CN116075668A - 排气螺丝、安全组件和压力气体容器 - Google Patents

排气螺丝、安全组件和压力气体容器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于压力气体容器的排气螺丝(1)，具有‑外螺纹(2)，用于拧入到壳体(4)的螺纹孔(3)中，‑贯穿所述排气螺丝(1)的轴向孔(5)，用于形成流出通道，‑围绕所述轴向孔(5)的端侧的密封轮廓(6)，和‑插入到所述轴向孔(5)中的爆破片(7)，用于关闭所述流出通道。此外，本发明涉及具有根据本发明的排气螺丝(1)的安全组件(16)以及压力气体容器。

Description

排气螺丝、安全组件和压力气体容器
技术领域
本发明涉及一种用于压力气体容器的排气螺丝。排气螺丝优选集成到用于压力气体容器的安全组件中，使得还给出分别具有根据本发明的排气螺丝的安全组件和压力气体容器。
背景技术
压力气体容器在移动应用中用于储存氢气或天然气。例如在燃料电池车辆中需要氢气用于运行燃料电池系统。相应的气体在压力气体容器中在高压下储存。在氢气的情况下压力可以达到直至900bar。由于高压，因此对压力气体容器提出高安全性要求。
为了关闭压力气体容器，通常使用安全电磁阀，该安全电磁阀在无电流的状态下关闭。由此确保在缺乏电流供应的情况下，例如由于失效或故障，例如线缆断裂而不发生气体泄漏。
此外，压力气体容器必须保险以防危急的温度和压力增加。为了检查和/或维修目的，还必须能够将压力气体容器转换到无压力的状态中。因此，压力气体容器通常还配备有一个排气阀，在需要时可通过该排气阀将压力气体从容器中排出。
根据相关法律规定，每个压力气体容器必须直接在容器上或容器中配备至少一个安全阀。术语“容器”在此不但可以指单个瓶，而且可以指瓶束。因此，在共同形成一个压力气体储存器的多个单个瓶或者说压力气体容器的情况下，可能设置大量的阀。这对这种压力气体储存器的复杂性和成本产生影响。
如果每个压力气体容器不但要配备一个安全阀，而且还要配备多个阀和/或安全部件，例如可手动操纵的排气螺丝和/或爆破片，则复杂性增加。为了减少复杂性，阀和/或安全部件通常被合并成一个安全组件并且作为单元安装。
发明内容
从上述现有技术出发，本发明所基于的任务是进一步降低这种用于压力气体容器的安全组件的复杂性。应提供一个尽可能简单、紧凑和成本低地制造的组件。此外，该组件应满足在气密性方面的所有安全性要求。
为了解决该任务，提出具有权利要求1特征的排气螺丝和具有权利要求7特征的安全组件。本发明的有利扩展方案能够由从属权利要求得出。此外，还给出具有这种排气螺丝或具有这种安全组件的压力气体容器。
提出一种用于压力气体容器的排气螺丝，具有：
-外螺纹，用于拧入到壳体的螺纹孔中，
-贯穿排气螺丝的轴向孔，用于形成流出通道，
-围绕轴向孔的、端侧的密封轮廓，以及
-插入到轴向孔中的爆破片，用于关闭流出通道。
因此，提出一种具有集成的爆破片的排气螺丝。因此，所提出的排气螺丝不但可以用于排气，而且由于集成的爆破片，还可以用于降低过压。因此，通过功能集成可以省去作为单独构件的爆破片。代替两个安全部件，还仅须安装一个部件，即具有集成的爆破片的排气螺丝。以这种方式可以降低制造和装配费事。同时可以节省安装空间和重量。功能集成在将根据本发明的排气螺丝使用在用于压力气体容器的安全组件中时是特别有利的。因为在这种情况下可以实现一个特别紧凑的组件，因为也可以减少所需的连接和/或附接孔的数量。此外，还实现了成本优势。
所提出的由排气螺丝和爆破片组成的紧凑结构单元可以简单地预制和从而在生产线外构造和交付。如果爆破片在损坏情况下破裂，则可以简单地更换和替换具有集成的爆破片的排气螺丝。通过在外部尺寸和/或压力水平方面的简单适配，由排气螺丝和爆破片组成的结构单元也可以被转移到其他产品领域中并且在那里使用。
根据本发明的一个优选实施方式，爆破片沿流出的压力气体的流动方向直接地或间接地通过密封环轴向地支撑在轴向孔的径向延伸的凸缘上。因为在爆破片上施加有与压力气体容器中的压力相同的压力，所以在爆破片上作用有将爆破片压抵着凸缘或密封环的压力。以这种方式，在爆破片完好无损的情况下实现轴向孔的密封，该密封防止不希望的气体泄漏。一旦爆破片间接地通过密封环轴向地支撑在凸缘上，就进一步优化密封效果。替代地，密封效果的优化可以通过咬合或密封棱边实现。然而，必须确保爆破片不被咬合或密封棱边损坏。因为爆破片的损伤或损坏会导致不密封性和从而导致气体泄漏。
在本发明的扩展方案中提出，爆破片通过排气螺丝的夹紧环圈和/或放入的环形压紧装置保持在其位置中。夹紧环圈和/或压紧装置优选布置在爆破片的背离凸缘或密封环的一侧上。即爆破片在两侧上支撑或保持。此外，通过夹紧环圈的夹紧力和/或压紧装置的保持力可以将爆破片与作用的气体压力无关地压抵着凸缘或密封环。这附加地提高了密封性。
进一步的密封通过在排气螺丝上构造的密封轮廓实现。该密封轮廓相对于壳体密封，优选相对于壳体中的密封座密封。密封轮廓例如可以锥形地成型。壳体的密封座也锥形地构造。
优选地，密封轮廓构造在密封体上，该密封体装入、优选压入或拧入到排气螺丝的端侧的槽口中。通过密封体可以在将排气螺丝拧入到壳体中时引起扭矩解耦，该扭矩解耦确保爆破片仅经受轴向力，而不经受扭力。因为该扭力可能导致爆破片的损伤或损坏。
为了限制排气螺丝在壳体中的拧入深度而提出，排气螺丝在端侧具有围绕密封轮廓的贴靠肩部。贴靠肩部优选与壳体中的凸缘相互作用，贴靠肩部在排气螺丝拧入到壳体中时贴靠到所述凸缘上。通过最大拧入深度可以同时调整密封轮廓上的变形，该密封轮廓在排气螺丝拧入到壳体中时抵着密封座贴靠。以这种方式可以实现最大的密封力。
此外，排气螺丝优选地在其背离密封轮廓的端部上具有至少一个槽口，用于插入旋拧工具。在唯一槽口的情况下，该槽口优选居中地布置并且具有携动型廓，例如呈内六角的形式。在这种情况下，旋拧工具是内六角扳手。代替居中布置的槽口也可以设置两个或更多的偏心布置的槽口，在这些槽口中可以插入具有相应数量的销的旋拧工具。替代地，排气螺丝可以在其背离密封轮廓的端部上具有外置的扳手面，例如呈外六角的形式，用于靠置旋拧工具。
为了解决开头所述的任务，还提出一种用于压力气体容器的安全组件，该安全组件包括壳体和根据本发明的排气螺丝。在此，排气螺丝拧入到壳体的螺纹孔中。使用根据本发明的具有集成的爆破片的排气螺丝能够使安全组件特别紧凑地构造，因为取消了作为单独的安全部件的爆破片。此外，因为爆破片通过排气螺丝的轴向孔被加载以压力气体，所以可以减少壳体中的连接和/或附接孔的数量。在爆破片由于过压而破裂之后，由排气螺丝和爆破片组成的单元可以简单地被拧出和替换。
优选地，在壳体中形成节流孔或节流部，其位于用于接收排气螺丝的螺纹孔之前。如果为了压力气体容器的排气而将排气螺丝从螺纹孔中拧出，则储存的压力气体通过节流孔或节流部和螺纹孔向外逸出。在此，节流孔或节流部限制了流动速度，从而使压力气体容器受控地排出。由此可以避免在邻接区域中的损坏。
此外优选地，将至少一个阀，优选截止阀和/或温度限制阀插入到壳体中。截止阀不但可以是无电流关闭的安全电磁阀而且可以是手动操纵的截止阀。因此，所有在压力容器上或在压力容器中设置的阀和/或安全部件可以紧凑地合并和作为单元安装。由此减少了装配费事，这还产生降低成本的作用。
此外，提出一种压力气体容器，尤其用于储存氢气或天然气，该压力气体容器具有根据本发明的排气螺丝和/或根据本发明的安全组件。排气螺丝或安全组件可以直接安装在压力气体容器上或压力气体容器中，使得满足所有关于安全性的法律要求。同时，由于具有集成的爆破片的排气螺丝的紧凑性或安全组件的紧凑性可以降低压力气体容器的安装空间需求。这在压力气体容器的移动应用中经证明为特别有利的，因为在此可供使用的空间是有限的。
附图说明
下面参照附图更详细地阐述本发明的一个优选实施方式。附图示出了：
图1：具有根据本发明的排气螺丝的用于压力气体容器的安全组件的示意性纵截面，和
图2：图1在排气螺丝的区域中的放大局部。
具体实施方式
在图1中示例性地示出的用于压力气体容器的根据本发明的安全组件16包括壳体4，多个安全部件装入到所述壳体中。这些安全部件包括可手动操纵的截止阀18、温度限制阀19以及根据本发明的具有集成的爆破片7的排气螺丝1。通过安全部件的选择布置，所需的连接和/或附接孔的数量很小。附接孔当前实施为节流孔17，通过该附接孔，排气螺丝1与压力气体容器中的压力p2连接。该节流孔限制了压力气体在排气期间的流速。为了排气，简单地从壳体4的螺纹孔3中手动地拧出排气螺丝1。为此，排气螺丝1具有外螺纹2，该外螺纹匹配于壳体4的螺纹孔3。通过拧出排气螺丝1，可以使压力气体从压力气体容器中逸出。压力气体逸出是因为压力气体容器中的压力p2大于周围环境中的压力p1。压力气体从压力气体容器流出，直至压力p2与在压力气体容器外的压力p1平衡。
通过集成的爆破片7，排气螺丝1还可以用于降低过压。在压力气体容器中出现不允许的高压力时，施加在爆破片7上的压力也升高，直至爆破片7破裂。破裂的爆破片7打开了在排气螺丝1中形成的轴向孔5，使得压力气体通过该轴向孔从压力气体容器中逸出并且过压降低。
如尤其从图2可看到，爆破片7在轴向方向上间接地通过密封环9支撑在轴向孔5的凸缘8上。同时，夹紧环圈10和压紧装置11将爆破片7压抵着密封环9。爆破片7因此可靠地保持。同时，轴向孔5通过密封环9密封，使得没有压力气体可以通过轴向孔5向外逸出。进一步的密封通过密封轮廓6实现，该密封轮廓构造在密封体12上，该密封体装入，例如压入或拧入到排气螺丝1的端侧槽口13中。密封轮廓6锥形地成型并且与构造在壳体4中的密封座20的锥形形状相匹配。在排气螺丝1拧入到壳体4中时，密封体12被压到密封座20中，直至排气螺丝1的端侧的贴靠肩部14贴靠在壳体的凸缘21上。以这种方式可以实现最大的密封力。
排气螺丝1在另一端具有端侧的槽口15，该槽口具有呈内六角形式的携动型廓，用于内六角扳手。因此，槽口15简化了将排气螺丝1拧入到壳体4的螺纹孔3中。

Claims (10)

1.一种用于压力气体容器的排气螺丝(1)，具有：
-外螺纹(2)，用于拧入到壳体(4)的螺纹孔(3)中，
-贯穿所述排气螺丝(1)的轴向孔(5)，用于形成流出通道，
-围绕所述轴向孔(5)的、端侧的密封轮廓(6)，和
-插入到所述轴向孔(5)中的爆破片(7)，用于关闭所述流出通道。
2.根据权利要求1所述的排气螺丝(1)，
其特征在于，所述爆破片(7)沿流出的压力气体的流动方向直接地或间接地通过密封环(9)轴向地支撑在所述轴向孔(5)的径向延伸的凸缘(8)上。
3.根据权利要求1或2所述的排气螺丝(1)，
其特征在于，所述爆破片(7)通过所述排气螺丝(1)的夹紧环圈(10)和/或放入的环形的压紧装置(11)保持在其位置中。
4.根据前述权利要求中任一项所述的排气螺丝(1)，
其特征在于，所述密封轮廓(6)锥形地成型和/或构造在密封体(12)上，该密封体装入、优选地压入或拧入到所述排气螺丝(1)的端侧的槽口(13)中。
5.根据前述权利要求中任一项所述的排气螺丝(1)，
其特征在于，所述排气螺丝(1)在端侧具有围绕所述密封轮廓(6)的贴靠肩部(14)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的排气螺丝(1)，
其特征在于，所述排气螺丝(1)在其背离所述密封轮廓(6)的端部上具有至少一个槽口(15)或外置的扳手面，用于插入或靠置旋拧工具。
7.一种用于压力气体容器的安全组件(16)，包括壳体(4)和根据前述权利要求中任一项所述的排气螺丝(1)，所述排气螺丝拧入到所述壳体(4)的螺纹孔(3)中。
8.根据权利要求7所述的安全组件(16)，
其特征在于，在所述壳体(4)中形成节流孔(17)或节流部，该节流孔或节流部位于所述螺纹孔(3)之前。
9.根据权利要求7或8所述的安全组件(16)，
其特征在于，至少一个阀、优选截止阀(18)和/或温度限制阀(19)插入到所述壳体(4)中。
10.一种压力气体容器，尤其用于储存氢气或天然气，所述压力气体容器具有根据权利要求1至6中任一项所述的排气螺丝(1)和/或根据权利要求7至9中任一项所述的安全组件(16)。
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