DE102014010157A1 - Device for draining gas - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft Vorrichtung zum Ableiten von Gas, welche in einem Druckgasbehälter (6) unter hohem Druck gespeichert war, und welches über ein Sicherheitsventil (11) oder einem Entleerventil aus diesen über eine Abströmöffnung abströmt, mit einer Abblasleitung (12), welche die Abströmöffnung mit einem Bereich in der Umgebung des Druckgasspeichers (6) verbindet, wobei die Abblasleitung (12) auf ihrer der Abströmöffnung abgewandten Seite mit einem Rückschlagventil (15) verschließbare Öffnung (16) aufweist, wobei das Rückschlagventil (15) einen von einer Feder (19) gegen einen Ventilsitz (18) gedrückten Ventilkörper (17) aufweist, welcher beim Ableiten von Gas durch den Gasdruck gegen die Kraft der Feder vom Ventilsitz (18) abgehoben wird, und wobei der Ventilkörper (17) in der Abblasleitung (12) durch an ihrer Innenwand angeordnete Längsrippen (22) geführt istThe invention relates to a device for the discharge of gas, which was stored in a compressed gas container (6) under high pressure, and which flows through a safety valve (11) or an emptying valve from these via a discharge opening, with a discharge line (12) which the outflow opening with a region in the vicinity of the compressed gas reservoir (6) connects, wherein the discharge line (12) on its side facing away from the discharge opening with a check valve (15) closable opening (16), wherein the check valve (15) one of a spring (19 ) against a valve seat (18) depressed valve body (17) which is lifted when discharging gas by the gas pressure against the force of the spring from the valve seat (18), and wherein the valve body (17) in the discharge line (12) through their inner wall arranged longitudinal ribs (22) is guided
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ableiten von Gas nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art. Außerdem betrifft die Erfindung die Verwendung einer derartigen Vorrichtung.The invention relates to a device for the discharge of gas according to the closer defined in the preamble of
Vorrichtungen zum Ableiten von Gas aus Druckgasbehältern sind aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt. Typischerweise weisen Druckgasbehälter, beispielsweise Druckgasbehälter zum Speichern von Wasserstoff bei einem Nenndruck von 700 bar, insbesondere in einem Brennstoffzellenfahrzeug, Sicherheitseinrichtungen auf, um im Falle eines Überdrucks das unter Druck stehende Gas abzublasen. Die Sicherheitseinrichtungen können beispielsweise über Schmelzsicherungen oder bei einer Erhöhung der Temperatur öffnende Sicherheitseinrichtungen mit platzenden Glasampullen oder ähnliches ausgerüstet sein. Auch ein manuelles Ablassventil kann vorhanden sein. Typischerweise münden all diese Möglichkeiten zum Ablasen von Gas aus dem Druckgasbehälter in den Bereich einer Abströmöffnung, beispielsweise in einem Ventilgehäuse. Von der Abströmöffnung führt dann typischerweise eine Abblasleitung, welche auch häufig mit dem englischen Begriff vent line oder venting tube bezeichnet wird, in einen Bereich, in welchen das Gas unkritisch abgelassen werden kann. Beim oben genannten Beispiel, bei welchem das Gas aus einem Druckgasspeicher für Wasserstoff in einem Brennstoffzellenfahrzeug abgelassen wird, kann die Abblasleitung beispielsweise in den Bereich des Unterbodens des Fahrzeugs führen. In diesen Bereich kann das Gas, in diesem Fall der Wasserstoff, vergleichsweise unkritisch abgelassen werden.Devices for draining gas from pressurized gas containers are known from the general state of the art. Typically, compressed gas containers, for example compressed gas containers for storing hydrogen at a nominal pressure of 700 bar, in particular in a fuel cell vehicle, have safety devices in order to blow off the pressurized gas in the event of overpressure. The safety devices can be equipped, for example, with fuses or with an increase in the temperature-opening safety devices with bursting glass ampoules or the like. A manual drain valve may also be present. Typically, all of these options for blowing off gas from the pressurized gas container open into the region of an outflow opening, for example in a valve housing. From the discharge opening then typically leads a discharge line, which is also often referred to by the English term vent line or venting tube, in an area in which the gas can be discharged uncritically. In the above example, in which the gas is discharged from a compressed gas storage for hydrogen in a fuel cell vehicle, the exhaust line may lead, for example, in the area of the underbody of the vehicle. In this area, the gas, in this case the hydrogen, can be discharged comparatively uncritically.
Problematisch ist es nun, insbesondere beim Einsatz in Fahrzeugen, wenn Spritzwasser oder insbesondere Wasser, welches beim Reinigen des Fahrzeugs in einer Waschanlage mit Hochdruckunterbodenreinigung oder manuell mit einem Hochdruckreiniger in die Abblasleitung eindringt. Dies kann zu Korrosion und gegebenenfalls zu einer Beeinträchtigung der Sicherheitseinrichtungen im Bereich des Druckgasbehälters bzw. seines Ventils führen.It is now problematic, especially when used in vehicles, when spray or water in particular, which penetrates when cleaning the vehicle in a car wash with high pressure underfloor cleaning or manually with a high pressure cleaner in the discharge line. This can lead to corrosion and possibly to a deterioration of the safety devices in the region of the compressed gas container or its valve.
Aus dem allgemeinen Stand der Technik sind dabei Lösungen bekannt, welche insbesondere für nach oben gerichtete Abblasleitungen eingesetzt werden können. Derartige Lösungen sind beispielsweise in der
Außerdem kennt der Stand der Technik für den Bereich der Flüssigkeiten ein Rückschlagventil, welches so in der
Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung besteht nun darin, eine Vorrichtung zum Ableiten von Gas gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 anzugeben, welche gegenüber dem Stand der Technik verbessert ist, und welche insbesondere die genannten Nachteile vermeidet.The object of the present invention is now to provide a device for the discharge of gas according to the preamble of
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Idee ergeben sich dabei aus den hiervon abhängigen Unteransprüchen. Im Anspruch 10 ist außerdem eine bevorzugte Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung angegeben.According to the invention this object is achieved by a device having the features in the characterizing part of
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es so, dass die der Abströmöffnung abgewandte Seite der Abblasleitung ein sich bei einem Gasstrom öffnendes Rückschlagventil aufweist. Bei dem Rückschlagventil wird ein Ventilkörper durch eine Feder gegen einen Ventilsitz gedrückt und beim Ableiten von Gas wird durch den Gasdruck gegen die Kraft der Feder der Ventilkörper vom Ventilsitz abgehoben, wodurch die Öffnung freigegeben wird. Der Ventilkörper ist dabei in der Abblasleitung durch an ihrer Innenwand angeordnete Längsrippen geführt. Eine solche Führung durch Längsrippen stabilisiert den Ventilkörper ideal in seiner Bewegung, so dass er nicht verkanten kann. Gleichzeitig ist die Anlagefläche sehr klein, insbesondere wenn gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung die Längsrippen spitz zulaufend in Richtung des Ventilkörpers ausgebildet sind. Hierdurch wird die Gefahr eines eventuellen Einfrierens, also eines Festfrierens des Ventilkörpers an der Abblasleitung, deutlich verringert, sodass eine sichere und zuverlässige Funktionalität in allen Betriebssituationen gewährleistet werden kann.In the device according to the invention, it is the case that the side of the discharge line facing away from the outflow opening has a check valve which opens at a gas flow. In the check valve, a valve body is urged by a spring against a valve seat, and in the discharge of gas, the valve body is lifted from the valve seat by the gas pressure against the force of the spring, whereby the opening is released. The valve body is guided in the discharge line by arranged on its inner wall longitudinal ribs. Such guidance by longitudinal ribs stabilizes the valve body ideally in its movement, so that it can not tilt. At the same time, the contact surface is very small, in particular if, according to an advantageous development, the longitudinal ribs are tapered in the direction of the valve body. As a result, the risk of a possible freezing, so a freezing of the valve body at the vent line, significantly reduced, so that a safe and reliable functionality can be guaranteed in all operating situations.
Das Rückschlagventil mit seinem Ventilkörper verschließt dabei bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Abblasleitung sicher und zuverlässig gegen das Eindringen von Feuchtigkeit und Schmutz. Beim bevorzugten Einsatz an einem Druckgasbehälter, in welchem Wasserstoff bei einem Nenndruck von 700 bar gespeichert ist, herrscht in jedem Fall ein Überdruck in der Größenordnung von ca. 15 bar, auch bei leerem Behälter, wenn das Gas durch die Abblasleitung abströmt. Die Feder, welche den Ventilkörper gegen den Ventilsitz drückt, kann also vergleichsweise stark ausgebildet werden. Wird nun das Rückschlagventil von außen beispielweise mit Feuchtigkeit beaufschlagt, dann ist es sicher verschlossen, sodass keine Feuchtigkeit in das System eindringen kann. Auch die Beaufschlagung mit einem Hochdruckreiniger oder einer Hochdruckunterbodenreinigung bei einem Fahrzeug reicht nicht aus, um das Rückschlagventil zu öffnen, sodass die Abblasleitung sicher und zuverlässig frei von Schmutz und Wasser gehalten wird. Lediglich in dem Bereich zwischen der eigentlichen Öffnung und dem Rückschlagventil kann Wasser und Schmutz eindringen. dies ist jedoch eine vergleichsweise kurze Strecke, in welcher das Wasser, bei der bevorzugten Ausgestaltung der Anordnung der Öffnung in Richtung der Schwerkraft unten, sehr leicht wieder abfließen kann. Eventueller Schmutz wird durch den Druck des Gases sicher und zuverlässig ausgetrieben, wenn Gas über die Abblasleitung abgeblasen wird. The check valve with its valve body closes in the device according to the invention the discharge line safely and reliably against the ingress of moisture and dirt. In the preferred use of a compressed gas container, in which hydrogen is stored at a nominal pressure of 700 bar, there is in any case an overpressure in the order of about 15 bar, even with an empty container, when the gas flows through the discharge line. The spring, which presses the valve body against the valve seat, so it can be made relatively strong. If the non-return valve is exposed to moisture from outside, for example, then it is securely closed so that no moisture can penetrate into the system. Also, the application of a high-pressure cleaner or a high-pressure underbody cleaning in a vehicle is not enough to open the check valve, so that the discharge line is kept safe and reliable free of dirt and water. Only in the area between the actual opening and the check valve water and dirt can penetrate. However, this is a relatively short distance, in which the water, in the preferred embodiment of the arrangement of the opening in the direction of gravity down, very easily drain again. Any dirt is safely and reliably expelled by the pressure of the gas when gas is blown off via the discharge line.
Wie bereits erwähnt lässt sich die erfindungsgemäße Vorrichtung insbesondere im Bereich von Druckgasspeichern einsetzen, welche in Fahrzeugen zur Speicherung von Wasserstoff oder komprimierten Erdgas verwendet werden. Speziell für diesen Anwendungsfall lassen sich die entsprechenden Vorteile erreichen, da hierfür große Stückzahlen zu erwarten sind. Der sehr einfache und kostengünstige Aufbau sowie die entsprechend einfache Montage sind deshalb ein entscheidender Vorteil. Außerdem sind bei einer derartigen Anwendung besondere Anforderungen an die Sicherheit zu richten, welche durch die erfindungsgemäße Vorrichtung problemlos erfüllt werden können. Auch hier hat sie entscheidende Vorteile gegenüber den Ausführungen gemäß dem Stand der Technik, insbesondere da sie beispielsweise gegen eindringendes Wasser von Waschanlagen und Hochdruckreinigern, welche als Reinigungsgerät im Bereich von Fahrzeugen sehr häufig eingesetzt werden, besonders resistent ist.As already mentioned, the device according to the invention can be used in particular in the field of compressed gas reservoirs which are used in vehicles for storing hydrogen or compressed natural gas. The corresponding advantages can be achieved especially for this application, since large quantities are to be expected for this application. The very simple and inexpensive construction and the correspondingly simple installation are therefore a decisive advantage. In addition, in such an application special safety requirements are to be met, which can be easily met by the device according to the invention. Again, it has significant advantages over the embodiments of the prior art, in particular because it is particularly resistant, for example, against the ingress of water from washing systems and high-pressure cleaners, which are used very often as a cleaning device in the field of vehicles.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich außerdem aus den weiteren abhängigen Unteransprüchen und werden anhand des Ausführungsbeispiels deutlich, welches nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben ist.Further advantageous embodiments of the device according to the invention will become apparent from the further dependent claims and will be apparent from the embodiment, which is described below with reference to the figures.
Dabei zeigen:Showing:
Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird nachfolgend anhand eines Ausführungs- und Anwendungsbeispiels in einem Brennstoffzellenfahrzeug mit einem Wasserstofftank, welcher mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung versehen ist, näher erläutert und beschrieben. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann genauso gut für Fahrzeuge eingesetzt werden, welche beispielsweise durch Wasserstoff oder komprimiertes Erdgas mittels eines Verbrennungsmotors angetrieben werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann außerdem außerhalb eines Fahrzeugs eingesetzt werden, hat jedoch aufgrund ihrer kompakten Bauform und der einfachen Montage sowie der sehr sicheren Ausführungsform ihren bevorzugten Einsatzzweck im Bereich von Fahrzeugen.The device according to the invention will be explained in more detail below with reference to an embodiment and application example in a fuel cell vehicle with a hydrogen tank, which is provided with the device according to the invention, and described. The device according to the invention can just as well be used for vehicles which are driven, for example, by hydrogen or compressed natural gas by means of an internal combustion engine. The device according to the invention can also be used outside a vehicle, but has its preferred use in the field of vehicles due to its compact design and ease of installation and the very safe embodiment.
In der Darstellung der
Nun ist es so, dass insbesondere bei der Speicherung von Wasserstoff in der Speicher-Vorrichtung
Um dieser prinzipiellen Gefahr entgegenzuwirken ist es allgemein bekannt und üblich, dass in der Speicher-Vorrichtung
In der Darstellung der
In der Darstellung der
Die Kugel als Ventilkörper
Zur sicheren Führung des kugelförmigen Ventilkörpers
Besonders einfach und effizient lässt sich das erfindungsgemäße Rückschlagventil
Beim angesprochenen Nenndruck von 700 bar in den Druckgasbehältern
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- DE 2941244 A1 [0005] DE 2941244 A1 [0005]
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: CELLCENTRIC GMBH & CO. KG, DE Free format text: FORMER OWNER: DAIMLER AG, 70327 STUTTGART, DE Owner name: DAIMLER AG, DE Free format text: FORMER OWNER: DAIMLER AG, 70327 STUTTGART, DE |
|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: CELLCENTRIC GMBH & CO. KG, DE Free format text: FORMER OWNER: DAIMLER AG, STUTTGART, DE |
|
R082 | Change of representative |
Representative=s name: WALLINGER RICKER SCHLOTTER TOSTMANN PATENT- UN, DE |
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R016 | Response to examination communication |