JP2021514044A - ガス収容タンクを充填するための装置 - Google Patents

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Abstract

ガス収容タンク(10)を充填するための装置(100、100'、200、300)は、枠体(110、210、310)および/またはハウジングと、枠体に対しておよび/またはハウジングに対して移動可能に配置されたガスのためのガスバッファ収容タンク(120、220、320)と、ガスバッファ収容タンク(120、220、320)に接続された入口および充填されるべきガス収容タンクへの接続のための出口を備える第1の弁(130、230、330、331)と、ガスバッファ収容タンク(120、220、320)を計量するためのガスバッファ収容タンク(120、220、320)に接続された計量装置(140、240、340)とを備える。【選択図】図1A

Description

本発明はガス収容タンクを充填するための装置に関し、特に、圧力容器、例えば耐火安全試験用の被試験物、並びに、圧縮天然ガス及び圧縮された水素のような圧縮されたガス用の高圧ガス収容タンクを充填するための装置に関し、それは典型的には幾何学的な内部容積が少なくとも10リットル、または、実に少なくとも200リットルおよび/または少なくとも200barの耐圧性を有する。
現在まで、圧力容器および高圧ガス収容タンクは典型的には圧力に応じて充填されてきた。閉空間内の圧力は温度に直接依存するので、これはしばしば例えば15度の参照温度における公称使用圧力(NWP)とも呼ばれる目標圧力までの正確な充填は、圧力容器内の温度が一様でありかつ正確に知られることを必要とする。しかしながら、容器内の温度は充填によってさまざまな度合いで変更されるので、正確な充填のために必要な温度分布の情報を数分から数時間の期間内に得るのは、相当な労力なしには不可能である。
ガスステーションでの充填処理の間、タンクでの不均一な温度は十分に確実には測定もできないし、および/または、ガスステーションと総合的に確実に連通もできない。
結果として、受け入れ可能な充填時間内で圧力により充填する広く共通している手法は、比較的不正確なプロセスである。特に、充填レベルが直接試験結果に影響する燃焼実験のようなテストの間、この不正確な充填の形態は、特に悪影響を有する。すなわち、そして試験結果は基本的に再現され得ない。また、多くの例において、被試験物の性質、(火災荷重のような)負荷のばらつきから、または、意図されていないい充填レベルの差異のみから、観察されるばらつきがどの程度まで生じるか追跡可能でない。
上記されたことに関して、本発明は請求項1に係るガス収容タンクを充填するための装置を提案する。
一実施形態に従うと、ガス収容タンクを充填するための装置は、枠体および/またはハウジングと、ガスのためのガスバッファ収容タンクであって、枠体に対しておよび/またはハウジングに対して移動可能に配置されたガスバッファ収容タンクと、ガスバッファ収容タンクに接続された入口および充填されるべきガス収容タンクへの接続のための出口を有する第1の弁と、ガスバッファ収容タンクを計量するためのガスバッファ収容タンクに接続された計量装置とを備える。
以後、ガス収容タンクを充填するための装置は、充填装置および圧縮ガス充填装置とも呼ばれる。上記にもかかわらず、当該装置は弁のチェックまたはテストにも使用され得る。
充填装置はガス収容タンクがあらかじめ充填されたガスバッファ収容タンクから充填されることを可能にし、それは移動可能に取り付けられたガスバッファ収容タンクの計量に基づく。このシステム内の温度分布はこの種類の充填手法で充填されるガス収容タンクの充填体積に対して基本的に関係がないので、圧力で充填する上述の欠点を容易に回避し得る。
おおむね、これは充填されるガス収容タンクを計量することによっても実現され得る。充填されるガス収容タンクの十分に精密な計量は、しかしながら、しばしば、例えば車両の燃料注入の場合など、可能でないか、少なくとも現実的でないかのいずれかである。しばしば、最大でも、風および析出のような外部のエラー源が非常に複雑な手順を用いて考慮され得るのみである。被試験物サイズ/ガス収容タンクサイズまたは重量が変わる場合において、適切な装置がそして追加的に最適化および複雑なプロセスで詳細に適応されることが必要であろう。さらに、充填されたガス収容タンクは、一般に、燃焼実験の間のような安全性試験の間、安全上の理由によりもはや被試験物とはみなされるべきでなく、そしてそれはテストの間の高価な計量ユニット損失をもたらすであろう。
ガスバッファ収容タンクは典型的には枠体および/またはハウジング内に配置される。これは、移動可能に取り付けられたガスバッファ収容タンクの計量を外部の状態から良く切り離すことを可能にし、充填装置も屋外、特に燃焼実験拠点または安全対策拠点の近くおよび/またはその一部、で使用され得る。
さらに、充填装置は、枠体および/またはハウジングに接続された、4つまたはより多くの車輪、積み重ね用スロット、輸送および/または持ち上げ用穴を備え得る。このように、充填装置の輸送が容易になされ得る。
1つの例示的な実施形態において、ガスバッファ収容タンクは回転可能に取り付けられる。ガスバッファ収容タンクは典型的には、少なくとも実質的に水平に方向付けされた第1の軸の周りに回転可能に取り付けられ、すなわち、10度より小さい、または、実に3度より小さい、水平からの角度的なずれを有する第1の軸の周りに回転可能に取り付けられる。
例えば、典型的な少なくとも実質的に円筒状のガスバッファ収容タンク、例えば端または接続領域から離れた円筒状のガスバッファ収容タンク、はクランプベアリングを通じて第1の端部で取り付けられ得る。
クランプベアリングは、枠体および/またはハウジングに全ての方向について並進的に固定され、かつ、第1の軸の周りの回転を許容する。
クランプベアリングは、しかしながら、典型的には第1の軸に垂直に方向付けされた軸の周りのガスバッファ収容タンクの回転運動を禁止する。
このように、ガス収容タンクの充填の間のガスバッファ収容タンクの(回転)運動は、少なくとも実質的に第1の軸の周りの回転運動に限定され得る。これは、ガス収容タンクの充填の間のガスバッファ収容タンクの確実な計量を容易にする。
代替的にまたは付加的に、第1の軸に平行な方向について、第1の端部の反対に位置されたガスバッファ収容タンクの第2の端部の直進運動を限定するために、少なくとも実質的に垂直に方向付けされたガイドが設けられ得る。
ガスバッファ収容タンクの運動および(圧力依存)長さ変化に起因して起きる機械的応力を防ぐために、とりわけ、ガス収容タンクの充填の間、この例示的な実施形態において第2の端部が典型的には第1の軸に垂直に方向付けされた方向に移動可能に取り付けられる。
特に、第2の端部は、計量装置を通じて枠体および/またはハウジングに接続され得、第2の端部は計量装置に対して移動可能に支持されるか、または、計量装置により鉛直方向に支持される。
計量装置は典型的には枠体および/またはハウジングに固定的に接続される。
さらに、計量装置はガスバッファ収容タンクの下方または上方に配置され得る。
計量装置は、典型的にはガスバッファ収容タンク、特にこれの第2の端部に、柔軟な保持メカニズムまたは柔軟性のある接続要素を通じて接続される。
このように、ガス収容タンクの充填の間、ガスバッファ収容タンクの運動は計量装置の測定精度に全く影響しないか、または、少なくとも非実質的にのみ影響するということが実現され得る。
計量装置がガスバッファ収容タンクの下方に配置される場合、柔軟性のある接続要素は、油圧ダンパー、または、例えば鋼スプリングなどのスプリングによって形成される、および/または、油圧ダンパーおよび/またはスプリングを備え得る。
計量装置がガスバッファ収容タンクの上方に配置される場合、柔軟性のある接続要素は、ケーブル、鎖および/または柔軟性のある棒を備え、および/またはケーブル、鎖または柔軟性のある棒で形成され得る。
ケーブルまたは鎖は、鋼を備える、または、鋼から成り得さえする。
柔軟性のある棒は、例えば、CFRP(強化ポリマ炭素ファイバ)リーフスプリングで形成され得る。
代替的にまたは付加的に、計量装置は、ガスバッファ収容タンク、特にこれの第2の端部に、例えば1つまたは2つのジョイントなど少なくとも一つのジョイントを通じて接続され得る。
少なくとも一つのジョイントの回転軸は典型的には第1の軸に平行である。より一層典型的には、少なくとも一つのジョイントは1つの対応する回転軸のみを有する。
計量装置は、ロードセルを備え得るか、または、ロードセルで形成されさえし得る。例えば、ロードセルは歪みゲージを備え得る。
充填容量を十分に精密に測定するのを可能にするために、計量装置は、所与の温度で、追加されるガスの種類およびガス体積に応じて、圧力に対応した計量分解能を有し、それは少なくとも2barまたは実に少なくとも1barのガス収容タンク内の圧力の分解能と均等である。
計量分解能の圧力pの分解能への変換は、例えば、実存気体の状態方程式に基づいて、特に実存気体の熱状態方程式を使用して実行され得、それには実存気体係数Zが追加され、p*V=Z*R*Tである。
例えば、温度Tが293.15K(20℃)の天然ガスに対する実存気体係数はZ=0.813である。
200barの圧力で天然ガス(16.043g/molのモル質量を有する)が充填された50リットルガス収容タンクに対し、これは8.096kgの天然ガスの追加質量mをもたらす。これらの状態下で、1barの圧力差はおおよそ40gに対応する。
従って、計量装置は典型的には、少なくとも1%または0.5%、実に0.4%(40g/10kg)の相対的な計量分解能(kg分解能/kg計量範囲)を有する。このように、圧力によるガス充填よりもかなり精密な充填が実現され得る。圧力200barで制御された50リットルガス容器が天然ガスで充填される場合、これは、仮定される実効平均温度を50℃まで(323.15Kまで、実存気体係数Z=0.879)上げることをもたらし、ガス容器はおおよそ6.7kgしか充填されず、おおよそ16%!の差異/エラーに対応する。
この例示的な計算は、圧力によるガス収容タンクの充填に比較して、充填体積(質量)または排出体積の精度の相当な向上が、計量、特にガス収容タンク(例えば、被試験物、モータ車両に設置されたタンクまたは他のガス容器)の充填処理または排出処理(例えば弁のテストのため)の間にガスバッファ収容タンク内のガス重量を連続的に計量すること、を通じて、ガスバッファ収容タンク内のガス重量を決定することによって実現され得ることを示す。
特に、高圧力に対し、所望計量分解能は典型的には、ガスまたはガス混合物に対するp−T−m関係のための値テーブルまたは関連する内挿関数を通じ、より正確に算出され得る。例えば、それぞれのp−T−m関係は、アメリカ国立標準技術研究所(NIST、ゲイザーズバーグ、メリーランド州、米国)の流体熱力学および輸送特性参照データベース(REFPROP)から導出され得る。
充填されるガス収容タンクに応じて、計量装置の計量範囲は少なくとも10kgまたは1000kgでさえあり得る。
その容量が典型的には水のリットル数によって測られるところのガスバッファ収容タンクの内部容積は、少なくとも10L、少なくとも200Lまたは少なくとも500Lでさえあり得る。
第1の弁の入口はガスバッファ収容タンク、特にこれの第1の端部に、典型的には柔軟性のある第1の流体接続を通じてまたは少なくとも一つの第2の弁を通じ流体的に接続され得、それは柔軟性のある第1の流体接続を通じてガスバッファ収容タンクに接続され得る。
ガスバッファ収容タンクへの柔軟性のある第1の流体接続の使用の結果として、計量への測定の影響は少なくとも実質的に起きないようにされ得る。
柔軟性のある第1の流体接続はホースまたは螺旋管を備え得、または、ホースか螺旋管で形成され得る。
第1の弁および/または少なくとも一つの第2の弁は典型的には制御可能である。
少なくとも実質的に自動でガス収容タンクに充填するのを可能にするため、1つの改良に係る充填装置は制御ユニットを備え、それは第1の弁、少なくとも一つの第2の弁および/または計量装置に接続され、特定の弁を開けるおよび/または閉じるトリガとなり、計量装置からの測定値を受信し、および/または1つの弁または複数の弁を開けるおよび/または閉じるために受信した測定値を使用するよう構成される。
制御ユニットは典型的には、測定値が予め定められ得る閾値に達したまたはそれ以下に落ちた、および/または、第1の弁が開かれる前の初期測定値に対する予め定められ得る差異(質量の差異)に達したまたは超えた場合に、第1の弁を閉じるトリガとなるよう構成される。
さらに、安全上の理由のため、第1の温度センサがガスバッファ収容タンクに配置され得、および/または、充填されるガス収容タンクに第2の温度センサが設けられ得る。
第1の温度センサおよび/または第2の温度センサは典型的には、制御ユニットおよび/またはディスプレイユニットに接続される。ディスプレイユニットは制御ユニットに接続され得る。制御ユニットは典型的には、第1の温度センサから伝送された測定された温度値が予め定められ得る第1の閾値に達したまたはそれ以下に落ちた場合に、充填されるガス収容タンクを充填するために第1の弁を開けるトリガにのみなるよう構成される。
制御ユニットはさらに、第1の温度センサから伝送された測定された温度値が予め定められ得る第2の閾値に達したまたは超えた場合、および/または、第2の温度センサから伝送された測定された温度値が予め定められ得る第3の閾値に達したまたは超えた場合、第1の弁を閉じるトリガとなるよう構成され得る。
さらに、安全上の理由のため、ガスバッファ収容タンクに流体的に接続される第1の圧力センサ、および/または、充填されるガス収容タンクに接続可能または第2の流体接続に接続される第2の圧力センサが設けられ得、それは第1の弁の出口に接続される。
第1の圧力センサおよび/または第2の圧力センサは典型的には制御ユニットおよび/またはディスプレイユニットに接続される。
制御ユニットは、第1の圧力センサから伝送された測定された圧力値が予め定められ得る閾値に達したまたはそれを超えた場合に、充填されるガス収容タンクを充填するために第1の弁を開けるトリガにのみなるよう構成され得る。
制御ユニットはさらに、第2の圧力センサから伝送された測定された圧力値が予め定められ得るさらなる閾値に達したまたはそれを超えた場合に、第1の弁を閉じるトリガになるよう構成され得る。
充填装置、および、特にガスバッファ収容タンク、それぞれの弁、柔軟性のある第1の流体接続および第2の流体接続は典型的には、少なくとも200bar、少なくとも700bar、少なくとも1000bar、または、実に少なくとも1200barの耐圧性を有する。
さらに、ガスバッファ収容タンクに流体的に接続され従ってこれに取り付けられた1つまたはそれ以上のさらなるガスバッファ収容タンクが設けられ得、それは計量装置および/またはガスバッファ収容タンクに機械的に接続される。
同じ温度で、対称線接続で流体的に連通する、並列接続されたガスバッファ収容タンク、かつ、高すぎない充填レートで、ガス収容タンクの充填の間、複数のガスバッファ収容タンクの1つのみを適切に移動可能に取り付けかつ計測すれば十分でもあろう。そして、1つまたは複数の他のガスバッファ収容タンクは固定され得る。さらに、例えば1つのガスバッファ収容タンクまたは複数のガスバッファ収容タンクの充填の間または後に、1つのガスバッファ収容タンクまたは複数のガスバッファ収容タンクの温度を設定および/または低下させるための温度制御ユニットが設けられてよい。このように、1つのガスバッファ収容タンクまたは複数のガスバッファ収容タンクが充填された後に、充填装置は、充填されるさらなるガス収容タンクをさらに充填するためにより迅速に再度使用され得る。
さらに、圧縮器および第3の弁が設けられてよく、圧縮器は典型的には1つまたはそれ以上の圧縮されたガスシリンダーに接続されており、第3の弁を通じてガスバッファ収容タンクに流体的に接続され得る。
さらに、ガスバッファ収容タンク内へパージガスを導入するためのパージ部、および/または、例えば真空ポンプなどのガスバッファ収容タンクを空にする退避部が、ガスバッファ収容タンクをクリーニングするために設けられ得る。
パージ部は典型的には、流体的に接続可能であり、または、1つまたは複数の弁状態に応じて、第4の弁を通じて、ガスバッファ収容タンクに、特にこれらの第1の端部に流体的に接続される。
さらに退避部は、典型的には、流体的に接続可能であり、または、1つまたは複数の弁状態に応じて、第5の弁を通じて、ガスバッファ収容タンクに、特にこれらの第1の端部に流体的に接続される。
少なくとも一つの第2の弁は典型的には、第1の弁とガスバッファ収容タンクとの間、第3の弁とガスバッファ収容タンクとの間、および/または、第4の弁とガスバッファ収容タンクとの間に配置される。
さらに、圧縮器、パージ部、退避部、第3の弁、第4の弁および/または第5の弁は制御可能であり制御ユニットに接続され得る。
安全上の理由のため、第1の弁、少なくとも一つの第2の弁、第3の弁、第4の弁および/または第5の弁は、さらにソレノイド弁であり、圧縮された空気で制御されおよび/または電源が切られた場合に閉じられる。
制御を失うイベント(例えば停電に起因)において、ガスバッファ収容タンクはそれにより各方向に閉じられ得、それによってガスバッファ収容タンクおよび充填されるガス容器に対し安定な状態が確立され得る。
もし制御ユニットによって圧力および/または温度データを使用して臨界的な状況が検出されたら(例えば火災荷重またはガスバッファ収容の負荷の影響の危険)、制御ユニットは、例えば付加的な解放弁/解放ノズルを通じ、ガスバッファ収容タンクの圧力解放/通気をトリガするよう構成され得る。
上で記載された実施形態は互いにに任意にに組み合わせられ得る。
本発明のさらなる有利な実施形態、詳細、観点及び機能は、従属の請求項、記載および付随する図面から明らかになるであろう。
1つの例示的な実施形態に係る、ガス収容タンクを充填するための装置の概略側面図を示す。 1つの例示的な実施形態に係る、ガス収容タンクを充填するための図1Aに示された装置のさらなる概略側面図を示す。 1つの例示的な実施形態に係る、ガス収容タンクを充填するための装置の概略側面図を示す。 1つの例示的な実施形態に係る、ガス収容タンクを充填するための装置の概略側面図を示す。 1つの例示的な実施形態に係る、ガス収容タンクを充填するための図2Aに示された装置のさらなる概略側面図を示す。 1つの例示的な実施形態に係る、ガス収容タンクを充填するための図2Aに示された装置の平面図を示す。 1つの例示的な実施形態に係る、ガス収容タンクを充填するための装置の概略側面図を示す。
これらの図において、同一参照番号、または、第1桁が図中に記号表示された桁に一致する参照番号は、それに応じて同一部分または要素を意味する。例えば、図2Aで参照番号230によって表示された部分は、図1Aで参照番号130が付された同一または同様の部分に対応し得る。
図1Aは、ガスバッファ収容タンク120を使用した、ガス収容タンク10を充填するための装置100の概略側面図を示す。示された充填されるガス収容タンク10は、例えば安全性試験に供されるガス圧容器であり得る。
例示的な実施形態において、ガスバッファ収容タンク120は枠体またはハウジング110内を移動可能に配置され、それは底面50上に位置付けられる。
簡素化のため、以下の記載は枠体と称する。しかしながら、枠体は少なくとも部分的に収納されたり、ハウジングと交換され得ることが理解されるであろう。
実質的に円筒状の例示的なガスバッファ収容タンク120は、クランプベアリング160を通じてこれの(左)第1の端部121に取り付けられる。
図1Aのクランプベアリングの下方に鉛直方向点線で例示されるように、クランプベアリング160は底面50上に存在し得る。
この図およびそれに続くこれらの図において、デカルト座標系は各々の場合において改善された向きに対して示されており、z方向は鉛直方向を表し、xおよびy方向は互いに対して直交する水平方向を表す。
クランプベアリング160は、しかしながら好ましくは、枠体110に、例えばベースプレートまたは交差ブレース111に取り付けられる。
クランプベアリング160は、典型的には、ガスバッファ収容タンク120がy方向に方向付けされた第1の軸周りに移動可能なように設計される。例えば、クランプベアリング160は、ガスバッファ収容タンク120の長手軸「e」が第1の軸周りに少なくとも数度または実に数十度で移動可能なように設計され得る。しかしながら、これらの値は、形状および、特に、ガスバッファ収容タンクの長さ(端121、122間の距離)によって決まってよい。
さらに、クランプベアリング160は、ガスバッファ収容タンク120のさらなる軸の周りの運動が禁止されるように設計され得る。
第1の端部121の反対に位置される第2の端部122で、ガスバッファ収容タンク120は柔軟性のある接続要素150を通じて計量装置140に接続され、それは枠体110の内側かつ第2の端部122上に固定的に配置される。
図1Aに点線の円形で例示されるように、接続要素150はジョイント145を通じても計量装置140に接続され得る。
例示的な実施形態において、第1の端部121は、柔軟性のある第1の流体接続191を通じて、第1の弁130の入口に流体的に接続され、その出口は充填されるべきガス収容タンク10に第2の流体接続192を通じて接続される。
弁130は枠体110に固定的に接続され得る。
図1Cに示されるものとは対照的に、弁130は、しかしながら、枠体の内側にも配置され得る。
弁130は、ガスバッファ収容タンク120とガス収容タンク10との間の流体接続を開閉するのに使用され得る。
弁130が開いた場合、ガス流は、ガス収容タンク10を充填するためにガスバッファ収容タンク120からガス収容タンク10内へ流れ得る。
所望の充填ガス質量(所望のガス充填体積)がガスバッファ収容タンク120から流れ出た場合に弁130は再度閉され得、それは計量装置140を通じて十分な精度で確認され得る。
第2の流体接続192は柔軟であってもリジッドであってもよい。
さらに、第2の流体接続192の長さは比較的大きく、例えば数メートルまでまたは実に数十mまで、であり得る。
特に、例えば数メートルを超えるような、第2の流体接続192の線長の大きさの場合、流体接続191、192の内部容積は、典型的には、充填ガスの所望の質量を決定するのに考慮される。
図1Bは、左からみた、図1Aの装置100の図に対応する装置100の略図を示し、任意的なベースプレート111は明確化のため示されていない。
図1Cは、図1A、1Bに関し上で記載された装置100と同様の装置100'の略図を示す。図1Aは装置100の対応略図に対応しさえし得、そして図1Cは右からの図に対応する。
図1Cに示されるように、ガスバッファ収容タンク120の第2の端部122は、垂直に方向付けされたガイド170内に追加的にガイドされ得、それはベースプレート50に接続され得る。このように、第1の軸に平行なy,−y方向の、ガスバッファ収容タンク120の第2の端部122の並進運動は、確実に制限され得る。
結果として、ガス収容タンク10の充填の間、枠体若しくはハウジング110または底面50に対するガスバッファ収容タンク120(またはこれの長手軸「e」)の運動は、少なくともy方向に平行な第1の軸の周りの回転運動に実質的に限定される(図1Aの両矢印も参照のこと)。
図2Aは、ガスバッファ収容タンク220を通じてガス収容タンク10を充填するための装置200の概略側面図を示す。装置200は典型的には図1Aから1Cに関して上で記載された装置100、100'と同様である。
しかしながら、充填装置200は制御ユニット280を備え、それは第1の弁230と計量装置240との双方に接続され、それはより詳細に示され、計量装置240から測定値を受信し、それらに基づいて、第1の弁230を開閉または制御さえもする(情報の流れの方向をも示す点線矢印を参照)。
例えば、計量装置240の伝送されたデータに従ってガスバッファ収容タンク220の重量が予め定義された減少に到達した場合、制御ユニット280により第1の弁230が閉じられ得る。
例示的な実施形態において、制御ユニット280は追加的に、ガスバッファ収容タンク220におよび/または内に取り付けられた1つまたは複数262の第1の温度センサ、ガス収容タンク10におよび/または内に取り付けられた1つまたは複数264の第2の温度センサ、第2の端部222に流体的に接続された第1の圧力センサ261、および、第2の流体接続292に流体的に接続された第2の圧力センサ263に接続される。
センサ261から264から制御ユニット280へ伝送されたそれぞれのデータは、上で記載されたように、充填処理を制御するおよび/または危険な状態を検出するのに使用され得る。そのような危険な状態が検出された場合、制御ユニット280は、例えば第1の弁230の閉鎖のような安全方策を追加的に導入し得る。
図2Bは装置200の略図を示し、図2Aの装置200の図の左からに対応する。クランプベアリング260はそのなかでより詳細に例示される。
図2Cは上からの装置200の略図を示し、クランプベアリング260が同様により詳細に例示される。図2Cはさらにアタッチメント241を示し、それにより、計量装置240が枠体210に取り付けられる。
図3はガスバッファ収容タンク320を使用した、ガス収容タンク10を充填するための装置300の概略側面図を示す。装置300は典型的には、図2Aから2Cに関して上に記載された装置200と同様である。
充填装置300は同様に制御ユニット380を備えるが、しかしながら、それはさらなる弁に接続され、これらを開閉および/または制御さえし得る。
さらに、典型的な手動動作可能の遮断弁334が枠体310の内側に設けられ得、それは柔軟性のある第1の流体接続391aを通じガスバッファ収容タンク320の第1の端部321に流体的に接続される。装置300の輸送の間、遮断弁334は安全上の理由でガスバッファ収容タンク320が閉じられていることを保証し得る。
図3に示されるように、典型的な同様の制御可能な第2のバルブ331は流体接続391bを通じて遮断弁334に接続されており、第2の流体接続392bを通じてガス収容タンクに接続される第1の弁330と、遮断弁334または第1の端部321との間に設けられ得る。
この設計は、装置300のさらなる有用なコンポーネントを容易に一体化または制御することを可能にさせる。
さらに、弁331も第1の弁とみなし得るし、弁330も第2のバルブとみなし得ることに留意されるであろう。
例示的な実施形態において、さらなる流体接続392cが第1の弁330と第2のバルブ331との間の流体接続392aから枝分かれする。
特に、ガスバッファ収容タンク320を充填するための圧縮器339は、さらなる流体接続392cおよび適切な弁332を通じて接続される。
さらに、ガスバッファ収容タンク320をクリーニングするためのガスパージ装置337が、さらなる流体接続392cおよび弁333を通じて接続され得る。
さらに、不図示の真空ポンプが同様にガスバッファ収容タンク320をクリーニングするのに使用され得、さらなる流体接続392cおよびさらなる弁を通じて接続され得るが、それは同様に不図示である。
最後に、不図示のドレイン弁が流体接続391aに接続され、および/または、圧力制御弁若しくは断裂ディスクが遮断弁334と第1の端部321との間に接続され得る。
ここで記載された装置(圧縮ガス充填装置)は、1つまたは複数のガス収容タンクの充填の間、高い計量分解能を可能にする。これは特に充填されるガス圧容器(圧縮されたガス収容タンク)に対して、特に、充填されるガス圧容器が、例えば耐火安全試験(特に耐火性チェック)などの安全性試験間または弁のテストに対して使用されるべき場合に重要である。このような容器の空の質量は、これらの中に格納され得る媒体の充填質量(例えば、200barの圧力の圧縮天然ガス)に比較して通常は比較的高いことに留意されるべきである。
一実施形態に従うと、ここで記載された装置(圧縮ガス充填装置)は、安全性試験のためにガス収容タンクを、特に安全性試験のためにガス圧容器を、充填するのに使用される。安全性試験は、例えば充填されたガス収容タンクが被試験物として機能する間の耐火安全試験でありえるが、バルブ試験であってもよい。
本発明が例示的な実施形態に基づいて記載された。これらの例示的な実施形態は、いかなる形でも本発明を限定すると理解されるべきでない。以下の請求項は、一般的な用語で本発明を定義しようとする、最初の、非拘束的な試みを表す。
実施形態は更に下記項目を含む。
(項目1)
枠体(110、210、310)および/またはハウジングと、
ガスのためのガスバッファ収容タンク(120、220、320)であって、前記枠体に対しおよび/または前記ハウジングに対し移動可能に配置された前記ガスバッファ収容タンク(120、220、320)と、
前記ガスバッファ収容タンク(120、220、320)に接続された入口、および、充填されるガス収容タンク(10)に接続するための出口を備える、第1の弁(130、230、330、331)と、
前記ガスバッファ収容タンク(120、220、320)を計量するための、前記ガスバッファ収容タンク(120、220、320)に接続された計量装置(140、240、340)と
を備える、ガス収容タンク(10)を充填するための装置(100、100'、200、300)。
(項目2)
前記ガスバッファ収容タンク(120、220)は回転可能に取り付けられ、および/または、前記ガスバッファ収容タンク(120、220、320)は前記枠体および/または前記ハウジング内に配置される項目1に記載の装置(100、100'、200、300)。
(項目3)
前記ガスバッファ収容タンク(120、220、320)は、少なくとも実質的に水平方向付けされた第1の軸(y)の周りに回転可能に取り付けられ、および/または、前記ガスバッファ収容タンク(120、220、320)は、前記ガス収容タンク(10)の充填の間、前記ガスバッファ収容タンク(120、220、320)の運動が少なくとも実質的に前記第1の軸(y)の周りの回転運動に制限されるような方式で取り付けられる項目1または2に記載の装置(100、100'、200、300)。
(項目4)
前記ガスバッファ収容タンク(120、220、320)はクランプベアリング(160、260、360)の手段によって第1の端部(121、221、321)に取り付けられる前述の項目のいずれか一項に記載の装置(100、100'、200、300)。
(項目5)
前記クランプベアリング(160、260、360)は、前記第1の軸(y)に垂直に方向付けされた軸(x,z)の周りの前記ガスバッファ収容タンク(120、220、320)の回転運動を禁止する項目4に記載の装置(100、100'、200、300)。
(項目6)
前記クランプベアリング(160、260、360)は、あらゆる方向の並進運動に対し前記枠体および/または前記ハウジングに固定的に接続され、および/または、前記第1の軸(y)の周りの回転を許容する項目4または5に記載の装置(100、100'、200、300)。
(項目7)
前記ガスバッファ収容タンク(120、220、320)は少なくとも実質的に円筒状であり、および/または、前記ガスバッファ収容タンク(120、220、320)は前記第1の端部(121、221、321)の反対に位置された第2の端部(122、222、322)で、前記第1の軸(y)に垂直に方向付けされた方向(x,z)に移動可能に取り付けられる前述の項目のいずれか一項に記載の装置(100、100'、200、300)。
(項目8)
前記第1の軸(y)に平行な方向における前記ガスバッファ収容タンク(120、220、320)の前記第2の端部(122、222)の並進運動を限定するための少なくとも実質的に垂直に方向付けされたガイド(170)を備える項目3から7のいずれか一項に記載の装置(100、100'、200、300)。
(項目9)
前記第2の端部(122、222、322)は前記計量装置(140、240、340)によって前記枠体および/または前記ハウジングに接続され、および/または、前記第2の端部(122、222、321)は前記計量装置(140、240、340)に対し移動可能である項目7または8に記載の装置(100、100'、200、300)。
(項目10)
前記計量装置(140、240、340)はロードセルを備え、および/または、ロードセルであり、および/または、前記ロードセルは歪みゲージを備える前述の項目のいずれか一項に記載の装置(100、100'、200、300)。
(項目11)
前記計量装置(140、240、340)は前記枠体(110、210、310)および/または前記ハウジングに固定的に接続される前述の項目のいずれか一項に記載の装置(100、100'、200、300)。
(項目12)
前記計量装置(140、240、340)は少なくとも一つのジョイント(145)によって前記ガスバッファ収容タンク(120、220、320)に接続される前述の項目のいずれか一項に記載の装置(100、100'、200、300)。
(項目13)
前記少なくとも一つのジョイント(145)の回転軸は前記第1の軸(y)に平行である項目12に記載の装置(100、100'、200、300)。
(項目14)
前記計量装置(140、240、340)は柔軟性のある接続要素(150、250)によって前記ガスバッファ収容タンク(120、220、320)に接続される前述の項目のいずれか一項に記載の装置(100、100'、200、300)。
(項目15)
前記柔軟性のある接続要素は前記ガスバッファ収容タンク(120、220、320)の前記第2の端部(122、222)に接続される項目14に記載の装置(100、100'、200、300)。
(項目16)
前記柔軟性のある接続要素はケーブル、柔軟性のある棒および/または鎖を備え、および/または、ケーブル、柔軟性のある棒または鎖によって形成され、前記ケーブルまたは前記鎖は任意に鋼を備えおよび/または鋼からなる項目14または15に記載の装置(100、100'、200、300)。
(項目17)
前記計量装置(140、240、340)は少なくとも10kgまたは実に1000kgまでの計量範囲を有する前述の項目のいずれか一項に記載の装置(100、100'、200、300)。
(項目18)
前記計量装置(140、240、340)は、追加されるガスの種類およびガス体積に応じて、圧力に対応した計量分解能を有し、それは少なくとも2barまたは実に少なくとも1barの前記ガス収容タンク(10)内の前記圧力の分解能と均等である前述の項目のいずれか一項に記載の装置(100、100'、200、300)。
(項目19)
前記ガスバッファ収容タンク(120、220、320)は内部容積を有し、その容量が典型的には水のリットル数によって測られ、少なくとも10L、少なくとも200Lまたは少なくとも500Lでさえある前述の項目のいずれか一項に記載の装置(100、100'、200、300)。
(項目20)
前記第1の弁(130、230、330、331)の前記入口は前記ガスバッファ収容タンク(120、220、320)に流体的に接続され、および/または、前記ガスバッファ収容タンク(120、220、320)と前記第1の弁(130、230、330、331)の前記入口とは柔軟性のある第1の流体接続(191、291、391a)および/または少なくとも一つの第2の弁(331、330、334)によって互いに接続される前述の項目のいずれか一項に記載の装置(100、100'、200、300)。
(項目21)
前記柔軟性のある第1の流体接続(191、291、391a)はホースまたは螺旋管を備える項目20に記載の装置(100、100'、200、300)。
(項目22)
前記第1の弁(130、230、330、331)および/または前記少なくとも一つの第2の弁は制御可能または閉ループ制御可能でさえある前述の項目のいずれか一項に記載の装置(100、100'、200、300)。
(項目23)
前記第1の弁(130、230、330、331)、前記少なくとも一つの第2の弁および/または前記計量装置(140、240、340)に接続され、それぞれの前記弁を開けるおよび/または閉じるトリガとなるよう、および/または、前記計量装置から測定値を受信するよう構成された制御ユニット(280)をさらに備える項目22に記載の装置(100、100'、200、300)。
(項目24)
前記制御ユニット(280、380)は、前記測定値が予め定められ得る閾値に達したまたはそれ以下に落ちた、および/または、第1の弁を開ける前の初期測定値から予め定められ得る差異に達したまたは超えた場合に前記第1の弁を閉じるトリガとなるよう構成される項目23に記載の装置(100、100'、200、300)。
(項目25)
前記ガスバッファ収容タンク(120、220、320)に配置された第1の温度センサ(262)、および/または、充填される前記ガス収容タンク(10)に配置可能な第2の温度センサ(264)をさらに備える前述の項目のいずれか一項に記載の装置(100、100'、200、300)。
(項目26)
前記第1の温度センサ(262)および/または前記第2の温度センサ(264)は前記制御ユニット(280、380)および/またはディスプレイユニットに接続され、前記制御ユニット(280、380)は前記第1の温度センサ(262)から伝送された測定された温度値が予め定められ得る第1の閾値に達したまたはそれ以下に落ちた場合に、充填されるガス収容タンク(10)を充填するために前記第1の弁(230)を開けるトリガにのみなるよう構成され、前記制御ユニット(280)は、前記第1の温度センサ(262)から伝送された前記測定された温度値が予め定められ得る第2の閾値に達したまたは超えた場合に前記第1の弁(230)を閉じるトリガとなるように構成され、および/または、前記制御ユニット(280)は、前記第2の温度センサ(264)から伝送された測定された温度値が予め定められ得る第3の閾値に達したまたは超えた場合に前記第1の弁(230)を閉じるトリガとなるように構成される項目25に記載の装置(100、100'、200、300)。
(項目27)
前記ガスバッファ収容タンク(120、220、320)に流体的に接続された第1の圧力センサ(261、361)、および/または、充填される前記ガス収容タンク(10)に接続可能および/または前記第1の弁(130、230、330)の前記出口に接続された第2の流体接続(192、292、392b)に接続される第2の圧力センサ(263、362)をさらに備える前述の項目のいずれか一項に記載の装置(100、100'、200、300)。
(項目28)
前記第1の圧力センサ(261、361)および/または前記第2の圧力センサ(263、363)は前記制御ユニット(280)および/または前記ディスプレイユニットに接続され、前記制御ユニット(280)は、前記第1の圧力センサ(261、361)によって伝送された測定された圧力値が予め定められ得る閾値に達したまたは超えた場合に、充填される前記ガス収容タンク(10)を充填するために前記第1の弁(230、330)を開けるトリガのみとなるよう構成され、および/または、前記制御ユニット(280、380)は前記第2の圧力センサ(263、363)から伝送された測定された圧力値が予め定められ得るさらなる閾値に達したまたは超えた場合に前記第1の弁(230、330)を閉じるトリガとなるよう構成された項目27に記載の装置(100、100'、200、300)。
(項目29)
前記ガスバッファ収容タンク(120、220、320)、前記柔軟性のある第1の流体接続(191、291)および/または前記第2の流体接続(192、292、392b)は、少なくとも200bar、少なくとも700bar、少なくとも100barまたは実に少なくとも1200barの耐圧性を有し、および/または、前記ガス収容タンク(10)は、ガス圧容器、特に安全性試験に供されるガス圧容器である前述の項目のいずれか一項に記載の装置(100、100'、200、300)。
(項目30)
前記ガスバッファ収容タンク(120、220、320)に流体的に接続されたさらなるガスバッファ収容タンクをさらに備え、前記さらなるガスバッファ収容タンクは任意に前記計量装置(140、240、340)および/または前記ガスバッファ収容タンク(120、220、320)に機械的に接続される前述の項目のいずれか一項に記載の装置(100、100'、200、300)。
(項目31)
前記ガスバッファ収容タンク(120、220、320)の温度を設定および/または低下させるための温度制御ユニットをさらに備える前述の項目のいずれか一項に記載の装置(100、100'、200、300)。
(項目32)
前記枠体(110、210、310)および/または前記ハウジングに接続された車輪、積み重ね用スロット、または、輸送および/または持ち上げ用穴をさらに備える前述の項目のいずれか一項に記載の装置(100、100'、200、300)。
(項目33)
圧縮器(339)および第3の弁(332)、パージ部(337)および第4の弁(333)、および/または、退避部および第5の弁をさらに備え、前記圧縮器(339)は前記第3の弁(332)によって前記ガスバッファ収容タンク(120、220、320)に流体的に接続可能であり、前記パージ部(337)は前記第4の弁(333)によって前記ガスバッファ収容タンク(120、220、320)に流体的に接続可能であり、前記退避部は前記第5の弁(333)によって前記ガスバッファ収容タンク(120、220、320)に流体的に接続可能である前述の項目のいずれか一項に記載の装置(100、100'、200、300)。
(項目34)
前記少なくとも一つの第2の弁(331、334)は前記第1の弁(330)と前記ガスバッファ収容タンク(320)との間に配置され、前記少なくとも一つの第2の弁(331、334)は前記第3の弁(332)と前記ガスバッファ収容タンク(320)との間に配置され、前記少なくとも一つの第2の弁(331、334)は前記第4の弁(333)と前記ガスバッファ収容タンク(320)との間に配置され、および/または、前記圧縮器(339)、前記パージ部(337)、前記退避部、前記第3の弁(332)、前記第4の弁(333)および/または前記第5の弁は制御可能かつ前記制御ユニット(280、380)に接続される項目33に記載の装置(100、100'、200、300)。
(項目35)
前記第1の弁、前記少なくとも一つの第2の弁、前記第3の弁、前記第4の弁および/または前記第5の弁はソレノイド弁であり、圧縮された空気で制御され、および/または、電源が切られた場合に閉じられる前述の項目のいずれか一項に記載の装置(100、100'、200、300)。
(項目36)
前述の項目のいずれか一項に記載の装置(100、100'、200、300)を備える試験装置、特に耐火安全試験装置。
(項目37)
前記第1の弁(130、230、330、331)の前記出口はテストされる弁に流体的に接続される項目36に記載の試験装置。
(項目38)
ガス収容タンク(10)を充填するための、項目1から35のいずれか一項に記載の装置(100、100'、200、300)、特に安全性試験に対するガス圧容器の、特に耐火安全試験またはバルブ試験のための使用。

Claims (20)

  1. 枠体(110、210、310)および/またはハウジングと、
    ガスのためのガスバッファ収容タンク(120、220、320)であって、前記枠体に対しおよび/または前記ハウジングに対し移動可能に配置されかつ回転可能に取り付けられた前記ガスバッファ収容タンク(120、220、320)と、
    前記ガスバッファ収容タンク(120、220、320)に接続された入口、および、充填されるガス収容タンク(10)に接続するための出口を備える、第1の弁(130、230、330、331)と、
    前記ガスバッファ収容タンク(120、220、320)を計量するための、前記ガスバッファ収容タンク(120、220、320)に接続された計量装置(140、240、340)と
    を備える、ガス収容タンク(10)を充填するための装置(100、100'、200、300)。
  2. 前記ガスバッファ収容タンク(120、220、320)は前記枠体および/または前記ハウジング内に配置され、
    前記ガスバッファ収容タンク(120、220、320)は、少なくとも実質的に水平方向付けされた第1の軸(y)の周りに回転可能に取り付けられ、
    および/または、
    前記ガスバッファ収容タンク(120、220、320)は、前記ガス収容タンク(10)の充填の間、前記ガスバッファ収容タンク(120、220、320)の運動が少なくとも実質的に前記第1の軸(y)の周りの回転運動に制限されるような方式で取り付けられる請求項1に記載の装置(100、100'、200、300)。
  3. 前記ガスバッファ収容タンク(120、220、320)は、前記第1の軸(y)に垂直に方向付けされた軸(x,z)の周りの前記ガスバッファ収容タンク(120、220、320)の回転運動を禁止するクランプベアリング(160、260、360)の手段によって第1の端部(121、221、321)に取り付けられる請求項1または2に記載の装置(100、100'、200、300)。
  4. 前記クランプベアリング(160、260、360)は、あらゆる方向の並進運動に対し前記枠体および/または前記ハウジングに固定的に接続され、および/または、前記第1の軸(y)の周りの回転を許容する請求項3に記載の装置(100、100'、200、300)。
  5. 前記ガスバッファ収容タンク(120、220、320)は少なくとも実質的に円筒状であり、
    および/または、
    前記ガスバッファ収容タンク(120、220、320)は前記第1の端部(121、221、321)の反対に位置された第2の端部(122、222、322)で、前記第1の軸(y)に垂直に方向付けされた方向(x,z)に移動可能に取り付けられる請求項1から4のいずれか1項に記載の装置(100、100'、200、300)。
  6. 前記第1の軸(y)に平行な方向における前記ガスバッファ収容タンク(120、220、320)の前記第2の端部(122、222)の並進運動を限定するための少なくとも実質的に垂直に方向付けされたガイド(170)を備える請求項5に記載の装置(100、100'、200、300)。
  7. 前記第2の端部(122、222、322)は前記計量装置(140、240、340)によって前記枠体および/または前記ハウジングに接続され、
    前記計量装置(140、240、340)は前記枠体(110、210、310)および/または前記ハウジングに固定的に接続され、
    前記計量装置(140、240、340)は前記第1の軸(y)に平行である回転軸を備える少なくとも一つのジョイント(145)によって前記ガスバッファ収容タンク(120、220、320)に接続され、
    および/または、
    前記第2の端部は前記計量装置に対し移動可能である請求項5または6に記載の装置(100、100'、200、300)。
  8. 前記計量装置(140、240、340)は柔軟性のある接続要素(150、250)によって前記ガスバッファ収容タンク(120、220、320)に接続される請求項1から7のいずれか一項に記載の装置(100、100'、200、300)。
  9. 前記柔軟性のある接続要素は前記ガスバッファ収容タンク(120、220、320)の前記第2の端部(122、222)に接続され、前記柔軟性のある接続要素はケーブル、柔軟性のある棒および/または鎖を備え、および/または、ケーブル、柔軟性のある棒または鎖によって形成され、前記ケーブルまたは前記鎖は任意に鋼を備えおよび/または鋼からなる請求項8に記載の装置(100、100'、200、300)。
  10. 前記計量装置(140、240、340)は少なくとも10kgまたは実に1000kgまでの計量範囲を有し、
    および/または、
    前記計量装置(140、240、340)は、追加されるガスの種類およびガス体積に応じて、圧力に対応した計量分解能を有し、それは少なくとも2barまたは実に少なくとも1barの前記ガス収容タンク(10)内の前記圧力の分解能と均等である請求項1から9のいずれか一項に記載の装置(100、100'、200、300)。
  11. 前記第1の弁(130、230、330、331)の前記入口は前記ガスバッファ収容タンク(120、220、320)に流体的に接続され、
    および/または、
    前記ガスバッファ収容タンク(120、220、320)と前記第1の弁(130、230、330、331)の前記入口とは柔軟性のある第1の流体接続(191、291、391a)および/または少なくとも一つの第2の弁(331、330、334)によって互いに接続される請求項1から10のいずれか一項に記載の装置(100、100'、200、300)。
  12. 前記柔軟性のある第1の流体接続(191、291、391a)はホースまたは螺旋管を備え、
    および/または、
    前記第1の弁(130、230、330、331)および/または前記少なくとも一つの第2の弁は制御可能または閉ループ制御可能でさえある請求項11に記載の装置(100、100'、200、300)。
  13. 前記第1の弁(130、230、330、331)、前記少なくとも一つの第2の弁および/または前記計量装置(140、240、340)に接続され、それぞれの前記弁を開けるおよび/または閉じるトリガとなるよう、および/または、前記計量装置から測定値を受信するよう構成された制御ユニット(280)をさらに備える請求項12に記載の装置(100、100'、200、300)。
  14. 前記制御ユニット(280、380)は、前記測定値が予め定められ得る閾値に達したまたはそれ以下に落ちた、および/または、第1の弁を開ける前の初期測定値から予め定められ得る差異に達したまたは超えた場合に前記第1の弁を閉じるトリガとなるよう構成される請求項13に記載の装置(100、100'、200、300)。
  15. 前記ガスバッファ収容タンク(120、220、320)に配置された第1の温度センサ(262)、充填される前記ガス収容タンク(10)に配置可能な第2の温度センサ(264)、前記ガスバッファ収容タンク(120、220、320)に流体的に接続された第1の圧力センサ(261、361)、および、充填される前記ガス収容タンク(10)に接続可能および/または前記第1の弁(130、230、330)の前記出口に接続された第2の流体接続(192、292、392b)に接続される第2の圧力センサ(263、362)、の少なくとも1つをさらに備える請求項1から14のいずれか一項に記載の装置(100、100'、200、300)。
  16. 前記第1の温度センサ(262)および/または前記第2の温度センサ(264)は前記制御ユニット(280、380)および/またはディスプレイユニットに接続され、
    前記制御ユニット(280、380)は前記第1の温度センサ(262)から伝送された測定された温度値が予め定められ得る第1の閾値に達したまたはそれ以下に落ちた場合に、充填されるガス収容タンク(10)を充填するために前記第1の弁(230)を開けるトリガにのみなるよう構成され、
    前記制御ユニット(280)は、前記第1の温度センサ(262)から伝送された前記測定された温度値が予め定められ得る第2の閾値に達したまたは超えた場合に前記第1の弁(230)を閉じるトリガとなるように構成され、
    および/または、
    前記制御ユニット(280)は、前記第2の温度センサ(264)から伝送された測定された温度値が予め定められ得る第3の閾値に達したまたは超えた場合に前記第1の弁(230)を閉じるトリガとなるように構成され、
    前記第1の圧力センサ(261、361)および/または前記第2の圧力センサ(263、363)は前記制御ユニット(280)および/または前記ディスプレイユニットに接続され、
    前記制御ユニットは(280)、前記第1の圧力センサ(261、361)によって伝送された測定された圧力値が予め定められ得る閾値に達したまたは超えた場合に、充填される前記ガス収容タンク(10)を充填するために前記第1の弁(230、330)を開けるトリガのみとなるよう構成され、
    および/または、
    前記制御ユニット(280、380)は前記第2の圧力センサ(263、363)から伝送された測定された圧力値が予め定められ得るさらなる閾値に達したまたは超えた場合に前記第1の弁(230、330)を閉じるトリガとなるよう構成された請求項15に記載の装置(100、100'、200、300)。
  17. 前記ガスバッファ収容タンク(120、220、320)は内部容積を有し、その容量が典型的には水のリットル数によって測られ、少なくとも10L、少なくとも200Lまたは少なくとも500Lでさえあり、
    前記ガスバッファ収容タンク(120、220、320)、前記柔軟性のある第1の流体接続(191、291)および/または前記第2の流体接続(192、292、392b)は、少なくとも200bar、少なくとも700bar、少なくとも100barまたは実に少なくとも1200barの耐圧性を有し、
    および/または、
    前記ガス収容タンク(10)は、ガス圧容器、特に安全性試験に供されるガス圧容器である請求項1から16のいずれか一項に記載の装置(100、100'、200、300)。
  18. 請求項1から17のいずれか一項に記載の装置(100、100'、200、300)を備える試験装置、特に耐火安全試験装置。
  19. 前記第1の弁(130、230、330、331)の前記出口はテストされる弁に流体的に接続される請求項18に記載の試験装置。
  20. ガス収容タンク(10)を充填するための、請求項1から17のいずれか一項に記載の装置(100、100'、200、300)の、特にガス圧容器の、または、特に耐火安全試験またはバルブ試験のための使用。
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