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Die Erfindung betrifft eine Filtervorrichtung zum Filtern eines gasförmigen Betriebsstoffs, insbesondere von Wasserstoff in einem Brennstoffzellensystem nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.
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Den gattungsgemäßen Stand der Technik bildet die
DE 10 2004 013 689 A1 . Dort ist eine Filtervorrichtung mit einem Filter beschrieben, welcher insbesondere zur Zuleitung von Wasserstoff zu einem Brennstoffzellensystem eingesetzt werden kann. Der Filter ist dabei in ein Leitungselement eines Leitungssystems des Brennstoffzellensystems integriert, um so zusätzlichen Bauraum für den Filter einzusparen. Der Aufbau ist dabei recht komplex, da er sowohl für den Filter als auch das Leitungselement eine gewisse Flexibilität erfordert, was je nach Druck, mit welchem der Filter von dem Gas durchströmt wird, konstruktiv sehr aufwändig, bis annähernd unmöglich ist.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die gattungsgemäß Filtervorrichtung in der Art weiterzubilden, dass die genannten Nachteile vermieden werden, und dass ein sehr einfacher und effizienter Aufbau entsteht.
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Diese Aufgabe wird durch eine Filtervorrichtung mit den Merkmalen im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung ergeben sich aus den hiervon abhängigen Unteransprüchen.
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Bei der Filtervorrichtung gemäß der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Filter in einer Durchgangsöffnung eines Aufnahmeelements angeordnet ist, wobei das Aufnahmeelement zusammen mit einem weiteren korrespondierenden Aufnahmeelement als Leitungsverbindung in dem Leitungssystem ausgebildet ist. Typischerweise sind in Leitungssystemen immer Leitungsverbindungen notwendig. Diese können beispielsweise zwischen zwei Leitungselementen angeordnet sein, wobei beide Aufnahmeelemente dann Teil des jeweiligen Leitungselements sind. Außerdem können Leitungsverbindungen zwischen Leitungselementen und Komponenten ausgebildet sein, wobei das eine Aufnahmeelement dann Teil des Leitungselements ist und das andere Aufnahmeelement Teil der Komponente. Ein Aufnahmeelement, welches Teil eines Leitungselements ist, wird dabei typischerweise auch als Fitting bezeichnet. Die Aufnahmeelemente können auf verschiedene Art miteinander verbunden sein. Eine übliche Art der Verbindung ist das Verschrauben der korrespondierenden Aufnahmeelemente miteinander, typischerweise indem das eine Aufnahmeelement ein Außengewinde und das andere ein Innengewinde aufweist.
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Zur Durchleitung des Gases weisen beide Aufnahmeelemente dabei eine Durchgangsöffnung auf, welche bei der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung nun als Ort für den Filter verwendet wird. Der Filter kann somit annähernd bauraumneutral in die Leitungsverbindung integriert werden. Aufgrund der Tatsache, dass die Leitungsverbindung vergleichsweise einfach demontierbar ist, ist auch, für eine eventuelle Wartung des Filters, seine einfache und schnelle Zugänglichkeit gegeben. Die Aufnahmeelemente selbst sind dabei starr ausgebildet, um eine sichere und zuverlässige Verbindung zu gewährleisten. Durch die Integration des Filters in das Aufnahmeelement sind somit keine Anforderungen an den Filter hinsichtlich Flexibilität zu setzen, sodass der konstruktive Aufbau des eigentlichen Filters und die Auswahl der verwendbaren Filtermaterialien entsprechend einfach möglich ist, ohne dass diese komplexe Anforderungen an ihre Flexibilität erfüllen müssen.
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In einer sehr günstigen Weiterbildung der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung ist der Filter in Form einer rohrförmig aufgewickelten Filtermatte ausgebildet. Die Filtermatte kann im Prinzip einlagig, insbesondere jedoch mehrlagig, ausgebildet sein. In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann sie dabei um eine Stützstruktur angeordnet sein, oder selbst eine Stützstruktur aufweisen, insbesondere einstückig mit dieser ausgebildet werden. In einer besonders geeigneten Weiterbildung hiervon kann es vorgesehen sein, dass die rohrförmig aufgewickelte Filtermatte an ihrem einen Ende mit dem Aufnahmeelement verbunden ist und an ihrem anderen Ende verschlossen ist. Hierdurch entsteht ein sehr einfacher und effizienter Aufbau, bei welchem der Filter, welcher im Wesentlichen als einseitig verschlossenes Rohr ausgebildet ist, einfach und effizient in die Durchgangsöffnung des Aufnahmeelements eingebracht und mit diesem verbunden, beispielsweise verschweißt, verlötet oder verklebt werden kann.
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In einer alternativen Ausführungsform hiervon kann es ferner vorgesehen sein, dass der Filter mit einem Zwischenelement verbunden, insbesondere verschweißt ist, wobei dann das Zwischenelement mit dem Aufnahmeelement verbunden ist. Ein solcher Aufbau mit einem Zwischenelement schafft einen eigenständigen Filter, welcher beispielsweise in das Aufnahmeelement eingepresst werden kann, sodass der Austausch des Filters einfach und effizient, ohne einen Austausch des Aufnahmeelements zu erfordern, möglich wird. Ergänzend oder alternativ dazu kann das Zwischenelement auch mit dem Aufnahmeelement verschweißt werden, wobei der Vorteil gegenüber einer direkten Verschweißung des Filters mit dem Aufnahmeelement darin liegt, dass das Zwischenelement so ausgestaltet werden kann, dass dieses entsprechend einfacher zu schweißen ist als die vergleichsweise empfindliche Filtermatte, sodass dieser Schweißvorgang einfach und effizient bei der Montage des Systems durchgeführt werden kann, während das komplexere Anschweißen der Filtermatte an dem Zwischenelement unter speziellen Fertigungsbedingungen zur Herstellung der Filtervorrichtung geschieht.
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Der einseitig verschlossene Aufbau der rohrförmig aufgewickelten Filtermatte kann insbesondere über eine Kappe um deren Umfang die Filtermatte gelegt und beispielsweise mit der Kappe verschweißt ist, erfolgen. Alternativ dazu kann es auch vorgesehen sein, dass das verschlossene Ende in eine Kappe eingesetzt und mit dieser verbunden wird. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Filtermatte im Bereich des verschlossenen Endes zusammenzuquetschen und beispielsweise durch Verschweißen gasdicht abzuschließen.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung ergeben sich aus den restlichen abhängigen Unteransprüchen und werden anhand des Ausführungsbeispiels deutlich, welches nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben ist.
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Dabei zeigen:
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1 eine Prinzipdarstellung eines Brennstoffzellensystems;
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2 eine mögliche Ausgestaltung einer Filtervorrichtung gemäß der Erfindung in einer ersten möglichen Ausführungsform;
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3 einen prinzipmäßigen Längsschnitt durch einen Teil des Filters in einer möglichen Ausgestaltung;
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4 einen prinzipmäßigen Querschnitt durch die Filter in einer möglichen Ausgestaltung;
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5 eine mögliche Ausgestaltung einer Filtervorrichtung gemäß der Erfindung in einer zweiten möglichen Ausführungsform;
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6 eine Detailansicht einer möglichen Ausführungsvariante gemäß 5;
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7 eine alternative Ausführungsform des verschlossenen Endes des Filters;
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8 eine weitere alternative Ausführungsform des verschlossenen Endes des Filters;
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9 eine mögliche Ausführungsform der Anbindung des Filters an dem Aufnahmeelement gemäß 1;
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10 eine weitere alternative Ausführungsform der Anbindung des Filters an dem Aufnahmeelement gemäß 1;
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11 eine mögliche Ausgestaltung einer Filtervorrichtung gemäß der Erfindung in einer dritten möglichen Ausführungsform; und
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12 eine mögliche Ausgestaltung einer Filtervorrichtung gemäß der Erfindung in einer vierten möglichen Ausführungsform;
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In der Darstellung der 1 ist sehr stark schematisiert ein Brennstoffzellensystem 1 zu erkennen. Das Brennstoffzellensystem 1 umfasst in dem hier dargestellten Aufbau eine Brennstoffzelle 2, welche beispielsweise als Stapel von PEM-Brennstoffzellen ausgebildet sein kann. Die Brennstoffzelle 2 weist einen Kathodenraum 3 und einen Anodenraum 4 auf, welche hier prinzipmäßig angedeutet sind. Dem Kathodenraum 3 wird Luft als Sauerstofflieferant über eine Luftfördereinrichtung 5 zugeführt. Dem Anodenraum 4 wird Wasserstoff als Brennstoff aus einem Druckgasspeicher 6 zugeführt. Der Druckgasspeicher 6 verfügt über einen angedeuteten Druckminderer 7, welcher über ein Leitungselement 8 mit einer Dosiereinrichtung 9 als Komponente des Brennstoffzellensystems 1 verbunden ist. Nach der Dosiereinrichtung 9 strömt der Wasserstoff in den Anodenraum 4. Nicht umgesetzter Wasserstoff und nicht umgesetzte Abluft gelangen in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel aus der Brennstoffzelle 2 in die Umgebung. Diese Darstellung ist sehr stark vereinfacht. Im Prinzip wäre es auch denkbar, das Brennstoffzellensystem in der für den Fachmann an sich bekannten Art und Weise so auszubilden, dass beispielsweise eine Rezirkulation von Anodenabgas vorgesehen ist, oder dass im Bereich der Abluft eine Turbine angeordnet wäre. Ebenso wäre der Einsatz von weiteren Komponenten wie Wasserabscheidern, Befeuchtern und dgl. möglich, dies ist aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt. Für die Erfindung spielt es eine untergeordnete Rolle, sodass auf die Darstellung und Erläuterung dieser für den Fachmann bekannten Komponenten des Brennstoffzellensystems verzichtet worden ist.
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Anstelle des hier beispielhaft eingezeichneten Druckgasspeichers 6 ist es selbstverständlich möglich als Brennstoffspeicher eine Mehrzahl von beispielsweise parallel miteinander verschalteten Druckgasspeichern 6 einzusetzen. Diese könnten beispielsweise über einen gemeinsamen Tankanschluss und einen gemeinsamen Druckregler zur Weiterleitung des gespeicherten Wasserstoffs an die Brennstoffzelle 2 verfügen.
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An den gasförmigen Brennstoff, hier den Wasserstoff in dem Brennstoffzellensystem 1 sind entsprechend hohe Anforderungen hinsichtlich der Anzahl und Größe mitgeführter Partikel zu richten. Ein Eintrag von unerwünschten Partikeln beispielsweise in die Brennstoffzelle 2 oder die Dosiereinrichtung 9 könnte zu einer nachhaltigen Schädigung und Störung des Brennstoffzellensystems 1 führen. Deshalb ist es allgemein bekannt und üblich, im Bereich der Wasserstoffversorgung des Brennstoffzellensystems Filtervorrichtungen 10 einzusetzen, welche für eine entsprechende Reinheit des gasförmigen Wasserstoffs sorgen. Eine derartige Filtervorrichtung 10 ist in der Darstellung der 1 prinzipmäßig angedeutet. Sie sitzt in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel zwischen dem Leitungselement 8 und der Dosiereinrichtung 9. Im Falle dass mehrere Druckgasbehälter 6 vorhanden sind kann beispielsweise jeder dieser Druckgasbehälter 6 und/oder der Betankungsanschluss und/oder der Anschluss des Druckminders mit einer derartigen Filtervorrichtung 10 versehen sein. Im Prinzip sind solche Filtervorrichtungen 10 natürlich auch auf der Niederdruckseite denkbar und möglich.
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In der Darstellung der 2 ist eine solche Filtereinrichtung 10 nun im Detail zu erkennen. Das Leitungselement 8 weist an seinem der Dosiereinrichtung 9 zugewandten Ende ein Anschlusselement 11 auf, welches mit einem korrespondierenden Anschlusselement 12 in der Dosiereinrichtung 9 so zusammenwirkt, dass eine Leitungsverbindung entsteht. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Anschlusselement 11, welches häufig auch als Fitting bezeichnet wird, mit einem Außengewinde versehen und in das korrespondierende Aufnahmeelement 12, zum Beispiel eine handelsübliche Schneidverschraubung oder dergleichen, entsprechend eingeschraubt. Über in der Darstellung der 2 mit 13 bezeichnete Dichtungen wird die Dichtheit der Leitungsverbindung gewährleistet. Beide Aufnahmeelemente 11, 12 weisen dabei eine Durchgangsbohrung auf, sodass der Wasserstoff durch die Aufnahmeelemente 11, 12 hindurch von dem Leitungselement 8 in den Bereich der Dosiereinrichtung 9 strömen kann.
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In dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist im Inneren des Aufnahmeelements 11 in der Durchgangsbohrung der Filter 14 der Filtervorrichtung 10 angeordnet. Der Filter 14 selbst besteht dabei aus einer metallischen Filtermatte 140, welche durch eine geeignete Porengröße die gewünschte Filterwirkung gewährleistet. In der Darstellung der 3 ist nun ein Ausschnitt aus einer derartigen Filtermatte 140 nochmals in einer Prinzipdarstellung zu erkennen. Die Filtermatte 140 kann dabei bevorzugt aus mehreren Lagen 141, 142, 143 bestehen. Hierdurch wird eine sehr gute Filterwirkung gewährleistet. Optional kann, insbesondere in Anströmrichtung hinter der Filtermatte 140 und somit im Inneren des Filters 14, eine Stützstruktur 150 angeordnet sein. Diese kann beispielsweise aus einem Zylinder aus Lochblech, einer Gitterstruktur oder ähnlichem bestehen. Dies ist in der Darstellung der 3 in dem prinzipmäßigen Schnitt ebenfalls angedeutet.
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In der Darstellung der 4 ist eine alternative Ausführungsform des Filters 14 in einem Querschnitt zu erkennen. Die Filtermatte 140 ist dabei rein beispielhaft einlagig ausgeführt. Sie könnte genauso gut mehrlagig ausgeführt sein, wie in dem oben dargestellten Ausführungsbeispiel der 3 beschrieben. Anstelle einer Stützstruktur 150, welche im Wesentlichen der Form der Filtermatte 140 folgt, ist in dem in 5 erkennbaren Schnitt eine kreuzförmige Stützstruktur 151 im Inneren der rohrförmig aufgerollten Filtermatte 140 zu erkennen. Diese kreuzförmige Stützstruktur 151 kann dabei beispielsweise aus einem metallischen Material ausgebildet sein, welches zur Abstützung der Filtermatte 140 dient. In einer besonders günstigen und vorteilhaften Weiterbildung dieser Idee kann es jedoch auch so sein, dass die kreuzförmige Stützstruktur 151 aus demselben Material wie die Filtermatte 140 ausgebildet ist. Dies ist besonders einfach und effizient in der Herstellung. Außerdem kann die Stützstruktur 151, welche dann ebenfalls ein poröses Material ist, zur weiteren Filterung beitragen. Der Aufbau kann beispielsweise durch Sintern hergestellt werden.
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Für alle nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispiele gilt, ebenso wie für das in 2 dargestellte Ausführungsbeispiel, dass die Verwendung sowohl einer einlagigen Filtermatte, als auch einer einlagigen Filtermatte 140 mit Stützstruktur 150 bzw. 151 möglich ist, ebenso die Ausbildung als mehrlagige Filtermatte 140 entweder ganz ohne Stützstruktur, mit der Stützstruktur 150 oder der kreuzförmigen Stützstruktur 151. Dies ist in den nachfolgenden Darstellungen jedoch nicht mehr explizit gezeichnet.
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In der Darstellung der 2 ist es nun so, dass die Filtermatte 140 rohrförmig aufgerollt ist und in der Durchgangsbohrung des Anschlusselements 11 einen rohrförmigen Filter 14 ausbildet, welcher an seinem einen Ende, hier dem Ende, welches dem Leitungselement 8 zugewandt ist, verschlossen ist. Dabei sind verschiedene Arten zum Verschließen des verschlossenen Endes des Filters 14 denkbar und möglich, und werden nachfolgend noch näher erläutert. In der Darstellung der 2 ist daher lediglich ein spitzes verschlossenes Ende prinzipmäßig angedeutet. Der Wasserstoff strömt dann aus dem Leitungselement 8 um das verschlossene Ende des Filters 14 herum und dringt seitlich durch die Filtermatte in das Innere des Filters 14 ein, bevor der Wasserstroff weiter in Richtung der Dosiereinrichtung 9 strömt. Das der Dosiereinrichtung 9 zugewandte Ende des Filters 14 ist dafür offen ausgebildet und mit dem Aufnahmeelement 11 in später noch näher beschriebener Art und Weise verbunden.
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In der Darstellung der 5 ist eine alternative Ausführungsform der Filtervorrichtung 10 zu erkennen. Diese entspricht weitgehend der in 1 dargestellten Ausführungsform. Der einzige Unterschied besteht darin, dass der Filter 14 nicht unmittelbar mit dem Aufnahmeelement 11 verbunden ist, sondern dass dieser mit einem Zwischenelement 15 verbunden ist, welches wiederum mit dem Aufnahmeelement 11 verbunden ist. In der Darstellung der 4 ist dies in einer ersten beispielhaften Detaildarstellung zu erkennen. Ein Teil des Aufnahmeelements 11 ist dargestellt, wobei es sich bei dem dargestellten Teil des Aufnahmeelements 11 um das der Dosiereinrichtung 9 zugewandte Ende handelt. Das Zwischenelement 15 kann in das Aufnahmeelement 11 entsprechend eingesteckt werden und ist in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel nach dem Einstecken über eine mit 16 bezeichnete Schweißnaht mit dem Aufnahmeelement 11 dicht verbunden. Der Filter 14 ist wiederum bei der Herstellung bereits mit dem Zwischenelement 15 über zwei mit 17 bezeichnete Schweißnähte entsprechend verbunden worden, sodass bei der Herstellung eine eigenständige Einheit aus Filter 14 und dem Zwischenelement 15 entsteht, welche in das Aufnahmeelement 11 entsprechend eingelegt und mit diesem verschweißt werden kann. Eine alternative Ausführungsform könnte es dabei auch vorsehen, dass anstelle des Verschweißens des Zwischenelements 15 mit dem Aufnahmeelement 11 ein Einpressen des Zwischenelements 15 in das Aufnahmeelement 11 erfolgt, sodass der Montageaufwand reduziert und die Möglichkeit eines Austauschs des Filters 14 entsprechend erleichtert wird.
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In der Darstellung der 6 ist außerdem das verschlossene Ende des Filters 14 zu erkennen. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Material des Filters 14 dabei um eine in dem zuvor offenen Ende positionierte Kappe 18 angeordnet und ist im Bereich einer angedeuteten Schweißnaht 19 mit der Kappe 18 verschweißt. Die Kappe 18 kann dabei eine strömungsoptimierte Form in Richtung des von rechts anströmenden Wasserstoffs aufweisen, wie dies bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel der Fall ist. Damit die Darstellung in 6 übersichtlicher wird, ist der Filter 14 nicht in seiner gesamten Länge dargestellt, sondern die Filtermatte 140 ist in axialer Richtung durchbrochen dargestellt, was natürlich im realen Aufbau so nicht der Fall ist, sondern lediglich die verkürzte Darstellung des Aufbaus in der zeichnerischen Ausgestaltung andeuten soll.
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In der Darstellung der 7 ist eine weitere alternative Ausführungsform des verschlossenen Endes des Filters 14 zu erkennen. Anstelle einer Kappe 18, um welche das Material des Filters 14 angeordnet ist, ist das Material des Filters 14 in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel von einer im Durchmesser etwas größeren Kappe 18' umfasst und kann beispielsweise ebenfalls durch eine Schweißnaht 20 mit dem Material des Filters 14 verbunden sein.
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Eine weitere alternative Ausführungsform hierzu ist in der Darstellung der 8 zu erkennen. Anstelle einer Kappe 18, 18' ist das Material des Filters 14 hier im Bereich des verschlossenen Endes lediglich zusammengequetscht und durch eine Schweißnaht 21 oder einem Widerstandsschweißen des zusammengedrückten Endes des Materials des Filters 14 strömungsdicht verbunden. Alternativ zum Verschweißen wäre es auch denkbar, das Material des Filters zu verkleben oder zu verlöten. Insbesondere beim Einsatz einer Stützstruktur, vorzugsweise der in 3 angedeuteten Stützstruktur 150, ist es außerdem denkbar, das Material lediglich zu verpressen und hierdurch eine ausreichende Abdichtung zu erzielen, da das Material der Stützstruktur 150, beispielsweise ein Lochblech, wenn es über eine ausreichende Fläche verpresst wird, eine gute Abdichtung ermöglicht.
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Für die bisher beschriebenen Schweißnähte 16, 17, 19, 20 und 21 eignet sich dabei insbesondere eine Herstellung über Laserschweißen, wobei im Prinzip auch andere Schweißverfahren, ebenso wie Löten oder Kleben, denkbar und möglich sind.
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In der Darstellung der 9 ist eine mögliche Anbindung des offenen Endes des Filters 14 an das Aufnahmeelement 11, oder alternativ zur Darstellung in 4 im Prinzip auch an das Zwischenelement 15 dargestellt. Das Aufnahmeelement 11 bzw. das Zwischenelement 15 weist dazu im Bereich des offenen Endes des Filters 14 eine Fase 22 auf, an deren Kontur das Material des Filters 14, beispielsweise durch Aufweiten entsprechend angepasst wird. Zwischen dem Material des Filters und der Fase 22 kann dann ein Schweißvorgang realisiert werden, um den Filter 14 mit dem Aufnahmeelement 11 bzw. dem Zwischenelement 15 zu verbinden. Hier ist im Prinzip ebenfalls eine Schweißnaht durch Laserschweißen denkbar, es ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform jedoch vorgesehen, dass die Schweißung zwischen der Fase 22 und dem Material des Filters 14 in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel durch eine Reibschweißung verbunden wird. In der 10 ist eine alternative Ausführungsform dargestellt, bei welcher anstelle der Fase 22 ein Radius 23 vorgesehen ist. Das Material des Filters 14 kann hier im Prinzip ebenfalls durch Reibschweißen oder insbesondere durch eine außen um das Material des Filters umlaufende Schweißnaht 24 wiederum durch Laserschweißen mit dem Aufnahmeelement 11 bzw. dem Zwischenelement 15 verbunden sein.
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In der Darstellung der 11 ist eine alternative Ausführungsform der Filtervorrichtung 10 zu erkennen. Der Filter 14 ist dabei nicht mehr in das Aufnahmeelement 11 integriert ausgeführt, sondern ist in dem mit der Dosiereinrichtung 9 verbundenen Aufnahmeelement 12 angeordnet. Er ragt lediglich in die Durchgangsbohrung des Aufnahmeelements 11 hinein, ist mit diesem jedoch nicht verbunden. Das Ausführungsbeispiel der 11 zeigt wiederum ein Zwischenelement 15, welches in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel eine radiale Dichtung 25 aufweist, und welches zusammen mit Dichtungen abdichtend in das Aufnahmeelement 12 eingepresst wird. Außerdem ist eine axiale Dichtung 26 vorgesehen, welche ergänzend oder alternativ zu der radialen Dichtung 25 verwendet werden kann. Durch die axiale Dichtung 26 wird in jedem Fall eine Abdichtung erzielt. Insbesondere wird durch eine für Dichtungen typische Federwirkung außerdem eine Vorspannung in axialer Richtung ermöglicht, welche die Abdichtung entsprechend verbessert und für einen gewissen Toleranzausgleich einerseits und ein Halten des Filters 14 unter Spannung andererseits sorgt.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in der Darstellung der 12 zu erkennen. Der Aufbau entspricht im Wesentlichen dem in 11 gezeigten Aufbau, wobei der Filter 14 hier nicht rohrförmig mit einem verschlossenen Ende, sondern im Wesentlichen kegelförmig ausgebildet ist. Die kegelförmige Ausbildung des Filters in der Darstellung der 12 ist dabei so, dass der Kegel zwei unterschiedliche Öffnungswinkel aufweist, entgegen der Durchströmungsrichtung zuerst einen großen, dann einen kleineren. Alternativ dazu wäre es selbstverständlich auch denkbar, den Kegel mit mehr als zwei unterschiedlichen Öffnungswinkeln oder mit einem einzigen über die gesamte Länge konstanten Öffnungswinkel auszubilden. Ansonsten entspricht der Aufbau weitgehend den bisher beschriebenen Aufbauten, mit der Ausnahme der geänderten Formgebung des Filters 14.
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Alle Aufbauten haben dabei eine optimale Bauraumintegration durch die Kombination der Anschlusselemente 11, 12 die den Filter 14 aufweisen. Insbesondere bei typischerweise standardisierten Leitungsverbindungen ist es möglich, den Filter 14 in verschiedene Leitungsverbindungen einzusetzen und damit mit einem einzigen konstruktiven Filteraufbau verschiedene Komponenten des Brennstoffzellensystems 1 einfach und effizient zu schützen. Durch eine möglichst große Filterfläche wird dabei der von dem Filter 14 verursachte Druckabfall reduziert bzw. die maximale Beladungsfähigkeit des Filters 14 erhöht.
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Insbesondere wenn durch eine Schweißverbindung die Anbindung des Filters 14 an das Anschlusselement 11 erfolgt, ist bei der Montage ein falscher Aufbau ausgeschlossen und ein Strömungsbypass um den Filter ist aufgrund der typischerweise sehr dicht und mit hoher Qualität ausbildbaren Schweißnaht annähernd ausgeschlossen.
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Die bevorzugte Verwendung der Filtervorrichtung 10 ist dabei ihr Einsatz in einem Brennstoffzellensystem 1, und hier insbesondere in einem Brennstoffzellensystem 1, welches in einem Fahrzeug zur Bereitstellung von elektrischer Antriebsleistung verwendet wird. Ein Fahrzeug kann dabei typischerweise ein Landfahrzeug, beispielsweise ein Personenkraftwagen oder ein Nutzfahrzeug sein. Als Fahrzeug kann jedoch auch ein schienengebundenes Landfahrzeug oder ein Wasserfahrzeug verstanden werden. Auch der Einsatz in Luftfahrzeugen bzw. Flugzeugen zur Bordstromversorgung ist denkbar. Außerdem ist der Einsatz in anderen Wasserstoffanwendungen, beispielsweise in Raumfahrzeugen sowie in stationären Anwendungen, insbesondere in Wasserstofftankstellen, beispielsweise für die angesprochenen Fahrzeuge mit Brennstoffzellensystem, denkbar. Die Filtervorrichtung 10 kann dabei in verschiedene Bauteile eingesetzt werden, beispielsweise in einen Druckregler, in ein Ventil, insbesondere in ein sogenanntes On-Tank-Valve, welches direkt an Druckgasspeichern zur Speicherung von Wasserstoff eingesetzt wird. Auch der Einsatz in einen Füllstutzen sowie an Schnittstellen zwischen Leitungen oder Leitungen und Bauteilen ist einfach und effizient möglich.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102004013689 A1 [0002]
