DE102014000616A1 - Thermisch auslösendes Sicherheitsventil - Google Patents

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    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16K31/00Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/002Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by temperature variation

Abstract

Die Erfindung betrifft ein thermisch auslösendes Sicherheitsventil (10) für einen Druckgasbehälter (8) zum Speichern von Gas unter hohem Druck, mit einem länglichen Auslöseelement (13) aus einem Formgedächtnismaterial, welches bei einer ersten Temperatur eine erste Länge und bei einer zweiten höheren Temperatur eine zweite Länge aufweist, und welches mit einem in einem Ventilkörper (11) beweglichen Ventilbolzen (15) zumindest mittelbar zusammenwirkt, welcher eine Abblasöffnung (12, 12a) für das Gas in dem Ventilkörper in seiner ersten Position verschließt und in seiner zweiten Position freigibt. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilbolzen (15) über Federkraft und/oder die Druckkraft des Gases in seiner ersten Position gegen das Auslöseelement (13) in seiner ersten Länge oder ein damit verbundenes Zwischenelement (18) vorgespannt ist, wobei das Auslöselement (13) in seiner zweiten Länge den Ventilbolzen (15) freigibt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein thermisch auslösendes Sicherheitsventil für einen Druckgasbehälter nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.
  • Thermisch auslösende Sicherheitsventile sind für Druckgasbehälter aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt. Sie werden häufig auch entsprechend dem englischen Begriff als TPRD (Thermal Activated Pressure Release Device) bezeichnet. Sie können in jeder Form von Druckgasbehältern eingesetzt werden, insbesondere bei Druckgasbehältern, welche zur Speicherung von Gasen als Kraftstoff in Fahrzeugen eingesetzt werden. Ihre Aufgabe ist es dann, insbesondere wenn es beispielsweise im Falle eines Unfalls des Fahrzeugs zu einem Brand im Bereich des Druckgasbehälters kommt, diesen zu entleeren, bevor er durch die Hitzeeinwirkung des Brands einen so hohen Innendruck erhält, dass er explodiert. Aus dem allgemeinen Stand der Technik sind dafür Aufbauten mit Berstkörpern bekannt, welche einen Stopfen in einer Abblasöffnung halten. Kommt es zu einer Erhitzung des Berstkörpers, beispielsweise einer flüssigkeitsgefüllten Glasampulle durch eine starke Ausdehnung der Flüssigkeit, dann wird der Stopfen freigegeben und der Druckgasbehälter kann sich entsprechend entleeren. Alternativen hierzu können beispielsweise sogenannte Schmelzsicherungsstopfen sein, welche letztlich aus einer hohlgebohrten Schraube bestehen, wobei die Öffnung mit Schmelzlot verschlossen ist. Kommt es zu einer erhöhten Temperatur, dann wird das Schmelzlot weich und wird vom Innendruck des Gases, welcher an der Schraube ansteht, durch die Bohrung herausgedrückt. Auch hier kann das Gas dann entweichen.
  • Bei diesen Aufbauten können insbesondere beim Einsatz von Berstkörpern, durch Vibrationen oder Stöße Beeinträchtigungen entstehen, welche bis zu einer Zerstörung des Berstkörpers gehen können. In diesem Fall würde dann ein ungewolltes Auslösen des Sicherheitsventils auftreten. Auch dies stellt einen erheblichen Nachteil dar.
  • Aus der gattungsgemäßen US 2012/0011843 A1 ist im Bereich eines Druckgasbehälters außerdem ein Ventil bekannt, welches durch ein längliches drahtförmiges Element aus einer Formgedächtnislegierung angesteuert werden kann. Hierfür ist der Draht aus der Formgedächtnislegierung über ein Hebelelement, welches zur Betätigung der Ventileinrichtung ausgebildet ist, mit einem feststehenden Punkt beispielsweise am anderen Ende des Druckgasbehälters verbunden. Ändert sich die Länge des Drahts aus der Formgedächtnislegierung von einer ersten Länge bei einer ersten Temperatur in eine zweite Länge bei einer höheren Temperatur, dann werden entsprechende Zugkräfte auf den Hebel aufgebracht, oder der zuvor durch den Draht gegen eine Feder vorgespannte Hebel wird freigegeben. Er wechselt dann in seine andere Stellung und kann das Ventil entsprechend öffnen und/oder verschließen, je nach Ausgangssituation.
  • Der Nachteil des Aufbaus besteht dabei insbesondere darin, dass das längliche Element aus dem Formgedächtnismaterial im Inneren des Druckgasspeichers angeordnet ist. Der Aufbau ist damit außerordentlich komplex hinsichtlich einer eventuellen Wartung, Reparatur oder eines Austausch des Materials aus der Formgedächtnislegierung.
  • Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung besteht nun darin, ein thermisch auslösendes Sicherheitsventil gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 anzugeben, welches außerordentlich einfach und effizient realisiert werden kann, und welches insbesondere hinsichtlich der Wartung mit wenig Aufwand verbunden ist.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Sicherheitsventil mit den Merkmalen im Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen thermisch auslösenden Sicherheitsventils ergeben sich aus den hiervon abhängigen Unteransprüchen.
  • Das thermisch auslösende Sicherheitsventil gemäß der Erfindung ist für einen Druckgasbehälter zur Speicherung von Gas unter hohem Druck vorgesehen, insbesondere für einen Wasserstoffspeicher, in welchem Wasserstoff bei einem Nenndruck von 700 bar oder mehr gespeichert ist. Ähnlich wie der Aufbau aus dem Stand der Technik verwendet das thermisch auslösende Sicherheitsventil gemäß der Erfindung ein längliches Auslöseelement aus einem Formgedächtnismaterial, welches bei einer ersten Temperatur eine erste Länge und bei einer zweiten höheren Temperatur eine zweite Länge aufweist. Das Auslöseelement wirkt mit einem in einem Ventilkörper beweglichen Ventilbolzen zumindest mittelbar zusammen, welcher eine Abblasöffnung für das Gas in dem Ventilkörper in einer ersten Position verschließt und in einer zweiten Position freigibt. Der Ventilbolzen wird dabei über Federkraft und/oder die Druckkraft des Gases in seiner ersten Position gegen das Auslöseelement in seiner ersten Länge oder ein damit verbundenes Zwischenelement vorgespannt. In seiner zweiten Länge gibt das Auslöseelement den Ventilbolzen direkt oder über das Zwischenelement frei.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Sicherheitsventil ist es also so, dass das Auslöseelement den Ventilbolzen, welcher insbesondere unmittelbar eine abdichtende Fläche innerhalb des Sicherheitsventils ausbildet, in seiner ersten Position sichert. Dadurch ist das Sicherheitsventil verschlossen und das Gas kann nicht austreten. Durch Federkräfte, aber insbesondere durch die Kraft des unter Druck stehenden Gases selbst, wird der Ventilbolzen dabei gegen das Auslöseelement oder ein Zwischenelement, welches mit dem Auslöselement verbunden ist, gedrückt. Hierdurch ist eine sichere und zuverlässige Lage des Ventilbolzens gewährleistet. Dieser kann auch im Falle von Stößen, Vibrationen oder dergleichen nicht aus dieser das Ventil sicher und zuverlässig verschließenden Position gelangen. Erst nachdem durch eine Temperaturerhöhung die Länge des Auslöseelements geändert wurde, das Auslöselement also entsprechend länger oder kürzer geworden ist, wird der Ventilbolzen freigegeben, indem er entweder den durch die zusätzliche Länge des Auslöseelements freigegebenen Raum für eine eigene Bewegung nutzen kann, oder indem das Auslöseelement und/oder das mit ihm verbundenen Zwischenelement durch eine Verkürzung des Auslöseelements aus der den Ventilbolzen sperrenden Position bewegt wird. Der Ventilbolzen kann sich dann zumindest so weit bewegen, dass die Abblasöffnung freigegeben wird, insbesondere wird er dabei durch den Druck des Gases in diese neue offene Stellung des Sicherheitsventils bewegt.
  • Gemäß einer weiteren sehr günstigen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen thermisch auslösenden Sicherheitsventils kann es nun ferner vorgesehen sein, dass das Auslöselement und der Ventilbolzen nicht miteinander verbunden sind. Der Verzicht auf eine solche Verbindung zwischen dem Auslöseelement bzw. einem gegebenenfalls mit ihm verbundenen Zwischenelement und dem Ventilbolzen ist ein entscheidender Vorteil.
  • Hierdurch können eventuell über das Auslöseelement eingetragene Kräfte nicht zu einer Fehlauslösung führen, da eine direkte Verbindung ausgeschlossen ist.
  • Der Ventilkörper des thermisch auslösenden Sicherheitsventils kann gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung dabei im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet sein. Das Auslöseelement kann dann vorzugsweise ringförmig oder spiralförmig um bzw. in dem Ventilkörper angeordnet sein. Insbesondere kann es dabei so sein, dass die Abblasöffnung zumindest in dem Bereich, in dem sie mit dem Ventilbolzen zusammenwirkt, parallel zur zentralen Achse des zylindrischen Ventilkörpers verläuft, wobei der Ventilbolzen so ausgebildet ist, dass er sich in einem radialen Kanal in dem Ventilkörper radial von seiner ersten Position nach außen in seine zweite Position bewegt. Eine solche radiale Bewegung des Ventilbolzens ist besonders einfach und effizient, da diese sehr leicht mit einem länglichen Auslöselement aus dem Formgedächtnismaterial kontrolliert werden kann. Beispielsweise ist es so, dass der radiale Kanal des Ventilbolzens eine Ringnut oder einen spiralförmigen Kanal in dem Ventilkörper, in dem das Auslöseelement angeordnet ist, entsprechend schneidet. Bei der ersten Länge des Auslöseelements wird so der Durchgang des radialen Kanals entsprechend blockiert und der Ventilbolzen wird gegen das Auslöseelement oder ein im ihm verbundenes Zwischenelement vorgespannt. Ändert sich die Länge des Auslöseelements, dann wird der radiale Kanal zumindest teilweise freigegeben, beispielsweise in dem ein Zwischenelement aus dem Bereich des radialen Kanals herausgezogen wird, da das Auslöseelement sich verkürzt, oder da das Auslöseelement sich entsprechend verlängert und damit auf einen größeren Radius wandert und so eine radiale Bewegung des Ventilbolzens zumindest um ein gewisses Stück ermöglicht. Die Abblasöffnung wird dann freigegeben und das Gas kann, nachdem das Auslöseelement die zweite Temperatur und damit die zweite Länge erreicht hat, entsprechend abströmen.
  • Dabei kann es gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung vorgesehen sein, dass das Formgedächtnismaterial in Form einer metallischen Legierung ausgebildet ist. Solche metallische Legierungen als Formgedächtnismaterialen bzw. Formgedächtnislegierungen sind dabei aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt. Sie werden im deutschen Sprachraum auch häufig als Memorymetalle bezeichnet. Typischerweise sind die entsprechenden Metalle dabei als Legierungen auf der Basis von Nickel und Titan ausgebildet, beispielsweise das sehr bekannte allgemein als Nitinol bezeichnete Material. Auch der Zusatz von Kupfer ist denkbar. Ebenso gibt es Kupfer-Zink bzw. Kupfer-Zink-Aluminiumlegierungen, Kupfer-Aluminium-Nickellegierungen, oder Eisenlegierungen beispielsweise Eisen-Nickel-Aluminium oder Eisen-Mangan-Silizium. Auch Materialien wie Zink, Gold, Kupfer sind im Prinzip denkbar, sind jedoch zum Teil vergleichsweise teuer.
  • Gemäß einer alternativen Ausgestaltung kann anstelle der typischerweise sehr robusten metallischen Formgedächtnislegierungen auch ein Formgedächtnismaterial eingesetzt werden, welches auf der Basis von Kunststoff ausgebildet ist. Hierfür bietet sich insbesondere sogenanntes thermoplastisches Polyurethan an. Hinsichtlich dieses Materials soll auf die Veröffentlichung „Ein Kunststoff, der sich erinnert", Jürgen Hättig, Wolfgang Brauer, Thorsten Pretsch, Der Konstrukteur 4/2013, Seiten 92 ff., hingewiesen werden.
  • Ferner kann es vorgesehen sein, dass das Formgedächtnismaterial ein Formgedächtnismaterial mit einem Einweg-Memoryeffekt ist. Ein solcher Einweg-Memoryeffekt lässt sich typischerweise sehr viel leichter realisieren als ein Zweiweg-Memoryeffekt, bei welchem das Formgedächtnismaterial unterhalb der Grenztemperatur wieder in die ursprüngliche Form zurückfällt. Dies ist bei dem hier ausgebildeten Aufbau weder gewünscht noch notwendig. Es reicht vielmehr aus, wenn ab einer bestimmten Grenztemperatur die Form des Auslöseelements sich so ändert, dass der Ventilbolzen freigegeben wird. Bei einem Absinken der Temperatur muss sich die Form nicht wieder zurückändern, da hier typischerweise der Druckgasbehälter ohnehin leer ist. Dies ist aus Sicherheitsgründen ohnehin wünschenswert. Ein Einweg-Memoryeffekt bei dem Material für den Auslösekörper in dem erfindungsgemäßen Sicherheitsventil ist somit nicht nur völlig ausreichend, sondern sogar von Vorteil, sodass der Auslösekörper entsprechend einfach realisiert werden kann.
  • Wie bereits erwähnt ermöglicht ein erfindungsgemäßes Sicherheitsventil mit dem beschriebenen Auslösekörper aus dem Formgedächtnismaterial einen sehr sicheren und zuverlässigen Einsatz und gewährleistet ein sicheres Verschließen des Sicherheitsventils, solange dies nicht auslösen soll, aber gegebenenfalls Vibrationen und Stößen ausgesetzt ist. Ein solcher Einsatz mit Vibrationen, Stößen und relativ großen Temperaturänderungen tritt insbesondere in der Anwendung in einem Kraftfahrzeug auf. Die besonders bevorzugte Verwendung des erfindungsgemäßen Sicherheitsventils liegt daher in ihrem Einsatz in einem Druckgasbehälter zur Speicherung von gasförmigem Kraftstoff in einem Fahrzeug. Gasförmiger Kraftstoff in einem Fahrzeug kann dabei beispielsweise komprimiertes Erdgas oder Wasserstoff sein, welcher einem Verbrennungsmotor zugeführt wird. Insbesondere bei der besonders bevorzugten Verwendung des Druckgasbehälters zur Speicherung von Wasserstoff kann dieser Wasserstoff auch in einer Brennstoffzelle in elektrische Antriebsleistung umgesetzt werden, sodass das Fahrzeug in diesem Fall als sogenanntes Brennstoffzellenfahrzeug ausgebildet ist.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Sicherheitsventils, seiner Verwendung und/oder des Herstellungsverfahrens für sein Auslöseelement ergeben sich aus den restlichen abhängigen Unteransprüchen und werden anhand es Ausführungsbeispiels deutlich, welches nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher dargestellt ist.
  • Dabei zeigen:
  • 1 ein prinzipmäßig angedeutetes Fahrzeug mit einem Druckgasbehälter;
  • 2 eine Prinzipdarstellung eines thermisch auslösenden Sicherheitsventils;
  • 3 eine Darstellung des Sicherheitsventils gemäß 2 in zwei unterschiedlichen Zuständen; und
  • 4 eine alternative Ausführung des Sicherheitsventils.
  • In der Darstellung der 1 ist ein prinzipmäßig angedeutetes Fahrzeug 1 zu erkennen, welches in dem dargestellten Ausführungsbeispiel über eine Brennstoffzelle 2 mit elektrischer Antriebsleistung versorgt werden soll. Über eine Leistungselektronik 3 wird die von der Brennstoffzelle erzeugte elektrische Leistung aufbereitet und einem angedeuteten Fahrmotor 4 des Fahrzeugs 1 zugeführt. Die Brennstoffzelle 2 kann in an sich bekannter Art und Weise als Stapel von Einzelzellen, als sogenannter Brennstoffzellenstapel oder Brennstoffzellenstack 2, aufgebaut sein. Dieser Brennstoffzellenstack 2 umfasst im Bereich jeder der Einzelzellen einen Anodenbereich und einen Kathodenbereich. Beispielhaft ist ein gemeinsamer Kathodenraum 5 und ein gemeinsamer Anodenraum 6 beispielhaft angedeutet. Dem Kathodenraum 5 wird Luft als Sauerstofflieferant über eine Luftfördereinrichtung 7 zugeführt. Dem Anodenraum 6 wird Wasserstoff als Brennstoff zugeführt, welcher in einem Druckgasspeicher 8 in dem Fahrzeug 1 gespeichert ist. Über ein typischerweise mit dem Druckgasspeicher 8 verbundenes Ventil 9, ein sogenanntes On-Tank-Valve, welches direkt mit dem Druckgasspeicher verschraubt ausgeführt ist, wird der Wasserstoff direkt oder über weitere Ventileinrichtungen, Aufbreitungseinrichtungen und dergleichen der Brennstoffzelle 2 zugeführt. Für die hier vorliegende Erfindung ist dabei die Funktionalität der Brennstoffzelle 2 bzw. des Brennstoffzellensystems von untergeordneter Bedeutung, sodass dieser Aufbau nur sehr rudimentär dargestellt und im Nachfolgenden nicht näher beschrieben ist. Im Bereich des Ventils 9 und/oder auch am anderen Ende des Druckgasspeichers 8 ist es dabei üblich, ein in der Darstellung der 1 nicht erkennbares Sicherheitsventil 10 vorzusehen, welches typischerweise als thermisch auslösendes Sicherheitsventil 10 ausgebildet ist. Es wird häufig auch mit der Abkürzung TPRD des englischen Begriffs Thermal Activated Pressure Release Device bezeichnet. Die Funktionsweise des oder der hier eingesetzten thermisch auslösenden Sicherheitsventile 10 ist anhand der nachfolgenden Figuren nun beispielhaft dargestellt.
  • 2 zeigt eine Prinzipdarstellung eines möglichen Aufbaus des Sicherheitsventils 10 gemäß der Erfindung in einer dreidimensionalen Darstellung. Dabei ist ein Ventilkörper 11 zu erkennen, welcher eine zentrale Abblasöffnung 12 aufweist. Um den Ventilkörper 10 herum, vorzugsweise in einer hier nicht erkennbaren Nut des Ventilkörpers 10, verläuft ein Auslöseelement 13 aus einem Formgedächtnismaterial.
  • In der prinzipmäßigen Schnittdarstellung der 3 sind nun zwei verschiedene Längen des Formgedächtnismaterials zu erkennen. In der Darstellung der 3a ist ein Schnitt durch den Ventilkörper 11 auf Höhe des Auslöseelements 13 aus dem Formgedächtnismaterial zu erkennen. In einem Kanal 14, welcher radial zu einer zentralen Achse des zylindrischen Ventilkörpers 11 verläuft, ist dabei ein Ventilbolzen 15 angeordnet. Dieser ist in dem radialen Kanal 14 senkrecht zur Zeichenebene beweglich. Er verschließt die hier nicht erkennbare Abblasöffnung 12 und wird durch den Druck des in dem Druckgasspeicher 8 gespeicherten Gases nach radial außen gegen das Material des Auslöselements 13 gepresst. Das Auslöseelement 13 aus dem Formgedächtnismaterial hat dabei einen ringförmigen Aufbau und in dem in 3a dargestellten Ausführungsbeispiel eine erste Länge. Steigt die Temperatur im Bereich des thermisch auslösenden Sicherheitsventils 10 an, dann nimmt das Formgedächtnismaterial des Auslöseelements 13 eine zweite, in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel größere Länge ein. Dies ist in der Darstellung der 3b prinzipmäßig angedeutet. Der Ring 13 bewegt sich also nach radial außen von dem Ventilkörper 11 weg. Hierdurch wird ein zusätzlicher Weg frei, um welchen sich der Ventilbolzen 15 von seiner in 3a dargestellten ersten Position bewegen kann. In der Darstellung der 3b ist diese zweite Position des Ventilbolzens 15 dargestellt, in welcher dieser bereits um ein gewisses Wegstück nach außen, soviel wie es das Material des Auslöselements 13 in seiner zweiten Länge zulässt, bewegt hat. Diese Bewegung reicht aus, um die Abblasöffnung 12, welche in der Darstellung der 3b zu erkennen ist, entsprechend freizugeben. Das Gas kann durch die Abblasöffnung 12 dann aus dem Druckgasspeicher entsprechend entweichen und wird idealerweise in dem Bereich eines Ableitungsrohrs, einer sogenannten Ventingtube, geleitet, welche das Gas beispielsweise in einen unkritischen Bereich nach unterhalb des Fahrzeugs hin abführt. Durch den Aufbau mit dem Auslöseelement 13 aus dem Formgedächtnismaterial entsteht so ein sehr einfacher und zuverlässiger Aufbau, bei welchem der durch den Druck des Gases gegen das Formgedächtnismaterial des Auslöseelements 13 in seiner ersten Länge vorgespannte Ventilbolzen 15 dann um ein ausreichendes Wegstück freigegeben wird, wenn die Temperatur ansteigt und das Formgedächtnismaterial des Auslöseelements 13 seine zweite Länge einnimmt. In diesem Fall wird dann die Abblasöffnung 12 durch den Ventilbolzen 15 freigegeben und das Gas kann in der gewünschten Art und Weise entweichen.
  • In der Darstellung der 4 ist eine weitere alternative Ausführungsform des Aufbaus zu erkennen. Der hier ebenfalls als Ventilkörper 11 bezeichnete im Querschnitt runde Aufbau kann beispielsweise ein eigener Ventilkörper des thermisch auslösenden Sicherheitsventils 10 oder auch der sogenannte Boss des Druckgasspeichers 8, also dessen metallisches Endstück, welches zur Aufnahme der Ventileinrichtung bzw. seiner Funktionselemente vorgesehen ist, sein. In der Darstellung der 4 ist wiederum die Abblasöffnung 12 zu erkennen, welche von einer Spitze 16 des hier kolbenförmig ausgebildeten Ventilbolzens 15 gegenüber einem mit 12a bezeichneten mit der Umgebung verbundenen Bereich des Abblasöffnung 12 entsprechend abgedichtet wird. Der zentrale in der Darstellung der 4 mit 12 bezeichnete Bereich ist als mit dem Inneren des Druckgasbehälters 8 verbunden, der mit 12a bezeichnete Bereich mit der Umgebung. Über die Spitze 16, welche zusätzliche Dichtelemente aufweisen kann, ist der Durchgang für das Gas entsprechend versperrt, solange der Ventilbolzen 15 in der in 4 dargestellten Position verbleibt. Er wird dabei durch den Druck des Gases sowie in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel unterstützend durch eine Feder 17 gegen einen Sperrstift als Zwischenelement 18 gedrückt, welcher den Ventilbolzen 15 in der hier dargestellten Position innerhalb des radialen Kanals 14 hält. Der Sperrstift 18 ist als Zwischenelement mit dem eigentlichen Auslöseelement 13, in diesem Fall einem Draht aus einer Formgedächtnislegierung, beispielsweise einem Nickel-Titan-Draht, entsprechend verbunden. Der Draht verläuft durch einen Kanal 19 in den äußeren Bereich des Ventilkörpers 11 und ist dann in einer mit 20 bezeichneten Nut einfach oder mehrfach umlaufend um den Ventilkörper 11 ausgebildet, bevor er mit einem Befestigungsbolzen 21 gesichert ist. Zwischen dem Sperrstift 18 und dem Befestigungsbolzen 21 kann dabei vergleichsweise viel Draht des Auslöseelements 13 angeordnet werden, in dem dieser vorzugsweise mehrfach um den Ventilkörper 11 umlaufend ausgebildet ist. Eine mit einer Änderung der Temperatur einhergehende Änderung der Länge des Auslöseelements von einer ersten Länge in eine zweite Länge lässt sich durch einen entsprechend langen Draht mechanisch „verstärken”, sodass ein relativ kleiner Effekt in der Formgedächtnislegierung ausreicht, um den mit ihr verbundenen Sperrstift um ein relativ großes Wegstück und mit relativ großer Kraft zu bewegen.
  • In dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel verkürzt sich der Draht des Auslöselements 13 entsprechend, wodurch der Sperrstift 18 aus der in 4 dargestellten Position bewegt und in Umfangsrichtung mit seinem in den Radialkanal 14 ragenden Teil aus diesem herausgezogen wird. Der Ventilbolzen 15 wird dann entsprechend freigegeben und kann durch den Druck des Gases, und hier unterstützt durch die Kraft der Feder 16, radial nach außen bewegt werden, wodurch die Spitze 16 des Ventilbolzens 15 die Durchgangsöffnung zwischen dem mit 12 bezeichneten Teil der Abblasöffnung und dem mit 12a bezeichneten Teil der Abblasöffnung freigibt. Diese Bewegungen, bei sich verkürzendem Auslöseelement 13 sind durch die Pfeile angedeutet. Das Gas kann dann aus dem Inneren des Druckgasbehälters in den mit dem Teil 12a der Abblasöffnung verbundenen Bereich, beispielsweise in die Umgebung des Fahrzeugs 1 oder insbesondere in ein Venting Tube, welches das Gas in die Umgebung leitet, abströmen. Hierdurch wird der gewünschte Effekt des Sicherheitsventils 10 immer dann erzielt, wenn die Temperatur des Formgedächtnismaterials des Auslöseelements 13 über den vorgegebenen Wert ansteigt. Ist dies nicht der Fall, dann ist der Aufbau entsprechend sicher und zuverlässig, da durch die Vorspannung des Ventilbolzens 15 gegenüber dem Sperrstift 18 eine sichere Anlage erreicht wird, welche auch im Falle von Stößen und Vibrationen typischerweise nicht ausgelöst wird, da in diesem Fall der Sperrstift gegen die von dem Draht des Auslöseelements 13 gegen ihn aufgebrachten Kräfte bewegt werden müsste, was bei typischerweise in Fahrzeugen 1 auftretenden Kraftsituationen so nicht der Fall ist.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • US 2012/0011843 A1 [0004]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • „Ein Kunststoff, der sich erinnert”, Jürgen Hättig, Wolfgang Brauer, Thorsten Pretsch, Der Konstrukteur 4/2013, Seiten 92 ff. [0014]

Claims (10)

  1. Thermisch auslösendes Sicherheitsventil (10) für einen Druckgasbehälter (8) zum Speichern von Gas unter hohem Druck, mit einem länglichen Auslöseelement (13) aus einem Formgedächtnismaterial, welches bei einer ersten Temperatur eine erste Länge und bei einer zweiten höheren Temperatur eine zweite Länge aufweist, und welches mit einem in einem Ventilkörper (11) beweglichen Ventilbolzen (15) zumindest mittelbar zusammenwirkt, welcher eine Abblasöffnung (12, 12a) für das Gas in dem Ventilkörper in seiner ersten Position verschließt und in seiner zweiten Position freigibt, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilbolzen (15) über Federkraft und/oder die Druckkraft des Gases in seiner ersten Position gegen das Auslöseelement (13) in seiner ersten Länge oder ein damit verbundenes Zwischenelement (18) vorgespannt ist, wobei das Auslöselement (13) in seiner zweiten Länge den Ventilbolzen (15) freigibt.
  2. Thermisch auslösendes Sicherheitsventil (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Auslöseelement (13) und der Ventilbolzen (15) nicht miteinander verbunden sind.
  3. Thermisch auslösendes Sicherheitsventil (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (11) im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist.
  4. Thermisch auslösendes Sicherheitsventil (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abblasöffnung (12, 12a) zumindest in dem Bereich, in dem sie mit dem Ventilbolzen (15) zusammenwirkt, parallel zu der zentralen Achse des zylindrischen Ventilkörpers verläuft, wobei der Ventilbolzen (15) so ausgebildet ist, dass er sich in einem radialen Kanal (14) in dem Ventilkörper (11) radial von seiner ersten Position nach außen in seine zweite Position bewegt.
  5. Thermisch auslösendes Sicherheitsventil (10) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Auslöseelement (13) ringförmig oder spiralförmig ausgebildet ist oder verläuft.
  6. Thermisch auslösendes Sicherheitsventil (10) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Auslöseelement (13) in einer Ringnut (21) um den Ventilkörper (11) angeordnet ist, welche den radialen Kanal (14) für den Ventilbolzen (15) schneidet.
  7. Thermisch auslösendes Sicherheitsventil (10) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Auslöseelement (13) in einem zumindest teilweise spiralförmigen Kanal (19) in dem Ventilkörper (11) angeordnet ist, welcher den radialen Kanal (14) für den Ventilbolzen (15) schneidet.
  8. Thermisch auslösendes Sicherheitsventil (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Auslöseelement (13) mit einem, insbesondere in Umfangsrichtung beweglichen, Zwischenelement (18) zusammenwirkt, insbesondere verbunden ist, welches in einer ersten Stellung den Ventilbolzen (15) in dessen erster Position hält, und ihn einer zweiten Stellung freigibt, wobei die Stellung des Zwischenelements (18) sich in Abhängigkeit der Länge des Auslöseelements (13) ändert.
  9. Thermisch auslösendes Sicherheitsventil (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Formgedächtnismaterial auf Basis einer metallischen Legierung ausgebildet ist.
  10. Thermisch auslösendes Sicherheitsventil (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Formgedächtnismaterial auf Basis eines Kunststoffs, insbesondere eines thermosplastischen Polyurethans, ausgebildet ist.
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
USD804653S1 (en) 2015-06-12 2017-12-05 Emd Millipore Corporation Pressure vessel
DE102016218692A1 (de) 2016-09-28 2018-03-29 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Sicherheitssystem für einen Druckbehälter eines Kraftfahrzeugs
CN108091805A (zh) * 2018-01-26 2018-05-29 智慧式控股有限公司 一种电池的监测保护系统
US10088398B2 (en) 2015-02-11 2018-10-02 Emd Millipore Corporation Stirred cell and method of using same
DE102017205645A1 (de) 2017-04-03 2018-10-04 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Sicherheitssystem für einen Druckbehälter eines Kraftfahrzeugs
DE102017209190A1 (de) 2017-05-31 2018-12-06 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zum Betrieb eines Druckbehältersystems
DE102017212491A1 (de) 2017-07-20 2019-01-24 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zur Druckentlastung mindestens einer brennstoffführenden Komponente sowie Druckbehältersystem
DE102020120727A1 (de) 2020-08-06 2022-02-10 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Druckentlastungsanordnung und Druckbehälteranordnung
DE102022209631A1 (de) 2022-09-14 2024-03-14 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Thermisch aktivierbares Ventil für eine Druckgasbehältervorrichtung, Druckgasbehältervorrichtung, Brennstoffzellenanordnung, Wasserstoff-Verbrennungsmotorsystem, Wasserstoffbetriebenes Fahrzeug

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120011843A1 (en) 2009-03-03 2012-01-19 Hexagon Technology As Shape Memory Alloy Trigger for Pressure Relief Valve

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120011843A1 (en) 2009-03-03 2012-01-19 Hexagon Technology As Shape Memory Alloy Trigger for Pressure Relief Valve

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Ein Kunststoff, der sich erinnert", Jürgen Hättig, Wolfgang Brauer, Thorsten Pretsch, Der Konstrukteur 4/2013, Seiten 92 ff.

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10656060B2 (en) 2015-02-11 2020-05-19 Emd Millipore Corporation Stirred cell and method of using same
US10088398B2 (en) 2015-02-11 2018-10-02 Emd Millipore Corporation Stirred cell and method of using same
USD804653S1 (en) 2015-06-12 2017-12-05 Emd Millipore Corporation Pressure vessel
DE102016218692A1 (de) 2016-09-28 2018-03-29 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Sicherheitssystem für einen Druckbehälter eines Kraftfahrzeugs
WO2018059814A1 (de) 2016-09-28 2018-04-05 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Sicherheitssystem für einen druckbehälter eines kraftfahrzeugs
US11199274B2 (en) 2016-09-28 2021-12-14 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Safety system for a pressure vessel of a motor vehicle
CN109790936B (zh) * 2016-09-28 2020-08-18 宝马股份公司 安全阀、安全系统、机动车、压力容器卸压方法
CN109790936A (zh) * 2016-09-28 2019-05-21 宝马股份公司 用于机动车压力容器的安全系统
DE102017205645A1 (de) 2017-04-03 2018-10-04 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Sicherheitssystem für einen Druckbehälter eines Kraftfahrzeugs
DE102017209190A1 (de) 2017-05-31 2018-12-06 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zum Betrieb eines Druckbehältersystems
DE102017212491A1 (de) 2017-07-20 2019-01-24 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zur Druckentlastung mindestens einer brennstoffführenden Komponente sowie Druckbehältersystem
CN108091805A (zh) * 2018-01-26 2018-05-29 智慧式控股有限公司 一种电池的监测保护系统
DE102020120727A1 (de) 2020-08-06 2022-02-10 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Druckentlastungsanordnung und Druckbehälteranordnung
DE102022209631A1 (de) 2022-09-14 2024-03-14 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Thermisch aktivierbares Ventil für eine Druckgasbehältervorrichtung, Druckgasbehältervorrichtung, Brennstoffzellenanordnung, Wasserstoff-Verbrennungsmotorsystem, Wasserstoffbetriebenes Fahrzeug

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