DE102018211964A1 - Sicherheitssystem für einen Druckbehälter eines Fahrzeugs - Google Patents

Sicherheitssystem für einen Druckbehälter eines Fahrzeugs Download PDF

Info

Publication number
DE102018211964A1
DE102018211964A1 DE102018211964.3A DE102018211964A DE102018211964A1 DE 102018211964 A1 DE102018211964 A1 DE 102018211964A1 DE 102018211964 A DE102018211964 A DE 102018211964A DE 102018211964 A1 DE102018211964 A1 DE 102018211964A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
actuator
opening element
pressure
vehicle
designed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102018211964.3A
Other languages
English (en)
Inventor
Jan-Mark Kunberger
Thorsten Brecht
Mehdi Javdanitehran
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bayerische Motoren Werke AG
Weber Hydraulik GmbH Germany
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
Weber Hydraulik GmbH Germany
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bayerische Motoren Werke AG, Weber Hydraulik GmbH Germany filed Critical Bayerische Motoren Werke AG
Priority to DE102018211964.3A priority Critical patent/DE102018211964A1/de
Publication of DE102018211964A1 publication Critical patent/DE102018211964A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C13/00—Details of vessels or of the filling or discharging of vessels
    • F17C13/04—Arrangement or mounting of valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2205/00—Vessel construction, in particular mounting arrangements, attachments or identifications means
    • F17C2205/03—Fluid connections, filters, valves, closure means or other attachments
    • F17C2205/0302—Fittings, valves, filters, or components in connection with the gas storage device
    • F17C2205/0311—Closure means
    • F17C2205/0317—Closure means fusing or melting
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2205/00—Vessel construction, in particular mounting arrangements, attachments or identifications means
    • F17C2205/03—Fluid connections, filters, valves, closure means or other attachments
    • F17C2205/0302—Fittings, valves, filters, or components in connection with the gas storage device
    • F17C2205/0323—Valves
    • F17C2205/0332—Safety valves or pressure relief valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2221/00—Handled fluid, in particular type of fluid
    • F17C2221/01—Pure fluids
    • F17C2221/012—Hydrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2221/00—Handled fluid, in particular type of fluid
    • F17C2221/03—Mixtures
    • F17C2221/032—Hydrocarbons
    • F17C2221/033—Methane, e.g. natural gas, CNG, LNG, GNL, GNC, PLNG
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2223/00—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/01—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the phase
    • F17C2223/0107—Single phase
    • F17C2223/0123—Single phase gaseous, e.g. CNG, GNC
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2223/00—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/03—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the pressure level
    • F17C2223/036—Very high pressure (>80 bar)
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2265/00—Effects achieved by gas storage or gas handling
    • F17C2265/06—Fluid distribution
    • F17C2265/066—Fluid distribution for feeding engines for propulsion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2270/00—Applications
    • F17C2270/01—Applications for fluid transport or storage
    • F17C2270/0165—Applications for fluid transport or storage on the road
    • F17C2270/0168—Applications for fluid transport or storage on the road by vehicles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2270/00—Applications
    • F17C2270/01—Applications for fluid transport or storage
    • F17C2270/0165—Applications for fluid transport or storage on the road
    • F17C2270/0184—Fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/32—Hydrogen storage

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Actuator (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Sicherheitssystem (1) für einen Drucktank (4) in einem Fahrzeug (2), umfassend ein Sicherheitsventil (5) zur Druckentlastung des Druckbehälters (4) mit einem thermisch aktivierbaren Öffnungselement (6), wobei das Öffnungselement (6) durch die thermische Aktivierung in seiner Form veränderbar ist und/oder durch die thermische Aktivierung zerstörbar ist, um das Sicherheitsventil (5) zu öffnen, einen ansteuerbaren Aktuator (20), ausgebildet zum mechanischen betätigen und/oder mechanischen zerstören des Öffnungselements (6), um das Sicherheitsventil (5) zu öffnen, und eine zum Aktuator (20) führende Steuerleitung zum Ansteuern des Aktuators.

Description

  • Die hier offenbarte Technologie betrifft ein Sicherheitssystem für einen Druckbehälter eines Fahrzeugs sowie ein Fahrzeug mit dem Sicherheitssystem.
  • Druckbehälter werden in Fahrzeugen zur Bevorratung von Brennstoff, beispielsweise Wasserstoff oder Erdgas, verwendet. Der Brennstoff wird im Fahrzeug in einer Brennstoffzelle oder einem Verbrennungsmotor umgesetzt, um Energie für den Antrieb des Fahrzeugs zu erzeugen. Die Druckbehälter stehen unter einem relativ hohen Druck. Bei thermischen Ereignissen, beispielsweise einem Fahrzeugbrand, muss der Druck aus dem Druckbehälter kontrolliert abgelassen werden. Hierzu sind entsprechende Sicherheitsventile vorgeschrieben. Diese Sicherheitsventile werden auch als thermische Druckentlastungsventile oder TPRD (Thermal Pressure Release Device) bezeichnet.
  • Die Sicherheitsventile weisen ein thermisch aktivierbares Öffnungselement auf. Bei der thermischen Aktivierung, üblicherweise bei einer Temperatur ab 110°C, verändern die Öffnungselemente ihre Form oder werden zerstört. Dadurch öffnet sich das Sicherheitsventil. Im Stand der Technik sind Sicherheitsventile mit unterschiedlichen Öffnungselementen bekannt, beispielsweise ausgebildet als Glasampullen, aus Schmelzmaterial oder aus Formgedächtnismetall.
  • Der Druckbehälter im Fahrzeug kann, beispielsweise bei einem Unfall, beschädigt werden. Dadurch kann der Berstdruck des Druckbehälters unter den Betriebsdruck oder zumindest unter den Auslösedruck der vorgesehenen Sicherheitseinrichtung abgesenkt werden. Zwar ist am Druckbehälter üblicherweise eine manuelle Entleerung möglich, jedoch sind diese Vorrichtungen u.U. an einer schwer erreichbaren Stelle am Fahrzeug angeordnet oder durch den vorliegenden Unfall schwer zugänglich.
  • Es ist eine bevorzugte Aufgabe der hier offenbarte Technologie, zumindest einen Nachteil der vorbekannten Lösungen zu verringern oder zu beheben. Insbesondere ist es eine Aufgabe vorliegender Technologie, ein Sicherheitssystem für einen Druckbehälter eines Fahrzeugs anzugeben, das bei einfacher Herstellung und wartungsfreiem Betrieb, eine sichere Aktivierung des Sicherheitsventils zum Ablassen des Drucks aus dem Druckbehälter ermöglicht. 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.
  • Somit wird die Aufgabe gelöst durch ein Sicherheitssystem für einen Druckbehälter in einem Fahrzeug. Der Druckbehälter kann auch als Drucktank oder Hochdrucktank bezeichnet werden. In dem Druckbehälter wird ein Brennstoff bevorratet, der im Fahrzeug umgesetzt wird. Dabei gewonnene Energie dient insbesondere zum Antrieb des Fahrzeugs. Vorzugsweise dient der Druckbehälter zur Aufnahme von Wasserstoff oder Erdgas.
  • Das Sicherheitssystem umfasst ein Sicherheitsventil. Das Sicherheitsventil wird auch als thermisches Druckentlastungsventil oder TPRD (Thermal Pressure Release Device) bezeichnet. Das Sicherheitsventil ist am Druckbehälter angeordnet oder entsprechend fluidleitend mit dem Druckbehälter verbunden.
  • Im normalen Betriebszustand ist das Sicherheitsventil geschlossen. Im Notfall öffnet sich das Sicherheitsventil, um Druck aus dem Druckbehälter abzulassen.
  • Das Sicherheitsventil umfasst ein Öffnungselement. Das Öffnungselement ist thermisch aktivierbar. Durch die thermische Aktivierung verändert das Öffnungselement seine Form oder das Öffnungselement wird durch die thermische Aktivierung zerstört.
  • Im geschlossenen Zustand des Sicherheitsventils verschließt das Öffnungselement das Sicherheitsventil entweder direkt oder indirekt. Beim indirekten Verschließen hält das Öffnungselement beispielsweise einen Ventilkörper in einem Ventilsitz. Beim direkten Verschließen kann das Öffnungselement selbst in dem Ventilsitz sitzen.
  • Das Öffnungselement ist vorzugsweise so ausgebildet, dass es bei einer sicherheitskritischen Temperatur, beispielsweise von 110°C, öffnet. Die sicherheitskritische Temperatur ist dabei so gewählt, dass bei einem Fahrzeugbrand ein Bersten des Druckbehälters durch thermische Strukturschwächung vermieden wird.
  • Das Sicherheitssystem umfasst ferner einen ansteuerbaren Aktuator. Der Aktuator ist ausgebildet und angeordnet, um das Öffnungselement mechanisch zu betätigen und/oder mechanisch zu zerstören und so das Sicherheitsventil zu öffnen. Das Öffnen des Sicherheitsventils durch Betätigen oder Zerstören des Öffnungselements mittels des ansteuerbaren Aktuators erfolgt unabhängig von der thermischen Last und insbesondere in einer Sondersituation (z.B. Unfall) durch manuelle Auslösung. Zu dem Aktuator führt eine Steuerleitung zum Ansteuern des Aktuators. Über diese Steuerleitung kann somit das Sicherheitsventil, beispielsweise von Rettungskräften, geöffnet werden.
  • Die Steuerleitung ist insbesondere zum Anschließen einer Energiequelle ausgebildet. Bei der Energiequelle handelt es sich insbesondere um eine elektrische Energiequelle oder eine Druckquelle, insbesondere für Hydrauliköl oder Druckluft. Durch Anschließen der Energiequelle, beispielsweise durch die Rettungskräfte, wird der Aktuator in Betrieb gesetzt und somit angesteuert. Indem der Aktuator das Öffnungselement betätigt, beispielsweise verschiebt oder in seiner Form verändert, oder zerstört, öffnet sich das Sicherheitsventil.
  • Das Öffnungselement ist vorzugsweise als ein geschlossener Hohlkörper ausgebildet. Der Hohlkörper ist besonders bevorzugt als eine Glasampulle ausgestaltet. Bei der thermischen Aktivierung dehnt sich das, vorzugsweise in flüssiger Form vorliegende, Fluidvolumen in dem Hohlraum aus, wodurch es zum Bersten der Glasampulle kommt. Das Material für die Glasampulle ist nicht auf „Glas“ beschränkt, sondern es kann jedes Material gewählt werden, das ausreichend spröde ist.
  • Die Glasampulle hat zum Vorteil, dass sie neben der einfachen thermischen Aktivierung auch durch den Aktuator ohne weiteres mechanisch zerstörbar ist.
  • Als Alternative zur Glasampulle ist es beispielsweise auch möglich, das Öffnungselement vollständig oder teilweise durch ein Schmelzmaterial zu bilden. Das Schmelzmaterial kann beispielsweise als Verschlussmasse ausgebildet sein, wobei bei der thermischen Aktivierung die Verschlussmasse schmilzt und dabei, aufgrund der Schwerkraft, zu fließen beginnt. Alternativ kann das Schmelzmaterial auch in Form eines gespannten Drahtes oder Stabes vorliegen, der bei der thermischen Aktivierung bricht oder reißt. Als Schmelzmaterial wird hier beispielsweise ein Metall, insbesondere ein Lot, verwendet. Allerdings können als Schmelzmaterial auch Kunststoffe verwendet werden.
  • Als eine weitere Möglichkeit ist vorgesehen, das Öffnungselement beispielsweise aus einem Formgedächtnismetall zu fertigen. Das Formgedächtnismetall wird auch als Formgedächtnislegierung bezeichnet. Bei der thermischen Aktivierung verändert das Formgedächtnismetall seine Form. Das Formgedächtnismetall kann dabei in unterschiedlichsten geometrischen Formen verwendet werden. Beispielsweise ist das Öffnungselement hier in Form eines Drahtes, eines Stabes, eines Bleches oder einer Feder gestaltet. Diese Elemente können sich bei der thermischen Aktivierung verbiegen, zusammenziehen oder ausdehnen.
  • Sowohl bei dem Formgedächtnismetall als auch bei dem Schmelzmaterial ist es möglich, das Öffnungselement durch mechanische Einwirkung mittels des Aktuators zu betätigen (z.B. zu verschieben oder in seiner Form zu verändern) oder zumindest teilweise zu zerstören.
  • Das Sicherheitsventil umfasst vorzugsweise einen federbelasteten Ventilkörper. Der Ventilkörper sitzt insbesondere in einem Ventilsitz des Sicherheitsventils. Die dabei verwendete Ventilfeder ist so angeordnet, dass sie den Ventilkörper in seine geöffnete Stellung belastet. Mittels des Öffnungselementes wird der Ventilkörper entgegen der Federkraft in seiner geschlossenen Stellung gehalten. Sobald das Öffnungselement durch thermische Aktivierung oder durch die mechanische Einwirkung über den Aktuator betätigt oder zerstört wird, wird der Ventilkörper mittels der Federkraft aus dem Ventilsitz gedrückt. Dadurch öffnet sich das Sicherheitsventil.
  • Alternativ ist es auch möglich, dass das Öffnungselement selbst den Ventilkörper darstellt, der im Ventilsitz sitzt. Dabei ist nicht zwingend eine Ventilfeder nötig, wenn das Öffnungselement bei seiner thermischen Aktivierung oder mechanischen Betätigung bzw. Zerstörung aus dem Ventilsitz zumindest teilweise entfernt wird.
  • Für die Ausgestaltung des Aktuators sind insbesondere zwei Varianten vorgesehen. Gemäß der einen Variante berührt der Aktuator das Öffnungselement, wodurch das Öffnungselement betätigt (beispielsweise verschoben oder in seiner Form verändert) oder zerstört wird. Gemäß der zweiten Variante ist der Aktuator als Druckkammer ausgebildet. Durch entsprechend hohen Druck in dieser Druckkammer des Aktuators wird das Öffnungselement betätigt oder zerstört.
  • Im Folgenden wird zunächst die erste Variante im Detail beschrieben, wonach der Aktuator das Öffnungselement bei der Betätigung oder Zerstörung berührt. Daher umfasst der Aktuator vorzugsweise ein Betätigungselement und eine Betätigungseinheit. Die Betätigungseinheit ist zum Bewegen des Betätigungselementes auf das Öffnungselement ausgebildet. Dabei ist es möglich, dass das Betätigungselement linear beweglich oder drehbeweglich geführt wird. Darüber hinaus ist auch vorgesehen, dass die Betätigungseinheit das Betätigungselement, insbesondere ausgebildet als Projektil, lediglich in Richtung des Öffnungselementes beschleunigt, wobei das Projektil nicht zwangsläufig geführt ist, sondern auch frei fliegend auf das Öffnungselement treffen kann. Betätigungselement und Betätigungseinheit können auch einteilig ausgebildet sein, beispielsweise als Stange am Kolben eines Hydraulikzyliners
  • Das Öffnungselement muss durch das Betätigungselement nicht zwangsläufig zerstört werden. So kann es auch ausreichen, das Öffnungselement zu deformieren oder zu verschieben. Entscheidend ist, dass sich das Sicherheitsventil dabei öffnet.
  • Gemäß einer speziellen Ausführung ist bevorzugt vorgesehen, dass die Betätigungseinheit zur mehrmaligen Bewegung des Betätigungselementes ausgebildet ist. Das Betätigungselement ist dabei vorzugsweise mittels einer Rückstellfeder vom Öffnungselement weg belastet. Die Betätigungseinheit bewegt das Betätigungselement gegen die Kraft dieser Rückstellfeder auf das Öffnungselement zu. Durch eine mehrmalige Betätigung des Betätigungselements gegen die Kraft der Rückstellfeder entsteht eine mehrmalige hämmernde Belastung auf das Öffnungselement.
  • Alternativ hierzu ist insbesondere vorgesehen, dass der Aktuator ein federbelastetes, vorgespanntes Betätigungselement und eine Betätigungseinheit umfasst. Die Betätigungseinheit ist dabei nicht direkt zum Bewegen des Betätigungselementes, sondern lediglich zum lösen des Betätigungselementes ausgebildet. Das Betätigungselement ist für eine Bewegung auf das Öffnungselement vorgespannt. Durch Lösen dieser Vorspannung mittels der Betätigungseinheit bewegt sich das Betätigungselement aufgrund der Vorspannung auf das Öffnungselement zu.
  • Die Betätigungseinheit kann auf unterschiedliche Arten ausgestaltet sein. So ist es insbesondere vorgesehen, dass die Betätigungseinheit zum elektromotorischen, elektromagnetischen, piezoelektrischen, pneumatischen oder hydraulischen Bewegen bzw. Lösen des Betätigungselementes ausgebildet ist. Die elektromotorische Betätigung kann sowohl mittels eines Linearmotors als auch eines Rotationsmotors erfolgen.
  • Bei der pneumatischen bzw. hydraulischen Ausgestaltung der Betätigungseinheit kann die Betätigungseinheit eine elektrisch betriebene Pumpe für das Fluid umfassen. Bevorzugt ist jedoch vorgesehen, dass die beschriebene Steuerleitung zum Ansteuern des Aktuators keine elektrische Leitung ist, sondern eine Druckleitung für das entsprechende Fluid. In beiden Fällen kann das Betätigungselement mittels des Fluiddruckes bewegt, oder im Falle einer Vorspannung, gelöst werden.
  • Wie bereits erwähnt, ist es alternativ auch möglich, den Aktuator als eine Druckkammer auszubilden. Das Fluid (gasförmig oder flüssig) in der Druckkammer liegt am Öffnungselement an. Ist das Öffnungselement beispielsweise als Glasampulle ausgebildet, so kann ein entsprechender Druck in dieser Druckkammer des Aktuators dazu führen, dass die Glasampulle zerstört wird. Alternativ hierzu ist es auch möglich, dass die Druckkammer beispielsweise lediglich an einer Seite des Öffnungselements anliegt und dadurch zu einer Verschiebung oder Verformung des Öffnungselements führt, was wiederum zum Öffnen des Sicherheitsventils führt.
  • Die Steuerleitung zum Ansteuern des Aktuators mündet vorzugsweise in den als Druckkammer ausgebildeten Aktuator. Die Steuerleitung ist dabei vorzugsweise zur Beaufschlagung mit einer Flüssigkeit oder Gas, insbesondere Hydrauliköl oder Druckluft, ausgebildet.
  • In der Steuerleitung ist vorzugsweise ein Crashschalter angeordnet. Um einen Missbrauch des Sicherheitssystems zu verhindern, ist dieser Crashschalter im Regelfall „offen“ und unterbricht somit die zum Aktuator führende Steuerleitung. Dadurch kann es bei geöffnetem Crashschalter zu keiner mechanischen Aktivierung (Betätigung oder Zerstörung) des Öffnungselementes kommen. Der Crashschalter ist durch das Fahrzeug ansteuerbar. Sobald das Fahrzeug einen Crash erkennt, wird der Crashschalter geschlossen. Die Vorrichtungen zum Erkennen eines Crashs in einem Fahrzeug sind üblicherweise vorhanden und werden auch zum Auslösen von anderen Sicherheitssystemen, beispielsweise einem Airbag, verwendet.
  • Vorliegende Technologie umfasst ferner ein Fahrzeug. Bei dem Fahrzeug handelt es sich insbesondere um ein Straßenfahrzeug. Das Fahrzeug umfasst eines der soeben beschriebenen Sicherheitssysteme und einen Druckbehälter. Das Sicherheitsventil ist dabei zur Druckentlastung des Druckbehälters angeordnet.
  • Vorzugsweise umfasst die Steuerleitung zumindest einen Anschluss für eine außerhalb des Fahrzeugs anordenbare Energiequelle. Dieser Anschluss kann einpolig oder mehrpolig sein. Der Anschluss und die Steuerleitung können zum Zuführen elektrischer Energie zum Aktuator ausgebildet sein. Des Weiteren ist es möglich, dass der Anschluss und die Steuerleitung zum Führen von Fluid, insbesondere Hydrauliköl oder Druckluft, zum Aktuator ausgebildet sind.
  • An den Anschluss wird, beispielsweise nach einem Unfall, die externe Energiequelle angeschlossen, um das Öffnungselement mechanisch zu aktivieren und somit das Sicherheitsventil zu öffnen. Dementsprechend ist der Anschluss von außen gut zugänglich am Fahrzeug angebracht.
  • Vorzugsweise umfasst die Steuerleitung mehrere Anschlüsse, die an unterschiedlichen Positionen am Fahrzeug angeordnet sind, so dass auch bei einer teilweisen Zerstörung oder Unzugänglichkeit stets ein Anschluss für die externe Energiequelle zur Verfügung steht.
  • Die hier offenbarte Technologie wird nun anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:
    • 1 eine schematische Darstellung des Fahrzeugs mit dem Sicherheitssystem gemäß der hier offenbarten Technologie,
    • 2 eine erste Variante des Sicherheitssystems gemäß der hier offenbarten Technologie,
    • 3 eine zweite Variante des Sicherheitssystems gemäß der hier offenbarten Technologie, und
    • 4 eine dritte Variante des Sicherheitssystems gemäß der hier offenbarten Technologie.
  • 1 beschreibt für alle Varianten den grundsätzlichen Aufbau eines Sicherheitssystems 1 in einem Fahrzeug 2. Die 2 bis 4 zeigen unterschiedliche Ausgestaltungen des Sicherheitssystems 1.
  • 1 zeigt rein schematisch das Fahrzeug 2 bzw. die äußeren Grenzen des Fahrzeugs 2. Innerhalb des Fahrzeugs 2 befinden sich ein Druckbehälter 4 und das Sicherheitssystem 1. Außerhalb des Fahrzeugs ist eine externe Energiequelle 3 dargestellt.
  • Der Druckbehälter 4 im Fahrzeug 2 wird zur Bevorratung eines Brennstoffes verwendet. Im Fahrzeug 2 wird der Brennstoff in einer Brennstoffzelle oder in einem Verbrennungsmotor umgesetzt, um somit Energie für den Antrieb des Fahrzeugs 2 bereitzustellen.
  • Das Sicherheitssystem 1 umfasst ein Sicherheitsventil 5. Das Sicherheitsventil 5 wiederum umfasst ein Öffnungselement 6 (2 bis 4). Das Öffnungselement 6 ist thermisch aktivierbar. Durch die thermische Aktivierung verändert das Öffnungselement 6 seine Form oder wird zerstört. Dadurch öffnet sich das Sicherheitsventil 5 und der Inhalt des Druckbehälters 4 wird in die Umgebung abgelassen.
  • Ferner umfasst das Sicherheitssystem einen Aktuator 20. Dieser Aktuator 20 ist dazu ausgebildet, das Öffnungselement 6 unabhängig von der thermischen Aktivierung zu betätigen oder zu zerstören.
  • Das Sicherheitssystem 1 umfasst des Weiteren eine Steuerleitung 7, die zu dem Aktuator 20 führt. Am Fahrzeug 2, von außen zugänglich, befindet sich zumindest ein Anschluss 8. An den Anschluss 8 kann die externe Energiequelle 3 angeschlossen werden.
  • In der Steuerleitung 7 befindet sich ein optionaler Crashschalter 9. Der Crashschalter 9 ist im Regelfall offen. Erst wenn das Fahrzeug 2 einen Crash detektiert, wird der Crashschalter 9 geschlossen. Dadurch wird ein Missbrauch des Sicherheitssystems 1 durch Anschluss der externen Energiequelle 3 vermieden.
  • Wie die 2 bis 4 für alle hier beschriebenen Varianten im Detail zeigen, umfasst das Sicherheitsventil 5 ein Gehäuse 10. In dem Gehäuse 10 ist ein Ventilsitz angeordnet. Dieser Ventilsitz ist mittels eines Ventilkörpers 12 verschlossen. Der Ventilkörper 12 ist in Richtung seiner Offenstellung durch eine Ventilfeder 13 belastet.
  • In dem Gehäuse 10 ist das Öffnungselement 6, hier ausgebildet als Glasampulle, eingeklemmt. Das Öffnungselement 6 hält dabei den Ventilkörper 12 entgegen der Kraft der Ventilfeder 13 im Ventilsitz 11.
  • In der Ausgestaltung nach 2 umfasst der Aktuator 20 eine Betätigungseinheit 22 und ein Betätigungselement 21. Das Betätigungselement 21 wird mittels der Betätigungseinheit 22 auf das Öffnungselement 6 bewegt.
  • Mittels des Betätigungselements 21 ist es in diesem gezeigten Beispiel möglich, das als Glasampulle ausgestaltete Öffnungselement 6 zu zerstören. Hierzu weist das Betätigungselement 21 vorzugsweise eine Spitze auf. Ebenso wäre es hier jedoch auch möglich, ein anders ausgestaltetes Öffnungselement 6 mittels des Betätigungselementes 21 zu verschieben oder teilweise zu deformieren, um so den Ventilkörper 12 zu lösen.
  • In der Variante gemäß 2 ist die Betätigungseinheit 22 elektrisch ansteuerbar und dabei zum elektromotorischen, elektromagnetischen oder piezoelektrischen Betätigen des Betätigungselements 21 ausgebildet. Dementsprechend wird hier als externe Energiequelle 3 eine Stromquelle verwendet.
  • Alternativ kann auch eine hydraulisch oder pneumatisch ansteuerbare Betätigungseinheit 22, insbesondere ausgebildet als Hydraulikzylinder oder Pneumatikzylinder, verwendet werden. Bei der pneumatischen bzw. hydraulischen Ausgestaltung der Betätigungseinheit 22 kann die Betätigungseinheit 22 eine elektrisch betriebene Pumpe für das Fluid umfassen. Bevorzugt ist jedoch vorgesehen, dass die Steuerleitung 7 zum Ansteuern des Aktuators 20 keine elektrische Leitung ist, sondern eine Druckleitung für das entsprechende Fluid. In beiden Fällen kann das Betätigungselement 22 mittels des Fluiddruckes bewegt, oder im Falle einer Vorspannung, gelöst werden.
  • In der Variante nach 3 ist das Betätigungselement 21 des Aktuators 20 als Projektil ausgebildet. Das Betätigungselement 21 wird hier durch die Betätigungseinheit 22 in Richtung des Öffnungselements 6 beschleunigt.
  • Beispielhaft wird das als Projektil ausgebildete Betätigungselement 21 mittels einer Gummilippe 23 im Aktuator 20 gehalten. Die Betätigungseinheit 22 wird über die Steuerleitung 7 mit Hydraulikdruck oder Druckluft beaufschlagt, wodurch das Betätigungselement 21 beschleunigt wird. Dementsprechend ist in der Variante nach 3 die externe Energiequelle 3 als Druckquelle ausgebildet. Der Crashschalter 9 ist hier ein entsprechendes Ventil zum Öffnen bzw. Sperren der als Druckleitung ausgebildeten Steuerleitung 7.
  • Alternativ kann das als Projektil ausgebildete Betätigungselement 21 auch elektromechanisch oder elektromagnetisch, beispielsweise durch ein Magnetfeld, beschleunigt werden.
  • 4 zeigt eine Variante, bei der der Aktuator 20 durch eine Druckkammer 24 gebildet ist. Die Druckkammer 24 umgibt hier das Öffnungselement 6. Die Steuerleitung 7 wiederum ist als Druckleitung ausgebildet. Durch Aufbau eines Drucks in dem als Druckkammer 24 ausgebildeten Aktuator 20 wird das Öffnungselement 6 zerstört. 4 zeigt hierzu nur rein schematisch die Anordnung der Druckkammer 24. Selbstverständlich kann das Sicherheitsventil 5, insbesondere das Gehäuse des Sicherheitsventils 5, für eine andere Positionierung der Druckkammer 24 umkonstruiert werden.
  • 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 ihre Äquivalente zu verlassen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Sicherheitssystem
    2
    Fahrzeug
    3
    externe Energiequelle
    4
    Druckbehälter
    5
    Sicherheitsventil
    6
    Öffnungselement
    7
    Steuerleitung
    8
    Anschluss
    9
    Crashschalter
    10
    Gehäuse
    11
    Ventilsitz
    12
    Ventilkörper
    13
    Ventilfeder
    20
    Aktuator
    21
    Betätigungselement
    22
    Betätigungseinheit
    23
    Gummilippe
    24
    Druckkammer

Claims (13)

  1. Sicherheitssystem (1) für einen Drucktank (4) in einem Fahrzeug (2), umfassend • ein Sicherheitsventil (5) zur Druckentlastung des Druckbehälters (4) mit einem thermisch aktivierbaren Öffnungselement (6), wobei das Öffnungselement (6) durch die thermische Aktivierung in seiner Form veränderbar ist und/oder durch die thermische Aktivierung zerstörbar ist, um das Sicherheitsventil (5) zu öffnen, • einen ansteuerbaren Aktuator (20), ausgebildet zum mechanischen betätigen und/oder mechanischen zerstören des Öffnungselements (6), um das Sicherheitsventil (5) zu öffnen, und • eine zum Aktuator (20) führende Steuerleitung zum Ansteuern des Aktuators.
  2. Sicherheitssystem nach Anspruch 1, wobei das Öffnungselement (6) als geschlossener Hohlkörper, vorzugsweise als Glasampulle, ausgebildet ist.
  3. Sicherheitssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Sicherheitsventil (5) einen federbelasteten Ventilkörper (12) umfasst und der Ventilkörper (12) vom Öffnungselement (6) gegen die Federkraft in seiner geschlossenen Stellung gehalten ist.
  4. Sicherheitssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Aktuator (20) ein Betätigungselement (21) und eine Betätigungseinheit (22) zum Bewegen des Betätigungselements (21) auf das Öffnungselement (6) umfasst.
  5. Sicherheitssystem nach Anspruch 4, wobei die Betätigungseinheit (21) zur mehrmaligen Bewegung des Betätigungselements (21) auf das Öffnungselement (6) gegen die Kraft einer Rückstellfeder ausgebildet ist.
  6. Sicherheitssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Aktuator (20) ein federbelastetes, vorgespanntes Betätigungselement (21) und eine Betätigungseinheit (22) zum Lösen des Betätigungselements (21) umfasst.
  7. Sicherheitssystem nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei das Betätigungselement (21) linearbeweglich oder drehbeweglich angeordnet ist.
  8. Sicherheitssystem nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei die Betätigungseinheit (22) zum elektromotorischen, elektromagnetischen, piezoelektrischen, pneumatischen oder hydraulischen Bewegen oder lösen des Betätigungselements (21) ausgebildet ist.
  9. Sicherheitssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Aktuator als eine am Öffnungselement (6) anliegende Druckkammer (24) ausgebildet ist, wobei das Öffnungselement (6) durch Druckerhöhung in der Druckkammer (24) verschiebbar und/oder zerstörbar ist.
  10. Sicherheitssystem nach Anspruch 9, wobei die Steuerleitung in die Druckkammer (24) mündet und zur Beaufschlagung mit Fluid, insbesondere Hydrauliköl oder Druckluft, ausgebildet ist.
  11. Sicherheitssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend einen vom Fahrzeug (2) ansteuerbaren Crashschalter (9) in der Steuerleitung (7).
  12. Fahrzeug (2) umfassend ein Sicherheitssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und einen Druckbehälter (4), wobei das Sicherheitsventil (5) zur Druckentlastung des Druckbehälters (4) angeordnet ist.
  13. Fahrzeug (2) nach Anspruch 12, wobei die Steuerleitung (7) zumindest einen Anschluss für eine außerhalb des Fahrzeugs (2) anordenbare Energiequelle aufweist.
DE102018211964.3A 2018-07-18 2018-07-18 Sicherheitssystem für einen Druckbehälter eines Fahrzeugs Pending DE102018211964A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018211964.3A DE102018211964A1 (de) 2018-07-18 2018-07-18 Sicherheitssystem für einen Druckbehälter eines Fahrzeugs

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018211964.3A DE102018211964A1 (de) 2018-07-18 2018-07-18 Sicherheitssystem für einen Druckbehälter eines Fahrzeugs

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102018211964A1 true DE102018211964A1 (de) 2020-01-23

Family

ID=69148139

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102018211964.3A Pending DE102018211964A1 (de) 2018-07-18 2018-07-18 Sicherheitssystem für einen Druckbehälter eines Fahrzeugs

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102018211964A1 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT202100032540A1 (it) * 2021-12-23 2023-06-23 Omb Saleri S P A Soc Benefit Valvola multifunzione con dispositivo di sicurezza termica
WO2023187048A1 (fr) * 2022-04-01 2023-10-05 Plastic Omnium New Energies France Dispositif de sécurité pour un réservoir destiné à contenir un gaz sous pression
EP4310373A1 (de) * 2022-07-21 2024-01-24 OMB Saleri S.p.A. - Societa' Benefit Auslösevorrichtung für kraftstoffrufsysteme in kraftfahrzeugen

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT202100032540A1 (it) * 2021-12-23 2023-06-23 Omb Saleri S P A Soc Benefit Valvola multifunzione con dispositivo di sicurezza termica
WO2023118992A1 (en) * 2021-12-23 2023-06-29 Omb Saleri S.P.A. - Societa' Benefit Multifunction valve with a thermal safety device
WO2023187048A1 (fr) * 2022-04-01 2023-10-05 Plastic Omnium New Energies France Dispositif de sécurité pour un réservoir destiné à contenir un gaz sous pression
FR3134159A1 (fr) * 2022-04-01 2023-10-06 Plastic Omnium New Energies France Dispositif de sécurité pour un réservoir destiné à contenir un gaz sous pression
EP4310373A1 (de) * 2022-07-21 2024-01-24 OMB Saleri S.p.A. - Societa' Benefit Auslösevorrichtung für kraftstoffrufsysteme in kraftfahrzeugen

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102011114725A1 (de) Druckgasbehälter mit einer Ventileinrichtung
DE102018211964A1 (de) Sicherheitssystem für einen Druckbehälter eines Fahrzeugs
DE102016213288A1 (de) Druckentlastungsvorrichtung für mindestens einen Druckbehälter
DE102014000616A1 (de) Thermisch auslösendes Sicherheitsventil
WO2017080725A1 (de) Sicherheitsventil für einen druckbehälter mit einer auslöseleitung
DE102014205712A1 (de) System zur Speicherung eines unter Druck stehenden Gases sowie Verfahren zum Entleeren eines Speicherbehälters für ein unter Druck stehendes Gas
WO2013045030A1 (de) Druckgasbehälter mit einem ventil
DE102020207261A1 (de) Thermische Druckentlastungsvorrichtung (TPRD), Gasdruckspeicher und Gasdruckspeichersystem mit TPRD und Verfahren zur thermischen Überdruckabsicherung
DE102013019811A1 (de) Ventileinrichtung für einen Druckgasbehälter
WO2018224312A1 (de) Druckentlastungsvorrichtung mit einem variablen massenstrom
EP2720022A1 (de) Druckanzeiger für Hochdruckspeicheranlagen
DE102015200900A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Steuern eines Volumenstroms eines unter Druck gespeichertenMediums zum Aktivieren einer Aufprallschutzeinrichtung sowie Vorrichtung zum Aktivieren einer Aufprallschutzeinrichtung
DE102016217028A1 (de) Sicherheitssystem für einen Druckbehälter eines Fahrzeugs
EP1294592B1 (de) Kaltgasgenerator
DE102014003586A1 (de) Kraftstofftank, Kraftfahrzeug
DE102013002777A1 (de) Vorrichtung zum Speichern von Gas unter hohem Druck
WO2020088897A1 (de) Ventilvorrichtung für ein gasförmiges medium und tankvorrichtung zur speicherung von verdichteten fluiden
DE102016106328B4 (de) Vorrichtung zum temperaturabhängigen Abbau des Drucks eines in einem Drucktank gelagerten Mediums
EP2547950B1 (de) Sicherheitsvorrichtung gegen übertemperatur
DE102020134086B3 (de) Batterieentgasungseinrichtung sowie Kraftfahrzeug mit einer solchen
DE102021200470A1 (de) Druckgasbehältervorrichtung zur Speicherung eines gasförmigen Mediums
DE102011114724A1 (de) Druckgasbehälter mit einem Ventil
DE102016008106A1 (de) Tankventil
DE102016204769A1 (de) Ventileinheit und Sicherheitsventil für einen Druckbehälter mit einer Auslöseleitung
DE102014018360A1 (de) Thermisch auslösendes Sicherheitsventil

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified