WO2018153612A1 - Druckbehälteranordnung und fahrzeug mit der druckbehälteranordnung - Google Patents

Druckbehälteranordnung und fahrzeug mit der druckbehälteranordnung Download PDF

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WO2018153612A1
WO2018153612A1 PCT/EP2018/051944 EP2018051944W WO2018153612A1 WO 2018153612 A1 WO2018153612 A1 WO 2018153612A1 EP 2018051944 W EP2018051944 W EP 2018051944W WO 2018153612 A1 WO2018153612 A1 WO 2018153612A1
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guide arrangement
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PCT/EP2018/051944
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Jan-Mark Kunberger
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Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/32—Hydrogen storage

Definitions

  • the technology disclosed herein relates to a pressure vessel assembly and a vehicle equipped therewith.
  • a technology is shown that reduces as much as possible when a bursting of the pressure vessel damage occurs.
  • DE 10 2014 221 530 A1 shows a possibility for shock wave delay within the pressure vessel, so that the shock wave emerging from the pressure vessel has as little energy as possible.
  • DE 10 2014 221 530 A1 discloses a pressure vessel with elements provided in the tank storage space, which form partial volumes with at least one respective gas transfer opening within the tank storage space.
  • the rigidity of the elements is so low that in the theoretical case of a partial volume filled with gas under high pressure and having only closed gas transfer openings, this compressed gas can not be held in the respective partial volume. Further, these flow delay elements in the event of a concern on the wall of the tank storage space can not support them appreciably.
  • Flow delay elements may be hollow or spherical, for example
  • Shaped body made of CFK be formed. It is a preferred object of the technology disclosed herein to reduce or eliminate at least one disadvantage of a previously known solution or to suggest an alternative solution. In particular, the potential damage which can be caused by a shock wave which arises when the pressure vessel bursts is to be reduced as far as possible with the pressure vessel arrangement presented here. Other preferred objects may result from the beneficial effects of the technology disclosed herein.
  • Present technology shows a way to direct the shock wave outside of the pressure vessel in a certain direction. This makes it possible to direct the shock wave in a direction in which the least possible damage to property and / or personal injury is to be expected.
  • the shock wave can also be directed in a direction in which it can be further attenuated (e.g.
  • Shock wave delay are provided so that the emerging from the pressure vessel shock wave has as little energy.
  • Such measures for shock wave delay shows, for example, the initially discussed
  • the object is achieved by a pressure vessel arrangement.
  • Pressure vessel assembly includes a pressure vessel for storing a gaseous fuel.
  • the fuel is gaseous under ambient conditions.
  • the fuel is compressed natural gas (CNG) or liquefied (LNG) natural gas or hydrogen
  • NWP nominal working pressure
  • a cryogenic pressure vessel is suitable for the fuel in the aforementioned
  • the pressure vessel preferably comprises flow delay elements according to DE 10 2014 221 530 A1.
  • the pressure vessel arrangement comprises a guide arrangement.
  • the guide arrangement is thus not arranged in the interior of the pressure vessel or its wall, and the guide arrangement is not only a casing surrounding the pressure vessel.
  • the guide arrangement is designed to conduct and preferably attenuate a shock wave which occurs when bursting (also breaking) of the pressure vessel. In the very unlikely event that the pressure vessel bursts, the resulting shock wave emerges from the destroyed
  • the guide arrangement the shock wave by scattering perpendicular to
  • the guide arrangement itself can also contain flow delay elements, similar to DE 10 2014 221 530 A1.
  • the guide arrangement forms a clampable space.
  • the guide arrangement forms a wall surrounding the clampable space. By entering the shock wave in the guide assembly, this space spans. Before the shock wave enters the guide, this space is not or at least not fully clamped, so that the guide can be arranged very compact and invisible.
  • the guide assembly has an inlet.
  • the inlet leads into the
  • clampable space and faces the pressure vessel.
  • the from the Damaged shockwave can enter the clampable room via this inlet and thus span the room.
  • the guide arrangement has at least one outlet from the room. About this at least one outlet leaves the shock wave the room in the direction of the environment.
  • the shockwave is guided from the inlet or from the pressure vessel to at least one outlet and ideally already weakened thereby.
  • the guide arrangement of the shock wave gives at least one direction when using several
  • the guide arrangement has "closed areas" in addition to the inlet and the outlet, which can be formed in various ways, for example, as will be described in detail below, where the guide arrangement is formed, for example, by a tube made of a fabric, a net or a film
  • the inlet and the outlet are then
  • the non-opened areas of the tube form the closed areas of the guide arrangement.
  • the shock wave is not or only in very
  • the closed areas do not have to be completely sealed, but may also have smaller openings, so that the shockwave can escape from the room in an extremely attenuated form even over the closed areas. So can the
  • Guide assembly additionally contain lateral openings over which a part of the shock wave, in particular laterally of the vehicle, derived and thus dissipated.
  • the shock wave is not only discharged via the outlet described above, but also via the other openings in the environment and thus weakened.
  • the guide assembly is designed so that it can be clamped by the shock wave.
  • the guide arrangement is at least partially formed of an elastic material. This elastic material can be stretched when entering the shock wave in the guide assembly and thus during clamping of the room.
  • the guide arrangement is at least partially formed from an elastomer.
  • the guide arrangement is at least partially formed of a plastically deformable material. This plastically deformable material can when entering the shock wave in the
  • the guide arrangement is preferably formed at least in regions from a flexible material, in particular a net and / or a fabric and / or a film.
  • the flexible material may be at least partially elastic and / or plastically deformable. Furthermore, this flexible material can be present at least partially in folded and / or sixteengeknüllter form.
  • the guide arrangement is preferably formed by a hose.
  • the inlet and the outlet are openings on the hose.
  • the shape of the baffle arrangement may also be referred to herein as a sack with corresponding openings for inlet and outlet.
  • the above-described use of the flexible material is suitable for the formation of the hose or bag.
  • the overall surface is formed from the sum of the areas of the inlet, the at least one outlet and the closed areas of the guide arrangement. The smaller the area of the outlet, the more directed the shock wave can be conducted. The area of the
  • Inlet results essentially from the size of the pressure vessel or the expected opening in the pressure vessel in the event of bursting.
  • the total surface is closed by at least 30%, preferably more than at least 50%, particularly preferably at least 70%, by the closed areas and the remaining portion of the total surface is open by inlet and outlet.
  • the guide arrangement is preferably on the pressure vessel or a
  • the parent structure is a pressure vessel receiving structure, such as a vehicle.
  • This attachment ensures that the guide arrangement remains at the predefined location and the shockwave can enter via the inlet into the clampable space.
  • the inlet of the guide arrangement is fastened to the pressure vessel or the superordinate structure.
  • the pressure vessel arrangement described is used in particular in a vehicle.
  • vehicle is preferably a
  • Pressure vessel for example according to DE 10 2014 221 530 A1, leads to a weakening of the shock wave in the pressure vessel and a diversion if necessary with further attenuation outside the pressure vessel. Is located
  • the pressure vessel in the middle and near the ground in the vehicle so The shock wave propagates first down and to the side.
  • the doors At the side of the vehicle are the doors and thus here is the
  • the guide arrangement can be configured and arranged as desired, in particular depending on the embodiment of the
  • the at least one outlet opens the space with respect to the vehicle forwards or backwards.
  • a plurality of the openings are provided, which open the space laterally and / or downwardly with respect to the vehicle.
  • the single opening is preferably smaller than the outlet.
  • the vehicle preferably comprises an underbody paneling.
  • Guiding arrangement is arranged prior to clamping of the room, so during normal use of the vehicle to the underbody paneling and / or integrated into the underbody panels.
  • the guide arrangement can rest, for example, on the underbody panel or is on the
  • the guide assembly When integrating the guide assembly in the underbody panel, the guide assembly is at least partially in the underbody paneling.
  • the underbody covering is made of a fiber-reinforced
  • the guide arrangement is in the form of the described hose or bag.
  • the guide arrangement in the form of the hose or bag, can also be partially penetrated by the underside of the housing
  • Vehicle be formed.
  • the clampable space is limited by the underside of the vehicle and by another element. This further
  • Element is in particular a flat element, for example formed by a plate, a fabric, a net or a film.
  • the further element is located under the underside of the vehicle and rests for example on the underbody paneling.
  • the other element is connected to the underside of the vehicle accordingly.
  • the shock wave spans this space between the further element and the underside of the vehicle.
  • the guide assembly includes the underside of the vehicle and the underbody panel, the tensionable space being formed and bounded by the underside of the vehicle and the underbody paneling.
  • the guide arrangement preferably comprises at least one side element that connects the further element, in particular the underbody covering, to the underside of the vehicle.
  • the closed areas of the guide arrangement are thus formed by the underside of the vehicle, the further element (in particular underbody covering) and the at least one side element.
  • the side element is preferably designed so that it allows a change in distance between the underbody panel and the underside of the vehicle when clamping the space and the bounded space limits laterally.
  • the at least one side element is for this purpose in particular elastically and / or plastically deformable and / or is present in folded and / or sixteengegewülter and / or sixteenrollollter form.
  • the outlet from the room is preferably located at the front and / or rear of the vehicle.
  • pressure vessel assembly is described here with reference to a vehicle.
  • pressure vessel assembly can be used with any other mobile or stationary pressure vessels used.
  • Figure 1 is a vehicle disclosed herein with the disclosed here
  • Figures 2, 3 the vehicle of Figure 1 during the bursting of the
  • FIG. 4 shows a further embodiment of the vehicle disclosed here with the pressure vessel arrangement disclosed here before the pressure vessel bursts
  • FIGS. 5, 6 show the vehicle from FIG. 4 during the bursting of the vehicle
  • FIG. 1 The figures show purely schematic views of a pressure vessel assembly 1 in a vehicle 2 to illustrate the technology disclosed herein.
  • the vehicle 2 comprises the pressure vessel arrangement 1.
  • the pressure vessel arrangement 1 has a pressure vessel 3 and a
  • FIG. 1 shows the normal state of the vehicle 2.
  • FIGS. 2 and 3 show a state during the bursting of the pressure vessel 3.
  • the vehicle 2 comprises a subfloor lining 9.
  • the guide arrangement 4 is located between the underbody covering 9 and an underside 12 of the vehicle 2.
  • the guide assembly 4 is formed in the example shown as a hose.
  • the guide arrangement 4 has an inlet 5.
  • the inlet 5 is located
  • FIGS. 2 and 3 show that the guide arrangement 4 comprises two outlets 6. When the pressure vessel 3 bursts, one of the
  • Shock wave 8 is directed with respect to the vehicle 2 forward and backward. This is only one of several possibilities for guiding the shock wave 8. Depending on the vehicle 2 and the configuration and arrangement of the pressure vessel 3 in the vehicle 2, it may also be useful to direct the shock wave 8 in other directions.
  • the guide arrangement 4 for example, additionally contain lateral openings over which a part of the shock wave 8, in particular laterally of the vehicle 2, is derived and thus dissipated.
  • the shock wave 8 is not only discharged via the described outlets 6, but also via the other openings in the environment and thus weakened.
  • FIGS. 5 and 6 show a state during bursting of the pressure vessel 3.
  • the guide arrangement 4 is formed by the underside 12 of the vehicle 2, the underbody cover 9 and side elements 11.
  • the side members 1 1 connect the underbody panel 9 with the bottom 12 of the vehicle 2.
  • the side elements 1 1 allow a
  • the clampable space 7 is formed here and bounded by the bottom 12, the underbody paneling 9 and the side elements 1 1.
  • the side members 1 1 are arranged laterally with respect to the vehicle 2, so that the space 7 to the front and back of the vehicle 2, the outlets 6 has. As a result, the shock wave 8 entering the space 7 can exit via the outlets 6 in the direction of the axles or the wheels 10 of the vehicle 2.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Druckbehälteranordnung umfassend einen Druckbehälter zum Speichern eines gasförmigen Brennstoffs und eine neben dem Druckbehälter angeordnete Leitanordnung zum Leiten und vorzugsweise Abschwächen einer bei Bersten des Druckbehälters entstehenden Stoßwelle, wobei die Leitanordnung einen durch die Stoßwelle aufspannbaren Raum bildet, wobei die Leitanordnung einen dem Druckbehälter zugewandten Einlass in den Raum umfasst, über den die Stoßwelle in den Raum eintritt und den Raum aufspannt, und wobei die Leitanordnung zumindest einen Auslass aus dem Raum umfasst, über den die Stoßwelle aus dem Raum in die Umgebung austritt.

Description

Druckbehälteranordnung und Fahrzeug mit der Druckbehälteranordnung
Beschreibung
Die hier offenbarte Technologie betrifft eine Druckbehälteranordnung und ein damit ausgestattetes Fahrzeug. Insbesondere wird eine Technologie aufgezeigt, die einen beim Bersten des Druckbehälters entstehenden Schaden möglichst reduziert.
Der Stand der Technik kennt unterschiedliche Verwendungsmöglichkeiten für Druckbehälter zum Speichern eines gasförmigen Brennstoffs. Beispielsweise werden in Fahrzeugen solche Druckbehälter zum Speichern von Wasserstoff oder Erdgas eingesetzt. Im sehr unwahrscheinlichen Fall, beispielsweise durch äußere thermische Einflüsse, kann es zum Bersten des Druckbehälters kommen. Die DE 10 2014 221 530 A1 zeigt eine Möglichkeit zur Stoßwellenverzögerung innerhalb des Druckbehälters, sodass die aus dem Druckbehälter austretende Stoßwelle möglichst wenig Energie aufweist. Hierzu offenbart die DE 10 2014 221 530 A1 einen Druckbehälter mit im Tank-Speicherraum vorgesehenen Elementen, welche Teilvolumina mit zumindest jeweils einer Gas- Übertrittsöffnung innerhalb des Tank-Speicherraums bilden. Die Steifigkeit der auch als Strömungsverzögerungs-Elemente bezeichneten Elemente ist derart gering, dass im theoretischen Fall eines mit Gas unter hohem Druck befüllten und lediglich geschlossene Gas-Übertrittsöffnungen aufweisenden Teilvolumens dieses Druckgas nicht im jeweiligen Teilvolumen gehalten werden kann. Ferner können diese Strömungsverzögerungs-Elemente im Falle eines Anliegens an der Wand des Tank-Speicherraums diese nicht nennenswert stützen. Die
Strömungsverzögerungs-Elemente können als hohle bspw. kugelförmige
Formkörper aus CFK ausgebildet sein. Es ist eine bevorzugte Aufgabe der hier offenbarten Technologie, zumindest einen Nachteil von einer vorbekannten Lösung zu verringern oder zu beheben oder eine alternative Lösung vorzuschlagen. Insbesondere soll mit der hier vorgestellten Druckbehälteranordnung der mögliche Schaden, welcher durch eine bei Bersten des Druckbehälters entstehende Stoßwelle verursacht werden kann, möglichst reduziert werden. Weitere bevorzugte Aufgaben können sich aus den vorteilhaften Effekten der hier offenbarten Technologie ergeben. Die
Aufgabe(n) wird/werden gelöst durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 . Die abhängigen Ansprüche stellen bevorzugte Ausgestaltungen dar.
Vorliegende Technologie zeigt eine Möglichkeit die Stoßwelle au ßerhalb des Druckbehälters in eine bestimmte Richtung zu leiten. Dadurch ist es möglich, die Stoßwelle in eine Richtung zu leiten, in der möglichst wenig Sachschaden und/oder Personenschaden zu erwarten ist. Die Stoßwelle kann auch in eine Richtung geleitet werden in der sie sich weiter abschwächen kann (z.B.
Motorraum oder Räder) bevor Sie auf Personen trifft. Besonders vorteilhaft ist es, wenn innerhalb des Druckbehälters bereits Vorkehrungen zur
Stoßwellenverzögerung vorgesehen sind, sodass die aus dem Druckbehälter austretende Stoßwelle möglichst wenig Energie aufweist. Solche Vorkehrungen zur Stoßwellenverzögerung zeigt beispielsweise die eingangs diskutierte
Druckschrift DE 10 2014 221 530 A1 . Die durch Strömungsverzögerungs- Elemente, beispielsweise gemäß DE 10 2014 221 530 A1 , stark reduzierte Stoßwelle soll durch die vorgeschlagene Leitanordnung weiter reduziert werden, so dass die Folgen der Stoßwelle weiter abgemildert werden können.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Druckbehälteranordnung. Die
Druckbehälteranordnung umfasst einen Druckbehälter zum Speichern eines gasförmigen Brennstoffs. Der Brennstoff ist unter Umgebungsbedingungen gasförmig. Insbesondere handelt es sich bei dem Brennstoff um komprimiertes („Compressed Natural Gas" = CNG) oder verflüssigtes (LNG) Erdgas oder Wasserstoff. Der Druckbehälter ist insbesondere ein kryogener Druckbehälter (= CcH2) oder ein Hochdruckgasbehälter (= CGH2). Hochdruckgasbehälter sind ausgebildet, im Wesentlichen bei Umgebungstemperaturen Brennstoff dauerhaft bei einem nominalen Betriebsdruck (auch nominal working pressure oder NWP genannt) von ca. 350 barü (= Überdruck gegenüber dem Atmosphärendruck), ferner bevorzugt von ca. 700 barü oder mehr zu speichern. Ein kryogener Druckbehälter ist geeignet, den Brennstoff bei den vorgenannten
Betriebsdrücken auch bei Temperaturen zu speichern, die deutlich unter der Umgebungstemperatur liegen. Der Druckbehälter umfasst vorzugsweise Strömungsverzögerungs-Elemente gemäß DE 10 2014 221 530 A1 .
Ferner umfasst die Druckbehälteranordnung eine Leitanordnung. Die
Leitanordnung befindet sich„neben" dem Druckbehälter. Die Leitanordnung ist somit nicht im Inneren des Druckbehälters oder dessen Wandung angeordnet. Ferner ist die Leitanordnung auch nicht nur eine den Druckbehälter umgebende Hülle.
Die Leitanordnung ist zum Leiten und vorzugsweise Abschwächen einer bei Bersten (auch Brechen) des Druckbehälters entstehenden Stoßwelle ausgebildet. In dem sehr unwahrscheinlichen Fall, dass der Druckbehälter berstet, tritt die dadurch entstehende Stoßwelle aus dem zerstörten
Druckbehälter aus und wird von der Leitanordnung abgeschwächt und in zumindest eine bestimmte Richtung geleitet. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Leitanordnung die Stoßwelle durch Streuung senkrecht zur
Hauptströmungsrichtung abschwächt.
Vorzugseise kann die Leitanordnung selbst auch Strömungsverzögerungs- Elemente, ähnlich wie in DE 10 2014 221 530 A1 , enthalten. Die Leitanordnung bildet einen aufspannbaren Raum. Insbesondere bildet die Leitanordnung eine den aufspannbaren Raum umgebende Wandung. Durch eintreten der Stoßwelle in die Leitanordnung spannt sich dieser Raum auf. Bevor die Stoßwelle in die Leitanordnung eintritt, ist dieser Raum nicht oder zumindest nicht vollständig aufgespannt, sodass die Leitanordnung sehr platzsparend und unsichtbar angeordnet werden kann.
Die Leitanordnung weist einen Einlass auf. Der Einlass führt in den
aufspannbaren Raum und ist dem Druckbehälter zugewandt. Die aus dem zerstörten Druckbehälter kommende Stoßwelle kann über diesen Einlass in den aufspannbaren Raum eintreten und so den Raum aufspannen.
Ferner weist die Leitanordnung zumindest einen Auslass aus dem Raum auf. Über diesen zumindest einen Auslass verlässt die Stoßwelle den Raum in Richtung der Umgebung. Durch die Leitanordnung wird die Stoßwelle vom Einlass bzw. vom Druckbehälter aus bis zum zumindest einen Auslass geleitet und idealerweise dabei bereits abgeschwächt. Dadurch gibt die Leitanordnung der Stoßwelle zumindest eine Richtung, bei Verwendung von mehreren
Auslässen mehrere Richtungen, vor.
Die Leitanordnung weist neben dem Einlass und dem Auslass„geschlossene Bereiche" auf, die auf unterschiedlichste Weisen gebildet werden können. So wird im Folgenden noch im Detail beschrieben, dass die Leitanordnung beispielsweise durch einen Schlauch aus einem Gewebe, einem Netz oder einer Folie gebildet werden kann. Der Einlass und der Auslass sind dann
entsprechende Öffnungen in dem Schlauch. Die nicht geöffneten Bereiche des Schlauchs bilden die geschlossenen Bereiche der Leitanordnung. Über diese geschlossenen Bereiche soll die Stoßwelle nicht oder nur in sehr
abgeschwächter Form austreten. Allerdings müssen die geschlossenen Bereiche nicht vollständig dicht sein, sondern können auch kleinere Öffnungen aufweisen, sodass die Stoßwelle in äu ßerst abgeschwächter Form auch über die geschlossenen Bereiche aus dem Raum austreten kann. So kann die
Leitanordnung zusätzlich seitliche Öffnungen enthalten über die ein Teil der Stoßwelle, insbesondere seitlich des Fahrzeugs, abgeleitet und damit zerstreut wird. Dadurch wird die Stoßwelle nicht nur über den oben beschriebenen Auslass, sondern auch über die weiteren Öffnungen in die Umgebung abgeleitet und somit abgeschwächt.
Die Leitanordnung ist so gestaltet, dass sie durch die Stoßwelle aufspannbar ist. Hierzu gibt es unterschiedliche bevorzugte Möglichkeiten, die auch an einer Leitanordnung miteinander kombiniert werden können, insbesondere wenn sie nur bereichsweise an der Leitanordnung verwendet werden: Vorzugsweise ist die Leitanordnung zumindest bereichsweise aus einem elastischen Material bildet. Dieses elastische Material kann beim Eintreten der Stoßwelle in die Leitanordnung und somit beim Aufspannen des Raums gedehnt werden. Vorzugsweise ist die Leitanordnung zumindest bereichsweise aus einem Elastomer gebildet.
Ferner ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Leitanordnung zumindest bereichsweise aus einem plastisch verformbaren Material gebildet ist. Dieses plastisch verformbare Material kann beim Eintreten der Stoßwelle in die
Leitanordnung und somit beim Aufspannen des Raums verformt werden. Als plastisch verformbares Material wird insbesondere Kunststoff verwendet, der durch den Druck der Stoßwelle im sich aufspannenden Raum gedehnt wird.
Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass die Leitanordnung vor dem
Aufspannen des Raums zumindest bereichsweise in zusammengefalteter und/oder zusammengeknüllter und/oder zusammengerollter Form vorliegt. Durch das Eintreten der Stoßwelle in die Leitanordnung entfaltet sich der
zusammengefaltete bzw. zusammengeknüllte Teil der Leitanordnung. Für diese Ausgestaltung wird insbesondere ein flexibles Material verwendet. Allerdings kann auch ein entsprechend gefaltetes Metallblech eingesetzt werden, dass durch den Druck der Stoßwelle entfaltet werden kann.
Die Leitanordnung ist vorzugsweise zumindest bereichsweise aus einem flexiblen Material, insbesondere einem Netz und/oder einem Gewebe und/oder einer Folie, gebildet. Das flexible Material kann zumindest bereichsweise elastisch und/oder plastisch verformbar sein. Ferner kann dieses flexible Material zumindest bereichsweise in zusammengefalteter und/oder zusammengeknüllter Form vorliegen.
Die Leitanordnung ist vorzugsweise durch einen Schlauch gebildet. Der Einlass und der Auslass sind Öffnungen am Schlauch. Alternativ kann die Form der Leitanordnung hier auch als Sack mit entsprechenden Öffnungen für Einlass und Auslass bezeichnet werden. Insbesondere die oben beschriebene Verwendung des flexiblen Materials eignet sich zur Bildung des Schlauchs bzw. Sacks. Der durch die Stoßwelle aufgespannte Raum bildet entsprechend der
Ausgestaltung der Leitanordnung ein bestimmtes Volumen mit einer bestimmten Oberfläche. Diese Oberfläche wird hier als„Gesamtoberfläche" des
aufgespannten Raums bezeichnet. Die Gesamtoberfläche ist gebildet aus der Summe der Flächen des Einlasses, des zumindest einen Auslasses und der geschlossenen Bereiche der Leitanordnung. Je kleiner die Fläche des Auslasses ist, desto gerichteter kann die Stoßwelle geleitet werden. Die Fläche des
Einlasses ergibt sich im Wesentlichen aus der Größe des Druckbehälters bzw. der zu erwartenden Öffnung im Druckbehälter im Falle des Berstens.
So ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Gesamtoberfläche über zumindest 30 %, vorzugsweise über zumindest 50 %, besonders vorzugsweise über zumindest 70 %, durch die geschlossenen Bereiche verschlossen ist und der verbleibende Anteil der Gesamtoberfläche durch Einlass und Auslass offen ist.
Die Leitanordnung ist vorzugsweise an dem Druckbehälter oder einer
übergeordneten Struktur befestigt. Die übergeordnete Struktur ist eine den Druckbehälter aufnehmende Struktur, beispielsweise ein Fahrzeug. Durch diese Befestigung wird sichergestellt, dass die Leitanordnung an der vorab definierten Stelle verbleibt und die Stoßwelle über den Einlass in den aufspannbaren Raum eintreten kann. Insbesondere ist der Einlass der Leitanordnung am Druckbehälter bzw. der übergeordneten Struktur befestigt.
Die beschriebene Druckbehälteranordnung wird insbesondere in einem Fahrzeug eingesetzt. Bei dem Fahrzeug handelt es sich vorzugsweise um ein
Straßenfahrzeug, beispielsweise einen PKW oder LKW. Je nach Anordnung des Druckbehälters im Fahrzeug und je nach Ausgestaltung des Fahrzeugs kann die Stoßwelle ohne die erfindungsgemäße Leitanordnung an unerwünschten Stellen austreten bzw. Fahrzeugteile schwer beschädigen. Insbesondere vorliegende Technologie in Kombination mit Strömungsverzögerungs-Elementen im
Druckbehälter, beispielsweise gemäß DE 10 2014 221 530 A1 , führt zu einer Abschwächung der Stoßwelle im Druckbehälter und einer Umleitung ggf. mit weitere Abschwächung außerhalb des Druckbehälters. Befindet sich
beispielsweise der Druckbehälter mittig und in Bodennähe im Fahrzeug, so breitet sich die Stoßwelle in erster Linie nach unten und zur Seite hin aus. An der Seite des Fahrzeugs befinden sich die Türen und somit ist hier die
Aufenthaltswahrscheinlichkeit von Personen höher als an der Vorderseite und Rückseite des Fahrzeugs. Mit der Leitanordnung kann die Stoßwelle
beispielsweise zu den Achsen bzw. Rädern geleitet werden, wodurch sich die Stoßwelle nicht oder nur sehr abgeschwächt seitlich des Fahrzeugs ausbreitet. Es versteht sich, dass die Leitanordnung beliebig ausgestaltet und angeordnet werden kann, um insbesondere in Abhängigkeit der Ausgestaltung des
Fahrzeugs und der Anordnung des Druckbehälters im Fahrzeug die Stoßwelle in zumindest eine Richtung zu leiten.
So ist gemäß einer bevorzugten Ausführung vorgesehen, dass der zumindest eine Auslass den Raum bezüglich des Fahrzeugs nach vorne oder nach hinten öffnet. Insbesondere gibt es zumindest zwei Auslässe, wobei einer den Raum nach vorne und der andere nach hinten öffnet.
Vorzugsweise sind zusätzlich zu dem zumindest einen Auslass mehrere der Öffnungen vorgesehen, die den Raum bezüglich des Fahrzeugs seitlich und/oder nach unten öffnen. Die einzelne Öffnung ist vorzugsweise kleiner als der Auslass.
Das Fahrzeug umfasst vorzugsweise eine Unterbodenverkleidung. Die
Leitanordnung ist vor dem Aufspannen des Raums, also während der normalen Benutzung des Fahrzeugs, an der Unterbodenverkleidung angeordnet und/oder in die Unterbodenverkleidungen integriert.
Bei der Anordnung an der Unterbodenverkleidung kann die Leitanordnung beispielsweise auf der Unterbodenverkleidung aufliegen oder ist an der
Unterbodenverkleidung befestigt.
Bei der Integration der Leitanordnung in die Unterbodenverkleidung befindet sich die Leitanordnung zumindest teilweise in der Unterbodenverkleidung.
Beispielsweise ist die Unterbodenverkleidung aus einem faserverstärkten
Kunststoff gefertigt und die Leitanordnung ist stoffschlüssig mit der
Unterbodenverkleidung verbunden. Dabei kann die Leitanordnung auch eine laminierte Schicht der Unterbodenverkleidung sein, die sich entsprechend leicht ablöst.
Bei der Anordnung der Leitanordnung an der Unterbodenverkleidung bzw. bei der Integration der Leitanordnung in die Unterbodenverkleidung ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Leitanordnung in Form des beschriebenen Schlauchs bzw. Sacks vorliegt.
Alternativ zur Ausgestaltung der Leitanordnung in Form des Schlauchs bzw. Sacks kann die Leitanordnung auch teilweise durch die Unterseite des
Fahrzeugs gebildet sein. Dabei ist der aufspannbare Raum durch die Unterseite des Fahrzeugs und durch ein weiteres Element begrenzt. Dieses weitere
Element ist insbesondere ein flächiges Element, beispielsweise gebildet durch eine Platte, ein Gewebe, ein Netz oder eine Folie. Das weitere Element befindet sich unter der Unterseite des Fahrzeugs und liegt beispielsweise auf der Unterbodenverkleidung auf. Das weitere Element ist entsprechend mit der Unterseite des Fahrzeugs verbunden. Die Stoßwelle spannt diesen Raum zwischen dem weiteren Element und der Unterseite des Fahrzeugs auf.
Insbesondere ist vorgesehen, dass dieses weitere Element die
Unterbodenverkleidung selbst ist. So umfasst die Leitanordnung die Unterseite des Fahrzeugs und die Unterbodenverkleidung, wobei der aufspannbare Raum durch die Unterseite des Fahrzeugs und die Unterbodenverkleidung gebildet und begrenzt ist.
Vorzugsweise umfasst die Leitanordnung zumindest ein Seitenelement dass das weitere Element, insbesondere die Unterbodenverkleidung, mit der Unterseite des Fahrzeugs verbindet. Die geschlossenen Bereiche der Leitanordnung sind somit durch die Unterseite des Fahrzeugs, das weitere Element (insbesondere Unterbodenverkleidung) und das zumindest eine Seitenelement gebildet.
Das Seitenelement ist vorzugsweise so ausgeführt, dass es beim Aufspannen des Raums eine Abstandsänderung zwischen der Unterbodenverkleidung und der Unterseite des Fahrzeugs ermöglicht und den aufgespannten Raum dabei seitlich begrenzt. Das zumindest eine Seitenelement ist hierzu insbesondere elastisch und/oder plastisch verformbar und/oder liegt in zusammengefalteter und/oder zusammengeknüllter und/oder zusammengerollter Form vor. Sobald die Stoßwelle in den Raum zwischen Unterseite des Fahrzeugs und
Unterbodenverkleidung eintritt, spannt sich der Raum weiter auf. Seitlich ist ein Austritt der Stoßwelle durch das zumindest eine Seitenelement begrenzt. Der Auslass aus dem Raum befindet sich vorzugsweise an der Vorderseite und/oder Rückseite des Fahrzeugs.
Die Verwendung der Druckbehälteranordnung ist hier anhand eines Fahrzeugs beschrieben. Allerdings kann die Druckbehälteranordnung auch mit beliebigen anderen mobil oder stationär eingesetzten Druckbehältern verwendet werden.
Die hier offenbarte Technologie wird nun anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:
Figur 1 ein hier offenbartes Fahrzeug mit der hier offenbarten
Druckbehälteranordnung vor dem Bersten des
Druckbehälters,
Figuren 2, 3 das Fahrzeug aus Figur 1 während des Berstens des
Druckbehälters,
Figur 4 eine weitere Ausgestaltung des hier offenbarten Fahrzeug mit der hier offenbarten Druckbehälteranordnung vor dem Bersten des Druckbehälters, und
Figuren 5, 6 das Fahrzeug aus Figur 4 während des Berstens des
Druckbehälters.
Die Figuren zeigen rein schematische Ansichten einer Druckbehälteranordnung 1 in einem Fahrzeug 2 zur Verdeutlichung der hier offenbarten Technologie.
Gemäß den Figuren 1 bis 3 umfasst das Fahrzeug 2 die Druckbehälteranordnung 1 . Die Druckbehälteranordnung 1 weist einen Druckbehälter 3 und eine
Leitanordnung 4 im Fahrzeug 2 auf. Figur 1 zeigt den normalen Zustand des Fahrzeugs 2. Figuren 2 und 3 zeigen einen Zustand während des Berstens des Druckbehälters 3.
Das Fahrzeug 2 umfasst eine Unterbodenverkleidung 9. Die Leitanordnung 4 befindet sich zwischen der Unterbodenverkleidung 9 und einer Unterseite 12 des Fahrzeugs 2.
Die Leitanordnung 4 ist im gezeigten Beispiel als Schlauch ausgebildet. Die Leitanordnung 4 weist einen Einlass 5 auf. Der Einlass 5 befindet sich
unmittelbar am Druckbehälter 3. Im normalen Zustand gemäß Figur 1 ist die Leitanordnung 4 zusammengefaltet bzw. zusammengeknüllt bzw.
zusammengerollt. Die Figuren 2 und 3 zeigen, dass die Leitanordnung 4 zwei Auslässe 6 umfasst. Wenn der Druckbehälter 3 birst, tritt eine aus dem
Druckbehälter 3 austretende Stoßwelle 8 über den Einlass 5 in die Leitanordnung 4 ein. Dadurch spannt sich ein Raum 7 im Inneren der Leitanordnung 4 auf. Die Leitanordnung 4 weist im gezeigten Beispiel seitlich des Fahrzeugs
geschlossene Bereiche auf, die ein Ausbreiten der Stoßwelle 8 seitlich des Fahrzeugs weitestgehend vermeiden. Zu den beiden Achsen bzw. zu den Rädern 10 des Fahrzeugs 2 hin befinden sich die Auslässe 6, sodass die
Stoßwelle 8 bezüglich des Fahrzeugs 2 nach vorne und hinten geleitet wird. Dies ist lediglich eine von mehreren Möglichkeiten zum Leiten der Stoßwelle 8. In Abhängigkeit des Fahrzeugs 2 und der Ausgestaltung und Anordnung des Druckbehälters 3 im Fahrzeug 2 kann auch eine Leitung der Stoßwelle 8 in andere Richtungen sinnvoll sein. So kann die Leitanordnung 4 zum Beispiel zusätzlich seitliche Öffnungen enthalten über die ein Teil der Stoßwelle 8, insbesondere seitlich des Fahrzeugs 2, abgeleitet und damit zerstreut wird.
Dadurch wird die Stoßwelle 8 nicht nur über die beschriebenen Auslässe 6, sondern auch über die weiteren Öffnungen in die Umgebung abgeleitet und somit abgeschwächt.
Figur 4 zeigt eine alternative Ausgestaltung, wobei in Figur 4 der normale Zustand des Fahrzeugs 2 gezeigt ist. Figuren 5 und 6 zeigen einen Zustand während des Berstens des Druckbehälters 3. In den Figuren 4 bis 6 ist die Leitanordnung 4 durch die Unterseite 12 des Fahrzeugs 2, die Unterbodenverkleidung 9 und Seitenelemente 1 1 gebildet. Die Seitenelemente 1 1 verbinden die Unterbodenverkleidung 9 mit der Unterseite 12 des Fahrzeugs 2. Die Seitenelemente 1 1 ermöglichen dabei eine
Abstandsänderung zwischen der Unterseite 12 und der Unterbodenverkleidung 9.
Der aufspannbare Raum 7 ist hier gebildet und begrenzt durch die Unterseite 12, die Unterbodenverkleidung 9 und die Seitenelemente 1 1 . Die Seitenelemente 1 1 sind bezüglich des Fahrzeugs 2 seitlich angeordnet, sodass der Raum 7 zur Vorderseite und Rückseite des Fahrzeugs 2 die Auslässe 6 aufweist. Dadurch kann die in den Raum 7 eintretende Stoßwelle 8 über die Auslässe 6 in Richtung der Achsen bzw. der Räder 10 des Fahrzeugs 2 austreten.
Die vorhergehende Beschreibung der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihrer Äquivalente zu verlassen.
Bezugszeichenliste:
1 Druckbehälteranordnung
2 Fahrzeug
3 Druckbehälter
4 Leitanordnung
5 Einlass
6 Auslass
7 Raum
8 Stoßwelle
9 Unterbodenverkleidung
10 Räder
1 1 Seitenelement
12 Unterseite des Fahrzeugs

Claims

Patentansprüche:
1 . Druckbehälteranordnung (1 ) umfassend
• einen Druckbehälter (3) zum Speichern eines gasförmigen Brennstoffs und
• eine neben dem Druckbehälter (3) angeordnete Leitanordnung (4) zum Leiten und vorzugsweise Abschwächen einer bei Bersten des
Druckbehälters (3) entstehenden Stoßwelle (8),
• wobei die Leitanordnung (4) einen durch die Stoßwelle (8)
aufspannbaren Raum (7) bildet,
• wobei die Leitanordnung (4) einen dem Druckbehälter (3) zugewandten Einlass (5) in den Raum (7) umfasst, über den die Stoßwelle (8) in den Raum (7) eintritt und den Raum (7) aufspannt, und
• wobei die Leitanordnung (4) zumindest einen Auslass (6) aus dem Raum (7) umfasst, über den die Stoßwelle (8) aus dem Raum (7) in die Umgebung austritt.
2. Druckbehälteranordnung nach Anspruch 1 , wobei die Leitanordnung (4) zumindest bereichsweise aus einem elastischen Material gebildet ist.
3. Druckbehälteranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leitanordnung (4) zumindest bereichsweise aus einem plastisch verformbaren Material gebildet ist.
4. Druckbehälteranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leitanordnung (4) vor dem Aufspannen des Raums (7) zumindest bereichsweise in zusammengefalteter und/oder
zusammengeknüllter und/oder zusammengerollter Form vorliegt.
5. Druckbehälteranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leitanordnung (4) mehrere, aus dem Raum (7) führende Öffnungen, vorzugsweise jeweils kleiner als der zumindest eine Auslass (6), umfasst, über die die Stoßwelle (8) aus dem Raum (7) in die
Umgebung austritt.
6. Druckbehälteranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leitanordnung (4) zumindest bereichsweise aus einem Netz und/oder einem Gewebe und/oder einer Folie gebildet ist.
7. Druckbehälteranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leitanordnung (4) zumindest bereichsweise durch einen Sack und/oder einen Schlauch gebildet ist, wobei der Einlass (5) in das Innere des Sacks bzw. des Schlauchs führt.
8. Druckbehälteranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Gesamtoberfläche des aufgespannten Raums (7) über zumindest 30%, vorzugsweise über zumindest 50%, besonders
vorzugsweise über zumindest 70%, durch die Leitanordnung (4) verschlossen ist und der verbleibende Anteil der Gesamtoberfläche durch den Einlass (5) und den zumindest einen Auslass (6) offen ist.
9. Druckbehälteranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leitanordnung (4) an dem Druckbehälter (3) oder einer übergeordneten, den Druckbehälter (3) aufnehmenden Struktur, befestigt ist.
10. Fahrzeug (2), vorzugsweise Straßenfahrzeug, umfassend eine
Druckbehälteranordnung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
1 1 . Fahrzeug nach Anspruch 10, umfassend eine Unterbodenverkleidung (9), wobei die Leitanordnung (4) vor dem Aufspannen des Raums (7) an der Unterbodenverkleidung (9) angeordnet und/oder in die
Unterbodenverkleidung (9) integriert ist.
12. Fahrzeug nach Anspruch 10 oder 1 1 , wobei der aufspannbare Raum (7) teilweise durch die Unterseite (12) des Fahrzeugs (2) gebildet und gegrenzt ist.
13. Fahrzeug nach Anspruch 12, umfassend eine Unterbodenverkleidung (9), wobei die Leitanordnung (4) die Unterseite (12) des Fahrzeug (2) und die Unterbodenverkleidung (9) umfasst, wobei der aufspannbare Raum (7) durch die Unterseite (12) des Fahrzeugs (2) und die
Unterbodenverkleidung (9) gebildet und begrenzt ist.
14. Fahrzeug nach Anspruch 13, wobei die Leitanordnung (4) zumindest ein Seitenelement (1 1 ) umfasst, das die Unterbodenverkleidung (9) mit der Unterseite (12) des Fahrzeugs (2) verbindet, das beim Aufspannen des Raums (7) eine Abstandsänderung zwischen Unterbodenverkleidung (9) und Unterseite (12) des Fahrzeugs (2) ermöglicht, und das den
aufgespannten Raum (7) seitlich begrenzt.
15. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei der zumindest eine Auslass (6) den Raum (7) bezüglich des Fahrzeugs (2) nach vorne oder nach hinten öffnet, und vorzugsweise mehrere Öffnungen vorgesehen sind, die den Raum (7) bezüglich des Fahrzeugs (2) seitlich und/oder nach unten öffnen.
PCT/EP2018/051944 2017-02-24 2018-01-26 Druckbehälteranordnung und fahrzeug mit der druckbehälteranordnung WO2018153612A1 (de)

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