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Die
Erfindung betrifft eine Druckgasleitung zwischen einem Tank zum
Speichern eines unter hohem Druck stehenden Kraftstoffs und einem
den Kraftstoff verbrauchenden Verbraucher, mit einer ersten Leitung
zum Führen des Kraftstoffs, einer zweiten Leitung zum Führen
des Kraftstoffs, einer Verbindung mittels der die erste Leitungskomponente
und die zweite Leitungskomponente einander fluiddicht zuordenbar
sind. Insbesondere gasförmige Kraftstoffe, wie beispielsweise
Erdgas (CNG) oder auch Wasserstoff können unter hohem Druck
gespeichert und dem Verbraucher des Kraftfahrzeuges zugeführt
werden. Zum Führen des Kraftstoffes ist es bekannt, Hochdruckleitungen
aus Edelstahlrohren zu verwenden. Zum Ansetzen unterschiedlicher
Leitungen können Verbindungen vorgesehen sein, die mittels
Verschrauben herstellbar sind. Aus der
DE 195 02 014 A1 ist ein
Verfahren zum Verschrauben von Rohren zum Erhalten einer dauerhaft
festen Rohrverbindung bekannt, das insbesondere bei Edelstahlrohrverschraubungen
anwendbar ist.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein verbessertes Verbinden von Leitungen zum
Führen eines unter hohem Druck stehenden Kraftstoffes zu
ermöglichen, insbesondere eine schnellere und einfacher
herstellbare Verbindung bereitzustellen.
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Die
Aufgabe ist mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche
gelöst.
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Die
Aufgabe ist bei einer Druckgasleitung zwischen einem Tank zum Speichern
eines unter hohem Druck stehenden Kraftstoffs und einem den Kraftstoff
verbrauchenden Verbraucher, mit einer ersten Leitungskomponente
zum Führen des Kraftstoffs, einer zweiten Leitungskomponente
zum Führen des Kraftstoffs, einer Verbindung mittels der
die erste Leitungskomponente und die zweite Leitungskomponente einander
fluiddicht zuordenbar dadurch gelöst, dass die Verbindung
eine Steckverbindung aufweist. Vorteilhaft kann eine Steckverbindung
im Vergleich zu einer Schraubverbindung sehr schnell und einfach durch
ein Stecken eines entsprechenden Steckteils in eine dafür
ausgelegte Buchse hergestellt werden. Vorzugsweise ist der Verbraucher
ein Verbrennungsmotor. Dadurch kann vorteilhaft ein mit der Druckgasleitung
ausgestattetes Kraftfahrzeug, schneller, einfacher und/oder kostengünstiger
gefertigt bzw. montiert werden.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel der Druckgasleitung ist vorgesehen,
dass der Kraftstoff mittels der Druckgasleitung von dem Tank über
die Verbindung zu dem Verbraucher unter einem Druck von mehr als
100 bar, bevorzugt ungefähr 200 bar, bevorzugt zwischen
200 und 400 bar, führbar ist, oder umgekehrt. Die Verbindung
kann in einem Vorlauf oder einem Rücklauf der Druckgasleitung,
beispielsweise zwischen zwei Leitungen, zwischen dem Tank und einer
Vorlaufleitung oder Rücklaufleitung und/oder dem Verbraucher
und der Vorlaufleitung und der Rücklaufleitung vorgesehen
sein. Unter Leitung kann jedes beliebige Elemente zum Führen
des Kraftstoffes bzw. zum fluiddichten Umschließen des
Kraftstoffes verstanden werden, insbesondere auch ein Anschlusselement
an dem Tank und/oder dem Verbraucher. Vorteilhaft kann der Kraftstoff
unter dem hohen Druck fluiddicht durch die Steckverbindung hindurchgeführt
werden.
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Bei
einem weiteren Ausführungsbeispiel der Druckgasleitung
ist vorgesehen, dass die erste Leitungskomponente eine zum Herstellen
der Verbindung mit der zweiten Leitungskomponente in einer Wirkverbindung
bringbare Ringtellerkomponente aufweist. Vorteilhaft kann ein Funktionselement
der Steckverbindung direkt an der Leitung angebracht sein, wobei
die Ringtellerkomponente vorteilhaft Kräfte zwischen dem
Rohr und der übrigen Verbindung übertragen kann,
beispielsweise zum Aufbringen bzw. Übertragen einer Haltekraft
auf das Rohr, die einem versehentlichen Lösen der Steckverbindung
entgegen wirkt.
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Bei
einem weiteren Ausführungsbeispiel der Druckgasleitung
ist vorgesehen, dass die Ringtellerkomponente an ein Rohrende der
ersten Leitung angeformt ist. Vorteilhaft kann mittels eines einfachen Verformvorgangs,
beispielsweise eines Kaltverformvorgangs die Ringtellerkomponente
an das Rohrende angeformt werden. Bei dem Rohrende kann es sich
beispielsweise um ein Metallrohr, bevorzugt um ein Edelstahlrohr
handeln, das zum Führen des Kraftstoffes unter dem hohen
Druck geeignet ist, insbesondere eine hohe Stabilität gegenüber
Korrosionseinflüssen und/oder mechanischen Einflüssen aufweist.
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Bei
einem weiteren Ausführungsbeispiel der Druckgasleitung
ist vorgesehen, dass das Rohrende mit der Ringtellerkomponente zum
Herstellen der Verbindung in eine Aufnahme der zweiten Leitung einsteckbar
ist. Vorteilhaft kann das Rohrende mit der Ringtellerkomponente
in einem fluiddichten Anlagekontakt in die Aufnahme eingesteckt
werden, wobei mittels der Ringtellerkomponente Kräfte zwischen dem
Rohrende und der Aufnahme übertragbar sind.
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Bei
einem weiteren Ausführungsbeispiel der Druckgasleitung
ist vorgesehen, dass die Aufnahme der zweiten Leitung eine Stufenbohrung
mit einem Hinterschnitt aufweist. Vorteilhaft kann die Ringtellerkomponente
bei hergestellter Steckverbindung in einem Bereich des Hinterschnitts
zu liegen kommen, wobei die Ringtellerkomponente sich radial in
Richtung des Hinterschnitts erstreckt. Bei dem Hinterschnitt kann
es sich beispielsweise um eine umlaufende Nut in der Stufenbohrung
handeln.
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Bei
einem weiteren Ausführungsbeispiel der Druckgasleitung
ist vorgesehen, dass zwischen einer ersten Stufe und einer zweiten
Stufe der Stufenbohrung das Rohrende der ersten Leitung mit einer
Passung, insbesondere einer Spiel-, Übergangs- oder Presspassung,
einbringbar ist. Vorteilhaft kann das Rohrende so in die Stufenbohrung
eingebracht werden, dass dieses an der ersten Stufe anschlägt,
also nicht versehentlich zu weit in die Aufnahme hineingesteckt
werden kann. Zwischen der ersten Stufe und der zweiten Stufe ergibt
sich dabei die Passung, so dass vorteilhaft das Rohrende bei dem
Einsteckvorgang auch in einer Längsrichtung geführt
werden kann. Ferner können bei hergestellter Steckverbindung über
die Passung form-, reib- und/oder kraftschlüssig Kräfte
auf das Rohrende übertragen werden, wobei dieses sicher
in der Aufnahme positionierbar und/oder fixierbar ist.
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Bei
einem weiteren Ausführungsbeispiel der Druckgasleitung
ist vorgesehen, dass zwischen der zweiten Stufe und dem Hinterschnitt
ein mit dem Rohrende der ersten Leitung und der Stufenbohrung in
einen dichtenden Anlagekontakt bringbarer Dichtring, insbesondere
O-Ring, ein Stützring sowie eine Führungshülse
einbringbar sind. Vorteilhaft kann der O-Ring an der zweiten Stufe
anschlagen, so dass dieser sicher positionierbar ist, wobei der
Stützring mit dem O-Ring in einem Anlagekontakt steht und diesen
entsprechend abstützt und die Führungshülse an
dem Stützring anschlägt und zu einer Positionierung
des Stützrings beiträgt.
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Bei
einem weiteren Ausführungsbeispiel der Druckgasleitung
ist vorgesehen, dass in den Hinterschnitt sowie zwischen dem Hinterschnitt
und einer Öffnung der Stufenbohrung ein geschlitzter Ring
in die Stufenbohrung einbringbar ist, wobei Rastelemente des geschlitzten
Rings so in den Hinterschnitt eingreifen, dass die Rastelemente
zwischen der umlaufenden Ringtellerkomponente und dem Hinterschnitt
angeordnet sind, wobei die Ringtellerkomponente form-, reib- und/oder
kraftschlüssig mittels den Rastelementen in der Aufnahme
fixierbar ist. Vorteilhaft kann über die Rastelemente von
dem Hinterschnitt auf die Ringtellerkomponente eine Haltekraft übertragen
werden, die entgegen einer Fügerichtung der Steckverbindung
wirkt, also ein versehentliches Lösen der Steckverbindung
bzw. ein versehentliches Entfernen des ersten Rohrendes aus der
Aufnahme sicher verhindert.
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Bei
einem weiteren Ausführungsbeispiel der Druckgasleitung
ist vorgesehen, dass der O-Ring und/oder der Stützring
und/oder die Führungshülse mittels einer Montagehilfsvorrichtung
in die Stufenbohrung der Aufnahme einbringbar sind. Vorteilhaft kann
mittels der Montagehilfsvorrichtung, die beispielsweise einen Dorn,
eine umlaufende Rippe und ein Schiebeelement aufweisen kann, besonders
einfach und vorteilhaft zum Herstellen der Steckverbindung eine
Vormontage des O-Rings, des Stützrings und der Führungshülse
erfolgen. Dazu können in umgekehrter Montagereihenfolge
zunächst die Führungshülse, der Stützring
und der O-Ring auf den Dorn der Montagehilfe aufgesetzt werden.
Anschließend können die Montagehilfe zusammen
mit dem O-Ring, dem Stützring und der Führungshülse
zusammen in die Stufenbohrung der Aufnahme eingebracht werden, solange
bis der O-Ring an der zweiten Stufe anschlägt. Zum Entnehmen
der Montagevorrichtung kann mittels des Schiebeelements auf die
Führungshülse eine Kraft ausgeübt werden,
so dass der O-Ring, der Stützring und die Führungshülse
beim Entnehmen der Montagehilfe in der Stufenbohrung der Aufnahme
verbleiben.
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Die
Aufgabe ist außerdem bei einem Verfahren zum Herstellen
einer Verbindung bei einer Druckgasleitung, insbesondere einer vorab
beschriebenen Druckgasleitung, gelöst. Es sind die Schritte:
Einbringen des O-Rings, des Stützrings und der Führungshülse
in die Aufnahme, Einbringen der ersten Leitung in die Aufnahme und
Einrasten des geschlitzten Rings zwischen dem Hinterschnitt, der
Aufnahme und der Ringtellerkomponente der ersten Leitung zum Fixieren
der ersten Leitung in der Aufnahme vorgesehen. Es ergeben sich die
vorab beschriebenen Vorteile.
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Die
Aufgabe ist ferner bei einem Kraftfahrzeug mit einer vorab beschriebenen
Druckgasleitung gelöst. Es ergeben sich die vorab beschriebenen
Vorteile.
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Die
einzige 1 zeigt eine teilweise dargestellte
Druckgasleitung mit einer Verbindung zum Führen eines unter
hohem Druck stehenden Kraftstoffs.
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1 zeigt
eine Druckgasleitung 1 zwischen einem mittels des Bezugszeichens 3 angedeuteten Tank
zum Speichern eines unter hohem Druck stehenden Kraftstoffs und
einem den Kraftstoff verbrauchenden Verbraucher 5, der
in 1 mittels des Bezugszeichens 5 angedeutet
ist. Die Druckgasleitung 1 weist eine Verbindung 7 auf,
mittels der eine erste Leitungskomponente 9 und eine zweite
Leitungskomponente 11 fluiddicht einander zuordenbar sind. Die
erste Leitungskomponente 9, bei der es sich beispielsweise
um ein Edelstahlrohr handeln kann, weist ein Rohrende 13 auf,
an das eine umlaufende Ringtellerkomponente 15 angeformt
ist. Die umlaufende Ringtellerkomponente 15 weist in dem
in 1 gezeigten Querschnitt eine sägezahnförmige
Gestalt auf mit einer ungefähr senkrecht ansteigenden ersten
Flanke 17 und einer konisch abfallenden zweiten Flanke 19.
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Die
zweite Leitungskomponente 11 weist ein Aufnahmeteil 21 mit
einer Aufnahme 23 auf, in die das Rohrende 13 der
ersten Leitungskomponente 9 einbringbar bzw. einsteckbar
ist. Die Aufnahme 23 ist als Stufenbohrung 25 mit
einer ersten Stufe 27 und einer zweiten Stufe 29 sowie
einem Hinterschnitt 31 ausgebildet. An der ersten Stufe 27 geht
die zweite Leitungskomponente 11, die beispielsweise ebenfalls zylindrische
Gestalt haben kann, in die Stufenbohrung 25 über,
wobei der Durchmesser an der Stufe 27 größer
wird. An der zweiten Stufe 29 findet ein zweiter Durchmessersprung
hin zu einem noch größeren Innendurchmesser der
Stufenbohrung 25 statt. Zwischen einer Öffnung 33 der
Stufenbohrung 25 und dem Hinterschnitt 31 weist
die Stufenbohrung 25 einen nochmals größeren
Innendurchmesser auf als zwischen der zweiten Stufe 29 und
dem Hinterschnitt 31.
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1 zeigt
die Verbindung 7 in hergestelltem Zustand, also mit eingestecktem
Rohrende 13 der ersten Leitungskomponente 9 in
die Stufenbohrung 25 der Aufnahme 23 des Aufnahmeteils 21 der zweiten
Leitungskomponente 11. In den Bereich der Stufenbohrung 25 zwischen
der Öffnung 33 und dem Hinterschnitt 31 ist
ein Ring 35 eingebracht. Der Ring 35 ist geschlitzt
ausgeführt und weist dementsprechend eine Vielzahl von
Schlitzen 37 auf, wobei zwischen den Schlitzen 37 befindliche
Stege Materialfedern 39 bzw. Materialgelenke von Rastvorrichtungen gebildet
sind. Den Materialfedern 39 sind Rastelemente 41 zugeordnet,
die in einem reib-, kraft- und/oder formschlüssigen Anlagekontakt
zwischen dem Hinterschnitt 31 und der umlaufenden Ringtellerkomponente 15 des
Rohrendes 13 der ersten Leitung 9 angeordnet sind,
wobei vorteilhaft mittels den Rastelementen 41 die erste
Leitungskomponente 9 in der Aufnahme 23 fixierbar
ist.
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Zum
Herstellen der Verbindung 7 kann der geschlitzte Ring 35 durch
den dritten Bereich der Stufenbohrung 25 mit dem größten
Durchmesser, also von der Öffnung 33 in Richtung
des Hinterschnitts 31 hindurch geschoben werden, wobei
die Materialfeder 39 mit den Rastelementen 41 soweit
radial nach innen verlagert werden, dass diese in die Aufnahme 23 einbringbar
sind und zwar soweit bis die Rastelemente 41 in den Hinterschnitt 41 eingreifen
und die form-, reib- und/oder kraftschlüssige Verbindung
mit der Ringtellerkomponente 15 herstellen.
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Vorteilhaft
kann die Verbindung 7 vormontiert werden bevor die erste
Leitungskomponente 9 in die Aufnahme 23 eingesteckt
wird. Hierzu können mittels einer nicht näher
dargestellten Montagehilfe zunächst ein O-Ring 43,
ein den O-Ring stützenden Stützring 45 sowie
eine Führungshülse 47 in die Stufenbohrung 25 zwischen
der zweiten Stufe und dem Hinterschnitt 31 eingebracht
werden. Die Montagehilfe kann dazu einen den O-Ring 43,
den Stützring 45 sowie die Führungshülse 47 aufnehmenden
Dorn, eine Rippe beziehungsweise Anschlag für die Führungshülse 47 sowie
ein Ausschiebeelement aufweisen.
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Mittels
des O-Rings 43 kann vorteilhaft ein dichtender Anlagekontakt
zwischen dem Rohrende 13 der ersten Leitung 9 und
der Stufenbohrung 25 im Bereich zwischen der zweiten Stufe 29 und
dem Hinterschnitt 31 hergestellt werden, wobei keine Verletzung
und/oder Verformung des Rohrendes 13 auftritt.
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Es
ist ersichtlich, dass vorteilhaft die in 1 gezeigte
Verbindung 7 im hergestellten Zustand nicht wieder versehentlich
entgegen einer Fügerichtung gelöst werden kann.
Falls die Verbindung 7 dennoch gelöst werden muss,
weist der geschlitzte Ring 35 einen Bundsteg 49 auf,
mittels dem gegebenenfalls die Montagekräfte entgegen der
Fügerichtung auf den Ring 35 übertragen
werden können, wobei vorteilhaft die Rastelemente 41 und
die Materialfedern 39 wieder radial nach innen federn,
so dass diese aus der Stufenbohrung 25 entfernt werden
können. Vorteilhaft weist dazu der Hinterschnitt 31 einen
konischen Querschnitt auf, mittels dem bei einem Herausziehen des
Rings 35 radial nach innen wirkende Kräfte auf die
Rastelemente 41 übertragbar sind. Ferner ist der Bundsteg 49 beabstandet
zur Öffnung 33 angeordnet, so dass gegebenenfalls
zum Lösen der Verbindung 7 an dieser Stelle ein
Werkzeug zum Lösen des Rings 35 mit dem Bundsteg 49 in
Eingriff gebracht werden kann.
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Die
Verbindung 7 stellt vorteilhaft eine Hochdrucksteckkupplung
dar, die auf Grund der Geometrie des Hinterschnitts 31 der
Aufnahme 23 sowie der in diese eingreifenden Rastelemente 41,
an denen sich die Ringtellerkomponente 15 des Rohrendes 13 der
ersten Leitung 9 abstützt nicht versehentlich
gelöst werden kann, auch nicht durch hohe Drücke,
insbesondere ca. 200 bar, insbesondere von über 200 bar,
insbesondere von 200 bis 400 bar. Vorteilhaft ist die zweite Flanke 19 der
Ringtellerkomponente 15, die mit den Rastelementen 41 in
dem form-, reib- und/oder kraftschlüssigen Anlagekontakt
steht, konisch ausgebildet, wobei sich bei Kräften, die
entgegen der Fügerichtung der Verbindung 7 wirken,
radial nach außen wirkende Kräfte auf die Rastelemente 41 aufbauen,
wobei vorteilhaft der Reib-, Kraft- und/oder Materialschluss verbessert
wird, also zusätzlich eine Selbsthemmung eintritt. Vorteilhaft
wird kein Gewinde benötigt, um die Verbindung 7 der
Druckgasleitung 1 herzustellen.
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Bei
den Leitungen 9 und 11 kann es sich um Edelstahlrohre
handeln, wobei die Ringtellerkomponente 15 mittels Verformen
bzw. Anformen an die erste Leitungskomponente 9 anbringbar
ist.
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- 1
- Druckgasleitung
- 3
- Tank
- 5
- Verbraucher
- 7
- Verbindung
- 9
- erste
Leitungskomponente
- 11
- zweite
Leitungskomponente
- 13
- Rohrende
- 15
- Ringtellerkomponente
- 17
- erste
Flanke
- 19
- zweite
Flanke
- 21
- Aufnahmeteil
- 23
- Aufnahme
- 25
- Stufenbohrung
- 27
- erste
Stufe
- 29
- zweite
Stufe
- 31
- Hinterschnitt
- 33
- Öffnung
- 35
- Ring
- 37
- Schlitz
- 39
- Materialfeder
- 41
- Rastelement
- 43
- O-Ring
- 45
- Stützring
- 47
- Führungshülse
- 49
- Bundsteg
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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