DE102009000800A1

DE102009000800A1 - Sicherheitsvorrichtung für einen Druckgasbehälter

Info

Publication number: DE102009000800A1
Application number: DE102009000800A
Authority: DE
Inventors: Bruno Hezel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-02-12
Filing date: 2009-02-12
Publication date: 2010-08-19
Also published as: IT1399475B1; FR2942019A1; ITMI20100192A1

Abstract

Es sind schon Sicherheitsvorrichtungen für einen Druckgasbehälter bekannt, mit einer thermischen Auslöseeinrichtung, die ein in einem Entlüftungskanal angeordnetes Verschlussglied aufweist, das an einem in einer Entlüftungskammer angeordneten Berstkörper abgestützt ist, der an seinem dem Verschlussglied abgewandten Ende an einem in der Entlüftungskammer vorgesehenen Stützelement gelagert ist, wobei der Entlüftungskanal in die mit der Atmosphäre verbundene Entlüftungskammer mündet. Der Berstkörper ist ein mit Flüssigkeit gefüllter Hohlkörper aus Glas, wobei die Flüssigkeit einen hohen Wärmeausdehungskoeffizienten aufweist und den Berstkörper bei bestimmten Umgebungstemperaturen sprengt und dadurch eine Entlüftungsöffnung in die Entlüftungskammer freigibt, so dass der Druckgasbehälter bei einem Fahrzeugbrand sicher entlüftet wird. Das Stützelement ist in die Entlüftungskammer eingeschraubt. Der Berstkörper ist jedoch sehr empfindlich gegen das Ausüben von mechanischen Kräften, die beispielsweise beim Einschrauben des Stützelements, bei einem unzulässig großen Versatz der Mittelachsen von Berstkörper und Verschlussglied oder bei nicht eingehaltenen Toleranzen, durch unterschiedliche Wärmedehnungen oder durch Schwingungsanregung entstehen können. Diese hohe mechanische Empfindlichkeit gestaltet die Montage des Berstkörpers sehr schwierig und aufwendig. Bei der erfindungsgemäßen Sicherheitsvorrichtung wird der Berstkörper derart gelagert, dass ein Versatz der Achsen, ...

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Sicherheitsvorrichtung für einen Druckgasbehälter nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon eine Sicherheitsvorrichtung für einen Druckgasbehälter aus der DE 199 11 530 C2 bekannt, mit einer thermischen Auslöseeinrichtung, die ein in einem Entlüftungskanal angeordnetes Verschlussglied aufweist, das an einem in einer Entlüftungskammer angeordneten Berstkörper abgestützt ist, der an seinem dem Verschlussglied abgewandten Ende an einem in der Entlüftungskammer vorgesehenen Stützelement gelagert ist, wobei der Entlüftungskanal in die mit der Atmosphäre verbundene Entlüftungskammer mündet. Der Berstkörper ist ein mit Flüssigkeit gefüllter Hohlkörper aus Glas, wobei die Flüssigkeit einen hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist und den Berstkörper bei bestimmten Umgebungstemperaturen sprengt und dadurch eine Entlüftungsöffnung in die Entlüftungskammer freigibt, so dass der Druckgasbehälter bei einem Fahrzeugbrand sicher entlüftet wird. Das Stützelement ist in die Entlüftungskammer eingeschraubt. Der Berstkörper ist jedoch sehr empfindlich gegen das Ausüben von mechanischen Kräften, die beispielsweise beim Einschrauben des Stützelements, bei einem unzulässig großen Versatz der Mittelachsen von Berstkörper und Verschlussglied oder bei nicht eingehaltenen Toleranzen, durch unterschiedliche Wärmedehnungen oder durch Schwingungsanregung entstehen können. Diese hohe mechanische Empfindlichkeit gestaltet die Montage des Berstkörpers sehr schwierig und aufwendig.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Sicherheitsvorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass der Berstkörper derart gelagert ist, dass ein Versatz der Achsen, unterschiedliche Temperaturausdehnungen und Bauteiltoleranzen sehr gut ausgeglichen und Schwingungsanregungen gedämpft werden können. Dies wird erfindungsgemäß erreicht, indem das Stützelement an seinem Umfang krallenförmige Federarme aufweist, die an der Wandung der Entlüftungskammer verankert sind. Das Stützelement ist erfindungsgemäß nicht lösbar in der Entlüftungskammer fixiert, so dass eine unsachgemäße Veränderung der Einstellung bzw. Manipulation der Sicherheitsvorrichtung verhindert wird. Die Montage des Berstkörpers ist außerdem gegenüber dem Stand der Technik vereinfacht.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Sicherheitsvorrichtung möglich.
Besonders vorteilhaft ist, wenn das Stützelement eine Federscheibe ist, die einen den Berstkörper abstützenden Ringabschnitt mit einem zentralen Durchgang aufweist, da auf diese Weise die Lagerstelle des Berstkörpers gegen von außen einwirkende Kräfte geschützt wird.
Weiterhin vorteilhaft ist, wenn der Durchmesser des zentralen Durchgangs kleiner ist als der Durchmesser des Berstkörpers, da der Berstkörper auf diese Weise am Rand des zentralen Durchgangs abgestützt ist. Der Boden des Berstkörpers ragt in den zentralen Durchgang hinein.
Sehr vorteilhaft ist es, wenn der Ringabschnitt der Federscheibe konusförmig, kalottenförmig oder gewölbt ausgeführt ist, da auf diese Weise ein Versatz der Mittelachsen von Verschlussglied und Stützelement ausgeglichen werden kann, der Berstkörper also schräg zur Mittelachse des Verschlussglieds gelagert sein kann. Die Auflagefläche des Berstkörpers wird außerdem vergrößert, so dass die einwirkenden Kräfte verringert werden.
Desweiteren vorteilhaft ist, wenn die Federarme vom Ringabschnitt ausgehend radial nach außen verlaufen und an ihrem der Entlüftungskammer zugewandten Ende in vom Berstkörper abgewandter Richtung abgewinkelt sind. Auf diese Weise können hohe Axialkräfte von der Federscheibe sicher und zuverlässig aufgenommen werden.
Darüber hinaus vorteilhaft ist, wenn die Federscheibe ein umgeformtes, beispielsweise tiefgezogenes Stanzteil ist, da das Stützelement auf diese Weise besonders einfach und kostengünstig herstellbar ist.
Auch vorteilhaft ist, wenn der Ringabschnitt auf seiner dem Berstkörper abgewandten Rückseite einen Zylinderabschnitt aufweist, da das Stützelement auf diese Weise von einer Montageeinrichtung greifbar und in der Entlüftungskammer montierbar ist.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Die Zeichnung zeigt im Schnitt eine erfindungsgemäße Sicherheitsvorrichtung für einen Druckgasbehälter.
Druckgasbehälter müssen so beschaffen sein, dass sie den bei Betrieb zu erwartenden Beanspruchungen sicher widerstehen. Darüber hinaus ist mindestens eine Sicherheitsvorrichtung vorgeschrieben, die eine Drucküberschreitung im Brandfall verhindert, indem der Gasinhalt des Druckgasbehälters in die Atmosphäre ausgeblasen wird.
Die erfindungsgemäße Sicherheitsvorrichtung 1 umfasst eine thermische Auslöseeinrichtung 2 mit einem Verschlussglied 3, das einen Entlüftungskanal 4 unterhalb einer vorbestimmten Temperatur dicht verschließt, aber bei Erreichen der vorbestimmten Temperatur freigibt, so dass der Gasinhalt eines Druckgasbehälters 5 über den Entlüftungskanal 4 an die Atmosphäre ausgeblasen wird.
Das Verschlussglied 3 ist in dem Entlüftungskanal 4 pfropfenförmig angeordnet und ist an einem Berstkörper 8 abgestützt, der in einer am Ende des Entlüftungskanals 4 vorgesehenen Entlüftungskammer 9 angeordnet ist und an seinem dem Verschlussglied 3 abgewandten Ende an einem in der Entlüftungskammer 9 vorgesehenen Stützelement 10 abgestützt und gelagert ist. Der Berstkörper 8 ist ein mit Flüssigkeit gefüllter Hohlkörper, der aufgrund der Ausdehnung der Flüssigkeit bei Erreichen der vorbestimmten Temperatur zerbricht. Beispielsweise ist der Berstkörper als Glasampulle ausgeführt. Die Entlüftungskammer 9 ist über zumindest eine Entlüftungsöffnung 11 mit der Atmosphäre verbunden.
Wenn der Berstkörper 8 bei Erreichen der vorbestimmten Temperatur zerbricht, wird das Verschlussglied 3 durch den Druck im Druckgasbehälter 5 in die Entlüftungskammer 9 bewegt, wodurch eine Strömungsverbindung vom Druckgasbehälter 5 über den Entlüftungskanal 4, die Entlüftungskammer 9 und die zumindest eine Entlüftungsöffnung 11 zur Atmosphäre hergestellt wird. Die Entlüftungskammer 9 ist beispielsweise gegenüber dem Entlüftungskanal 4 erweitert, so dass das Gas in der Entlüftungskammer 9 am Verschlussglied 3 vorbeiströmen kann.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Stützelement 10 an seinem Umfang krallenförmige Federarme 12 aufweist, die an der Wandung der Entlüftungskammer 9 verankert sind. Die Verankerung ergibt sich durch Einpressen des Stützelementes 10 in die Entlüftungskammer 9, wodurch die Federarme 12 teilweise in das Material der Wandung der Entlüftungskammer 9 eindringen. Das Stützelement 10 wird um ein vorbestimmtes Maß in die Entlüftungskammer 9 eingepresst, so dass sich eine vorbestimmte Einspannung des Berstkörpers 8 zwischen dem Verschlussglied 3 und dem Stützelement 10 ergibt.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel ist das Stützelement 10 eine Federscheibe, die einen den Berstkörper 8 abstützenden Ringabschnitt 10.1 mit einem zentralen Durchgang 10.2 aufweist. Die Federscheibe ist beispielsweise aus einem Federstahl hergestellt. Der Durchmesser des zentralen Durchgangs 10.2 ist kleiner als der Durchmesser des Berstkörpers 8, so dass der Berstkörper 8 am Rand des zentralen Durchgangs 10.2 abgestützt ist und dessen Boden 8.1 in den zentralen Durchgang 10.2 hinein- oder hindurchragen kann. Der Ringabschnitt 10.1 des Stützelementes 10 ist beispielsweise konusförmig, kalottenförmig oder gewölbt ausgeführt.
Das Verschlussglied 3 hat eine Lagerachse 3.3 und das Stützelement 10 eine Lagerachse 10.4. Der Berstkörper 8 ist zwischen dem Verschlußglied 3 und dem Stützelement 10 derart gelagert, dass ein Versatz der Lagerachsen 3.3, 10.4 ausgeglichen werden kann. Bei einem solchen Versatz der Lagerachsen richtet sich der Berstkörper 8 derart aus, dass seine eigene Mittelachse 8.2 nicht mit den Lagerachsen 3.3, 10.4 fluchtet und damit schräg angeordnet ist. Von dem Ringabschnitt 10.1 ausgehend verlaufen die Federarme 12 nach außen bis an die Wandung der Entlüftungskammer 9. Beispielsweise sind die Federarme 12 an ihrem der Entlüftungskammer 9 zugewandten Ende in vom Berstkörper 8 abgewandter Richtung abgewinkelt.
Die Federscheibe ist nach dem Ausführungsbeispiel ein umgeformtes, beispielsweise tiefgezogenes Stanzteil. Der Ringabschnitt 10.1 hat auf seiner dem Berstkörper 8 abgewandten Rückseite einen beispielsweise tiefgezogenen axialen Zylinderabschnitt 10.3, an dem eine Montageeinrichtung zum Einpressen des Stützelementes 10 in die Entlüftungskammer 9 angreift.
Das Verschlussglied 3 ist beispielsweise aus einem thermoplastischen Kunststoff hergestellt, kann aber auch aus einem anderen Material bestehen, beispielsweise Metall.
Das Verschlussglied 3 weist eine Ausnehmung 16 auf, in der das dem Verschlussglied 3 zugewandte Ende des Berstkörpers 8 gelagert ist. Die Ausnehmung 16 ist derart ausgeführt, dass sich der Berstkörper 8 zur Lagerachse 3.3 des Verschlussglieds 3 schräg ausrichten kann. Gemäß der Ausführung verengt sich die Ausnehmung 16 stufenförmig, wobei die Stufe eine Fase 17 aufweist, an der sich der Berstkörper 8 abstützt. Beispielsweise ragt der Berstkörper 8 mit seiner Ampullenspitze 8.3 in die Ausnehmung 16 hinein, wobei zwischen der Ausnehmung 16 und der Ampullenspitze 8.3 ein Spalt 23 vorgesehen ist, damit sich der Berstkörper 8 in der Ausnehmung 16 entsprechend ausrichten kann.
An dem Verschlussglied 3 ist zumindest ein Dichtelement 20 vorgesehen, das einen Spalt zwischen dem Verschlussglied 3 und dem Entlüftungskanal 4 abdichtet. Das zumindest eine Dichtelement 20 ist beispielsweise ein Radialwellendichtring. Wegen des hohen Drucks in der Entlüftungsleitung 4 wird das Dichtelement 20 an einem Stützring 21 abgestützt.
Das Verschlussglied 3 weist einen Absatz 22 auf, der einen durchmessergrößeren Abschnitt 3.1 mit einem durchmesserkleineren Abschnitt 3.2 verbindet. Das Dichtelement 20 und der Stützring 21 sind an dem durchmesserkleineren Abschnitt 3.2 des Verschlussglieds 3 vorgesehen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 19911530 C2 [0001]

Claims

Sicherheitsvorrichtung für einen Druckgasbehälter (5), mit einer thermischen Auslöseeinrichtung (2), die ein in einem Entlüftungskanal (4) angeordnetes Verschlussglied (3) aufweist, das an einem in einer Entlüftungskammer (9) angeordneten Berstkörper (8) abgestützt ist, der an seinem dem Verschlussglied (3) abgewandten Ende an einem in der Entlüftungskammer (9) vorgesehenen Stützelement (10) gelagert ist, wobei der Entlüftungskanal (4) in die mit der Atmosphäre verbundene Entlüftungskammer (9) mündet, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement (10) an seinem Umfang krallenförmige Federarme (12) aufweist, die an der Wandung der Entlüftungskammer (9) verankert sind.
Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement (10) eine Federscheibe ist, die einen den Berstkörper (8) abstützenden Ringabschnitt (10.1) mit einem zentralen Durchgang (10.2) aufweist.
Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des zentralen Durchgangs (10.2) kleiner ist als der Durchmesser des Berstkörpers (8).
Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringabschnitt (10.1) des Stützelementes (10) konusförmig, kalottenförmig oder gewölbt ausgeführt ist.
Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Federarme (12) vom Ringabschnitt (10.1) ausgehend radial nach außen verlaufen.
Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Federarme (12) an ihrem der Entlüftungskammer (9) zugewandten Ende in vom Berstkörper (8) abgewandter Richtung abgewinkelt sind.
Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Federscheibe ein umgeformtes Stanzteil ist.
Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlussglied (3) eine Ausnehmung (16) zur Lagerung des einen Endes des Berstkörpers (8) aufweist.
Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringabschnitt (10.1) des Stützelementes (10) auf seiner dem Berstkörper (8) abgewandten Rückseite einen Zylinderabschnitt (10.3) aufweist.
Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlüftungskammer (9) gegenüber dem Entlüftungskanal (4) erweitert ist.