WO2012150137A2 - Schutzvorrichtung und verfahren zum schützen eines druckbehälters - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a protective device for a pressure vessel for storing a pressurized gas.
  • the ratio between the mass of the storage device and the mass of the stored gas is of particular importance.
  • the aim is to provide a particularly light-weight storage device which can store a large amount of gas to be stored, so that a large amount of fuel is available for the mobile application, for example for hydrogen powered vehicles, and yet the mass of the vehicle, especially the vehicle Mass of the storage device, minimally fails.
  • the problem here is that with the reduction of the mass of the storage device usually also a lesser protection of the storage device is accompanied by unwanted damage, so that a compromise must be found to the mostly highly flammable or even explosive gas or gas mixture in the storage device on the one hand in large Quantity and on the other hand to transport safely.
  • DE 10 2008 061 023 A1 discloses an inner shell for a pressure vessel, which comprises shaped, spaced depressions, in order to support a thermal expansion and contraction of the inner shell and thus to counteract any damage thereof.
  • the present invention is based on the object, a protective device for a pressure vessel for storing a pressurized To provide gas, which has a low mass and is inexpensive to produce.
  • the protective device comprises a protective cover for enclosing the pressure vessel and a safety cover for enveloping the protective cover, wherein the safety cover comprises a material which contracts under the effect of heat.
  • the protective device for the pressure vessel comprises a protective cover for wrapping the pressure vessel, the pressure vessel according to the invention can be stored protected.
  • the protective cover is preferably designed such that it makes it possible to decouple the movement and / or size change (expansion) of the object enclosed by the protective cover from the environment of the protective cover, in particular such that a movement and / or a change in size of the object surrounded by the protective cover , in particular of the pressure vessel, does not or only insignificantly leads to a movement and / or size change of the outer surface of the protective cover. At least slight movements and / or size changes of the object surrounded by the protective cover are thus preferably not transferred to the protective cover surrounding the protective cover.
  • the protective cover is integrally formed, so that an expansion of the pressure vessel can be uniformly absorbed by the protective cover when it is loaded with pressurized gas and thus the security envelope, if any, is not unevenly loaded locally.
  • the protective cover comprises an elastic material or is formed from an elastic material. In this way, a particularly simple decoupling of the movement and / or expansion of the surrounding of the protective cover object from the environment of the protective cover is possible.
  • the protective cover comprises a foam material or is formed from a foam material. In this way, a particularly lightweight and inexpensive design of the protective cover is possible.
  • the foam material is chosen such that it is temperature-resistant at least at about 100 ° C., in order to withstand a temperature increase of the same occurring, for example, during a rapid filling of the pressure vessel, without damage.
  • the foam material is chosen such that it is temperature-resistant at at least about 150 ° C., so that in the production of the protective device, the arrangement of the safety envelope on the protective cover, which takes place under the action of heat, be carried out quickly at a high temperature can.
  • Armaflex® or a high-temperature foam, such as melamine for example, can be selected from the technical fields of a combined heat and power plant or from the heating and hot water storage area.
  • the protective cover can be fixed or fixed in a form-fitting manner to the pressure vessel. In this way, a particularly stable design of the protective device and thus reliable protection of the pressure vessel is possible.
  • the safety sheath is preferably formed of a robust material, in particular of a material which is resistant to chemically aggressive gases, for example polyolefin, PVDF, PTFE or Viton.
  • the safety envelope is formed from a hard and / or impact-resistant material, at least in the mounted state of the protective device. It may be advantageous if the safety envelope comprises a plastic material, in particular a cross-linked plastic material. In this way, a particularly cost-effective production of the security envelope with a material that contracts under heat, possible.
  • the safety cover is formed at least in sections, preferably completely, as a heat-shrinkable tube. Shrink tubing are known, for example, for electrical insulation of electrical connections.
  • the material of a shrink tube is in particular a thermoplastic, which is crosslinked in the extruder after production, so that the molecular chains are interconnected.
  • the material of a heat-shrinkable tubing produced, for example, in the extrusion process can be widened in a warm state and frozen by cooling in this expanded state.
  • the shrink tube returns to its original state after extrusion and contracts.
  • At least one additional intermediate layer is arranged between the protective cover and the safety cover, at least partially, preferably fully, the protective cover. constantly, surrounds. In this way, an additional protective layer to increase the safety of the pressure vessel can be particularly easily arranged on the protective device.
  • at least one intermediate layer comprises fibers, for example GFRP fibers, CFRP fibers, aramid threads and / or metal threads.
  • the at least one intermediate layer comprises a woven material, in particular one of fibers, for example the GFRP fibers, CFRP fibers, aramid threads or metal threads, woven material.
  • the at least one intermediate layer is preferably applied substantially loosely to the protective cover and fixed only by fixing the safety cover to the protective cover. This determination can be made by a clamping effect of the safety cover during shrinkage of the same and / or by an adhesion coating of the safety cover.
  • the protective device comprises a transport and storage device for transporting and / or storing the protective device together with the pressure vessel arranged therein.
  • the transport and storage device preferably comprises at least two detachably connectable receiving elements for receiving the protective device and the pressure vessel arranged therein.
  • the at least two receiving elements are preferably connectable to each other by means of at least one tongue and groove connection. In this way, in particular an undesired twisting of preferably at least Approximately approximately one axis rotationally symmetrical receiving elements against each other effectively prevented.
  • a particularly cost-effective design of the receiving elements is possible in particular when the at least two receiving elements are identical to one another. In this way, the transport and storage device can be made particularly simple and inexpensive.
  • At least one recess for carrying at least one connection device of the pressure vessel is provided in at least one of the receiving elements.
  • the gas can be supplied to the pressure vessel even when mounted transport and storage device or removed from the pressure vessel gas.
  • the transport and storage device advantageously has at least one projection, which extends in the mounted state of the protective device in a direction farther away from the pressure vessel, as a connection device of the pressure vessel extends in this direction away from the pressure vessel. In this way, in particular if the protective device and the pressure vessel arranged therein are handled incorrectly, it can be avoided that a connecting device of the pressure vessel is damaged.
  • the projection is preferably annular, so that a guard ring is formed around the connection device.
  • a particularly stable connection of the receiving elements with one another is possible in particular when retaining straps, for example elastic, tensionable, crimpable and / or high-strength straps, are used for this purpose.
  • retaining straps for example elastic, tensionable, crimpable and / or high-strength straps
  • holding straps, which are used for pallet strapping in this case allow a particularly stable connection of the two receiving elements together.
  • the receiving elements in the connected state of the same include a cavity whose dimensions at least approximately correspond to those having a combination of a pressure vessel, a protective cover and a safety cover in the assembled state, so that the combination can be accommodated substantially free of play in the receiving elements.
  • the protective device according to the invention is particularly suitable for use in a storage device for storing a pressurized gas comprising at least one pressure vessel and at least one protective device according to the invention.
  • the memory device according to the invention preferably has the features and / or advantages described above in connection with the protective device according to the invention.
  • the at least one pressure vessel is a mobile pressure vessel, for example a pressure vessel for hydrogen (a hydrogen gas cylinder).
  • a pressure vessel for hydrogen a hydrogen gas cylinder
  • Such a pressure vessel is particularly suitable for use in hydrogen-powered vehicles, for example in automobiles.
  • the present invention has the further object of providing a method for protecting a pressure vessel, which is easy to carry out and inexpensive and allows reliable protection of the pressure vessel.
  • a protective cover is arranged on the pressure vessel and that a security envelope on the Protective cover is arranged, wherein the safety cover comprises a material which contracts under heat.
  • the method according to the invention preferably has the features and / or advantages described above in connection with the protective device according to the invention and / or the storage device according to the invention.
  • the safety cover is heated in order to fix the safety cover to the protective cover. In this way, in particular a stable, positive locking arrangement of the safety cover on the protective cover is possible.
  • the material of the containment is preferably selected so that after performing the heating operation, the containment is substantially strain-invariant, such that the expansion of the containment also results in a change in the dimensions of the susceptor due to loading thereof with pressurized gas or discharge of the susceptor does not change.
  • At least one connecting device of the pressure vessel by means of which gas can be supplied to the pressure vessel and / or by means of which gas can be taken out of the pressure vessel, is provided with a temporary cover, which prevents the vessel from being arranged at least one connecting device is contaminated when arranging the protective cover on the pressure vessel.
  • a temporary cover which prevents the vessel from being arranged at least one connecting device is contaminated when arranging the protective cover on the pressure vessel.
  • a particularly simple embodiment of the protective cover is particularly possible if the pressure vessel for producing the protective cover with a Foam is foamed. In this way, in particular a one-piece protective cover is particularly easy to produce.
  • At least one intermediate layer between the protective cover and the safety cover is introduced before heating the safety cover for fixing the same to the protective cover.
  • the intermediate layer can be firmly connected to the protective cover before the safety cover is applied and heated.
  • the intermediate layer is only placed between the protective cover and the safety cover. Only by warming the safety cover, the intermediate layer is then fixed to the protective cover together with the safety cover.
  • the protective device according to the invention, the storage device according to the invention and / or the method according to the invention for protecting a pressure vessel may have the features and / or advantages described below:
  • An accumulator may be, for example, a so-called type-B compressed gas storage, which has a hydrogen-tight metal inner container and is provided with an embedded in epoxy outer glass fiber wrap.
  • a pressure vessel can be made particularly easy.
  • the pressure vessel can store gas at a pressure of at least about 350 bar, in particular at least about 500 bar.
  • the storage device according to the invention may preferably be designed as a removable storage device or as part of a permanently installed system.
  • the storage device according to the invention preferably allows a storage content of at least about 4% by weight, that is, with a total mass of the storage device of, for example, 25 kg, at least 1 kg of hydrogen can be stored in the storage device.
  • the protective cover is formed of a material with graded hardness, that is, starting from an inner side of the protective cover, with which the protective cover in the mounted state on the
  • Pressure vessel rests, the porosity, the hardness and / or the elasticity of the material outwardly changes, for example, increases.
  • the thickness of the protective cover is at least about 2 cm, in particular at least about 3 cm. Furthermore, it can be provided that the thickness of the protective cover is at most approximately 5 cm.
  • the elasticity of the protective cover is selected so that a change in volume of the pressure vessel at a loading with pressurized gas and at a removal of the gas from the pressure vessel compensate. is siert, so that the protective cover always rests tightly against the pressure vessel and the outer dimensions of the protective cover do not change.
  • the protective device including the transport and storage device made of unmixed materials (plastics / metal alloys) are formed, so that a simple and environmentally friendly disassembly and recycling are possible.
  • FIG. 1 shows a schematic longitudinal section through a storage device for
  • Figure 2 is a schematic longitudinal section through a pressure vessel of
  • FIG. 3 shows a schematic longitudinal section through the pressure vessel of the storage device of FIG. 1, with protective cover arranged thereon of a protective device of the storage device and temporary covers on connection devices of the pressure vessel;
  • FIG. 4 shows a schematic longitudinal section through the pressure vessel of the storage device from FIG. 1, with a protective cover arranged thereon, temporary covers for the connection devices of the pressure vessel and an additional intermediate layer;
  • Figure 5 is a schematic side view of a storage device with a
  • Figure 6 is a schematic vertical section through a receiving element of the transport and storage device of Figure 5;
  • Figure 7 is a schematic representation of a plan view of the receiving element of Figure 6 looking in the direction of arrow 7 in Figure 6;
  • Figure 8 is a schematic representation of a plan view of the receiving element of Figure 6 looking in the direction of arrow 8 in Figure 6.
  • the same or functionally equivalent elements are provided in all figures with the same reference numerals.
  • a memory device 100 shown as a whole in FIGS. 1 to 8 includes a pressurized container 102 for storing pressurized gas, such as hydrogen, a protector 104 for protecting the pressurized container 102, and a transport and storage device 106 for transporting and storing the same Combination of pressure vessel 102 and protection device 104 of the storage device 100.
  • the pressure vessel 102 is designed, for example, as a type 3 pressure vessel and as such comprises a hydrogen-tight metal inner container, which is surrounded by an epoxy resin embedded outer glass fiber wrap.
  • the pressure vessel 102 has a central cylindrical portion 108 which is delimited by two dome-shaped end portions 110 arranged at the opposite ends of the cylindrical portion 108.
  • the cylindrical portion 108 and the dome-shaped end portions 110 define an interior 112 of the pressure vessel 102, in which the gas to be stored can be accommodated.
  • Each of the dome-shaped end portions 110 of the pressure vessel 102 is provided with a connection device 114, wherein a connecting device 114 of the pressure vessel 102 shown in the figures 1 to 4 on the left 102 a gas loading device 116 for loading the pressure vessel 102 with gas and a quick coupling 118 for connecting a Line for the pressure vessel 102 to be supplied gas comprises.
  • the connecting device 114 arranged on the right side of the pressure vessel 102 in FIGS. 1 to 4 comprises a removal device 120 for removing gas from the pressure vessel 102 and a quick coupling 122 for connecting a removal line (not shown) for the gas to be taken from the pressure vessel 102 ,
  • the removal device 120 and the loading device 116 may also be functionally combined in a common connection device 114 with a quick coupling 118, so that only one dome-shaped end section 110 of the pressure container 102 is equipped with a connection device 114.
  • the pressure vessel 102 is surrounded by the protective device 104 for protection thereof.
  • the protective device 104 comprises a protective sleeve 124, which is essentially cylindrical and has an elastic, for example
  • Foam material includes.
  • the protective sheath 124 lies close to the pressure vessel 102, so that the pressure vessel 102 is held without play in the protective sheath 124 of the protective device 104.
  • the protective sleeve 124 surrounds the pressure vessel 102 not only in the area of the cylindrical portion 108 but also in the areas of the calotte-shaped end portions 110, so that the pressure vessel 102 is held in the protective sleeve 124 in a form-fitting manner.
  • the protective cover 124 is designed, in particular because of the choice of material, such that a change in volume of the pressure vessel 102 occurring during loading and unloading of the pressure vessel 102 is absorbed by the protective cover 124, so that the outer dimensions of the protective covering 124 always remain at least approximately constant ,
  • the protective device 104 comprises an intermediate layer 126 which is formed, for example, as a woven sheath made of fiberglass fibers, CFRP fibers, diamond threads or metal threads and surrounds the protective sheath 124.
  • the protective device 104 for protecting the pressure vessel 102 comprises a safety envelope 128, which comprises a material which contracts under the action of heat.
  • the safety sleeve 128 is also substantially cylindrical in shape and surrounds the intermediate layer 126 of the protective device 104.
  • the intermediate layer 126 can be fixed by means of the safety sleeve 128 to the protective sleeve 124, when the containment shell 128 is heated and thereby contracts.
  • the storage device 100 comprises the transport and storage device 106 formed, for example, from plastic, in particular polypropylene (PP), which comprises two identical receiving elements 130, for example formed as injection-molded components, for receiving the protective device 104 and the protective device 104 arranged therein Pressure vessel 102 includes.
  • plastic in particular polypropylene (PP)
  • PP polypropylene
  • each of the receiving elements 130 of the transporting and supporting device 106 of the storage device 100 is substantially hollow-cylindrical and comprises at one end a connecting section 132 to which the two receiving elements 130 can be connected to one another and a fastening region 134 at the other end with a plurality, for example six, mounting openings 136.
  • the attachment openings 136 in the attachment area 134 serve to carry out a fastening device 138 of the transport and storage device 106, by means of which the receiving elements 130 can be fixed to one another.
  • a plate-shaped stop element 140 is provided, against which the protective device 104, in particular the protective cover 124, rests in the mounted state of the storage device 100 and which in the assembled state of the storage device 100 an undesired movement of the protective device 104 including pressure vessel 102 relative to the receiving elements 130 along a longitudinal central axis 164 of the storage device 100 prevented.
  • An interior 142 of the transport and storage device 106 formed by the receiving elements 130 in the mounted state of the transport and storage device 106 has essentially the same dimensions as the protective housing. Device 104, so that the protection device 104 can be accommodated without play in the interior 142 of the transport and storage device 106.
  • the receiving elements 130 furthermore have recesses 144 in the stop elements 140, through which the connecting devices 114, in particular the quick-release couplings 118, 122 of the connecting devices 114, can extend in the mounted state of the storage device 100.
  • the fastening region 134 of the receiving elements 130 is designed as an annular projection 146, so that the connection devices 114 protruding through the recesses 144 are protected.
  • the connecting portion 132 of the receiving elements 130 each comprise an at least six-part tongue and groove connection 148 with at least six springs 150 and correspondingly at least six grooves 152.
  • the springs 150 and the grooves 152 are formed so that a rotation of the receiving elements 130 against each other is effectively prevented even if the receiving elements 130 do not rest against each other at the connecting portions 132.
  • the springs 150 are preferably formed smaller than the corresponding grooves 152, so that the tongue and groove connections 148 are smooth.
  • the total height hi of each receiving element 130 is the sum of the inner cylinder height h 3 , which corresponds to substantially half the length of the interior 142 of the transport and bearing device 106 in the assembled state thereof, the guard ring height h 2 of a guard ring 154, which passes through the projection 146 is formed in the mounting region 134 of the receiving elements 130, and the tolerance height h 4 of the tongue and groove joints 148.
  • the guard ring height h 2 of the guard ring 154 is selected so that it is greater than the extension of the connecting devices 114 in the axial direction the pressure vessel 102 along the longitudinal central axis 164 beyond an edge of the protective device 104, so that the connection devices 114 do not protrude beyond the mounting region 134 of the receiving elements 130.
  • each of the receiving elements 130 comprises a plurality of pressure bars 156, for example, six to twelve, push rods 156, which connect the connecting portion 132 with the mounting portion 134 of the receiving elements 130.
  • annular transverse ribs 158 are furthermore provided. As can be seen in particular from FIGS.
  • the fastening openings 136 in the fastening region 134 of each receiving element 130 are provided with depressions 160, in which, for example, approximately 10 mm to approximately 15 mm wide tension straps 162 of the fastening device 138 in the assembled state Transport and storage device 106 run.
  • the tension straps 162 are not guided by fastening openings 136 disposed opposite one another with respect to the longitudinal central axis 164 of the receiving elements 130, so that the tension straps 162 do not run over the recesses 144 in the receiving elements 130 and thus unimpeded access to the connecting devices 114 of the pressure vessel 102 is guaranteed.
  • the fabrication of the memory device 100 described above functions as follows:
  • a commercially available pressure vessel 102 with the connection devices 114 (FIG. 2) is prepared for the arrangement of the protective sheath 124 by providing the connection devices 114 with temporary covers 166 in order to prevent contamination of the connection device 114 during the production of the protective sheath 124.
  • the substantially cylindrical protective covering 124 is then applied to the pressure vessel 102, in particular foamed onto the same.
  • a plastic material is preferably used, which results in a closed-pore foam, wherein by a graded application of the protective cover 124, a foam hardness preferably increases toward the outside.
  • the thickness of the protective sheath 124 after its completion is preferably about 3 cm in the region of the cylindrical portion 108. Subsequently, as shown in FIG. 4, the intermediate layer 126 is applied to the protective covering 124. This formed for example as a woven sheath liner 126 can be kept in position by means of a low-temperature shrink sleeve with a hard surface.
  • the security cover 128 is pushed onto the intermediate layer 126 and the protective cover 124 and fixed by heating the security cover 128 on the intermediate layer 126 and the protective cover 124.
  • the temporary covers 166 may be removed from the terminal devices 114.
  • the receiving elements 130 are pushed from both sides onto the protective device 104 and the pressure vessel 102 arranged therein, so that the protective device 104 with the pressure vessel 102 is received without play in the interior 142 of the transport and storage device 106.
  • a rotation of the receiving elements 130 relative to each other is effectively prevented due to the interlocking tongue and groove connections 148.
  • the storage device 100 thus produced enables secure storage of pressurized gas in the pressure vessel 102 due to the protection device 104.
  • the attachment openings 136 may serve as handles 168, so that easier handling of the storage device 100 is possible.
  • the memory device 100 is intended for use as both fixed and portable memory.

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Abstract

Um eine Schutzvorrichtung für einen Druckbehälter zur Speicherung eines unter Druck stehenden Gases zu schaffen, welche eine geringe Masse aufweist und kostengünstig herstellbar ist, wird vorgeschlagen, dass die Schutzvorrichtung eine Schutzhülle zur Umhüllung des Druckbehälters und eine Sicherheitshülle zur Umhüllung der Schutzhülle umfasst, wobei die Sicherheitshülle ein Material umfasst, das sich unter Wärmeeinwirkung zusammenzieht.

Description

Schutzvorrichtung und Verfahren zum Schützen eines Druckbehälters
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schutzvorrichtung für einen Druckbehälter zur Speicherung eines unter Druck stehenden Gases.
Insbesondere für mobile Anwendungen von Druckbehältern zur Speicherung eines unter Druck stehenden Gases, beispielsweise Druckbehälter zur Speicherung von Wasserstoffgas, ist das Verhältnis zwischen der Masse der Speichervorrichtung und der Masse des gespeicherten Gases von besonderer Bedeutung . Das Ziel dabei ist, eine besonders leichte Speichervorrichtung bereitzustellen, welche eine große Menge von zu speicherndem Gas speichern kann, so dass für die mobile Anwendung, beispielsweise für wasserstoffbetriebene Fahrzeuge, eine große Menge Treibstoff zur Verfügung steht und dennoch die Masse des Fahrzeugs, insbesondere die Masse der Speichervorrichtung, möglichst minimal ausfällt. Problematisch hierbei ist, dass mit der Reduktion der Masse der Speichervorrichtung zumeist auch ein geringerer Schutz der Speichervorrichtung vor einer unerwünschten Beschädigung einhergeht, so dass ein Kompromiss gefunden werden muss, um das zumeist hoch entzündliche oder gar explosive Gas oder Gasgemisch in der Speichervorrichtung einerseits in großer Menge und andererseits sicher transportieren zu können.
Die DE 10 2008 061 023 AI offenbart eine Innenschale für ein Druckgefäß, welche geformte, beabstandete Vertiefungen umfasst, um eine thermische Ausdehnung und Kontraktion der Innenschale zu unterstützen und damit einem Schaden derselben entgegenzuwirken.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schutzvorrichtung für einen Druckbehälter zur Speicherung eines unter Druck stehenden Gases bereitzustellen, welche eine geringe Masse aufweist und kostengünstig herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Schutzvorrich- tung eine Schutzhülle zur Umhüllung des Druckbehälters und eine Sicherheitshülle zur Umhüllung der Schutzhülle umfasst, wobei die Sicherheitshülle ein Material umfasst, das sich unter Wärmeeinwirkung zusammenzieht.
Dadurch, dass die Schutzvorrichtung für den Druckbehälter eine Schutzhülle zur Umhüllung des Druckbehälters umfasst, kann der Druckbehälter erfindungsgemäß geschützt gelagert werden.
Durch die Umhüllung der Schutzhülle mit einer Sicherheitshülle ist darüber hinaus ein Schutz der Schutzhülle und somit ein zusätzlicher Schutz des Druckbehälters möglich, wobei durch die Materialwahl für die Sicherheitshülle, welche ein Material umfasst, das sich unter Wärmeeinwirkung mit vorher bekanntem Schrumpfverhältnis zusammenzieht, eine einfache und kostengünstige Herstellung der Schutzvorrichtung möglich ist. Die Schutzhülle ist vorzugsweise so ausgebildet, dass sie eine Entkopplung der Bewegung und/oder Größenänderung (Ausdehnung) des von der Schutzhülle umgebenen Objekts von der Umgebung der Schutzhülle ermöglicht, insbesondere derart, dass eine Bewegung und/oder eine Größenänderung des von der Schutzhülle umgebenen Objekts, insbesondere des Druckbehälters, nicht oder nur unwesentlich zu einer Bewegung und/oder Größenänderung der äußeren Oberfläche der Schutzhülle führt. Zumindest geringe Bewegungen und/oder Größenänderungen des von der Schutzhülle umgebenen Objekts werden somit vorzugsweise nicht auf die die Schutzhülle umgebende Sicherheitshülle übertragen.
Günstig kann es sein, wenn die Schutzhülle einstückig ausgebildet ist, so dass eine Ausdehnung des Druckbehälters bei dessen Beladung mit unter Druck stehendem Gas gleichmäßig von der Schutzhülle aufgenommen werden kann und somit die Sicherheitshülle, wenn überhaupt, nicht ungleichmäßig lokal belastet wird .
Vorteilhaft kann es sein, wenn die Schutzhülle ein elastisches Material umfasst oder aus einem elastischen Material gebildet ist. Auf diese Weise ist eine besonders einfache Entkopplung der Bewegung und/oder Ausdehnung des von der Schutzhülle umgebenden Objekts von der Umgebung der Schutzhülle möglich. Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schützhülle ein Schaumstoffmaterial umfasst oder aus einem Schaumstoffmaterial gebildet ist. Auf diese Weise ist eine besonders leichte und kostengünstige Ausgestaltung der Schutzhülle möglich. Vorteilhaft kann es sein, wenn das Schaumstoffmaterial so gewählt wird, dass es mindestens bei ungefähr 100°C temperaturbeständig ist, um eine beispielsweise bei einer Schnellbefüllung des Druckbehälters erfolgende Temperaturerhöhung desselben unbeschadet zu überstehen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Schaumstoffmaterial so gewählt wird, dass es bei mindestens ungefähr 150°C temperaturbeständig ist, so dass bei der Herstellung der Schutzvorrichtung die Anordnung der Sicherheitshülle auf der Schutzhülle, welche unter Wärmeeinwirkung erfolgt, mit einer hohen Temperatur schnell durchgeführt werden kann. Als Schaumstoffmaterial kann beispielsweise Armaflex® oder ein Hochtemperaturschaum, wie beispielsweise Melamin, aus den technischen Bereichen eines Blockheizkraftwerks oder aus dem Heizungs- und Heißwasserspeicherbereich gewählt werden. Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schutzhülle formschlüssig an dem Druckbehälter festlegbar oder festgelegt ist. Auf diese Weise ist eine besonders stabile Ausgestaltung der Schutzvorrichtung und somit ein zuverlässiger Schutz des Druckbehälters möglich. Die Sicherheitshülle ist vorzugsweise aus einem robusten Material, insbesondere aus einem gegen chemisch aggressive Gase resistenten Material, beispielsweise Polyolefin, PVDF, PTFE oder Viton, gebildet.
Ferner kann vorgesehen sein, dass die Sicherheitshülle aus einem zumindest im montierten Zustand der Schutzvorrichtung harten und/oder schlagfesten Material gebildet ist. Vorteilhaft kann es sein, wenn die Sicherheitshülle ein Kunststoffmaterial, insbesondere ein vernetztes Kunststoffmaterial, umfasst. Auf diese Weise ist eine besonders kostengünstige Herstellung der Sicherheitshülle mit einem Material, das sich unter Wärmeeinwirkung zusammenzieht, möglich. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Sicherheitshülle zumindest abschnittsweise, vorzugsweise vollständig, als ein Schrumpfschlauch ausgebildet ist. Schrumpfschläuche sind beispielsweise zur elektrischen Isolation von elektrischen Verbindungen bekannt. Das Material eines Schrumpfschlauches ist insbesondere ein Thermoplast, welcher nach der Herstellung im Extruder vernetzt wird, so dass die Molekülketten untereinander verbunden werden.
Vorteilhafterweise kann das Material eines beispielsweise im Extrudierverfah- ren hergestellten Schrumpfschlauches in einem warmen Zustand aufgeweitet werden und durch Abkühlen in diesem aufgeweiteten Zustand eingefroren werden. Durch ein erneutes Wärmen kehrt der Schrumpfschlauch in seinen Ursprungszustand nach dem Extrudieren zurück und zieht sich dabei zusammen.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass zwischen der Schutzhülle und der Sicherheitshülle mindestens eine zusätzliche Zwischenlage angeordnet ist, die die Schutzhülle zumindest teilweise, vorzugsweise voll- ständig, umgibt. Auf diese Weise kann eine zusätzliche Schutzlage zur Erhöhung der Sicherheit des Druckbehälters besonders einfach an der Schutzvorrichtung angeordnet werden. Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass mindestens eine Zwischenlage Fasern, beispielsweise GFK-Fasern, CFK-Fasern, Aramidfäden und/oder Metallfäden, umfasst.
Vorteilhaft kann es hierbei sein, wenn die mindestens eine Zwischenlage ein gewebtes Material, insbesondere ein aus Fasern, beispielsweise den GFK- Fasern, CFK-Fasern, Aramidfäden oder Metallfäden, gewebtes Material umfasst. Auf diese Weise kann ein wirksamer zusätzlicher Schutz des mittels der Schutzvorrichtung zu schützenden Druckspeichers erfolgen. Die mindestens eine Zwischenlage wird vorzugsweise im Wesentlichen lose auf die Schutzhülle aufgebracht und erst durch die Festlegung der Sicherheitshülle an der Schutzhülle fixiert. Diese Festlegung kann durch eine Klemmwirkung der Sicherheitshülle beim Schrumpfen derselben und/oder durch eine Adhä- sionsbeschichtung der Sicherheitshülle erfolgen.
Günstig kann es sein, wenn die Schutzvorrichtung eine Transport- und Lagervorrichtung zum Transportieren und/oder Lagern der Schutzvorrichtung samt des darin angeordneten Druckbehälters umfasst. Die Transport- und Lagervorrichtung umfasst vorzugsweise mindestens zwei lösbar miteinander ver- bindbare Aufnahmeelemente zum Aufnehmen der Schutzvorrichtung und des darin angeordneten Druckbehälters. Mittels der Transport- und Lagervorrichtung kann insbesondere eine einfache Handhabung und/oder eine Stapelung von mehreren mit jeweils einer Schutzvorrichtung versehenen Druckspeichern ermöglicht werden.
Die mindestens zwei Aufnahmeelemente sind vorzugsweise mittels mindestens einer Nut-Feder-Verbindung miteinander verbindbar. Auf diese Weise kann insbesondere ein unerwünschtes Verdrehen der vorzugsweise zumindest näherungsweise um eine Achse rotationssymmetrischen Aufnahmeelemente gegeneinander wirksam verhindert werden.
Eine besonders kostengünstige Ausgestaltung der Aufnahmeelemente ist ins- besondere dann möglich, wenn die mindestens zwei Aufnahmeelemente miteinander identisch sind. Auf diese Weise kann die Transport- und Lagervorrichtung besonders einfach und kostengünstig hergestellt werden.
Vorteilhaft kann es sein, wenn in mindestens einem der Aufnahmeelemente mindestens eine Ausnehmung zur Durchführung mindestens einer Anschlussvorrichtung des Druckbehälters vorgesehen ist. Auf diese Weise kann dem Druckbehälter auch bei montierter Transport- und Lagervorrichtung Gas zugeführt oder aus dem Druckbehälter Gas entnommen werden. Die Transport- und Lagervorrichtung weist vorteilhafterweise mindestens einen Vorsprung auf, welcher sich im montierten Zustand der Schutzvorrichtung in einer Richtung weiter von dem Druckbehälter weg erstreckt, als eine Anschlussvorrichtung des Druckbehälters sich in dieser Richtung von dem Druckbehälter weg erstreckt. Auf diese Weise kann insbesondere bei unsachge- mäßer Handhabung der Schutzvorrichtung und des darin angeordneten Druckbehälters vermieden werden, dass eine Anschlussvorrichtung des Druckbehälters beschädigt wird.
Der Vorsprung ist vorzugsweise ringförmig ausgebildet, so dass ein Schutzring um die Anschlussvorrichtung gebildet ist.
Eine besonders stabile Verbindung der Aufnahmeelemente miteinander ist insbesondere dann möglich, wenn hierzu Haltebänder, beispielsweise elastische, spannbare, crimpbare und/oder hochfeste Haltebänder, verwendet werden. Insbesondere Haltebänder, welche zur Palettenumreifung verwendet werden, ermöglichen hierbei eine besonders stabile Verbindung der beiden Aufnahmeelemente miteinander. Vorteilhafterweise schließen die Aufnahmeelemente im verbundenen Zustand derselben einen Hohlraum ein, dessen Ausmaße zumindest näherungsweise denjenigen entsprechen, welche eine Kombination aus einem Druckbehälter, einer Schutzhülle und einer Sicherheitshülle im montierten Zustand aufweist, so dass die Kombination im Wesentlichen spielfrei in den Aufnahmeelementen aufgenommen werden kann.
Die erfindungsgemäße Schutzvorrichtung eignet sich insbesondere zur Verwendung in einer Speichervorrichtung zur Speicherung eines unter Druck stehenden Gases, umfassend mindestens einen Druckbehälter und mindestens eine erfindungsgemäße Schutzvorrichtung.
Die erfindungsgemäße Speichervorrichtung weist vorzugsweise die vorstehend im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung beschriebe- nen Merkmale und/oder Vorteile auf.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der mindestens eine Druckbehälter ein mobiler Druckbehälter, beispielsweise ein Druckbehälter für Wasserstoff (eine Wasserstoff-Gasflasche), ist. Ein solcher Druckbehälter eignet sich insbe- sondere zur Verwendung in mit Wasserstoff betriebenen Fahrzeugen, beispielsweise in Automobilen.
Als Fahrzeuge kommen aber auch andere Landfahrzeuge, Wasserfahrzeuge, Luftfahrzeuge und Raumfahrzeuge in Betracht.
Der vorliegenden Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Schützen eines Druckbehälters bereitzustellen, welches einfach durchführbar und kostengünstig ist und einen zuverlässigen Schutz des Druckbehälters ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine Schutzhülle an dem Druckbehälter angeordnet wird und dass eine Sicherheitshülle an der Schutzhülle angeordnet wird, wobei die Sicherheitshülle ein Material umfasst, welches sich unter Wärmeeinwirkung zusammenzieht.
Das erfindungsgemäße Verfahren weist vorzugsweise die vorstehend im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung und/oder der erfindungsgemäßen Speichervorrichtung beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile auf.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Sicherheitshülle erwärmt wird, um die Sicherheitshülle an der Schutzhülle festzulegen. Auf diese Weise ist insbesondere eine stabile, formschlüssige Anordnung de Sicherheitshülle an der Schutzhülle möglich.
Das Material der Sicherheitshülle wird vorzugsweise so gewählt, dass nach Durchführung des Erwärmungsvorgangs die Sicherheitshülle im Wesentlichen dehnungsinvariant ist, so dass sich die Ausdehnung der Sicherheitshülle auch bei einer Änderung der Ausmaße des Druckbehälters aufgrund einer Beladung desselben mit unter Druck stehendem Gas oder einer Entladung des Druckbehälters nicht ändert.
Günstig kann es sein, wenn vor dem Anordnen der Schutzhülle an dem Druckbehälter mindestens eine Anschlussvorrichtung des Druckbehälters, mittels welcher dem Druckbehälter Gas zuführbar und/oder mittels welcher aus dem Druckbehälter Gas entnehmbar ist, mit einer temporären Abdeckung versehen wird, welche verhindert, dass die mindestens eine Anschlussvorrichtung beim Anordnen der Schutzhülle an dem Druckbehälter verunreinigt wird . Auf diese Weise ist insbesondere eine Anordnung der erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung an einem bereits fertigmontierten Druckbehälter mit daran angeordneten Anschlussvorrichtungen möglich.
Eine besonders einfache Ausgestaltung der Schutzhülle ist insbesondere dann möglich, wenn der Druckbehälter zur Herstellung der Schutzhülle mit einem Schaumstoff umschäumt wird . Auf diese Weise ist insbesondere eine einteilige Schutzhülle besonders einfach herstellbar.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass vor dem Erwärmen der Sicherheitshülle zur Festlegung derselben an der Schutzhülle mindestens eine Zwischenlage zwischen die Schutzhülle und die Sicherheitshülle eingebracht wird . Auf diese Weise kann der Druckbehälter zusätzlich geschützt werden. Die Zwischenlage kann fest mit der Schutzhülle verbunden werden, bevor die Sicherheitshülle aufgebracht und erwärmt wird . Alternativ hierzu kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Zwischenlage lediglich zwischen die Schutzhülle und die Sicherheitshülle gelegt wird . Erst durch die Erwärmung der Sicherheitshülle wird die Zwischenlage dann zusammen mit der Sicherheits- hülle an der Schutzhülle festgelegt.
Ferner können die erfindungsgemäße Schutzvorrichtung, die erfindungsgemäße Speichervorrichtung und/oder das erfindungsgemäße Verfahren zum Schützen eines Druckbehälters die nachfolgend beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile aufweisen :
Ein Druckspeicher kann beispielsweise ein sogenannter Typ-B-Druckgasspeicher sein, welcher einen Wasserstoff-dichten Metall-Innenbehälter aufweist und mit einer in Epoxyharz eingelagerten äußeren Glasfaserumwicklung versehen ist. Ein solcher Druckbehälter kann besonders leicht ausgebildet werden.
Vorzugsweise kann der Druckbehälter Gas mit einem Druck von mindestens ungefähr 350 bar, insbesondere mindestens ungefähr 500 bar, speichern.
Vorteilhaft ist es, wenn mindestens ein Kilogramm Wasserstoff in dem Druckbehälter speicherbar ist. Die erfindungsgemäße Speichervorrichtung kann vorzugsweise als Wechselspeichervorrichtung oder als Bestandteil eines festinstallierten Systems ausgebildet sein. Die erfindungsgemäße Speichervorrichtung ermöglicht vorzugsweise einen Speicherinhalt von mindestens ungefähr 4 Gewichtsprozent, das heißt, dass bei einer Gesamtmasse der Speichervorrichtung von beispielsweise 25 kg mindestens 1 kg Wasserstoff in der Speichervorrichtung gespeichert werden kann. Durch den Aufbau der erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung und/oder der erfindungsgemäßen Speichervorrichtung sowie durch die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Gefahr der Ansammlung von Gasen wirksam verhindert, da die erfindungsgemäße Speichervorrichtung und die erfindungsgemäße Schutzvorrichtung vorzugsweise keine geschlossenen Räume aufweisen, in welchen sich Gas sammeln könnte.
Günstig kann es sein, wenn die Schutzhülle aus einem Material mit gradierter Härte gebildet ist, das heißt, dass sich ausgehend von einer Innenseite der Schutzhülle, mit welcher die Schutzhülle im montierten Zustand an dem
Druckbehälter anliegt, die Porosität, die Härte und/oder die Elastizität des Materials nach außen hin ändert, beispielsweise zunimmt.
Vorteilhaft kann es sein, wenn als Material für die Schutzhülle ein geschlossenporiges Schaumstoffmaterial verwendet wird.
Vorzugsweise beträgt die Dicke der Schutzhülle mindestens ungefähr 2 cm, insbesondere mindestens ungefähr 3 cm. Ferner kann vorgesehen sein, dass die Dicke der Schutzhülle höchstens ungefähr 5 cm beträgt. Vorzugsweise wird die Elastizität der Schutzhülle so gewählt, dass eine Volumenänderung des Druckbehälters bei einer Beladung mit unter Druck stehendem Gas und bei einer Entnahme des Gases aus dem Druckbehälter kompen- siert wird, so dass die Schutzhülle stets dicht an dem Druckbehälter anliegt und sich die äußeren Abmessungen der Schutzhülle nicht verändern.
Eine beispielsweise als Webhülle ausgebildete Zwischenlage dient insbeson- dere dem Schutz des Druckbehälters vor äußerer Beschädigung, beispielsweise Beschädigungen in Form von Schnitten oder durch das Eindringen von Gegenständen. Ferner kann durch eine solche Zwischenlage vorzugsweise verhindert werden, dass größere Teile der Schutzhülle von dem Druckbehälter abgestreift werden.
Vorzugsweise sind sämtliche Bauteile der Schutzvorrichtung, einschließlich der Transport- und Lagervorrichtung aus sortenreinen Materialien (Kunststoffen/Metalllegierungen) gebildet, so dass eine einfache und umweltfreundliche Demontage und Wiederverwertung möglich sind.
Weitere Merkmale und/oder Vorteile der erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung, der erfindungsgemäßen Speichervorrichtung und/oder des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels.
In den Zeichnungen zeigen :
Figur 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine Speichervorrichtung zur
Speicherung eines unter Druck stehenden Gases;
Figur 2 einen schematischen Längsschnitt durch einen Druckbehälter der
Speichervorrichtung aus Figur 1;
Figur 3 einen schematischen Längsschnitt durch den Druckbehälter der Spei- chervorrichtung aus Figur 1, mit daran angeordneter Schutzhülle einer Schutzvorrichtung der Speichervorrichtung und temporären Abdeckungen an Anschlussvorrichtungen des Druckbehälters; Figur 4 einen schematischen Längsschnitt durch den Druckbehälter der Speichervorrichtung aus Figur 1, mit daran angeordneter Schutzhülle, temporären Abdeckungen für die Anschlussvorrichtungen des Druckbehälters und einer zusätzlichen Zwischenlage;
Figur 5 eine schematische Seitenansicht einer Speichervorrichtung mit einer
Transport- und Lagervorrichtung im montierten Zustand;
Figur 6 einen schematischen vertikalen Schnitt durch ein Aufnahmeelement der Transport- und Lagervorrichtung aus Figur 5;
Figur 7 eine schematische Darstellung einer Draufsicht auf das Aufnahmeelement aus Figur 6 mit Blickrichtung in Richtung des Pfeiles 7 in Figur 6; und
Figur 8 eine schematische Darstellung einer Draufsicht auf das Aufnahmeelement aus Figur 6 mit Blickrichtung in Richtung des Pfeiles 8 in Figur 6. Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in sämtlichen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
Eine in den Figuren 1 bis 8 dargestellte, als Ganzes mit 100 bezeichnete Speichervorrichtung umfasst einen Druckbehälter 102 zur Speicherung von unter Druck stehendem Gas, beispielsweise Wasserstoff, eine Schutzvorrichtung 104 zum Schützen des Druckbehälters 102 und eine Transport- und Lagervorrichtung 106 zum Transportieren und Lagern der Kombination aus Druckbehälter 102 und Schutzvorrichtung 104 der Speichervorrichtung 100. Der Druckbehälter 102 ist beispielsweise als Typ-3-Druckbehälter ausgebildet und umfasst als solcher einen Wasserstoff-dichten Metall-Innenbehälter, welcher mit einer Epoxyharz eingelagerten äußeren Glasfaserumwicklung umgeben ist. Der Druckbehälter 102 weist einen mittigen zylindrischen Abschnitt 108 auf, welcher von zwei an den gegenüberliegenden Enden des zylindrischen Abschnitts 108 angeordneten, kalottenförmigen Endabschnitten 110 begrenzt ist.
Der zylindrische Abschnitt 108 und die kalottenförmigen Endabschnitte 110 begrenzen einen Innenraum 112 des Druckbehälters 102, in welchem das zu speichernde Gas aufgenommen werden kann. Jeder der kalottenförmigen Endabschnitte 110 des Druckbehälters 102 ist mit einer Anschlussvorrichtung 114 versehen, wobei eine in den Figuren 1 bis 4 auf der linken Seite dargestellte Anschlussvorrichtung 114 des Druckbehälters 102 eine Beladevorrichtung 116 zum Beladen des Druckbehälters 102 mit Gas und eine Schnellkupplung 118 zum Anschließen einer Leitung für das dem Druckbehälter 102 zuzuführende Gas umfasst.
Die auf der in den Figuren 1 bis 4 rechten Seite des Druckbehälters 102 angeordnete Anschlussvorrichtung 114 umfasst eine Entnahmevorrichtung 120 zur Entnahme von Gas aus dem Druckbehälter 102 und eine Schnellkupplung 122 zum Anschließen einer (nicht dargestellten) Entnahmeleitung für das aus dem Druckbehälter 102 zu entnehmende Gas.
Die Entnahmevorrichtung 120 und die Beladevorrichtung 116 können funktionell auch in einer gemeinsamen Anschlussvorrichtung 114 mit einer Schnell- kupplung 118 zusammengefasst sein, so dass nur ein kalottenförmiger Endabschnitt 110 des Druckbehälters 102 mit einer Anschlussvorrichtung 114 ausgerüstet ist.
Der Druckbehälter 102 ist zum Schutz desselben mittels der Schutzvorrichtung 104 umgeben. Die Schutzvorrichtung 104 umfasst eine Schutzhülle 124, welche im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet ist und ein beispielsweise elastisches
Schaumstoffmaterial umfasst. Die Schutzhülle 124 liegt dicht an dem Druckbehälter 102 an, so dass der Druckbehälter 102 spielfrei in der Schutzhülle 124 der Schutzvorrichtung 104 gehalten ist.
Die Schutzhülle 124 umgibt den Druckbehälter 102 nicht nur im Bereich des zylindrischen Abschnitts 108, sondern auch in den Bereichen der kalottenför- migen Endabschnitte 110, so dass der Druckbehälter 102 formschlüssig in der Schutzhülle 124 gehalten ist.
Die Schutzhülle 124 ist insbesondere aufgrund der Materialwahl so ausgebil- det, dass eine bei der Beladung und bei der Entladung des Druckbehälters 102 erfolgende Volumenänderung des Druckbehälters 102 von der Schutzhülle 124 aufgenommen wird, so dass die äußeren Abmessungen der Schutzhülle 124 stets zumindest näherungsweise konstant bleiben. Für einen zusätzlichen Schutz des Druckbehälters 102 mittels der Schutzvorrichtung 104 umfasst die Schutzvorrichtung 104 eine Zwischenlage 126, welche beispielsweise als eine Webhülle aus GFK-Fasern, CFK-Fasern, Ara- midfäden oder Metallfäden gebildet ist und die Schutzhülle 124 umgibt. Ferner umfasst die Schutzvorrichtung 104 zum Schutz des Druckbehälters 102 eine Sicherheitshülle 128, welche ein Material umfasst, das sich unter Wärmeeinwirkung zusammenzieht.
Die Sicherheitshülle 128 ist ebenfalls im Wesentlichen zylinderförmig ausgebil- det und umgibt die Zwischenlage 126 der Schutzvorrichtung 104.
Aufgrund der Materialwahl der Sicherheitshülle 128 kann die Zwischenlage 126 mittels der Sicherheitshülle 128 an der Schutzhülle 124 festgelegt werden, wenn die Sicherheitshülle 128 erwärmt wird und sich hierdurch zusammenzieht.
Wie insbesondere Figur 5 zu entnehmen ist, umfasst die Speichervorrichtung 100 die beispielsweise aus Kunststoff, insbesondere Polypropylen (PP), gebildete Transport- und Lagervorrichtung 106, welche zwei identische, beispielsweise als Spritzgussbauteile ausgebildete, Aufnahmeelemente 130 zum Aufnehmen der Schutzvorrichtung 104 und des darin angeordneten Druckbehälters 102 umfasst.
Wie insbesondere Figur 6 zu entnehmen ist, ist jedes der Aufnahmeelemente 130 der Transport- und Lagervorrichtung 106 der Speichervorrichtung 100 im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildet und umfasst einenends einen Verbindungsabschnitt 132, an welchem die beiden Aufnahmeelemente 130 miteinan- der verbindbar sind, und anderenends einen Befestigungsbereich 134 mit mehreren, beispielsweise sechs, Befestigungsöffnungen 136.
Die Befestigungsöffnungen 136 in dem Befestigungsbereich 134 dienen der Durchführung einer Befestigungsvorrichtung 138 der Transport- und Lagervorrichtung 106, mittels welcher die Aufnahmeelemente 130 aneinander festgelegt werden können.
In dem Befestigungsbereich 134 des Aufnahmeelements 130 ist ein platten- förmiges Anschlagelement 140 vorgesehen, an welchem im montierten Zu- stand der Speichervorrichtung 100 die Schutzvorrichtung 104, insbesondere die Schutzhülle 124, anliegt und welches im montierten Zustand der Speichervorrichtung 100 eine unerwünschte Bewegung der Schutzvorrichtung 104 samt Druckbehälter 102 relativ zu den Aufnahmeelementen 130 längs einer Längsmittelachse 164 der Speichervorrichtung 100 verhindert.
Ein im montierten Zustand der Transport- und Lagervorrichtung 106 durch die Aufnahmeelemente 130 gebildeter Innenraum 142 der Transport- und Lagervorrichtung 106 weist im Wesentlichen dieselben Ausmaße auf wie die Schutz- Vorrichtung 104, so dass die Schutzvorrichtung 104 spielfrei in dem Innenraum 142 der Transport- und Lagervorrichtung 106 aufgenommen werden kann. Die Aufnahmeelemente 130 weisen ferner Ausnehmungen 144 in den Anschlagelementen 140 auf, durch welche sich im montierten Zustand der Speichervorrichtung 100 die Anschlussvorrichtungen 114, insbesondere die Schnellkupplungen 118, 122 der Anschlussvorrichtungen 114, erstrecken können.
Um eine unbeabsichtigte Beschädigung der Anschlussvorrichtungen 114 zu vermeiden, ist der Befestigungsbereich 134 der Aufnahmeelemente 130 als ein ringförmiger Vorsprung 146 ausgebildet, so dass die durch die Ausnehmungen 144 ragenden Anschlussvorrichtungen 114 geschützt werden.
Der Verbindungsabschnitt 132 der Aufnahmeelemente 130 umfasst jeweils eine mindestens sechsteilige Nut-Feder-Verbindung 148 mit mindestens sechs Federn 150 und entsprechend mindestens sechs Nuten 152. Mittels der Nut-Feder-Verbindungen 148 kann ein unerwünschtes Verdrehen der Aufnahmeelemente 130 gegeneinander wirksam verhindert werden.
Die Federn 150 und die Nuten 152 sind dabei so ausgebildet, dass ein Verdrehen der Aufnahmeelemente 130 gegeneinander auch dann wirksam verhindert wird, wenn die Aufnahmeelemente 130 an den Verbindungsabschnitten 132 nicht vollständig aneinander anliegen.
Hierdurch ist eine Ausgleichsmöglichkeit zum Ausgleichen einer Fertigungstoleranz bei der Fertigung der Schutzvorrichtung 104 und/oder der Transport- und Lagervorrichtung 106 gegeben.
Die Federn 150 sind vorzugsweise kleiner als die entsprechenden Nuten 152 ausgebildet, so dass die Nut-Feder-Verbindungen 148 leichtgängig sind. Die Gesamthöhe hi eines jeden Aufnahmeelements 130 ist dabei die Summe der Innenzylinderhöhe h3, welche im Wesentlichen der Hälfte der Länge des Innenraums 142 der Transport- und Lagervorrichtung 106 im montierten Zu- stand derselben entspricht, der Schutzringhöhe h2 eines Schutzrings 154, welcher durch den Vorsprung 146 in dem Befestigungsbereich 134 der Aufnahmeelemente 130 gebildet wird, und der Toleranzhöhe h4 der Nut-Feder- Verbindungen 148. Die Schutzringhöhe h2 des Schutzrings 154 wird so gewählt, dass diese größer ist als die Erstreckung der Anschlussvorrichtungen 114 in axialer Richtung der Druckbehälter 102 längs der Längsmittelachse 164 über einen Rand der Schutzvorrichtung 104 hinaus, so dass die Anschlussvorrichtungen 114 nicht über den Befestigungsbereich 134 der Aufnahmeelemente 130 hinausragen.
Aufgrund der Toleranzhöhe h4 kann eine Anpassung an Fertigungstoleranzen sowohl der Schutzvorrichtung 104 als auch der Transport- und Lagervorrichtung 106 erfolgen. Grundsätzlich können die Aufnahmeelemente 130 umfangseitig ununterbrochen ausgebildet sein, so dass der Innenraum 142 im montierten Zustand der Transport- und Lagervorrichtung 106 mit Ausnahme der Ausnehmungen 144 geschlossen ausgebildet ist. Bei der in den Figuren 5 bis 8 dargestellten Ausführungsform ist hingegen keine solche massive Ausgestaltung vorgesehen. Vielmehr umfasst jedes der Aufnahmeelemente 130 eine Mehrzahl von Druckstäben 156, beispielsweise sechs bis zwölf, Druckstäbe 156, welche den Verbindungsabschnitt 132 mit dem Befestigungsbereich 134 der Aufnahmeelemente 130 verbinden. Zur zu- sätzlichen Stabilisation der Druckstäbe 156 sind ferner ringförmige Querspanten 158 vorgesehen. Wie insbesondere den Figuren 5 und 6 zu entnehmen ist, sind die Befestigungsöffnungen 136 in dem Befestigungsbereich 134 eines jeden Aufnahmeelements 130 mit Mulden 160 versehen, in welchen beispielsweise ungefähr 10 mm bis ungefähr 15 mm breite Spanngurte 162 der Befestigungsvorrich- tung 138 im montierten Zustand der Transport- und Lagervorrichtung 106 verlaufen.
Die Spanngurte 162 sind dabei nicht durch bezüglich der Längsmittelachse 164 der Aufnahmeelemente 130 einander gegenüberliegend angeordnete Befesti- gungsöffnungen 136 geführt, so dass die Spanngurte 162 nicht über die Ausnehmungen 144 in den Aufnahmeelementen 130 laufen und somit ein ungehinderter Zugang zu den Anschlussvorrichtungen 114 des Druckbehälters 102 gewährleistet ist. Die Herstellung der vorstehend beschriebenen Speichervorrichtung 100 funktioniert wie folgt:
Ein handelsüblicher Druckbehälter 102 mit den Anschlussvorrichtungen 114 (Figur 2) wird zur Anordnung der Schutzhülle 124 dadurch vorbereitet, dass die Anschlussvorrichtungen 114 mit temporären Abdeckungen 166 versehen werden, um bei der Herstellung der Schutzhülle 124 eine Verunreinigung der Anschlussvorrichtung 114 zu verhindern.
Wie insbesondere Figur3 zu entnehmen ist, wird dann die im Wesentlichen zylinderförmige Schutzhülle 124 auf den Druckbehälter 102 aufgebracht, insbesondere auf denselben aufgeschäumt. Dabei wird vorzugsweise ein Kunststoffmaterial verwendet, welches einen geschlossen-porigen Schaum ergibt, wobei durch eine gradierte Aufbringung der Schutzhülle 124 eine Schaumhärte vorzugsweise nach außen hin zunimmt.
Die Dicke der Schutzhülle 124 beträgt nach deren Fertigstellung vorzugsweise ungefähr 3 cm im Bereich des zylindrischen Abschnitts 108. Anschließend wird, wie in Figur 4 dargestellt, die Zwischenlage 126 auf die Schutzhülle 124 aufgebracht. Diese beispielsweise als Webhülle ausgebildete Zwischenlage 126 kann dabei mittels einer Niedertemperatur-Schrumpfhülle mit harter Oberfläche in Position gehalten werden.
Zur Vervollständigung der Schutzvorrichtung 104 wird die Sicherheitshülle 128 auf die Zwischenlage 126 und die Schutzhülle 124 geschoben und durch Erwärmen der Sicherheitshülle 128 auf der Zwischenlage 126 und der Schutzhülle 124 festgelegt.
Anschließend können die temporären Abdeckungen 166 von den Anschlussvorrichtungen 114 entfernt werden.
Die Aufnahmeelemente 130 werden von beiden Seiten auf die Schutzvorrich- tung 104 und den darin angeordneten Druckbehälter 102 aufgeschoben, so dass die Schutzvorrichtung 104 mit dem Druckbehälter 102 in dem Innenraum 142 der Transport- und Lagervorrichtung 106 spielfrei aufgenommen ist.
Durch die Befestigungsöffnungen 136 in den Befestigungsbereichen 134 wird nun eine Vielzahl von Spanngurten 162 der Befestigungsvorrichtung 138 geführt und anschließend gespannt, wodurch die Aufnahmeelemente 130 gegeneinander gepresst werden und so aneinander festgelegt werden.
Ein Verdrehen der Aufnahmeelemente 130 relativ zueinander ist aufgrund der ineinandergreifenden Nut-Feder-Verbindungen 148 wirksam verhindert.
Die so hergestellte Speichervorrichtung 100 ermöglicht eine sichere Speicherung von unter Druck stehendem Gas in dem Druckbehälter 102 aufgrund der Schutzvorrichtung 104.
Insbesondere dann, wenn die Befestigungsöffnungen 136 in den Befestigungsbereichen 134 der Aufnahmeelemente 130 groß genug ausgebildet sind, können die Befestigungsöffnungen 136 als Griffe 168 dienen, so dass eine einfachere Handhabung der Speichervorrichtung 100 möglich ist.
Insbesondere aufgrund der Transport- und Lagervorrichtung 106 ist dann eine besonders einfache Handhabung der Speichervorrichtung 100 möglich.
Die Speichervorrichtung 100 ist für den Einsatz sowohl als ortsfester als auch als ortsbeweglicher Speicher vorgesehen.
Bezugszeichenliste
100 Speichervorrichtung
102 Druckbehälter
104 Schutzvorrichtung
106 Transport- und Lagervorrichtung
108 zylindrischer Abschnitt
110 kalottenförmiger Endabschnitt
112 Innenraum
114 Anschlussvorrichtung
116 Beladevorrichtung
118 Schnellkupplung
120 Entnahmevorrichtung
122 Schnellkupplung
124 Schutzhülle
126 Zwischenlage
128 Sicherheitshülle
130 Aufnahmeelement
132 Verbindungsabschnitt
134 Befestigungsbereich
136 Befestigungsöffnung
138 Befestigungsvorrichtung
140 Anschlagelement
142 Innenraum
144 Ausnehmung
146 Vorsprung
148 Nut-Feder- Verbindung
150 Feder
152 Nut
154 Schutzring
156 Druckstäbe
158 ringförmiger Querspant 160 Mulde
162 Spanngurte
164 Längsmittelachse
166 temporäre Abdeckung
168 Griff
hi Gesamthöhe h2 Schutzringhöhe h3 Innenzylinderhöhe h4 Toleranzhöhe

Claims

Patentansprüche
Schutzvorrichtung (104) für einen Druckbehälter (102) zur Speicherung eines unter Druck stehenden Gases, umfassend
eine Schutzhülle (124) zur Umhüllung des Druckbehälters (102) und
eine Sicherheitshülle (128) zur Umhüllung der Schutzhülle (124), wobei die Sicherheitshülle (128) ein Material umfasst, das sich unter Wärmeeinwirkung zusammenzieht.
Schutzvorrichtung (104) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzhülle (124) ein Schaumstoffmaterial umfasst.
Schutzvorrichtung (104) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzhülle (124) formschlüssig an dem Druckbehälter (102) festlegbar oder festgelegt ist.
Schutzvorrichtung (104) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitshülle (128) ein Kunststoffmaterial, insbesondere ein vernetztes Kunststoffmaterial, umfasst.
Schutzvorrichtung (104) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitshülle (128) zumindest abschnittsweise als ein Schrumpfschlauch ausgebildet ist.
Schutzvorrichtung (104) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Schutzhülle (124) und der Sicherheitshülle (128) mindestens eine zusätzliche, die Schutzhülle (124) umgebende Zwischenlage (126) angeordnet ist.
Schutzvorrichtung (104) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Zwischenlage (126) Fasern und/oder ein gewebtes Material umfasst.
Schutzvorrichtung (104) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzvorrichtung (104) eine Transport- und Lagervorrichtung (106) umfasst, welche mindestens zwei lösbar miteinander verbindbare Aufnahmeelemente (130) zum Aufnehmen der Schutzvorrichtung (104) und des darin angeordneten Druckbehälters (102) umfasst.
Schutzvorrichtung (104) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Aufnahmeelemente (130) miteinander identisch sind .
Schutzvorrichtung (104) nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einem der Aufnahmeelemente (130) mindestens eine Ausnehmung (144) zur Durchführung mindestens einer Anschlussvorrichtung (114) des Druckbehälters (102) vorgesehen ist.
Schutzvorrichtung (104) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Transport- und Lagervorrichtung (106) mindestens einen Vorsprung (146) aufweist, welcher sich im montierten Zustand der Schutzvorrichtung (104) in einer Richtung weiter von dem Druckbehälter (102) weg erstreckt, als eine Anschlussvorrichtung (114) des Druckbehälters (102) sich in dieser Richtung von dem Druckbehälter (102) weg erstreckt.
Speichervorrichtung (100) zur Speicherung eines unter Druck stehenden Gases, umfassend mindestens einen Druckbehälter (102) und mindestens eine Schutzvorrichtung (104) nach einem der Ansprüche 1 bis
13. Verfahren zum Schützen eines Druckbehälters (102), umfassend :
Anordnen einer Schutzhülle (124) an dem Druckbehälter (102); Anordnen einer Sicherheitshülle (128) an der Schutzhülle (124), wobei die Sicherheitshülle (128) ein Material umfasst, welches sich unter Wärmeeinwirkung zusammenzieht.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitshülle (128) erwärmt wird, um die Sicherheitshülle (128) an der Schutzhülle (124) festzulegen.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Durchführung des Erwärmungsvorgangs mindestens eine Zwischenlage (126) zwischen die Schutzhülle (124) und die Sicherheitshülle (128) eingebracht wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckbehälter (102) zur Herstellung der Schutzhülle (124) mit einem Schaumstoff umschäumt wird.
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