DE102007021292A1 - Dichtungsanordnung in einer Brennstoffzellenvorrichtung - Google Patents

Dichtungsanordnung in einer Brennstoffzellenvorrichtung Download PDF

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Abstract

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Dichtungseigenschaften einer Dichtungsanordnung in einer Brennstoffzellenvorrichtung zur Leckagedichtung einer mechanischen Verbindung zweier Bauelemente der Brennstoffzellenvorrichtung zu verbessern. Es wird eine Dichtungsanordnung in einer Brennstoffzellenvorrichtung zur Leckagedichtung einer mechanischen Verbindung zweier Bauelemente 1', 1'' der Brennstoffzellenvorrichtung, welche ein flüssiges und/oder ein gasförmiges Prozessmedium 3 in einem Medienraum 2 führen, vorgeschlagen, wobei die Dichtungsanordnung einen um den Medienraum 2 umlaufend erstreckt ausgebildeten Dichtkörper 9, 12 aufweist, der mit den Bauelementen 1', 1'' in Wirkverbindung steht. Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass ein zweiter, umlaufend erstreckt ausgebildeter Dichtkörper 10, 13 vorgesehen ist, welcher gegenüber dem ersten Dichtkörper 9, 12 medienabgewandt angeordnet ist und ein zum ersten Dichtkörper 9, 12 unterschiedliches Material und/oder eine unterschiedliche Geometrie aufweist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung in einer Brennstoffzellenvorrichtung zur Leckagedichtung einer mechanischen Verbindung zweier Bauelemente der Brennstoffzellenvorrichtung, welche ein flüssiges und/oder ein gasförmiges Prozessmedium in einem Medienraum führen, mit einem um den Medienraum umlaufend erstreckt ausgebildeten Dichtkörper, der mit den Bauelementen in Wirkverbindung steht.
  • Derartige Dichtungsanordnungen werden beispielsweise benötigt, um die mechanischen Verbindungen von Prozessmedien führenden Bauelementen der Brennstoffzellenvorrichtung, wie zum Beispiel Medienleitungen, gegen den Austritt von flüssigen, gasförmigen oder einem Gemisch aus flüssigen und gasförmigen Prozessmedien aus der Brennstoffzellenvorrichtung in die Umgebung zu vermeiden.
  • Bei dem elektrochemischen Prozess in einer Brennstoffzelle einer Brennstoffzellenvorrichtung wird zur Erzeugung von elektrischer Energie ein flüssiger oder gasförmiger Brennstoff, wie beispielsweise Wasserstoff als einer der möglichen Prozessmedien, mit einem weiteren Prozessmedium, wie zum Beispiel sauerstoffhaltige Umgebungsluft, in Prozessprodukte, vornehmlich Wasser, umgesetzt. Die Brennstoffzellen weisen dazu eine Anoden- und Kathodenanordnung mit einem zwischengelagerten Elektrolyten auf, wobei beispielsweise bei mobil eingesetzten Brennstoffzellen der Elektrolyt aus einer protonenleitfähigen Polymermembran gebildet ist. Die Elektrodenschichten der Anoden- und Kathodenanordnung aus meist porösem, elektrisch leitfähigem Material bilden mit der Polymermembran eine Membran-Elektroden-Anordnung (MEA).
  • Die Verbindungsstellen der Prozessmedien führenden Bauelemente, an denen die vorgenannte Dichtungsanordnung zur Anwendung kommt, sind beispielsweise zwei verbundene Leitungsabschnitte einer anodenseitigen Brennstoffversorgung bzw. einer kathodenseitigen Sauerstoffversorgung der Brennstoffzellen. Die Dichtungsanordnung wird bekanntermaßen auch an den Verbindungsstellen von Stapelkomponenten eines aus mehreren Brennstoffzellen bestehenden Brennstoffzellenstapels angewandt. So dichtet die Dichtungsanordnung innerhalb der Stapelkomponenten beispielsweise Bereiche um Sammelkanalabschnitte, welche entsprechende Prozessmedien durch den Brennstoffzellenstapel hindurchführen, ab oder isoliert aneinander gefügte Plattenelemente des Stapelgehäuses, in dem der elektrochemisch aktiven Bereich der MEA eingefasst wird.
  • Aus der Druckschrift DE 60301037 T2 ist eine integrierte, fluidundurchlässige Dichtung für eine MEA mit einer ersten und einer zweiten porösen Elektrodenschicht und einer dazwischen angeordneten Ionenaustauschmembran in einer elektrochemischen Brennstoffzelle bekannt. Die Dichtung ist mit der MEA integriert ausgebildet, indem diese in Dichtungsbereiche der ersten und zweiten porösen Elektronenschicht imprägniert ist, wobei die integrierte Dichtung ein starres Dichtungsmaterial aufweist. Die Dichtungsbereiche umfassen den elektrochemisch aktiven Bereich der MEA und wahlweise auch Öffnungen innerhalb der MEA, beispielsweise Sammelkanalöffnungen, wobei die Dichtung umlaufend um die Medien führenden Bereiche ausgebildet ist. Die Dichtung weist zusätzlich Dichtungseinrichtungen auf, die die Konturen der MEA horizontal oder vertikal überragen. So sind beispielsweise eine oder mehrere erhöhter Rippen beschrieben, die über die Hauptoberfläche der in der MEA integrierten Dichtung überstehen. Ergänzend weist die Dichtung Ausrichtungseinrichtungen zur Unterstützung der Ausrichtung der MEA während der Montage der Brennstoffzelle auf. Dichtungs- und/oder Ausrichtungseinrichtungen der Dichtung können aus starrem oder elastischem Dichtungsmaterial gebildet sein, das auf die Oberfläche der integriert ausgebildeten Dichtung aufgebracht wird. Als starres Dichtungsmaterial wird beispielsweise Teflon (Polytetrafluorethylen) oder thermoplastische Fluorpolymere, wie Polyvinylfluorid oder Polyvinylidenfluorid, oder Poly(meth)acrylate verwendet, welches durch Spritzgießen oder Beschichten aufgebracht wird. Als elastische Dichtungsmaterialien sind spritzgussfähige elastomere Zusammensetzungen bekannt, wie Silikone, Fluorelastomere, Fluorkautschuk, Ethylen-Propylen-(Dien)-Kautschuke (EPM, EPDM) und Naturkautschuk bekannt.
  • Im endmontierten Zustand wird die MEA einer Brennstoffzelle beiderseitig ihrer porösen Elektrodenschichten von zwei Stapelkomponenten eines Brennstoffzellenstapels, nämlich den Separatorplatten, eingeschlossen. Im Zusammenwirken mit den Separatorplatten bewirkt die Dichtung eine flüssigkeitsdichte Abdichtung der MEA gegenüber den Verbindungsstellen dieser Stapelkomponenten und damit Leckagedichtung des Stapelgehäuses. Gleichzeitig schließt die Dichtung die äußeren Seitenränder und die zu den Öffnungen der MEA gerichteten Seitenränder der MEA flüssigkeitsdicht ab, so dass in diesem Bereich keine Durchmischung der beiderseitigen Betriebsmedienströme der MEA stattfinden kann.
  • Über eine gewisse Standzeit bzw. Nutzungszeit der bekannten Brennstoffzellenvorrichtung mit derartigen Dichtungsanordnungen unter witterungsabhängiger Umgebungsbedingungen sind zunehmende Leckagen in Form von Flüssigkeits- und Gasundichtigkeiten an den mechanischen Verbindungen der Bauelemente der Brennstoffzellenvorrichtung zu beobachten.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Dichtungseigenschaften einer Dichtungsanordnung in einer Brennstoffzellenvorrichtung zur Leckagedichtung einer mechanischen Verbindung zweier Bauelemente der Brennstoffzellenvorrichtung zu verbessern.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Dichtungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind durch die abhängigen Unteransprüche, die nachfolgende Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen offenbart.
  • Die erfindungsgemäße Dichtungsanordnung ist geeignet und/oder ausgebildet, um Verbindungen von Prozessmedium führenden Bauelementen einer Brennstoffzellenvorrichtung, wie zum Beispiel Leitungsabschnitte von Medienleitungen oder Stapelkomponenten eines Brennstoffzellenstapel, abzudichten, wobei in dem verfahrenstechnischen Prozess der Brennstoffzellenvorrichtung vornehmlich ein Flüssigkeits-Gasgemisch unter der Beteiligung von Wasser in flüssigem oder gasförmigem Aggregatzustand als Prozessmedium mitwirkt. So wird die Brennstoffzellenvorrichtung, insbesondere solche für Kraftfahrzeuge, anodenseitig beispielsweise mit einem wasserdampfhaltigen Wasserstoffgas oder kathodenseitig mit einem Luft-Wassergemisch betrieben.
  • Die erfindungsgemäße Dichtungsanordnung ist hierbei geeignet und/oder ausgebildet, einen Medienraum der Bauelemente, in welchem die genannten Prozessmedien geführt werden, wie zum Beispiel den elektrochemisch aktiven Bereich einer MEA einer Brennstoffzelle sowie die Förderquerschnitte der Medienleitungen und Sammelkanäle der Brennstoffzellenvorrichtung, an den Verbindungsstellen der Bauelemente mit einem Dichtkörper umlaufend einzufassen und im Zusammenwirken mit den Bauelementen abzudichten.
  • Temperaturschwankungen in der Umgebung des Nutzungs- oder Aufstellungsstandortes der Brennstoffzellenvorrichtung, verbunden mit einer ausgeprägten Leistungsdynamik des elektrochemischen Prozesses in den Brennstoffzellen der Brennstoffzellenvorrichtung von insbesondere Kraftfahrzeugen, bedingen erhebliche Schwankungen der physikalischen Eigenschaften der Prozessmedien und wirken sich auch auf die Eigenschaften der Materialien der Dichtkörper der Dichtungsanordnung mit kurzfristig und längerfristig verschlechternder Dichtwirkung aus. So können die Prozessmedien Temperaturen in einem breiten Temperaturbereich von –40°C bis +90°C aufweisen, wobei die Gewährleistung der Gasdichtigkeit, beispielsweise gegenüber einem wasserstoffhaltigen Prozessmedium, unter Anwendung eines Dichtkörpers mit üblichen Dichtungsmaterial, wie zum Beispiel eines O-Rings aus Silikon, über diesen breiten Temperaturbereich problematisch ist.
  • Insbesondere bei auftretenden Umgebungstemperaturen unter 0°C am Nutzungs- oder Aufstellungsstandort, beispielsweise beim Betriebsstillstand der Brennstoffzellenvorrichtung, kondensiert und gefriert der Wasseranteil in den Prozessmedien und führt zur Eisbildung und damit verbunden zu beträchtlichen mechanischen Beanspruchungen des meist weichen elastischen Dichtungsmaterials des Dichtkörpers.
  • An die Dichtungsanordnung der Brennstoffzellenanordnung sind aufgrund dieser Betriebsbedingungen und unter den verschiedenen Aggregatzuständen der Prozessmedien besonders hohe Anforderungen hinsichtlich einer zuverlässigen Dichtwirkung gestellt.
  • Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, einen zweiten, umlaufend erstreckt ausgebildeten Dichtkörper vorzusehen, welcher gegenüber dem ersten Dichtkörper medienabgewandt angeordnet ist und ein zum ersten Dichtkörper unterschiedliches Material und/oder eine unterschiedliche Geometrie aufweist.
  • Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass unterschiedliche Dichtkörper, die verschiedene Eigenschaften hinsichtlich des Dichtmaterials und hinsichtlich der Geometrie aufweisen, unterschiedliche Dichtwirkungen erzielen, so dass in einer kombinierten Anwendung dieser derart unterschiedlichen Dichtkörper die Dichtigkeit über breite Bereiche der auftretenden Dichtungsanforderungen innerhalb des Betriebsbereiches der Brennstoffzellenvorrichtung sichergestellt werden kann. Außerdem kann somit sowohl eine sichere Abdichtung gegenüber Flüssigkeiten als auch eine sichere Abdichtung gegenüber gasförmigen Medien gewährleistet werden kann. Im Ergebnis wird eine höhere Dichtheit über einen breiteren Medieneigenschafts- und Medientemperaturbereich erzielt, als bei den herkömmlichen Dichtungsanordnungen. Auch werden auf diese Weise zwei – oder gegebenenfalls mehr – Dichtlinien gebildet.
  • In einer bevorzugten Weiterbildung ist das Material und/oder die Geometrie des ersten Dichtkörpers derart ausgebildet, dass der erste Dichtkörper flüssigkeitsdichtend ist, wobei das Material und/oder die Geometrie des zweiten Dichtkörpers derart ausgebildet ist, dass der zweite Dichtkörper gasdichtend ist.
  • Ein erster Dichtkörper, welche medienzugewandt und damit direkt medienberührend angeordnet ist, dichtet in der erfindungsgemäßen Ausführung die mechanische Verbindung der Bauelemente vornehmlich gegen den Wasseranteil im Prozessmedium ab und schützt so den zweiten, gegenüber dem ersten Dichtkörper medienabgewandt und damit nur indirekt medienberührend angeordneten Dichtkörper gegen die Einflüsse der Feuchtigkeit im Prozessmedium. Dieser zweite, nicht feuchtigkeitsbelastete Dichtkörper kann speziell auf die hohe Dichtungsanforderung hinsichtlich der Gasdichtheit, beispielsweise der Wasserstoffdichtheit, ausgebildet werden.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Material des ersten Dichtkörpers einen höheren Härtegrad gegenüber dem Material des zweiten Dichtkörpers auf. Das Material mit einem höheren Härtegrad erweist sich als widerstandsfähiger gegenüber Temperaturschwankungen und mechanische Beanspruchungen durch Eiskristalle aus dem Prozessmedium, so dass der direkt medienberührende, erste Dichtkörper eine besonders robuste Schutzbarriere zum Schutz der zweiten Dichtung vor mechanischer Beanspruchung bewirkt, während der zweite Dichtkörper zur Erzielung einer höheren Gasdichtigkeit aus weicherem Material gestaltet werden kann. Vorzugsweise ist der erste Dichtkörper aus einem starren Material und der zweite Dichtkörper aus einem elastischen Material gebildet. Dabei ist es unerheblich, welche spezielle Auswahl an bestimmten starren und elastischen Dichtungsmaterialien getroffen wird, da die Erfindung in der Differenziertheit der Materialeigenschaften der eingesetzten Dichtkörper begründet liegt. Von einem Fachmann der betreffenden Technologie kann erfindungsgemäß die entsprechenden Materialien anwendungsspezifisch ausgewählt werden. Dabei bestimmen Temperatur, Druck und Medienzusammensetzung die Auswahl des geeigneten Materials.
  • In einer speziellen Ausgestaltung weist der erste und/oder der zweite Dichtkörper entlang seiner umlaufenden Erstreckung einen im Wesentlichen quadratischen Querschnitt auf.
  • In einer weiteren speziellen Ausgestaltung weist der erste und/oder der zweite Dichtkörper entlang seiner umlaufenden Erstreckung einen im Wesentlichen runden oder ovalen Querschnitt auf.
  • Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn der erste und/oder der zweite Dichtkörper mindestens eine Dichtlippe aufweist. Dichtlippen bilden einen partiellen, bevorzugt längs des Dichtkörpers erstreckten Überstand über eine Grundform des Dichtkörpers. Damit wird die erforderliche Wirkverbindung des Dichtkörpers mit den Verbindungsflächen der Bauelemente mit größerer Zuverlässigkeit sichergestellt. Mehrere Dichtlippen erhöhen zudem die Sicherheit gegen Undichtigkeit, da eine eventuelle Beschädigung einer Dichtlippe nicht die Dichtigkeit des gesamten Dichtkörpers gefährdet.
  • Für eine homogene Dichtwirkung der Dichtungsanordnung über den gesamten Umfang um den Medienraum ist vorzugsweise der erste und der zweite Dichtkörper zueinander parallel beabstandet angeordnet.
  • In einer für die Bereitstellung der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung technologisch günstigen Ausführungsform sind der erste und der zweite Dichtkörper miteinander verbunden, vorzugsweise mittels eines Verbindungssteges. Die so verbundenen Dichtkörper können trotz differenzierter erfindungsgemäßer Gestaltung bei der Montage der mechanischen Verbindung der Bauelemente in einem Arbeitsgang exakt zwischen die Bauelemente positioniert werden. Der Verbindungssteg realisiert dabei den Form- und/oder den Materialübergang zwischen dem ersten und dem zweiten Dichtkörper.
  • Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn die Bauelemente miteinander korrespondierende Verbindungsflächen aufweisen, wobei die Verbindungsfläche des einen Bauelementes und/oder die Verbindungsfläche des anderen Bauelementes eine Ausnehmung zur Aufnahme des ersten und/oder des zweiten Dichtkörpers und/oder des Verbindungssteges aufweist. Die Dichtkörper in Einzel- bzw. Kombinationsausführung können in die entsprechend ausgeformte Ausnehmung eingelegt werden und sind somit in ihrer Position exakt fixierbar. Die Fixierung gewährleistet einen optimalen Sitz der Dichtkörper sowohl in der Vorbereitungsphase vor der Montage der mechanischen Verbindung beider Bauelemente als auch im endmontierten Zustand der mechanischen Verbindung, was einerseits die Handhabung der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung erleichtert und andererseits die Zuverlässigkeit der Leckagedichtung der mechanischen Verbindung erhöht.
  • Die Bauelemente sind in einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung Leitungsabschnitte einer Medienleitung, wobei jeder Leitungsabschnitt einen Flansch mit einer als Verbindungsfläche ausgebildeten Flanschfläche aufweist.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele und den zugehörigen Zeichnungen. Dabei zeigen in schematischen Darstellung:
  • 1 Ansicht einer Flanschfläche eines Leitungsabschnittes in einer Brennstoffzellenvorrichtung mit einer erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung nach einem ersten Ausführungsbeispiel,
  • 2 Schnittdarstellung von zwei mit einem Verbindungssteg verbundenen Dichtkörpern einer Dichtungsanordnung nach einem zweiten Ausführungsbeispiel.
  • In 1 ist ein Leitungsabschnitt 1' einer Medienleitung 1 in einer nicht näher dargestellten Brennstoffzellenvorrichtung dargestellt. Die Medienleitung 1, welche aus einem oder mehreren Leitungsabschnitten 1', 1'' zusammengesetzt ist, bildet einen Medienraum 2 mit einem kreisrunden Medienförderquerschnitt, durch den ein am elektrochemischen Prozess der Brennstoffzellenvorrichtung beteiligtes Prozessmedium 3, beispielsweise ein Wasserstoff-Wasser-Gemisch gefördert wird. Die Darstellung in 1 zeigt die Ansicht auf die Stirnseite des Leitungsabschnittes 1', an welcher ein Flansch 4 ausgebildet ist. Der Flansch 4 umgibt eine Leitungsöffnung 5 des Medienraumes 2 der Medienleitung und dient zur Herstellung einer Flanschverbindung des Leitungsabschnittes 1' mit einem weiteren, nicht dargestellten Bauelement der Brennstoffzellenvorrichtung, welches beispielsweise ein zum Leitungsabschnitt 1' gehörigen Leitungsabschnitt 1'' der Medienleitung 1 oder ein Behälteranschlussstutzen eines Mediensammelbehälters sein kann. Der Flansch 4 weist eine Flanschfläche 6 auf, die als eine Verbindungsfläche ausgebildet ist, welche in der Flanschverbindung mit einer Verbindungsfläche des anzuschließenden Bauelementes korrespondiert. Auf der Flanschfläche 6 sind zwei umlaufende Ausnehmungen 7, 8 zur Aufnahme von je einem ringförmig erstreckten Dichtkörper 9, 10 ausgebildet. Die Dichtkörper 9, 10 sind koaxial und parallel zueinander um die Leitungsöffnung 5 des Leitungsabschnittes 1' angeordnet. Der erste Dichtkörper 9 ist dem Medienraum 2 zugewandt gelagert und der zweite Dichtkörper 10 umgibt den ersten Dichtkörper 9 in einer medienabgewandten Anordnung. Aus dieser Anordnung ergibt sich der erste Dichtkörper 9 als ein direkt medienberührender Dichtkörper 9 und der zweite Dichtkörper 10 als ein indirekt medienberührender Dichtkörper 10. Der erste Dichtkörper 9 weist im Ausführungsbeispiel einen quadratischen Querschnitt auf, wonach dieser Dichtkörper 9 auch als Quad-Ring bezeichnet werden kann. Der zweite Dichtkörper 10 weist einen runden Querschnitt auf und wird daher auch als O-Ring bezeichnet. Beide Dichtkörper 9, 10 sind aus einem elastischen Material, wie zum Beispiel aus Fluorkautschuk, gefertigt. In der Endmontage der mechanischen Verbindung des Leitungsabschnittes 1' mit dem zugehörigen Leitungsabschnitt 1'' der Brennstoffzellenvorrichtung korrespondieren die Dichtkörper 9, 10 unter einem bestimmten Anpressdruck mit der Verbindungsfläche des zugehörigen Leitungsabschnittes 1''. Der Quad-Ring weist dabei, aufgrund einer gegenüber dem O-Ring günstigeren Pressungsverteilung über seinen quadratischen Querschnitt ein besonders gutes Dichtverhalten auf. Damit eignet sich der erste, medienzugewandte Dichtkörper 9 zur primären Flüssigkeitsabdichtung in einer ersten Dichtstufe, indem er die mechanische Verbindung vornehmlich gegen den flüssigen Wasseranteil aus dem Prozessmedium 3 dichtet. So bleibt der zweite, medienabgewandten Dichtkörper 10 vor der Einwirkung von Wasser aus dem Prozessmedium 3, insbesondere vor mechanischer Beschädigung durch Eiskristalle bei niedrigen Temperaturen des Prozessmediums 3, geschützt. Der zweite Dichtkörper 10 wirkt folglich in einer zweiten, sekundären Dichtstufe spezifisch gasdichtend gegenüber dem gasförmigen Wasserstoffgehalt des Prozessmediums 3, welcher als restlicher Leckstrom durch die primäre Dichtstufe des ersten Dichtkörpers 9 gedrungen ist.
  • 2 zeigt in einer Querschnittsansicht zweier mittels eines Verbindungssteges 11 verbundener Dichtkörper 12, 13 eines zweiten Ausführungsbeispiels der Dichtungsanordnung. Die Kombination aus den Dichtkörpern 12, 13 kann alternativ in der Flanschverbindung des Leitungsabschnittes 1' nach 1 vorgesehen werden, wobei die Kombination der Dichtkörper 12, 13 ebenfalls ringförmig erstreckt ausgebildet ist und derart in einer entsprechend ausgeformten, umlaufenden Ausnehmung integriert wird, dass der erste Dichtkörper 12 medienzugewandt und der zweite Dichtkörper 13 medienabgewandt angeordnet ist. Die Dichtkörper 12, 13 verfügen über jeweils einen im Wesentlichen quadratischen Querschnitt (Quad-Ring), wobei der erste Dichtkörper 12 aus einem starren Dichtmaterial besteht, wie zum Beispiel aus einem thermoplastischen Fluorpolymer, und der zweite Dichtkörper 13 aus einem elastischem Material, wie zum Beispiel aus Fluorkautschuk, gebildet ist. Das starre Material erweist sich als widerstandsfähiger gegenüber Temperaturschwankungen und mechanische Beanspruchungen durch Eiskristalle aus dem Wassergehalt des Prozessmediums 3, so dass sich auch hier der erste, direkt medienberührende Dichtkörper 12 zur primären Flüssigkeitsabdichtung in der ersten Dichtstufe eignet. Die Kombination aus den beiden Dichtkörpern 12, 13 ist in einer technologisch günstigen Fertigungsweise aus einem Spritzgussteil hergestellt. Der Verbindungssteg 11 bewirkt die lagefixierte Zuordnung der beiden Dichtkörper 12, 13 zueinander und realisiert den Materialübergang. Diese Kombination der Dichtkörper 12, 13 ist bei der Endmontage der Flanschverbindung zwischen dem Leitungsabschnitt 1' und dem zugehörigen Leitungsabschnitt 1'' besonders montagefreundlich zu handhaben.
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  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 60301037 T2 [0005]

Claims (12)

  1. Dichtungsanordnung in einer Brennstoffzellenvorrichtung zur Leckagedichtung einer mechanischen Verbindung zweier Bauelemente (1', 1') der Brennstoffzellenvorrichtung, welche ein flüssiges und/oder ein gasförmiges Prozessmedium (3) in einem Medienraum (2) führen, mit einem um den Medienraum (2) umlaufend erstreckt ausgebildeten Dichtkörper (9, 12) der mit den Bauelementen (1', 1'') in Wirkverbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter, umlaufend erstreckt ausgebildeter Dichtkörper (10, 13) vorgesehen ist, welcher gegenüber dem ersten Dichtkörper (9, 12) medienabgewandt angeordnet ist und ein zum ersten Dichtkörper (9, 12) unterschiedliches Material und/oder eine unterschiedliche Geometrie aufweist.
  2. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Material und/oder die Geometrie des ersten Dichtkörpers (9, 12) derart ausgebildet ist, dass der erste Dichtkörper (9, 12) flüssigkeitsdichtend ist, wobei das Material und/oder die Geometrie des zweiten Dichtkörpers (10, 13) derart ausgebildet ist, dass der zweite Dichtkörper (10, 13) gasdichtend ist.
  3. Dichtungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des ersten Dichtkörpers (9, 12) einen höheren Härtegrad gegenüber dem Material des zweiten Dichtkörpers (10, 13) aufweist.
  4. Dichtungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Dichtkörper (9, 12) aus einem starren Material und der zweite Dichtkörper (10, 13) aus einem elastischen Material gebildet ist.
  5. Dichtungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste (9, 12) und/oder der zweite Dichtkörper (10, 13) entlang seiner umlaufenden Erstreckung einen im Wesentlichen quadratischen Querschnitt aufweist.
  6. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste (9, 12) und/oder der zweite Dichtkörper (10, 13) entlang seiner umlaufenden Erstreckung einen im Wesentlichen runden oder ovalen Querschnitt aufweist.
  7. Dichtungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste (9, 12) und/oder der zweite Dichtkörper (10, 13) mindestens eine Dichtlippe aufweisen.
  8. Dichtungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste (9, 12) und der zweite Dichtkörper (10, 13) zueinander parallel beabstandet angeordnet sind.
  9. Dichtungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste (9, 12) und der zweite Dichtkörper (10, 13), vorzugsweise mittels eines Verbindungssteges (11), miteinander verbunden sind.
  10. Dichtungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauelemente (1', 1') mit einander korrespondierende Verbindungsflächen (6) aufweisen, wobei die Verbindungsfläche (6) des einen Bauelementes (1') und/oder die Verbindungsfläche des anderen Bauelementes (1') eine Ausnehmung (7, 8) zur Aufnahme des ersten (9, 12) und/oder des zweiten Dichtkörpers (10, 13) und/oder des Verbindungssteges (11) aufweist.
  11. Dichtungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauelemente (1', 1') Leitungsabschnitte (1', 1') einer Medienleitung (1) sind, wobei jeder Leitungsabschnitt (1', 1') einen Flansch (4) mit einer als Verbindungsfläche (6) ausgebildeten Flanschfläche (6) aufweist.
  12. Dichtungsanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der erste (9, 12) und/oder der zweite Dichtkörper (10, 13) koaxial um eine Leitungsöffnung (5) des Leitungsabschnittes (1') angeordnet ist.
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