用于压力容器的压力卸载的系统的制作方法

1.本发明从一种用于压力容器的压力卸载的系统和方法出发。本发明还包括一种机动车，该机动车包括用于压力容器的压力卸载的系统。


背景技术：

2.用于接收动力燃料的压力容器从现有技术中已知并且尤其用于机动车中。主要是在以气体形式的动力燃料、例如氢气的情况下，动力燃料此在高压下被存放。在已知的氢气应用中，动力燃料例如以350bar至700bar的压力被储存。在温度升高的情况下，尤其是在发生车辆起火的情况下，箱内压力进一步升高并且能够导致压力容器的爆裂，这通常意味着对相关周围区域的大的破坏。出于这个原因，尤其是用于具有高蒸汽压力的动力燃料、例如氢气的压力容器必须具有相应的减压装置。然而，从现有技术中已知的减压装置在此尤其具有这种缺点：它们以机械方式触发并且在此对于例如在振动的情况下的错误触发来说具有成问题的鲁棒性，因为这些解决方案都包含由玻璃制成的元件。


技术实现要素：

3.本发明的主题根据第一方面是具有独立系统权利要求的特征的系统，并且根据第二方面是具有独立方法权利要求的特征的方法。本发明的另外的特征和细节由相应的从属权利要求、说明书和附图中得出。在此，结合根据本发明的系统所描述的特征和细节当然也适用于结合根据本发明的方法所描述的特征和细节，并且反之亦然，使得关于对各个发明方面的公开内容总是相互参考或总是可以相互参考。
4.根据本发明的用于压力容器的压力卸载的系统尤其用于在电压供给中断的情况下排出处于压力下的动力燃料的可能性。在此，本主题的系统的优点尤其能够从以下事实中看出：通过应用该系统也能够在没有电压供给的情况下以缓慢且安全的方式使处于压力下的压力容器排空，使得能够使爆裂危险最小化或消除。
5.在此，根据本发明的用于压力容器的压力卸载的系统包括：用于接收动力燃料的压力容器、用于阻断在压力容器和消耗器侧之间的通道的截止阀、用于从压力容器中排出动力燃料的第一安全阀和用于从压力容器中排出动力燃料的第二安全阀。在此，本主题的系统的特征在于，第一安全阀形成为常闭阀，并且，第二安全阀至少在压力容器内的压力高于阈值的情况下形成为持续打开的阀。
6.根据本发明的用于压力容器的压力卸载的系统尤其能够使用在燃料电池运行的车辆中，在所述燃料电池运行的车辆中将氢气用作动力燃料。然而，根据本发明的系统也能够使用在内燃机运行的车辆中，在所述内燃机运行的车辆中将气体和/或汽油用作动力燃料。除了应用在乘用车或者载重车中之外，根据本发明的系统在此也能够使用在船舶或者飞行物或类似物中。在本发明的范畴内，“常闭阀”尤其应理解为要主动打开的阀，该阀在没有给该阀供给电流的状态下自动地关闭。反之，“常开阀”尤其应理解为要主动关闭的阀，该阀在没有给该阀供给电流的状态下至少在压力容器内的压力高于阈值的情况下自动地打
开或保持打开。在此，压力的阈值尤其与压力容器类型和所使用的动力燃料的类型以及压力容器的或动力燃料的相关温度有关。因此，对于氢气作为动力燃料来说合适的阈值例如可以在20bar至200bar之间、优选在50bar至100bar之间、尤其为100bar。优选，两个安全阀在它们的动力燃料流速或者说动力燃料流出速率方面不同，其中，第二安全阀尤其具有比第一安全阀明显更低的动力燃料流速或者说动力燃料流出速率。有利地，在此如此确定第二安全阀的开口的尺寸，使得相关动力燃料的流出速率如此小，使得不会产生危险。在氢气用作动力燃料的情况下，尤其能够如此确定第二安全阀的开口的尺寸，使得氢气从箱中的排出在从几小时至几天的时间段内进行，或者说该箱在该时间间隔内至少被排空到这种程度：该箱在发生火灾时也是安全的且受保护以防爆裂。
7.在供给电流时安全地排出过压的范畴内，根据本发明尤其能够设置，第一安全阀如此构造，使得在以最小电流量进行的电流供给期间该第一安全阀能够被打开和关闭，其中，打开过程尤其能够通过压力容器内的压力来控制。在此，常闭阀尤其能够如此构造，使得该常闭阀在压力容器的压力超过阈值时被打开。反之，常开阀尤其能够如此构造，使得该常开阀在供给电流的情况下不能被打开并且在最小电流供给量期间保持完全关闭、尤其是主动被关闭。
8.在根据本发明的用于压力容器的压力卸载的系统的构造得特别小且紧凑的布置的范畴内，根据本发明能够有利地设置，第一和第二安全阀组合在组件中，其中，该组件优选至少部分地布置在压力容器内。
9.为了确保在无电流状态下也以结构上能够简单制造的方式受控地排出过压，尤其地，根据本发明还能够设置，第二安全阀具有气体流动路径用以受控地排出动力燃料，其中，该气体流动路径优选使压力容器的内部空间与周围环境连通。在此，气体流动路径的引入例如能够通过钻孔等实现。
10.在结构上能够简单制造的、特别安全且受控地排出动力燃料的实施的范畴内，根据本发明还能够设置，气体流动路径具有针对性引入的狭窄部位，该狭窄部位用于限制通流，其中，该狭窄部位如此构造，使得流速不超过每升箱容积6ncm3/h的值。在此，尤其应如此限制该通流，使得在箱压力最大设置例如为700bar且压力在加料的情况下附加地由温度决定地提高的情况下该通流不超过法律规定的例如为6ncm3/hl的排出速率。
11.在供给电流时关闭本主题的气体流动路径的结构上能够简单制造的可能性的范畴内，根据本发明尤其能够设置，第二安全阀具有关闭元件，该关闭元件如此构造并且布置在第二安全阀内，使得在以最小所需电流量供给电流时该第二安全阀主动地关闭第二安全阀的气体流动路径。在此，关闭元件能够例如本身以优选主动通电的阀或者阀元件的形式构造，该阀或者阀元件例如在没有控制器的情况下直接与能量供给部连接并且在有电流供给的情况下关闭本主题的气体流动路径。仅在电流供给或者说能量供给失效的情况下，阀或者说阀元件运动到无电流的、打开的状态中，使得能够引发根据本发明设置的、箱内容物的安全且受控的排出。
12.为了始终保持动力燃料箱或者说压力容器内的动力燃料的余量，使得在恢复电流供给之后能够实现由本主题的动力燃料箱驱动的车辆的直接继续运行，根据本发明尤其能够设置，第二安全阀具有用于施加弹簧力的弹簧元件，其中，弹簧元件如此构造并且布置在第二安全阀内，使得在压力容器内的压力低于阈值的情况下，气体流动路径也能够在无电
流状态下被关闭。以这种方式确保了，第二阀至少在压力容器内的压力高于阈值的情况下形成为常开阀。在此，弹簧元件尤其能够布置在本主题的关闭元件上。在此，能够进行弹簧元件的尺寸确定，尤其是在考虑在火灾时能具有的最高温度(例如2000k)和能假定的最低周围环境温度(例如250k)以及能测量出的最大箱设计压力(例如800bar)的情况下进行。然后，通过将在能具有的最高温度时的最大箱设计压力外推到能具有的最低周围环境温度时的最大箱设计压力，能够确定最大所需的压力降低(在这里在250k时例如为100bar)。因而，例如能够如此设定弹簧力，使得第二阀在压力容器中的压力低于100bar的情况下关闭并且一些残余动力燃料因而始终保留在压力容器内。
13.在特别安全和/或快速地将动力燃料从压力容器中排出的范畴内，根据本发明还能够设置，第一和/或第二安全阀与排气管线连接，用以安全地排出动力燃料。在根据本发明的系统在机动车内的布置的范畴内，排气管线可以例如从车辆上部、例如从车顶引出。作为排气管线的替代或者补充，也能够设置布置在第一和/或第二安全阀的出口部位的主动通气源或类似物，用以安全地排出动力燃料。
14.作为排气管线或主动排气源的替代或者补充，在本发明的范畴内也可设想，设置催化表面，用以与待排出的动力燃料发生受控的化学反应。在此，合适的催化表面能够布置在用于排出动力燃料的管线系统内或者例如在将动力燃料从管线系统中排出的排出部的下游。在集成有用于与待排出的动力燃料发生受控化学反应的催化表面的成本特别有利的变型方案的范畴内，根据本发明也能够设置，燃料电池运行的车辆的燃料电池堆起到催化表面的作用。
15.此外，一种用于实施压力容器内的压力卸载的方法也是本发明的主题，尤其是在使用上述系统的情况下实施。在此，本主题的方法包括以下步骤：达到无电流状态；由于达到该无电流状态而关闭用于从压力容器中排出动力燃料的第一安全阀；由于达到该无电流状态而打开用于从压力容器中排出动力燃料的第二安全阀，在此，本主题的方法的特征在于，至少在压力容器内的压力高于阈值的情况下，通过第二安全阀使动力燃料受控地从压力容器中排出。因此，根据本发明的方法带来与已经参照根据本发明的用于压力容器内的压力卸载的系统详细描述的优点相同的优点。
16.此外，一种包括上述的系统的机动车也是本发明的主题。
附图说明
17.本发明的另外的优点、特征和细节由参考附图详细描述本发明的实施例的以下说明书中得出。在此，在权利要求书和说明书中提到的特征能够分别单独地或者以任意组合的形式对本发明是重要的。
18.附图示出：
19.图1根据第一实施例的、根据本发明的用于压力容器的压力卸载的系统的示意图，
20.图2根据第二实施例的、根据本发明的用于压力容器的压力卸载的系统的局部的示意图，
21.图3根据本发明的用于压力容器的压力卸载的方法的各个步骤的示意图。
具体实施方式
22.在以下附图中，相同的附图标记用于不同实施例的相同技术特征。
23.图1示出根据第一实施例的用于压力容器6的压力卸载的本发明系统2的示意图。
24.在此，本主题的用于压力容器6的压力卸载的系统2包括用于接收动力燃料的压力容器6、用于阻断在压力容器6和消耗器侧12之间的通道的截止阀4、用于从压力容器6中排出动力燃料的第一安全阀8和用于从压力容器6中排出动力燃料的第二安全阀14。在此，本主题的系统2的特征在于，第一安全阀8形成为常闭阀，并且，第二安全阀14至少在压力容器6内的压力高于阈值的情况下形成为常开阀。为了调节消耗器侧的压力，还设置了布置在截止阀下游的精密调节装置10。同样地，在本发明的范畴内能够设置，从在元件6和4之间的路段分支出地布置元件8和14，使得全部的阀技术装置仅布置在箱的一侧。
25.当前，第一安全阀8如此构造，使得在以最小电流量进行的电流供给期间该第一安全阀能够被打开和关闭，其中，打开过程尤其能够通过压力容器6内的压力来控制。
26.在此，第二安全阀14优选具有比第一安全阀8明显更低的动力燃料流速或者说动力燃料流出速率，在此，第二安全阀14具有当前未示出的用于受控地排出动力燃料的气体流动路径，该气体流动路径优选使压力容器6的内部空间与周围环境连接并且具有针对性引入的、用于限制通流的狭窄部位，该狭窄部位优选如此构造，使得流速不超过6ncm3/hl的值。
27.此外，第二安全阀14还具有当前同样未明确示出的关闭元件，该关闭元件优选如此构造并且布置在第二安全阀14内，使得在以最小所需电流进行电流供给时该第二安全阀主动地关闭第二安全阀14的气体流动路径。
28.附加地，第二安全阀14具有在这里未示出的、用于施加弹簧力的弹簧元件，该弹簧元件优选如此构造并且布置在第二安全阀14内，使得在压力容器14内的压力低于阈值的情况下，气体流动路径也能够在无电流状态下被关闭并且因而能够使发动机燃料箱6内始终保持发动机燃料余量。以这种方式，在恢复电流供给之后，能使通过本主题的发动机燃料箱6驱动的车辆直接继续运行。
29.为了安全地排出动力燃料，根据本发明还可设想，第一和/或第二安全阀8、14与排气管线连接，该排气管线例如能够附加地具有用于与待排出的动力燃料发生受控化学反应的催化表面，使得该动力燃料能够无危险地被排放给周围环境。
30.图2示出根据第二实施例的用于压力容器6的压力卸载的本发明系统2的局部的示意图。根据第二实施例，第一和第二安全阀8、14以唯一组件16的形式相组合，其中，组件16当前至少部分地布置在压力容器6内。
31.在当前局部中，当前仅示出组件16，该组件除了第一和第二安全阀8和14之外还具有温度传感器22、压力传感器18和电连接元件20。
32.图3示出根据本发明的用于压力容器6的压力卸载的方法的各个步骤的示意图。
33.在此，本主题的用于实施压力容器6内的压力卸载的方法包括以下步骤：达到30无电流状态；由于达到30该无电流状态而关闭32用于从压力容器6中排出动力燃料的第一安全阀8，以及由于达到30该无电流状态而打开34用于从压力容器6中排出动力燃料的第二安全阀14。在此，本主题的方法的特征在于，至少在压力容器6内的压力高于阈值的情况下，通过第二安全阀14使动力燃料受控地从压力容器6中排出。
34.借助本主题的系统2或本主题的方法尤其可能的是，在紧急状况下即使在电压供给中断的情况下也以缓慢且安全的方式将动力燃料从处于压力下的压力容器6中排出并且因而使相关压力容器6的爆裂危险最小化或消除。