CN101297149A - 加压气体灌装和配给头及配备有这种头的容器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种安设在加压气体储存容器的孔口中的气体灌装和配给头(2)。本发明的头(2)包括容纳在所述容器的所述孔口中的安装部分(21)和容纳有预调节装置(22)的压力调节部分，所述预调节装置(22)相对于所述安装部分(21)设置成，当所述头处于安装后的位置时所述预调节装置至少部分地容纳在所述容器内部。所述头(2)还包括：在设有灌装口(6)的第一端部和与所述容器的内部连通的第二端部之间延伸的灌装通路，及在与所述容器的内部连通的第一端部和设有排出口的第二端部之间延伸的排出通路。本发明的特征在于，所述灌装口(6)与所述排出口重合。

Description

加压气体灌装和配给头及配备有这种头的容器

技术领域

本发明涉及一种加压气体灌装和配给(配送)头，以及一种配备有这种头的容器(罐，筒，tank)。

背景技术

向耗气设备如燃料电池供给气体存在多种问题。特别地，尤其按照将空容器更换为满容器的规定来工作以简化和保证这种供给是很重要的。

由于当前的趋势是着眼于提供所储存气体的质量与容器的总质量之间的更佳的比率并结合尺寸的小型化而提高工作压力，因而该问题愈加敏感。

此外，这类系统变得更加普遍，涉及非专业人员(例如，某些职业人员如护士、实验室工作者，或公众如DIY爱好者、驾车者等)对气体的使用。

用于储存流体的系统和用于灌装所述系统和/或从所述系统中排出(取出)流体的装置的一个目的是，使将空容器更换为满容器所需的处理操作更加容易进行。此外，不言自明，所述储存系统必须提供一定的安全等级，该安全等级允许非专业人员执行所述处理操作，同时又能提高容器处理中心的安全性和生产率。

已知将气体储存为液态形式是实际可行的。在已知的方案中(例如CO₂)，这执行起来非常自然且不需要使用专门的设备。但是，在大多数情况下(例如对于氢而言)，需要保持温度条件，从而必须使用专门的设备(隔热，控制沸腾或“汽化”)。这种操作使得用于储存液体的方案有些不切题，这是因为其过于复杂且不适合于将空容器更换为满容器的构想。

以气态形式储存气体的方案通常包括配备有简易阀的瓶体，所述阀如果打开则会使使用者直接接触储存压力。因此，为了使用气体，需要接上设备(压力调节器、流量计等)并且这需要使用工具和复杂的操作。当使用者不是专业人员时，这些操作变得愈加危险(泄漏的危险、部件的强力弹出等风险)。

重量轻、尺寸小的气体重灌(refill)是已知的，这提出了一种方案，即提供带有阀的筒罐，而所述阀不具有致动元件，但是这种方案的缺点在于气体以储存压力被释放。

为了防范与高压有关的风险，可为所述筒罐或瓶体配备调节阀，只要涉及到使用者，所述调节阀便只允许使用者接触降低了的压力。这种方案的缺点是在瓶体上形成有突出部分。因此需要保护该突出部分。这种保护通常由阀帽(bonnet)形成。总的来说，会增加重量和尺寸，并且可能不便于将钢体结合到需要气体的应用中。

此外，输送到消费者的大多数气体储备必须是机动的。在极端的情况下，可能需要配置整套完备的气源并与耗气应用结合使用，例如在隔离的场所向燃料电池供气，或伴随消防队员们应对紧急事件。

各个消费者或消费群体具有各自特定的必须尽量满足的需求。其结果是使得行业组织变得更加复杂，因为需要管理种类繁多的产品(流体/容器的配对和流体输送条件)。

一方面，需要解决的一个问题是，向使用者和/或操作者提供便于他运输和处理气体储备的装置，另一方面，向使用者提供这样的装置，该装置允许他定制气体储备的设计以满足其特定应用的需求，并且使得操作者具有允许他管理满足其消费者需求所需的各种产品的灵活性。

在以气态形式储存气体的方案中，出于在管理大量瓶体方面的问题，操作者和行业内偏好配备有简易阀的瓶体。所述简易阀在打开时会使使用者直接接触储存压力下的流体。因此，为了使用气体，需要接上硬件(压力调节器、流量计等)，而这需要使用工具和复杂的操作，当使用者不是专业人员时还会产生由这种类型的操作带来的风险。因此，这种方案不受直接使用者(最终使用者，end-user)的青睐。

直接使用者更为青睐附装在瓶体上而以应用所需的压力输送流体的调节阀。但是，这种调节阀的使用将对行业产生严重的限制，尤其是在管理大量瓶体、维护、与灌装设备的接合等方面。

在已知的储存加压气体的设计中，所述阀结合有设在瓶体空间(容积)内部的调节装置(例如参见EP-A-1316755)。这些已知的装置在某种程度上可限制阀的体积，但需要使用者执行许多处理和连接操作以灌装瓶体和从瓶体排出气体。

这样，在上述现有方案中没有一种同时考虑到行业的和消费者的这些特定需求。

发明内容

本发明的一个目的是缓解在现有技术中存在的上述全部或部分缺点。

为此，本发明涉及一种安设在加压气体储存容器的孔口中的气体灌装配给头，所述头包括容纳在所述容器的所述孔口中的安装部分和容纳有预调节装置的压力调节部分，所述预调节装置相对于所述安装部分设置成，当所述头处于安装后的位置时所述预调节装置至少部分地容纳在所述容器内部，所述头包括在设有灌装口的第一端部和与所述容器的内部连通的第二端部之间延伸的灌装通路(回路，circuit)，及在与所述容器的内部连通的第一端部和设有排出口的第二端部之间延伸的排出通路。

根据本发明，所述灌装口和所述排出口重合(一致)。

此外，本发明可具有下述特征中的一个或多个：

-所述头包括隔离元件，例如隔离阀，

-所述隔离元件相对于所述安装部分设置成，当所述头在所述容器的所述孔口中安装就位时，所述隔离元件至少部分地容纳在所述容器的空间内部，

-所述隔离元件以这样的方式形成，即其能通过位于所述头外部的致动元件而打开和/或关闭，

-所述隔离元件至少部分地容纳在所述头的空间内部，并且位于所述头外部的致动元件可经形成在所述头中的通道口接触到(访问到，access)所述隔离元件，

-向所述隔离元件提供通道的所述通道口与用于灌装和排出的所述口重合，

-所述隔离元件设置在所述排出通路的第一端部和第二端部之间的所述排出通路上的所述预调节装置的下游，

-所述隔离元件设置在从所述容器内部通向所述容器外部的通路上的所述预调节装置的下游，

-所述隔离元件和所述预调节装置设置在同一个管道内，流体沿该管道在所述容器的内部和外部之间流动，使得所述容器的灌装和排空基本上沿同一条轴线并且经该同一个管道进行，

-所述容器包括连接接口，该连接接口与用于控制所述容器的灌装和/或流体从所述容器的输送的装置可拆卸地配合(协作)，

-所述连接接口包括容纳在所述灌装头的体部之内的内部部分，并且所述隔离元件至少部分地设置在容纳于所述接口的内部部分之内的部分中，

-所述隔离元件包括体部，该体部能够相对于所述头移动并且能够为了打开或关闭的目的而与一座协作，所述隔离元件包括自由的下游端部，该下游端部能够被推动以打开或关闭所述隔离元件，

-所述隔离元件能够作平移运动，

-所述预调节装置包括可移动的开闭元件(shutter member)，该开闭元件能够为了打开或关闭的目的而与一座协作，第一复位装置推动所述阀元件朝向其靠着所述座的关闭位置，所述阀元件在由第二复位装置推动的自由调节活塞的作用下被推动到其打开位置。

本发明的另一个目的是提出一种用于加压流体的容器，该容器包括界定储存空间并且设有与所述容器的内部连通的孔口的壳体，所述容器包括根据前文或后文所述的任一特征的设置在所述孔口处的灌装和配给头。

此外，本发明还可包括下述特征中的一个或多个：

-所述容器包括界定储存空间并且设有与所述容器的内部连通的孔口的壳体，所述容器包括设置在所述孔口处的灌装和配给头，其特征在于，所述头是根据上述任一特征所述的头，并且所述隔离元件和所述预调节装置设置在同一个管道中，流体沿该管道在所述容器的内部和外部之间流动，所述容器的灌装和排空基本上经同一个口并沿与所述容器的轴线基本上重合的同一条轴线进行，

-所述灌装和排出通路具有至少一个公共的部分，

-所述预调节装置包括双向阀机构，所述双向阀机构根据该双向阀机构上的压力差选择性地允许压力经调节的气体离开所述容器或允许高压气体进入所述容器，

-所述预调节装置包括预调节阀，所述预调节阀被推向阀座并且承受预调节活塞的反向力，

-所述预调节活塞包括内管道，该内管道一方面连接到所述隔离元件，另一方面连接到位于所述阀座和所述预调节活塞之间的接合处的低压腔，

-所述灌装通路包括绕过所述预调节装置的旁通部分，以防止灌装气体在灌装过程中通过所述预调节装置。

根据其它可能的特征，本发明提出了一种可缓解上述全部或部分缺点的用于控制容器的灌装和/或排放的装置，其包括：设有连接端部的体部，所述连接端部设有与特别属于加压流体用容器的连接接口的互补附接(附装)装置相配合的附接装置；可相对于所述体部移动的阀打开元件；能够选择性地使所述阀打开元件在非工作位置和工作位置之间移动的致动装置。

为此，用于控制所述容器的灌装和/或排放的装置的主要特征在于，它包括：设有连接端部的体部，所述连接端部设有与特别属于加压流体用容器的连接接口的互补附接装置相配合的附接装置；可相对于所述体部移动的阀打开元件；能够选择性地使所述阀打开元件在非工作位置和工作位置之间移动的致动装置，其特征在于，在所述工作位置，所述打开元件的一个端部突出到所述体部之外而超出所述连接端部，以允许所述阀打开元件向下进入互补的连接接口的空间内部。

此外，本发明还可具有下述特征中的一个或多个：

-所述互补的附接装置包括凸销和/或相配合的容纳部，以形成接合销钉(bayonet)类型的紧固，

-所述装置包括锁定所述附接装置的可移动装置，

-所述附接装置包括基本上成弯曲槽形状的容纳部，所述容纳部具有允许销进出所述容纳部的敞开的第一端部和形成将所述销容纳在附装位置的封闭端部的第二端部，所述可移动的锁定装置包括在至少一个容纳部中形成端部止动部的至少一个端部，所述端部止动部能够在固定于所述容纳部的两个端部之间的第一固定位置与允许在所述容纳部的两个端部之间移动的第二缩回位置之间移动，

-所述装置包括将所述端部止动部推到其固定位置的复位装置，所述端部止动部能够在从所述容纳部的第一端部插入的销的压力作用下或者通过使用抓握区域拉动所述锁定装置而移动到其缩回位置，

-所述装置包括流体入口、第一安全阀和流体压力调节元件，所述第一安全阀和所述压力调节元件经管道并行地连接到所述入口，

-所述压力调节元件的出口连接到第二安全阀并且连接到通向所述装置外侧的流体出口，

-所述第二安全阀和所述流体出口经相应的管道并行地连接到所述压力调节元件的出口，

-所述隔离元件包括能够相对于所述头移动并且能够为了打开或关闭的目的而与一座协作的体部，所述隔离元件包括自由的下游端部，该下游端部能够被推动以打开或关闭所述隔离元件，

-所述隔离元件能够作平移运动，

-所述预调节装置包括可移动的阀元件，该阀元件能够为了打开或关闭的目的而与一座协作，第一复位装置推动所述阀元件朝向其靠着所述座的关闭位置，所述阀元件在由第二复位装置推动的预调节活塞的作用下被推动到其打开位置，

-所述容器包括位于所述预调节装置下游的所谓的“低压”腔，

-所述隔离元件和所述预调节阀能够基本上沿同一轴线运动，

-所述连接接口包括突出到所述容器之外并设有附接装置的外部部分，所述附接装置与属于用于控制所述灌装和/或排放的装置的互补的附接装置相配合，

-所述外部部分包括用于容纳和引导控制装置的管状端部的凹入的容纳区域，

-所述灌装头包括指示装置，该指示装置指示所述容器的灌装状态并且包括至少一个与所述容器的内部连通的管道，一运动的指示器元件一方面经所述管道承受所述容器内部的压力，另一方面受到复位装置的影响，所述运动的指示器元件的位置与所述容器内部的压力相关，

-所述灌装头包括具有端口的安全放泄装置，所述端口包括连接到所述容器的外部并被封闭装置封闭的第一端部，和连接到所述容器内部的第二端部，其中所述封闭装置在热的作用下和/或当超过确定的压力时能够熔化，

-所述容器包括可拆卸(可移动)和/或可变形的保护装置，该保护装置在所述容器的外部和所述隔离元件之间形成可拆卸的屏障，

-所述容器包括几乎对称的纵向轴线，并且所述接口的外部部分的附接装置沿所述对称的纵向轴线被引导或定位，

-所述低压腔经穿过所述预调节活塞的通道连接到所述接口的内部部分上，

-在所述连接接口的端壁和外部部分上分别形成有附加的附接装置。

本发明的又一个目的是提出一种组件，该组件包括根据上述或下述任一特征的容器和用于控制所述容器的灌装和/或流体从所述容器的排出的装置。

附图说明

通过阅读参照附图给出的以下说明可清楚看到其它细节和优点，在附图中：

-图1和2示出根据本发明的容器的一个示例性实施例的等角投影的外部视图，其分别带有或不带有覆盖容器1的外表面的壳体，

-图3是图2中的容器的上部的放大纵剖视图，

-图4是尤其用于根据图1和2的容器的灌装连接器的一个示例性实施例的等角投影的外部视图，

-图5是图4的灌装连接器的纵剖视图，

-图6是连接到图2的容器上的图4的灌装连接器的纵剖视图，

-图7和8是根据本发明的流体输送头的示例性实施例的等角投影的外部视图，

-图9是配备有输出联接件的图7和8的流体输送头的等角投影的外部视图，

-图10是配备有其输出联接件的图7和8的流体输送头的纵剖视图，

-图11是配备有其输出联接件并安装到根据图2的容器上的图10的输送头的纵剖视图，

-图12是安装在容器上的气体输送头的纵剖视图，

-图13示出用于保护所述容器的壳体的横截面，

-图14示出图7和8的输送头的内部机构的示意性局部俯视图。

具体实施方式

图1示出长圆形的容器体部1，其具有圆筒形的主体部分10和两个基本上呈圆拱形的端部，下端部11和上端部12。圆形的上端部12具有灌装和配给头2。如图所示，灌装和配给头2尤其包括连接接口3、指示灌装水平的指示器4、抗震防护件5和提供进入容器1内部的通路的中央口6。

图2示出根据同一实施例的储气组件(容器1)的替换形式，其中可选的壳体100差不多完全覆盖容器1的外表面。壳体100(或护套)用于防护容器1免受任何碰撞或掉落。

具有为容器1定制的尺寸的长圆形壳体100具有制成为与容器1的下端部11对应的圆形下端部111。壳体100的圆筒形中部紧绕容器1的圆筒形部分10。壳体本身的圆形上端部112覆盖容器1的上端部12。

壳体的上端部112的外周上的槽102允许壳体100在容器1上滑动。

特别地，在所述壳体的上端部可设置配有封闭件104(接触和闭合(touch-and-close)类型或按扣类型或任意其它等同装置)的套环103，以将壳体100在容器1上保持就位。

壳体100在其外周上具有人体工程学压痕101而使得整体上易于抓握。壳体100优选地由热成形的高密度泡沫材料制成，但也可考虑任意其它材料如氯丁橡胶、弹性体材料等。

现在参照图3，其中容器1包括例如由铝合金等制成的密封内壳体13(或“衬里”)，用于容纳流体和尤其是加压气体。壳体13通过在其外表面上缠绕与环氧树脂粘接在一起的碳纤维丝14或采用任意其它等同手段而被加强。

在容器1中设有长圆形的灌装头2，其位于容器1的孔口处且处在内壳体13的内部。

灌装和配给头2的体部20例如通过与形成在壳体13上的内螺纹相配合的螺纹21机械地连接到壳体13上。在形成于壳体13上的凹槽内设有环形密封件7。所述凹槽位于壳体13的上端部并由灌装和配给头2的体部20封闭，以在体部20和容器1的内部之间提供密封。

灌装和配给头2在其下部包括预调节筒22，该预调节筒通过螺纹/内螺纹系统221旋拧到体部20中。

在预调节筒22的下游(朝向筒22的顶部)，灌装和配给头2包括低压腔23。容器1的内部和低压腔23之间的密封由设置在筒22和头2的体部20之间的O形圈和抗挤出环(anti-extrusion ring)的组合222提供。

预调节筒22从上游至下游(即在图3中从其下部朝向其上部)包括过滤器24、螺环25和预调节阀26。过滤器24由容纳在凹槽223中的弹性环241保持在筒22中，凹槽223形成在筒22的体部上。

预调节阀26经受使其朝向阀座27移动的弹簧261的作用，阀座27在带螺纹的阀座保持器271的作用下保持在筒22中。阀26经受阀弹簧261的力并且经受加压气体的力。

阀26的上端部配备有向上延伸的阀杆1261并且该阀杆的端部与预调节活塞28接触。活塞28本身由弹簧281推向阀26。由于弹簧281的力和活塞28的横截面282上的气体的作用，阀26用作压力调节器。

在气体从容器1中排出的过程中，容纳在容器1中的高压下的气体经预调节筒22流向低压腔23，同时其压力降低。

然后压力经调节的气体经形成在活塞体部中的钻孔283流过活塞28而到达位于连接接口3的体部30内的腔32中。连接接口3安装在头2的上端部。

腔32包括隔离阀8，该隔离阀8通过使连接接口3的体部30密封的密封件81相对于所述容器的内部密封。

隔离阀8的默认设置是关闭的。隔离阀8例如是传统类型的阀，例如为包括固定的管状体部和一杆的阀，所述杆能够在所述体部内移动而根据所述杆的位置允许流体通过或阻止流体通过。

阀8可被阀驱动器致动，该阀驱动器位于所述头的外部，即属于可附装到头2上的外部致动装置。在下文中更详细描述的阀驱动器系统可属于接纳储存组件的系统，或属于气体配给头，或属于瓶体灌装连接器。

连接接口3的上端部从容器1的灌装和配给头2向外突出。

连接接口3的该外部部分包括四个凸销35(接合销钉)，这四个凸销间隔90°地设置以允许附装属于储存组件或属于气体配给头或属于灌装连接器的接纳系统。当然，该示例性实施例是非限制性的，特别给出了所述销的数量、形状和位置的大量可想到的组合和相应的可实现的极性化的(即几何特征)选择。此外，可想到执行相同功能的其它附装装置，包括螺杆/螺母连接、弹簧锁杆、可伸缩的钩扣等。

连接接口3的外部部分包括形成容纳区域36的管状容纳部，其用途是接收和引导如下所述的接纳系统或气体配给头或灌装连接器的相匹配的管状端部。

为此，用于连接到容器1的控制元件的相匹配的管状端部包括O形圈密封件以及可能包括抗挤出环以确保控制装置和容器1之间的密封连续性。

连接接口3的外部部分优选地包括可拆卸的保护膜33，用于防止颗粒或污物进入容纳区域36，因为这可能导致系统发生故障。膜33例如由预切制的形状记忆聚合物制成。所述膜例如由塑性抗冲击防护件34保持在容纳区域36的入口处。当然，可想到用于保护所述容纳区域的入口的其它任意实施方式，例如必须被刺穿的薄膜，或必须被移除的粘附物等。

这样，当控制装置(接纳系统或气体配给头或灌装连接器)的管状端部被导入容纳区域36时，预切制的膜33将靠向连接接口3的表面37而朝侧边移动。例如，形状记忆保护膜33被预切制成四个“花瓣形”的叶片。随着控制装置的阳的(插入式的，male)管状端部进入，所述管状端部将所述四个叶片向后推靠在连接接口3的表面37上。当该管状端部缩回时，所述叶片将自动回到它们的初始位置(图3)。

容器1包括指示器4，该指示器4包括借助于螺纹系统47旋拧到灌装和配给头2的所述装置的体部20中的体部41。所述指示器和所述灌装头2之间的密封由受压的金属密封件42提供。一移动杆轴43在指示器4的体部41内被引导。杆轴43和体部41之间的密封由O形圈密封件和抗挤出环的组合45提供。

指示器4的杆轴43经受复位弹簧44的作用力和容器1中所容纳气体的压力这两个相反的力，所述气体经螺纹21和钻孔46传送到指示器4。

当气体压力的作用超过复位弹簧44的力时，杆轴43的端部进入形成在指示器4的体部41内的观察腔48中。这样，所述指示器指示气体储存是满的(容器1中所容纳的气体的压力是最佳的)。如果不是，则杆轴43的端部不会进入观察腔48，这表明气体储存未满(容器1中所容纳的气体的压力低于最佳压力)。

在容器1上可经形成在灌装和配给头2的体部20中的端口9装配一安全装置(在热的作用下熔化的类型和/或放泄阀、安全膜等类型)。可经在螺纹21内加工出的切口42以及经钻孔91向该安全装置供给容器1中所容纳的气体。

图4和5示出具有体部300、连接接口303和控制杆302的灌装连接器。体部300通过螺纹318(例如，用PTFE(聚四氟乙烯)带进行密封的锥螺纹)连接到灌装软管317的端部。

灌装软管317经灌装管319供给灌装通路。由于在保持于形成在体部300中的凹槽内的弹性环316的作用下在体部300中保持就位的过滤器315，灌装管319中不存在污物。

可绕杆轴330转动的手动控制杆302能够通过与抗磨板312摩擦的凸轮320将平移运动传递到阀驱动器310。当然，所述枢转手动杆302可由任意类似的系统如自动控制装置来替换。

在体部300内具有弹簧311以使靠在抗磨板312上的阀驱动器310的端部321保持与凸轮320接触。

为了确保供气体通过灌装管319的横截面的连续性，阀驱动器310的外表面322为六边形横截面，而圆柱面323具有两个平部(flat)。阀驱动器310相对于体部300的动态密封由O形圈密封件和抗挤出环的组合313提供，这些密封件通过密封压盖314保持在它们的容纳部内。

如图6中更详细地示出，所述灌装连接器的连接接口303与容器1的连接接口3相互配合工作。

更具体地，容器1的连接接口3的凸销35(接合销钉)进入所述灌装连接器的连接接口303的沟道或铣槽304中。销35将它们自身定位在弯曲沟道304的封闭端部处的相应容纳部306内。

随着它们进入沟道304，所述销推动和暂时地缩回一安全钩扣305。当所述销处在它们的容纳部306中时，钩扣305在弹簧309的作用下回到其初始锁定位置。这样，钩扣305将沿直径相对的两个销35限制在它们各自的容纳部306b中。在该位置处，所述灌装连接器被锁定在容器1上。

所述灌装连接器具有将容纳在容器1的连接接口3的容纳区域36中的管状端部308。这两个表面(管状端部308和容纳区域36)之间的密封由一密封件和一抗挤出环的组合307提供。

为了打开容器1的阀8，所述杆302以如此方式被致动，即凸轮320经抗磨板312对阀驱动器310起作用而向它传递平移运动，该平移运动又传递到阀8的阀杆82。

因此，阀驱动器310相对于管状端部308并且相对于所述灌装连接器突出而允许它向下进入容纳在容器1内的所述头2中，以便致动阀8。

凸轮320包括允许该位置保持稳定的平面325。阀8的关闭必须通过对控制杆302的反向操作而手动地执行。

然后灌装流体可经所述管319注入所述灌装连接器。

所述灌装流体连续地通过开启的阀8、腔32和预调节活塞28的钻孔283。活塞28的表面282因此承受比弹簧281的力更大的气体压力。该气体压力使所述活塞移动，从而该活塞移动脱离预调节阀26的阀杆1261的端部。

因此，预调节阀26在反方向通过预调节筒22以返回容器1的气体的压力作用下打开。作为替换，所述灌装通路可使所述预调节系统短路。

在灌装操作要结束时，一旦所述灌装管中的高压已卸尽，则所述预调节器可被再次致动。通过对所述灌装连接器的控制杆302的作用而使阀8再次关闭。

一旦整个灌装通路(阀8下游的整个空间)中所包含的所有气体都已卸尽，则可通过与上述过程相反的过程使所述灌装连接器脱开。

为了脱开所述灌装连接器，必须抵抗弹簧309的力手动地拉动钩扣305的控制件301，以使凸销35(接合销钉)沿弯曲铣槽304的路径从它们的容纳部306和306b中释放。将管状端部308从容纳区域306中退出，使预切制的膜33回到其防止颗粒或污物进入的初始位置。

图7和8示出可拆卸的气体输送头150，该输送头150包括用于打开气体流量的控制器250、用于关闭气体流量的环形旋钮350、通向输出联接件的由开闭件自然关闭以防止受污的通口450，和连接接口516。气体输送头150还包括中压和低压放泄阀排放窗口115和为使用者显示信息的部位65，该部位可以是提供定制的独立信息的数字显示器(或压力表或任意其它已知的装置)。

图9示出根据同一实施例的配有输出联接件75的气体输送头150，所述输出联接件75的口70连接到供给所述应用的软管(未示出)。

有利地，所述头150以如下方式形成：

-如果未连接输出联接件75，则无法锁定用于打开气体流量的控制器250，

-如果输出联接件75被连接到可拆卸的气体输送头150上，则能锁定用于打开气体流量的控制器250，通过对环形旋钮350的操作控制气体流量的关闭，并且用于对输出联接件75进行解锁的控制器415是可操作的，

-如果在用于打开气体的控制器开动的同时输出联接件75突然断开连接，则后一个控制器立即断开连接。

图10示出根据同一实施例的气体输送头的细节。保护输送头150的壳体由通过夹子和两个螺钉135连接在一起的两个半壳体511构成。输送头150一方面包含一包括各种活动的气体输送部件的体部512，另一方面包含使用者界面控制器。特别地，输送头150包括用于打开气体流量的控制器250、用于关闭气体流量的环形旋钮350和通向输出联接件75的通口450。

体部512的下部终止于带有O形圈密封件515和旋转对称部件516的管状端部514，所述部件516在该示例中具有间隔90°设置的四条铣槽161。当然，本发明并不限制于这种构型，所述铣槽的数量和位置的任意其它组合都是可考虑的。

如上文所述和在图11中所示，体部512的下部形成可与容器1的连接接口相配合并且附装到该连接接口上的连接接口。在图11中，气体输送头150与容器1的护套100相配并使所述护套100延长。

穿过体部512存在一阀驱动器17，该阀驱动器17通过O形圈密封件172相对于所述体部512动态密封。

当打开气体流量的控制器250受压并被锁定时，阀驱动器17的上端部与控制器250的杆轴接触。

由此打开气体流量的控制器250的杆轴可向阀驱动器17传递平移运动，阀驱动器17本身将该平移运动传递到上述容器1的阀杆8。阀驱动器17因此突出超过体部512的下部而进入容器1的所述头2，从而打开气体流量。

然后容器1中所储存的流体通过环形孔121进入体部512。环形孔121同时经横向钻孔122供给中压安全阀123和压力调节级(stage)58。

中压安全阀123包括放泄阀124，该放泄阀124的开度由弹簧125的校准力来确定。中压安全阀123形成为允许过剩的压力经形成在两个半壳体511中的窗口115释放。

压力调节级58包括被包围在筒88中的机构，所述筒88旋拧在体部512中并通过O形圈密封件881相对于体部512密封。

气体通过流过被弹性环582保持的过滤器881而进入压力调节级58，所述弹性环582被保持在形成于体部512内的凹槽中。气体向压力调节级58的进入还通过围绕着间隔件83的通路来实现，间隔件83允许流体沿径向均匀地到达压力调节阀84。

由于阀弹簧85的力和气体的作用力，压力调节阀84与阀座86协作。阀座86在带螺纹的阀座固定器的作用下在筒88中保持就位。

阀84配备有向上延伸的阀杆841并且该阀杆的端部与金属波纹管(bellows)89接触。金属波纹管89在旋拧式盖891和O形圈密封件893的组合作用下密封地保持在体部12的内部。阀84承受由压力调节螺钉892预加载的压力调节弹簧891的力和金属波纹管89的横截面上的气体的力。这样，阀84调节压力。

有利地，压力调节螺钉892可被调节为允许使用者改变弹簧力以及由此进行压力调节。

如图14中示意性所示，形成在体部12中的钻孔200、355允许压力经调节的气体从金属波纹管89的内侧流向出口连接件95(图10)。

同时，形成在体部12中的钻孔200、211允许压力经调节的气体在金属波纹管89和低压放泄阀201(与上述阀123为同一类型)之间流动。

放泄阀123和201开启的设定点被选择为适合应用的需求。中压阀123例如被设定为在超过20bar的情况下向外界释放压力，而低压放泄阀201被设定为在超过400mbar的情况下向外界释放压力。

出口连接件95以密封的方式旋拧在体部12内。该阳出口连接件包括套筒部(skirt)591，该套筒部591包含关闭装置592，关闭装置592默认是关闭的并且通过弹簧93的作用而密封住所述套筒部591。

关闭装置592一方面在未连接输出联接件75时防止颗粒和污物进入气体通路。此外，关闭装置592在输出联接件75未被连接但有强制力作用在打开控制器250上的情况下或者在输出联接件75断开连接的情况下防止流体向大气中的任何流动。

输出联接件75由包括关闭元件72的体部71构成。关闭元件72承受弹簧73的作用，从而其默认是关闭的并且密封住所述体部71。

关闭元件72一方面在输出联接件75未被连接时防止颗粒和污物进入气体通路，另一方面在所述输出联接件75断开时防止包含在所述应用的供给管中的流体倾泄至大气。当输出阀75连接到所述阳出口连接件95时，一方面，所述通路在O形圈密封件的作用下密封，另一方面，所述通路通过所述两个关闭元件72和592的相互作用而打开。

容器1包括结合在其颈部中的预调节装置，并且可能还包括结合在该同一颈部中的隔离元件。这样，非常高的压力(储存压力)被隔离并且保护了使用者。所述容器的凸出部分不包含高压并且不需要用阀帽来保护。

该容器的独特的输入/输出连接接口是快速连接类型并且不需要使用工具。有利地，只需用与所述容器的独特的连接接口相配合的专用的灌装连接件，该容器1就可被再次灌装。靠近该接口的通路沿容器1的主轴线设置，从而可能构想出自动的灌装方案。

这些筒罐、瓶体或容器的自动分配的构想对于专业应用或大众应用来说都是可以想到的。气体的输送需要将瓶体、筒罐或容器插入到配备有打开阀和调节气体以适合于应用的装置的接纳壳体中，或者在瓶体、筒罐或容器上连接设有这些装置的专用的头。

在所述容器的轴线上实现所述连接简化了处理操作并且隐含地提高了安全性。瓶体、筒罐或容器与所述接纳系统或专用的头之间的连接是通过以下方式进行的，即只有在所述应用实际上希望传送气体时才实现所述连接。

图12示出如上所述的安装在其气源(容器1)上的气体输送头150。容器1被带有附装的底部133的另一种类型的护套100所引导和包围。护套100是中空的并且在它的内表面上具有至少一个包括纵向柔性板条328的区域(参见图13)。

固定在护套100的内壁上的板条328使所述容器在护套100中固定不动并且补偿特别由其内压和制造公差导致的几何偏差。此外，如果以这种方式被包裹的所述容器掉落或受碰撞，则板条328能够吸收由此所产生的能量。

壳体100的附装底部133具有用于旋拧到所述护套100的体部中的螺旋切口321中的螺旋形的螺纹331。这样可拆卸的底部133更易于将容器1安装和固定在护套100中。此外，可拆卸的底部133意味着不会妨碍对容器1进行的常规的维护操作。

护套100的上部可包括阴凹部522，以相对于所述护套100定位和旋转地标定(index)容器1。这样，例如可使所述容器1的指示容量的指示器和安全元件(放泄阀、在热的作用下熔化的安全特征、安全膜等)与其护套100上的相应的开口吻合。

本发明可应用于需要大的使用灵活性、在重量轻、尺寸和容量(自主性)之间有良好折衷的任意流体应用。例如，用于便携式的或机动的燃料电池的气态氢、医用气体以及用于分析和实验室应用的气体。

Claims (14)

1.一种安设在加压气体储存容器的孔口中的气体灌装和配给头(2)，所述头(2)包括容纳在所述容器的所述孔口中的安装部分(21)和容纳有预调节装置(22)的压力调节部分，所述预调节装置(22)相对于所述安装部分(21)设置成，当所述头处于安装后的位置时所述预调节装置至少部分地容纳在所述容器内部，所述头(2)包括在设有灌装口(6)的第一端部和与所述容器的内部连通的第二端部之间延伸的灌装通路，及在与所述容器的内部连通的第一端部和设有排出口的第二端部之间延伸的排出通路，其特征在于，所述灌装口(6)与所述排出口重合。

2.根据权利要求1所述的灌装和配给头，其特征在于，所述灌装和配给头包括隔离元件(8)，例如隔离阀。

3.根据权利要求2所述的灌装和配给头，其特征在于，所述隔离元件(8)相对于所述安装部分(21)设置成，当所述头(2)在容器(1)的所述孔口中安装就位时，所述隔离元件至少部分地容纳在所述容器的空间内部。

4.根据权利要求2或3所述的灌装和配给头，其特征在于，所述隔离元件(8)以这样的方式形成，即其能通过位于所述头(2)外部的致动元件而打开和/或关闭。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的灌装和配给头，其特征在于，所述隔离元件(8)至少部分地容纳在所述头的空间内部，并且位于所述头(2)外部的致动元件可经形成在所述头(2)中的通道口接触到所述隔离元件。

6.根据权利要求5所述的灌装和配给头，其特征在于，向所述隔离元件(8)提供通道的所述通道口与用于灌装和排出的所述口(6)重合。

7.根据权利要求2至6中任一项所述的灌装和配给头，其特征在于，所述隔离元件(8)设置在所述排出通路的第一端部和第二端部之间的所述排出通路上的所述预调节装置(22)的下游。

8.一种用于加压流体的容器(1)，包括壳体(13)，所述壳体(13)界定储存空间并且设有与所述容器的内部连通的孔口，所述容器(1)包括设置在所述孔口处的灌装和配给头(2)，其特征在于，所述头(2)是根据前述权利要求中任一项所述的头。

9.一种用于加压流体的容器(1)，包括壳体(13)，所述壳体(13)界定储存空间并且设有与所述容器的内部连通的孔口，所述容器(1)包括设置在所述孔口处的灌装和配给头(2)，其特征在于，所述头(2)是根据权利要求2至7中任一项所述的头，并且所述隔离元件(8)和所述预调节装置(22)设置在同一个管道中，流体沿该管道在所述容器(1)的内部和外部之间流动，所述容器(1)的灌装和排空基本上经同一个口并沿与所述容器(1)的轴线基本上重合的同一条轴线进行。

10.根据权利要求8或9所述的容器，其特征在于，所述灌装和排出通路具有至少一个公共的部分。

11.根据权利要求8至10中任一项所述的容器，其特征在于，所述预调节装置(22)包括双向阀机构(26，28)，所述双向阀机构(26，28)根据该双向阀机构(26，28)上的压力差选择性地允许压力经调节的气体离开所述容器或允许高压气体进入所述容器(1)。

12.根据权利要求8至11中任一项所述的容器，其特征在于，所述预调节装置(22)包括预调节阀(26)，所述预调节阀(26)被推向阀座(27)并且承受预调节活塞(28)的反向力。

13.根据权利要求12所述的容器，其特征在于，所述预调节活塞(28)包括内管道，该内管道一方面连接到所述隔离元件(8)，另一方面连接到位于所述阀座(27)和所述预调节活塞(28)之间的接合处的低压腔。

14.根据权利要求9至11中任一项所述的容器，其特征在于，所述灌装通路包括绕过所述预调节装置(22)的旁通部分，以防止灌装气体在灌装过程中通过所述预调节装置(22)。

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