DE102014018360A1 - Thermally triggered safety valve - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein thermisch auslösendes Sicherheitsventil (10) mit einem Berstkörper (16) und einem von dem Berstkörper (16) gegenüber einer Ausströmöffnung (26) in einer ersten verschlossenen Position gehaltenen Verschlusselement (15). Zwischen der Ausströmöffnung (26) und dem Verschlusselement (15) ist dabei ein Dichtelement (14) vorgesehen. Erfindungsgemäß weist das Dichtelement (14) eine umlaufende Dichtlippe (25) auf, entlang derer es in Kontakt zu dem Verschlusselement (15) steht. Das Sicherheitsventil (10) soll insbesondere zur Absicherung von Wasserstoffhochdruckspeichern Verwendung finden.The invention relates to a thermally triggered safety valve (10) having a bursting body (16) and a closure element (15) held by the bursting body (16) in relation to an outflow opening (26) in a first closed position. In this case, a sealing element (14) is provided between the outflow opening (26) and the closure element (15). According to the invention, the sealing element (14) has a circumferential sealing lip (25) along which it is in contact with the closure element (15). The safety valve (10) should be used in particular for securing high-pressure hydrogen storage.

Description

Die Erfindung betrifft ein thermisch auslösendes Sicherheitsventil nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art. Außerdem betrifft die Erfindung die Verwendung eines derartigen Sicherheitsventils.The invention relates to a thermally triggered safety valve according to the closer defined in the preamble of claim 1. The invention also relates to the use of such a safety valve.

Thermisch auslösende Sicherheitsventile sind aus dem Stand der Technik bekannt. Sie werden überwiegend zur Sicherung von Druckgasbehältern eingesetzt, beispielsweise zur Sicherung von Gastanks, um im Falle einer übermäßigen Erwärmung, beispielsweise durch einen Brand, auszulösen und das Gas aus dem Druckgasbehälter abzulassen.Thermally triggered safety valves are known from the prior art. They are mainly used to secure compressed gas containers, for example, to secure gas tanks to trigger in the event of excessive heating, such as a fire, and drain the gas from the pressurized gas container.

In der DE 199 11 530 A1 ist ein gattungsgemäßes thermisch auslösendes Sicherheitsventil beschrieben. Über einen Berstkörper, beispielsweise eine Glasampulle, welche mit einer leicht siedenden Flüssigkeit gefüllt ist, wird ein Verschlusselement dichtend in einer Ausströmöffnung gehalten, sodass das Innere des Druckgasbehälters durch das Verschlusselement in der Ausströmöffnung abgedichtet ist. Wird nun der Berstkörper zerstört, beispielsweise weil im Falle einer Erhitzung durch einen Brand die Flüssigkeit in seinem Inneren zu sieden beginnt, woraufhin der Berstkörper zerplatzt, dann gibt er den Weg frei für das Verschlusselement, welches vom Druck des Gases in dem Druckgasbehälter aus der Ausströmöffnung herausgedrückt wird, wonach das Gas durch die Ausströmöffnung abströmen kann.In the DE 199 11 530 A1 is a generic thermally triggered safety valve described. Via a bursting body, for example a glass ampoule, which is filled with a low-boiling liquid, a closure element is held sealingly in an outflow opening, so that the interior of the compressed gas container is sealed by the closure element in the outflow opening. Now, if the burst body destroyed, for example, because in the event of heating by a fire, the liquid begins to boil inside, whereupon the burst body bursts, then he gives way to the closure element, which from the pressure of the gas in the compressed gas tank from the outflow is pushed out, after which the gas can flow through the discharge opening.

Bei dem beschriebenen Aufbau der DE 199 11 530 A1 erfolgt nun die Abdichtung zwischen dem Verschlusselement und dem die Ausströmöffnung umgebenden Material durch ein Dichtelement, welches als radial wirkendes Dichtelement ausgebildet ist. Insbesondere für die Abdichtung von Druckgasbehältern mit sehr hohen Drücken, beispielsweise Wasserstoffbehältern mit einem Nenndruck von 70 MPa stellt dies jedoch eine unbefriedigende Art der Abdichtung dar. Neben der nicht zufriedenstellenden Dichtheit kann es beim Einsatz einer Radialdichtung und einem hierfür angepassten Verschlusselement auch zu einem Verkanten des Verschlusselements in dem Endbereich der Ausströmöffnung kommen. Dies führt zu einem gegebenenfalls sehr kleinen freigegebenen Querschnitt, was für eine zügige Entleerung des Druckgasbehälters unerwünscht ist, und was im schlimmsten Fall zu einer Fehlfunktion des Sicherheitsventils führen kann.In the described structure of DE 199 11 530 A1 Now, the seal between the closure element and the material surrounding the outflow opening by a sealing element, which is designed as a radially acting sealing element. However, this is an unsatisfactory type of sealing in particular for the sealing of compressed gas containers with very high pressures, for example hydrogen containers with a nominal pressure of 70 MPa. In addition to the unsatisfactory tightness when using a radial seal and a closure element adapted for this purpose, also to a tilting of the Closing element come in the end region of the discharge opening. This leads to an optionally very small released cross section, which is undesirable for a rapid emptying of the compressed gas tank, and in the worst case can lead to a malfunction of the safety valve.

Zum weiteren Stand der Technik soll außerdem auf die DE 10 2008 018 561 A1 verwiesen werden. Das dort beschriebene Sicherheitsventil ist außerordentlich komplex und der Berstkörper wird hier als Anschlagelement für einen beweglichen Kolben genutzt, welcher einen konstanten Gasstrom beim Abblasen sicherstellt.For further prior art should also on the DE 10 2008 018 561 A1 to get expelled. The safety valve described there is extremely complex and the bursting body is used here as a stop element for a movable piston, which ensures a constant gas flow when blowing off.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, ein thermisch auslösendes Sicherheitsventil anzugeben, welches die oben genannten Nachteile vermeidet und neben einer sicheren und zuverlässigen Auslösung auch eine sichere und zuverlässige Abdichtung, insbesondere auch bei hohen Nenndrücken, gewährleistet.The object of the present invention is now to provide a thermally triggered safety valve which avoids the disadvantages mentioned above and in addition to a safe and reliable release and a secure and reliable seal, especially at high nominal pressures guaranteed.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein thermisch auslösendes Sicherheitsventil mit den Merkmalen im Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den hiervon abhängigen Ansprüchen. Außerdem ist in Anspruch 7 eine besonders bevorzugte Verwendung des thermisch auslösenden Sicherheitsventils angegeben. Auch hier ergibt sich eine vorteilhafte Weiterbildung der Verwendung aus dem hiervon abhängigen Unteranspruch.According to the invention this object is achieved by a thermally triggered safety valve having the features in claim 1. Advantageous embodiments and further developments emerge from the dependent claims. In addition, a particularly preferred use of the thermally triggered safety valve is specified in claim 7. Again, there is an advantageous development of the use of the dependent therefrom dependent claim.

Bei dem erfindungsgemäßen thermisch auslösenden Sicherheitsventil ist es vorgesehen, dass das Dichtelement eine umlaufende Dichtlippe aufweist, welche entlang ihres Umfangs in Kontakt mit dem Verschlusselement steht. Die Abdichtung ist bei dem erfindungsgemäßen Aufbau also gezielt über eine Dichtlippe realisiert, um so eine sichere und zuverlässige Anlage an dem Verschlusselement zu gewährleisten.In the thermally releasing safety valve according to the invention, it is provided that the sealing element has a circumferential sealing lip, which is in contact with the closure element along its circumference. The seal is thus realized specifically in the structure according to the invention via a sealing lip, so as to ensure a secure and reliable contact with the closure element.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Idee ist es dabei vorgesehen, dass das Verschlusselement im Bereich der Abdichtung konisch ausgebildet ist, und sich in Richtung der Ausströmöffnung verjüngt. Dieser sich in Richtung der Ausströmöffnung verjüngende Konus kann nun ideal mit der Dichtlippe zusammenwirken, da hierdurch eine entsprechende Kombination aus radialer und axialer Abdichtung erzielt wird, insbesondere ohne die Nachteile einer rein axialen Abdichtung, wie dem Fließen des Materials des Dichtelements und daraus resultierende Undichtheiten aufzuweisen.According to an advantageous development of the idea, it is provided that the closure element is conical in the region of the seal, and tapers in the direction of the outflow opening. This conical tapering in the direction of the outflow cone can now ideally cooperate with the sealing lip, as a result, a corresponding combination of radial and axial sealing is achieved, in particular without the disadvantages of a purely axial seal, such as the flow of the material of the sealing element and resulting leaks have ,

Insbesondere erlaubt dieser Aufbau auch eine sichere und zuverlässige Abdichtung bei den kleinen Querschnitten, welche typischerweise bei thermisch auslösenden Sicherheitsventilen beispielsweise für Wasserstoffdruckgasspeicher eingesetzt werden, da diese Querschnitte entsprechend gering sind. Bei solch geringen Querschnitten beispielsweise mit einer lichten Weite von 2 bis 4 mm kann die Kombination aus Dichtlippe und Konus eine sehr gute Abdichtung gewährleisten.In particular, this structure also allows a safe and reliable seal in the small cross sections, which are typically used in thermally triggering safety valves, for example for hydrogen gas storage, as these cross sections are correspondingly low. With such small cross-sections, for example with a clear width of 2 to 4 mm, the combination of sealing lip and cone can ensure a very good seal.

Eine weitere sehr günstige Ausgestaltung des thermisch auslösenden Sicherheitsventils sieht es nun ferner vor, dass das Dichtelement auf seiner der Dichtlippe abgewandten Seite ohne dichtenden Eingriff mit dem die Ausströmöffnung umgebenden Material ausgebildet ist. Der im Bereich der Ausströmöffnung vorliegende Druck des Druckgasbehälters, beispielsweise ein Tankdruck in der Größenordnung von bis zu oder mehr als 100 MPa kann so auf die der Dichtlippe abgewandte Fläche des Dichtelements wirken. Durch diese Druckaktivierung wird das Dichtelement in Richtung der Dichtlippe und mit seiner Dichtlippe damit in Richtung des Verschlusselements gedrückt, sodass der in dem System vorliegende Druck dabei hilft, die Abdichtung sicher, zuverlässig und dicht zu gestalten. Dabei ist die Fläche des Dichtelements ohne dichtenden Eingriff größer als die Querschnittsfläche innerhalb der Berührungslinie der Dichtlippe mit dem Verschlusselement. Die druckaktivierte Fläche ist bei dieser vorteilhaften Weiterbildung also größer als die projizierte Dichtfläche durch die Dichtlippe. Hierdurch wird eine resultierende Kraft in Richtung des Verschlusselements auf das Dichtelement erzielt. So kann die Abdichtung sicher und zuverlässig durch den Druck des an dem thermisch auslösenden Sicherheitsventil anstehenden Gases unterstützt werden.Another very favorable embodiment of the thermally triggering safety valve, it now further provides that the sealing element is formed on its side facing away from the sealing lip without sealing engagement with the material surrounding the outflow opening. The present in the region of the outflow pressure of the Compressed gas tank, for example, a tank pressure in the order of up to or more than 100 MPa can act on the sealing lip facing away from the surface of the sealing element. As a result of this pressure activation, the sealing element is pressed in the direction of the sealing lip and with its sealing lip in the direction of the closure element, so that the pressure present in the system helps to make the seal safe, reliable and tight. In this case, the surface of the sealing element without sealing engagement is greater than the cross-sectional area within the contact line of the sealing lip with the closure element. The pressure-activated surface is thus greater than the projected sealing surface through the sealing lip in this advantageous development. As a result, a resultant force is achieved in the direction of the closure element on the sealing element. Thus, the seal can be safely and reliably supported by the pressure of the upcoming at the thermally triggered safety valve gas.

Eine weitere sehr günstige Ausgestaltung des erfindungsgemäßen thermisch auslösenden Sicherheitsventils sieht es nun ferner vor, dass das Dichtelement aus einem Dichtring mit im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt besteht, wobei der Dichtring auf seiner einen Seite eine konische Einsenkung aufweist, und wobei auf der Innenfläche der konischen Einsenkung die Dichtlippe angeordnet ist. Dieser Aufbau, insbesondere in Kombination mit dem konisch ausgestalteten Verschlusselement, erlaubt einen sehr kompakten und mechanisch zuverlässigen Aufbau, bei welchem idealerweise ein konischer Dichtspalt zwischen dem Dichtelement und dem Verschlusselement entsteht, in welchen die Dichtlippe ragt und für eine sichere und zuverlässige Abdichtung sorgt.Another very favorable embodiment of the thermally-triggering safety valve according to the invention now provides, furthermore, that the sealing element consists of a sealing ring with a substantially rectangular cross section, wherein the sealing ring has a conical depression on one side, and wherein on the inner surface of the conical depression Sealing lip is arranged. This structure, in particular in combination with the conically configured closure element, allows a very compact and mechanically reliable construction, in which ideally a conical sealing gap between the sealing element and the closure element is formed, in which protrudes the sealing lip and ensures a secure and reliable seal.

Eine weitere sehr günstige Ausgestaltung des erfindungsgemäßen thermisch auslösenden Sicherheitsventils sieht es ferner vor, dass der Berstkörper über eine Feder in Richtung des Verschlusselements vorgespannt ist. Eine solche Feder zum Einspannen bzw. Vorspannen des Berstkörpers in Richtung des Verschlusselements hat den Vorteil, dass einerseits Toleranzen ausgeglichen werden können und andererseits eine Vorspannung des Verschlusselements auf das Dichtelement bzw. die Dichtlippe realisiert werden kann. Dies bildet die Basis für eine gute Abdichtung, welche dann gemäß der oben beschriebenen vorteilhaften Weiterbildung idealerweise über die Druckaktivierung des Dichtelements nochmals weiter verbessert wird.Another very favorable embodiment of the thermally triggering safety valve according to the invention, it also provides that the burst body is biased by a spring in the direction of the closure element. Such a spring for clamping or biasing the bursting body in the direction of the closure element has the advantage that on the one hand tolerances can be compensated and on the other hand, a bias of the closure element on the sealing element or the sealing lip can be realized. This forms the basis for a good seal, which is then further improved according to the advantageous embodiment described above, ideally via the pressure activation of the sealing element.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen thermisch auslösenden Sicherheitsventils sieht es darüber hinaus vor, dass das Verschlusselement wenigstens eine Öffnung aufweist, und zwar auf einem Durchmesser, welcher größer als der Durchmesser der Anlage der Dichtlippe ist. Eine solche wenigstens eine Öffnung außerhalb des Durchmessers der Anlage der Dichtlippe stellt eine sichere und zuverlässige Kommunikation zwischen dem den Berstkörper aufweisenden Raum und dem zwischen dem Verschlusselement und der Dichtung befindlichen Raum sicher. Dies kann einerseits dazu dienen, dass geringfügige Leckagemengen sicher und zuverlässig abgeführt werden und es kann insbesondere dazu dienen, dass ein Abströmen des Gases aus der Ausströmöffnung bei ausgelöstem Berstkörper immer möglich ist, auch falls der Verschlusskörper sich mit dem ihn umgebenden Material gegebenenfalls verkantet hat und hierdurch den Öffnungsquerschnitt einengt. Durch die wenigstens eine Öffnung in dem Verschlusselement, in dem oben genannten Sinn, kann dann dennoch eine sichere und zuverlässige Abströmung unter allen Umständen gewährleistet werden.A further advantageous embodiment of the thermally triggering safety valve according to the invention, moreover, provides that the closure element has at least one opening, specifically on a diameter which is greater than the diameter of the abutment of the sealing lip. Such at least one opening outside the diameter of the abutment of the sealing lip ensures safe and reliable communication between the space having the bursting body and the space located between the closure element and the seal. On the one hand, this can serve to reliably and reliably dissipate small amounts of leakage, and it can in particular serve to ensure that the gas can escape from the outflow opening when the bursting body is triggered, even if the closure body has possibly become jammed with the material surrounding it and This narrows the opening cross-section. By the at least one opening in the closure element, in the sense mentioned above, then a safe and reliable outflow can still be ensured under all circumstances.

Eine besonders bevorzugte Verwendung des erfindungsgemäßen thermisch auslösenden Sicherheitsventils sieht es vor, dass dieses zur Absicherung eines Wasserstoffhochdruckspeichers mit einem Nenndruck von mindestens 60 MPa eingesetzt wird. Die Absicherung derartiger Wasserstoffhochdruckspeicher bei Nenndrücken von mehr als 60 Mpa, typischerweise bei Nenndrücken von derzeit 70 MPa stellt eine besondere Herausforderung an die Dichtung innerhalb des thermisch auslösenden Sicherheitsventils dar. Diese Herausforderungen können durch das erfindungsgemäße thermisch auslösende Sicherheitsventil in einer der oben beschriebenen Ausgestaltungsvarianten ideal erfüllt werden, sodass bei einer derartigen Anwendung der besonders bevorzugte Einsatzzweck dieses Sicherheitsventils zu sehen ist.A particularly preferred use of the thermally triggering safety valve according to the invention provides that this is used to secure a high-pressure hydrogen storage with a nominal pressure of at least 60 MPa. The protection of such high-pressure hydrogen storage at nominal pressures of more than 60 Mpa, typically at nominal pressures of currently 70 MPa presents a particular challenge to the seal within the thermally-triggering safety valve. These challenges can be ideally met by the inventive thermally-triggered safety valve in one of the embodiments described above so that in such an application, the most preferred use of this safety valve is seen.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Verwendung kann es ferner vorgesehen sein, dass der Wasserstoffhochdruckspeicher zur Speicherung von Wasserstoff in einem Fahrzeug eingesetzt wird, insbesondere in einem über ein Brennstoffzellensystem angetriebenen Fahrzeug. Bei Fahrzeuganwendungen besteht grundsätzlich die Gefahr, dass das Fahrzeug in einen Unfall verwickelt wird. Hierdurch können sicherheitskritische Situationen wie beispielsweise Brände ausgelöst werden. Auch ist ein Radbrand bei Fahrzeugen nie gänzlich auszuschließen. In derartigen Situationen kann es dazu kommen, dass der bei einem Nenndruck von 70 MPa typischerweise auf 105 MPa ausgelegte Hochdruckspeicher so weit erwärmt wird, dass die Gefahr eines Berstens besteht. In diesem Fall muss ein sicheres und zuverlässiges thermisch auslösendes Sicherheitsventil vorhanden sein, welches einerseits eine sichere und zuverlässige Abdichtung im regulären Betrieb und andererseits ein sicheres Auslösen im Fehlerfall gewährleistet. Das erfindungsgemäße thermisch auslösende Sicherheitsventil ist hierfür besonders gut geeignet, sodass die besonders bevorzugte Verwendung desselben im Einsatz in einem Fahrzeug liegt.According to an advantageous development of the use, it may further be provided that the high-pressure hydrogen storage is used for storing hydrogen in a vehicle, in particular in a driven vehicle via a fuel cell system. In vehicle applications there is always the risk that the vehicle is involved in an accident. As a result, safety-critical situations such as fires can be triggered. Also, a Radbrand is never completely ruled out in vehicles. In such situations, the high-pressure accumulator, typically designed for a nominal pressure of 70 MPa, typically 105 MPa, may become so hot that there is a risk of bursting. In this case, there must be a safe and reliable thermally triggering safety valve, which ensures on the one hand a safe and reliable seal in regular operation and on the other hand a safe triggering in the event of a fault. The thermally triggering safety valve according to the invention is particularly good for this purpose suitable, so that the most preferred use of the same is in use in a vehicle.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Sicherheitsventils sowie seiner Verwendung ergeben sich außerdem aus dem Ausführungsbeispiel, welches nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben ist.Further advantageous embodiments of the safety valve and its use also result from the exemplary embodiment, which is described in more detail below with reference to the figures.

Dabei zeigen:Showing:

1 ein prinzipmäßig angedeutetes Fahrzeug, welches mit Leistung aus einer Brennstoffzelle angetrieben werden kann; und 1 a principle indicated vehicle, which can be powered by power from a fuel cell; and

2 eine Schnittdarstellung durch eine mögliche Ausführungsform eines Sicherheitsventils gemäß der Erfindung. 2 a sectional view through a possible embodiment of a safety valve according to the invention.

In der Darstellung der 1 ist ein prinzipmäßig angedeutetes Fahrzeug 1 zu erkennen. Dieses Fahrzeug 1 soll mit elektrischer Leistung aus einer Brennstoffzelle 2 angetrieben werden. Die elektrische Leistung wird über eine Leistungselektronik 3 entsprechend aufbereitet und einem angedeuteten Fahrmotor 4 zur Verfügung gestellt. Die Brennstoffzelle 2 selbst ist als sogenannter Stapel von Einzelzellen, als Brennstoffzellen-Stack ausgebildet. Sie ist Teil eines in seiner Gesamtheit nicht dargestellten Brennstoffzellensystems, welches dem Fachmann jedoch im Prinzip geläufig ist, sodass hier auf eine sehr einfache schematische Darstellung zurückgegriffen werden kann. Einem Kathodenraum 5 der Brennstoffzelle 2 wird Luft aus einer Luftfördereinrichtung 6 als Sauerstofflieferant zugeführt. Einem Kathodenraum 7 der Brennstoffzelle 2 wird Wasserstoff aus einem Druckgasspeicher 8 zugeführt. Im Bereich des Druckgasspeichers 8 ist in an sich bekannter Art und Weise eine Ventileinrichtung 9 angeordnet, beispielsweise ein sogenanntes OTV (on tank valve), über welches der Anschluss des Druckgasspeichers an nachfolgende Einheiten zur Druckregelung und Dosierung oder dergleichen erfolgt.In the presentation of the 1 is a vehicle indicated in principle 1 to recognize. This vehicle 1 intended with electric power from a fuel cell 2 are driven. The electric power is via a power electronics 3 prepared accordingly and an indicated traction motor 4 made available. The fuel cell 2 itself is designed as a so-called stack of single cells, as a fuel cell stack. It is part of a fuel cell system, not shown in its entirety, which is, however, familiar to a person skilled in the art, so that a very simple schematic representation can be used here. A cathode compartment 5 the fuel cell 2 is air from an air conveyor 6 supplied as an oxygen supplier. A cathode compartment 7 the fuel cell 2 becomes hydrogen from a compressed gas storage 8th fed. In the area of the compressed gas storage 8th is in a conventional manner a valve device 9 arranged, for example, a so-called OTV (on tank valve), via which the connection of the compressed gas storage is carried out to subsequent units for pressure control and metering or the like.

Teil dieser Ventileinrichtung 9 kann nun ein thermisch auslösendes Sicherheitsventil sein, welches dafür sorgt, dass der Druck in dem Druckgasspeicher 8 abgebaut wird, falls sich der Druckgasspeicher im Bereich des thermisch auslösenden Sicherheitsventils unerwünscht stark erwärmt. Das thermisch auslösende Sicherheitsventil, welches nachfolgend mit dem Bezugszeichen 10 versehen wird, ist in einer Schnittdarstellung der 2 zu erkennen. In einem mit 11 bezeichneten Material (Ventilgehäuse) des Sicherheitsventils 10 ist eine Ausnehmung 12 eingebracht, welche beispielsweise eingefräst oder eingebohrt werden kann. Zentral in dieser Ausnehmung 12 endet ein mit 13 bezeichnetes Leitungselement, welches mittelbar oder unmittelbar mit dem Inneren des Druckgasspeichers verbunden ist. In dem Leitungselement 13 herrscht damit der in dem Druckgasspeicher 8 vorliegende Druck, je nach Temperatur und Füllungszustand des Druckgasspeichers typischerweise ca. 1,5 bis 100 MPa. Das Leitungselement 13 erweitert sich dann im Bereich der Ausnehmung 12 auf einen sehr viel größeren Durchmesser. In diesem Bereich ist ein Dichtelement 14 angeordnet, auf welches später noch im Detail eingegangen wird. Im Zusammenspiel mit dem Dichtelement befindet sich im Anschluss daran ein Verschlusselement 15, welches durch einen Berstkörper 16, insbesondere eine mit leicht siedender Flüssigkeit gefüllten Glaskapillare in Position gehalten wird. Der Berstkörper 16 stützt sich dafür über eine Feder 17 auf einer typischerweise eingeschraubten Kappe 18 ab. Mit dem Einschrauben der Kappe wird eine Anlage des Verschlusselements 15 an dem Dichtelement 14 bewerkstelligt, wobei eine Vorspannung des Verschlusselements 15 gegen das Dichtelement 14 über die Feder 17 und mittelbar durch den Berstkörper 16 erreicht wird. Gleichzeitig kann über die Feder 17 eine gewisse Resttoleranz ausgeglichen werden. Das Material 11 des Sicherheitsventils 10 weist nun in der Darstellung der 2 eine erste Abströmöffnung 19 im Bereich des Materials 11 sowie eine zweite Abströmöffnung 20 in der Kappe 18 auf. Wird der Berstkörper 16 entsprechend zerstört, dann drückt der in dem Leitungselement 13 herrschende Innendruck das Verschlusselement 15 in der Darstellung der 2 nach rechts, wodurch eine Abströmung durch die beiden Abströmöffnungen 19, 20 möglich wird. Je nachdem, in welchen Bereich diese Öffnungen führen, ist zur Verhinderung dass Schmutz eingetragen wird, eine entsprechende Versiegelung beispielsweise durch einen Aufkleber oder dergleichen denkbar und sinnvoll.Part of this valve device 9 can now be a thermally triggered safety valve, which ensures that the pressure in the compressed gas storage 8th is degraded if the compressed gas storage heats up undesirably strong in the region of the thermally triggered safety valve. The thermally triggered safety valve, which is denoted by the reference numeral 10 is provided in a sectional view of the 2 to recognize. In one with 11 designated material (valve housing) of the safety valve 10 is a recess 12 introduced, which can for example be milled or drilled. Central in this recess 12 ends with one 13 designated conduit element which is directly or indirectly connected to the interior of the compressed gas storage. In the conduit element 13 prevails so that in the compressed gas storage 8th present pressure, depending on the temperature and filling state of the compressed gas storage typically about 1.5 to 100 MPa. The pipe element 13 then expands in the area of the recess 12 on a much larger diameter. In this area is a sealing element 14 arranged, which will be discussed in detail later. In conjunction with the sealing element is located thereafter a closure element 15 , which by a bursting body 16 , In particular, a filled with low-boiling liquid glass capillary is held in position. The bursting body 16 is supported by a spring 17 on a typically screwed cap 18 from. By screwing the cap is a plant of the closure element 15 on the sealing element 14 accomplished, with a bias of the closure element 15 against the sealing element 14 over the spring 17 and indirectly through the bursting body 16 is reached. At the same time can over the spring 17 a certain residual tolerance can be compensated. The material 11 the safety valve 10 now shows in the illustration of 2 a first outflow opening 19 in the area of the material 11 and a second discharge opening 20 in the cap 18 on. Will the bursting body 16 destroyed accordingly, then pushes in the line element 13 prevailing internal pressure the closure element 15 in the presentation of the 2 to the right, creating an outflow through the two outflow openings 19 . 20 becomes possible. Depending on the area in which these openings lead, is to prevent dirt is registered, a corresponding seal, for example, by a sticker or the like conceivable and useful.

Das Verschlusselement 15 weist nun einerseits eine Mulde 21 zur Aufnahme des Berstkörpers auf. Diese ist zentral in dem Verschlusselement 15 angeordnet. Außerdem ist wenigstens eine Öffnung 22 vorgesehen, welche sicherstellt, dass Gase aus dem Bereich des Leitungselements 13 den Verschlusskörper 15 passieren können, wenn dieser vom Dichtelement 14 abgehoben ist. Um eine gute Abdichtung zu gewährleisten, ist es nun so, dass das Verschlusselement 15 auf seiner dem Leitungselement 13 zugewandten Seite einen Konus 23 aufweist. Dieser Konus 23 wirkt mit einer konischen Ausnehmung 24 in dem Dichtelement 14 zusammen. Auf der Innenfläche der konischen Ausnehmung 24 des Dichtelements ist nun eine Dichtlippe 25 umlaufend angeordnet. Diese kommt auf dem mit D1 bezeichneten Durchmesser in dichtenden Eingriff zu dem Konus 23 des Verschlusselements 15. Hierdurch wird die Abdichtung im regulären Betrieb realisiert und das auch als Ausströmöffnung bezeichnete Ende 26 des Leitungselements 13 wird sicher und zuverlässig verschlossen, sodass der in dem Druckgasspeicher 8 vorliegende Wasserstoff durch das Sicherheitsventil 10 nicht abströmen kann, solange der Berstkörper 16 nicht zerstört worden ist.The closure element 15 now has a well on the one hand 21 for receiving the bursting body. This is central in the closure element 15 arranged. There is also at least one opening 22 provided, which ensures that gases from the region of the conduit element 13 the closure body 15 can happen if this from the sealing element 14 is lifted off. To ensure a good seal, it is now so that the closure element 15 on his the line element 13 facing side of a cone 23 having. This cone 23 acts with a conical recess 24 in the sealing element 14 together. On the inner surface of the conical recess 24 the sealing element is now a sealing lip 25 arranged circumferentially. This comes on the designated D 1 diameter in sealing engagement with the cone 23 the closure element 15 , As a result, the seal is realized in regular operation and also referred to as the discharge end 26 of the conduit element 13 is safely and reliably closed, so that in the compressed gas storage 8th present hydrogen through the safety valve 10 can not escape, as long as the bursting body 16 has not been destroyed.

Die zentrale Öffnung in dem Dichtelement 14 weist nun einen lichten Durchmesser von D2 auf, welcher in etwa dem Durchmesser des Leitungselements 13 entspricht. Die dem Leitungselement 13 bzw. der dem Leitungselement 13 zugewandten Seite der Ausnehmung 12 zugewandte Seite des Dichtelements 14, welche in der Figur mit 27 bezeichnet ist, steht dabei nicht in dichtendem Eingriff mit dem Material 11, welches die Ausnehmung 12 bzw. das Leitungselement 13 umgibt. Vielmehr kann der vorliegende Druck sich hier zwischen dem Material 11 und dem Dichtelement ausbreiten, sodass, da die mit 27 bezeichnete Fläche größer ist als die Projektion der Fläche innerhalb der Dichtlippe 25, eine resultierende Kraft auf das Dichtelement 14 in Richtung des Verschlusselements 15 erreicht werden. Durch diese Druckaktivierung hilft also der in dem Druckgasspeicher 8 vorliegende Druck dabei, die Abdichtung sicher und zuverlässig zu gewährleisten, weil das Dichtelement 14 mit seiner Dichtlippe 15 gegen den Konus 23 des Verschlusselements 15 gedrückt wird.The central opening in the sealing element 14 now has a clear diameter of D 2 , which is approximately the diameter of the conduit element 13 equivalent. The conduit element 13 or the line element 13 facing side of the recess 12 facing side of the sealing element 14 , which in the figure with 27 is designated, it is not in sealing engagement with the material 11 which the recess 12 or the conduit element 13 surrounds. Rather, the present pressure can be between the material here 11 and spread the sealing element, so that with the 27 designated area is greater than the projection of the area within the sealing lip 25 , a resultant force on the sealing element 14 in the direction of the closure element 15 be achieved. By this pressure activation so helps in the compressed gas storage 8th present pressure to ensure the seal safely and reliably, because the sealing element 14 with his sealing lip 15 against the cone 23 the closure element 15 is pressed.

Alles in allem entsteht so ein sehr zuverlässiger und dichter Aufbau, welcher in der Darstellung der 2 mit intaktem Berstkörper 16, also im nicht ausgelösten Zustand, gezeigt ist.All in all, a very reliable and dense structure is created, which in the representation of the 2 with intact burst body 16 , ie in the untripped state, is shown.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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  • DE 102008018561 A1 [0005] DE 102008018561 A1 [0005]

Claims (8)

Thermisch auslösendes Sicherheitsventil (10) mit einem Berstkörper (16) und einem von dem Berstkörper (16) gegenüber einer Ausströmöffnung (26) in einer ersten verschlossenen Position gehaltenen Verschlusselement (15), wobei zwischen der Ausströmöffnung (26) und dem Verschlusselement (15) ein Dichtelement (14) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (14) eine umlaufende Dichtlippe (25) aufweist, entlang derer es in Kontakt zu dem Verschlusselement (15) steht.Thermally triggered safety valve ( 10 ) with a bursting body ( 16 ) and one of the burst body ( 16 ) with respect to an outflow opening ( 26 ) held in a first closed position closure element ( 15 ), between the discharge opening ( 26 ) and the closure element ( 15 ) a sealing element ( 14 ), characterized in that the sealing element ( 14 ) a circumferential sealing lip ( 25 ), along which it is in contact with the closure element (FIG. 15 ) stands. Thermisch auslösendes Sicherheitsventil (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (15) im Bereich der Abdichtung konisch ausgestaltet ist und sich in Richtung der Ausströmöffnung (26) verjüngt.Thermally triggered safety valve ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the closure element ( 15 ) is conically configured in the region of the seal and in the direction of the outflow ( 26 ) rejuvenated. Thermisch auslösendes Sicherheitsventil (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (14) auf seiner der Dichtlippe (25) abgewandten Seite ohne dichtenden Eingriff mit dem die Ausströmöffnung (26) umgebenden Material (11) ausgebildet ist, wobei die Fläche des Dichtelements ohne dichtenden Eingriff größer ist als die Querschnittsfläche innerhalb der Berührungslinie der Dichtlippe (25) mit dem Verschlusselement (15).Thermally triggered safety valve ( 10 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the sealing element ( 14 ) on his the sealing lip ( 25 ) opposite side without sealing engagement with the outflow opening ( 26 ) surrounding material ( 11 ) is formed, wherein the surface of the sealing element without sealing engagement is greater than the cross-sectional area within the contact line of the sealing lip ( 25 ) with the closure element ( 15 ). Thermisch auslösendes Sicherheitsventil (10) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (14) aus einem Dichtring mit einem im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt besteht, wobei der Dichtring auf einer Seite eine konische Einsenkung (24) aufweist, wobei auf der Innenfläche der konischen Einsenkung (24) die Dichtlippe (25) angeordnet ist.Thermally triggered safety valve ( 10 ) according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the sealing element ( 14 ) consists of a sealing ring with a substantially rectangular cross section, wherein the sealing ring on one side a conical depression ( 24 ), wherein on the inner surface of the conical depression ( 24 ) the sealing lip ( 25 ) is arranged. Thermisch auslösendes Sicherheitsventil (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Berstkörper (16) über eine Feder (17) in Richtung des Verschlusselements (15) vorgespannt ist.Thermally triggered safety valve ( 10 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the bursting body ( 16 ) via a spring ( 17 ) in the direction of the closure element ( 15 ) is biased. Thermisch auslösendes Sicherheitsventil (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (15) wenigstens eine Öffnung (22) aufweist, welche auf einem größeren Durchmesser des Verschlusselements (15) angeordnet ist, als der Durchmesser der Anlage der Dichtlippe (25) an dem Verschlusselement (15) ist.Thermally triggered safety valve ( 10 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the closure element ( 15 ) at least one opening ( 22 ), which on a larger diameter of the closure element ( 15 ) is arranged, as the diameter of the system of the sealing lip ( 25 ) on the closure element ( 15 ). Verwendung eines thermisch auslösenden Sicherheitsventils (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, zur Absicherung eines Wasserstoffhochdruckspeichers (8) mit einem Nenndruck von mindestens 60 MPa.Use of a thermally triggered safety valve ( 10 ) according to one of claims 1 to 6, for securing a high pressure hydrogen storage ( 8th ) with a nominal pressure of at least 60 MPa. Verwendung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserstoffhochdruckspeicher (8) zur Speicherung von Wasserstoff in einem Fahrzeug (1), insbesondere einem durch eine Brennstoffzelle (2) mit Antriebsleistung versorgten Fahrzeug (1), verwendet wird.Use according to claim 7, characterized in that the high-pressure hydrogen storage ( 8th ) for storing hydrogen in a vehicle ( 1 ), in particular one through a fuel cell ( 2 ) Powered vehicle ( 1 ), is used.
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