WO1985000113A1 - System of safety tank elements preventing explosions - Google Patents

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WO1985000113A1
WO1985000113A1 PCT/AT1984/000022 AT8400022W WO8500113A1 WO 1985000113 A1 WO1985000113 A1 WO 1985000113A1 AT 8400022 W AT8400022 W AT 8400022W WO 8500113 A1 WO8500113 A1 WO 8500113A1
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Inventor
Helmut Josef Lichka
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Helmut Josef Lichka
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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C3/00—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places
    • A62C3/06—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places of highly inflammable material, e.g. light metals, petroleum products

Definitions

  • the invention relates to filling elements for explosive containers, having at least one filling or outlet opening, for forming a heat-dissipating or electrically conductive spatial structure.
  • the aim of the invention is to make all types of explosive containers for liquids or gases explosion-proof without opening and even without removal, for example from a vehicle.
  • This goal is achieved in that the extent of the filling elements continuously exceeds the diameter of the largest opening of the container in at most one direction. In this way, it is possible to subsequently introduce the filling elements into the finished container, which thus represents the basic idea of the invention.
  • the filling elements according to the invention can be produced from different materials which, on the one hand, ensure rapid heat dissipation or electrostatic dissipation and, on the other hand, give the filling elements a structure which makes it possible to divide the tank contents into small sub-areas with a small loss of usable volume.
  • the filling elements are provided with a large number of diverging lamellae.
  • the filler elements constructed in a brush-like manner can be introduced through a filling opening even if they have to be compressed briefly during the introduction. This is particularly important when loading gas containers with a single opening.
  • the laminated filling elements return to their original shape inside the container; they penetrate each other in their near-surface areas, whereby the mutual approximation is limited to the necessary extent.
  • the filling elements are filled into the container as individual pieces or in continuous strips. If the filling elements consist essentially of plastic foam, they will generally be filled in the form of small balls or cubes. In particular, the tufts of lamellae mentioned, on the other hand, are conveniently arranged on one or more wires and continuously introduced into the container on this.
  • the security element based on a central axis, formed by one or two wires can be produced in such a size that the introduction of only one large element is sufficient to secure a fuel tank, tank vehicle, etc. This has the hitherto unrivaled advantage that these large elements can be removed from the tank quickly and easily, which is essential for tank cleaning.
  • the tank safety elements made of, for example, aluminum alloys are also ideally suited as cathodic corrosion protection. They act as "sacrificial anodes" in metal tanks, i.e. that such loaded and secured tanks cannot rust from the inside.
  • the anodic element degradation is e.g. B. at 100 my strong elements so tedious that the life of the elements exceeds that of conventional tanks.
  • FIG. 1 shows a diagrammatic illustration of a filling element according to the invention.
  • FIG. 2 shows a modification of an embodiment according to FIG. 1
  • Fig. 3 shows an element strip with a fixed continuous web (5) and with cuts cut into the lamella diameter on both sides of the individual lamellae (2). This element strip is then struck and twisted by at least one wire (3) and has the advantage that the individual lamellae do this very much are strongly fixed and it is impossible to separate individual slats.
  • FIG. 4 shows an element according to FIG. 3 twisted over the wires
  • Fig. 5 shows a filling element in the form of a single tuft or a second filling element in the form of a lamella not continuous single tuft.
  • FIG. 7 shows a filling element produced by folding and connecting a flat film
  • FIG. 8 filling element produced by inserting two parts into one another.
  • 10 is a porous ball made of conductive foam or a cube or rectangular foam element
  • 13 is a tubular element made of wire mesh
  • Fig. 16 shows a cubic tank with a sinuous element
  • Fig. 17 is a screw or ball rolled element.
  • the structure of the filling element shown in Fig. 1 corresponds entirely to that of a bottle brush: between two wires (3) which are twisted together, lamellae (2) are attached at intervals or in tufts, which serve as a supporting part for the lamellae (2)
  • the wires (3) diverge radially.
  • the tufts of lamellae (2) can also be arranged on a single wire (4). 1 and 2 are introduced into the containers as a continuous chain in any laying form, the tufts of lamellae according to FIG. 5 are intended to be inserted individually through the container opening.
  • a continuous web (5) could be formed in a strip and the lamellar structure could only be cut into the strips on both sides, so that this strip or more could be twisted Strips around a wire or two wires so that the lamella can be stably formed on all sides.
  • the shape of the lamellae can diverge within wide limits, the number, size and rigidity of the lamellae each having to be chosen such that adjacent filling elements (1) form sufficient contact areas, but on the other hand do not penetrate so far that a Large additional weight arises from the filling or the usable tank content is significantly reduced.
  • the shape of the supporting part for the slats does not have to be linear.
  • such lamellae can also be arranged on metal surfaces, which in turn can be cylindrical or spherical (FIG. 12). In this case, however, it is necessary to let lamellae also protrude into the interior of the hollow body formed by the supporting parts, so that rapid heat and electrical dissipation can also take place from the interior of this hollow body.
  • FIG. 7 The embodiments according to FIG. 7 are designed as a single element and, as mentioned, only represent one of many design options for relatively stable geometrical bodies with little space filling, which the average person skilled in the art prefers.
  • Metal wool which has proven itself in this regard, can be introduced, for example, in the form of the strips shown in FIG. 7, plastic form in the form of the ball or cubes or rectangles shown in FIG. 8, or else other geometric shapes.
  • Fig. 11 shows a safety bottle (6), for example filled with alcohol, such as is used for lighting a charcoal grill in the household and which is no longer explosive here by filling the filling elements (1) according to the invention through the opening.
  • This safety bottle (6) for grilling can of course also be made of plastic.
  • explosion suppression elements are for all types of motor vehicles and their fuel tanks, military vehicles and other usable, powered vehicles as well as for all types of aircraft and their fuel tanks as well as for all types of gas tanks, gas bottles for the industrial and chemical sector as well as for household and Vehicle area ideally suited!

Description

Explosionsunterdrückendes Tanksicherheits-Elemente-System
Die Erfindung bezieht sich auf Füllelemente für explosionsgefährdete, mindestens eine Einfüll- oder Auslaßöffnung aufweisende Behälter, zur Bildung einer wärmeableitenden bzw. elektrisch leitenden räumlichen Struktur.
Stand der Technik
Insbesondere aus US-PS3 356 256 ist der Vorschlag bekanntgeworden, in explosionsgefährdete Behälter ein räumliches Gitterwerk aus Metall einzubringen, welches örtliche Überhitzungen durch rasche Wärmeableitung verhindert und den Behälter damit explosionssicher macht. Bei der bekannten Einrichtung wird das erforderliche Gitterwerk aus Lagen von Streckmetall hergestellt, die wie Tuchballen aufgewickelt und bereits bei der Herstellung des Tanks in diesen eingebracht werden. Die Notwendigkeit, den Tank bei seiner Herstellung mit einer derartigen Explosionssicherung zu versehen oder aber ihn zur Einbringung des Metallgitters aufzuschweißen und anschließend wieder zusammenzusetzen, hat dazu geführt, daß der erwähnte Vorschlag bisher schwer praktikabel war. Vor allem war es nicht möglich, Gasbehälter und Gasflaschen durch ein wärmeleitendes, räumliches Metallgitter gegen Explosionen zu sichern, da hier eine Einbringung des Gitters bei der Herstellung schwierig, eine nachträgliche Einbringung durch teilweise Zerstörung des Behälters überhaupt unzulässig wäre. Ziel der Erfindung
Ziel der Erfindung ist es, sämtliche Arten explosionsgefährdeter Behälter für Flüssigkeiten oder Gase ohne Öffnung und sogar ohne Ausbau, beispielsweise von einem Fahrzeug, explosionssicher zu machen.
Dieses Ziel wird dadurch erreicht, daß die Ausdehnung der Füllelemente höchstens in einer Richtung den Durchmesser der größten Öffnung des Behälters dauernd übertrifft. Auf diese Weise ist es möglich, die Füllelemente nachträglich in den fertigen Behälter einzubringen, was somit den Grundgedanken der Erfindung darstellt.
Die erfindungsgemäßen Füllelemente können aus verschiedenen Materialien hergestellt werden, welche einerseits rasche Wärmeableitung bzw. elektrostatische Ableitung gewährleisten und andererseits den Füllelementen eine Struktur verleihen, welche es ermöglicht, mit geringem Verlust an nutzbaren Volumen den Tankinhalt in kleine Teilbereiche zu unterteilen.
Außer Aluminium, insbesondere anodisiertem Aluminium, kommen rostfreier Stahl oder Staniol in Betracht; zu besseren chemischen Stabilisierung können diese Metalle mit galvanischen Schichten überzogen werden. Es ist jedoch auch möglich, Kunststoffe wie Polyurethan oder Polysulfone zu verwenden, soferne ihre Leitfähigkeit beispielsweise durch Graphitbeimengung hinreichend erhöht wird. Die Kunststoffteile können dabei durch Spritz-, Schneid-, Gieß- oder Stanztechnik hergestellt werden. Grundsätzlich kommen verschiedenste Formen von Füllelementen zur Durchführung des Erfindungsgedankens in Betracht. Die durch die Einfüll- oder Auslaßöffnung des eingebaut bleibenden Behälters eingebrachten Füllelemente müssen zumindest das ganze freie Gasvolumen des Tanks erfassen, sich unter dem Einfluß von Bewegungen des Tankinhaltes sowie daruberliegender Füllelemente also nicht wesentlich zusammendrücken. Andererseits müssen benachbarte Füllelemente sich aber entlang ihrer benachbarten Bereiche an hinreichend vielen Stellen berühren, damit es nicht dort zu einer Unterbrechung der Wärmeableitung bzw. der elektrischen Ableitung und damit zu verminderter Explosionssicherheit kommt.
Trotz der prinzipiell bestehenden Möglichkeit, die Füllelemente ganz verschieden zu strukturieren, ist es besonders vorteilhaft, wenn die Füllelemente mit einer Vielzahl divergierender Lamellen versehen sind. In diesem Fall können die bürstenartig aufgebauten Füllelemente selbst dann durch eine Einfüllöffnung eingebracht werden, wenn sie während der Einbringung kurzfristig komprimiert werden müssen. Dies ist insbesondere bei der Beschickung von Gasbehältern mit einger Öffnung von Bedeutung. Im Inneren des Behälters nehmen die lamellierten Füllelemente wieder ihre ursprüngliche Gestalt an; sie durchdringen sich gegenseitig in ihren oberflächennahen Bereichen, wobei die gegenseitige Annäherung jedoch auf das notwendige Maß beschränkt ist. Insbesondere für Kubische Behälter ist es sogar möglich, ein einziges großes bürstenähnliches Element unter Ausnutzung dessen Elastizität einzuführen, welches den gesamten Behälterhohlraum ausfüllt. Es ist ohne weiteres möglich, durch Abstimmung von Zahl und Dimensionierung der Lamellen einerseits zu erreichen, daß die erforderlichen Wärmebrücken bzw. elektrisch ableitenden Ketten zwischen den Füllelementen entstehen, daß andererseits das insgesamt durch die Füllelemente verdrängte Flüssigkeits- oder Gasvolumen in der Größenordnung von ca. 1,7 - 3 % des Behältervolumens bleibt.
Schlingerbewegungen infolge Massenträgheit werden durch die Elemente unterdrückt.
Auch wenn die Verwendung von Füllelementen mit divergierenden Lamellenbüscheln insofern vorteilhaft ist, als derartige Füllelemente durch Einfüllöffnungen eingebracht, werden können, welche nur durch Verformung des Büschels passierbar sind, sind durchaus auch andere Elementformen erfindungsgemäß verwendbar. Soweit es sich um metallische Elemente handelt, ist hier insbesondere daran gedacht, diesen durch geeignete Faltung eine Struktur zu geben, welche einerseits die gegenseitige Berührung der Elemente an möglichst vielen Punkten sicherstellt, andererseits deren Zusammensacken am Grunde des Behälters verhindert. Die Zahl der in diesem Sinne möglichen geometrischen Formen ist praktisch unbegrenzt, da dünne Metallbleche miteinander verbunden, ineinander verschachtelt, zick-zick- förmig gefaltet oder spiralenförmig ausgebildet usw. werden können. Auch ballartige, durch Zusammenknüllen von Folien entstehende Formen sind verwendbar, soweit die Folien hinreichend perforiert sind, um die Füllung des Behälters mit Flüssigkeit nicht zu behindern.
Eine wesentliche Unterscheidung besteht noch darin, ob die Füllelemente als Einzelstücke oder in fortlaufenden Streifen in den Behälter eingefüllt werden. Bestehen die Füllelemente im wesentlichen aus Kunststoffschäum, wird man sie im allgemeinen in Form kleiner Kugeln oder Würfeln einfüllen. Insbesondere die erwähnten Lamellenbüscheln werden hingegen praktischerweise an einem oder mehreren Drähten angeordnet und an diesem fortlaufend in den Behälter eingeführt.
Zum Beispiel kann das auf einer Mittelachse, gebildet durch einen oder zwei Drähte basierende Sicherheitselement in derartiger Größe erzeugt werden, daß auch die Einführung von nur einem Großelement genügt, um einen Treibstofftank, Tankfahrzeug etc. zu besichern. Das hat den bis dato konkurrenzlosen Vorteil, daß diese Großelemente vom Tank schnell und leicht wieder entfernt werden können, was für die Tankreinigung wesentlich ist.
Außerdem kann durch die Variierung der Elementgrößen maßgeschneiderte, preisgünstige Probeimlösungen erzielt werden. Es ist wesentlich zu erwähnen, daß die aus Aluminiumlegierungen und anderen elektrisch leitenden Materialien bestehende Elemente bestens geeignet sind, die explosionsgefährdeten Ursachen der statischen Afladung zu beseitigen und dadurch auch bei Kunststofftanks Problemlösungen anbietet, um derartige Tanks für den Transport gefährdeter Güter tauglich zu machen. Der gleiche Effekt gilt auch für Behälter mit Glasfaser verstärkte Kunststoff-Auskleidungen.
Die aus, zum Beispiel Aluminiumlegierungen gefertigten Tanksicherheitselemente sind auch ideal als kathodischer Korrossionsschutz geeignet. Sie wirken in Metalltanks als "Opferanode", d.h. daß derartig beschickte und gesicherte Tanks von innen nicht rosten können. Der anodische Elementabbau ist z. B. bei 100 my starken Elementen derartig langwierig, daß die Lebensdauer der Elemente die allgemein üblicher Tanks übertrifft.
Zeichnungsbeschreibung
Einzelheiten der Erfindung werden anschließend anhand von Ausführungsbeispielen erläutert, ohne daß jedoch die Erfindung auf die dargestellten Ausführungsformen eingeschränkt ist.
Fig. 1 zeigt in schematischer schaubildlicher Darstellung ein erfindungsgemäßes Füllelement.
Fig. 2 eine Abwandlung eines Ausführungsbeispieles nach Fig. 1
Fig. 3 einen Elementstreifen mit fixiert durchgehendem Steg (5) und mit beidseitig in Lamellendurchmesser eingeschnittenen Abtrennungen der einzelnen Lamellen (2) Dieser Elementstreifen wird dann um mindestens einen Draht (3) geschlagen und verwunden und hat den Vorteil, daß die einzelnen Lamellen hierfür sehr stark fixiert sind und ein Loslösen einzelner Lamellen unmöglich wird.
Fig. 4 zeigt ein über die Drähte verdrehtes Element nach Fig. 3
Fig. 5 ein Füllelement in Form eines Einzelbüschels bzw. ein zweites Füllelement in Form eines lamellenmäßig nicht durchgehenden Einzelbüschels.
Fig. 6 zeigt verschiedene mögliche Lamellenformen.
Fig. 7 ein durch Faltung und Verbindung einer ebenen Folie erzeugtes Füllelement bzw. Fig. 8 durch Ineinander- stecken von zwei Teilen erzeugtes Füllelement.
Fig. 9 ein streifenartiges Füllelement aus Metallwolle,
Fig. 10 eine poröse Kugel aus leitenden Schaum bzw. ein Würfel oder rechteckiges Schaumelement,
Fig. 11 die Anordnung von Füllelementen in einer Spiritus "Sicherheitsflasche",
Fig. 12 zeigt symbolhaft hohlkugelförmige Elemente mit abragenden oder invertierten Lamellen,
Fig. 13 ein röhrenförmiges Element aus Drahtgitter,
Fig. 14 ein röhrenförmiges Element aus Metallfolie mit Poren und abragenden Flächen,
Fig. 15 einen kubischen befüllten Tank mit nur einem Bürstenelement,
Fig. 16 einen kubischen Tank mit gewundenem Element und
Fig. 17 ein Schnecken- oder ballförmig zusammengerolltes Element.
Der Aufbau des in Fig. 1 dargestellten Füllelementes entspricht durchaus jenem einer Flaschenbürste: zwischen zwei Drähten (3), die miteinander verdrillt werden, werden in Abständen oder büschelweise Lamellen (2) angebracht, die von den als Tragteil für die Lamellen (2) dienenden Drähten (3) aus radial divergieren. Auch an einem Einzeldraht (4) können wie Fig. 2 dargestellt, die Büschel von Lamellen (2) angeordnet werden. Während die Füllelemente nach Fig. 1 und 2 als fortlaufende Kette in beliebigen Verlegeformen in die Behälter eingeführt werden, sind die Lamellenbüschel nach Fig. 5 dazu bestimmt, einzeln durch die Behälteröffnung eingeworfen zu werden. Damit eine besondere Stabilität der Lamellen erreicht wird, könnte wie in Fig. 3 bzw. 4 gezeigt wird, bei einem Streifen ein durchlaufender Steg (5) ausgebildet sein und die Lamellenstruktur in den Streifen beidseitig nur eingeschnitten werden, sodaß durch Verdrehen dieses Streifens oder mehrerer Streifen um einen Draht bzw. zwei Drähte die Lamellenabstehung nach allen Seiten stabil erfolgen kann.
Wie Fig. 6 zeigt, kann die Form der Lamellen in weiten Grenzen divergieren, wobei Zahl, Größe und Steifigkeit der Lamellen jeweils so zu wählen sind, daß aneinanderliegende Füllelemente (1) hinreichende Kontaktflächen ausbilden, andererseits sich aber nicht so weit durchdringen, daß ein großes Zusatzgewicht durch die Füllung entsteht bzw. der nutzbare Tankinhalt wesentlich verringert wird.
Die Form des Tragteiles für die Lamellen muß keineswegs linienförmig sein. Lediglich beispielsweise sei erwähnt, daß solche Lamellen auch auf Metallflächen angeordnet sein können, die wiederum zylindrisch oder kugelförmig (Fig. 12) ausgebildet sein können. In diesem Fall ist es allerdings notwendig, auch ins Innere der durch die Tragteile gebildeten Hohlkörper Lamellen abstehen zu lassen, damit auch aus dem Inneren dieser Hohlkörper eine rasche Wärme- und elektrische Ableitung erfolgen kann.
Als Einzelelement ausgebildet sind die Ausführungsformen nach Fig. 7 die, wie erwähnt, nur eine von vielen im Belieben des Durchschnittsfachmannes stehende Gestaltungsmoglichkeiten für relativ stabile geometrische Körper mit geringer Raumfüllung darstellt.
Wesentlich für die Erfindung ist, wie erwähnt, nicht die Verwendung neuer Materialien für die Behälterfüllung, sondern die Verwendung dieser Materialien in einer Form, welche ihre Einführung in den Behälter ermöglicht. Metallwolle, die sich in dieser Hinsicht bewährt hat, kann beispielsweise in Form der in Fig. 7 dargestellten Streifen, Kunststoff-Form in der Form der in Fig. 8 dargestellten Kugel oder Würfeln oder Rechtecke oder auch anderer geometrischer Formen eingeführt werden.
Zur Erstellung der Ableitungskette ist es notwendig, daß sich die einzelnen Elemente berühren, siehe z. B. Fig. 11. Verschiedene Behälterarten werden durch die Erfindung überhaupt erst mittels eingefüllter Metallstrukturen gegen Explosion schützbar. Als Beispiel hierfür seien kunststoffgeblasene Treibstofftanks oder auch kubische Kunststoffbehälter für den Transport gefährlicher Güter oder auch z. B. Gasflaschen genannt, wo jeweils die Herstellung der Füllung im Zuge des Erzeugungsvorganges unmöglich wäre. Als Beispiel hierfür zeigt Fig. 11 eine Sicherheitsflasche (6), beispielsweise mit Spiritus gefüllt, wie sie zum Anzünden etwa eines Holzkohlengrilles im Haushalt Verwendung findet und welche durch das Einfüllen erfindungsgemäßer Füllelemente (1) durch die Öffnung hier nicht mehr explosionsgefährdet ist. Diese Sicherheitsflasche (6) zum Grillen kann natürlich auch aus Kunststoff erzeugt werden.
Die erfindungsgemäßen Explosionsunterdrückungselemente sind für sämtliche Arten von Kraftfahrzeugen und deren Treibstoffbehälter, Militärfahrzeuge und für sonstige Zwecke verwendbare, angetriebene Fahrzeuge sowie für jegliche Art von Luftfahrzeugen und deren Treibstoffbehälter sowie für jegliche Art von Gastanks, Gasflaschen für den industriellen und chemischen Bereich sowie für Haushalts- und Fahrzeugbereich bestens geeignet!

Claims

Patentansprüche:1 ) Aus mindestens einem Füllelement bestehnde Einlage für explosionsgefährdete, mindestens eine Einfülloder Auslaßöffnung aufweisende Behälter, zur Bildung einer Wärmeableitenden bzw. elektrisch ableitenden räumlichen Struktur, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausdehnung der Füllelemente (1) höchstens in einer Richtung den Durchmesser der größten Öffnung des Behälters dauernd übertrifft.2) Einlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllelemente (1) mit einer Vielzahl divergierender Lamellen (2) versehen sind.3) Einlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen aus einer Aluminiumlegierung, rostfreiem Stahl oder aus Staniol etc. bestehen.4) Einlage nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (2) von einem Tragteil oder mehreren Tragteilen abstehen.5) Einlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,daß der Tragteil linienförmig, beispielsweise ein Draht (4) ist. 6) Einlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (2) zwischen verdrillten Drähten (3) gehalten sind.7) Einlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragteil ein Flächengebilde, beispielsweise ein Steg (5) ist.8) Einlage nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausdehnung des Füllelementes
(1) in einer Richtung jene der Einfüllöffnung um ein Vielfaches übersteigt (fig. 1, 2, 9, 16).
9) Einlage nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllelemente aus Metallfolien bestehen, welche insbesondere durch Falten, Kleben oder Stecken zu einer flüssigkeitsdurchlässigen räumlichen Struktur verbunden sind (fig. 7, 8).
10) Einlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallfolien Poren und/oder einstückig abragende flächen (7) aufweisen (fig. 13, 14).
11) Einlage nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllelemente aus einem leitenden Kunststoff bestehen. 12) Einlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff ein vorzugsweise offenzelliger Kunststoffschäum ist.
13) Einlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoffschäum Kugel-, Würfel- oder Röhrenform aufweist.
14) Einlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllelemente mit einer chemisch stabilisierenden galvanischen Schicht überzogen sind.
15) Behälter (6) dadurch gekennzeichnet, daß er mit Füllelementen nach einem der Ansprüche 1-14 teilweise gefüllt ist.
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