DE102015222697A1 - Wasserstofftank-Einfüllstutzen - Google Patents
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Abstract
Es wird ein Wasserstofftank-Einfüllstutzen bereitgestellt. Der Stutzen enthält einen Hauptkörper, der an einer Seite eines Fahrzeugs ausgebildet ist. Eine im Hauptkörper angeordnete Filtereinheit filtert die Fremdstoffe aus dem durch den Hauptkörper strömenden Wasserstoffgas und ein am hinteren Ende der Filtereinheit angeordnetes Rückschlageinheit reguliert die Strömung in eine Richtung. Die Filtereinheit enthält ein in den Filtersockel gestecktes Siebfilter, das an einem ersten Körper des Hauptkörpers ausgebildet ist und das durch den Hauptkörper strömende Wasserstoffgas filtert, und einen an der Rückseite des Siebfilters angeordneten Filterträger, um das Siebfilter durch Koppeln des zweiten Körpers und des ersten Körpers fest abzustützen, und eine Mehrzahl Gasöffnungen, um das das Siebfilter passierende Wasserstoffgas zur Seite der Rückschlageinheit zu leiten.
Description
- HINTERGRUND
- (a) Technisches Gebiet
- Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wasserstofftank-Einfüllstutzen, und insbesondere einen Wasserstofftank-Einfüllstutzen, mit dem der Wasserstofftank eines Wasserstoff-Fahrzeugs effizient mit Wasserstoffgas befüllt wird, wobei das Eindringen von Fremdstoffen durch Filterung verhindert und das Auftreten von Druckdifferenzen unterdrückt werden.
- (b) Hintergrundtechnik
- Grundsätzlich wird ein Wasserstoff-Fahrzeug betrieben, indem es elektrische Energie gewinnt, wenn Sauerstoff, ein oxidierendes Gas, mit Wasserstoffgas, ein Brenngas, in einer Brennstoffzelle chemisch reagiert. Außerdem wird ein Brennstoffzellen-Elektrofahrzeug betrieben, indem es die Brennstoffzelle anstelle eines Verbrennungsmotors nutzt, und ein Wasserstoff-Fahrzeug, das Wasserstoffgas im Verbrennungsmotor direkt verbrennt, ähnlich wie bei einem üblichen Benzinfahrzeug.
- Das Wasserstoff-Fahrzeug wird mit dem Wasserstoffgas in einen im Fahrzeug installierten Wasserstofftank befüllt, nutzt das Wasserstoffgas als Kraftstoff und kann eine Mehrzahl Wasserstofftanks enthalten, die einem Druck des Wasserstoffgases von 350 atm oder 700 atm standhalten. Insbesondere misst ein System zum Füllen des Wasserstoffgases in den Wasserstofftank den Druck mittels eines sowohl in einem Puffertank einer Wasserstoffgas-Füllstation als auch in einem Wasserstofftank des Wasserstoff-Fahrzeugs installierten Drucksensors, um das Befüllen zu beenden, wenn der gemessene Druck den Zieldruck erreicht. Ein Wasserstofftank-Einfüllstutzen dient als eine Art Verbindungsstück, das den Puffertank und den Wasserstofftank miteinander verbindet, während das Wasserstoffgas eingefüllt wird.
- Die Wasserstoffgasbefüllung des Wasserstoff-Fahrzeugs gemäß Definition des International Protocol (SAE2601) verlangt, dass Wasserstoffgas von 4 bis 7 kg innerhalb von 3 Minuten einzufüllen ist, aber die Befüllungsgeschwindigkeiten eines Fahrzeugs mit einer Wasserstoffgas-Füllmenge von 4 kg und eines Fahrzeugs mit einer Wasserstoffgas-Füllmenge von 7 kg sind voneinander verschieden. Mit anderen Worten, die Befüllungsgeschwindigkeit des Fahrzeugs mit einer Wasserstoffgas-Füllmenge von 7 kg ist höher, aber die Druckdifferenz (Differenzdruck) zwischen der Füllstation und dem Fahrzeug entsteht aufgrund der schnellen Befüllungsgeschwindigkeit.
- Dementsprechend wird ein Wasserstofftank-Einfüllstutzen gemäß der verwandten Technik mit einer Einfülldüse des Puffertanks in der Wasserstoffgasfüllstation verbunden, um das Wasserstoffgas in den Wasserstofftank des Wasserstoff-Fahrzeugs einzuspeisen, und ein Filter muss darin als nicht zum Fahrzeug gehöriges Bauteil installiert werden, um zu verhindern, dass Fremdstoffe wie Staub in den Wasserstofftank des Fahrzeugs gelangen, während das Wasserstoffgas eingefüllt wird.
- Eine Technik der verwandten Technik zum Verhindern, dass Fremdstoffe in den Wasserstofftank durch das Filter eindringen, enthält demnach ein Filterteil
10 , das zum Filtern eines Fremdstoff aus dem Wasserstoffgas konfiguriert ist, einen ringförmigen porösen Träger12 , der das Filterteil10 mit einem Ventil20 im Filter des Stutzens zur Befüllung mit Hochdruck-Wasserstoff koppelt und trägt, wobei außerdem das Ventil20 den Strom des Wasserstoffgases in eine Richtung leitet, und ein Metallpulver-Filterelement14 , das auf der gesamten Oberfläche des ringförmigen porösen Trägers12 integral ausgebildet ist, und Erwärmen und Sintern eines Metallpulvers bei einer vorgegebenen Temperatur, um den Fremdstoff auszufiltern, während das Wasserstoffgas eingefüllt wird. - Seit kurzem besteht die Tendenz, in einem Wasserstoff-Fahrzeug ein Hochdruck-Wasserstoff-Tanksystem für 700 atm mit größtmöglicher Wirtschaftlichkeitsleistung einzubauen. Um also das Hochdruck-Wasserstoffgas im Wasserstofftank des Wasserstoff-Fahrzeugs bei einem Druck von 700 atm zu speichern, muss das Wasserstoffgas in der Füllstation bei einem Druck von 700 atm oder höher eingefüllt werden.
- In der verwandten Technik kann zwar der Fremdstoff aufgrund der Filterfunktion während des Einfüllens des Wasserstoffgases am Eindringen gehindert werden, aber aufgrund des Drucks des füllstationsseitigen Puffertanks, der niedriger ist als der geforderte Druck im Speichertank des Fahrzeugs, entsteht eine Druckdifferenz. Die Druckdifferenz beeinflusst die Füllgeschwindigkeit erheblich, und insbesondere den Kraftstoffzustand (SOF), indem die Befüllung bei einem vorgegebenen Druck abgebrochen wird und weniger als die geforderte Menge aufgrund der mangelnden Leistung der Füllstation eingefüllt wird. Wenn ferner ein Filter entfernt wird, um die Druckdifferenz zwischen dem füllstationsseitigen Puffertank und dem Wasserstofftank des Fahrzeugs zu verringern, kann zwar die Einfüllleistung erhöht werden, aber durch die Entfernung des Filters können Fremdstoffe eindringen.
- Die obigen Ausführungen dieses Abschnitts dienen nur dem besseren Verständnis des Hintergrunds der Erfindung und können deshalb Informationen enthalten, die nicht Bestandteil des hierzulande dem Durchschnittsfachmann bereits bekannten Standes der Technik bilden.
- ZUSAMMENFASSUNG
- Die vorliegende Erfindung stellt einen Wasserstofftank-Einfüllstutzen bereit, der die Vorteile des effizienten Einfüllens von Wasserstoffgas bietet, wobei am Wasserstofftank-Einfüllstutzen, um das Eindringen von Fremdstoffen zu verhindern, ein Siebfilter mit einem porösen Träger angebracht ist, der eine Verformung des Siebfilters verhindert, während Wasserstoffgas in einen Wasserstofftank eines Wasserstoff-Fahrzeugs eingefüllt wird, und um das Auftreten von Druckdifferenzen zu unterdrücken.
- Bei einem Aspekt stellt die vorliegende Erfindung einen Wasserstofftank-Einfüllstutzen bereit, bei dem die füllstationsseitige Wasserstoffgas-Einfülldüse mit dem Wasserstoff-Fahrzeug verbunden wird, um Wasserstoffgas aus dem Puffertank der Wasserstoffgas-Füllstation in den Wasserstofftank des Wasserstoff-Fahrzeugs einzufüllen. Der Stutzen kann einen Hauptkörper des Stutzens enthalten, der an einer Seite eines Wasserstoff-Fahrzeugs ausgebildet und als Verbindungsstück für eine Einfülldüse einer Wasserstoffgas-Füllstation konfiguriert ist; eine Filtereinheit, die im Innern des Hauptkörpers des Stutzens angeordnet und konfiguriert ist, den Fremdstoff in dem durch den Hauptkörper des Stutzens strömenden Wasserstoffgas auszufiltern; und eine Rückschlageinheit am hinteren Ende der Filtereinheit, die zum Regulieren der Strömung in einer Richtung konfiguriert ist.
- Bei einem Ausführungsbeispiel kann die Filtereinheit ein Siebfilter enthalten, das im Filtersockel in einem ersten Körper des Hauptkörpers des Stutzens steckt und netzförmig ausgebildet ist, um das durch den Hauptkörper des Stutzens strömende Wasserstoffgas zu filtern, und einen Filterträger, der an der Rückseite des Siebfilters angeordnet ist, um das Siebfilter durch Koppeln des zweiten und des ersten Körpers des Hauptkörpers des Stutzens fest abzustützen, und durch das eine Mehrzahl Gasöffnungen ausgebildet sind, so dass das durch das Siebfilter passierende Wasserstoffgas zur Seite der Rückschlageinheit strömt.
- Gemäß dem wie oben beschrieben konfigurierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann Wasserstoffgas effizienter eingefüllt werden, indem das Eindringen von Fremdstoff während des Einfüllens von Wasserstoffgas in einen Wasserstofftank eines Wasserstoff-Fahrzeugs verhindert und das Entstehen einer Druckdifferenz unterdrückt wird.
- KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
- Die obigen und andere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden nunmehr anhand von Ausführungsbeispielen, die in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt sind, ausführlich beschrieben, die nur der Erläuterung dienen und deshalb die vorliegende Erfindung nicht einschränken; es zeigen:
-
1 ein Diagramm eines Wasserstofftank-Einfüllstutzens gemäß der verwandten Technik; -
2 ein Diagramm eines ersten Ausführungsbeispiels eines Wasserstofftank-Einfüllstutzens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; -
3 eine Schnittansicht des ersten Ausführungsbeispiels des Wasserstofftank-Einfüllstutzens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; -
4 eine Schnittansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels des Wasserstofftank-Einfüllstutzens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und -
5 Graphen eines Vergleichs zwischen der verwandten Technik und der vorliegenden Erfindung hinsichtlich der Druckdifferenz und der Füllmenge entsprechend der Speichermenge der Füllstation. - Es versteht sich, dass die beigefügten Zeichnungen nicht unbedingt maßstäblich sind, da sie eine etwas vereinfachte Darstellung der verschiedenen beispielhaften Merkmale zeigen, die die Grundlagen der Erfindung veranschaulichen. Die hierin offenbarten spezifischen Konstruktionsmerkmale der vorliegenden Erfindung die z. B. bestimmte Abmessungen, Ausrichtungen, Orte und Formen umfassen, werden zum Teil durch die besondere vorgesehene Anwendung und die Umgebungsbedingungen am Einsatzort bestimmt.
- DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
- Es versteht sich, dass der Begriff ”Fahrzeug” oder ”fahrzeugtechnisch” oder andere ähnliche hierin verwendete Begriffe allgemein Kraftfahrzeuge betreffen, wie Personenkraftwagen, einschließlich Komfort-Geländewagen (sports utility vehicles; SUV), Busse, Lastkraftwagen, verschiedene Nutzfahrzeuge, Wassermotorfahrzeuge einschließlich verschiedene Boote und Schiffe, Luftfahrzeuge und dgl. und auch Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeuge (an der Steckdose aufladbar), Fahrzeuge mit Wasserstoffantrieb und andere Fahrzeuge für alternative Kraftstoffe (z. B. Kraftstoffe, die aus anderen Ressourcen als Erdöl gewonnen werden) umfasst. Wie hierin verwendet ist ein Hybridfahrzeug ein Fahrzeug mit zwei oder mehr Antriebsquellen, z. B. Fahrzeuge sowohl mit Benzin- als auch Elektroantrieb.
- Obwohl das Ausführungsbeispiel so beschrieben wird, dass es eine Mehrzahl Einheiten zur Ausführung des beispielhaften Prozesses verwendet, versteht es sich, dass die beispielhaften Prozesse auch von einem oder der Mehrzahl Module ausgeführt werden können. Außerdem versteht es sich, dass sich der Begriff Steuerung/Steuereinheit auf ein Hardware-Gerät bezieht, das einen Speicher und einen Prozessor enthält. Der Speicher ist zum Speichern der Module konfiguriert und der Prozessor ist speziell zum Ausführen der Module konfiguriert, um einen oder mehrere der später beschriebenen Prozesse auszuführen.
- Die hierin verwendete Terminologie hat den Zweck, nur bestimmte Ausführungsformen zu beschreiben und soll die Erfindung nicht einschränken. Wie hierin verwendet sollen die Singularformen ”einer, eine, eines” und ”der, die, das” auch die Pluralformen umfassen, sofern der Zusammenhang nicht eindeutig etwas anderes angibt. Außerdem versteht es sich, dass die Begriffe ”aufweisen” und/oder ”aufweisend” bei Verwendung in dieser Beschreibung das Vorhandensein angegebener Merkmale, ganzzahliger Größen, Schritte, Operationen, Elemente und/oder Bauteile angibt, aber nicht das Vorhandensein oder das Hinzufügen eines oder mehrerer anderer Merkmale, ganzzahliger Größen, Schritte, Operationen, Elemente, Bauteile und/oder Gruppen derselben ausschließt. Wie hierin verwendet enthält die Formulierung ”und/oder” sämtliche Kombinationen eines oder mehrerer der aufgeführten Positionen.
- Sofern nicht ausdrücklich angegeben oder aus dem Zusammenhang offensichtlich, ist der Begriff ”etwa, ca.” wie hierin verwendet so zu verstehen, dass er sich auf Werte innerhalb des normalen Toleranzbereichs der Technik bezieht, z. B. auf zwei Standardabweichungen vom Mittelwert bezieht. ”Etwa” oder ”ca.” kann als innerhalb von 10%, 9%, 8%, 7%, 6%, 5%, 4%, 3%, 2%, 1%, 0,5%, 0,1%, 0,05% oder 0,01% des angegebenen Wertes verstanden werden. Sofern aus dem Zusammenhang nicht anderweitig klar hervorgeht, sind alle hierin enthaltenen numerischen Werte durch den Begriff ”etwa, ca.” modifiziert.
- Im Folgenden werden verschiedene Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ausführlich erläutert, von denen Beispiele in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt sind und nachstehend beschrieben werden. Obwohl die Erfindung in Zusammenhang mit Ausführungsbeispielen beschrieben wird, versteht es sich, dass sich die vorliegende Beschreibung der Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränken soll. Die Erfindung soll im Gegenteil nicht nur die Ausführungsbeispiele, sondern auch verschiedene Alternativen, Modifikationen, Äquivalente und andere Ausführungsformen abdecken, die von Geist und Gültigkeitsbereich der Erfindung, die in den beigefügten Ansprüchen definiert sind, erfasst werden.
- Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen, in denen Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind, ausführlicher beschrieben.
2 ist ein Diagramm eines Wasserstofftank-Einfüllstutzens gemäß der vorliegenden Erfindung und3 ist eine Schnittansicht des Wasserstofftank-Einfüllstutzens gemäß der vorliegenden Erfindung, der als eine Art Verbindungsstück verwendet werden kann, während Wasserstoffgas in einen Wasserstofftank eines Wasserstoff-Fahrzeugs eingefüllt wird. - Insbesondere kann eine Filtereinheit
200 , die zum Filtern des Fremdstoffs konfiguriert ist, in einem Hauptkörper100 des Stutzens und eine Rückschlageinheit300 , die zur Regulierung der Strömung des Wasserstoffgases, aus dem der Fremdstoff gefiltert wird, in einer Richtung konfiguriert ist, nachträglich installiert werden. Die Rückschlageinheit300 kann von einer Steuerung mit einem Prozessor und einem Speicher betätigt werden. Mit anderen Worten, der Wasserstofftank-Einfüllstutzen, mit dem eine Einfülldüse der Wasserstoffgas-Füllstation mit dem Wasserstoff-Fahrzeug zum Einfüllen des Wasserstoffgases vom Puffertank der Wasserstoffgas-Füllstation in den Wasserstofftank des Wasserstoff-Fahrzeugs verbunden ist, kann an einer (z. B. einer ersten Seite) des Wasserstoff-Fahrzeugs angeordnet sein. - Demnach kann der Hauptkörper
100 des Stutzens als Verbindungsstück der Einfülldüse an der Wasserstoffgas-Füllstation an einer Seite des Wasserstoff-Fahrzeugs angeordnet sein. Insbesondere kann der Hauptkörper100 des Stutzens einen Hohlraum in Längenrichtung enthalten und in einen ersten Körper110 und einen zweiten Körper120 zur Aufnahme (z. B. Unterbringung) der Filtereinheit200 und der Rückschlageinheit300 darin geteilt sein. - Die zum Filtern des Fremdstoffes aus dem durch den Hauptkörper
100 des Stutzens strömenden Wasserstoffgas konfigurierte Filtereinheit200 kann im Hauptkörper100 des Stutzens angeordnet sein. Außerdem kann die Rückschlageinheit300 , die konfiguriert ist zu verhindern, dass das die Filtereinheit200 passierende Wasserstoffgas in entgegengesetzter Richtung rückwärts strömt, am hinteren Ende der Filtereinheit200 angeordnet sein. Insbesondere kann eine Ventilplatte340 , in der eine Ventilöffnung341 ausgebildet ist, in der Rückschlageinheit300 am hinteren Ende der Filtereinheit200 angeordnet sein und eine Ventilstange330 , in der sich eine Kugel331 zum Öffnen und Schließen der Ventilöffnung341 befindet, kann am hinteren Ende der Ventilplatte340 angeordnet sein. - Außerdem kann ein Ventilstangenträger
310 , der zur Begrenzung der Bewegung der Ventilstange konfiguriert ist, im Hauptkörper100 des Stutzens angeordnet sein, und eine Feder320 kann so konfiguriert sein, dass sie Elastizität zwischen der Ventilstange330 und dem Ventilstangenträger310 herstellt. Die Seite der Ventilplatte340 kann so konfiguriert sein, dass die Schließ- und Öffnungskugel331 der Ventilstange330 die Ventilöffnung341 blockiert. Mit anderen Worten, die Rückschlageinheit300 kann ein Rückschlagventil zum Leiten des Wasserstoffgases in einer Richtung vom Puffertank der Füllstation zum Wasserstofftank an der Fahrzeugseite sein und kann in einen Rückschlagsockel121 im zweiten Körper120 eingeführt werden, durch den das Wasserstoffgas jedoch strömen kann. - Deshalb kann der Ventilstangenträger
310 , in dem die Feder320 sitzt, im zweiten Körper120 angeordnet sein, und die Ventilstange330 , die zum Öffnen und Schließen der Ventilöffnung341 der den Rückschlagsockel121 des zweiten Körpers120 abdeckenden Ventilplatte340 konfiguriert ist, wird durch die im Ventilstangenträger310 sitzende Feder320 elastisch. Die wie oben konfigurierte Rückschlageinheit300 kann eine Kugel und eine Aufnahmeöffnung für die Kugel integral bilden, um die Herstellungskosten im Vergleich zur Struktur eines vorhandenen Rückschlagventils der verwandten Technik zu verringern. - Insbesondere wenn die Ventilöffnung
341 durch Verschieben des die Ventilöffnung341 der Ventilplatte340 blockierenden Kugelabschnitts der Ventilstange330 durch die Feder330 aufgrund des Fülldrucks des durch die Filtereinheit200 strömenden Wasserstoffgases geöffnet wird, kann das Wasserstoffgas durch eine Mehrzahl Entlüftungsöffnungen311 im Umfang des Ventilstangenträgers310 zur Seite des Wasserstofftanks strömen. Wenn der Fülldruck des Wasserstoffgases an der Seite des Puffertanks aufgehoben oder ein Zuführventil geschlossen wird, kann die Ventilstange330 die Ventilplatte340 durch die elastische Rückholkraft der Feder320 im Ventilstangenträger310 kontaktieren (z. B. an ihr zur Anlage kommen), so dass die Ventilöffnung341 gesperrt wird, um zu verhindern, dass Wasserstoffgas durch den Stutzen aus dem Wasserstofftank austritt. - Die Filtereinheit
200 kann ferner ein in den Filtersockel111 am ersten Körper110 des Hauptkörpers100 des Stutzens gestecktes Siebfilter210 in Netzform enthalten, um das durch den Hauptkörper100 des Stutzens strömende Wasserstoffgas zu filtern, und einen Filterträger220 , der an der hinteren Seite des Siebfilters210 angeordnet ist, um das Siebfilter210 durch Koppeln des zweiten Körpers120 und des ersten Körpers110 des Hauptkörpers100 des Stutzens fest abzustützen, und durch das eine Mehrzahl Gasöffnungen221 ausgebildet sind, so dass das durch das Siebfilter210 passierende Wasserstoffgas zur Seite der Rückschlageinheit330 strömt. - Nunmehr sei auf
3 verwiesen, die das erste Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, wonach die Filtereinheit200 an der Vorderseite der Rückschlageinheit300 angeordnet sein kann, um das Wasserstoffgas durch das Siebfilter210 zu filtern und um zu verhindern, dass Fremdstoffe eindringen, während das Wasserstoffgas eingefüllt wird. Insbesondere kann das Siebfilter210 vom Filterträger220 abgestützt werden, um eine Verformung des Siebfilters210 durch Druck und Strömung des Wasserstoffgases durch das Siebfilter210 zu verhindern. - Außerdem kann an der hinteren Seite des Filterträgers
220 je nach Strömungsrichtung des Wasserstoffgases eine Widerstandskoeffizientenplatte230 mit einer konvergenten Öffnung231 , deren Breite zur hinteren Seite abnimmt, angeordnet sein, um den Druckabfall zu verringern, wenn das Wasserstoffgas durch das Siebfilter210 strömt. Eine konvergente Öffnung mit abnehmender Breite in Strömungsrichtung des Wasserstoffgases kann durch die Widerstandskoeffizientenplatte230 ausgebildet sein. Insbesondere kann ein Einlass der konvergenten Öffnung231 am vorderen Ende der Widerstandskoeffizientenplatte230 , das mit der Rückseite des Siebfilters210 in Kontakt steht, breit ausgebildet sein, und ein Auslass kann eng (z. B. enger als der Einlass) ausgebildet sein, um das die konvergente Öffnung231 passierende Wasserstoffgas zu komprimieren. - Die Konfiguration des zweiten Ausführungsbeispiels des Stutzens zum Einfüllen von Wasserstoff gemäß der vorliegenden Erfindung, die in
4 im Querschnitt dargestellt ist, zeigt eine modifizierte Form der Filtereinheit200 , wobei in der Filtereinheit200 die Mehrzahl Gasöffnungen221 zum Abstützen des Siebfilters210 und zum Durchleiten des Wasserstoffgases ausgebildet sind. Ferner kann die Filtereinheit200 in einer im Wesentlichen konischen Form in Strömungsrichtung des Wasserstoffgases verlängert ausgebildet sein und kann des Weiteren unterschiedlich in einer im Wesentlichen halbkugeligen, gekrümmten und dgl. Form ausgebildet sein, um die Filterfläche in Strömungsrichtung des Wasserstoffgases zu vergrößern. - Ferner können die Gasöffnungen
221 des Filterträgers220 mit einem hinreichend großen Durchmesser ausgebildet sein, um etwa 3 bis 6 Öffnungen der Öffnungen des Siebfilters210 zu entlüften. Außerdem kann eine Mehrzahl Gasöffnungen221 in verschiedenen Richtungen auf Basis der Form des Filterträgers220 ausgebildet und in vorgegebenen Abständen zwischen den Gasöffnungen221 angeordnet sein, um ein stabiles Abstützen des Siebfilters210 zu gewährleisten. Mit anderen Worten, das Siebfilter210 kann in einer im Wesentlichen konischen oder gekrümmten Form ausgebildet sein, um eine hinreichende Filterfläche des eingefüllten Wasserstoffgases sicherzustellen. - Außerdem kann der Filterträger
220 zur Abstützung des Siebfilters210 eine konische oder gekrümmte Form haben, um der Form des Siebfilters210 zu entsprechen. Der Filterträger220 kann in konischer oder gekrümmter Form herausragen, um die Filterfläche des Siebfilters210 zu maximieren, um das Wasserstoffgas bei hohem Durchsatz durch eine vergrößerte entsprechende Fläche rasch zu filtern. - Der Filterträger kann außerdem auch so ausgebildet sein, dass er entweder in konischer oder gekrümmter Form herausragt, um der Form des Siebfilters zu entsprechen und am Siebfilter anzuliegen. Insbesondere kann die Maschengröße des Siebfilters
210 ca. 350 bis 450 μm betragen, und die Gasöffnung221 des Filterträgers220 kann eine Größe von ca. 700 bis 950 μm haben, die für drei oder mehr Maschen des Siebfilters210 groß genug ist. Der durch das Siebfilter210 strömende Wasserstoff wird also nicht durch die Gasöffnung221 blockiert und durch die Rückschlageinheit300 in den Wasserstofftank an der Fahrzeugseite gefüllt. - Ferner kann eine Widerstandskoeffizientenplatte
230 mit einer nach außen konvergenten Öffnung231 an der Rückseite des Filterträgers220 angeordnet sein, um die Druckdifferenz des durch den Filterträger220 strömenden Wasserstoffgases zu verringern. Außerdem kann im Stutzen zum Einfülllen von Wasserstoff der vorliegenden Erfindung eine Mehrzahl Dichtringe130 vorgesehen sein, um Leckage des Wasserstoffgases zu verhindern. Wenn eine Austrittsdüse vom Hauptkörper100 des Stutzens nach dem Einfüllen des Wasserstoffgases entfernt wird, kann eine Schutzkappe400 abnehmbar an der Vorderseite angeordnet sein, um zu verhindern, dass Fremdstoffe (z. B. Staub, Partikel oder andere unerwünschte nachteilige Substanzen) durch den ersten Körper110 eindringen, und eine am zweiten Körper120 befestigte Sicherungsschlaufe410 kann verlängert werden, um den Verlust der Schutzkappe400 zu verhindern, wenn die sie von einer Seite der Schutzkappe400 entfernt wird. - Bei der Konfiguration der vorliegenden Erfindung wie oben erläutert ist aus
5 , in der Graphen einen Vergleich zwischen der verwandten Technik und der vorliegenden Erfindung hinsichtlich der Druckdifferenz und der Füllmenge entsprechend der Speichermenge der Füllstation zeigen, zu ersehen, dass eine im Stutzen der vorliegenden Erfindung erzeugte Druckdifferenz ΔP1 erheblich kleiner ist als eine im Stutzen der verwandten Technik erzeugte Druckdifferenz ΔP2. - Mit anderen Worten, die vorliegende Erfindung bietet eine verbesserte Filterungsfunktion durch die Verwendung des Siebfilters
210 und des Filterträgers220 im Stutzen der vorliegenden Erfindung, und im Vergleich zur verwandten Technik kann die Druckdifferenz verringert werden, während die Füllgeschwindigkeit erhöht wird. Die vorliegende Erfindung kann deshalb des Eindringen von Fremdstoffen durch Filtern verhindern, wenn das Wasserstoffgas in den Wasserstofftank des Wasserstoff-Fahrzeugs gefüllt wird und füllt das Wasserstoffgas effizient ohne Druckdifferenz ein, wodurch die Einfülldauer verkürzt wird. - Begriffe oder Wörter, die in der vorliegenden Beschreibung und in den nachstehenden Ansprüchen verwendet werden, sollten nicht als auf ihre typische oder Wörterbuchbedeutung beschränkt interpretiert werden, sondern mit den Bedeutungen und Konzepten verstanden werden, die dem technischen Geist der vorliegenden Erfindung entsprechen auf Basis des Prinzips, dass ein Erfinder seine Erfindung auf die beste Weise entsprechend dem Konzept des Begriffes definieren kann.
- Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen ausführlich beschrieben worden. Der Fachmann wird jedoch erkennen, dass Änderungen dieser Ausführungsbeispiele vorgenommen werden können, ohne von den Prinzipien und dem Geist der Erfindung abzuweichen, deren Gültigkeitsbereich in den angefügten Ansprüchen und ihren Äquivalenten definiert ist.
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- International Protocol (SAE2601) [0004]
Claims (9)
- Wasserstofftank-Einfüllstutzen eines Fahrzeugs, aufweisend: einen Hauptkörper des Stutzens, der mit einer zur Zufuhr von Wasserstoffgas konfigurierten Einfülldüse verbunden ist; eine Filtereinheit, die im Hauptkörper des Stutzens angeordnet ist, um Fremdstoffe aus dem durchströmenden Wasserstoffgas auszufiltern; ein Siebfilter, das im Hauptkörper des Stutzens angeordnet und in Netzform konfiguriert ist, um das Wasserstoffgas durch die Filtereinheit strömen zu lassen; und einen Filterträger, der zum Abstützen des Siebfilters konfiguriert ist und eine Mehrzahl Gasöffnungen hat, durch die das Wasserstoffgas durch das Siebfilter strömt.
- Wasserstofftank-Einfüllstutzen nach Anspruch 1, wobei eine Widerstandskoeffizientenplatte, in der eine konvergente Öffnung mit einer Breite ausgebildet ist, die in Strömungsrichtung des Wasserstoffgases abnimmt, an einer Seite des Filterträgers angeordnet ist.
- Wasserstofftank-Einfüllstutzen nach Anspruch 1, wobei die Gasöffnungen des Filterträgers mit einem Durchmesser ausgebildet sind, dessen Größe zur Entlüftung von 3 bis 6 Öffnungen von den Öffnungen des Siebfilters ausreicht.
- Wasserstofftank-Einfüllstutzen nach Anspruch 1, wobei das Siebfilter entweder in konischer oder gekrümmter Form ausgebildet ist, um die Filterfläche zu maximieren.
- Wasserstofftank-Einfüllstutzen nach Anspruch 4, wobei das Siebfilter entweder in konischer oder gekrümmter Form ausgebildet ist, um der Form des Siebfilters zu entsprechen, damit es entsprechend am Siebfilter anliegt.
- Wasserstofftank-Einfüllstutzen nach Anspruch 2, wobei eine Rückschlageinheit, die konfiguriert ist zu verhindern, dass das die Filtereinheit passierende Wasserstoffgas in entgegengesetzter Richtung rückwärts strömt, im Hauptkörper des Stutzens angeordnet ist.
- Wasserstofftank-Einfüllstutzen nach Anspruch 6, wobei die Rückschlageinheit enthält: eine nahe an der Filtereinheit angeordnete Ventilplatte, durch die eine Ventilöffnung ausgebildet ist; eine nahe an der Ventilplatte angeordnete Ventilstange mit einer Kugel, die zum Schließen und Öffnen der Ventilöffnung an einem Ende konfiguriert ist; einen nahe an der Ventilstange angeordneten Ventilstangenträger, der zur Begrenzung der Bewegung der Ventilstange konfiguriert ist; und eine Feder, die zur Bereitstellung von Elastizität zwischen der Ventilstange und dem Ventilstangenträger und zum Kontaktieren der Seite der Ventilplatte konfiguriert ist, um die Schließ- und Öffnungskugel der Ventilstange zum Blockieren der Ventilöffnung zu veranlassen.
- Stutzen nach Anspruch 1, wobei der Stutzen in einem Wasserstoff-Fahrzeug angeordnet ist.
- Stutzen nach Anspruch 1, wobei der Stutzen in einem Brennstoffzellen-Fahrzeug angeordnet ist.
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