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Die
Erfindung betrifft eine Anschlusskupplung für den lösbaren Anschluss eines Fluidbehälters an
einen Fluideinlassnippel gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruches 1 und ein damit gebildetes Flaschenwechselsystem.
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Eine
derartige Anschlusskupplung für
Fluide (wie z.B. verflüssigte
Gase wie Erdgas (CNG), Flüssiggas
(LPG) oder Wasserstoff oder auch Flüssigkeiten wie Benzin) ist
beispielsweise aus dem Forschungsbericht "CLEVER – A New Urban Gas Vehicle Concept" von L. Lasek, H.
Johannsen, V. Schindler, E. Weh, S. Abele in "The Gas Vehicles Report", Dezember 2004,
bekannt. Bei dieser Anwendung wird die Anschlusskupplung für austauschbare,
mit Erdgas (CNG) gefüllte
Zylinder eingesetzt, die als Treibstoffreservoir des Fahrzeugs dienen.
Als Absperrelement dient ein Drehknopf zum Öffnen und Schließen eines
Ventils zur Entnahme des in dem Fluidbehälter enthaltenen Erdgases.
Der Fluidzylinder kann durch ein Kupplungselement in Form einer Schiebehülse, wie
sie beispielsweise aus der WO 03/074309 bekannt ist, an das Gasversorgungssystem
des Fahrzeugs angeschlossen und davon getrennt werden, um beispielsweise
wieder in einer Tankstelle gefüllt
oder gegen einen bereits befüllten Fluidbehälter ausgetauscht
zu werden. Der Nachteil bei dieser Anschlusskupplung besteht darin,
dass die Schiebehülse
zum Entfernen des Fluidzylinders auch dann betätigt werden kann, wenn das
Absperrelement noch nicht oder nicht ganz geschlossen ist. Somit
kann in einem solchen Fall Gas entweichen, was zum einen wirtschaftlich
nachteilig ist und zum anderen unter Sicherheitsgesichtspunkten
bedenklich ist.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte
Anschlusskupplung für den
lösbaren
Anschluss eines Fluidbehälters
an einen Fluideinlassnippel zu schaffen, die sicher und einfach
zu handhaben ist, wobei sichergestellt wird, dass der Fluidbehälter nicht
abgenommen werden kann, bevor das Entnahmeventil vollständig geschlossen
ist.
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Diese
Aufgabe wird mit einer Anschlusskupplung gemäß dem Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen
der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, wozu
auch ein damit gebildetes Flaschenwechselsystem gehört.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen,
dass das Absperrelement mit einem ersten Sicherungselement verbunden
ist und das Kupplungselement ein zweites Sicherungselement aufweist,
wobei sich das erste Sicherungselement dann, wenn sich das Absperrelement
in der Offenstellung und das Kupplungselement in der Verriegelungsstellung
befinden, in Eingriff mit dem zweiten Sicherungselement befindet
und vorzugsweise zwangsweise außer
Eingriff mit dem zweiten Sicherungselement gebracht wird, sobald
sich das Absperrelement in der Verschlussstellung befindet. Dadurch
kann also das Kupplungselement erst dann zum Entfernen des Fluidbehälters betätigt werden,
wenn sichergestellt ist, dass das Absperrelement vollständig geschlossen
ist und das Kupplungselement freigegeben hat, indem der Eingriff
der zwei Sicherungselemente gelöst
wurde. Die Handhabung ist dann besonders einfach, wenn das Außereingriffbringen
automatisch bzw. zwangsweise erfolgt, es kann jedoch auch vorteilhaft
sein, wenn der Vorgang des Außereingriffbringens
vom Bediener eigens ausgelöst
werden muss.
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Eine
besonders einfach herzustellende und zu bedienende Ausführungsform
ergibt sich dann, wenn zwischen dem Absperrelement und dem Kupplungselement
eine bewegbare Hülse
vorgesehen ist, an der sich ein Eingriffsvorsprung als erstes Sicherungselement
befindet, der in eine entsprechende Ausnehmung als zweites Sicherungselement
in dem Kupplungselement eingreift, wenn sich die Hülse in der
Offenstellung und das Kupplungselement in der Verriegelungsstellung
befinden. Dabei kann auf bekannte Technologie zurückgegriffen
werden, wenn die Hülse
als Schiebehülse
ausgebildet ist und auch das Kupplungselement mit einer es umgreifenden Schiebehülse versehen
ist, in der sich die Ausnehmung befindet.
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Ein
unbeabsichtigtes Erlösen
des Kupplungselements wird besonders zuverlässig dadurch verhindert, dass
die erste Hülse
und die zweite Schiebehülse
so federbeaufschlagt sind, dass sie in die Offenstellung bzw. die
Verriegelungsstellung gedrängt
werden. Die Anschlusskupplung kann besonders kompakt ausgebildet
werden, wenn die das Kupplungselement umschließende zweite Schiebehülse senkrecht
oder zumindest im Wesentlichen senkrecht zur ersten Schiebehülse angeordnet
ist und die Ausnehmung als Ringnut in der zweiten Schiebehülse ausgebildet
ist, in die der Eingriffsvorsprung eingreifen und ggf. gar hörbar einrasten
kann.
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Das
Absperrelement ist vorzugsweise ein Ventil, das mit einem Drehgriff,
also einem Drehknopf oder einem Drehhebel, betätigt wird, der mit einer Exzenterscheibe
oder einer Kreisscheibe mit einer Abflachung am Umfang gekoppelt
ist, die an der Stirnfläche
der ersten Schiebehülse
anliegt. Somit wird diese erste Schiebehülse bei Betätigung des Drehgriffs bewegt,
sobald sich der Umfang der Exzenter- oder Kreisscheibe ändert. Bei
entsprechender Federbeaufschlagung der ersten Schiebehülse kann
dadurch erreicht werden, dass sich diese automatisch bzw. in Art
einer Folgesteuerung mit der Bewegung des Drehgriffs bewegt und
in Verschlussstellung des Absperrelements ihren Eingriffsvorsprung
außer
Eingriff mit der Nut der zweiten Schiebehülse bringt. Somit kann diese
zweite Schiebehülse
betätigt
werden, um den Fluidbehälter
abzutrennen.
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Die
Variabilität
der Anschlusskupplung kann noch erhöht werden, wenn das Absperrelement
zusammen mit dem Drehgriff und der Schiebehülse sowie dem Fluidbehälter um
die Längsachse
der zweiten Schiebehülse
herum drehbar angeordnet ist. Diese drehbare Anordnung ist insbesondere
dann vorteilhaft, wenn zwei erfindungsgemäße Anschlusskupplungen mit
ihren Fluidbehältern
nebeneinander mit in etwa axial zueinander ausgerichteten ersten Schiebehülsen angeordnet
sind. In dieser Stellung wird der Platzbedarf senkrecht zur Achse
der beiden ersten Schiebehülsen
minimiert. Sofern der Platzbedarf in der Axialrichtung der ersten
Schiebehülsen
reduziert werden soll, genügt
es, die beiden Fluidzylinder aufeinander zuzudrehen, und zwar jeweils
um die Längsachse
der zweiten Schiebehülse.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Besonderheiten der Erfindung ergeben sich
aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter, jedoch nicht beschränkender
Ausführungsformen
der Erfindung anhand der schematischen und nicht maßstabsgetreuen
Zeichnung. Es zeigen:
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1 eine
bevorzugte Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen in Vorderansicht,
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2 zwei
nebeneinander angeordnete erfindungsgemäße Anschlusskupplungen mit
den zugehörigen
Fluidbehältern
in Vorderansicht und
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3 in
perspektivischer Ansicht zwei erfindungsgemäße Anschlusskupplungen mit
zugeordneten Fluidbehältern,
die über
einen gemeinsamen Befüllnippel
gleichzeitig befüllt
werden können.
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In 1 ist
eine erste, bevorzugte Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Anschlusskupplung 10 in
Seitenansicht dargestellt. Ein Fluidbehälter 11 kann von einem
Absperrelement 20, das in Form eines nicht zeichnerisch
dargestellten Ventils ausgebildet ist, welches über einen Drehgriff 21 betätigt wird,
fest verschlossen oder zur Entnahme von Gas aus dem Fluidbehälter geöffnet werden.
Das Gas wird dann zu einem Verteiler 42 (vgl. 2)
geleitet, aus dem es in ein Fahrzeugleitungssystem eingespeist wird,
das schematisch mit der Bezugszahl 44 bezeichnet ist. An
dem Verteiler 42 befindet sich ein Fluideinlassnippel 12,
von dem hier nur eine Anschlussschraube zu sehen ist. Der Anschluss
des Fluidbehälters 11 an
den Fluideinlassnippel 12 erfolgt mittels eines Kupplungselements 30,
das in einer an sich bekannten Form mit einer es umgreifenden Schiebehülse 32 ausgebildet
ist. Wird diese Schiebehülse 32 nach
unten gezogen, wird die Leitungsverbindung zwischen dem Anschlussnippel 12 und
dem Fluidbehälter 11 getrennt,
und der Fluidbehälter 11 kann
nach oben abgehoben werden. Das erneute Ansetzen des Fluidbehälters 11 erfolgt
dann dadurch, dass er mit seinem Rohrabschnitt 16 auf das obere
Ende der Schiebehülse 32 angesetzt
und nach unten gedrückt
wird, wodurch das Kupplungselement 30 die Leitungsverbindung
wieder herstellt. Selbstverständlich
sollte der Fluidbehälter 11 nur
dann abgetrennt werden, wenn er zuvor mittels des Drehgriffs 21 verschlossen
wurde. Um sicherzustellen, dass der Fluidbehälter 11 vor dem Abtrennen
nicht versehentlich offen bleibt, wurde die bekannte Anschlusskupplung
weiterentwickelt.
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Mit
dem Drehknopf 21 ist eine Kreisscheibe 23 drehfest
verbunden, die an einer Seite (hier in 1 links
dargestellt) eine Abflachung 22 aufweist, durch die der
Umfang der Kreisscheibe 23 reduziert wird. 1 zeigt
den Drehgriff 21 und die mit ihm fest verbundene Kreisscheibe 23 in
geöffneter
Stellung, d.h., das Absperrelement 20 befindet sich in
einer Offenstellung, in der Gas aus dem Fluidbehälter entnommen werden kann.
Gemäß Darstellung
in 1 auf der rechten Seite der Kreisscheibe 23 liegt
eine das zum Fluideinlassnippel 12 führende Gasleitungsrohr umschließende Hülse 28 an,
und zwar an ihrer einen vergrößerten Umfang
aufweisenden Stirnseite 29. Die Schiebehülse 28 ist
in ihrem Inneren mit einer nicht dargestellten Feder versehen, die
die Schiebehülse 28 zur
Kreisscheibe 23 hin und damit zur Offenstellung der Schiebehülse 28 hin
beaufschlagt. Am unteren Ende der Schiebehülse 28 ragt ein erstes
Sicherungselement 24 in Gestalt eines Eingriffsvorsprungs 26 hervor,
der in besonders einfacher Gestaltung als Bolzen ausgebildet sein
kann.
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Der
Eingriffsvorsprung 26 greift in eine entsprechende Ausnehmung 36 in
dem Kupplungselement 30 ein. Das Zusammenwirken des ersten
Sicherungselements 24 mit dem zweiten Sicherungselement 34,
d.h. der Eingriff des Eingriffsvorsprungs 26 in die Ausnehmung 36,
bewirkt, dass die im Wesentlichen senkrecht zur Schiebehülse 28 angeordnete
Schiebehülse 32 in
dieser Stellung nicht durch Angreifen an einem Ringwulst 38 nach
unten gezogen werden kann, um das Kupplungselement 30 zu entriegeln.
Die in 1 dargestellte Position der Schiebehülse 32 stellt
somit deren Verriegelungsstellung dar, bei der Gas aus dem Fluidbehälter zum
Fluideinlassnippel 12 fließen kann.
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Wird
nun der Fluidbehälter 11 durch
Drehen des Drehgriffs 21 verschlossen, so dreht sich auch die
damit drehfest verbundene Kreisscheibe 23, bis die Abflachung 22 der
Stirnseite 29 der Schiebehülse 28 gegenüberliegt.
Durch die Federbeaufschlagung bewegt sich die Schiebehülse 28 nach
links, sobald der Umfang der Kreisscheibe 23 im Bereich
der Abflachung 22 geringer zu werden beginnt. Statt der dargestellten
Kreisscheibe 23 kann selbstverständlich auch ein Exzenter eingesetzt
werden, der die gleiche Funktion erfüllt. Mit der Bewegung der Schiebehülse 28 nach
links beginnt auch der Eingriffsvorsprung 26, sich aus
der Ausnehmung 36 herauszubewegen. Die Anordnung ist dabei
so getroffen, dass der Eingriffsvorsprung 26 so lange mit
der Ausnehmung 36 in Eingriff bleibt, bis der Fluidbehälter 11 vollständig verschlossen
ist. Erst danach kann die Schiebehülse 32 nach unten
in ihre Entnahmestellung gedrückt
werden, in der der Fluidbehälter 11 entfernt
werden kann. Die Schiebehülse 32 ist
durch eine in ihrem Inneren angeordnete Feder ebenfalls beaufschlagt,
und zwar nach oben hin in ihre Verriegelungsstellung. Dadurch wird
sichergestellt, dass sich die Schiebehülse 32 und damit das
Kupplungselement 30 im Normalfall in der Verriegelungsstellung befinden.
Die Ausnehmung 36 ist bei dieser Ausführungsform als die Schiebehülse 32 umlaufende
Ringnut ausgebildet, die an ihrem oberen Ende von einem Ringwulst 37 begrenzt
wird.
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Aus
der obigen Darstellung ist ersichtlich, dass kein exakter rechter
Winkel zwischen der Schiebehülse 28 und
der Schiebehülse 32 eingehalten werden
muss. Es ist lediglich erforderlich, dass die Funktion der Herstellung
und der Lösung
des Eingriffs zwischen Eingriffsvorsprung 26 und Ausnehmung 36 gewährleistet
ist. Bei dieser Ausführungsform
wird der Eingriffsvorsprung 26 automatisch bzw. zwangsweise
außer
Eingriff mit der Ausnehmung 36 gebracht, wenn der Fluidbehälter vollständig verschlossen
wird. Dies erleichtert die Handhabung.
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Ein
leerer Fluidbehälter 11 kann
entweder über
einen Betankungsnippel 14 an einer Tankstelle wieder befüllt werden,
oder er kann nach dem Abtrennen gegen einen entsprechenden vollen
Fluidbehälter 11 ausgetauscht
werden. Falls zwei derartiger Flaschen oder Fluidbehälter 11 vorgesehen
sind, wie beispielsweise in 2 dargestellt
ist, können
alternativ die beiden Fluidbehälter über einen
gemeinsamen Betankungsnippel 46 befüllt werden. Damit wird in vorteilhafter
Weise ein Flaschenwechselsystem gebildet, bei dem die Fluidbehälter für mobile
oder stationäre
Anwendungen unabhängig
von einer Tankstelle rasch und sicher ausgetauscht werden können, jedoch
auch an einer Tankstelle über
den gemeinsamen Betankungsnippel am Fahrzeug rasch befüllt werden
können.
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Um
eine größere Variabilität hinsichtlich
des Platzbedarfs zu erzielen, ist es gemäß einer weiteren Ausführungsform
vorgesehen, dass bei Vorhandensein von zwei Fluidbehältern 11 diese
beiden aufeinander zu verschwenkt werden können, und zwar um die Längsachse 50 bzw. 50' der Schiebehülsen 28.
Dadurch wird der Platzbedarf in der Breite reduziert und in der
Tiefe erhöht,
wenn die beiden Zylinder von einer Stellung, in der die Schiebehülsen 28 der beiden
Anschlusskupplungen 10 in etwa kollinear angeordnet sind,
in eine abgewinkelte Stellung verdreht werden. Um diese Verschwenkbarkeit
zu gewährleisten,
muss dann natürlich
der entsprechende Abschnitt der Ausnehmung 36 bzw. Ringnut
und der darin eingreifende Teil des Eingriffsvorsprungs 26 in
geeigneter Weise rotationssymmetrisch zur Schwenkachse 50 bzw. 50' sein, um eine
sichere Funktion des Ein- und Ausrastens der beiden Sicherungselemente zu
gewährleisten.
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Bei
einer weiteren, nicht dargestellten, Ausführungsform sind die Hülse 28 mit
dem Eingriffsvorsprung 36 durch eine an der Drehscheibe 23 angreifende,
vorzugsweise federbeaufschlagte, Schubstange ersetzt, die in die
Ausnehmung eingreifen kann.
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Abweichend
von den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen sind selbstverständlich weitere
Variationen der erfindungsgemäßen Anschlusskupplung
denkbar. So ist es beispielsweise möglich, das Eingriffselement
an der Schiebehülse 32 und
die entsprechende Ausnehmung an der Schiebehülse 28 – also praktisch
umgekehrt wie bei der ersten Ausführungsform beschrieben – vorzusehen.
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Des
Weiteren ist es möglich,
die Verriegelungsstellung und die Entnahmestellung der Schiebehülse 32 gegeneinander
zu vertauschen und die Schiebehülse 32 bezüglich der
Schiebehülse 28 unter
Beibehaltung einer im Wesentlichen rechtwinkligen Anordnung so abzuändern, dass
nach erfolgter Bewegung der Schiebehülse 28 in die Verschlussstellung
der Weg für
die Bewegung der Schiebehülse 32 (ausgehend
von der Darstellung in 1) nach oben freigegeben wird.
Ferner ist es alternativ möglich,
die Schiebehülsen 28 und 32 im
Wesentlichen linear hintereinander anzuordnen, wobei dann die Richtung
der Bewegung der Schiebehülse 28 von
der Offenstellung in die Verschlussstellung gleich der Richtung
der Bewegung der Schiebehülse 32 von
der Verriegelungsstellung in die Entnahmestellung sein muss. Dadurch
wird die Bewegung der Schiebehülse 32 zur
Entnahme des Fluidbehälters
erst dann möglich,
wenn der Weg durch eine entsprechende Bewegung der Schiebehülse 28 freigegeben
ist.
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Bei
den beiden letztgenannten Varianten kann dabei ein direkter Angriff
bzw. Eingriff der beiden Schiebehülsen aneinander bzw. ineinander
vorgesehen sein, oder die beiden Schiebehülsen weisen keinerlei Kontakt
zueinander auf. Diese Varianten sollen jedoch ebenfalls geschützt werden;
d.h., die in Anspruch 1 verwendete Formulierung "in Eingriff" soll auch durch die vorstehend beschriebene
Sperrung der Bewegung der Schiebehülse 32 durch Angriff
an der Schiebehülse 28 oder
durch die Funktion der Schiebehülse 28 als
Blockierelement gegen eine Bewegung der Schiebehülse 32 als mit umfasst
angesehen werden.
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Darüber hinaus
ist es auch möglich,
statt der translatorisch zu bewegenden Schiebehülsen 28 und/oder 32 rotatorisch
oder etwa spiralförmig
zu bewegende Drehelemente, wie beispielsweise Drehhülsen, zu
verwenden, mit denen die gleiche Funktion der Koppelung der Bewegbarkeit
des Kupplungselements 30 an die Position des Absperrelements 20 sichergestellt
wird. Als zweckmäßige Sicherungselemente können hierbei
z.B. geeignet geformte Haken dienen, die durch die Drehbewegung
der Drehelemente gleichsam ineinander verschraubt werden können.
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Die
vorstehend beschriebene Anschlusskupplung kann in vorteilhafter
Weise nicht nur bei einem Wechselsystem für Fluidbehälter für Kraftfahrzeuge eingesetzt
werden, sondern ist auch für
Rasenmäher,
Motorboote und den Campingbereich u.ä. geeignet.
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Es
ist festzuhalten, dass die unter Bezug auf einzelne Ausführungsformen
beschriebenen Merkmale der Erfindung, wie beispielsweise die Ausgestaltung
der Sicherungselemente und des Kupplungselements, auch bei anderen
Ausführungsformen
vorhanden sein können,
außer
wenn es anders angegeben ist oder sich aus technischen Gründen von
selbst verbietet.