DE102015015004A1 - valve means - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Ventileinrichtung (14) für einen Druckgasbehälter (6) mit einem Ventilgehäuse (17) und zumindest einer Sicherheitsdruckentlastungsvorrichtung (29), welche mit einer Abströmeinrichtung (16) in Fluidverbindung steht, wobei die Abströmeinrichtung (16) relativ zu einer Achse (A) drehbar ausgebildet ist. Erfindungsgemäß ist eine Kontermutter vorgesehen, über welche die Abströmeinrichtung in jeder Winkellage fixierbar ist.The invention relates to a valve device (14) for a compressed gas container (6) having a valve housing (17) and at least one safety pressure relief device (29) which is in fluid communication with a discharge device (16), the discharge device (16) being movable relative to an axis (16). A) is rotatable. According to the invention a lock nut is provided, via which the outflow device can be fixed in each angular position.
Description
Die Erfindung betrifft eine Ventileinrichtung für einen Druckgasbehälter mit einem Ventilgehäuse nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art. Ferner betrifft die Erfindung einen Druckgasbehälter mit einer solchen Ventileinrichtung. Die Erfindung betrifft außerdem die Verwendung einer derartigen Ventileinrichtung bzw. eines derartigen Druckgasbehälters.The invention relates to a valve device for a compressed gas container with a valve housing according to the closer defined in the preamble of
Ventileinrichtungen für Druckgasbehälter sind aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt. Sie werden typischerweise an einem oder beiden Enden des Druckgasbehälters angeordnet und dienen beispielsweise zur Entnahme von komprimiertem Gas aus dem Druckgasbehälter und/oder zu seiner Betankung. Häufig ist es dabei so, dass die Ventileinrichtungen zusätzliche Sicherheitsdruckentlastungsvorrichtungen aufweisen. Solche Sicherheitsdruckentlastungsvorrichtungen sind insbesondere als thermisch auslösende Entlastungsvorrichtungen ausgebildet. Sie können beispielsweise über einen Pfropfen, welcher mit Schmelzlot gefüllt ist, ausgebildet werden. Bei einer kritischen Temperatur, wie sie beispielsweise durch ein Feuer in der Umgebung des Druckgasbehälters auftreten kann, schmilzt das Schmelzlot und gibt einen Weg für das Druckgas in die Umgebung des Druckgasbehälters frei. Alternative Ausgestaltungen können auch Glasampullen aufweisen, welche mit einer bei der Auslösetemperatur siedenden Flüssigkeit gefüllt sind. Über eine solche Glasampulle wird ein Stopfen dichtend in der Entlastungsvorrichtung gehalten. Kommt es zu einer kritischen Temperaturerhöhung, dann siedet die Flüssigkeit in der Glasampulle und diese zerbirst. Dadurch wird der Stopfen nicht mehr gehalten und kann von dem Druck des Gases aus seiner dichtenden Position bewegt werden, wodurch ein Abströmen des Gases möglich wird.Valve devices for pressurized gas containers are known from the general state of the art. They are typically arranged at one or both ends of the compressed gas container and serve, for example, for the removal of compressed gas from the compressed gas container and / or for its refueling. It is often the case that the valve devices have additional safety pressure relief devices. Such safety pressure relief devices are designed in particular as thermally releasing relief devices. You can, for example, a plug, which is filled with fusible solder, are formed. At a critical temperature, as may occur, for example, by a fire in the vicinity of the compressed gas container, the melting solder melts and gives a way for the compressed gas in the environment of the compressed gas container free. Alternative embodiments may also comprise glass ampoules which are filled with a liquid boiling at the triggering temperature. About such a glass ampoule, a plug is sealingly held in the discharge device. If it comes to a critical increase in temperature, then the liquid in the glass ampoule boils and they burst. As a result, the plug is no longer held and can be moved by the pressure of the gas from its sealing position, whereby a discharge of the gas is possible.
Ventileinrichtungen mit solchen Sicherheitsdruckentlastungsvorrichtungen können dabei insbesondere im Bereich eines sogenannten End Plug des Druckgasbehälters ausgebildet werden, also auf der gegenüberliegenden Seite eines sogenannten Boss, in welchem das eigentliche Hauptventil, welches die Betankungs- und Entnahmefunktionalität typischerweise zusätzlich zu der Sicherheitsdruckentlastungsvorrichtung aufweist, angeordnet werden.Valve devices with such safety pressure relief devices can be formed in particular in the region of a so-called end plug of the compressed gas container, ie on the opposite side of a so-called boss, in which the actual main valve, which typically has the refueling and removal functionality in addition to the safety pressure relief device.
Im Allgemeinen sind die Ventileinrichtungen mit dem Druckgasbehälter verschraubt. Um diese Verschraubung dicht und betriebssicher auszuführen, muss ein bestimmtes Anzugsmoment beim Verschrauben eingehalten werden. Bei der Montage besteht damit keine Möglichkeit auf die Winkellage der Ventileinrichtung gegenüber dem Druckgasbehälter zu achten, weil diese sich entsprechend dem vorgegebenen Anzugsmoment ergibt. In vielen Anwendungsfällen, insbesondere bei Fahrzeuganwendungen, in welchen der Druckgasbehälter zur Speicherung von komprimiertem Gas als Brennstoff, beispielsweise für einen Verbrennungsmotor oder eine Brennstoffzelle, dient, sollte im Falle eines Auslösens der Sicherheitsdruckentlastungsvorrichtung die Abgabe von Gas jedoch in eine definierte Richtung, beispielsweise im bestimmungsgemäßen Einsatz nach unten erfolgen. Dies lässt sich bei einer der Ventileinrichtungen, typischerweise dem Hauptventil im Bereich des Boss des Druckgasbehälters durch eine entsprechende Ausrichtung des Druckgasbehälters bei seiner Montage in einen Tragrahmen und/oder dem Fahrzeug erreichen. Am gegenüberliegenden Ende ist die in den End-Plug eingeschraubte Ventileinrichtung jedoch aufgrund des notwendigen Anzugsmoments in ihrer Winkellage nicht weiter zu beeinflussen.In general, the valve devices are bolted to the compressed gas tank. To make this screw tight and reliable, a certain torque must be maintained when screwing. During assembly, there is no possibility to pay attention to the angular position of the valve device relative to the compressed gas tank, because this results in accordance with the specified torque. In many applications, in particular in vehicle applications, in which the compressed gas container for storing compressed gas as a fuel, for example for an internal combustion engine or a fuel cell, should serve in the event of release of the safety pressure relief device, the release of gas in a defined direction, for example in the intended Use down done. This can be achieved in one of the valve devices, typically the main valve in the region of the boss of the compressed gas container by a corresponding orientation of the compressed gas container when mounted in a support frame and / or the vehicle. However, at the opposite end, the valve device screwed into the end plug can not be further influenced due to the necessary tightening torque in its angular position.
Aus diesem Grund schlägt die
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, den zuletzt genannten gattungsgemäßen Stand der Technik derart weiterzubilden, dass eine Verbesserung der Sicherheit erzielt werden kann.The object of the present invention is to further develop the last-mentioned generic prior art such that an improvement in safety can be achieved.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Ventileinrichtung mit den Merkmalen im Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sowie eine bevorzugte Verwendung ergeben sich aus den hiervon abhängigen Ansprüchen. According to the invention this object is achieved by a valve device having the features in
Bei der erfindungsgemäßen Ventileinrichtung ist es vergleichbar wie bei der Ventileinrichtung gemäß dem Stand der Technik vorgesehen, dass diese ein Ventilgehäuse und zumindest eine Sicherheitsdruckentlastungsvorrichtung aufweist, welche mit einer Abströmeinrichtung in Fluidverbindung steht, wobei die Abströmeinrichtung relativ zu einer Achse drehbar ausgebildet ist. Bei ausgelöster Sicherheitsdruckentlastungsvorrichtung kann das Gas also über die Abströmeinrichtung, welche relativ zu einer Achse drehbar ausgebildet ist, in die Umgebung abströmen. Erfindungsgemäß ist es dabei vorgesehen, dass über eine Kontermutter die Winkellage der Abströmeinrichtung fixierbar ist. Dieser Aufbau ermöglicht eine Montage der Ventileinrichtung an einem Druckgasbehälter mit dem vorgegebenen Anzugsmoment, so dass eine zuverlässige und dichte Verbindung entsteht. Die Abströmeinrichtung kann dann in die benötige Winkellage bewegt werden. Abschließend kann sie über die Kontermutter zuverlässig gesichert werden, so dass diese Winkellage der Abströmeinrichtung auch dann beibehalten wird, wenn der gesamte Aufbau bewegt wird und beispielsweise Vibrationen ausgesetzt ist. Er kann damit deutlich sicherer und zuverlässiger ausgebildet werden als es bei dem Aufbau gemäß dem Stand der Technik der Fall ist.In the valve device according to the invention, it is comparable to the valve device according to the prior art provided that it has a valve housing and at least one safety pressure relief device, which is in fluid communication with a discharge device, wherein the outflow device is designed to be rotatable relative to an axis. When triggered safety pressure relief device, the gas can thus flow through the outflow device, which is designed to be rotatable relative to an axis in the environment. According to the invention, it is provided that the angular position of the outflow device can be fixed via a lock nut. This structure allows mounting of the valve device to a compressed gas container with the predetermined torque, so that a reliable and tight connection is formed. The outflow device can then be moved into the required angular position. Finally, it can be reliably secured via the lock nut, so that this angular position of the outflow device is maintained even when the entire structure is moved and, for example, vibration is exposed. It can thus be made significantly safer and more reliable than is the case in the structure according to the prior art.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Idee kann dabei die Achse, um welche die Abströmeinrichtung drehbar ist, die zentrale Achse des Ventilgehäuses sein. Insbesondere eine solche Drehung um die zentrale Achse des Ventilgehäuses ist ideal, um eine nach der Montage des Ventilgehäuses vorherrschende Winkellage durch eine Drehung der Abströmeinrichtung so auszugleichen, dass die Abströmung in die vorgegebene Richtung erfolgen kann.According to an advantageous development of the idea, the axis about which the outflow device is rotatable may be the central axis of the valve housing. In particular, such a rotation about the central axis of the valve housing is ideal for compensating an angular position prevailing after assembly of the valve housing by rotation of the outflow device in such a way that the outflow can take place in the predetermined direction.
Die Abströmeinrichtung kann dabei gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Idee als Drehring ausgebildet sein, welcher eine Ringnut aufweist oder zwischen dem und einem Gegenelement eine Ringnut ausgebildet ist, und welcher einen in einer vorgegebenen Winkellage angeordneten Auslasskanal ausweist. Der Drehring kann also eine Ringnut aufweisen oder die Ringnut wird zwischen dem Drehring und einem Gegenelement ausgebildet. Ebenso ist es denkbar, dass Teile der Ringnut in dem Gegenelement und Teile der Ringnut in dem Drehring angeordnet sind. Der Drehring selbst hat einen in einer vorgegebenen Winkellage angeordneten Auslasskanal. Durch ein Verdrehen des Drehrings um die Achse kann so die Winkellage des Auslasskanals gegenüber beispielsweise einem Druckgasbehälter, mit welchem die Ventileinrichtung verschraubt ist, eingestellt werden, auch wenn die Winkellage der gesamten Ventileinrichtung gegenüber dem Druckgasbehälter nicht beeinflussbar ist, beispielsweise aufgrund eines vorgegebenen einzuhaltenden Anzugsmoments.The outflow device can be formed as a rotary ring according to an advantageous development of the idea, which has an annular groove or between which and a counter element is an annular groove, and which identifies a arranged in a predetermined angular position outlet channel. The rotary ring can thus have an annular groove or the annular groove is formed between the rotary ring and a counter element. It is also conceivable that parts of the annular groove are arranged in the counter-element and parts of the annular groove in the rotary ring. The rotary ring itself has an outlet channel arranged in a predetermined angular position. By rotating the rotary ring about the axis, the angular position of the outlet channel relative to, for example, a pressurized gas container with which the valve device is screwed can be adjusted, even if the angular position of the entire valve device can not be influenced with respect to the compressed gas container, for example due to a predetermined tightening torque to be maintained.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Idee kann der Drehring dabei zwischen der Kontermutter und einem Vorsprung auf der der Kontermutter abgewandten Seite des Drehrings in dem Ventilgehäuse angeordnet sein. Eine solche Anordnung des Drehrings zwischen einem Vorsprung und der Kontermutter erlaubt ein freies Verdrehen desselben in eine beliebige Winkellage. Durch Fixieren des Drehrings, beispielsweise durch ein Festhalten der den Auslasskanal umgebenden Wandungen und ein gleichzeitiges Anziehen der Kontermutter, kann dieser dann festgeklemmt werden, so dass er die eingestellte Winkellage beibehält.According to an advantageous development of the idea, the rotary ring can be arranged between the lock nut and a projection on the side facing away from the lock nut side of the rotary ring in the valve housing. Such an arrangement of the rotary ring between a projection and the lock nut allows a free rotation of the same in any angular position. By fixing the rotary ring, for example by holding the walls surrounding the outlet channel and a simultaneous tightening of the lock nut, this can then be clamped so that it retains the set angular position.
Gemäß einer weiteren sehr vorteilhaften Ausgestaltung der Idee kann das Auslöseelement der Sicherheitsdruckentlastungsvorrichtung zentral in dem Ventilgehäuse angeordnet sein. Eine solche Anordnung des Auslöseelements der Sicherheitsdruckentlastungsvorrichtung zentral in dem Ventilgehäuse stellt einen Aufbau dar, welcher insbesondere im Bereich des End-Plug eines Druckgasbehälters ideal eingesetzt werden kann. Durch die zentrale Anordnung des Auslöseelements im Bereich der zentralen Achse des Ventilgehäuses wird eine sehr geschützte Aufnahme des Auslöseelements in dem Ventilgehäuse erreicht. Dies ist insbesondere bei Fahrzeuganwendungen ein entscheidender Vorteil, da das Auslöseelement somit einen sehr guten mechanischen Schutz durch das Ventilgehäuse erfährt. Im Falle eines Unfalls ist damit die Wahrscheinlichkeit einer mechanischen Beschädigung und einer damit einhergehenden ungewollten Auslösung der Sicherheitsdruckentlastungsvorrichtung minimiert.According to a further very advantageous embodiment of the idea, the triggering element of the safety pressure relief device can be arranged centrally in the valve housing. Such an arrangement of the triggering element of the safety pressure relief device centrally in the valve housing represents a structure which can be ideally used in particular in the region of the end plug of a compressed gas container. Due to the central arrangement of the triggering element in the region of the central axis of the valve housing a very protected recording of the triggering element is achieved in the valve housing. This is a decisive advantage, in particular in vehicle applications, since the triggering element thus experiences a very good mechanical protection through the valve housing. In the event of an accident, this minimizes the likelihood of mechanical damage and the concomitant unwanted release of the safety pressure relief device.
Das Auslöseelement kann dabei gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Idee als thermisches Auslöseelement ausgebildet sein. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann es sich dabei insbesondere um eine Glasampulle mit einer bei der Auslösetemperatur siedenden Flüssigkeit handeln, welche einen Verschlussstopfen hält. Somit ist ein zuverlässiges und schnelles Ansprechen gewährleistet.The triggering element may be formed according to an advantageous development of the idea as a thermal triggering element. According to an advantageous development, this can be, in particular, a glass ampoule with a liquid boiling at the triggering temperature, which holds a sealing plug. Thus, a reliable and fast response is guaranteed.
Ein erfindungsgemäßer Druckgasbehälter weist wenigstens eine erfindungsgemäße Ventileinrichtung in einer der oben beschriebenen Ausgestaltungen auf. Die erfindungsgemäße Ventileinrichtung ist bei dem erfindungsgemäßen Druckgasbehälter an einem der axialen Enden in ein Aufnahmegewinde des Druckgasbehälters, also insbesondere in ein Gewinde des Boss oder End-Plug, eingeschraubt.An inventive compressed gas container has at least one valve device according to the invention in one of the embodiments described above. The valve device according to the invention is in the compressed gas container according to the invention at one of the axial ends in a receiving thread of the gas cylinder, ie in particular screwed into a thread of the boss or end plug.
Gemäß einer sehr vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Druckgasbehälters kann es dabei vorgesehen sein, dass die Achse des Druckgasbehälters und die Achse des Ventilgehäuses im montierten Zustand zusammenfallen. Damit wird eine Einstellbarkeit der Winkellage der Abströmeinrichtung und insbesondere des Auslasskanals sowohl gegenüber der Ventileinrichtung als auch gegenüber dem Druckgasbehälter um dessen zentrale Achse möglich, was eine außerordentliche einfache und effiziente Montage erlaubt. According to a very advantageous development of the compressed gas container according to the invention, it may be provided that coincide the axis of the gas cylinder and the axis of the valve housing in the assembled state. This makes it possible to adjust the angular position of the outflow device and in particular of the outlet channel both with respect to the valve device and with respect to the compressed gas container about its central axis, which allows an extraordinary simple and efficient assembly.
Eine besonders bevorzugte Verwendung des erfindungsgemäßen Druckgasbehälters liegt dabei in seinem Einsatz zur Speicherung von komprimiertem Erdgas oder vorzugsweise komprimiertem Wasserstoff bei einem Nenndruck von mehr als 25 MPa, vorzugsweise mehr als 65 MPa. Insbesondere für solche Anwendungen zur Speicherung von komprimiertem Erdgas oder Wasserstoff eignet sich der erfindungsgemäße Druckgasbehälter mit wenigstens einer der erfindungsgemäßen Ventileinrichtungen ideal. Die Anwendung kann vorzugsweise die sein, dass das gespeicherte Erdgas oder der gespeicherte Wasserstoff in einem Fahrzeug als Brennstoff eingesetzt wird. Er kann beispielsweise in einem Verbrennungsmotor umgesetzt werden. Insbesondere bei Wasserstoff, welcher typischerweise bei einem Nenndruck von 70 MPa gespeichert wird, kann die Verwendung in einem Brennstoffzellensystem erfolgen, über welches elektrische Antriebsleistung für das Fahrzeug bereitgestellt wird.A particularly preferred use of the pressurized gas container according to the invention is in its use for storing compressed natural gas or preferably compressed hydrogen at a nominal pressure of more than 25 MPa, preferably more than 65 MPa. In particular for such applications for storing compressed natural gas or hydrogen, the pressurized gas container according to the invention is ideally suited with at least one of the valve devices according to the invention. The application may preferably be that the stored natural gas or hydrogen stored in a vehicle is used as fuel. It can be implemented, for example, in an internal combustion engine. In particular, for hydrogen, which is typically stored at a nominal pressure of 70 MPa, use may be in a fuel cell system via which electrical propulsion power is provided to the vehicle.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Ventileinrichtung, des erfindungsgemäßen Druckgasbehälters und seiner Verwendung ergeben sich ferner aus dem Ausführungsbeispiel, welches nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher dargestellt ist.Further advantageous embodiments of the valve device according to the invention, the compressed gas container according to the invention and its use also result from the exemplary embodiment, which is shown in more detail below with reference to the figures.
Dabei zeigen:Showing:
In der Darstellung der
In der Darstellung der
Im Bereich beider Aufnahmeelemente
Bei der Montage der Ventileinrichtungen
In der Praxis, und hier insbesondere in der Praxis bei Fahrzeuganwendungen, ist es aber so, dass Ablassleitungen
Nachfolgend soll daher in den
Die Abströmeinrichtung
Um nun eine vordefinierte Winkellage der Abströmeinrichtung
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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 |
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R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: CELLCENTRIC GMBH & CO. KG, DE Free format text: FORMER OWNER: DAIMLER AG, STUTTGART, DE |
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R082 | Change of representative |
Representative=s name: WALLINGER RICKER SCHLOTTER TOSTMANN PATENT- UN, DE |
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R012 | Request for examination validly filed |