AT391283B - Verfahren zur herstellung eines explosionsschutzes sowie explosionsschutz fuer einen behaelter fuer entflammbare medien - Google Patents
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Description
Nr. 391 283
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Explosionsschutzes für einen Behälter für entflammbare, flüssige oder gasförmige Medien, wobei einzelne Bereiche der Oberfläche einer Folienbahn aus gut wärmeleitenden Material bleibend aus der Ebene der unbehandelten Folienbahn heraus verformt werden, aus der so behandelten Folienbahn unter Zerteilung und/oder Verformung zumindest ein dreidimensionaler Füllkörper mit großer innerer Oberfläche hergestellt wird und der Füllkörper unter Ausfüllung zumindest des Großteiles des Innenraumes des Behälters in diesen eingebracht wird, sowie weiters auch einen derartigen Explosionsschutz.
Innerhalb der letzten Jahre ist aus verschiedensten, teilweise nachstehend kurz besprochenen Schriften bekannt geworden, in Behälter für leicht entflammbare und damit explosionsgefährdete flüssige oder gasförmige Medien ein räumliches gitterartiges Gebilde aus Metall, insbesondere Leichtmetall, einzubringen, welches lokale Überhitzungen des Mediums im Behälter durch rasche Wärmeableitung verhindert und damit dafür sorgt, daß bei Unfällen oder dergleichen zwar durchaus Brände des Mediums, aber keine Explosionen auftreten können.
Aus der WO-Al-85/00113 ist beispielsweise die Befüllung von Tanks für brennbare Flüssigkeiten oder Gase mit Sicherheitselementen, die gut wärmeleitend bzw. gut elektrisch leitend sind, bekannt. Als Sicherheitselemente selbst werden dabei flaschenbürstenähnliche Strukturen, verschiedenste geometrische Formen mit Lamellen, Kugeln, Würfeln usw., sowie allgemein Füllkörper, die höchstens in einer Richtung mit ihrer Ausdehnung den Durchmesser der größten Öffnung des Behälters dauernd übertreffen, angesprochen, womit nachträgliche Füllungen von existierenden Tanks oder ähnlichen Behältern durch bestehende Öffnungen dieser Behälter möglich sind.
Aus der EP-Al-3657 ist ein Explosionsschutz für einen Behälter bekannt, bei dem dieser zusätzlich zu einer zumindest teilweisen Füllung mit gestrecktem Metallnetzwerk eine äußere Beschichtung mit wärmedämmendem, aufquellendem Anstrich aufweist.
Aus der CA-PS-1 150 682 ist eine Anordnung zur Reduzierung bzw. Verhinderung von Explosionen in Überdruckbehältem für brennbare Flüssigkeiten bekannt. Der mit wärmeleitenden Wänden versehene geschlossene Behälter ist an seiner Innenseite mit einer ebenfalls wärmeleitenden Auskleidung versehen, die in das Gut im Behälter ragt und für dieses durchlässig ist. Als Material für diese innere Auskleidung ist gestreckte Aluminiumfolie angegeben, welches ca. 2% des Innenraumes des Behälters einnimmt.
Aus der CA-PS-836363 ist ein Verfahren bzw. ein Explosionsschutz der genannten Art bekannt, wobei ein gestrecktes Gittemetzwerk mit guter Wärmeleitung einen Füllkörper für den Innenraum eines Behälters bildet, der von dem Füllkörper weitestgehend ausgefüllt wird und freie Durchströmung für die Flüssigkeit gewährleistet. Im Hinblick auf Festigkeitsanforderungen bzw. Formstabilität des Füllkörpers ist dieser aus Wickelteilen zusammengesetzt, welche jeweils aus unterschiedlich dicken Basisfolien aufgebaut sind. Die regelmäßigen Netzstrukturen der einzelnen Wickelkörper sind teilweise auch mit verschieden großen Maschen ausgeführt, dadurch die im dickeren Basismaterial im Hinblick auf die Formbeständigkeit doch möglichen größeren Netzmaschen natürlich auch der Durchfluß weniger behindert wird.
Eine der letztgenannten Schrift weitgehend entsprechende Anordnung ist auch aus der US-PS-3 356 256 bekannt, wobei auch in dieser Schrift wiederum der Aufbau der Füllkörper aus einzelnen Wickelkörpern mit unterschiedlicher Dicke und unterschiedlich großen Netzwaben hervorgeht.
Ein weiterer Explosionsschutz für einen Behälter für entflammbare Medien ist aus der GB-A-2 028 129 bekannt, gemäß welcher gestreckte Aluminiumfolie in Formkörpem - explizit angesprochen sind zylindrische und kugelförmige Füllkörper - zur Füllung von bereits existierenden Behältern verwendet wird.
All den bekannten Anordnungen der obenstehend angesprochenen bzw. eingangs genannten Art, sowie den zugehörigen Herstellungsverfahren, haftet ein gemeinsamer Nachteil an, der darin besteht, daß die in den Behälter ursprünglich eingebrachte Füllung insbesonders natürlich bei nicht stationär verwendeten Behältern bzw. bei aus sonstigen Gründen Vibrationen und Bewegungen ausgesetzten Behältern, über längere Zeit nicht wirklich formstabil ist und sich im Behälter zusammensetzt, was, je nach Ausmaß dieser Verformung und der damit einhergehenden Zurückziehung des im Notfall wärmeableitenden Netzwerkes aus bestimmten Bereichen des Innenraumes des Behälters, eine Verringerung bzw. Ausschaltung der Wirksamkeit des Explosionsschutzes bedingt. Durch eine einfache Erhöhung der Wandstärke des Basismaterials bzw. der Folienbahn zur Herstellung des Füllkörpers läßt sich dieses Problem jedoch nicht lösen, da einerseits damit unmittelbar Gewicht und Volumen des Füllkörpers zunehmen und entsprechend das zur Verfügung stehende Füllvolumen für das Medium im Behälter abnimmt und andererseits sich herausgestellt hat, daß damit dieses Zusammenbacken der Füllung allenfalls hinausgezögert, aber nicht verhindert werden kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren bzw. einen Explosionsschutz der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß die genannten Nachteile nicht auftreten und daß insbesonders ein auch im rauhen Betrieb und auf lange Zeit formstabiler und den Innenraum des Behälters mit Sicherheit ausfüllender Füllkörper als Explosionsschutz bereitgestellt werden kann.
Dies wird gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch erreicht, daß in dem Verfahrensschritt, wo die einzelnen Bereiche der Oberfläche der Folienbahn bleibend aus der Ebene der unbehandelten Folienbahn heraus verformt werden, die einzelnen verformten Bereiche unregelmäßig ausgebildet und/oder angeordnet werden und daß weiters aus der so behandelten Folienbahn ein auch bei der Verwendung des Behälters formstabiler Füllkörper hergestellt wird. In entsprechender Weise ist der erfindungsgemäße Explosionsschutz selbst so weiter gebildet, daß die Ausbildung und/oder Anordnung der einzelnen verformten Bereiche unregelmäßig ist Die Erfindung geht damit -2-
Nr. 391 283 davon aus, daß das Zusammenbacken bzw. Zusammensetzen der als Explosionsschutz dienenden Füllkörper - ob es sich dabei um einen einzelnen, dem Innenraum des Behälters angepaßten Füllkörper oder um eine Vielzahl kleinerer und nachträglich in den Behälter eingefüllter Füllkörper handelt ist dabei belanglos - in erster Linie nicht von mangelnder Festigkeit bzw. Steifheit des Materials der Folienbahn herrührt, sondern vom direkten 5 Zusammenpassen der bei den bekannten Ausführungen stets regelmäßigen Strukturen auf der Oberfläche der bereits behandelten Folienbahn kommt; die wie beschrieben bleibend aus der Ebene der unbehandelten Folienbahn herausverformten einzelnen Bereiche der Oberfläche der Folienbahn können auch bei der Herstellung von Wickelkörpern oder dergleichen zumindest bereichsweise stets wieder ineinandergleiten, womit ein "Zusammenklumpen" von Material - nach dem Prinzip von stapelbaren Möbeln oder dergleichen - erfolgt, was 10 andererseits sofort dazu führt, daß einzelne Bereiche des Innenraumes des Behälters eben keine Füllung mehr aufweisen und damit wiederum explosionsgefährdet sind. Mit der erfindungsgemäßen Maßnahme ist sichergestellt, daß kein derartiges Zusammenpassen von einzelnen Bereichen der Oberfläche der behandelten Folienbahn auftreten kann, sodaß ohne jede Versteifung bzw. Verdickung des Materials selbst der endgültige dreidimensionale Füllkörper in sich formstabil wird und auch zufolge von Bewegungen bzw. Vibrationen des 15 Behälters seine Wirkung als Explosionsschutz nicht verlieren kann.
In weiterer Ausgestaltung des erflndungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, daß ein dem Innenraum des Behälters weitgehend angepaßter einzelner formstabiler Füllkörper durch Aufwickeln der vorbehandelten Folienbahn hergestellt und vor der Endmontage in den Behälter eingebracht wird. Dieser Füllkörper kann beispielsweise wie eingangs beschrieben einfach durch Wickeln der behandelten Folienbahn, aber auch durch 20 Zusammenknüllen, Pressen in Formen oder dergleichen hergestellt werden. Wichtig ist, daß mit der Ausbildung nach der Erfindung kein bereichsweises Zusammensetzen der verformten Strukturen auf der Oberfläche der Folienbahn auftreten kann, was die Funktion des Explosionsschutzes unter allen Betriebsbedingungen aufrecht hält.
In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, daß mehrere formstabile 25 Füllkörper hergestellt werden, deren Dimensionen klein gegen die Abmessungen des Behälters sind und die in den
Behälter über eine Füllöffnung oder dergleichen eingebracht werden. Diese Füllkörper können wiederum auf verschiedenste Weise hergestellt werden und bieten in der erfindungsgemäßen Ausgestaltung wiederum den Vorteil, daß auch in kleinen Bereichen der verformten Oberfläche der Folienbahn kein Zusammenpassen mit benachbarten Bereichen Vorkommen kann, sodaß auch kleine Füllkörper in sich formstabil werden und 30 gleichzeitig die Gefahr ausgeschaltet ist, daß mehrere Füllkörper zufolge gleicher Oberflächenstrukturen ineinanderpassen können, was nicht nur das beschriebene Zusammenbacken der Füllung sondern auch die Gefahr in sich birgt, daß stabile brückenartige Abstützungen oder dergleichen im Behälter entstehen, die Hohlräume offen lassen, in die bei der Füllung oder im Betrieb keine den Explosionsschutz sichernden Füllkörper mehr eindringen können. 35 In weiterer Ausgestaltung des zuletztgenannten Verfahrensschrittes kann auch vorgesehen sein, daß die Füllkörper in an sich bekannter Weise (siehe z. B. die eingangs genannte GB-A-2028129) in Rotationsform, insbesondere Kugel- oder Kegelform, hergestellt sind. Durch diese Rotationsform wird die Füllung des Behälters mit den Füllkörpern begünstigt, da wegen des Fehlens von sperrigen Konturen eine sichere und gleichmäßige Füllung gewährleistet ist. Darüber hinaus lassen sich naturgemäß Rotationsformen aus der wie beschrieben 40 behandelten Folienbahn leichter herstellen.
Eine erfindungsgemäße Ausgestaltung des Explosionsschutzes selbst, wobei der dreidimensionale Füllkörper aus einem Strecknetzwerk geformt ist, ist in weiterer Ausbildung der Erfindung dadurch charakterisiert, daß das Strecknetzwerk eine unregelmäßige Netzstruktur, insbesondere unterschiedlich große Waben in unregelmäßiger Anordnung, aufweist. Damit ist eine einfache Herstellung der verformten einzelnen Bereiche auf der Oberfläche 45 der Folienbahn sichergestellt, wobei diese Bereiche trotzdem die günstige Anordnung nach dem Grundvorschlag der Erfindung erhalten und somit die Wirksamkeit des Explosionsschutzes sichergestellt bleibt
Die Erfindung wird im folgenden noch an Hand der in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Fig. 1 zeigt einen Teil eines regelmäßigen Strecknetzwerkes nach dem Stande der Technik, Fig. 2 die Draufsicht auf eine bereits vorgeschnittene Folienbahn, die im erfindungsgemäßen 50 Verfahren mit unregelmäßigen Schnitten versehen wurde, Fig. 3 ein Draufsicht auf das bereits quer zu den Schnitten gemäß Fig. 2 gestreckte Folienband, Fig. 4 einen teilweise geschnittenen Behälter mit einem Explosionsschutz nach der vorliegenden Erfindung, Fig. 5 und Hg. 6 zeigen jeweils unterschiedlich ausgebildete einzelne Füllkörper zur Herstellung eines Explosionsschutzes gemäß der vorliegenden Erfindung und Fig. 7 zeigt eine Schiägansicht auf eine vorgeformte Oberfläche einer Folienbahn aus gut wärmeleitendem Material zur 55 Herstellung eines anderen Explosionsschutzes gemäß der Erfindung.
Das beispielsweise aus Aluminiumfolie als Basismaterial bestehende Netzwerk nach Fig. 1 wird üblicherweise dadurch hergestellt, daß eine Folienbahn des Basismaterials in Längsrichtung oder aber auch in Querrichtung mit intermittierenden Schnitten von gleicher Länge und Anordnung versehen wird, wonach diese vorgeschnittene Folienbahn in der Richtung senkrecht zum Verlauf der Schnitte gestreckt wird. Dies kann 60 durchlaufend in einer geeigneten Vorrichtung oder aber auch schrittweise für einzelne Bereiche erfolgen, was im vorliegenden Zusammenhang belanglos ist. Wesentlich ist, daß dieses regelmäßige Netzwerk nach Fig. 1 beim Bilden von Füllkörpern für einen Behälter wie beispielsweise in Fig. 4 dargestellt dazu neigt, daß die einzelnen -3-
Nr. 391 283
Netzmaschen bzw. Stege der Netzmaschen ineinandergleiten, womit sich insbesonders bei auf den Behälter einwiikenden Vibrationen oder ähnlichen Bewegungen ein Zusammensetzen des Netzwerkes im Füllkörper ergibt, der damit den Behälter nicht mehr komplett ausfüllen kann. Ob es sich bei diesem angesprochenen Füllkörper um einen oder mehrere große Wickelkörper (wie in Fig. 4 angedeutet) oder aber um Formkörper gemäß Fig. 5 oder 5 Fig. 6 handelt ist wiederum belanglos.
Nach.Fig. 2 wird nun die Folienbahn (1) aus gut wärmeleitenden Material mit in Anordnung und Länge unregelmäßigen Längsschnitten versehen, welche auf hier nicht dargestellte Weise beispielsweise durch gegenläufig rotierende Schneidwalzen oder dergleichen hergestellt werden können. Die mit den Längsschnitten (2) versehene Folienbahn (1) wird anschließend an diesen Arbeitsgang in Richtung der Pfeile (3) quergestreckt, 10 wobei sich ein Netzwerk gemäß Fig. 3 bildet, das nun unterschiedlich große Waben (5) in unregelmäßiger Anordnung aufweist, welche von bleibend aus der Ebene der unbehandelten Folienbahn (1) herausverformten einzelnen Bereichen (6) umgeben sind, die die Stege bilden. In diesem Zusammenhang muß daraufhingewiesen werden, daß in Fig. 3 die Breite dieser Bereiche (6) bzw. der Stege übertrieben groß dargestellt ist - im Normalfall werden Folienbahnen bzw. Netzwerke mit Stegbreiten wie in Fig. 1 dargestellt verwendet, wobei aber 15 die erfindungsgemäßen Unregelmäßigkeiten weniger deutlich als in Fig. 3 sichtbar wären.
Wenn nun das in Fig. 3 dargestellte Netzwerk (4) durch Wickeln, Rollen, Zusammenknüllen, Formen, Pressen usw. in Form eines dreidimensionalen Füllkörpers gebracht wird, so ist auf alle Fälle sichergestellt, daß zufolge der unregelmäßigen Waben (5), deren Anordnung sich allenfalls nach einem kompletten Umlauf einer Schneidwalze oder dergleichen wiederholen kann, ein Ineinandergleiten und damit Zusammensetzen der einzelnen 20 Waben (5) bzw. Bereiche (6) unmöglich wird, sodaß der fertige Füllkörper auch bei geringer Materialdicke der Folienbahn (charakteristisch sind für Folienbahnen aus Aluminium beispielsweise Dicken von 0,06 bis 0,08 mm) äußerst formstabil bleibt und damit einen bestmöglichen Explosionsschutz für den Behälter bietet
Der Behälter (7) nach Fig. 4 kann beispielsweise als Kraftstofftank in einem Fahrzeug eingesetzt werden. Er weist eine üblicherweise metallische Außenwand (8) auf, an der im Bereich der Oberseite ein Einfüllstutzen (9) 25 angeformt ist Weitere Öffnungen, wie beispielsweise für eine Füllstandkontrolle oder dergleichen, sind ebenso wie Befestigungen für den Behälter (7) nicht dargestellt. Im Innenraum des Behälters (7) ist ein für das einzufüllende Medium, also beispielweise den Kraftstoff, durchlässiger dreidimensionaler Füllkörper (10) angeordnet der hier aus einigen Wickelkörpem (11) besteht, die beispielsweise einfach durch Zusammenwickeln des Netzwerkes (4) aus Fig. 3 gebildet wurden und vor der Endmontage des Behälters (7) in diesen eingebracht 30 worden sind. Eine Schweißnaht zum endgültigen Verschließen des Behälters (7) ist mit (12) angedeutet angedeutet. Auch im Einfüllstutzen (9) ist ein zusammengerollter Verschlußteil (13) angeordnet, der ebenfalls aus dem Netzwerk (4) bestehen kann.
Bei der oben schon als Beispiel angesprochenen Verwendung einer Aluminiumfolie im Dickenbereich von etwa 0,06 bis 0,08 mm nimmt der aus einem Netzwerk gemäß Fig. 3 gebildete Füllkörper (10) etwa 2 bis 3% 35 des Innenvolumens des Behälters (7) ein, wobei aber zufolge des lockeren Aufbaus dieses Füllkörpers (10) und der großen Anzahl von frei durchgänglichen Waben (5) eine praktisch ungehinderte Bewegung des Füllgutes im Behälter erhalten bleibt. Allenfalls von der Seite der Außenwand (8) her auftretende punktförmige Erwärmung wird teilweise über direkten Kontakt des Netzwerkes mit der Außenwand des Behälters und teilweise über die Vermittlung der an der Behälteraußenwand von innen her angrenzenden Flüssigkeit zufolge der guten 40 Wärmeleitfähigkeit des Materials des Füllkörpers schnell über einen großen Bereich desselben und damit über einen großen Volumsbereich des Innenraumes des Behälters verteilt, sodaß die Bedingungen für das Auftreten von Explosionen in den allermeisten Faßen sicher vermieden werden können.
Die gemäß Fig. 5 zylindrisch und gemäß Fig. 6 kugelförmig ausgebildeten einzelnen Füllkörper (10'). (10") können ebenfalls beispielsweise aus dem Netzwerk (4) gemäß Fig. 3 hergestellt sein - diese Füllkörper 45 (10'), (10") sind in ihren Abmessungen kleiner als die Öffnung des Einfüllstutzens (9), sodaß die aus sehr vielen derartiger Füllkörper bestehende Gesamtfüllung auch in einen bereits fertiggestellten bzw. etwa in einem Fahrzeug verbleibenden Behälter nachträglich eingefullt werden kann. In der Darstellung gemäß Fig. 4 würde dies bedeuten, daß die Schweißnaht (12) auch bereits vor dem Einfüllen der Füllkörper geschlossen werden könnte -im Innenraum des Behälters (7) wäre dann anstelle der wenigen Wickelkörper eben eine Füllung aus vielen der 50 kleinen Füllkörper (10’) bzw. (10"). Die oben angeführten Uorteile bei der Herstellung großer einzelner Füllkörper bleiben natürlich auch im Zusammenhang mit der Herstellung vieler kleiner Füllkörper bestehen; durch die Verhinderung des Zusammensetzens der einzelnen Waben bzw. Netzstreben zwischen den Waben zufolge der unregelmäßigen Ausbildung bzw. Anordnung derselben sind auch hier wiederum formstabile Füllkörper und damit formstabile Füllungen für den Explosionsschutz des Behälters möglich. 55 In Fig. 7 ist noch eine in anderer Weise vorverformte Folienbahn (1) zu sehen, die nun hier anstelle der Ausbildung als Strecknetzwerk mit einseitig an der Folienbahn verbleibenden Ausstanzungen (14) versehen ist. Diese Ausstanzungen (14) können in einem Arbeitsgang beispielsweise zwischen rotierenden Walzen aus der Ebene der unbehandelten Folienbahn (1) heraus verformt werden - es sind dabei verschiedenste Formen und Größen dieser Ausstanzungen (14) denkbar, womit sich insgesamt wieder der Vorteil ergibt, daß beim Formen 60 der fertigen Füllkörper aus diesem vorgeformten Folienmaterial kein Zusammensetzen regelmäßiger Oberflächenbereiche möglich ist. In der rechten unteren Ecke der Fig. 7 ist eine halbkugelförmige, gelochte Ausstanzung (14) zu sehen, die eine weitere Möglichkeit zur Herstellung eines formstabilen Füllkörpers bildet. -4-
Claims (7)
- Nr. 391 283 PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zur Herstellung eines Explosionsschutzes für einen Behälter für entflammbare, flüssige oder gasförmige Medien, wobei a) einzelne Bereiche der Oberfläche einer Folienbahn aus gut wärmeleitendem Material bleibend aus der Ebene der unbehandelten Folienbahn heraus verformt werden, b) aus der so behandelten Folienbahn unter Zerteilung und/oder Verformung zumindest ein dreidimensionaler Füllkörper mit großer innerer Oberfläche hergestellt wird und c) der Füllkörper unter Ausfüllung zumindest des Großteiles des Innenraumes des Behälters in diesen eingebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß d) im Schritt a) die einzelnen verformten Bereiche (6) unregelmäßig ausgebildet und/oder angeordnet werden und e) im Schritt b) ein auch bei der Verwendung des Behälters (7) formstabiler Füllkörper (10, 10', 10") hergestellt wird.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Schritt e) ein dem Innenraum des Behälters (7) weitgehend angepaßter einzelner formstabiler Füllkörper (10) durch Aufwickeln der gemäß Schritt a) behandelten Folienbahn hergestellt und vor der Endmontage in den Behälter (7) eingebracht wird.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Schritt e) mehrere formstabile Füllkörper (10', 10") hergestellt werden, deren Dimensionen klein gegen die Abmessungen des Behälters (7) sind und die im Schritt c) in den Behälter über eine Füllöffnung (9) oder dergleichen eingebracht werden.
- 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllkörper (10', 10") in an sich bekannter Weise in Rotationsform, insbesondere Kugel- oder Kegelform, hergestellt werden.
- 5. Explosionsschutz für einen Behälter für entflammbare Medien, mit zumindest einem durchlässig im Innenraum des Behälters angeordneten, dreidimensionalen Füllkörper aus gut wärmeleitendem Material, der aus einer Folienbahn geformt ist, mit bleibend aus der Ebene der unbehandelten Folienbahn heraus verformten einzelnen Oberflächenbereichen, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbildung und/oder Anordnung der einzelnen verformten Bereiche (6) unregelmäßig ist.
- 6. Explosionsschutz nach Anspruch 5, wobei der dreidimensionale Füllkörper aus einem Strecknetzwerk geformt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Strecknetzwerk (4) eine unregelmäßige Netzstruktur aufweist.
- 7. Explosionsschutz nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Strecknetzwerk (4) unterschiedlich große Waben (5) in unregelmäßiger Anordnung aufweist. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen -5-
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