DE102013003739A1 - Device for covering a pipe end - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abdecken eines Rohrendes einer Gasableitung aus einem unter Druck stehenden System. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein unter Vorspannung an dem Rohrende angeordnetes mit diesem verbundenes elastisches Dichtelement vorgesehen ist, welches im drucklosen Zustand dichtend an wenigstens einer Umfangslinie des Rohrelements anliegt, und welches sich bei erhöhtem Innendruck in dem Rohrende zumindest stellenweise von der Umfangslinie abhebt.The invention relates to a device for covering a pipe end of a gas discharge from a pressurized system. The invention is characterized in that an elastic sealing element connected to the tube end under prestress is provided, which, in the unpressurized state, lies sealingly against at least one circumferential line of the tubular element, and which at least in places stands out from the circumferential line in the tube end with increased internal pressure .
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abdecken eines Rohrendes zur Gasableitung aus einem unter Druck stehenden System.The invention relates to a device for covering a pipe end for gas discharge from a pressurized system.
Rohre zur Ableitung von Gasen aus einem unter Druck stehenden System sind aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt. Es kann sich dabei insbesondere um Entlüftungsleitungen oder um Leitungen zur Abfuhr von Gasen, welche beispielsweise durch ein Überdruckventil, insbesondere ein Überdrucksicherheitsventil, aus einem unter Druck stehenden System abgeblasen werden. Bei derartigen Rohren kann es sich beispielsweise um Leitungen handeln, welche in sicherheitskritischen Situationen Wasserstoff aus einem Wasserstofftank an die Umgebung abgeben. Dies kann beispielsweise der Wasserstofftank eines Brennstoffzellenfahrzeugs oder eines mit Wasserstoff betriebenen Fahrzeugs mit Verbrennungsmotor sein. Vergleichbares gilt auch für einen Gastank, welcher komprimiertes Erdgas für ein mit Erdgas angetriebenes Fahrzeug speichert. Die Rohrenden dieser Gasableitungen müssen für den Fall, dass kein Gas abgeleitet wird, dicht gegenüber der Umgebung abgeschlossen sein, sodass kein Schmutz und kein Wasser in die Rohrleitung eindringt. Dies könnte zu einem Verstopfen bzw. Zufrieren führen, wodurch der gewünschte Sicherheitsmechanismus beeinträchtigt ist.Pipes for discharging gases from a pressurized system are known from the general state of the art. In particular, these may be vent lines or lines for the removal of gases, which are blown off a pressurized system, for example, by a pressure relief valve, in particular an overpressure safety valve. Such pipes may, for example, be pipes which, in safety-critical situations, release hydrogen from a hydrogen tank to the environment. This may be, for example, the hydrogen tank of a fuel cell vehicle or a hydrogen-powered vehicle with an internal combustion engine. The same applies to a gas tank which stores compressed natural gas for a vehicle powered by natural gas. The pipe ends of these gas outlets must be sealed close to the environment in the event that no gas is discharged, so that no dirt and no water penetrates into the pipeline. This could lead to clogging or freezing, which impairs the desired safety mechanism.
Nun ist es außerdem so, dass das Abblasen der Gase typischerweise mit einem vergleichsweise hohen Innendruck gegenüber der Umgebung erfolgt. Ein im Prinzip auch denkbarer Stopfen auf dem Rohrende der Gasableitung würde von einem solchen vergleichsweise hohen Innendruck herausgeschleudert und könnte zu Schäden in der Umgebung führen, beispielsweise in der Umgebung anwesende Personen verletzen oder dergleichen.It is also the case that the blowing off of the gases typically takes place with a comparatively high internal pressure relative to the environment. An in principle conceivable plug on the pipe end of the gas discharge would be ejected from such a relatively high internal pressure and could lead to damage in the environment, for example, injure persons present in the environment or the like.
Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung besteht nun darin, eine Vorrichtung zum Abdecken eines Rohrendes einer solchen Gasableitung anzugeben, welches einerseits einfach und effizient aufgebaut ist, eine sichere und zuverlässige Abdichtung gewährleistet und für den Fall, dass Gas abgelassen werden muss, einen ausreichenden Querschnitt freigibt, ohne dass Teile von dem Rohrende wegfliegen.The object of the present invention is now to provide a device for covering a pipe end of such a gas discharge, which on the one hand is simple and efficient, ensures a secure and reliable seal and in the event that gas must be drained, a sufficient cross section releases without flying off parts of the pipe end.
Erfindungsgemäß wird dieser Aufbau durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den restlichen hiervon abhängigen Unteransprüchen.According to the invention, this structure is achieved by a device having the features in the characterizing part of
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es vorgesehen, dass ein unter Vorspannung an dem Rohrende angeordnetes und mit diesen verbundenes Dichtelement so mit wenigstens einer Umfangslinie des Rohrelements zusammenwirkt, dass dieses im drucklosen Zustand dichtend an der wenigstens einen Umfangslinie des Rohrelements anliegt und dass dieses sich aufgrund seiner Elastizität gegenüber dem Umgebungsdruck bei erhöhtem Innendruck in dem Rohrende zumindest stellenweise von der Umfangslinie abhebt. Ein solches Element kann vorzugsweise aus einem elastischen Dichtmaterial, insbesondere aus Silikon oder einem silikonbasierten Material hergestellt sein. Dieses Material vereint beispielsweise beim Einsatz in einem Fahrzeug eine hohe Dichtwirkung und eine hohe Elastizität über den gesamten typischerweise auftretenden Temperaturbereich hinweg. Gleichzeitig stellt es beispielsweise beim Einsatz von Wasserstoff diesem einen sehr geringen Permeationswiderstand entgegen, sodass Wasserstoff, welcher in sehr geringen Mengen, ohne nennenswerte Erhöhung des Innendrucks in dem Rohrende vorliegt, einfach durch die Dichtung in die Umgebung diffundieren kann.In the device according to the invention, it is provided that a sealing element arranged under prestress at the pipe end and connected to it cooperates with at least one circumferential line of the pipe element so that it rests sealingly against the at least one circumferential line of the pipe element in the pressureless state and that this is due to its Elasticity over the ambient pressure at elevated internal pressure in the pipe end at least in places lifts off the perimeter. Such an element may preferably be made of an elastic sealing material, in particular silicone or a silicone-based material. For example, when used in a vehicle, this material combines a high sealing effect and high elasticity over the entire typical temperature range. At the same time, for example, when using hydrogen, it provides this with a very low permeation resistance, so that hydrogen, which is present in very small quantities, without appreciably increasing the internal pressure in the pipe end, can easily diffuse through the seal into the environment.
Kommt es zu einem Druckaufbau im Inneren der Rohrleitung und damit im Inneren des Rohrendes, beispielsweise weil über ein Sicherheitsüberdruckventil Gas über die Gasableitung abgelassen werden muss, dann wird dieser Innendruck das elastische Dichtelement so weit verformen, dass dieses nicht mehr dichtend auf der Umfangslinie aufliegt und somit das Gas aus dem Rohrende beispielsweise in die Umgebung abströmen kann. Hierdurch wird ein sehr sicheres und zuverlässiges Abdichten des Rohrendes im drucklosen Zustand einerseits und ein sicheres und zuverlässiges Ansprechen bei erhöhtem Innendruck andererseits erreicht. Gleichzeitig kann das elastische Dichtelement so im Bereich des Rohrendes befestigt werden, dass dieses dort auch sicher verbleibt, auch im Falle eines vergleichsweise hohen bzw. des typischerweise maximal auftretenden Innendrucks in dem Rohrende.If there is a build-up of pressure in the interior of the pipe and thus inside the pipe end, for example, because a safety overpressure valve gas must be drained via the gas discharge, then this internal pressure will deform the elastic sealing element so far that this no longer sealingly rests on the circumferential line and Thus, the gas from the pipe end, for example, can flow into the environment. As a result, a very safe and reliable sealing of the pipe end in the pressureless state on the one hand and a safe and reliable response at elevated internal pressure on the other hand is achieved. At the same time, the elastic sealing element can be fastened in the region of the pipe end such that it remains there securely, even in the case of a comparatively high or typically maximum internal pressure occurring in the pipe end.
In einer sehr günstigen und vorteilhaften Weiterbildung der Vorrichtung ist es außerdem vorgesehen, dass das Dichtelement wenigstens ein Halteelement aufweist, über welches es mit dem Rohrelement zumindest mittelbar so verbunden ist, dass das Halteelement auch bei erhöhtem Innendruck mit dem Rohrelement verbunden bleibt. Insbesondere kann dieses Halteelement als wenigstens ein Rastelement ausgebildet sein, welches mit einem Gegenelement an dem Rohrende verrastet ist. Ein solches Rastelement ermöglicht einen sehr einfachen und zuverlässigen Aufbau, welcher überaus schnell und zuverlässig montiert werden kann, da das Dichtungselement lediglich auf bzw. in das Rohrende gedrückt und eingerastet werden muss.In a very favorable and advantageous development of the device, it is also provided that the sealing element has at least one holding element, via which it is at least indirectly connected to the tubular element so that the holding element remains connected to the tubular element even at elevated internal pressure. In particular, this holding element may be formed as at least one locking element which is latched with a counter-element at the pipe end. Such a locking element allows a very simple and reliable construction, which can be mounted extremely fast and reliable, since the sealing element must be pressed and locked only on or in the pipe end.
In einer sehr günstigen und vorteilhaften Weiterbildung dieser Idee ist es dabei vorgesehen, dass das Rastelement zwei Rastabschnitte aufweist, wobei einer der Rastabschnitte so ausgebildet ist, dass er sich bei erhöhtem Innendruck löst, während der andere der Rastabschnitte so ausgebildet ist, dass er sich bei erhöhtem Innendruck nicht löst. Durch diesen speziellen Aufbau mit zwei Rastabschnitten an dem wenigstens einen Rastelement kann beispielsweise erreicht werden, dass beim Einrasten des Dichtelements beide Rastabschnitte mit ihren Gegenelementen, insbesondere mit demselben Gegenelement, verrastet werden. Das Dichtelement liegt dann sehr dicht und stramm auf einer Umfangslinie des Rohrendes an. Bei einem geringen Druck im Inneren wird sich das Dichtelement entsprechend verformen und so einen kleinen Querschnitt freigeben. Erhöht sich der Druck weiter, dann wird zusätzlich zur Verformung ein Lösen des ersten Rastabschnitts aus dem Gegenelement auftreten, wodurch das Dichtelement beispielsweise in axialer Richtung des Rohrendes nach außen bewegt wird und so zusätzlich zu dem bereits durch die Elastizität freigegebenen Querschnitt einen größeren Querschnitt aufgrund der axialen Verschiebung freigibt. Das andere Rastelement wird das Dichtelement aber weiterhin sicher und zuverlässig an dem Rohrende halten, sodass es keine herumfliegenden Teile gibt.In a very favorable and advantageous development of this idea, it is provided that the latching element has two latching sections, wherein one of the latching sections is designed such that he solves at elevated internal pressure, while the other of the locking portions is formed so that it does not dissolve at elevated internal pressure. By means of this special design with two latching sections on the at least one latching element, it can be achieved, for example, that when latching the sealing element both latching sections are latched with their counter-elements, in particular with the same counter-element. The sealing element is then very tight and tight on a circumferential line of the pipe end. At a low pressure in the interior, the sealing element will deform accordingly and thus release a small cross-section. Increases the pressure further, then in addition to the deformation, a release of the first locking portion from the counter element occur, whereby the sealing element is moved, for example in the axial direction of the pipe end to the outside and so in addition to the already released by the elastic cross-section a larger cross-section due to releases axial displacement. The other locking element will continue to hold the sealing element safely and reliably at the pipe end, so there are no flying parts.
Die Umfangslinie, an der das Dichtelement anliegt, kann dabei insbesondere sehr einfach und effizient durch das Ende des Rohrendes ausgebildet sein. In einer sehr vorteilhaften Weiterbildung hiervon kann es auch vorgesehen sein, dass die Umfangslinie durch einen Absatz in einem aufgeweiteten Ende des Rohrendes ausgebildet ist. Ein solcher Absatz liefert, unabhängig davon, ob das Rohrende an seinem Ende ordentlich bearbeitet und entgratet worden ist, eine vergleichsweise gute Anlagefläche für das Dichtelement, sodass eine sehr sichere und zuverlässige Dichtwirkung mit minimalem Bearbeitungsaufwand des Rohrendes erzielt werden kann. Außerdem kann der ausgeweitete Abschnitt des Rohrendes so ausgebildet sein, dass das Dichtelement, zumindest im drucklosen Zustand, vollständig innerhalb des aufgeweiteten Endes des Rohrendes liegt. Es ist dadurch mechanisch geschützt und kann beispielsweise durch eine seitlich einwirkende mechanische Beeinträchtigung, beispielsweise das Streifen an Ästen beim Einparken eines Fahrzeugs, nicht beschädigt und/oder von dem Rohrende abgerissen werden. Hierdurch entsteht ein sehr sicherer und zuverlässiger Aufbau.The circumferential line against which the sealing element abuts can in particular be designed very simply and efficiently through the end of the pipe end. In a very advantageous development thereof, it can also be provided that the circumferential line is formed by a shoulder in a widened end of the pipe end. Such a step provides, regardless of whether the pipe end has been neatly machined and deburred at its end, a relatively good contact surface for the sealing element, so that a very secure and reliable sealing effect can be achieved with minimal processing effort of the pipe end. In addition, the expanded portion of the pipe end may be formed so that the sealing element, at least in the pressureless state, completely within the flared end of the pipe end. It is characterized mechanically protected and can not be damaged and / or torn off the pipe end, for example, by a laterally acting mechanical impairment, such as the strip of branches when parking a vehicle. This creates a very safe and reliable construction.
Das Rastelement kann insbesondere zentral an dem Dichtelement angeordnet sein. Dies ist insbesondere bei der Montage ein entscheidender Vorteil, da das Dichtelement sich dann selbst zentriert und an dem Rohrende anlegt. Zur Aufnahme des Rastelements kann dazu beispielsweise ein sternförmiges Einsatzteil in dem Rohrende eingeklemmt, festgeschweißt, eingeklebt oder dergleichen sein. Im Zentrum dieses sternförmigen Elements wäre dann eine entsprechende Öffnung als Gegenelement für das Rastelement angeordnet. Das Dichtelement selbst, welches beispielsweise flächig ausgebildet sein kann, würde dann beim Einrasten entsprechend nach innen gewölbt und würde so schüsselförmig das Rohrende verschließen. Im Falle eines Überdrucks im Inneren des Rohrendes würde die Wölbung zunehmen und im Randbereich würde ein Spalt entstehen, durch welchen Gas austreten kann.The locking element may in particular be arranged centrally on the sealing element. This is a decisive advantage in particular during assembly, since the sealing element then self-centered and applies to the pipe end. For receiving the latching element, for example, a star-shaped insert part may be clamped in the pipe end, welded, glued or the like. In the center of this star-shaped element, a corresponding opening would then be arranged as a counter element for the latching element. The sealing element itself, which may be formed flat, for example, would then correspondingly arched when snapping inward and would thus bowl-shaped close the pipe end. In the case of an overpressure inside the pipe end, the curvature would increase and in the edge region, a gap would arise through which gas can escape.
In einer sehr günstigen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es vorgesehen, dass im Bereich des Rohrendes ein konkav nach innen gewölbter mit Öffnungen versehener Rohreinsatz fest mit dem Rohrende verbunden ist. Ein solcher konkav nach innen gewölbter Rohreinsatz könnte in etwa die konkave Form und Wölbung nach innen aufweisen, welche das eingesetzte Dichtungselement bei der soeben beschriebenen Ausführungsform ebenfalls aufweist. Es könnte dann das Dichtelement von innen her unterstützen, sodass beispielsweise keine größeren Partikel, Äste oder dergleichen durch das Dichtelement hindurchtreten und dieses in das Innere des Rohrendes schieben könnten. Durch den konkaven Rohreinsatz könnte dies weitgehend verhindert werden. Dadurch, dass der konkave Rohreinsatz Öffnungen hat ist er jedoch, ähnlich wie der oben beschriebene Stern für Gas durchlässig. In einer sehr günstigen und vorteilhaften Weiterbildung dieser Idee könnte es dabei selbstverständlich vorgesehen sein, dass wenigstens eine der Öffnungen des Rohreinsatzes als Gegenelement für das Rastelement ausgebildet ist. Ein zusätzliches Rastelement kann so eingespart werden und der Aufbau wird noch einfacher und effizienter hinsichtlich seines Gewichts, seiner Kosten und des Montageaufwands.In a very favorable embodiment of the device according to the invention, it is provided that in the region of the tube end, a concavely inwardly curved apertured tube insert is fixedly connected to the tube end. Such a concave inwardly curved tube insert could have approximately the concave shape and curvature inward, which also has the sealing element used in the embodiment just described. It could then support the sealing element from the inside, so that, for example, no larger particles, branches or the like could pass through the sealing element and push it into the interior of the pipe end. Due to the concave tube insert this could be largely prevented. However, because the concave tube insert has openings, it is permeable to gas, much like the star described above. In a very favorable and advantageous development of this idea, it could of course be provided that at least one of the openings of the tube insert is designed as a counter element for the latching element. An additional locking element can be saved and the structure is even easier and more efficient in terms of its weight, its cost and the installation cost.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht es vor, dass diese so eingesetzt wird, dass das Rohrende im bestimmungsgemäßen Einsatz so angeordnet ist, dass das Dichtelement in Richtung der Schwerkraft nach unten zeigt. Ein solches nach unten zeigendes Dichtelement, insbesondere wenn dieses eine nach innen gewölbte Vertiefung aufweist, ist von besonderem Vorteil, da sich dann in der Vertiefung keine größeren Teilchen, Wasser oder dergleichen sammeln kann. Hierdurch wird sicher und zuverlässig eine Fehlfunktion beispielsweise durch Verschmutzen oder durch Eisbildung in der Wölbung des Dichtelements verhindert. Dies kann beispielsweise durch eine radiale Ablauföffnung oder andere gezielte Maßnahmen, beispielsweise Ableitrippen, noch unterstützt werden.A further advantageous embodiment of the device according to the invention provides that it is used so that the pipe end is arranged in the intended use so that the sealing element points in the direction of gravity down. Such a downwardly pointing sealing element, in particular if this has an inwardly curved recess, is of particular advantage, since then no larger particles, water or the like can collect in the depression. As a result, a malfunction is reliably and reliably prevented for example by contamination or by ice formation in the curvature of the sealing element. This can still be supported, for example, by a radial drain opening or other specific measures, for example drainage ribs.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus den restlichen abhängigen Ansprüchen und werden anhand der Ausführungsbeispiele deutlich, welche nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben sind.Further advantageous embodiments of the device according to the invention will become apparent from the remaining dependent claims and will be apparent from the embodiments, which are described below with reference to the figures.
Dabei zeigen: Showing:
In der Darstellung der
In der Darstellung der
Vergleichbares gilt für die Darstellung in
In der Darstellung der
Eine alternative Ausführungsform des Dichtelements
In der Darstellung der
In der Darstellung der
In der Darstellung der
In der Darstellung der
Anstelle des konkav nach innen gewölbten Rohreinsatzes
Bei einem geringen Innendruck in dem Rohrende
Der Aufbau ist dabei weiterhin sehr einfach und lässt sich insbesondere außerordentlich effizient montieren, indem das Dichtelement
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