DE102018201494A1 - Test device for cyclic pressure loading of at least one pressure vessel - Google Patents

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Hans-Ulrich Stahl
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/08—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces
    • G01N3/10—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces generated by pneumatic or hydraulic pressure
    • G01N3/12—Pressure testing

Abstract

Die hier offenbarte Technologie betrifft eine Prüfvorrichtung zur zyklischen Druckbelastung von mindestens einem Druckbehälter 100. Die Prüfvorrichtung umfasst mindestens einen Druckbehälteranschluss 240 zum Anschluss des Druckbehälters 100. Die Prüfvorrichtung weist mindestens einen Zulauf 254 zur Befüllung des Druckbehälters 100 mit einem Medium und mindestens einen Ablauf 252 zur Entnahme des Mediums aus dem Druckbehälter 100 auf.The technology disclosed herein relates to a test device for the cyclical pressure loading of at least one pressure vessel 100. The test device comprises at least one pressure vessel port 240 for connecting the pressure vessel 100. The test device has at least one inlet 254 for filling the pressure vessel 100 with a medium and at least one outlet 252 Removal of the medium from the pressure vessel 100 on.

Description

Die hier offenbarte Technologie betrifft eine Prüfvorrichtung zur zyklischen Druckbelastung von mindestens einem Druckbehälter.The technology disclosed herein relates to a test device for the cyclical pressure loading of at least one pressure vessel.

Druckbehälter als solche sind bekannt. In einschlägige Normen wie beispielsweise die Verordnung (EG) Nr. 79/2009 des Europäischen Parlaments und des Rates vom 14. Januar 2009 über die Typgenehmigung von wasserstoffbetriebenen Kraftfahrzeugen (z.B. R134 und EC79) sind Druckbehältertests vorgeschrieben. Dabei wird der Innendruck des zu testenden Behälters zwischen einem Mindestdruck p_min und einem Maximaldruck p_max periodisch verändert, in dem ein Hydraulikmedium in den Behälter gepresst wird bis p_max erreicht wird und anschließend das Hydraulikmedium wieder aus dem Behälter fließen darf bis p_min erreicht wird.Pressure vessels as such are known. Relevant standards such as Regulation (EC) No 79/2009 of the European Parliament and of the Council of 14 January 2009 on the type-approval of hydrogen-powered motor vehicles (eg R134 and EC79) prescribe pressure vessel tests. In this case, the internal pressure of the container to be tested is periodically changed between a minimum pressure p_min and a maximum pressure p_max, in which a hydraulic medium is pressed into the container until p_max is reached and then the hydraulic medium can flow out of the container again until p_min is reached.

Eine Herausforderung ist dabei, die Temperatur des Mediums im Druckbehälter und die Temperatur in den Druckbehälterwänden konstant zu halten. Flüssigkeiten sind zwar weniger kompressibel als Gase und erwärmen sich deshalb nur sehr gering durch Kompression. Da aber das Hydraulikmedium bewegt wird und somit an der Umgebung (Behälterwand, Leitungen, Ventile, Kolben etc.) reibt (d.h. also Energiedissipation stattfindet) und ebenso in der Hydraulikflüssigkeit innere Reibung auftritt, erwärmt sich die Flüssigkeit eben doch. Dieser Effekt wird umso bedeutsamer, je höher die Zyklierfrequenz ist. Jedoch sind hohe Zyklierfrequenzen aus wirtschaftlichen Gründen erwünscht. Gleichsam sind konstante Temperaturen zum Erreichen reproduzierbarer Testergebnisse erwünscht.A challenge is to keep the temperature of the medium in the pressure vessel and the temperature in the pressure vessel walls constant. Liquids are less compressible than gases and therefore heat up only slightly due to compression. However, since the hydraulic medium is moved and thus rubs against the environment (vessel wall, lines, valves, pistons, etc.) (i.e., energy dissipation takes place) and internal friction also occurs in the hydraulic fluid, the fluid just heats up. This effect becomes more significant the higher the cycling frequency. However, high cycling frequencies are desirable for economic reasons. Likewise, constant temperatures are desirable for achieving reproducible test results.

Es ist eine bevorzugte Aufgabe der hier offenbarten Technologie, zumindest einen Nachteil von einer vorbekannten Lösung zu verringern oder zu beheben oder eine alternative Lösung vorzuschlagen. Es ist insbesondere eine bevorzugte Aufgabe der hier offenbarten Technologie, einen zyklischen Druckbehältertest vorzuschlagen, der eine vergleichsweise hohe Zyklierfrequenz ermöglicht, ohne dass sich dabei das Medium zu stark erwärmt. 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.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, it is a preferred object of the technology disclosed here to propose a cyclic pressure vessel test which allows a comparatively high cycling frequency without the medium being heated too much. Other preferred objects may result from the beneficial effects of the technology disclosed herein. The object (s) is / are solved by the subject matter of claim 1. The dependent claims are preferred embodiments.

Die hier offenbarte Technologie betrifft eine Prüfvorrichtung zur zyklischen Druckbelastung von mindestens einem Druckbehälter.The technology disclosed herein relates to a test device for the cyclical pressure loading of at least one pressure vessel.

Ein solcher Druckbehälter ist beispielsweise Bestandteil eines Druckbehältersystems für ein Kraftfahrzeug (z.B. Personenkraftwagen, Krafträder, Nutzfahrzeuge). Der Druckbehälter dient zur Speicherung von unter Umgebungsbedingungen gasförmigen Brennstoff. Der Druckbehälter kann beispielsweise in einem Kraftfahrzeug eingesetzt werden, das mit komprimiertem („Compressed Natural Gas“ = CNG) oder verflüssigtem (LNG) Erdgas oder mit Wasserstoff betrieben wird. Der Druckbehälter kann beispielsweise ein Hochdruckgasbehälter (= CGH2) sein. Hochdruckgasbehälter sind ausgebildet, 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.Such a pressure vessel is for example part of a pressure vessel system for a motor vehicle (for example cars, motorcycles, commercial vehicles). The pressure vessel serves to store gaseous fuel under ambient conditions. The pressure vessel can be used for example in a motor vehicle which is operated with compressed ("compressed natural gas" = CNG) or liquefied (LNG) natural gas or with hydrogen. The pressure vessel may be, for example, a high-pressure gas vessel (= CGH2). High-pressure gas containers are designed to store fuel at ambient temperatures permanently at a nominal operating pressure (also called nominal working pressure or NWP) of about 350 bar (= overpressure relative to the atmospheric pressure), furthermore preferably of about 700 bar or more.

Die Prüfvorrichtung ist insbesondere eine Prüfvorrichtung zur Durchführung von zyklischen Belastungsversuchen, i) bei denen ein zu prüfender Druckbehälter mit einem Medium zyklisch befüllt wird bis sich ein maximaler Prüfdruck einstellt, ii) und bei denen anschließend das Medium aus dem Druckbehälter entnommen wird, insbesondere solange bis sich ein minimaler Prüfdruck einstellt. Eine solche Belastung und Entlastung kann auch als ein Lastspiel oder Zyklus bezeichnet werden. Bevorzugt umfasst der Belastungsversuch mehrere Zyklen, bevorzugt mindestens 500 Zyklen. Druckbehälter, die zur Speicherung eines gasförmigen Energieträgers zum Betrieb eines Fahrzeugs vorgesehen sind, werden bevorzugt maximal 50.000 Zyklen ausgesetzt. Prüfungen mit noch höheren Zyklenzahlen gelten aufgrund des Verschleißes der Prüfanlage in der Regel als unwirtschaftlich.The test apparatus is in particular a test apparatus for carrying out cyclic load tests, i) in which a pressure vessel to be tested is cyclically filled with a medium until a maximum test pressure is established, ii) and in which the medium is then removed from the pressure vessel, in particular until a minimum test pressure is established. Such loading and unloading may also be referred to as a duty cycle. Preferably, the loading test comprises several cycles, preferably at least 500 cycles. Pressure vessels, which are provided for storing a gaseous energy carrier for operating a vehicle, are preferably exposed to a maximum of 50,000 cycles. Tests with even higher numbers of cycles are generally considered uneconomical due to the wear of the test system.

Bevorzugt verwendet die Prüfvorrichtung als Medium eine Flüssigkeit, besonders bevorzugt ein Hydrauliköl oder ein Wasser-Glykol-Gemisch.Preferably, the test device uses as a medium a liquid, more preferably a hydraulic oil or a water-glycol mixture.

Die Prüfvorrichtung umfasst mindestens einen Druckbehälteranschluss zum Anschluss des Druckbehältersystems. Der Druckbehälteranschluss ist an eine Druckbehälteröffnung des Druckbehälters anschließbar. I.d.R. ist der Druckbehälteranschluss in der an einem Ende des Druckbehälters vorgesehenen Druckbehälteröffnung einschraubbar, insbesondere in einem aus Metall hergestellten Boss. I.d.R. weist der Druckbehälteranschluss dieselbe Geometrie auf wie ein Behälterventil (engl. On-Tank-Valve), welches in die Druckbehälteröffnung einsetzbar ist.The test device comprises at least one pressure vessel connection for connecting the pressure vessel system. The pressure vessel connection can be connected to a pressure vessel opening of the pressure vessel. I.d.R. the pressure vessel connection can be screwed into the pressure vessel opening provided at one end of the pressure vessel, in particular in a boss made of metal. I.d.R. For example, the pressure vessel port has the same geometry as a tank valve (on-tank valve) which is insertable into the pressure vessel port.

Die Prüfvorrichtung umfasst mindestens einen Zulauf zur Befüllung des Druckbehälters mit dem Medium. Der Zulauf kann fluidverbunden sein mit dem Druckbehälteranschluss oder kann diesen mit ausbilden. Der Zulauf ist eingerichtet, zuvor temperiertes Medium zur Befüllung des Druckbehälters bereitzustellen.The test device comprises at least one inlet for filling the pressure vessel with the medium. The inlet may be fluidly connected to the pressure tank connection or may form this. The inlet is designed to provide previously tempered medium for filling the pressure vessel.

Die Prüfvorrichtung umfasst mindestens einen Ablauf zur Entnahme des Mediums aus dem Druckbehälter. Der Ablauf kann fluidverbunden sein mit dem Druckbehälteranschluss oder kann diesen mit ausbilden.The test device comprises at least one process for removing the medium from the Pressure vessel. The drain may be fluidly connected to or form the pressure vessel port.

In einer Ausgestaltung kann der Zulauf und der Ablauf durch eine gemeinsame Leitung ausgebildet werden. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Zulauf separat vom Ablauf ausgebildet. Mit anderen Worten können also der Zulauf und der Ablauf parallele Strömungspfade ausbilden. Besonders bevorzugt sind der Zulauf und der Ablauf über den Druckbehälter miteinander fluidverbunden.In one embodiment, the inlet and the outlet can be formed by a common line. In a preferred embodiment, the inlet is formed separately from the drain. In other words, therefore, the inlet and the outlet can form parallel flow paths. Particularly preferably, the inlet and the outlet via the pressure vessel are fluidly connected to each other.

Besonders vorteilhaft bildet die Prüfvorrichtung also ein Fluidkreis aus, wobei der Druckbehälter in diesem Fluidkreis derart eingebunden ist,

  1. i) dass über den Zulauf das Medium während der Befüllung (=Druckaufbau) in den Druckbehälter einströmt, ohne dass dabei das einströmende Medium in den Ablauf strömt und
  2. ii) während der Entnahme des Mediums (=Druckentlastung) das Medium wieder aus dem Druckbehälter in den Ablauf einströmt, ohne dass dabei das ausströmende Medium in den Zulauf strömt.
Particularly advantageously, the test apparatus thus forms a fluid circuit, the pressure vessel being integrated in this fluid circuit in such a way that
  1. i) that via the inlet, the medium during filling (= pressure build-up) flows into the pressure vessel, without causing the inflowing medium flows into the drain and
  2. ii) during the removal of the medium (= pressure relief) the medium flows again from the pressure vessel into the drain, without causing the outflowing medium flows into the inlet.

Besonders bevorzugt ist der Zulauf über mindestens einen Wärmetauscher mit dem Ablauf fluidverbunden. Der Wärmetauscher ist im Fluidkreis vorgesehen. Der Wärmetauscher kann insbesondere eingerichtet sein, das aus dem Druckbehälter ausströmende bzw. ausgeströmte Medium zu temperieren, insbesondere derart, dass das Medium anschließend wieder für eine weitere Druckbelastung des Druckbehälters in den Druckbehälter einführbar ist. Dazu muss in der Regel das entnommene Medium auf eine Temperatur heruntergekühlt werden, die unterhalb einer oberen Grenztemperatur bzw. innerhalb eines Temperaturfensters liegt. Die obere Grenztemperatur bzw. das Temperaturfenster kann beispielsweise in einschlägigen Normen vorgeschrieben sein.Particularly preferably, the inlet is fluidly connected to the drain via at least one heat exchanger. The heat exchanger is provided in the fluid circuit. In particular, the heat exchanger can be set up to temper the medium flowing out of the pressure vessel or outflowing, in particular in such a way that the medium can then be introduced again into the pressure vessel for further pressure loading of the pressure vessel. As a rule, the extracted medium must be cooled down to a temperature which is below an upper limit temperature or within a temperature window. The upper limit temperature or the temperature window may be prescribed, for example, in relevant standards.

Die Prüfvorrichtung kann mindestens ein Medienförderer umfassen, der eingerichtet ist, das Medium zur Befüllung des Druckbehälters zu fördern. Der Medienförderer kann insbesondere ein Druckübersetzer oder eine Pumpe sein.The testing device may comprise at least one media conveyor, which is adapted to convey the medium for filling the pressure vessel. The media conveyor may in particular be a pressure booster or a pump.

Die Prüfvorrichtung kann mindestens einen Ablauf-Zwischenspeicher umfassen. Der Ablauf-Zwischenspeicher kann insbesondere im Ablauf vorgesehen sein. Der Ablauf-Zwischenspeicher dient insbesondere zum Zwischenspeichern von Medium, zumindest während der Entnahme des Mediums aus dem Druckbehälter.The testing device may comprise at least one sequence buffer. The sequence buffer can be provided in particular in the process. The drain buffer is used in particular for temporarily storing medium, at least during the removal of the medium from the pressure vessel.

Alternativ oder zusätzlich kann die Prüfvorrichtung mindestens einen Zulauf-Zwischenspeicher aufweisen. Der Zulauf-Zwischenspeicher kann insbesondere im Zulauf vorgesehen sein. Der Zulauf-Zwischenspeicher dient insbesondere zum Zwischenspeichern vom Medium, insbesondere für die Befüllung des Druckbehälters.Alternatively or additionally, the test apparatus may have at least one inlet buffer. The inlet buffer may be provided in particular in the inlet. The inlet buffer is used in particular for temporary storage of the medium, in particular for the filling of the pressure vessel.

Die Prüfvorrichtung umfasst ferner eine Ventilvorrichtung. Die Ventilvorrichtung ist eingerichtet,

  1. i) während der Entnahme von Medium aus dem Druckbehälter das Medium dem Ablauf zuzuführen und ein Rückströmen in den Zulauf zu verhindern; und/oder
  2. ii) während der Befüllung des Druckbehälters mit Medium das Einströmen von Medium aus dem Zulauf in den Druckbehälter zu ermöglichen und ein Rückströmen in den Ablauf zu verhindern.
The testing device further comprises a valve device. The valve device is set up,
  1. i) during the removal of medium from the pressure vessel to supply the medium to the drain and to prevent backflow into the inlet; and or
  2. ii) during the filling of the pressure vessel with medium to allow the flow of medium from the inlet into the pressure vessel and to prevent backflow into the drain.

Bevorzugt kann die Ventilvorrichtung ein Mehrwegeventil sein, insbesondere ein 3/2 Wegeventil (3/2 DCV). Die Ventilvorrichtung kann aber auch durch mehrere entsprechend angesteuert und verschaltete Einzelventile verwirklicht sein.Preferably, the valve device may be a multi-way valve, in particular a 3/2 way valve (3 / 2 DCV). The valve device can also be realized by a plurality of appropriately controlled and interconnected individual valves.

Die hier offenbarte Prüfvorrichtung umfasst ferner eine Verbindungsleitung. Die Verbindungsleitung verbindet zweckmäßig die hier offenbarte Ventilvorrichtung oder irgendeine andere Ventilvorrichtung mit dem Inneren 11 des Druckbehälters. Die Verbindungsleitung kann zumindest bereichsweise vom Druckbehälteranschluss mit ausgebildet werden. Die Verbindungsleitung dient zur Befüllung und Entnahme vom Medium während der zyklischen Druckbelastung des Druckbehälters.The test apparatus disclosed herein further includes a connection lead. The connecting line suitably connects the valve device disclosed herein or any other valve device to the interior 11 of the pressure vessel. The connecting line can be formed at least partially by the pressure vessel connection with. The connecting line is used for filling and removal of the medium during the cyclic pressure load of the pressure vessel.

Die hier offenbarte Verbindungsleitung weist eine minimale Strömungsquerschnittsfläche auf, die größer ist als 30% oder als 50% oder als 70% der minimalen Querschnittsfläche der Druckbehälteröffnung des Druckbehälters. Die minimale Querschnittsfläche der Druckbehälteröffnung wird in der Regel vom Innengewinde der Druckbehälteröffnung ausgebildet, d.h. vom Innengewinde vom Boss, in das das On-Tank-Valve eingesetzt ist. The connecting conduit disclosed herein has a minimum flow cross-sectional area that is greater than 30%, or 50%, or 70% of the minimum cross-sectional area of the pressure vessel port of the pressure vessel. The minimum cross-sectional area of the pressure vessel opening is typically formed by the internal thread of the pressure vessel opening, i. from the internal thread of the boss into which the on-tank valve is inserted.

Die hier offenbarte Technologie umfasst ferner einen weiteren Aspekt, der funktional unabhängig ist von der getrennten Ausgestaltung von Zulauf und Ablauf. Gemäß der hier offenbarten Technologie kann die Prüfvorrichtung ferner einen volumenveränderlichen Gegenstand umfassen. Bevorzugt ist der volumenveränderlichen Gegenstand elastisch ausgebildet. Besonders zweckmäßig ist der volumenveränderlichen Gegenstand als eine Hülle ausgebildet. Der Gegenstand ist bevorzugt in den Druckbehälter einbringbar bzw. einführbar ausgebildet. Der Gegenstand ist fluidverbunden bzw. fluidverbindbar mit der Prüfvorrichtung, insbesondere mit der Verbindungsleitung und/oder mit dem Zulauf bzw. Ablauf.The technology disclosed herein further includes another aspect that is functionally independent of the separate design of inlet and outlet. In accordance with the technology disclosed herein, the test apparatus may further comprise a variable volume article. Preferably, the volume-variable object is elastically formed. Particularly expedient of the volume variable object is designed as a shell. The article is preferably formed in the pressure vessel introduced or inserted. The article is fluid-connected or fluid-connectable with the test device, in particular with the connecting line and / or with the inlet or outlet.

Zweckmäßig ist der Gegenstand eingerichtet, während der zyklischen Befüllung und Entnahme in dem Druckbehälter einströmendes bzw. ausströmendes Medium vom restlichen Medium im Druckbehälter zumindest teilweise und bevorzugt vollständig zu trennen, insbesondere derart, dass im Wesentlichen kein Medienaustausch zwischen Inneren 12 des Gegenstands gespeicherten Medium und im Inneren 11 des Druckbehälters gespeicherten Mediums stattfindet. Der Begriff „im Wesentlichen kein Medienaustausch“ umfasst dabei kein Medienaustausch oder einen für die Funktion unerheblichen Medienaustausch, hier insbesondere einen Medienaustausch, der nicht kausal sein kann für einen signifikanten Anstieg der Temperatur im Druckbehälter. Suitably, the article is set up during the cyclic filling and removal in the pressure vessel inflowing or outflowing medium from the remaining medium in the pressure vessel at least partially and preferably completely separate, in particular such that substantially no media exchange between the interior 12 of the item stored medium and inside 11 the pressure vessel stored medium takes place. The term "substantially no media exchange" does not include any media exchange or a media exchange irrelevant to the function, in particular a media exchange, which can not be causal for a significant increase in the temperature in the pressure vessel.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist der Gegenstand direkt oder indirekt an der Verbindungsleitung befestigt. Zweckmäßig ist der Gegenstand im in den Druckbehälter eingebrachten Zustand unmittelbar benachbart zu Druckbehälteröffnung vorgesehen. Vorteilhaft kann der Gegenstand zusammen mit einem Teil der Verbindungsleitung in den Druckbehälter einführbar ausgebildet sein. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist der Gegenstand thermisch isolierend ausgebildet.In a particularly preferred embodiment, the object is attached directly or indirectly to the connecting line. The object is expediently provided in the state introduced into the pressure vessel immediately adjacent to the pressure vessel opening. Advantageously, the object can be designed to be insertable into the pressure vessel together with a part of the connecting line. In a particularly preferred embodiment, the object is formed thermally insulating.

Der Gegenstand kann derart ausgebildet sein, dass das Innenvolumen des Gegenstands im expandierten Zustand um mehr als den Faktor 5, 10, oder 100 größer ist als das Innenvolumen des Gegenstands im nicht expandierten Zustand. Der Gegenstand kann derart ausgebildet sein, dass am Ende der Entnahme das Innenvolumen des Gegenstands weniger als 20% oder weniger als 10% oder weniger als 5% des maximalen Innenvolumens des Gegenstands beträgt.The article may be configured such that the interior volume of the article in the expanded state is greater than the factor 5 . 10 , or 100 greater than the interior volume of the article in the unexpanded state. The article may be designed such that at the end of the removal the interior volume of the article is less than 20% or less than 10% or less than 5% of the maximum interior volume of the article.

Mit anderen Worten betrifft die hier offenbarte Technologie eine Prüfvorrichtung, bei der ein Hydraulik-Kreislauf eingesetzt wird, um so das Pendeln der Hydraulikflüssigkeit im Wärmeübertrager zu verhindern. Es gibt also einen Zulauf zum Druckbehälter und einen Ablauf. Durch einfache Rückschlagventile kann sichergestellt werden, dass das Volumen nicht pendelt, sondern im Kreis gepumpt wird. So kommt immer ausreichend temperiertes, quasi „frisches“ Medium in den Druckbehälter.In other words, the technology disclosed herein relates to a test apparatus in which a hydraulic circuit is used so as to prevent the oscillation of the hydraulic fluid in the heat exchanger. So there is an inlet to the pressure vessel and a drain. Simple check valves ensure that the volume does not oscillate but is pumped in a circle. So always enough temperate, quasi "fresh" medium comes into the pressure vessel.

Bevorzugt wird eine möglichst große Öffnung im Boss für die Druckzyklierung verwendet, um den Strömungswiderstand und damit die Energiedissipation durch Reibung gering zu halten. Vorteilhaft wird gemäß der hier offenbarten Technologie eine gemeinsame Leitung für Befüllung und Entnahme mit einem entsprechend großen Innendurchmesser verwendet. Bevorzugt sollte möglichst nahe am Behälter-Port (=Druckbehälteröffnung) ein T-Stück angebracht werden. Der Zulauf der Hydraulikflüssigkeit, bevorzugt mit entsprechend eingerichtetem Rückschlagventil, und der Ablauf der Hydraulikflüssigkeit, bevorzugt mit einem Rückschlagventil, bilden die beiden anderen „Äste“ des T-Stücks. Bevorzugt erfolgt der Zulauf bzw. Preferably, the largest possible opening in the Boss for the pressure cycling is used to keep the flow resistance and thus the energy dissipation by friction low. Advantageously, according to the technology disclosed here, a common line for filling and removal with a correspondingly large inner diameter is used. Preferably, a T-piece should be attached as close as possible to the container port (= pressure vessel opening). The inlet of the hydraulic fluid, preferably with appropriately designed check valve, and the flow of hydraulic fluid, preferably with a check valve, form the other two "branches" of the T-piece. Preferably, the inlet or

Zustrom geradlinig in den Druckbehälter. Vorteilhaft kann somit die Reibung verringert bzw. vermieden werden. Der Ablauf würde dann entsprechend im Winkel zum Zulauf bzw. zur Zuleitung verlaufen.Flow straight into the pressure vessel. Advantageously, the friction can thus be reduced or avoided. The drain would then be correspondingly at an angle to the inlet or to the supply line.

Das bzw. die Ventile der Ventilvorrichtung sollte(n) einen möglichst großen Innenquerschnitt freigeben, um Reibung zu vermeiden. Da durch weitere Ventile und/oder den Fluidförderer das Rückschlagventil keine hohen Druckdifferenzen aufnehmen muss und die Anforderungen an die innere Dichtheit vergleichsweise gering sein können, lässt sich dies technisch vergleichsweise einfach umsetzen.The valve (s) of the valve device (s) should release the largest possible internal cross section in order to avoid friction. Since the check valve does not have to absorb high pressure differences as a result of further valves and / or the fluid conveyor, and the requirements for internal tightness can be comparatively low, this can be implemented relatively easily from a technical point of view.

Um das Vermischen des Mediums mit dem Druckbehälterinhalt zu vermeiden, kann das Medium im Druckbehälter durch eine ballonartige Hülle vom Druckbehälterinhalt getrennt werden. Die ballonartige Hülle kann im Inneren des Druckbehälters direkt an der Behälteröffnung, insbesondere am hier offenbarten T-Stück bzw. an der Verbindungsleitung angebracht sein. Die Hülle kann bevorzugt so gestaltet sein, dass sie bei p_min möglichst wenig Volumen einnimmt, ideal also leer ist. Das bewirkt, dass das zur Erreichung von p_max eingepumpte Volumen den Druckbehälter bei p_min praktisch wieder völlig verlässt. Es kommt deshalb vorteilhaft zum minimal möglichen Wärmeaustausch zwischen dem eingepressten Medium und dem Druckbehälterinhalt, der aus dem gleichen Medium bestehen kann. Die ballonartige Hülle kann zusätzlich thermisch isolierend sein.In order to avoid the mixing of the medium with the pressure vessel contents, the medium in the pressure vessel can be separated from the pressure vessel contents by a balloon-like shell. The balloon-like sheath can be mounted in the interior of the pressure vessel directly on the container opening, in particular on the T-piece disclosed here or on the connecting line. The shell may preferably be designed so that it occupies as little volume at p_min, so it is empty. This has the effect that the volume pumped in to reach p_max virtually completely leaves the pressure vessel at p_min. It is therefore advantageous for minimally possible heat exchange between the pressed medium and the pressure vessel contents, which may consist of the same medium. The balloon-like sheath may additionally be thermally insulating.

Die hier offenbarte Technologie wird nun anhand der 1 erläutert. Die 1 zeigt eine Ausgestaltung der hier offenbarten Prüfvorrichtung. Über den Druckbehälteranschluss 240 ist hier der Druckbehälter 100 an die Prüfvorrichtung angeschlossen. Hierzu ist der Druckbehälteranschluss 240 in die Druckbehälteröffnung 110 eingeschraubt. Die Druckbehälteröffnung 110 kann von einem Boss ausgebildet werden. Der Druckbehälteranschluss 240 bildet hier die Verbindungsleitung 256 aus. Die Verbindungsleitung 256 ragt hier in das Innere 11 des Druckbehälters 100 hinein. An dem in den Druckbehälter 100 hineinragenden Ende der Verbindungsleitung 256 ist hier der volumenveränderlichen Gegenstand 120, 120' angebracht. Der volumenveränderliche Gegenstand 120, 120' ist eingerichtet, in einem ersten Zustand 120 (hier gestrichelt gezeigt) in den Druckbehälter 100 eingeführt zu werden. Hierzu kann der Gegenstand 120, 120' zweckmäßig ein sehr geringes Innenvolumen 12 aufweisen. Während den zyklischen Belastungstest kann das Innenvolumen 12 des Gegenstands 120, 120' zum Druckaufbau und zur Druckentlastung vergrößert bzw. verringert werden. Zweckmäßig kann das Innenvolumen 12 soweit vergrößert (=zweiter Zustand 120', hier mit einer durchgehenden Linie gezeigt) werden, bis sich im Druckbehälter der maximale Prüfdruck einstellt. Der Gegenstand 120, 120' ist im Wesentlichen fluiddicht ausgebildet, sodass sich das Medium in Innenvolumen 12 des Gegenstands 120, 120' nicht vermischt mit dem Medium im Inneren 11 des Druckbehälters 100. Somit kann ein Wärmeaustausch durch Durchmischung des Mediums im Druckbehälter 100 verringert bzw. unterbunden werden. Der hier offenbarte volumenveränderlichen Gegenstand 120, 120' bzw. die Verbindungsleitung 256 kann an jede geeignete Prüfvorrichtung zur zyklischen Bereitstellung des Prüfmediums angeschlossen werden.The technology disclosed here will now be described with reference to 1 explained. The 1 shows an embodiment of the test device disclosed here. About the pressure tank connection 240 here is the pressure vessel 100 connected to the test device. For this the pressure tank connection is 240 in the pressure vessel opening 110 screwed. The pressure vessel opening 110 can be trained by a boss. The pressure tank connection 240 here forms the connection line 256 out. The connection line 256 juts into the interior here 11 of the pressure vessel 100 into it. At the in the pressure vessel 100 protruding end of the connecting line 256 here is the variable volume object 120 . 120 ' appropriate. The volume variable object 120 . 120 ' is set up, in a first state 120 (shown here in dashed lines) in the pressure vessel 100 to be introduced. For this purpose, the object 120 . 120 ' expedient a very low internal volume 12 respectively. While the cyclic load test can be the internal volume 12 of the object 120 . 120 ' be increased or decreased for pressure build-up and pressure relief. Appropriately, the internal volume 12 enlarged as far as (= second state 120 ' , shown here with a solid line) until the maximum test pressure is established in the pressure vessel. The object 120 . 120 ' is formed substantially fluid-tight, so that the medium in internal volume 12 of the object 120 . 120 ' not mixed with the medium inside 11 of the pressure vessel 100 , Thus, a heat exchange by mixing the medium in the pressure vessel 100 be reduced or prevented. The variable volume article disclosed herein 120 . 120 ' or the connection line 256 can be connected to any suitable test device for the cyclical provision of the test medium.

Zum Druckaufbau wird während einer Druckaufbauphase des Belastungstests über den Zulauf 254 und über die Verbindungsleitung 256 der Druckbehälter 100 mit Medium befüllt. Dadurch steigt der Druck im Druckbehälter 100 an. Der Druckbehälter 100 wird solange mit Medium befüllt, bis der maximale Prüfdruck p_max erreicht wird. Das Medium wird bereitgestellt vom Zulauf-Zwischenspeicher 210, in dem das Medium zwischengespeichert ist. Der Zulauf-Zwischenspeicher 210 kann thermisch isoliert ausgebildet sein. In der Regel ist der Zulauf-Zwischenspeicher 210 jedoch nicht thermisch isoliert ausgebildet. Der Zulauf-Zwischenspeicher 210 ist derart bemessen, dass er genügend Medium für den Druckaufbau bereitstellen kann. Der im Zulauf 254 vorgesehene Medienförderer 270 ist hier als Druckübersetzer ausgebildet, der eingerichtet ist, den maximalen Prüfdruck p_max im Druckbehälter 100 aufzubauen. Der Ablauf 252 ist hier separat vom Zulauf 254 ausgebildet. Im Ablauf 252 ist hier der Ablauf-Zwischenspeicher 230 vorgesehen. Im Ablauf-Zwischenspeicher 230 ist hier aus dem Druckbehälter 100 während der Druckabbauphase entnommenes Medium zwischengespeichert. Das im Ablauf-Zwischenspeicher 230 zwischengespeicherte Medium weist in der Regel eine höhere Temperatur auf als das im Zulauf-Zwischenspeicher 210 zwischengespeicherte Medium. Der Ablauf-Zwischenspeicher 230 ist fluidverbunden mit dem Wärmetauscher 220. Aus dem Ablauf-Zwischenspeicher 230 strömt das Medium in den Wärmetauscher 220 ein. Der Wärmetauscher 220 ist eingerichtet, dass erwärmte Medium auf eine Temperatur abzukühlen, die geringer ist als eine obere Grenztemperatur bzw. die innerhalb eines durch etwaige Normen vorgegebenen Temperaturfensters liegt. Der Wärmetauscher 220 ist ferner fluidverbunden mit dem Zulauf-Zwischenspeicher 210, der eingerichtet ist, das abgekühlte Medium zu speichern. Der Zulauf 252 und der Ablauf 254 bilden hier zusammen mit den weiteren Komponenten einen Fluidkreis aus.To build up pressure during a pressure build-up phase of the stress test on the inlet 254 and over the connection line 256 the pressure vessel 100 filled with medium. This increases the pressure in the pressure vessel 100 on. The pressure vessel 100 is filled with medium until the maximum test pressure p_max is reached. The medium is provided by the feed buffer 210 in which the medium is cached. The inlet buffer 210 can be thermally insulated. As a rule, the inlet buffer is 210 but not formed thermally insulated. The inlet buffer 210 is sized so that it can provide sufficient medium for pressure build-up. The in the inflow 254 provided media conveyor 270 is designed here as a pressure intensifier, which is set up, the maximum test pressure p_max in the pressure vessel 100 build. The sequence 252 is here separately from the inlet 254 educated. In the process 252 Here is the expiration buffer 230 intended. In the sequence buffer 230 is here from the pressure vessel 100 cached during the pressure reduction phase taken medium. The in the event buffer 230 cached medium usually has a higher temperature than that in the inlet buffer 210 cached medium. The expiration buffer 230 is fluidly connected to the heat exchanger 220 , From the expiration buffer 230 the medium flows into the heat exchanger 220 on. The heat exchanger 220 is arranged to cool the heated medium to a temperature which is lower than an upper limit temperature or within a given by any standards temperature window. The heat exchanger 220 is also fluidly connected to the feed buffer 210 which is set up to store the cooled medium. The feed 252 and the process 254 form here together with the other components of a fluid circuit.

Bevorzugt ist die Verbindungsleitung 256 an die hier offenbarte Ventilvorrichtung 250 angeschlossen. Die Ventilvorrichtung 250 ist hier als 3/2-Mehrwegeventil ausgebildet. Die Ventilvorrichtung 250 kann als T-Stück ausgebildet sein. Die Ventilvorrichtung 250 kann insbesondere derart angeordnet und ausgebildet sein, dass das Medium durch den Zulauf 254 im Wesentlichen geradlinig durch die Ventilvorrichtung 250 gelangt, um über die Verbindungsleitung 256 in den Druckbehälter 100 zu gelangen. The connecting line is preferred 256 to the valve device disclosed herein 250 connected. The valve device 250 is designed here as a 3/2-way valve. The valve device 250 can be designed as a tee. The valve device 250 may in particular be arranged and designed such that the medium through the inlet 254 essentially straight through the valve device 250 arrives to over the interconnector 256 in the pressure vessel 100 to get.

Insbesondere kann die Ventilvorrichtung 250 derart ausgebildet sein, dass die Ventilvorrichtung 250 während der Druckaufbauphase die Fluidverbindung zwischen dem Zulauf 254 und dem Inneren 12 bzw. 11 des Druckbehälters 100 ermöglicht und gleichzeitig ein Zuströmen von Medium in den Ablauf 252 unterbindet. Gleichsam kann die Ventilvorrichtung 250 derart ausgebildet sein, dass die Ventilvorrichtung 250 während der Druckabbauphase die Fluidverbindung zwischen dem Ablauf 252 und dem Inneren 12 bzw. 11 des Druckbehälters 100 ermöglicht und gleichzeitig ein Rückströmen von Medium in den Zulauf 244 unterbindet.In particular, the valve device 250 be formed such that the valve device 250 during the pressurization phase, the fluid connection between the inlet 254 and the interior 12 or. 11 of the pressure vessel 100 allows and at the same time an inflow of medium into the process 252 in derogation. Similarly, the valve device 250 be formed such that the valve device 250 during the depressurization phase, the fluid connection between the drain 252 and the interior 12 or. 11 of the pressure vessel 100 allows and at the same time a backflow of medium into the inlet 244 in derogation.

Mit der hier offenbarten Technologie kann die Erwärmung des Mediums während der zyklischen Belastungstest zumindest verringert bzw. vermieden werden, sodass reproduzierbare Daten mit vertretbarem Aufwand und vertretbaren Zykluszeiten realisiert werden können.With the technology disclosed here, the heating of the medium during the cyclic load test can at least be reduced or avoided so that reproducible data can be realized with reasonable effort and reasonable cycle times.

Aus Gründen der Leserlichkeit wurde vereinfachend der Ausdruck „mindestens ein(e)“ teilweise weggelassen. Sofern ein Merkmal der hier offenbarten Technologie in der Einzahl bzw. unbestimmt beschrieben ist (z.B. der/ein Druckbehälter, die/eine Leitung, der/ein Zulauf/Ablauf, die/eine Ventilvorrichtung, der/ein Druckbehälteranschluss, der/ein Zwischenspeicher, etc.) so soll gleichzeitig auch deren Mehrzahl mit offenbart sein (z.B. der mindestens eine Druckbehälter, die mindestens eine Leitung, der mindestens eine Zulauf / Ablauf, die mindestens eine Ventilvorrichtung, der mindestens eine Druckbehälteranschluss, der mindestens eine Zwischenspeicher, etc.).For the sake of legibility, the term "at least one" has been omitted for simplicity. If a feature of the technology disclosed herein is described in singular or undetermined (eg, the / a pressure vessel, the / a conduit, the / a feed / drain, the / a valve device, the / a pressure vessel port, the / a cache, etc .) At the same time, their plurality should also be disclosed (eg the at least one pressure vessel, the at least one line, the at least one inlet / outlet, the at least one valve device, the at least one pressure vessel connection, the at least one intermediate store, etc.).

Der Begriff „im Wesentlichen“ (z.B. „im Wesentlichen senkrechte Achse“) umfasst im Kontext der hier offenbarten Technologie jeweils die genaue Eigenschaft bzw. den genauen Wert (z.B. „senkrechte Achse“) sowie jeweils für die Funktion der Eigenschaft des Wertes unerhebliche Abweichungen (z.B. „tolerierbare Abweichung von senkrechte Achse“).The term "substantially" (eg, "substantially perpendicular axis") in the context of the technology disclosed herein, respectively, includes the exact property or value (eg, "vertical axis") and deviations insignificant for the function of the property of value ( eg "tolerable deviation from vertical axis").

Die vorhergehende Beschreibung der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihrer Äquivalente zu verlassen.The foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only, and not for the purpose of limiting the invention. Various changes and modifications are possible within the scope of the invention without departing from the scope of the invention and its equivalents.

Claims (10)

Prüfvorrichtung zur zyklischen Druckbelastung von mindestens einem Druckbehälter (100), mit mindestens einem Druckbehälteranschluss (240) zum Anschluss des Druckbehälters (100), wobei die Prüfvorrichtung mindestens einen Zulauf (254) zur Befüllung des Druckbehälters (100) mit einem Medium aufweist, und wobei die Prüfvorrichtung mindestens einen Ablauf (252) zur Entnahme des Mediums aus dem Druckbehälter (100) aufweist.Test device for cyclic pressure loading of at least one pressure vessel (100), with at least one pressure vessel connection (240) for connection of the pressure vessel (100), wherein the testing device has at least one inlet (254) for filling the pressure vessel (100) with a medium, and wherein the test device has at least one outlet (252) for removing the medium from the pressure vessel (100). Prüfvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Zulauf (254) separat vom Ablauf (252) ausgebildet ist, und wobei der Zulauf (254) und der Ablauf (252) über mindestens einen Wärmetauscher (220) fluidverbunden sind.Tester after Claim 1 wherein the inlet (254) is formed separately from the drain (252), and wherein the inlet (254) and the drain (252) are fluidly connected via at least one heat exchanger (220). Prüfvorrichtung nach Anspruch 2, wobei im Ablauf (252) ein Ablauf-Zwischenspeicher (230) zum Zwischenspeichern von Medium vorgesehen ist.Tester after Claim 2 , wherein in the process (252) an expiration buffer (230) is provided for temporarily storing medium. Prüfvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei im Zulauf (252) ein Zulauf-Zwischenspeicher (210) zum Zwischenspeichern von Medium vorgesehen ist.Tester after Claim 2 or 3 , wherein in the inlet (252) an inlet buffer (210) is provided for temporarily storing medium. Prüfvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner umfassend eine Ventilvorrichtung (250); - wobei die Ventilvorrichtung (250) eingerichtet ist, während der Entnahme aus dem Druckbehälter (100) das Medium dem Ablauf (252) zuzuführen und ein Rückströmen in den Zulauf (254) zu verhindern; und/oder - wobei die Ventilvorrichtung (250) eingerichtet ist, während der Befüllung des Druckbehälters (100) mit Medium das Einströmen von Medium aus dem Zulauf (254) in den Druckbehälter (100) zu ermöglichen und ein Rückströmen in den Ablauf (252) zu verhindern.A test device according to any one of the preceding claims, further comprising a valve device (250); - wherein the valve device (250) is arranged during the removal from the pressure vessel (100) to supply the medium to the outlet (252) and to prevent a backflow into the inlet (254); and or - Wherein the valve device (250) is arranged to allow during the filling of the pressure vessel (100) with medium, the inflow of medium from the inlet (254) into the pressure vessel (100) and to prevent a backflow into the drain (252). Prüfvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner umfassend eine Verbindungsleitung (256), die die Ventilvorrichtung (250) mit dem Inneren des Druckbehälters (100) verbindet, wobei die Verbindungsleitung (256) zur Befüllung und Entnahme dient.A test device according to any one of the preceding claims, further comprising a connection line (256) connecting the valve device (250) to the interior of the pressure vessel (100), the connection line (256) being for filling and removal. Prüfvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Verbindungsleitung (256) eine minimale Strömungsquerschnittsfläche aufweist, die größer ist als 30% oder als 50% oder als 70% der minimalen Querschnittsfläche einer Druckbehälteröffnung (110) des Druckbehälters (100).The tester of any one of the preceding claims, wherein the connection line (256) has a minimum flow area that is greater than 30% or 50% or 70% of the minimum cross-sectional area of a pressure vessel opening (110) of the pressure vessel (100). Prüfvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner umfassend einen volumenveränderlichen Gegenstand (120, 120'), insbesondere eine Hülle, wobei der Gegenstand (120,120') in den Druckbehälter (100) einbringbar ist, wobei der Gegenstand (120, 120') fluidverbunden ist mit der Prüfvorrichtung, und wobei der Gegenstand eingerichtet ist, das einströmende und ausströmende Medium vom restlichen Medium im Druckbehälter zumindest teilweise und bevorzugt vollständig zu trennen.Test device according to one of the preceding claims, further comprising a variable volume article (120, 120 '), in particular a shell, wherein the article (120, 120') is insertable into the pressure vessel (100), said article (120, 120 ') being fluidly connected with the test apparatus, and wherein the article is adapted to at least partially and preferably completely separate the inflowing and outflowing medium from the remaining medium in the pressure vessel. Prüfvorrichtung nach Anspruch 8, - wobei der Gegenstand (120, 120') unmittelbar benachbart zur Druckbehälteröffnung (110) vorgesehen ist; und/oder - wobei der Gegenstand (120, 120') zusammen mit einen Teil der Verbindungsleitung (256) in den Druckbehälter (100) einführbar ausgebildet ist; und/oder - wobei der Gegenstand (120, 120') thermisch isolierend ausgebildet ist.Tester after Claim 8 - wherein the article (120, 120 ') is provided immediately adjacent to the pressure vessel opening (110); and / or - wherein the article (120, 120 ') together with a part of the connecting line (256) in the pressure vessel (100) is insertable formed; and / or - wherein the article (120, 120 ') is thermally insulating. Prüfvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, wobei der Gegenstand (120, 120') derart ausgebildet ist, dass am Ende der Entnahme das Innenvolumen (12) des Gegenstands (120, 120') weniger als 20% oder weniger als 10% oder weniger als 5% des maximalen Innenvolumens des Gegenstands (120, 120') beträgt.Tester after Claim 8 or 9 wherein the article (120, 120 ') is such that, at the end of the extraction, the interior volume (12) of the article (120, 120') is less than 20% or less than 10% or less than 5% of the maximum interior volume of the article Item (120, 120 ').
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