- Was ist ein Wasserstoff Druckbegrenzungsventile?
- Wie ist ein Wasserstoff Druckbegrenzungsventile aufgebaut?
- Wie funktioniert ein Wasserstoff Druckbegrenzungsventile?
- Die Herausforderung des Wasserstoffs
- Welche Materialien sind für Wasserstoffanwendungen geeignet?
- Welche Dichtungen sind für H2-Anwendungen geeignet?
- Was ist bei der Herstellung von Druckbegrenzungsventilen für Wasserstoffanwendungen zu beachten?
- Welche Zulassungen für Druckbegrenzungsventile sind im Bereich der Wasserstoffanwendungen erforderlich?
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Was ist ein Wasserstoff Druckbegrenzungsventile?
Ein Wasserstoff Druckbegrenzungsventile verhindert, dass ein bestimmter Druck überschritten wird. Bei Überschreitung des Drucks öffnet sich das Ventil, der Überdruck wird abgelassen und das Medium entleert sich. Das Druckbegrenzungsventil wird ohne Hilfsenergie aktiviert und rein durch das Medium ausgelöst.
Sobald der normale Betriebsdruck wiederhergestellt ist, schließt das Überdruckventil und verhindert ein weiteres Ausströmen des Mediums.
Ein Druckbegrenzungsventil wird zum Schutz eines Systems als letzte Sicherheitsinstanz eingesetzt. Bei zulassungspflichtigen Anlagen oder Anlagen, die z.B. unter die europäische Druckgeräterichtlinie fallen, sind entsprechende Prüfungen und Zulassungen für die Armaturen erforderlich.
Wie ist ein Wasserstoff Druckbegrenzungsventile aufgebaut?
Auch wenn sich die einzelnen Baureihen im Bereich der Sicherheitsventile unterscheiden, sind die Hauptbestandteile der Ventile ähnlich. Die optimale Auslegung der Bauteilgeometrie wird durch Strömungssimulationen und aufwendige Funktionstests sichergestellt.
Wie funktioniert ein Wasserstoff Druckbegrenzungsventile?
Die Funktion eines Wasserstoff Druckbegrenzungsventile lässt sich auf ein einfaches Kräftegleichgewicht zwischen der Druckfederkraft und der Kraft des Mediums zurückführen.
Im Ruhezustand und im Normalbetrieb an der Anlage installiert, ist die Kraft der Druckfeder größer als die Mediumskraft, wodurch das Ventil geschlossen ist und nach außen hin abdichtet.
Wird der eingestellte Druck des Ventils durch erhöhten Systemdruck überschritten, öffnet das Ventil und lässt den Druck durch das austretende Medium abbauen. Nachdem der Druck im System unter den Schließdruck gesunken ist, schließt das Ventil wieder dicht.
Die Herausforderung des Wasserstoffs
Einerseits ist Wasserstoff ein farbloses, geruchloses und völlig ungiftiges Gas, andererseits ist er sehr flüchtig, leicht entzündlich und hat eine hohe Flammengeschwindigkeit. Bei Wasserstoff als Medium besteht die Herausforderung darin, das Gas je nach Anwendung und Umgebung sicher zu erzeugen, zu transportieren, zu speichern und zu verwenden. Diese Eigenschaften von Wasserstoff stellen besondere Anforderungen an die Konstruktion und den Bau eines Wasserstoff-Überdruckventils.
Als letzte mechanisch wirkende Komponente in der Sicherheitskette ist die Druckentlastungsvorrichtung für Wasserstoffsysteme ein wichtiger und unverzichtbarer Bestandteil des Prozesses. Dies gilt insbesondere für die verwendeten Werkstoffe und Dichtungen sowie für das Herstellungsverfahren des Wasserstoffventils und die entsprechenden Zulassungen.
Ein Wasserstoff-Überdruckventil kann zur Absicherung eines Wasserstoffkreislaufs, einer Wasserstoffdruckleitung oder eines Hochdruck-Wasserstofftanks verwendet werden. Die letzte Funktion der Sicherheitskette einer solchen Hochdruck-Wasserstoffentlastungsvorrichtung ist besonders wichtig bei einem Druckwasserstofftank, der auch dann einen sicheren Druck aufrechterhalten muss, wenn das Wasserstoffsystem nicht in Betrieb ist oder unbeaufsichtigt bleibt.
Welche Materialien sind für Wasserstoffanwendungen geeignet?
- Achten Sie auf hochwertige Edelstähle.
- Austenitische Stähle mit einem Nickelgehalt von >10 % haben sich bewährt.
- Bei anderen Werkstoffen besteht die Gefahr der wasserstoffinduzierten Spannungsrisskorrosion (abhängig von Druck und Temperatur).
Welche Dichtungen sind für H2-Anwendungen geeignet?
Druck, Temperatur, Permeation (Diffusion) spielen hier eine wichtige Rolle. Beachten Sie die NORSOK-Norm M-710 für elastomere Dichtungsmaterialien.
Was ist bei der Herstellung von Druckbegrenzungsventilen für Wasserstoffanwendungen zu beachten?
- Setzen Sie hohe Standards für die Reinigungsanforderungen
- Öl- und fettfreie Herstellung, eine Wasserstoffreinheit von > 5,0 (> 99,999 %), Herstellung nach einem speziellen Herstellungsverfahren für technische Gase wird ausdrücklich empfohlen.
- In einem sogenannten Reinraum mit 20 Millibar Überdruck werden die Ventile nach einem kontrollierten Verfahren öl- und fettfrei hergestellt.
- Das Testmedium wird durch Aktivkohlefilter speziell gereinigt.
Welche Zulassungen für Druckbegrenzungsventile sind im Bereich der Wasserstoffanwendungen erforderlich?
- Auch wenn es derzeit noch keine spezifischen H2-Zulassungen gibt, wurden einschlägige Richtlinien und bewährte Verfahren erstellt, z. B. High Pressure Hydrogen Pressure Relief Devices: Accelerated Life Testing and Application Best Practices” (National Renewable Energy Laboratory), 2017
- Verwenden Sie nur bauteilgeprüfte Druckbegrenzungsventile zum Schutz Ihrer Wasserstoffdrucksysteme.
- Eine fundierte technische Beratung durch den Ventilhersteller der Hochdruck-Wasserstoffentlastungseinrichtung ist in jedem Fall unerlässlich. Nur so können Ihre spezifischen Bedingungen berücksichtigt werden und das Wasserstoff-Überdruckventil kann entsprechend den Bedingungen vor Ort richtig ausgelegt werden.
InhaltlicheBeiträge der Goetze KG Armaturen
Seit über 70 Jahren fertigt die Goetze KG Armaturen anspruchsvolle Hochleistungsarmaturen für Medien unter Druck: Flüssigkeiten, Luft, Gase und Dämpfe. Das Familienunternehmen mit Sitz in Ludwigsburg hat sich mit seinem hohen Qualitätsniveau “Made in Germany” weltweit einen Namen gemacht. Goetze ist Ihr Partner in Sachen Sicherheit (Ventile). Wir stellen den Umgang mit Wasserstoff von der Gewinnung bis zur Anwendung sicher – entweder im elektrischen Teil des Prozesses oder an der Wasserstofftankstelle für Fahrzeuge. Wir schützen Abfüllprozesse, die unter hohem Druck stehen oder die Lagerung von flüssigem Wasserstoff in Tanks.
Letzte Aktualisierung: 15.1.2023