere des Behälters vollständig mit Schutzgas zu füllen. Günstigerweise enthält der Gasgenerator das Schutzgas in einer Menge, die bei Normalbedingungen von Temperatur und Druck (0°C; 101 ,325 kPa) mindestens das 1 ,5-, 2- oder 5-fache des Behälter- Innenvolumens beträgt.
Weiterhin enthält der erfindungsgemäße Behälter eine Flutungseinheit, die sich außen am Behälter befindet und zum Einbringen von Schutzmaterial in den Behälter durch einen beispielsweise mit einem Ventil oder einer Klappe verschließbaren Zugang vorgesehen ist. Die Flutungseinheit kann ein Reservoir für das Schutzmaterial und/oder Mittel zur Zufuhr des Schutzmaterials aus einer externen Quelle umfassen. Das Schutzmaterial kann gasförmig, flüssig oder fest, z. B. ein Pulver, sein. Als gasförmiges Schutzmaterial kommen beispielsweise Stickstoff, Edelgas und/oder Kohlenstoffdioxid in Betracht. Als flüssiges Schutzmaterial kommt beispielsweise Wasser in Betracht. Als festes Schutzmaterial kommen beispielsweise Feuerlöschpulver wie Silikat basierte-Granulate, Aluminiumoxid AI2O3 basierte Granulate, Natriumhydrogencarbonat, Kaliumhydrogencarbonat, feinst vermahlenen Alkalichloriden (häufig Natriumchlorid), feinst vermahlenem Ammonium-Dihydrogenphosphat und Ammoniumsulfat, Pulver oder Granulate (oder deren Mischungen) in Betracht. In einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Schichtsilikat, z.B. Vermiculit, in Form von Partikeln oder Pellets als festes Schutzmaterial eingesetzt.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann im Inneren des Behälters auch im Normalzustand ein Schutzmaterial, z.B. Pellets oder Kügelchen aus einem feuerhemmenden Material wie etwa SiC>2, AI2O3 bzw. einem Silikat oder Aluminat vorliegen, das im Falle einer Gefahr eine zusätzliche Schutzwirkung ermöglicht.
Der Behälter enthält weiterhin ist eine Sensoreinheit in seinem Innenraum, die zur Messung eines oder mehrerer Parameter ausgewählt aus Druck, Temperatur und Gaszusammensetzung eingerichtet ist. Die Sensoreinheit steht in Kommunikation mit einer Datenverarbeitungseinheit, die sich vorzugsweise außen am Behälter befindet, wobei die Datenverarbeitungseinheit eingerichtet ist, in Reaktion auf ein von der Sensoreinheit übermitteltes Gefahrensignal Maßnahmen zur Sicherung des Behälters zu veranlassen.
Die Sensoreinheit ist zur Messung des Drucks, der Temperatur und/oder der Gaszusammensetzung innerhalb des Behälters eingerichtet. Dabei können Grenzwerte für einen oder mehrere der überwachten Parameter vorgesehen werden, bei deren Überschreitung die Sensoreinheit ein Gefahrensignal an die Datenverarbeitungseinheit sendet.
Die Datenverarbeitungseinheit kann mit der Sensoreinheit über eine drahtlose Verbindung oder über eine durch die Schutzhülle hindurchtretende physische Verbindung mit der Sensoreinheit in Kommunikation stehen. In bestimmten Ausführungsformen ist die durch die Schutzhülle hindurchtretende Verbindung zwischen Sensoreinheit und Datenverarbeitungseinheit als Überdruck- Entlastungsöffnung eingerichtet. Diese Überdruck-Entlastungsöffnung kann beispielsweise als Gewinde mit einem Durchmesser im Bereich von M8 bis M20 vorgesehen sein. In anderen Ausführungsformen kann auch eine separate Überdruck-Entlastungsöffnung vorliegen. Bei Übermittlung eines Gefahrensignals durch die Sensoreinheit ist die Datenverarbeitungseinheit eingerichtet, zur Sicherung des Behälters eine Warnung abzugeben und/oder das Einbringen von Schutzmaterial in den Behälter zu veranlassen. Bei der Warnung kann es sich dabei um ein unmittelbares optisches und/oder akustisches Signal handeln. Alternativ oder zusätzlich kann die Datenverarbeitungseinheit ein Warnsignal auch über einen Sender an einen örtlich entfernten Empfänger, beispielsweise über WLAN, GPS oder eine satellitengestützte Verbindung, wie etwa Indium oder Inmarsat, übermittelt werden. Weiterhin kann die Datenverarbeitungseinheit eingerichtet sein, autonom und/oder ein von einem externen Operator übermitteltes Signal das Einbringen von Schutzmaterial in den Behälter zu veranlassen. Dies kann dabei mittels Erzeugung einer Schutzgasatmosphäre durch den Gasgenerator im Inneren des Behälters und/oder durch Einbringen von Schutzmaterial in den Behälter durch die außen am Behälter befindliche Flutungseinheit erfolgen.
Der erfindungsgemäße Behälter kann außerdem außen ein oder mehrere Elemente zur elektrischen Isolierung gegenüber der Umgebung, insbesondere auf seiner Unterseite Elemente zur elektrischen Isolierung gegenüber dem Boden, enthalten. Solche Elemente können beispielsweise aus Gummi oder elektrisch isolierendem Kunststoffmaterial ausgebildet sein. In diesem Falle wird eine Isolation gegen Erdschluss gewährleistet.
Im Folgenden werden bevorzugte Aspekte der Erfindung als Bestandteil der Beschreibung offenbart.
1 . Behälter zur Quarantäne eines Gefahrengegenstands umfassend:
- eine den Behälter begrenzende Schutzhülle mit einer verschließbaren Öffnung zum Einbringen und zur Entnahme des Gefahrengegenstandes,
- wobei die Schutzhülle und eine die Öffnung verschließende Abdeckung bzw. ein die Öffnung verschließendes Türelement mehrere Schichten feuerbeständiger und/oder elektrisch isolierender Materialien umfassen, wobei von innen nach außen die folgenden Schichten angeordnet sind: (a) eine Schicht umfassend ein Glasfasermaterial, insbesondere eine temperatur- und druckbeständige Glasfaser,
(b) eine Schicht umfassend ein Schichtsilikat, insbesondere Vermiculit,
(c) eine Schicht umfassend ein Glasfasermaterial, insbesondere ein Glasfaserverbundmaterial,
(d) eine Schicht umfassend ein Fluorpolymer,
(e) eine Schicht umfassend ein Basaltmaterial, insbesondere eine Basaltfaser,
(f) eine Abschirmschicht ausgewählt aus (i) einer Schicht umfassend Graphit und optional eine isolierende Luftschicht, (ii) einer Bleischicht, (iii) einer beschussfesten Kunststoffschicht, insbesondere einer Kevlarschicht, oder einer Kombination von mehreren dieser Schichten,
(g) eine Schicht umfassend eine Metalllegierung, insbesondere eine Titan- Stahl-Legierung, eine Titan-Molybdän-Stahl-Legierung, eine Titan- Molybdän-Wolfram-Stahl-Legierung oder eine Aluminium-Legierung,
(h) eine optionale beschussfeste Kunststoffschicht, insbesondere eine Kevlarschicht,
- einen Gasgenerator zur Erzeugung einer Schutzgasatmosphäre im Inneren des Behälters,
- eine außen am Behälter befindliche Flutungseinheit zum Einbringen von Schutzmaterial in den Behälter durch einen verschließbaren Zugang,
- eine Sensoreinheit im Inneren des Behälters, die zur Messung eines oder mehrerer Parameter ausgewählt aus Druck, Temperatur und Gaszusammensetzung eingerichtet ist,
- eine Datenverarbeitungseinheit, die in Kommunikation mit der Sensoreinheit steht, wobei die Datenverarbeitungseinheit eingerichtet ist, auf ein von der Sensoreinheit übermitteltes Signal Maßnahmen zur Sicherung des Behälters zu veranlassen, und
- eine Überdruck-Entlastungsöffnung.
2. Behälter nach Aspekt 1 , der zur Quarantäne eines Fahrzeugs, insbesondere eines Fahrzeugs mit Elektroantrieb oder eines Fahrzeugs mit Wasserstoffantrieb eingerichtet ist. 3. Behälter nach Aspekt 1 , der zur Quarantäne einer Batterie eines Fahrzeugs mit Elektroantrieb, insbesondere einer Lithiumionen-Batterie eingerichtet ist.
4. Behälter nach Aspekt 1 , der zur Quarantäne einer Brennstoffzelle oder eines Treibstoffspeichers eines Fahrzeugs mit Wasserstoffantrieb eingerichtet ist.
5. Behälter nach einem der vorhergehenden Aspekte, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei der Schichten (a) bis (g) durch Laminierung miteinander verbunden sind.
6. Behälter nach einem der vorhergehenden Aspekte, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzhülle einen Boden, Seitenwände und ein Dach umfasst.
7. Behälter nach einem der vorhergehenden Aspekte, dadurch gekennzeichnet, dass die Glasfaser in Schicht (a) ausgewählt ist aus Glasfaser Typ Sto.
8. Behälter nach einem der vorhergehenden Aspekte, dadurch gekennzeichnet, dass die Glasfaser in Schicht (a) eine Temperaturbeständigkeit von mindestens 1000°C und/oder eine Druckbeständigkeit von mindestens 12 N/mm2 (12 MPa) aufweist.
9. Behälter nach einem der vorhergehenden Aspekte, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke von Schicht (a) von 8 bis 80 mm ist.
10. Behälter nach einem der Aspekte 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass das Schichtsilikat in Schicht (b) eine Temperaturbeständigkeit von mindestens 1000°C und/oder eine Druckbeständigkeit von mindestens 20 MPa aufweist.
11 . Behälter nach einem der vorhergehenden Aspekte, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke von Schicht (b) von 1 bis 30 mm ist. 12. Behälter nach einem der Aspekte 1 -11 , dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch isolierende Fluorpolymer in Schicht (d) ausgewählt ist aus Polyvinylfluorid (PVF), Polyvinylidenfluorid (PVDF), Polytetrafluorethylen (PTFE), Polychlortrifluorethylen (PCTFE), Perfluoralkoxypolymer (PFA).
13. Behälter nach einem der vorhergehenden Aspekte, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch isolierende Fluorpolymer in Schicht (d) eine Temperaturbeständigkeit von mindestens 320°C und/oder eine Druckbeständigkeit von mindestens 420 MPa aufweist.
14. Behälter nach einem der Aspekte 1 -13, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke von Schicht (d) von 1 bis 6 mm, ist.
15. Behälter nach einem der vorhergehenden Aspekte, dadurch gekennzeichnet, dass das Glasfaserverbundmaterial in Schicht (c) ausgewählt ist aus Resinpal und/oder Glasfilamentgewebe.
16. Behälter nach einem der vorhergehenden Aspekte, dadurch gekennzeichnet, dass das Glasfaserverbundmaterial in Schicht (c) eine Temperaturbeständigkeit von mindestens 1200°C und/oder eine Druckbeständigkeit von mindestens 150 MPa aufweist.
17. Behälter nach einem der vorhergehenden Aspekte, dadurch gekennzeichnet, dass das die Dicke von Schicht (c) von 1 bis 8 mm, vorzugsweise von 1 bis 3 mm ist.
18. Behälter nach einem der vorhergehenden Aspekte, dadurch gekennzeichnet, dass das Basaltgewebe in Schicht (e) eine Temperaturbeständigkeit von mindestens 750°C und/oder eine Druckbeständigkeit von mindestens 3000 MPa aufweist.
19. Behälter nach einem der vorhergehenden Aspekte, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke von Schicht (e) von 1 bis 50 mm, vorzugsweise von 3 bis 25 mm ist. 20. Behälter nach einem der vorhergehenden Aspekte, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmschicht (f) eine Schicht aus Graphitmaterial (f) (i) umfasst.
21 . Behälter nach Aspekt 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Graphitmaterial in Schicht (f) (i) Partikel, insbesondere zylindrische Strukturen umfasst.
22. Behälter nach Aspekt 20 oder 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke von Schicht (f) (i) von 1 bis 10 mm ist.
23. Behälter nach einem der vorhergehenden Aspekte, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmschicht (f) eine Schicht aus Blei (f) (ii) umfasst.
24. Behälter nach einem der vorhergehenden Aspekte, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmschicht (f) eine Schicht aus beschussfestem Kunststoff (f) (iii), insbesondere aus einer Aram idfaser wie Kevlar umfasst.
25. Behälter nach einem der vorhergehenden Aspekte, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung in Schicht (g) einen Gehalt von 1 bis 10 mol-%, vorzugsweise von 2 bis 5 mol-% Ti enthält.
26. Behälter nach einem der vorhergehenden Aspekte dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung in Schicht (g) einen Gehalt von 2 bis 5 mol-%, vorzugsweise von 3 bis 5 mol-% Mo enthält.
27. Behälter nach einem der vorhergehenden Aspekte, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung in Schicht (g) einen Gehalt von 0,1 mol-% bis 1 mol-%, vorzugsweise von 0,3 mol-% bis 0,8 mol-% V enthält.
28. Behälter nach einem der vorhergehenden Aspekte, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke von Schicht (g) von 2 bis 10 mm ist. 29. Behälter nach einem der vorhergehenden Aspekte, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasgenerator zur Erzeugung einer Stickstoff-Atmosphäre im Inneren des Behälters eingerichtet ist.
30. Behälter nach einem der vorhergehenden Aspekte, dadurch gekennzeichnet, dass die Flutungseinheit zum Einbringen von Schutzmaterial ausgewählt aus einem Gas, Flüssigkeit oder Pulver, eingerichtet ist.
31 . Behälter nach einem der vorhergehenden Aspekte, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit über eine durch die Schutzhülle hindurchtretende Verbindung mit der Datenverarbeitungseinheit in Kommunikation steht.
32. Behälter nach Aspekte 31 , dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung als Überdruck-Entlastungsöffnung eingerichtet ist.
33. Behälter nach einem der vorhergehenden Aspekte, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverarbeitungseinheit eingerichtet ist, zur Sicherung des Behälters eine Warnung abzugeben und/oder das Einbringen von Schutzmaterial in den Behälter zu veranlassen.
34. Behälter nach einem der vorhergehenden Aspekte, dadurch gekennzeichnet, dass er zumindest auf seiner Unterseite Elemente zur elektrischen Isolierung gegenüber dem Boden enthält.
35. Behälter nach einem der vorhergehenden Aspekte, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (g) ein Profil, insbesondere ein Trapezpofil aufweist.
36. Verwendung eines Behälters nach einem der vorhergehenden Aspekte zur stationären Aufbewahrung eines Gefahrengegenstandes.
37. Verwendung eines Behälters nach einem der vorhergehenden Aspekte zum Transport eines Gefahrengegenstandes. Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein beschusssicherer Behälter zur Aufbewahrung eines Gegenstands. Für diesen Behälter ist ein Schutz vor Druck- und Temperaturentwicklung im Inneren nicht obligatorisch, wenn er nicht zur Aufbewahrung eines brennbaren und/oder explosiven Gefahrengegenstandes dient. Ein solcher Behälter umfasst:
- eine den Behälter begrenzende Schutzhülle mit einer verschließbaren Öffnung zum Einbringen und zur Entnahme eines Gegenstandes,
- wobei die Schutzhülle und das Türelement mehrere Schichten umfassen, wobei von innen nach außen zumindest teilweise die folgenden Schichten angeordnet sind:
- eine beschussfeste Kunststoffschicht, insbesondere eine Kevlarschicht, vorzugsweise mit einer Dicke von 1 bis 5 mm, stärker bevorzugt von 2 bis 4 mm, z.B. etwa 3 mm,
- eine Keramikschicht (bitte noch das Material spezifizieren), vorzugsweise mit einer Dicke von 1 bis 8 mm, stärker bevorzugt von 3 bis 6 mm, z.B. etwa 4 mm, eine weitere beschussfeste Kunststoffschicht, insbesondere eine Kevlarschicht, vorzugsweise mit einer Dicke von 1 bis 5 mm, stärker bevorzugt von 2 bis 4 mm, z.B. etwa 3 mm,
- eine Schicht umfassend eine Metalllegierung, insbesondere eine Titan- Stahl-Legierung, eine Titan-Molybdän-Stahl-Legierung, oder eine Titan- Molybdän-Wolfram-Stahl-Legierung, wobei die Metalllegierung innen und/oder von einer Kautschuk-Schicht, vorzugsweise mit einer Dicke von 4 bis 12 mm, stärker bevorzugt von 5 bis 10 mm, und
- eine optionale beschussfeste Kunststoffschicht, insbesondere eine Kevlarschicht, vorzugsweise mit einer Dicke von 1 bis 5 mm, stärker bevorzugt von 2 bis 4 mm, z.B. etwa 3 mm.
Die Ausgestaltung der Kunststoffschichten bzw. der Metalllegierungsschicht kann entsprechend den Schichten (f)(iii), (g) und (h) wie zuvor beschrieben sein.
Der beschusssichere Behälter kann so ausgestaltet sein, dass er stabil gegenüber Beschuss mit panzerbrechender Munition, Wuchtgeschossen, Hohlmantelgeschossen, Quetschkopfgeschossen, Panzerfäusten und/oder Granatwerfern ist.
Weiterhin wird die Erfindung durch die im Folgenden genannten Figuren und Beispiele näher erläutert.
Figur 1 zeigt einen Schnitt durch die Schutzhülle des erfindungsgemäßen Behälters. Die mit dem Innenraum des Behälters in Kontakt stehende Schicht (a) besteht aus einem temperatur- druckbeständigen Glasfasermaterial. Die nächste Schicht (b) besteht aus dem Schichtsilikat Vermiculit. Daran schließt eine aus Glasfaserverbundmaterial bestehende Schicht (c) an. Es folgen eine zur thermischen und elektrischen Isolierung vorgesehene Schicht (d) aus einem Fluorpolymer und eine zum Brandschutz vorgesehene Schicht (e) aus Basaltgewebe. Die nächste Schicht (f) besteht in der gezeigten Ausführungsform aus Graphit, das in einer offenen, Leerräume enthaltenden Struktur, z.B. einer Zylinderstruktur vorliegen kann. Die äußere Schicht (g) besteht aus eine Titan-Stahl- Legierung, die vorzugsweise auch Molybdän und/oder Wolfram enthält. Der Aufbau und die Abfolge der einzelnen Schichten bewirken eine optimale Sicherheit für einem im Innenraum des Behälters befindlichen Gefahrengegenstand, indem sie für Druckkompensation und thermische Isolierung sorgen.
Figur 2 zeigt eine perspektivische Darstellung eines durch eine Schutzhülle begrenzten erfindungsgemäßen Behälters 1 mit einem Innenraum 2 und einer Öffnung 3, die durch eine 2 in Form einer Klappe 4, die in geschlossenem Zustand den Innenraum 2 fluiddicht abschließen kann. Im geöffneten Zustand ist es möglich, einen Gefahrengegenstand, z. B. ein Fahrzeug, über die heruntergelassene Klappe 4 in den Innenraum 2 einzubringen. Zum Einbringen eines größeren Gefahrengegenstandes, z. B. eines Fahrzeugs oder Nutzfahrzeugs, kann dieser mittels eines Zugseils und, einer Seilwinde (nicht gezeigt), in den Innenraum 2 gezogen werden.
Im Innenraum 2 ist eine Sensoreinheit 5 vorgesehen, die gegebenenfalls aus mehreren separaten Sensoren aufgebaut ist. Die Sensoreinheit 5 ist eingerichtet ist, physikalisch-chemische Parameter, z.B., die Temperatur, den Druck und/oder die Gaszusammensetzung, insbesondere die Bildung entzündlicher Gasatmosphären und/oder die Entstehung von Rauch, Flammen und Funken im Inneren des Behälters zu detektieren. Die von der Sensoreinheit 5 neuen erzeugten Messwerte werden über eine drahtlose Verbindung oder eine durch die Schutzhülle hindurchtretende Verbindung, z. B. eine Drahtverbindung (nicht gezeigt), an eine die Datenverarbeitungseinheit 6 an der Außenseite des Behälters 1 übertragen.
Sobald die Datenverarbeitungseinheit 6 durch ein von der Sensoreinheit 5 übermitteltes Gefahrensignal erkennt, dass im Inneren des Behälters einer oder mehrerer der überwachten Parameter außerhalb des vorbestimmten Sicherheitsbereichs liegen, kann sie Maßnahmen zur Sicherung des Behälters veranlassen, z. B. die Abgabe eines akustischen und/oder optischen Warnsignals und/oder das Einbringen von Schutzmaterial in den Behälter durch eine außen am Behälter befindliche Flutungseinheit 7, die zum Einbringen von Schutzmaterial in den Behälter durch einenden verschließbaren Zugang (nicht gezeigt) eingerichtet ist. Im Inneren des Behälters befindet sich weiterhin ein Gasgenerator 8 zur Erzeugung einer Schutzgasatmosphäre im Innenraum 2.
Beispiel 1
Quarantänebehälter für Lithium ionen-Akkuzellen
In einer Ausführungsform der Erfindung wird ein mit 7 Funktionsschichten ausgestatteter Behälter zur Aufnahme von einer oder mehreren Lithiumionen- Akkuzellen aus einem Kfz bereitgestellt. Das Gewicht des Behälters ist 285 kg und sein Innenvolumen ist 1 ,25 m3 Die Außenhülle besteht aus einer Titan-Molybdän- Wolfram-Stahl-Legierung mit einer Dicke von 4 mm, die ein Trapezprofil aufweist. Der Behälter hat eine Druckfestigkeit bis zu 1000 KPa und eine Temperaturbeständigkeit bis zu 1200°C. Im Inneren ist eine Vorrichtung zur Stickstofferzeugung vorhanden. Von außen kann der Behälter mit Wasser und/oder Stickstoff geflutet werden. Der Behälter ist mit einem Überwachungsmodul versehen. Dieses Modul weist Sensoren für Temperatur (z.B. -30°C - 1000°C), Druck (z.B. bis 1000 KPa), die relative Luftfeuchtigkeit (0 - 100%) und den Sauerstoffgehalt (0-22%) auf. Das Modul ist für eine automatische Störungserkennung, eine Dichtigkeitskontrolle und eine automatische Alarmierung eingerichtet. Außerdem weist der Behälter eine autarke Stromversorgung auf. Er ist ferner mit einer USB-Schnittstelle, einer GPS- Ortungsfunktion (Track and Trace), einer GSM Datenaustausch-Funktion und einer Satellitenverbindung (z.B. Indium) ausgestattet. An seiner Außenseite ist ein Touch- Display (800 x 480 px) angebracht.
Er kann mit Akku-Zellen bis zu einem Gewicht von 700 kg befüllt werden. Die Be- und Entladung erfolgt günstigerweise mit Akku-Einzelzellen, z.B. bis zu 12 Einzelzellen mit einem Gesamtgewicht von 700 kg und 100 kWh. Als Füllmaterial können Vermiculit-Pellets für eine optimale Ladungssicherung verwendet werden.
Beispiel 2
Quarantänebehälter für ein Kfz
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird ein mit 7 Funktionsschichten ausgestatteter Behälter zur Aufnahme eines Kfz bereitgestellt. Das Gewicht des Behälters ist 2.700 kg und sein Innenvolumen ist 35 m3 Die Außenhülle besteht aus einer Titan-Molybdän-Wolfram-Stahl-Legierung mit einer Dicke von 4 mm, die ein Trapezprofil aufweist. Der Behälter hat eine Druckfestigkeit ist bis 1000 KPa und eine Temperaturbeständigkeit bis zu 1200°C. Im Inneren ist eine Vorrichtung zur Stickstofferzeugung vorhanden. Von außen kann der Behälter mit Wasser und/oder Stickstoff geflutet werden.
Durch Flutung mit Stickstoff im gesamten Behälter kann unter Sauerstoffabschluss eine Wiederentzündung der Akkuzellen verhindert werden. Optional kann durch Flutung mit Wasser im Behälter bis zu einer Höhe von 80 cm z.B. für 72 Std. eine Wiederentzündung der Akkuzellen des Kfz verhindert werden. Der Behälter ist mit einem Überwachungsmodul versehen. Dieses Modul weist Sensoren für Temperatur (z.B. -30°C - 1000°C), Druck (z.B. bis 1000 KPa), die relative Luftfeuchtigkeit (0 - 100%) und den Sauerstoffgehalt (0-22%) auf. Das Modul ist für eine automatische Störungserkennung, eine Dichtigkeitskontrolle und eine automatische Alarmierung eingerichtet. Außerdem weist der Behälter eine autarke Stromversorgung auf. Er ist ferner mit einer USB-Schnittstelle, einer GPS- Ortungsfunktion (Track and Trace), einer GSM Datenaustausch-Funktion und einer Satellitenverbindung (z.B. Indium) ausgestattet. An seiner Außenseite ist ein Touch- Display (800 x 480 px) angebracht.
In diesem Behälter kann ein Kfz von üblichen Ausmaßen aufbewahrt werden.
Beispiel 3
Test auf Temperatur- und Druckbeständigkeit
Es wurde eine Simulation der Temperatur- und Druckbeständigkeit für den in Beispiel 1 beschriebenen Behälter mit dem Programm Multiphysics Comsol V 5.6 durchgeführt. Dabei wurde eine Vermiculit-Schicht mit einer Dicke von 30 mm angenommen.
Es wurde von einer Beladung des Behälters mit 3 Lithiumionen-Akkuzellen (Standard Li-Po Zellen mit 8 kWh) ausgegangen. Die maximale Brenndauer der einzelnen Li-Po Zellen wurde auf jeweils 9 Minuten mit einer Maximaltemperatur von jeweils mehr als 1700°C angenommen. Die einzelnen Li-Po Zellen zündeten zu unterschiedlichen Zeiten.
Als Ergebnis wurde gefunden, dass fast die gesamte Verbrennungswärme von der Vermiculit-Schicht absorbiert wurde. Die weiter außen gelegenen Kohlenstoff- und Basaltschichten dienten als zusätzliche Wärmeabsorptions- und Isolationsschichten. Das Metall des Außengehäuses wurde kaum erhitzt (Temperatur weniger als 50°C).
In einem Vergleichsexperiment wurde eine Simulation mit einem entsprechenden Behälter ohne Funktionsschichten durchgeführt. Dabei wurde die Verbrennungswärme fast komplett auf die äußere Metallschicht übertragen, die eine Temperatur von mehr als 1300°C, d.h. oberhalb des Schmelzpunkt erreichte. Dies würde zu einer Zerstörung des Gehäuse verbunden mit einer eheblichen Umweltgefährdung führen.

Claims

24 Ansprüche
1 . Behälter zur Quarantäne eines Gefahrengegenstands umfassend: eine den Behälter begrenzende Schutzhülle mit einer verschließbaren Öffnung zum Einbringen und zur Entnahme des Gefahrengegenstandes, wobei die Schutzhülle und ein die Öffnung verschließendes Türelement mehrere Schichten feuerbeständiger und/oder elektrisch isolierender Materialien umfassen, wobei von innen nach außen die folgenden Schichten angeordnet sind:
(a) eine Schicht umfassend ein Glasfasermaterial, insbesondere eine temperatur- und druckbeständige Glasfaser,
(b) eine Schicht umfassend ein Schichtsilikat, insbesondere Vermiculit,
(c) eine Schicht umfassend ein Glasfasermaterial, insbesondere ein Glasfaser verbundmaterial,
(d) eine Schicht umfassend ein Fluorpolymer,
(e) eine Schicht umfassend ein Basaltmaterial, insbesondere eine Basaltfaser,
(f) eine Abschirmschicht ausgewählt aus (i) einer Schicht umfassend Graphit und optional eine isolierende Luftschicht, (ii) einer Bleischicht, (iii) einer beschussfesten Kunststoffschicht, insbesondere einer Kevlarschicht, oder einer Kombination von mehreren dieser Schichten,
(g) eine Schicht umfassend eine Metalllegierung, insbesondere eine Titan-Stahl- Legierung, eine Titan-Molybdän-Stahl-Legierung oder eine Aluminium- Legierung,
(h) eine optionale beschussfeste Kunststoffschicht, insbesondere eine Kevlarschicht, einen Gasgenerator zur Erzeugung einer Schutzgasatmosphäre im Inneren des Behälters, eine außen am Behälter befindliche Flutungseinheit zum Einbringen von Schutzmaterial in den Behälter durch einen verschließbaren Zugang, eine Sensoreinheit im Inneren des Behälters, die zur Messung eines oder mehrerer Parameter ausgewählt aus Druck, Temperatur und Gaszusammensetzung eingerichtet ist, eine Datenverarbeitungseinheit, die in Kommunikation mit der Sensoreinheit steht, wobei die Datenverarbeitungseinheit eingerichtet ist, auf ein von der Sensoreinheit übermitteltes Signal Maßnahmen zur Sicherung des Behälters zu veranlassen, und eine Überdruck-Entlastungsöffnung.
2. Behälter nach Anspruch 1 , der zur Quarantäne eines Fahrzeugs, insbesondere eines Fahrzeugs mit Elektro- oder Hybridantrieb oder eines Fahrzeugs mit Wasserstoffantrieb eingerichtet ist.
3. Behälter nach Anspruch 1 , der zur Quarantäne einer Batterie eines Fahrzeugs mit Elektro- oder Hybridantrieb, insbesondere einer Lithiumionen-Batterie, oder zur Quarantäne einer Brennstoffzelle oder eines Treibstoffspeichers eines Fahrzeugs mit Wasserstoffantrieb eingerichtet ist.
4. Behälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Glasfasermaterial in Schicht (a) ausgewählt ist aus Glasfaser Typ STO und eine Temperaturbeständigkeit von mindestens 1000°C, vorzugsweise von mindestens 1250°C und/oder eine Druckbeständigkeit von mindestens 1000 MPa, vorzugsweise von mindestens 5000 MPa aufweist.
5. Behälter nach einem der Ansprüche 1 -4, dadurch gekennzeichnet, dass das Schichtsilikat in Schicht (b) eine Temperaturbeständigkeit von mindestens 1000°C, vorzugsweise von mindestens 1300°C aufweist.
6. Behälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Glasfasermaterial in Schicht (c) ausgewählt ist aus Glasfaserverbundmatenal und eine Temperaturbeständigkeit von mindestens 500°C, vorzugsweise von mindestens 1000°C und/oder eine Druckbeständigkeit von mindestens 100 MPa, vorzugsweise von mindestens 1000 MPa aufweist.
7. Behälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch isolierende Fluorpolymer in Schicht (d) ausgewählt ist aus Polyvinylfluorid (PVF), Polyvinylidenfluorid (PVDF), Polytetrafluorethylen (PTFE), Polychlortrifluorethylen (PCTFE), und Perfluoralkoxypolymer (PFA)und eine Temperaturbeständigkeit von mindestens 150°C, vorzugsweise von mindestens 300°C aufweist.
8. Behälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Basaltmaterial in Schicht (e) einen Gehalt von mindestens 50 mol-% SiCh und eine Temperaturbeständigkeit von mindestens 750°C, vorzugsweise von mindestens 1000°C aufweist.
9. Behälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmschicht (f) eine Schicht aus Graphitmaterial (f) (i) umfasst, wobei das Graphitmaterial in Schicht (f) (i) vorzugsweise Partikel und besonders bevorzugt zylindrische Strukturen umfasst.
10. Behälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Graphitmaterial in Schicht (f) (i) eine offene Struktur mit darin enthaltenen Leerräumen umfasst und eine Temperaturbeständigkeit von mindestens 4000°C, vorzugsweise von mindestens 5000°C aufweist.
11 . Behälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung in Schicht (g) einen Gehalt von mindestens 10 mol-% Ti + Mb + W, vorzugsweise bis zu 20 mol-% Ti + Mb + W enthält und eine Temperaturbeständigkeit von mindestens 1200°C, vorzugsweise von mindestens 1500°C und/oder eine Druckbeständigkeit von mindestens 1000 MPa, vorzugsweise von mindestens 5000 MPa aufweist.
12. Behälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich im Innenraum ein Schutzmaterial, z.B. Pellets oder Kügelchen aus einem feuerhemmenden Material, für den Normalzustand vorgesehen ist. 27
13. Behälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit über eine durch die Schutzhülle hindurchtretende Verbindung mit der Datenverarbeitungseinheit in Kommunikation steht, wobei die Verbindung als Überdruck-Entlastungsöffnung eingerichtet ist.
14. Behälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverarbeitungseinheit eingerichtet ist, zur Sicherung des Behälters eine Warnung abzugeben und/oder das Einbringen von Schutzmaterial in den Behälter zu veranlassen.
15. Verwendung eines Behälters nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur stationären Aufbewahrung oder zum Transport eines Gefahrengegenstandes.
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