CN109476473A - 用于从燃料电池的储料筒中移除燃料的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于从燃料电池的燃料容器中移除燃料的移除装置，其中该移除装置包括：封闭元件，用于封闭燃料容器的开口；燃料管线，用于在封闭元件中的燃料移除开口与燃料容器内的液体燃料之间建立第一流体连接；浮力体，适于浮在燃料容器内的液体燃料上；和柔性压力平衡管线，用于在燃料容器内、更特别是液体燃料上方的气体区域与封闭元件中的压力平衡开口之间建立第二流体连接；其中压力平衡管线的端部段连接到浮力体。根据本发明的移除装置的特征在于，浮力体设置有用于阻尼浮力体对燃料容器的壁的冲击的阻尼装置。

Description

用于从燃料电池的储料筒中移除燃料的装置

技术领域

本发明涉及一种用于从燃料电池的燃料容器中移除燃料的移除装置，该移除装置包括：封闭元件，用于封闭燃料容器的开口；燃料管线，用于在封闭元件中的燃料移除开口与燃料容器内的液体燃料之间建立第一流体连接；浮力体，适于浮在燃料容器内的液体燃料上；和柔性压力平衡管线，用于在燃料容器内的气体区域(特别地，液体燃料上方的气体区域)与封闭元件中的压力平衡开口之间建立第二流体连接；其中压力平衡管线的端部段连接到浮力体。该现有技术在EP 1 506 936 B1中描述。

背景技术

燃料电池用于离网和移动能源供应的各个领域。使用的燃料在所谓的储料筒中运输。如果燃料以液体形式存在，则通常使用具有移除软管和通风开口的机械结构。无论储料筒的位置如何，都必须确保通风。为此目的，开口连接到柔性软管，在柔性软管的端部附接有浮力体(所谓的浮标，或也称为浮标体)。该浮力体确保储料筒内的软管的开口端始终保持在筒的气相中。浮标可在液体表面上自由移动。

如果填充的储料筒被运输或安装在移动应用(例如，移动房屋或帆船)中，则浮力体/浮标开始移动。即使在移动房屋或帆船的静态条件下，也会发生液位的移动，例如，由于人或波浪的运动且因此由于浮力体的运动。浮力体的运动通常以浮力体撞击储料筒壁的方式结束，并产生清晰可听的噪音。这被认为是非常令人不安的，特别地，在休息或睡眠阶段。

此外，所使用的燃料电池系统采用不同的燃料类型，例如，甲醇-水混合物(也称为甲醇预混物)、乙醇、甲醇、甲酸，不同纯度等级的柴油，其又提供在相应的储料筒中。目前，不可能将不同类型的燃料用于同一燃料电池技术，因为没有对其进行识别。

目前使用的储料筒的封闭系统的设计不允许区分不同类型的燃料。因此，当使用相同的封闭系统时，存在混淆(甲醇、甲醇预混物、乙醇等)的风险。

发明内容

本发明的目的是至少部分地克服这些缺点。

必须考虑到，具有限定开口直径的标准化容器用于储料筒。因此，限制了可以引入的浮力体的最大尺寸。还必须考虑因所使用的以低密度为主的燃料而引起的减小的浮力。这意味着设计和尺寸的改变只能在非常有限的范围内进行，并且任何额外引入的重量必须保持尽可能低。

该目的通过根据权利要求1的用于从燃料电池的燃料容器移除燃料的移除装置来实现。

根据本发明的移除装置包括：封闭元件，用于封闭燃料容器的开口；燃料管线，用于在封闭元件中的燃料移除开口与燃料容器内的液体燃料之间建立第一流体连接；浮力体，适于浮在燃料容器内的液体燃料上；和柔性压力平衡管线，用于在燃料容器内、特别是液体燃料上方的气体区域与封闭元件中的压力平衡开口之间建立第二流体连接；其中压力平衡管线的端部段连接到浮力体。根据本发明的移除装置的特征在于，浮力体设置有用于阻尼浮力体对燃料箱的壁的冲击的阻尼装置。

根据本发明的移除装置的优点在于，当达到燃料容器壁时，浮力体的动能由阻尼装置以阻尼/变形方式吸收，从而阻尼原本因浮力体冲击(敲击)燃料容器的壁上而产生的的噪声。浮力体通常由塑料制成并且被构造成中空体，即，具有气体或空气填充空腔，由此浮力体变得可浮动。

根据一种改进方案，浮力体可以包括两个部分浮力体，压力平衡管线的端部段固定在所述两个部分浮力体之间，其中压力平衡管线的开口端在使用期间向上突出，并且其中部分浮力体通过阻尼装置彼此连接。这意味着不再需要在其它情况下必要的对部分浮力体的焊接。

根据本发明的移除装置可以进一步发展，使得阻尼装置可以被构造成使得当使用移除装置时，在平行于液体燃料表面的任意方向上发生对冲击的阻尼。以这种方式，可以利用在任意方向上自由浮动的浮力体来避免对燃料容器的壁的强烈冲击。例如，如果要在一个方向上引导浮力体，则在浮力体的相应端部区域处的阻尼也是足够的，否则该浮力体将与容器壁直接接触。

另一个改进方案事实上在于，浮力体和阻尼装置可以被构造成单元，特别是由相同的材料制成；或者，阻尼装置可以被构造成布置在浮力体上的单独元件，特别地，可以以力配合的方式紧固到浮力体。作为单独的元件，阻尼装置例如可以被压到现有的浮力体上，因此进行改装。

根据另一个改进方案，阻尼装置可以包括多个阻尼元件，其中特别是当浮力体浮在燃料上时，多个阻尼元件可以水平地(即平行于燃料的液体表面)突出到外部。通过采用多个阻尼元件，各个阻尼元件可以设计成小的和/或柔性的。

这可以进一步改进，使得阻尼元件可以包括软管段或浮力体的延伸部。软管段可以胶粘或焊接到浮力体。在延伸部作为阻尼元件的情况下，这些电可以被胶粘或焊接，但是它们也可以在浮力体的制造期间已经注塑或拉拔形成。

浮力体的延伸部可以优选地被构造成长尖的或扁平的。长尖的延伸部的优点在于，即使在轻微撞击的情况下，通过尖端进行缓冲/阻尼，而在强烈冲击的情况下，长尖的延伸部更弹性地弯曲，因为延伸部的横截面积在浮力体方向上增加与更大的弯曲力相关联。在扁平的延伸部的情况下，如果赋予元件的弹性可变形性以用于阻尼冲击，则这些元件可以具有恒定的横截面积。然而，扁平的元件也可以被构造成具有朝向外侧(远离浮力体)减小的横截面。

另一改进方案事实上在于，阻尼装置可以被构造成至少部分地为柔性的，其中特别地，阻尼元件可以被构造成柔性的，优选地使得如果阻尼元件突出超过燃料容器的开口的边缘，则具有阻尼装置的浮力体可以通过开口引入。以这种方式，浮力体可以例如通过阻尼元件弹性变形而插入到燃料容器的开口中。

根据依据本发明的移除装置的另一改进方案或其改进方案之一，封闭元件可以包括联接装置，用于联接到用于燃料电池装置的连接元件。因此，燃料电池装置的燃料供应管线可以连接到燃料容器。

联接装置可以具有用于标记不同类型燃料的机械编码。这使得能够区分不同类型的燃料，并且特别地，容纳在燃料容器中的燃料可以通过机械编码的形式清楚地标记和识别。

联接装置的机械编码可以构造与连接元件的机械编码互补，其中机械编码可以形成为使得仅仅具有相互补充的机械编码的联接装置和连接元件可以彼此联接，以用于燃料移除。这具有的优点是，仅匹配相应燃料的连接元件可以与联接装置联接。

另一改进方案事实上在于，联接装置的机械编码和连接元件的机械编码可以被构造成使得编码彼此不互补的联接装置和连接元件不能彼此连接。以这种方式，可以避免将不适当燃料不慎地供应到燃料电池装置。

联接装置可以进一步改进，使得联接装置的机械编码包括同心圆，同心圆可以被构造成材料凸部和/或材料凹部。这提供了机械编码的易于实现的选项。

根据本发明的移除装置或其改进方案之一可以进一步改进为使得封闭元件可以包括用于封闭燃料移除开口的阀装置，并且其中可以通过致动阀装置，特别地通过利用连接元件的开启元件致动，而打开燃料移除开口。因此，当连接元件连接到封闭元件时，可以打开阀。

燃料电池装置可以适于利用预定燃料运行，并且连接元件可以是能够连接到移除装置的联接装置，并且包括对于预定燃料专有的机械编码。因此，只有预定燃料可以供应给燃料电池装置。

连接元件的机械编码可以包括形成为材料凸部和/或材料凹部的同心圆。同心圆可以同时用作连接过程期间的引导部。

如所要求的，上述的改进方案可以单独地或以合适方式彼此组合使用。

下面基于附图更详细地解释了本发明的其它特征和示例性实施例以及优点。应理解，实施例不是穷尽本发明的范围。不言而喻，下面描述的一些或所有特征也可以以其他方式彼此组合。

附图说明

图1示出了根据本发明的移除装置的第一实施例。

图2A、2B、2C、2D、2E示出了根据本发明的移除装置的第二实施例。

图3A、3B示出了根据本发明的移除装置的第三实施例。

图4A、4B、4C示出了根据本发明的移除装置的第三实施例的示例。

图5A、5B示出了具有机械编码的根据本发明的移除装置的第四实施例。

图6A、6B、6C、6D示出了根据本发明的移除装置的第四实施例的示例。

具体实施方式

在附图中，除非另有说明，相同的附图标记表示相同的部件。

图1示出了根据本发明的移除装置的第一实施例。

根据本发明的移除装置100包括：封闭元件10，用于封闭燃料容器90的开口95；燃料管线20，用于在封闭元件10中的燃料移除开口15与燃料容器90内的液体燃料91之间建立第一流体连接；浮力体30，适于浮在燃料容器90内的液体燃料91上；和柔性压力平衡管线40，用于在燃料容器90内的气体空间92(在具有液体燃料91的区域上方)与封闭元件10中的压力平衡开口16之间建立第二流体连接；其中，压力平衡管线40的端部段41连接到浮力体30。端部段41布置成使得压力平衡管线40的开口端42突出到气体空间92中。此外，根据本发明的移除装置100，在浮力体30上包括阻尼装置50，用于阻尼浮力体30对燃料容器90的壁96的冲击。浮力体由相对硬的塑料制成，这就是为什么对燃料容器的内壁96的冲击引起令人不安的噪音的原因。阻尼装置50例如由附接到浮力体30的角部的柔性硅树脂元件构成，其在此为矩形。

液体燃料91可以从燃料容器90(储料筒)经由燃料移除开口15和连接元件85被移除，并经由供应管线89供应到燃料电池装置80。压力平衡管线40可以用于平衡燃料容器90内部的空间和外部的空间之间的压力。

图2示出了根据本发明的移除装置的第二实施例。

在该实施例中，浮力体30以两个部分的形式被构造成第一部分浮力体30a和第二部分浮力体30b。压力平衡管线40的端部段41布置在两个部分浮力体30a、30b之间。阻尼装置50在此包括作为用于阻尼元件51的支架的环形部分55，阻尼元件51沿周向设置。环形部分55可以以力配合的方式拉动到由部分浮力体组成的浮力体30上。阻尼装置50(部分55和元件51)的材料由诸如硅树脂或橡胶的弹性材料制成。阻尼元件51具有扁平设计，并且当发生对燃料容器90的内壁96的冲击时弹性弯曲。以这种方式，实现噪声阻尼。

图3示出了第三实施例，其中阻尼元件51由柔性软管段51形成，例如由硅树脂形成。在所示的示例中，两个这样的段布置在浮力体30的两个相反侧上的相应的凹槽35中。软管段51的端部从浮力体30较远地突出，以确保除仅软管段51的端部外，它不会在任何方向上直接碰到燃料容器的壁。

图4示出了具有阻尼元件的浮力体的具体设计。环36将两个部分浮力体保持在一起，并且同时用作铅锤/重物以使浮力体30就位或将其稳定在其中压力平衡管线40的开口端42突出到气体空间92中的位置(同样参见图2)。在上图(图4A)中，围绕浮力体的软管段50被设置为阻尼装置。在另外两个图(图4B、4C)中，阻尼装置为布置在浮力体(其在俯视图中为大致矩形)的各个角部上四个阻尼元件(软管段)51的形式。这些可以通过热供应的方式来焊接。另一种可能性是将软管段在部分浮力体之间夹在浮力体的角部区域处，或者将它们压到从浮力体突出的鼻部上。

图5示出了封闭元件10包括联接装置60，用于与用于燃料电池装置的连接元件85联接。因此，燃料电池装置的燃料供应管线可以连接到燃料容器。联接装置包括用于标记不同类型燃料的机械编码。这使得能够区分不同类型的燃料，并且特别地，容纳在燃料容器中的燃料可以通过机械编码的形式清楚地标记和识别。

联接装置60的机械编码61与连接元件85的机械编码81互补，其中机械编码以这样的方式形成，使得仅仅具有相互补充的机械编码的联接装置和连接元件可以彼此连接，以用于移除燃料。这具有的优点是，仅匹配相应燃料的连接元件可以与联接装置联接。联接装置的机械编码61包括被构造成材料凸部的同心圆61。连接元件的互补机械编码81具有材料凹部81。

封闭元件10包括用于封闭燃料移除开口的阀11，该阀11可通过连接元件85的开启元件86的致动而打开。然而，该阀仅能够通过将匹配的互补的连接元件85连接到封闭元件10才能打开(上图，图5A)。否则，不可能打开阀11并随后移除燃料(下图，图5B)。因此，只有预定的燃料可以供应给燃料电池装置。

图6示出了用于两种不同燃料类型的封闭元件和连接元件的另一特定构造以及相应的机械编码。顶部左侧的图示(图6A)示出了在用于预混合燃料容器的封闭元件10a上的用于移除预混合燃料的连接元件85a，它们被构造成彼此互补以使得阀11被打开。顶部右侧的图示(图6B)示出了在用于甲醇燃料容器的封闭元件10b上的连接元件85a，其中阀11未被打开。底部左侧的图示(图6C)示出了在用于甲醇燃料容器的封闭元件10b上的用于移除甲醇燃料的连接元件85b，他们被构造成彼此互补以使得阀11被打开。底部右侧的图示(图6D)示出了在用于预混物的封闭元件10a上的用于甲醇的连接元件85b，其中阀11未打开。

总之：建议通过阻尼元件延伸所使用的浮力体，使得浮力体的动能在到达储料筒的壁时被以阻尼/变形方式吸收，从而几乎消除所产生的的噪音(浮力体上的中空体)。阻尼元件优选地设计成使得在平行于液体管线的整个水平线上，确保防止浮力体和容器之间的硬接触。例如，可以将硅树脂软管段等用作阻尼元件。还可以想到利用注塑的销钉/表面的构造，这些注塑的销钉/表面被构造成非常细(薄)且因此是柔性的，并且由用于浮力体的塑料材料制成。

此外，该设计使得阻尼元件被构造成柔性的。这允许即使在阻尼器突出的情况下浮力体也能插入到空间受限的容器开口中，以便在所需的最小程度上保持浮力体积。

中间盖应该通过机械设计而成本有效地编码，以便在连接不正确的情况下，防止移除错误燃料(钥匙锁定)。为了设计到储料筒的连接取向，建议通过材料凸部和材料凹部形式的同心布置的圆进行编码。这可以例如采用可能注塑模制工具的可互换插件而容易地完成。编码环的数量确定可能燃料的编号。感应式编码是不利的，因为并不总是能够确保始终存在通信，或者它需要如此高的复杂度以至于系统成本将显着增加。

本发明的优点是降低了噪声发射。此外，可以可靠地防止错误燃料的连接，使得当使用用于各种液体燃料类型的验证的封闭系统时，同时防止了燃料类型的混淆。

所示实施例仅是示例性的，本发明的完整范围由权利要求限定。

Claims (15)

1.一种用于从燃料电池的燃料容器中移除燃料的移除装置，该装置包括：

封闭元件，所述封闭元件用于封闭所述燃料容器的开口；

燃料管线，所述燃料管线用于在所述封闭元件中的燃料移除开口与所述燃料容器内的液体燃料之间建立第一流体连接；

浮力体，所述浮力体适于浮在所述燃料容器内的液体燃料上；和

柔性压力平衡管线，所述柔性压力平衡管线用于在所述燃料容器内、特别是所述液体燃料的表面上方的气体区域与所述封闭元件中的压力平衡开口之间建立第二流体连接；

其中所述压力平衡管线的端部段连接到所述浮力体；并且

其中所述移除装置的特征在于，

所述浮力体设置有用于阻尼所述浮力体对所述燃料容器的壁的冲击的阻尼装置。

2.根据权利要求1所述的移除装置，其中所述浮力体包括两个部分浮力体，所述压力平衡管线的所述端部段固定在两个所述部分浮力体之间，并且所述压力平衡管线的开口端在使用期间向上突出，其中所述部分浮力体优选通过所述阻尼装置彼此连接。

3.根据权利要求1或2所述的移除装置，其中所述阻尼装置被构造成使得：当使用所述移除装置时，在平行于所述液体燃料的表面的任何方向上阻尼冲击。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的移除装置，其中所述浮力体和所述阻尼装置被构造成单元，特别是由相同的材料制成；或者其中，所述阻尼装置被构造成布置在所述浮力体上的单独元件，特别是以力配合的方式紧固到所述浮力体。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的移除装置，其中所述阻尼装置包括多个阻尼元件，特别是，其中当所述浮力体浮在燃料上时，所述多个阻尼元件水平地向外突出。

6.根据权利要求5所述的移除装置，其中所述阻尼元件包括软管段，其中所述软管段特别地以一端紧固到所述浮力体，优选布置为夹在所述浮力体的两个部分浮力体之间，或者其中所述软管段特别地在凹槽中紧固到所述浮力体的外部；或者其中所述阻尼元件包括所述浮力体的延伸部，其中所述浮力体的所述延伸部优选地被构造成尖长的或扁平的。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的移除装置，其中所述阻尼装置被构造成至少部分地为柔性的，特别地，其中所述阻尼元件被构造成柔性的，优选地使得：如果所述阻尼元件突出超过所述燃料容器的所述开口的边缘，则具有所述阻尼装置的所述浮力体可以通过所述开口引入。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的移除装置，其中所述封闭元件包括联接装置，所述联接装置用于联接到用于根据权利要求14所述的燃料电池装置的连接元件。

9.根据权利要求8所述的移除装置，其中所述联接装置包括用于标记不同燃料类型的机械编码。

10.根据权利要求9所述的移除装置，其中所述联接装置的机械编码被构造成与所述连接元件的机械编码互补，其中所述机械编码形成为使得仅仅具有相互补充的机械编码的联接装置和连接元件能够彼此连接，以用于移除燃料。

11.根据权利要求8至10中任一项所述的移除装置，其中所述联接装置的机械编码和所述连接元件的机械编码被构造成使得编码彼此不互补的联接装置和连接元件不能彼此连接。

12.根据权利要求8至11中任一项所述的移除装置，其中所述联接装置的机械编码包括形成为材料凸部和/或材料凹部的一个或多个同心圆。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的移除装置，其中所述封闭元件具有用于封闭所述燃料移除开口的阀装置，并且其中能够通过致动所述阀装置，特别地与权利要求8至12中之一结合，通过利用所述连接元件的开启元件致动而打开所述燃料移除开口。

14.一种用于燃料电池装置的连接元件，其中所述燃料电池装置适于利用预定燃料运行，并且其中所述连接元件能够连接到根据权利要求8至13中任一项所述的移除装置的联接装置，并且包括对于所述预定燃料专有的机械编码。

15.根据权利要求14所述的连接元件，其中所述连接元件的机械编码包括被构造成材料凸部和/或材料凹部的一个或多个同心圆。