DE102020114045A1

DE102020114045A1 - Druckregelungsvorrichtung, Druckspeichervorrichtung und Verfahren zur Druckregelung

Info

Publication number: DE102020114045A1
Application number: DE102020114045.2A
Authority: DE
Inventors: Giovanni Piazza; Elmar Beeh; Luis Arguelles Mendez
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2020-05-26
Filing date: 2020-05-26
Publication date: 2021-12-02
Anticipated expiration: 2040-05-27
Also published as: DE102020114045B4

Abstract

Es wird eine Druckregelungsvorrichtung bereitgestellt, umfassend einen Eingangsbereich (12) für Fluid, einen Ausgangsbereich (14) für Fluid und einen Mittelbereich (16) für Fluid zur Herstellung einer fluidwirksamen Verbindung zwischen dem Eingangsbereich (12) und dem Ausgangsbereich (14), eine Einkopplungseinrichtung (50) zur Einkopplung von Fluid in den Eingangsbereich (12), eine Auskopplungseinrichtung (56) zur Auskopplung von Fluid aus dem Ausgangsbereich (14), eine Eingangsventileinrichtung (60) zur Steuerung und/oder Regelung einer Fluidzufuhr von dem Eingangsbereich (12) in den Mittelbereich (16) und eine Ausgangsventileinrichtung (78) zur Steuerung und/oder Regelung einer Fluidzufuhr von dem Mittelbereich (16) in den Ausgangsbereich (14), wobei mittels der Einkopplungseinrichtung (50) Fluid mit einem Eingangsdruck oder Eingangsdruckbereich in die Druckregelungsvorrichtung einkoppelbar ist, wobei mittels der Auskopplungseinrichtung (56) Fluid mit einem Ausgangsdruck oder Ausgangsdruckbereich aus der Druckregelungsvorrichtung auskoppelbar ist, wobei der Eingangsdruck oder Eingangsdruckbereich oberhalb des Ausgangsdrucks oder Ausgangsdruckbereichs liegt, und wobei die Eingangsventileinrichtung (60) und die Ausgangsventileinrichtung (78) in Abhängigkeit eines an der Auskopplungseinrichtung (56) anliegenden Ausgangsumgebungsdrucks steuerbar und/oder regelbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Druckregelungsvorrichtung.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Druckspeichervorrichtung für Fluid.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Druckregelung mittels einer Druckregelungsvorrichtung.
Aus der DE 10 2010 044 035 B4 ist ein System zur Versorgung einer mobilen Einrichtung mit einem gasförmigen Brennstoff bekannt, umfassend einen Aufnahmeraum in der mobilen Einrichtung, der mit einem Unterdruck beaufschlagbar ist, sowie eine Vielzahl von gleichartigen Speicherelementen, die in dem Aufnahmeraum anordenbar sind, wobei die Speicherelemente eine Wandung umfassen, die einen Innenraum umschließt, der mit dem gasförmigen Brennstoff befüllbar ist, wobei in der Wandung ein Druckregelventil angeordnet ist, über das eine Fluidverbindung zwischen dem Innenraum und dem das Speicherelement umgebenden Außenraum offenbar und schließbar ist, und wobei das Druckregelventil ein Ausströmen des gasförmigen Brennstoffs aus dem Speicherelement bewirkt, wenn der Außendruck geringer ist als ein vorgegebener maximaler Außendruck.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Druckregelungsvorrichtung bereitzustellen, welche eine verringerte Fehleranfälligkeit und eine erhöhte Betriebssicherheit bietet.
Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Druckregelungsvorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Druckregelungsvorrichtung einen Eingangsbereich für Fluid, einen Ausgangsbereich für Fluid und einen Mittelbereich für Fluid zur Herstellung einer fluidwirksamen Verbindung zwischen dem Eingangsbereich und dem Ausgangsbereich umfasst, eine Einkopplungseinrichtung zur Einkopplung von Fluid in den Eingangsbereich, eine Auskopplungseinrichtung zur Auskopplung von Fluid aus dem Ausgangsbereich, eine Eingangsventileinrichtung zur Steuerung und/oder Regelung einer Fluidzufuhr von dem Eingangsbereich in den Mittelbereich und eine Ausgangsventileinrichtung zur Steuerung und/oder Regelung einer Fluidzufuhr von dem Mittelbereich in den Ausgangsbereich, wobei mittels der Einkopplungseinrichtung Fluid mit einem Eingangsdruck oder Eingangsdruckbereich in die Druckregelungsvorrichtung einkoppelbar ist oder eingekoppelt wird, wobei mittels der Auskopplungseinrichtung Fluid mit einem Ausgangsdruck oder Ausgangsdruckbereich aus der Druckregelungsvorrichtung auskoppelbar ist oder ausgekoppelt wird, wobei der Eingangsdruck oder Eingangsdruckbereich oberhalb des Ausgangsdrucks oder Ausgangsdruckbereichs liegt, und wobei die Eingangsventileinrichtung und die Ausgangsventileinrichtung in Abhängigkeit eines an der Auskopplungseinrichtung anliegenden Ausgangsumgebungsdrucks steuerbar und/oder regelbar sind oder gesteuert und/oder geregelt werden.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung sind drei unterschiedliche Strömungsbereiche für Fluid vorgesehen, nämlich der Eingangsbereich, der Ausgangsbereich und der Mittelbereich. Zwischen diesen unterschiedlichen Strömungsbereichen sind jeweils Ventileinrichtungen zur Steuerung und/oder Regelung der Fluidzufuhr angeordnet. Mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung lässt sich dadurch insbesondere eine stufenweise Druckminderung eines Eingangsdrucks oder Eingangsdruckbereichs auf einen Ausgangsdruck oder Ausgangsdruckbereich realisieren. Durch diese stufenweise Druckminderung wird insbesondere bei großen Druckunterschieden zwischen dem Eingangsdruck oder Eingangsdruckbereich und dem Ausgangsdruck oder Ausgangsdruckbereich ein sicherer und störungsarmer Betrieb der Vorrichtung ermöglicht.
Die erfindungsgemäße Druckregelungsvorrichtung ist insbesondere mechanisch und insbesondere rein mechanisch oder ausschließlich mechanisch ausgeführt.
Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass die Druckregelungsvorrichtung und/oder die Eingangsventileinrichtung und/oder die Ausgangsventileinrichtung ausschließlich aus mechanischen Komponenten bestehen und/oder keine elektrischen Komponenten umfassen.
Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass die Druckregelungsvorrichtung und/oder die Eingangsventileinrichtung und/oder die Ausgangsventileinrichtung bezüglich der Grundfunktionalität ausschließlich aus mechanischen Komponenten bestehen und/oder keine elektrischen Komponenten umfassen.
Es ist allerdings grundsätzlich möglich, dass der Druckregelungsvorrichtung und/oder der Eingangsventileinrichtung und/oder der Ausgangsventileinrichtung ein oder mehrere elektrische Komponenten, wie z.B. eine Sensoreinrichtung, zugeordnet sind.
Unter dem Eingangsbereich für Fluid, dem Mittelbereich für Fluid und dem Ausgangsbereich für Fluid sind jeweils entsprechende Strömungsbereiche für Fluid innerhalb der Druckregelungsvorrichtung zu verstehen.
Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass die Einkopplungseinrichtung in einem Eingangsumgebungsbereich anordenbar ist oder angeordnet ist, wobei in dem Eingangsumgebungsbereich ein Eingangsumgebungsdruck herrscht. Beispielsweise entspricht der Eingangsumgebungsdruck zumindest näherungsweise dem Eingangsdruck, mit welchem Fluid in die Druckregelungsvorrichtung eingekoppelt wird oder einkoppelbar ist.
Beispielsweise betragen der Eingangsumgebungsdruck und/oder der Eingangsdruck ca. 700 bar.
Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass die Auskopplungseinrichtung in einem Ausgangsumgebungsbereich anordenbar ist oder angeordnet ist, wobei in dem Ausgangsumgebungsbereich ein Ausgangsumgebungsdruck herrscht. Der Ausgangsumgebungsdruck entspricht beispielsweise zumindest näherungsweise dem Ausgangsdruck von aus der Druckregelungsvorrichtung ausgekoppeltem Fluid oder liegt unterhalb des Ausgangsdrucks.
Beispielsweise beträgt der innerhalb des Ausgangsumgebungsbereichs herrschende Ausgangsdruck ca. 0,5 bar.
Unter einem herrschenden Ausgangsumgebungsdruck und/oder Eingangsumgebungsdruck ist insbesondere ein jeweiliger Druck eines Fluids zu verstehen, welcher an der Einkopplungseinrichtung bzw. an der Auskopplungseinrichtung anliegt und/oder auf die Einkopplungseinrichtung bzw. die Auskopplungseinrichtung wirkt.
Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass eine Haupt-Strömungsrichtung von Fluid innerhalb der Druckregelungsvorrichtung in einem Betriebszustand der Druckregelungsvorrichtung von dem Eingangsbereich zu dem Ausgangsbereich hin gerichtet ist.
Günstig kann es sein, wenn die Druckregelungsvorrichtung einen Druckausgleichsbereich für Fluid umfasst, welcher innerhalb der Druckregelungsvorrichtung fluidisch von dem Eingangsbereich für Fluid getrennt ist, wobei in den Druckausgleichsbereich Fluid mit dem Eingangsdruck oder Eingangsdruckbereich einkoppelbar ist oder eingekoppelt wird. Insbesondere dient der Druckausgleichsbereich zum Ausgleich einer Druckkraft, welche durch Fluid in dem Eingangsbereich auf ein bewegbares und/oder verschiebbares Kolbenelement der Druckregelungsvorrichtung ausgeübt wird. Durch in dem Druckausgleichsbereich befindliches Fluid wird dann eine entgegengerichtete Druckkraft auf das Kolbenelement ausgeübt. Es wird dadurch die Sicherheit und Stabilität der Vorrichtung im Betrieb erhöht.
Beispielsweise ist der Druckausgleichsbereich innerhalb der Druckregelungsvorrichtung benachbart zu dem Eingangsbereich für Fluid angeordnet. Beispielsweise sind der Eingangsbereich für Fluid und der Druckausgleichsbereich für Fluid mittels eines Wandungselements fluidisch getrennt, welches an dem vorstehend genannten Kolbenelement ausgebildet ist.
Insbesondere ist der Druckausgleichsbereich innerhalb eines Eingangsumgebungsbereichs anordenbar oder wird innerhalb eines Eingangsumgebungsbereichs angeordnet.
Beispielsweise beträgt der Eingangsdruck mindestens 0,1 bar und/oder höchstens 1000 bar und insbesondere beträgt der Eingangsdruck mindestens 200 bar und/oder höchstens 750 bar.
Beispielsweise beträgt der Eingangsdruck ca. 700 bar.
Beispielsweise beträgt der Ausgangsdruck mindestens 0,1 bar und/oder höchstens 10 bar, und insbesondere beträgt der Ausgangsdruck mindestens 0,4 bar und/oder höchstens 5 bar.
Beispielsweise beträgt der Ausgangsdruck ca. 0,5 bar.
Das Fluid ist insbesondere ein flüssiges und/oder gasförmiges Fluid, wie z.B. Wasserstoff.
Durch die genannten Druckbereiche lässt sich die Druckregelungsvorrichtung beispielsweise zur Versorgung einer Wasserstoffbrennstoffzelle mit Wasserstoffgas bei einem geeigneten Arbeitsdruck oder Arbeitsdruckbereich einsetzen. Durch den genannten Eingangsdruckbereich lässt sich mittels der Druckregelungsvorrichtung Fluid aus einer Druckspeichervorrichtung ausgehend von einem vollständig befüllten Zustand bis zu einem nahezu entleerten Zustand der Druckspeichervorrichtung auskoppeln.
Unter den genannten Drücken und Druckbereichen sind insbesondere jeweils Drücke und Druckbereiche zu verstehen, mit welchen die Druckregelungsvorrichtung in einem Betriebszustand betrieben wird oder betreibbar ist.
Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass ein Druck in dem Mittelbereich für Fluid im Betrieb der Druckregelungsvorrichtung unterhalb des Eingangsdrucks und/oder Eingangsdruckbereichs und oberhalb des Ausgangsdrucks oder Ausgangsdruckbereichs liegt. Beispielsweise beträgt der Druck in dem Mittelbereich mindestens 50 bar und/oder 150 bar. Beispielsweise wird der Eingangsdruck in dem Mittelbereich für Fluid auf mindestens 50 bar und/oder höchstens 150 bar reduziert.
Vorteilhaft kann es sein, wenn eine Verringerung des Ausgangsumgebungsdrucks unter einen ersten Schwellenwert eine Öffnung der Eingangsventileinrichtung und/oder der Ausgangsventileinrichtung bewirkt, und/oder wenn eine Erhöhung des Ausgangsumgebungsdrucks über einen zweiten Schwellenwert eine Schließung der Eingangsventileinrichtung und/oder der Ausgangsventileinrichtung bewirkt. Der Ausgangsumgebungsdruck stellt somit eine Steuergröße für die Öffnung bzw. Schließung der Eingangsventileinrichtung und/oder der Ausgangsventileinrichtung dar.
Unter der Öffnung beziehungsweise Schließung einer Ventileinrichtung ist ein Übergang der Ventileinrichtung von einem geschlossenen in einen geöffneten Zustand bzw. von einem geöffneten in einen geschlossenen Zustand zu verstehen. Insbesondere ist unter einem geöffneten Zustand auch ein zumindest teilweise geöffneter Zustand der Ventileinrichtung zu verstehen.
Insbesondere liegt der erste Schwellenwert unterhalb des zweiten Schwellenwerts oder der erste Schwellenwert entspricht dem zweiten Schwellenwert.
Beispielsweise beträgt der erste Schwellenwert ca. 0,5 bar.
Günstig kann es sein, dass die Verringerung des Ausgangsumgebungsdrucks unter den ersten Schwellenwert eine Öffnung der Ausgangsventileinrichtung und eine sich zeitlich anschließende Öffnung der Eingangsventileinrichtung bewirkt, und/oder dass die Erhöhung des Ausgangsumgebungsdrucks über den zweiten Schwellenwert eine Schließung der Ausgangsventileinrichtung und eine sich zeitlich anschließende Schließung der Eingangsventileinrichtung bewirkt. Es lässt sich dadurch eine Druckminderung des Eingangsdrucks oder Eingangsdruckbereichs auf den Ausgangsdruck oder Ausgangsdruckbereich schrittweise und/oder in mehreren Stufen realisieren. Beispielsweise sind dadurch im Betrieb der Druckregelungsvorrichtung unterschiedliche vorherrschende Drücke in dem Eingangsbereich, dem Ausgangsbereich und dem Mittelbereich für Fluid realisierbar. Weiterhin wird ein unkontrollierter Übertritt von Fluid aus dem Eingangsbereich in den Ausgangsbereich vermieden, wodurch die Betriebssicherheit der Druckregelungsvorrichtung erhöht wird.
Günstig kann es sein, wenn mittels der Eingangsventileinrichtung und/oder der Ausgangsventileinrichtung eine Fluidzufuhr stufenlos steuerbar und/oder regelbar ist oder gesteuert und/oder geregelt wird. Beispielsweise ist mittels der Eingangsventileinrichtung die Fluidzufuhr von dem Eingangsbereich in den Mittelbereich stufenlos steuerbar und/oder regelbar, und/oder mittels der Ausgangsventileinrichtung ist die Fluidzufuhr von dem Mittelbereich in den Ausgangsbereich stufenlos steuerbar und/oder regelbar. Durch die stufenlose Steuerung und/oder Regelung der Fluidzufuhr von/zu den jeweiligen Bereichen lassen sich beispielsweise in Abhängigkeit des Ausgangsumgebungsdrucks der Ausgangsdruck und/oder ein Volumenstrom von aus der Druckregelungsvorrichtung ausgekoppeltem Fluid steuern und/oder regeln. Beispielsweise sind der Ausgangsdruck und/oder der Volumenstrom des ausgekoppelten Fluids größer, wenn der Ausgangsumgebungsdruck weiter unterhalb eines Schwellenwerts liegt.
Insbesondere ist mittels der Eingangsventileinrichtung und/oder mittels der Ausgangsventileinrichtung die Fluidzufuhr in Abhängigkeit des Ausgangsumgebungsdrucks stufenlos steuerbar und/oder regelbar oder werden stufenlos gesteuert und/oder geregelt.
Günstig kann es sein, wenn der Eingangsbereich und/oder der Mittelbereich und/oder der Ausgangsbereich innerhalb eines Gehäuses der Druckregelungsvorrichtung angeordnet sind. Es lässt sich dadurch die Druckregelungsvorrichtung kompakt und auf technisch einfache Weise realisieren.
Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass das Gehäuse fluiddicht ausgebildet ist und/oder als Ganzes fluiddicht ausgebildet ist.
Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass ein Druckausgleichsbereich für Fluid, in welchen Fluid mit dem Eingangsdruck oder Eingangsdruckbereich einkoppelbar ist, innerhalb des Gehäuses angeordnet ist.
Beispielsweise sind der Einkopplungseinrichtung und/oder der Auskopplungseinrichtung jeweils ein oder mehrere Öffnungen und/oder Ausnehmungen zugeordnet, welche an dem Gehäuse ausgebildet sind. Durch diese Öffnungen ist Fluid in das Gehäuse ein und/oder auskoppelbar.
Beispielsweise sind die Einkopplungseinrichtung und/oder die Auskopplungseinrichtung jeweils an Außenseiten und/oder Stirnseiten des Gehäuses angeordnet.
Beispielsweise sind die Druckregelungsvorrichtung und/oder das Gehäuse im Wesentlichen hohlzylinderförmig ausgebildet. Beispielsweise sind die Druckregelungsvorrichtung und/oder das Gehäuse im Wesentlichen rotationssymmetrisch bezüglich einer Längsmittelachse angeordnet oder ausgebildet.
Das Gehäuse der Druckregelungsvorrichtung ist beispielsweise im Wesentlichen hohlzylinderförmig ausgebildet.
Günstig kann es sein, wenn ein Innenraum des Gehäuses einen ersten Teilbereich und einen zweiten Teilbereich aufweist, wobei der erste Teilbereich von dem zweiten Teilbereich mittels mindestens eines fluiddichten Wandungselements des Gehäuses getrennt ist, wobei der Eingangsbereich für Fluid innerhalb des ersten Teilbereichs angeordnet ist und der Ausgangsbereich für Fluid innerhalb des zweiten Teilbereichs angeordnet ist, und wobei sich der Mittelbereich für Fluid von dem Eingangsbereich in den Ausgangsbereich verläuft und durch das mindestens eine Wandungselement durchgeführt ist. Es ergeben sich dadurch zwei voneinander fluidisch trennbare Bereiche innerhalb des Gehäuses.
Beispielsweise ist mittels des Mittelbereichs für Fluid eine fluidwirksame Verbindung zwischen dem ersten Teilbereich und dem zweiten Teilbereich herstellbar. Beispielsweise ist der Mittelbereich für Fluid sowohl in dem ersten Teilbereich als auch in dem zweiten Teilbereich angeordnet.
Insbesondere ist ein Druckausgleichsbereich für Fluid, in welchem Fluid mit dem Eingangsdruck oder Eingangsdruckbereich einkoppelbar ist, in dem ersten Teilbereich des Gehäuses angeordnet.
Beispielsweise ist der Mittelbereich für Fluid durch eine in dem Wandungselement des Gehäuses ausgebildete Öffnung durchgeführt. Der Mittelbereich für Fluid ist gegenüber diesem Wandungselement insbesondere fluiddicht abgedichtet, d. h., dass beispielsweise kein Fluid direkt von dem ersten Teilbereich in den zweiten Teilbereich und/oder von dem Eingangsbereich in den Ausgangsbereich (unter Umgehung des Mittelbereichs) übergehen kann.
Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass der zweite Teilbereich auf den ersten Teilbereich in Richtung einer Längsmittelachse des Gehäuses und/oder in Richtung einer Haupt-Strömungsrichtung von Fluid im Betrieb der Druckregelungsvorrichtung folgt.
Günstig kann es sein, wenn die Druckregelungsvorrichtung eine der Einkopplungseinrichtung zugeordnete Einkopplungsventileinrichtung aufweist, mittels welcher die Einkopplung von Fluid in den Eingangsbereich steuerbar und/oder regelbar ist oder gesteuert und/oder geregelt wird, und insbesondere wenn die Einkopplungsventileinrichtung derart eingerichtet und ausgebildet ist, dass die Einkopplungsventileinrichtung einen zu der Eingangsventileinrichtung invertierten Öffnungs-und Schließzustand einnimmt. Mittels der Einkopplungsventileinrichtung lässt sich insbesondere ein unkontrollierter Übertritt von Fluid von der Einkopplungseinrichtung zu der Auskopplungseinrichtung verhindern. Es wird dadurch die Sicherheit der Druckregelungsvorrichtung im Betrieb erhöht.
Unter einem invertierten Öffnungs- und Schließzustand ist ein gegenteiliger oder umgekehrter Öffnungs- und Schließzustand zu verstehen.
Beispielsweise ist die Einkopplungsventileinrichtung geschlossen, wenn die Eingangsventileinrichtung geöffnet ist (und umgekehrt). Beispielsweise ist die Einkopplungsventileinrichtung halb geöffnet, wenn auch die Eingangsventileinrichtung halb geöffnet ist.
Die Einkopplungsventileinrichtung ist insbesondere gleichartig ausgebildet wie die Eingangsventileinrichtung und/oder die Ausgangsventileinrichtung. Insbesondere ist die Einkopplungsventileinrichtung rein mechanisch ausgebildet und/oder stufenlos steuerbar und/oder regelbar.
Vorteilhaft kann es sein, wenn die Druckregelungsvorrichtung mindestens ein relativ zu einem Gehäuse der Druckregelungsvorrichtung bewegbares und/oder verschiebbares Kolbenelement aufweist, wobei das mindestens eine Kolbenelement von dem Eingangsbereich für Fluid zu dem Ausgangsbereich für Fluid verläuft, wobei der Mittelbereich für Fluid an dem mindestens einen Kolbenelement angeordnet oder ausgebildet ist, wobei durch Bewegung und/oder Verschiebung des mindestens einen Kolbenelements die Eingangsventileinrichtung steuerbar und/oder regelbar ist und wobei das mindestens eine Kolbenelement von einem ersten Stellungszustand, in welchem die Eingangsventileinrichtung geschlossen ist, in einen zweiten Stellungszustand, in welchem die Eingangsventileinrichtung geöffnet ist, bewegbar und/oder verschiebbar ist. Die Eingangsventileinrichtung lässt sich dadurch durch Bewegung und/oder Verschiebung des mindestens einen Kolbenelements Steuern und/oder Regeln.
Beispielsweise ist auch eine Einkopplungsventileinrichtung zur Einkopplung von Fluid in den Eingangsbereich mittels des mindestens einen Kolbenelements steuerbar und/oder regelbar.
Beispielsweise ist der Mittelbereich für Fluid innerhalb des mindestens einen Kolbenelements ausgebildet. Beispielsweise umfasst das mindestens eine Kolbenelement ein Leitungselement und/oder einen Strömungsbereich, in welchem der Mittelbereich für Fluid ausgebildet ist.
Beispielsweise lässt sich über eine Wahl eines Strömungsdurchmessers und/oder eines Innendurchmessers des mindestens einen Leitungselements eine Abstimmung eines Massenstroms innerhalb des Mittelbereichs und/oder eine Abstimmung einer innerhalb des Mittelbereichs erfolgenden Druckminderung durchführen.
Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass das mindestens eine Kolbenelement aus einem fluiddichten Material hergestellt ist.
Beispielsweise ist das mindestens eine Kolbenelement zumindest näherungsweise parallel zu einer Längsmittelachse des Gehäuses der Druckregelungsvorrichtung bewegbar und/oder verschiebbar.
Insbesondere ist das mindestens eine Kolbenelement stufenlos zwischen dem ersten Stellungszustand und dem zweiten Stellungszustand bewegbar und/oder verschiebbar. Es lassen sich dadurch beispielsweise die Eingangsventileinrichtung und/oder die Einkopplungsventileinrichtung mittels des mindestens einen Kolbenelements stufenlos Steuern und/oder Regeln.
Günstig kann es sein, wenn sich das mindestens eine Kolbenelement von einem ersten Teilbereich eines Innenraums des Gehäuses in einen zweiten Teilbereich des Innenraums des Gehäuses erstreckt, wobei der erste Teilbereich von dem zweiten Teilbereich mittels mindestens eines fluiddichten Wandungselements des Gehäuses getrennt ist, wobei der Eingangsbereich für Fluid innerhalb des ersten Teilbereichs angeordnet ist und der Ausgangsbereich für Fluid innerhalb des zweiten Teilbereichs angeordnet ist, und wobei das mindestens eine Kolbenelement durch das mindestens eine fluiddichte Wandungselement durchgeführt ist. Insbesondere ist das mindestens eine Kolbenelement gegenüber dem mindestens einen fluiddichten Wandungselement des Gehäuses fluiddicht abgedichtet. Es lässt sich mittels des mindestens einen Kolbenelements eine fluidwirksame Verbindung zwischen dem ersten Teilbereich und/oder dem Eingangsbereich für Fluid und dem zweiten Teilbereich und/oder dem Ausgangsbereich für Fluid herstellen.
Vorteilhaft kann es sein, wenn das mindestens eine Kolbenelement mindestens ein Leitungselement aufweist, wobei innerhalb des mindestens einen Leitungselements der Mittelbereich für Fluid ausgebildet ist, und insbesondere wenn das mindestens eine Leitungselement als Rohrelement und/oder zumindest näherungsweise zylinderförmig ausgebildet ist. Dadurch lässt sich der Mittelbereich für Fluid auf technisch einfache Weise in das mindestens eine Kolbenelement integrieren.
Beispielsweise verläuft das mindestens eine Leitungselement zumindest näherungsweise rotationssymmetrisch zu einer Längsmittelachse des Gehäuses der Druckregelungsvorrichtung.
Beispielsweise weist das mindestens eine Kolbenelement eine Haupt-Erstreckungsrichtung auf, welche zumindest näherungsweise parallel zu der Längsmittelachse des Gehäuses orientiert ist.
Günstig kann es sein, wenn der Eingangsbereich für Fluid und/oder ein zu dem Eingangsbereich für Fluid benachbarter Druckausgleichsbereich für Fluid zwischen dem mindestens einen Leitungselement und dem Gehäuse der Druckregelungsvorrichtung angeordnet sind, und/oder wenn der Eingangsbereich für Fluid von einem zu dem Eingangsbereich für Fluid benachbarten Druckausgleichsbereich für Fluid mittels eines Wandungselements des mindestens einen Kolbenelements fluidisch getrennt ist. Es lässt sich dadurch die Druckregelungsvorrichtung beispielsweise rotationssymmetrisch und/oder kompakt ausführen. Weiterhin lässt sich dadurch beispielsweise eine Größenänderung und/oder Volumenänderung des Eingangsbereichs und des Druckausgleichsbereichs in Abhängigkeit eines Stellungszustands des mindestens einen Kolbenelements realisieren. Beispielsweise nimmt ein Volumen des Eingangsbereichs zu und ein Volumen des Druckausgleichsbereichs ab, wenn das mindestens eine Kolbenelement von einem ersten Stellungszustand in einen zweiten Stellungszustand überführt wird, wobei in dem ersten Stellungszustand die Eingangsventileinrichtung geschlossen ist und in dem zweiten Stellungszustand die Eingangsventileinrichtung geöffnet ist.
Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass die Eingangsventileinrichtung und/oder eine Einkopplungsventileinrichtung der Druckregelungsvorrichtung durch ein Zusammenwirken mindestens eines Wandungselements des mindestens einen Kolbenelements und mindestens eines Wandungselements des Gehäuses der Druckregelungsvorrichtung realisiert sind.
Vorteilhaft kann es sein, wenn die Druckregelungsvorrichtung einen Druckbeaufschlagungsbereich für Fluid aufweist, wobei innerhalb des Druckbeaufschlagungsbereichs Fluid mit einem ersten Druck anordenbar ist oder angeordnet wird, wobei das mindestens eine Kolbenelement eine erste Seite zur Beaufschlagung des mindestens einen Kolbenelements mit dem ersten Druck aufweist und eine zweite Seite zur Beaufschlagung des mindestens einen Kolbenelements mit einem in dem Ausgangsbereich für Fluid herrschenden zweiten Druck. Es erfolgt dadurch eine Bewegung und/oder Verschiebung des mindestens einen Kolbenelements in Abhängigkeit eines jeweiligen Fluiddrucks, welcher auf die erste Seite und die zweite Seite des mindestens einen Kolbenelements ausgeübt wird. Beispielsweise wird das mindestens eine Kolbenelement von dem ersten Stellungszustand in den zweiten Stellungszustand überführt, wenn ein in dem Ausgangsbereich für Fluid herrschender zweiter Druck einen Schwellenwert unterschreitet.
Beispielsweise entspricht der in dem Ausgangsbereich für Fluid herrschende zweite Druck zumindest näherungsweise dem Ausgangsumgebungsdruck oder liegt oberhalb des Ausgangsumgebungsdrucks.
Unter dem Druckbeaufschlagungsbereich ist insbesondere ein räumlicher Bereich der Druckregelungsvorrichtung zu verstehen, innerhalb welchem ein Fluid mit einem definierten und/oder konstanten ersten Druck anordenbar ist, wobei mittels eines in dem Druckbeaufschlagungsbereich angeordneten Fluids eine Druckkraft auf die erste Seite des mindestens einen Kolbenelements ausgeübt wird.
Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass ein innerhalb des Druckbeaufschlagungsbereichs für Fluid herrschender Druck zumindest näherungsweise konstant gehalten wird. Beispielsweise ist der Druckbeaufschlagungsbereich für Fluid derart eingerichtet und ausgebildet, dass ein Fluiddruck innerhalb des Druckbeaufschlagungsbereichs zumindest näherungsweise konstant ist.
Beispielsweise beträgt ein innerhalb des Druckbeaufschlagungsbereichs für Fluid herrschender Druck ca. 1 bar.
Beispielsweise ist innerhalb des Druckbeaufschlagungsbereichs ein gasförmiges Fluid, wie z.B. Luft angeordnet.
Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass der Druckbeaufschlagungsbereich ein in sich fluidisch geschlossener und/oder schließbarer Bereich der Druckregelungsvorrichtung ist. Beispielsweise ist der Druckbeaufschlagungsbereich von dem Eingangsbereich und/oder dem Ausgangsbereich und/oder dem Mittelbereich und/oder einem Druckausgleichsbereich der Druckregelungsvorrichtung fluidisch getrennt.
Beispielsweise ist der Druckbeaufschlagungsbereich innerhalb eines Innenraums eines Gehäuses der Druckregelungsvorrichtung und insbesondere in einem zweiten Teilbereich des Innenraums des Gehäuses angeordnet. Beispielsweise ist der Druckbeaufschlagungsbereich zwischen einem fluiddichten Wandungselement des Gehäuses, mittels welchem der erste Teilbereich von dem zweiten Teilbereich getrennt ist, und einem Stirnwandungselement des mindestens einen Kolbenelements angeordnet.
Beispielsweise grenzt die erste Seite des Stirnwandungselements an den Druckbeaufschlagungsbereich und die zweite Seite des Stirnwandungselements an den Ausgangsbereich für Fluid. Beispielsweise ist der Druckbeaufschlagungsbereich von dem Ausgangsbereich für Fluid mittels des Stirnwandungselements fluidisch getrennt.
Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass die Druckregelungsvorrichtung eine Kanaleinrichtung aufweist, mittels welcher Fluid aus einem Trennbereich der Druckregelungsvorrichtung aus der Druckregelungsvorrichtung auskoppelbar ist, wobei mittels des Trennbereichs der Eingangsbereich und/oder ein Druckausgleichsbereich für Fluid von dem Druckbeaufschlagungsbereich und/oder von dem Ausgangsbereich für Fluid fluidisch getrennt ist.
Beispielsweise ist der Trennbereich zumindest teilweise durch ein fluiddichtes Wandungselement eines Gehäuses der Druckregelungsvorrichtung gebildet, welches beispielsweise den ersten Teilbereich des Gehäuses von dem zweiten Teilbereich des Gehäuses trennt.
Alternativ oder zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass die Druckregelungsvorrichtung eine Kanaleinrichtung aufweist, mittels welcher Fluid aus dem Druckbeaufschlagungsbereich aus der Druckregelungsvorrichtung auskoppelbar ist oder ausgekoppelt wird.
Der Kanaleinrichtung ist dann beispielsweise eine Ventileinrichtung zur Steuerung und/oder Regelung einer Auskopplung von Fluid aus dem Druckbeaufschlagungsbereich zugeordnet.
Beispielsweise weist die Kanaleinrichtung ein oder mehrere Kanäle aus, welche von Fluid durchströmbar sind oder durchströmt werden.
Beispielsweise ist mittels der Kanaleinrichtung Fluid in den Ausgangsbereich für Fluid und/oder in einen Ausgangsumgebungsbereich der Druckregelungsvorrichtung auskoppelbar bzw. wird ausgekoppelt.
Im Betrieb der Druckregelungsvorrichtung kann eine Diffusion von Fluid aus dem Eingangsbereich und/oder aus einem Druckausgleichsbereich für Fluid in den Druckbeaufschlagungsbereich auftreten, was zu einem Druckanstieg innerhalb des Druckbeaufschlagungsbereichs führt, wodurch die Funktionsweise der Druckregelungsvorrichtung beeinflusst wird. Mittels der Kanaleinrichtung lässt sich eine derartige Diffusion von Fluid vermeiden oder ausgleichen. Dadurch lässt sich ein innerhalb des Druckbeaufschlagungsbereichs herrschender Druck zumindest näherungsweise konstant halten.
Günstig kann es sein, wenn die Druckregelungsvorrichtung eine auf das mindestens eine Kolbenelement wirkende Federeinrichtung aufweist, wobei das mindestens eine Kolbenelement entgegen und/oder in Richtung einer von der Federeinrichtung ausgeübten elastischen Federkraft von dem ersten Stellungszustand in den zweiten Stellungszustand bewegbar und/oder verschiebbar ist. Es lässt sich dadurch das mindestens eine Kolbenelement in Abhängigkeit des Ausgangsumgebungsdrucks in einen definierten Stellungszustand überführen. Dadurch lässt sich die Druckregelungsvorrichtung, beispielsweise durch geeignete Wahl einer Federhärte der Federeinrichtung, an unterschiedliche Eingangsdrücke oder Eingangsdruckbereiche und/oder Ausgangsdrücke oder Ausgangsdruckbereiche und/oder Ausgangsumgebungsdrücke anpassen.
Beispielsweise ist die Federeinrichtung in einem Druckbeaufschlagungsbereich der Druckregelungsvorrichtung angeordnet. Beispielsweise ist die Federeinrichtung zwischen einem Wandungselement des Gehäuses, mittels welchem ein erster Teilbereich eines Innenraums des Gehäuses von einem zweiten Teilbereich des Innenraums des Gehäuses getrennt ist, und einem sich in dem zweiten Teilbereich befindlichen Stirnwandungselement des mindestens einen Kolbenelements angeordnet.
Vorteilhaft kann es sein, wenn die Ausgangsventileinrichtung mindestens ein relativ zu dem Gehäuse und/oder relativ zu dem mindestens einen Kolbenelement bewegbares und/oder verschiebbares Ventilelement aufweist, wobei das mindestens eine Ventilelement von einem ersten Stellungszustand, in welchem die Ausgangsventileinrichtung geschlossen ist, in einen zweiten Stellungszustand, in welchem die Ausgangsventileinrichtung geöffnet ist, bewegbar und/oder verschiebbar ist. Beispielsweise wird das mindestens eine Ventilelement in Abhängigkeit eines Ausgangsumgebungsdrucks von dem ersten Stellungszustand in Richtung des zweiten Stellungszustands bewegt, beispielsweise wenn der Ausgangsumgebungsdruck einen Schwellenwert unterschreitet. Mittels des mindestens einen Ventilelements lässt sich dadurch die Ausgangsventileinrichtung in Abhängigkeit des Ausgangsumgebungsdrucks steuern und/oder regeln.
Beispielsweise wird das mindestens eine Ventilelement an einer ersten Seite mit einem in dem Ausgangsbereich für Fluid herrschenden Druck beaufschlagt und an einer zweiten Seite mit dem Ausgangsumgebungsdruck beaufschlagt.
Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass ein Öffnungs- und Schließzustand der Ausgangsventileinrichtung in Abhängigkeit einer Relativbewegung des mindestens einen Ventilelements zu dem mindestens einen Kolbenelement gesteuert und/oder geregelt wird. Dadurch lässt sich eine Auskopplung von Fluid aus dem Eingangsbereich in den Ausgangsbereich sowohl in Abhängigkeit eines in dem Eingangsbereich vorherrschenden Drucks als auch eines in dem Ausgangsbereich vorherrschenden Drucks steuern und/oder regeln. Es lässt sich dadurch eine präzise Regelung des Ausgangsdrucks, mit welchem Fluid aus der Druckregelungsvorrichtung ausgekoppelt wird, erreichen.
Günstig kann es sein, wenn die Druckregelungsvorrichtung eine auf das mindestens eine Ventilelement wirkende Federeinrichtung aufweist, wobei das mindestens eine Ventilelement entgegen und/oder in Richtung einer von der Federeinrichtung ausgeübten elastischen Federkraft von dem ersten Stellungszustand in den zweiten Stellungszustand bewegbar und/oder verschiebbar ist. Es lässt sich dadurch beispielsweise durch Wahl einer geeigneten Federhärte der Federeinrichtung eine Öffnung und/oder Schließung der Ausgangsventileinrichtung in Abhängigkeit von einem definierten Ausgangsumgebungsdruck oder Ausgangsumgebungsdruckbereich realisieren.
Beispielsweise ist die Federeinrichtung zwischen einem Wandungselement des Gehäuses der Druckregelungsvorrichtung und dem mindestens einen Ventilelement angeordnet.
Beispielsweise ist das mindestens eine Ventilelement an einem Wandungselement des Gehäuses bewegbar und/oder verschiebbar gelagert.
Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass die Ausgangsventileinrichtung zumindest teilweise durch ein Zusammenwirken des mindestens einen Ventilelements und eines Wandungselements des mindestens einen Kolbenelements realisiert ist. Beispielsweise ist das Wandungselement des mindestens einen Kolbenelements ein Wandungselement eines an dem mindestens einen Kolbenelement ausgebildeten Leitungselements, in welchem der Mittelbereich für Fluid ausgebildet ist.
Beispielsweise wirken das mindestens eine Ventilelement und das Wandungselement des mindestens einen Kolbenelements in einem Übergangsbereich zwischen dem Mittelbereich für Fluid und dem Ausgangsbereich für Fluid zusammen.
Beispielsweise ist das Wandungselement des mindestens einen Kolbenelements ein Stirnwandungselement des mindestens einen Kolbenelements, welches an den Ausgangsbereich für Fluid grenzt.
Erfindungsgemäß wird eine Druckspeichervorrichtung für Fluid, insbesondere Wasserstoff, bereitgestellt, welche eine erfindungsgemäße Druckregelungsvorrichtung umfasst.
Beispielsweise ist in der Druckspeichervorrichtung flüssiges und/oder gasförmiges Fluid speicherbar oder gespeichert. Beispielsweise ist in der Druckspeichervorrichtung Fluid mit einem Druck von ca. 700 bar gespeichert.
Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass die Druckspeichervorrichtung kugelförmig und/oder zylinderförmig ausgebildet ist.
Die Einkopplungseinrichtung zur Einkopplung von Fluid in den Eingangsbereich ist beispielsweise innerhalb der Druckspeichervorrichtung angeordnet und die Auskopplungseinrichtung zur Auskopplung von Fluid aus dem Ausgangsbereich ist beispielsweise außerhalb der Druckspeichervorrichtung angeordnet. Beispielsweise entspricht der Bereich innerhalb der Druckspeichervorrichtung dem oben genannten Eingangsumgebungsbereich und der Bereich außerhalb der Speichervorrichtung dem Ausgangsumgebungsbereich.
In dem Eingangsumgebungsbereich und/oder innerhalb der Druckspeichervorrichtung beträgt der Eingangsumgebungsdruck beispielsweise ca. 700 bar und in dem Ausgangsumgebungsbereich und/oder außerhalb der Druckspeichervorrichtung beträgt der Ausgangsumgebungsdruck beispielsweise ca. 0,5 bar.
Beispielsweise sind in dem Ausgangsumgebungsbereich eine Mehrzahl von Druckspeichervorrichtungen angeordnet, welche eine erfindungsgemäße Druckregelungsvorrichtung umfassen.
Beispielsweise ist es vorgesehen, dass aus dem Ausgangsumgebungsbereich Fluid abgeführt wird, beispielsweise um eine Brennstoffzelle zu versorgen. Hierauf sinkt der Ausgangsumgebungsdruck vorübergehend ab. Das Absinken des Ausgangsumgebungsdrucks bewirkt eine Auskopplung von Fluid mittels der Druckregelungsvorrichtung aus der Druckspeichervorrichtung.
Die Druckregelungsvorrichtung und/oder die Druckspeichervorrichtung lassen sich beispielsweise zur Versorgung eines Fahrzeugs mit Fluid zu dessen Antrieb einsetzen. Beispielsweise ist das Fahrzeug ein mit Wasserstoff betriebenes Fahrzeug.
Weiterhin lassen sich die Druckregelungsvorrichtung und/oder die Druckspeichervorrichtung beispielsweise zur Versorgung von Schienenfahrzeugen oder Luftfahrzeugen mit einem Fluid als Kraftstoff verwenden.
Weiterhin lassen sich die Druckregelungsvorrichtung und/oder die Druckspeichervorrichtung beispielsweise zur Versorgung von Gebäuden und/oder Bauwerken und/oder Immobilien mit einem Fluid als Kraftstoff verwenden.
Erfindungsgemäß wird ein eingangs genanntes Verfahren zur Druckregelung mittels einer Druckregelungsvorrichtung bereitgestellt, wobei die Druckregelungsvorrichtung einen Eingangsbereich für Fluid, einen Ausgangsbereich für Fluid und einen Mittelbereich für Fluid zur Herstellung einer fluidwirksamen Verbindung zwischen dem Eingangsbereich und dem Ausgangsbereich umfasst, bei dem Fluid in den Eingangsbereich mittels einer Einkopplungseinrichtung eingekoppelt wird, Fluid aus dem Ausgangsbereich mittels einer Auskopplungseinrichtung ausgekoppelt wird, eine Fluidzufuhr von dem Eingangsbereich in den Mittelbereich mittels einer Eingangsventileinrichtung gesteuert und/oder geregelt wird und bei dem eine Fluidzufuhr von dem Mittelbereich in den Ausgangsbereich mittels einer Ausgangsventileinrichtung gesteuert und/oder geregelt wird, wobei mittels der Einkopplungseinrichtung Fluid mit einem Eingangsdruck oder Eingangsdruckbereich in die Druckregelungsvorrichtung eingekoppelt wird, wobei mittels der Auskopplungseinrichtung Fluid mit einem Ausgangsdruck oder Ausgangsdruckbereich aus der Druckregelungsvorrichtung ausgekoppelt wird, wobei der Eingangsdruck oder Eingangsdruckbereich oberhalb des Ausgangsdrucks oder Ausgangsdruckbereichs liegt und wobei die Eingangsventileinrichtung und die Ausgangsventileinrichtung in Abhängigkeit eines an der Auskopplungseinrichtung anliegenden Ausgangsumgebungsdrucks gesteuert und/oder geregelt werden.
Insbesondere weist das erfindungsgemäße Verfahren ein oder mehrere Merkmale und/oder Vorteile der erfindungsgemäßen Druckregelungsvorrichtung und/oder der erfindungsgemäßen Druckspeichervorrichtung auf.
Insbesondere wird das erfindungsgemäße Verfahren mittels der erfindungsgemäßen Druckregelungsvorrichtung oder der erfindungsgemäßen Druckspeichervorrichtung durchgeführt oder ist mittels der erfindungsgemäßen Druckregelungsvorrichtung oder der erfindungsgemäßen Druckspeichervorrichtung durchführbar.
Falls nicht anders angegeben, ist unter den Angaben „zumindest näherungsweise“ und „ca.“ zu verstehen, dass eine geometrische Form um durchschnittlich höchstens 20% von einer angegebenen idealen geometrischen Form abweicht oder dass ein Wert und/oder ein Abstand und/oder ein Winkel um höchstens 20% von dem angegebenen Wert und/oder Abstand und/oder Winkel abweicht. Eine prozentuale Abweichung einer geometrischen Form von einer idealen geometrischen Form entspricht beispielsweise einer durchschnittlichen Abweichung einer Länge und/oder Breite und/oder Höhe der geometrischen Form von der Breite und/oder Länge und/oder Höhe der idealen geometrischen Form.
Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen dient im Zusammenhang mit den Zeichnungen der näheren Erläuterung der Erfindung. Es zeigen:

1 eine schematische Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels einer Druckregelungsvorrichtung, wobei eine Eingangsventileinrichtung und eine Ausgangsventileinrichtung der Druckregelungsvorrichtung geschlossen sind;
2 eine weitere schematische Schnittansicht der Druckregelungsvorrichtung gemäß 1 mit eingezeichneten Dimensionen;
3 eine schematische Schnittansicht der Druckregelungsvorrichtung gemäß 1, wobei die Eingangsventileinrichtung geschlossen ist und die Ausgangsventileinrichtung geöffnet ist;
4 eine schematische Schnittansicht der Druckregelungsvorrichtung gemäß 1, wobei die Eingangsventileinrichtung und die Ausgangsventileinrichtung geöffnet sind;
5 eine schematische Schnittansicht der Druckregelungsvorrichtung gemäß 1, wobei die Eingangsventileinrichtung geöffnet ist und die Ausgangsventileinrichtung geschlossen ist;
6 eine schematische Schnittansicht einer Druckspeichervorrichtung für Fluid, umfassend eine Druckregelungsvorrichtung;
7 eine schematische Schnittansicht einer Ausführungsform einer Druckregelungsvorrichtung mit integrierter Kanaleinrichtung; und
8 eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform einer Druckregelungsvorrichtung mit integrierter Kanaleinrichtung.

Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in sämtlichen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
Ein Ausführungsbeispiel einer Druckregelungsvorrichtung, welches in 1 gezeigt und dort mit 10 bezeichnet ist, umfasst eine Mehrzahl unterschiedlicher Strömungsbereiche für Fluid. Die Druckregelungsvorrichtung 10 weist einen Eingangsbereich 12 für Fluid und einen Ausgangsbereich 14 für Fluid auf, wobei der Eingangsbereich 12 mittels eines Mittelbereichs 16 für Fluid mit dem Ausgangsbereich 14 fluidwirksam verbindbar ist.
In einem Betriebszustand der Druckregelungsvorrichtung 10 sind der Eingangsbereich 12, der Mittelbereich 16 und der Ausgangsbereich 14 bezüglich einer Haupt-Strömungsrichtung von Fluid aufeinanderfolgend angeordnet.
Der Eingangsbereich 12, der Ausgangsbereich 14 und der Mittelbereich 16 sind innerhalb eines Innenraums 17 eines Gehäuses 18 der Druckregelungsvorrichtung 10 angeordnet. Beispielsweise ist das Gehäuse 18 ein Außengehäuse der Druckregelungsvorrichtung 10, welches den Innenraum 17, und insbesondere den Eingangsbereich 12, den Ausgangsbereich 14 und den Mittelbereich 16, umgibt und/oder umschließt.
Das Gehäuse 18 ist fluiddicht ausgebildet und/oder aus einem fluiddichten Material hergestellt.
Die Druckregelungsvorrichtung 10 und/oder das Gehäuse 18 sind beispielsweise zylinderförmig ausgebildet. Insbesondere sind das Gehäuse 18 und/oder die Druckregelungsvorrichtung 10 im Wesentlichen rotationssymmetrisch bezüglich einer Längsmittelachse 20 ausgebildet.
Der Innenraum 17 des Gehäuses 18 weist einen ersten Teilbereich 22 und einen zweiten Teilbereich 24 auf, welcher mittels eines fluiddichten Wandungselements 26 des Gehäuses 18 von dem ersten Teilbereich 22 getrennt ist. Dieses Wandungselement 26 ist beispielsweise quer und insbesondere senkrecht zu der Längsmittelachse 20 orientiert.
Der erste Teilbereich 22 ist mit dem zweiten Teilbereich 24 über den Mittelbereich 16 fluidisch verbindbar. Dieser Mittelbereich 16 für Fluid ist durch das Wandungselement 26 durchgeführt.
Innerhalb des Gehäuses 18 ist ein relativ zu dem Gehäuse 18 bewegbares und/oder verschiebbares Kolbenelement 28 angeordnet. Beispielsweise erstreckt sich das Kolbenelement 28 zumindest näherungsweise parallel zur Längsmittelachse 20 und/oder ist zumindest näherungsweise parallel zur Längsmittelachse 20 bewegbar und/oder verschiebbar.
In einem räumlichen Mittelbereich 30 und/oder Zentralbereich des Kolbenelements 28 weist das Kolbenelement 28 ein Leitungselement 32 zur Durchströmung mit Fluid auf. Dieses Leitungselement 32 ist beispielsweise hohlzylinderförmig und/oder als Rohr ausgebildet.
Das Kolbenelement 28 ist aus einem fluiddichten Material hergestellt oder besteht aus einem fluiddichten Material.
Das Leitungselement 32 weist einen Strömungsbereich 34 für Fluid auf, welcher in einer zu der Längsmittelachse 20 quer und insbesondere senkrecht orientierten Ebene von einem Wandungselement 36 des Kolbenelements 28 fluiddicht umschlossen ist. Beispielsweise ist das Wandungselement 36 zumindest näherungsweise hohlzylinderförmig und/oder rotationssymmetrisch bezüglich der Längsmittelachse 20 angeordnet.
Der Strömungsbereich 34 entspricht bei dem gezeigten Beispiel dem Mittelbereich 16 für Fluid. Der Mittelbereich 16 für Fluid ist innerhalb des Leitungselements 32 ausgebildet und/oder wird in einer zu der Längsmittelachse 20 quer und insbesondere senkrecht orientierten Ebene durch das Wandungselement 36 begrenzt.
Das Leitungselement 32 und/oder der Strömungsbereich 34 erstrecken sich insbesondere zumindest näherungsweise parallel zu der Längsmittelachse 20.
Der Strömungsbereich 34 und/oder das Wandungselement 36 und/oder das Leitungselement 32 verlaufen von dem ersten Teilbereich 22 in den zweiten Teilbereich 24 des Gehäuses 18. Beispielsweise sind das Leitungselement 32 und/oder das Wandungselement 36 des Kolbenelements 28 durch eine Öffnung 38 durchgeführt, welche an dem Wandungselement 26 des Gehäuses 18 ausgebildet ist.
Das Leitungselement 32 und/oder das Wandungselement 36 sind bezüglich der Öffnung 38 fluiddicht abgedichtet.
Das Leitungselement 32 und/oder das Wandungselement 36 sind bezüglich der Öffnung 38 bewegbar und/oder verschiebbar gelagert. Beispielsweise sind das Leitungselement 32 und/oder das Wandungselement 36 zumindest näherungsweise parallel zur Längsmittelachse 20 bewegbar und/oder verschiebbar.
Das Gehäuse 18 erstreckt sich von einem ersten Stirnwandungselement 40 des Gehäuses 18 zu einem zweiten Stirnwandungselement 42 des Gehäuses 18. Das erste Stirnwandungselement 40 ist zu dem zweiten Stirnwandungselement 42, beispielsweise in Richtung der Längsmittelachse 20, beabstandet angeordnet.
Zwischen dem ersten Stirnwandungselement 40 und dem zweiten Stirnwandungselement 42 ist das Wandungselement 26 des Gehäuses 18 angeordnet, welches den Innenraum 17 des Gehäuses 18 in den ersten Teilbereich 22 und den zweiten Teilbereich 24 unterteilt.
Das erste Stirnwandungselement 40 und/oder das zweite Stirnwandungselement 42 und/oder das Wandungselement 26 sind quer und insbesondere senkrecht zu der Längsmittelachse 20 orientiert.
Ein Verbindungswandungselement 44 des Gehäuses 18 ist zumindest näherungsweise parallel zu der Längsmittelachse 20 und/oder zumindest näherungsweise rotationssymmetrisch bezüglich der Längsmittelachse 20 angeordnet.
Beispielsweise ist das Verbindungswandungselement 44 zumindest näherungsweise zylinderförmig ausgebildet. Beispielsweise ist das Verbindungswandungselement 44 ein äußeres Wandungselement des Gehäuses 18.
Beispielsweise begrenzt das Verbindungswandungselement 44 den Innenraum 17 in einer zu der Längsmittelachse 20 quer und insbesondere senkrecht orientierten Ebene.
Das Verbindungswandungselement 44 ist zwischen dem ersten Stirnwandungselement 40 und dem zweiten Stirnwandungselement 42 angeordnet. Beispielsweise sind das erste Stirnwandungselement 40 und das zweite Stirnwandungselement 42 mittels des Verbindungswandungselements 44 miteinander verbunden.
Der Eingangsbereich 12 für Fluid ist innerhalb des ersten Teilbereichs 22 des Innenraums 17 des Gehäuses 18 angeordnet. Der Eingangsbereich 12 für Fluid erstreckt sich in einer zu der Längsmittelachse 20 quer und insbesondere senkrecht orientierten Ebene von dem Wandungselement 36 des Kolbenelements 28 zu dem Gehäuse 18, beispielsweise zu dem Verbindungswandungselement 44 des Gehäuses 18.
In Richtung der Längsmittelachse 20 erstreckt sich der Eingangsbereich 12 für Fluid zwischen dem ersten Stirnwandungselement 40 des Gehäuses 18 und einem Wandungselement 46 des Kolbenelements 28. Dieses Wandungselement 46 ist quer und insbesondere senkrecht zu der Längsmittelachse 20 orientiert und erstreckt sich von dem Wandungselement 36 und/oder dem Leitungselement 32 zu dem Gehäuse 18, beispielsweise zu dem Verbindungswandungselement 44 des Gehäuses 18.
Beispielsweise ist das Wandungselement 46 scheibenförmig ausgebildet. Beispielsweise ist das Wandungselement 46 an dem Wandungselement 36 und/oder an dem Leitungselement 32 des Kolbenelements 28 angeordnet.
Insbesondere ist das Wandungselement 46 bezüglich des Gehäuses 18 und insbesondere bezüglich des Verbindungswandungselements 44 fluiddicht abgedichtet.
Das Wandungselement 46 ist zwischen dem ersten Stirnwandungselement 40 und dem Wandungselement 26 des Gehäuses 18 angeordnet.
Zwischen dem Wandungselement 46 des Kolbenelements 28 und dem Wandungselement 26 des Gehäuses 18 erstreckt sich ein Druckausgleichsbereich 48 für Fluid. Dieser Druckausgleichsbereich 48 ist in Richtung der Längsmittelachse 20 von den Wandungselementen 46 und 26 begrenzt. In einer zu der Längsmittelachse 20 quer und insbesondere senkrecht orientierten Ebene erstreckt sich der Druckausgleichsbereich 48 für Fluid zwischen dem Wandungselement 36 und/oder dem Leitungselement 32 des Kolbenelements 28 und dem Gehäuse 18, insbesondere dem Verbindungswandungselement 44 des Gehäuses 18.
Der Druckausgleichsbereich 48 für Fluid ist innerhalb des Gehäuses 18 mittels des Wandungselements 46 fluidisch von dem Eingangsbereich 12 für Fluid getrennt.
Dem Eingangsbereich 12 für Fluid ist eine Einkopplungseinrichtung 50 für Fluid zugeordnet, mittels welcher sich Fluid mit einem Eingangsdruck oder Eingangsdruckbereich in den Eingangsbereich 12 einkoppeln lässt.
Zur Einkopplung von Fluid mit dem Eingangsdruck oder Eingangsdruckbereich in den Druckausgleichsbereich 48 für Fluid ist eine weitere Einkopplungseinrichtung 52 für Fluid vorgesehen, welche dem Druckausgleichsbereich 48 für Fluid zugeordnet ist.
Es kann vorgesehen sein, dass die Einkopplungseinrichtung 50 für Fluid eine Einkopplungsventileinrichtung 54 zur Steuerung und/oder Regelung einer Fluidzufuhr in den Eingangsbereich 12 für Fluid umfasst.
Dem Ausgangsbereich 14 für Fluid ist eine Auskopplungseinrichtung 56 für Fluid zugeordnet, mittels welcher sich Fluid mit einem Ausgangsdruck oder Ausgangsdruckbereich aus dem Ausgangsbereich 14 für Fluid auskoppeln lässt.
Beispielsweise sind der Einkopplungseinrichtung 50 und/oder der Einkopplungseinrichtung 52 und/oder der Auskopplungseinrichtung 56 für Fluid jeweils ein oder mehrere Öffnungen 58 zugeordnet, welche an dem Gehäuse 18 ausgebildet sind. Diese Öffnungen 58 sind jeweils von Fluid durchströmbar, so dass sich Fluid in die Druckregelungsvorrichtung 10 einkoppeln bzw. auskoppeln lässt.
Beispielsweise sind der Einkopplungseinrichtung 50 und/oder der Einkopplungseinrichtung 52 für Fluid jeweils ein oder mehrere Öffnungen 58 zugeordnet, welche an dem Verbindungswandungselement 44 ausgebildet sind.
Beispielsweise sind der Auskopplungseinrichtung 56 für Fluid jeweils ein oder mehrere Öffnungen 58 zugeordnet, welche an dem zweiten Stirnwandungselement 42 ausgebildet sind.
Zur Steuerung und/oder Regelung einer Fluidzufuhr von dem Eingangsbereich 12 für Fluid in den Mittelbereich 16 für Fluid umfasst die Druckregelungsvorrichtung 10 eine Eingangsventileinrichtung 60. Diese Eingangsventileinrichtung 60 ist beispielsweise in einem Übergangsbereich 62 für Fluid zwischen dem Eingangsbereich 12 und dem Mittelbereich 16 für Fluid angeordnet und/oder ausgebildet.
Bei dem in 1 gezeigten Beispiel ist die Eingangsventileinrichtung 60 durch ein Zusammenwirken des Kolbenelements 28 mit dem Gehäuse 18 realisiert.
Befindet sich das bewegbare und/oder verschiebbare Kolbenelement 28, wie in 1 gezeigt, in einem ersten Stellungszustand, kontaktiert das Kolbenelement 28 das Gehäuse 18 mechanisch, so dass die Eingangsventileinrichtung 60 geschlossen ist.
Beispielsweise ist an dem ersten Stirnwandungselement 40 ein mit dem Wandungselement 36 des Kolbenelements 28 zusammenwirkendes Ventilelement 64 angeordnet oder ausgebildet. Dieses Ventilelement 64 umfasst beispielsweise eine dem Strömungsbereich 34 und/oder dem Wandungselement 36 zugewandte Erhebung 66.
An einem dem ersten Stirnwandungselement 40 und/oder dem Ventilelement 64 zugewandten ersten Endbereich 68 des Kolbenelements 28 und/oder des Wandungselements 36 weist das Wandungselement 36 dann beispielsweise eine zu der Erhebung 66 korrespondierende Vertiefung 70 und/oder Ausnehmung auf.
Bei dem in 1 gezeigten ersten Stellungszustand des Kolbenelements 28 dringt die Erhebung 66 in die Vertiefung 70 ein. Das Wandungselement 36 des Kolbenelements 28 kontaktiert in dem ersten Endbereich 68 die Erhebung 66 mechanisch und/oder fluiddicht. Die Eingangsventileinrichtung 60 befindet sich in einem geschlossenen Zustand, so dass kein Fluid aus dem Eingangsbereich 12 in den Mittelbereich 16 einströmen kann.
In einem zweiten Stellungszustand des Kolbenelements 28 (4 und 5) ist der erste Endbereich 68 des Kolbenelements 28 und/oder des Wandungselements 36 zu dem ersten Stirnwandungselement 40 und/oder zu der Erhebung 66 beabstandet angeordnet. Zwischen dem ersten Stirnwandungselement 40 und/oder der Erhebung 66 und dem Wandungselement 36 und/oder der Vertiefung 70 ist dann eine Lücke 72 ausgebildet, so dass Fluid von dem Eingangsbereich 12 in den Mittelbereich 16 strömen kann. Die Eingangsventileinrichtung 60 befindet sich in einem geöffneten Zustand.
Das Kolbenelement 28 erstreckt sich, beispielsweise in Richtung der Längsmittelachse 20, von dem ersten Endbereich 68 bis zu einem zweiten Endbereich 74. Der erste Endbereich 68 des Kolbenelements 28 ist in dem ersten Teilbereich 22 angeordnet und der zweite Endbereich 74 ist in dem zweiten Teilbereich 24 angeordnet.
In dem zweiten Endbereich 74 weist das Kolbenelement 28 ein zu der Längsmittelachse 20 und/oder zu dem Wandungselement 36 quer und insbesondere senkrecht orientiertes Stirnwandungselement 76 auf. Dieses Stirnwandungselement 76 erstreckt sich in einer zu der Längsmittelachse 20 und/oder zu dem Wandungselement 36 quer und insbesondere senkrecht orientierten Ebene von dem Wandungselement 36 bis zu dem Gehäuse 18, insbesondere bis zu dem Verbindungswandungselement 44 des Gehäuses 18.
Das Stirnwandungselement 76 ist gegenüber dem Gehäuse 18 und/oder dem Verbindungswandungselement 44 fluiddicht abgedichtet. Beispielsweise kontaktiert das Stirnwandungselement 76 das Gehäuse 18 und/oder das Verbindungswandungselement 44 mechanisch.
Das Stirnwandungselement 76 ist beispielsweise in dem zweiten Endbereich 74 an dem Wandungselement 36 angeordnet. Beispielsweise das Stirnwandungselement 76 scheibenförmig ausgebildet.
Wenn das Kolbenelement 28 einen zweiten Stellungszustand einnimmt ( 4 und 5), kontaktiert das Kolbenelement 28 insbesondere ein Anschlagselement 77 mechanisch, welches beispielsweise an dem Gehäuse 18 angeordnet oder ausgebildet ist. Die Eingangsventileinrichtung 60 ist dann insbesondere vollständig geöffnet.
Beispielsweise ist das Anschlagselement 77 an dem zweiten Stirnwandungselement 42 und/oder an dem Verbindungswandungselement 44 angeordnet oder ausgebildet.
Das Anschlagselement 77 wird beispielsweise von dem Stirnwandungselement 76 mechanisch kontaktiert, wenn das Kolbenelement 28 den zweiten Stellungszustand einnimmt.
Das Kolbenelement 28 lässt sich zwischen dem ersten Stellungszustand und dem zweiten Stellungszustand bewegen und/oder verschieben, wobei das Kolbenelement 28 in dem ersten Stellungszustand das erste Stirnwandungselement 40 mechanisch kontaktiert und in dem zweiten Stellungszustand das Anschlagselement 77 und/oder das zweite Stirnwandungselement 42 mechanisch kontaktiert.
Die Eingangsventileinrichtung 60 lässt sich mittels einer Relativbewegung zwischen dem Kolbenelement 28 und dem Gehäuse 18 steuern und/oder regeln und insbesondere stufenlos steuern und/oder regeln. Das Kolbenelement 28 lässt sich hierzu insbesondere stufenlos zwischen dem ersten Stellungszustand, in welchem die Eingangsventileinrichtung 60 vollständig geschlossen ist, und dem zweiten Stellungszustand, in welchem die Eingangsventileinrichtung 60 vollständig geöffnet ist, bewegen. In entsprechenden Zwischenpositionen des Kolbenelements 28 ist die Eingangsventileinrichtung 60 dann entsprechend teilweise geöffnet.
Der Ausgangsbereich 14 für Fluid erstreckt sich in Richtung der Längsmittelachse 20 zwischen dem Stirnwandungselement 76 des Kolbenelements 28 und dem zweiten Stirnwandungselement 42 des Gehäuses 18. In einer zu der Längsmittelachse quer und insbesondere senkrecht orientierten Ebene erstreckt sich der Ausgangsbereich 14 für Fluid von der Längsmittelachse 20 bis zu dem Gehäuse 18, beispielsweise bis zu dem Verbindungswandungselement 44 des Gehäuses 18.
Zur Steuerung und/oder Regelung einer Fluidzufuhr von dem Mittelbereich 16 für Fluid und/oder dem Strömungsbereich 34 zu dem Ausgangsbereich 14 für Fluid weist die Druckregelungsvorrichtung 10 eine Ausgangsventileinrichtung 78 auf. Diese Ausgangsventileinrichtung 78 ist in einem Übergangsbereich 80 für Fluid von dem Mittelbereich 16 und/oder dem Strömungsbereich 34 in den Ausgangsbereich 14 für Fluid angeordnet und/oder ausgebildet.
Der Ausgangsventileinrichtung 78 ist ein Ventilelement 82 zugeordnet, welches relativ zu dem Gehäuse 18 und/oder relativ zu dem Kolbenelement 28 bewegbar und/oder verschiebbar ist. Beispielsweise ist das Ventilelement 82 zumindest näherungsweise parallel zu der Längsmittelachse 20 bewegbar und/oder verschiebbar.
Das Ventilelement 82 ist beispielsweise an dem zweiten Stirnwandungselement 42 bewegbar und/oder verschiebbar gelagert.
Beispielsweise ist das Ventilelement 82 in eine an dem Wandungselement 36 und/oder an dem Stirnwandungselement 76 ausgebildete Ausnehmung 84 einführbar, so dass der Mittelbereich 16 und/oder der Strömungsbereich 34 gegenüber dem Ausgangsbereich 14 für Fluid fluiddicht geschlossen ist. Diese Ausnehmung 84 ist in dem Übergangsbereich 80 für Fluid angeordnet und/oder ausgebildet.
Wenn das Ventilelement 82, wie in 1 dargestellt, einen ersten Stellungszustand einnimmt, kontaktiert das Ventilelement 82 das Wandungselement 36 und/oder das Stirnwandungselement 76 mechanisch, so dass die Ausgangsventileinrichtung 78 geschlossen ist.
Wenn das Ventilelement 82, wie beispielsweise in den 3 und 4 dargestellt, einen zweiten Stellungszustand einnimmt, ist zwischen dem Kolbenelement 28 und dem Ventilelement 82 eine Lücke 86 ausgebildet, so dass Fluid aus dem Mittelbereich 16 für Fluid in den Ausgangsbereich 14 für Fluid einströmen kann. Die Ausgangsventileinrichtung 78 ist dann zumindest teilweise geöffnet.
Unter dem ersten Stellungszustand und dem zweiten Stellungszustand des Ventilelements 82 ist jeweils ein Stellungszustand und/oder eine Stellung des Ventilelements 82 relativ zu dem Kolbenelement 28 und/oder zu dem Gehäuse 18 zu verstehen.
Die Ausgangsventileinrichtung 78 lässt sich mittels einer Relativbewegung zwischen dem Kolbenelement 28 und dem Ventilelement 82 steuern und/oder regeln und insbesondere stufenlos steuern und/oder regeln.
Die Einkopplungsventileinrichtung 54 ist durch Bewegung und/oder Verschiebung des Kolbenelements 28 steuerbar und/oder regelbar. Beispielsweise ist hierzu der Einkopplungsventileinrichtung 54 ein Wandungselement 88 des Kolbenelements 28 zugeordnet, wobei dieses Wandungselement 88 beispielsweise an dem Wandungselement 36 und/oder an dem Leitungselement 32 angeordnet ist. Das Wandungselement 88 ist beispielsweise quer und insbesondere senkrecht zu der Längsmittelachse 20 und/oder zu dem Wandungselement 36 orientiert.
Durch Bewegung und/oder Verschiebung des Kolbenelements 28 ist das Wandungselement 88 relativ zu dem Gehäuse 18 bewegbar und/oder verschiebbar. Beispielsweise ist das Wandungselement 88 relativ zu einer der Einkopplungsventileinrichtung 54 zugeordneten Öffnung 58a bewegbar und/oder verschiebbar, wobei die Öffnung 58a an dem Gehäuse 18, beispielsweise an dem Verbindungswandungselement 44, ausgebildet ist. Es lässt sich dann durch Relativbewegung des Wandungselements 88 zu der Öffnung 58a die Einkopplungsventileinrichtung 54 öffnen oder schließen.
In einem geöffneten Zustand (1) kann durch die Öffnung 58a Fluid in den Eingangsbereich 12 einströmen. In einem geschlossenen Zustand verschließt das Wandungselement 88 die Öffnung 58a fluiddicht (4 und 5), so dass kein Fluid durch die Öffnung 58a strömen kann.
Die Einkopplungsventileinrichtung 54 und die Eingangsventileinrichtung 60 sind derart angeordnet und ausgebildet, dass die Einkopplungsventileinrichtung 54 einen zu der Eingangsventileinrichtung 60 gegenteiligen Öffnungs- oder Schließzustand einnimmt.
Beispielsweise ist in dem ersten Stellungszustand des Kolbenelements 28 die Einkopplungsventileinrichtung 54 geöffnet und die Eingangsventileinrichtung 60 geschlossen (1) und in dem zweiten Stellungszustand des Kolbenelements 28 die Einkopplungsventileinrichtung 54 geschlossen und die Eingangsventileinrichtung 60 geöffnet (4).
Die Einkopplungsventileinrichtung 54 und die Eingangsventileinrichtung 60 lassen sich durch Bewegung und/oder Verschiebung des Kolbenelements 28 insbesondere stufenlos steuern und/oder regeln.
Innerhalb des zweiten Teilbereichs 24 des Gehäuses 18 ist ein Druckbeaufschlagungsbereich 89 für Fluid angeordnet, welcher innerhalb des Gehäuses 18 von anderen Bereichen für Fluid fluidisch getrennt ist. Insbesondere ist der Druckbeaufschlagungsbereich 89 von dem Eingangsbereich 12, dem Ausgangsbereich 14 und dem Druckausgleichsbereich 48 für Fluid fluidisch getrennt ist.
Der Druckbeaufschlagungsbereich 89 ist insbesondere derart eingerichtet und ausgebildet, dass innerhalb des Druckbeaufschlagungsbereichs 89 ein definierter und/oder konstanter Fluiddruck herrscht.
Mittels des Druckbeaufschlagungsbereichs 89 lässt sich beispielsweise das Stirnwandungselement 76 des Kolbenelements 28 mit einer Druckkraft beaufschlagen, welche durch ein sich innerhalb des Druckbeaufschlagungsbereichs 89 befindliches Fluid auf das Stirnwandungselement 76 ausgeübt wird.
Beispielsweise ist der Druckbeaufschlagungsbereich 89 von dem Ausgangsbereich 14 für Fluid mittels des Stirnwandungselements 76 des Kolbenelements 28 fluidisch getrennt.
Beispielsweise beträgt ein Druck eines sich innerhalb des Druckbeaufschlagungsbereichs 89 befindlichen Fluids ca. 1 bar.
Der Druckbeaufschlagungsbereich 89 ist zwischen dem Wandungselement 26 des Gehäuses 18 und dem zweiten Endbereich 74 und/oder dem Stirnwandungselement 76 des Kolbenelements 28 angeordnet. Beispielsweise erstreckt sich der Druckbeaufschlagungsbereich 89 in Richtung der Längsmittelachse 20 von dem Wandungselement 26 zu dem Stirnwandungselement 76. Beispielsweise erstreckt sich der Druckbeaufschlagungsbereich 89 in einer zu der Längsmittelachse 20 quer und insbesondere senkrecht orientierten Richtung von dem Wandungselement 36 des Kolbenelements 28 zu dem Gehäuse 18, insbesondere zu dem Verbindungswandungselement 44 des Gehäuses 18.
Die Druckregelungsvorrichtung 10 umfasst eine auf das Kolbenelement 28 wirkende Federeinrichtung 90, welche beispielsweise innerhalb des Druckbeaufschlagungsbereichs 89 angeordnet ist. Mittels der Federeinrichtung 90 lässt sich von dem Gehäuse 18 auf das Kolbenelement 28 eine elastische Federkraft ausüben. Beispielsweise umfasst die Federeinrichtung 90 ein oder mehrere elastische Federelemente 92, welche beispielsweise jeweils zwischen dem Wandungselement 26 und dem Stirnwandungselement 76 angeordnet sind.
Beispielsweise ist das Kolbenelement 28 entgegen oder in Richtung einer von der Federeinrichtung 90 ausgeübten elastischen Federkraft von dem ersten Stellungszustand in den zweiten Stellungszustand überführbar.
Weiter umfasst die Druckregelungsvorrichtung 10 eine auf das Ventilelement 82 der Ausgangsventileinrichtung 78 wirkende Federeinrichtung 94, welche beispielsweise zwischen dem zweiten Stirnwandungselement 42 und dem Ventilelement 82 angeordnet ist.
Die Federeinrichtung 94 weist beispielsweise ein oder mehrere elastische Federelemente 96 auf. Diese Federelemente 96 sind beispielsweise zwischen dem zweiten Stirnwandungselement 42 und dem Ventilelement 82 angeordnet.
Das Ventilelement 82 ist entgegen oder in Richtung einer von der Federeinrichtung 94 ausgeübten elastischen Federkraft von dem ersten Stellungszustand in den zweiten Stellungszustand überführbar.
Das Gehäuse 18 der Druckregelungsvorrichtung 10 weist eine Länge L auf (2), wobei eine Längenrichtung zumindest näherungsweise parallel zu der Längsmittelachse 20 orientiert ist. Eine Breite B des Gehäuses 18 ist quer und insbesondere senkrecht zu der Längenrichtung der Länge L orientiert.
Beispielsweise beträgt die Breite B mindestens 35% und/oder höchstens 45% der Länge L. Beispielsweise beträgt die Breite B ca. 41% der Länge L.
Eine Länge L1 des ersten Teilbereichs 22 beträgt beispielsweise ca. 35% der Länge L. Beispielsweise entspricht die Länge L1 einem Abstand zwischen dem ersten Stirnwandungselement 40 und dem Wandungselement 26 des Gehäuses 18.
Eine Länge L2 zwischen dem Wandungselement 26 und dem Anschlagselement 77 beträgt beispielsweise ca. 35% der Länge L.
Eine Länge L3 des Kolbenelements 28 beträgt beispielsweise mindestens 75% und/oder höchstens 85% der Länge L. Beispielsweise beträgt die Länge L3 ca. 78% der Länge L.
Eine Länge L4 des zweiten Teilbereichs 24 beträgt beispielsweise ca. 47% der Länge L. Beispielsweise entspricht die Länge L4 einem Abstand zwischen dem Wandungselement 26 und dem zweiten Stirnwandungselement 42.
Eine Länge L5 des Eingangsbereichs 12 für Fluid beträgt in dem ersten Stellungszustand des Kolbenelements 28 beispielsweise ca. 17% der Länge L.
Eine Länge L6 des Druckausgleichsbereichs 48 für Fluid beträgt in dem ersten Stellungszustand des Kolbenelements 28 beispielsweise ca. 13% der Länge L.
Eine Länge L7 des Ausgangsbereichs 14 für Fluid beträgt in dem ersten Stellungszustand des Kolbenelements 28 beispielsweise ca. 15% der Länge L.
Eine Länge L8 des Druckbeaufschlagungsbereichs 89 beträgt in dem ersten Stellungszustand des Kolbenelements 28 beispielsweise ca. 25 % der Länge L.
Eine jeweilige Längenrichtung der angegebenen Längen L1 bis L8 ist parallel zu der Längenrichtung der Länge L orientiert.
Eine Breite B1 des ersten Teilbereichs 22 und/oder des Eingangsbereichs 12 für Fluid und/oder des Druckausgleichsbereichs 48 für Fluid beträgt beispielsweise mindestens 30% und/oder höchstens 40% der Länge L. Beispielsweise beträgt die Breite B1 ca. 35% der Länge L.
Eine Breite B2 des zweiten Teilbereichs 24 und/oder des Ausgangsbereichs 14 und/oder des Druckbeaufschlagungsbereichs 89 für Fluid beträgt beispielsweise mindestens 30% und/oder höchstens 40% der Länge L. Beispielsweise beträgt die Breite B2 ca. 35% der Länge L. Beispielsweise entspricht die Breite B2 einem Innendurchmesser des Gehäuses 18 und/oder einem zweifachen Abstand zwischen der Längsmittelachse 20 und dem Verbindungswandungselement 44.
Eine jeweilige Breitenrichtung der angegebenen Breiten ist quer und insbesondere senkrecht zu der Längenrichtung der Länge L und/oder quer und insbesondere senkrecht zu der Längsmittelachse 20 orientiert.
Beispielsweise beträgt ein Durchmesser D1 einer der Einkopplungseinrichtung 50 für Fluid zugeordneten Öffnung 58 ca. 3,5% der Länge L.
Beispielsweise beträgt ein Durchmesser einer der Einkopplungseinrichtung 52 für Fluid zugeordneten Öffnung 58 ca. 3,5% der Länge L.
Beispielsweise beträgt ein Durchmesser D3 einer der Auskopplungseinrichtung 56 für Fluid zugeordneten Öffnung 58 ca. 6,0% der Länge L.
Beispielsweise beträgt ein Durchmesser D4 des Mittelbereichs 16 für Fluid und/oder des Leitungselements 32 und/oder des Strömungsbereichs 34 ca. 3,7% der Länge L.
Beispielsweise beträgt ein Durchmesser D5 des Stirnwandungselements 76 ca. 35% der Länge L.
Beispielsweise beträgt ein Außendurchmesser D6 des Wandungselements 36 ca. 8,6% der Länge L.
Beispielsweise beträgt eine Hublänge H des Kolbenelements 28 mindestens 3,0% und/oder Höchstens 5,0% der Länge L. Beispielsweise beträgt die Hublänge H ca. 4,2% der Länge L.
Unter der Hublänge H ist ein maximaler Weg zu verstehen, welchen das Kolbenelement 28 innerhalb des Gehäuses 18 zurücklegen kann. Beispielsweise entspricht die Hublänge H einer Verschiebungsstrecke des Kolbenelements 28 zwischen dem ersten Stellungszustand und dem zweiten Stellungszustand. In dem in 2 gezeigten Beispiel ist die Hublänge H zumindest näherungsweise parallel zu der Längenrichtung der Länge L orientiert.
Die Druckregelungsvorrichtung 10 wird beispielsweise als Komponente einer Druckspeichervorrichtung 98 für Fluid verwendet (6). Die Druckspeichervorrichtung 98 umfasst einen Innenraum 100, in welchem Fluid beispielsweise mit einem Druck von ca. 700 bar speicherbar ist oder gespeichert ist. Das in der Druckspeichervorrichtung 98 gespeicherte Fluid ist beispielsweise Wasserstoff.
Der Innenraum 100 wird von einer Wandung 102 fluiddicht umschlossen. Die Druckspeichervorrichtung 98 ist beispielsweise kugelförmig ausgebildet.
Zur Einkopplung von Fluid in die Druckspeichervorrichtung 98 und/oder zur Druckbetankung der Druckspeichervorrichtung 98 ist eine Einkopplungseinrichtung 104 vorgesehen, welche beispielsweise an der Wandung 102 angeordnet ist.
Die Druckregelungsvorrichtung 10 wird bei der Druckspeichervorrichtung 98 zur Auskopplung von Fluid aus dem Innenraum 100 mit einem definierten Ausgangsdruck oder Ausgangsdruckbereich verwendet.
Bei dem in 6 gezeigten Beispiel ist die Druckregelungsvorrichtung 10 an der Wandung 102 angeordnet. Beispielsweise ist die Druckregelungsvorrichtung 10 durch eine an der Wandung 102 ausgebildete Öffnung 106 durchgeführt, wobei diese Öffnung 106 gegenüber der Druckregelungsvorrichtung 10 fluiddicht abgedichtet ist.
In einem Betriebszustand der Druckregelungsvorrichtung 10 sind die Einkopplungseinrichtung 50 und/oder die Einkopplungseinrichtung 52 für Fluid in einem Eingangsumgebungsbereich 108 angeordnet, wobei in dem Eingangsumgebungsbereich 108 ein Eingangsumgebungsdruck herrscht. Bei dem in 6 gezeigten Beispiel entspricht der Innenraum 100 dem Eingangsumgebungsbereich 108.
Die Auskopplungseinrichtung 56 für Fluid der Druckregelungsvorrichtung 10 ist in einem Ausgangsumgebungsbereich 110 angeordnet, wobei in dem Ausgangsumgebungsbereich 110 ein Ausgangsumgebungsdruck herrscht. Bei dem in 6 gezeigten Beispiel entspricht ein die Druckspeichervorrichtung 98 umgebender Außenraum 112 dem Ausgangsumgebungsbereich 110.
Der in dem Eingangsumgebungsbereich 108 herrschende Eingangsumgebungsdruck beträgt beispielsweise ca. 700 bar und der in dem Ausgangsumgebungsbereich 110 herrschende Ausgangsumgebungsdruck beträgt beispielsweise ca. 0,5 bar.
Beispielsweise wird zur Versorgung einer Brennstoffzelle mit Fluid mittels der Druckspeichervorrichtung 98 aus dem Außenraum 112 Fluid abgeführt, wodurch der Druck in dem Außenraum 112 absinkt. Beispielsweise wird Fluid aus dem Außenraum 112 abgepumpt.
Mittels der Druckregelungsvorrichtung 10 lässt sich durch geregelte Auskopplung von Fluid aus der Druckspeichervorrichtung 98 der Druck innerhalb des Außenraums 112 näherungsweise konstant halten.
Beispielsweise sind in dem Außenraum 112 eine Mehrzahl von Druckspeichervorrichtungen 98 angeordnet und/oder dem Außenraum sind eine Mehrzahl von Druckspeichervorrichtungen 98 zugeordnet.
Die Druckregelungsvorrichtung 10 funktioniert wie folgt:

In einem Betriebszustand der Druckregelungsvorrichtung 10 beträgt der Eingangsumgebungsdruck beispielsweise ca. 700 bar und der Ausgangsumgebungsdruck ca. 0,5 bar. Der Eingangsumgebungsdruck liegt an den Einkopplungseinrichtungen in 50 und 52 für Fluid an und der Ausgangsumgebungsdruck an der Auskopplungseinrichtung 56 für Fluid.

Die Druckregelungsvorrichtung 10 befindet sich zunächst in dem in 1 gezeigten Zustand. Mittels der Einkopplungseinrichtung 50 und der Einkopplungseinrichtung 52 wird Fluid mit einem Eingangsdruck in den Eingangsbereich 12 für Fluid und den Druckausgleichsbereich 48 für Fluid eingekoppelt. Die Einkopplungsventileinrichtung 54 ist geöffnet.
Der Eingangsdruck entspricht insbesondere zumindest näherungsweise dem Eingangsumgebungsdruck in dem Eingangsumgebungsbereich 108.
Das Kolbenelement 28, beispielsweise das Stirnwandungselement 76 des Kolbenelements 28, wird an einer ersten Seite 114 mit einem ersten Druck beaufschlagt und an einer zweiten Seite 116 mit einem zweiten Druck beaufschlagt.
Bei dem gezeigten Beispiel entspricht der erste Druck einem innerhalb des Druckbeaufschlagungsbereichs 89 für Fluid herrschenden Drucks und der zweite Druck einem innerhalb des Ausgangsbereichs 14 für Fluid herrschenden Drucks.
Beispielsweise grenzt die erste Seite 114 des Kolbenelements 28 an den Druckbeaufschlagungsbereich 89 an und/oder begrenzt den Druckbeaufschlagungsbereich 89.
Beispielsweise grenzt die zweite Seite 116 des Kolbenelements 28 an den Ausgangsbereich 14 für Fluid an und/oder begrenzt den Ausgangsbereich 14 für Fluid.
Der in dem Ausgangsbereich 14 für Fluid herrschende Druck entspricht bei der in 1 gezeigten Situation zumindest näherungsweise dem in dem Ausgangsumgebungsbereich 110 herrschenden Ausgangsumgebungsdruck.
Wird der Ausgangsumgebungsdruck verringert, führt dies, beispielsweise aufgrund der Änderung des Ausgangsumgebungsdrucks relativ zu dem in dem Ausgangsbereich 14 für Fluid herrschenden Drucks, zu einer resultierenden Kraft auf das Ventilelement 82 der Ausgangsventileinrichtung 78, sodass sich das Ventilelement 82 in eine von dem Kolbenelement 28 entfernte Richtung bewegt (3). Hierdurch wird die Ausgangsventileinrichtung 78 geöffnet. Beispielsweise nimmt das Ventilelement 82 den zweiten Stellungszustand ein (3).
Ein Absinken des Ausgangsumgebungsdrucks führt auch zu einer Verringerung eines in dem Ausgangsbereich 14 für Fluid herrschenden Drucks, wodurch die zweite Seite 116 des Kolbenelements 28 mit einem entsprechend geringeren Druck beaufschlagt wird. Hieraus ergibt sich eine resultierende Kraft auf das Kolbenelement 28, so dass sich dieses von dem ersten Stellungszustand in Richtung des zweiten Stellungszustands bewegt (4). Sowohl die Eingangsventileinrichtung 60 als auch die Ausgangsventileinrichtung 78 sind zumindest teilweise geöffnet. Dies bewirkt einen Fluidfluss aus dem Eingangsbereich 12 für Fluid über den Mittelbereich 16 für Fluid in den Ausgangsbereich 14 für Fluid (eine Haupt-Strömungsrichtung 118 des Fluids ist in 4 durch Pfeile angedeutet). Das Fluid wird dann mittels der Auskopplungseinrichtung 56 mit einem Ausgangsdruck in den Ausgangsumgebungsbereich ausgekoppelt, so dass in dem Ausgangsumgebungsbereich der Ausgangsumgebungsdruck wieder ansteigt.
Der Ausgangsdruck des ausgekoppelten Fluids wird durch (teilweise) Öffnung und Schließung der Eingangsventileinrichtung 60 und der Ausgangsventileinrichtung 78 gesteuert und/oder geregelt.
Bei dem in 4 gezeigten Zustand ist die Einkopplungsventileinrichtung 54 zumindest teilweise geschlossen. Dies verhindert einen unkontrollierten Übertritt von Fluid aus dem Eingangsumgebungsbereich 108 in den Ausgangsumgebungsbereich 110, wenn die Eingangsventileinrichtung 60 und/oder die Ausgangsventileinrichtung 78 zumindest teilweise geöffnet sind.
Die Auskopplung von Fluid mittels der Auskopplungseinrichtung 56 in den Ausgangsumgebungsbereich 110 sorgt für einen Druckanstieg in dem Ausgangsumgebungsbereich 110. Zudem sinkt der Druck in dem Eingangsbereich 12 für Fluid gegenüber dem Druck in dem Druckausgleichsbereich 48 für Fluid ab.
Durch den Anstieg des Ausgangsumgebungsdrucks wird eine Bewegung des Ventilelements 82 in Richtung des Kolbenelements 28 bewirkt, wodurch die Ausgangsventileinrichtung 78 geschlossen wird (5).
Durch einen Druckanstieg in dem Ausgangsbereich 14 für Fluid wirkt eine resultierende Kraft auf das Kolbenelement 28, wodurch das Kolbenelement 28 von dem zweiten Stellungszustand in Richtung des ersten Stellungszustands bewegt wird.
Infolgedessen wird die Eingangsventileinrichtung 60 geschlossen und die Einkopplungsventileinrichtung 54 geöffnet. Es tritt wieder der in 1 gezeigte Zustand ein.
Die vorstehend beschriebenen Schritte wiederholen sich entsprechend, wenn der Ausgangsumgebungsdruck unter einen bestimmten Schwellenwert absinkt.
Mittels der Federeinrichtungen 90 und 94 lässt sich der Bewegungsablauf des Kolbenelements 28 und des Ventilelements 82 definieren. Durch entsprechende Wahl der Federhärten lassen sich beispielsweise der Eingangsdruck und/oder der Ausgangsdruck und/oder der Schwellenwert definieren. Dadurch lässt sich die Druckregelungsvorrichtung an unterschiedliche Druckverhältnisse anpassen.
Im Betrieb der Druckregelungsvorrichtung 10 erfolgt innerhalb der Druckregelungsvorrichtung 10 insbesondere eine stufenweise Druckreduzierung. Beispielsweise beträgt ein Druck innerhalb des Eingangsbereichs 12 für Fluid ca. 700 bar, ein Druck innerhalb des Mittelbereichs 16 für Fluid ca. 50-150 bar und ein Druck innerhalb des Ausgangsbereichs für Fluid ca. 0,5 bar.
Bei einer in 7 gezeigten Variante der Druckregelungsvorrichtung 10 ist eine Kanaleinrichtung 120 vorgesehen, mittels welcher Fluid aus einem Trennbereich 122 der Druckregelungsvorrichtung 10 auskoppelbar ist, wobei mittels des Trennbereichs 122 der Eingangsbereich 12 und/oder der Druckausgleichsbereich 48 für Fluid von dem Druckbeaufschlagungsbereich 89 für Fluid fluidisch getrennt sind.
Der Mittelbereich 16 für Fluid ist durch den Trennbereich 122 durchgeführt und/oder von dem Trennbereich 122 fluidisch getrennt.
Beispielsweise ist der Trennbereich 122 zumindest teilweise durch das Wandungselement 26 des Gehäuses 18 gebildet und/oder mittels des Wandungselements 26 realisiert.
Bei dem in 7 gezeigten Beispiel ist mittels der Kanaleinrichtung 120 eine fluidwirksame Verbindung zwischen der Öffnung 28 des Wandungselements 26 und dem Ausgangsumgebungsbereich 110 hergestellt. Beispielsweise ist die Kanaleinrichtung 120 in das Gehäuse 18 integriert. Beispielsweise ist die Kanaleinrichtung 120 durch das Wandungselement 26 und/oder durch das Verbindungswandungselement 44 durchgeführt.
Die Kanaleinrichtung 120 ist von dem Mittelbereich 16 und/oder dem Strömungsbereich 34 und/oder dem Eingangsbereich 12 und/oder dem Druckausgleichsbereich 48 und/oder dem Druckbeaufschlagungsbereich 89 für Fluid fluidisch getrennt.
Bei dem gezeigten Beispiel grenzt die Kanaleinrichtung 120 an das Leitungselement 32 und/oder an das Wandungselement 36 und/oder an die Öffnung 28 an.
Beispielsweise umfasst die Kanaleinrichtung 120 ein oder mehrere Kanäle 124 zur Durchströmung mit Fluid.
Im Betrieb der Druckregelungsvorrichtung 10 kann es trotz der fluidischen Trennung zwischen dem Eingangsbereich 12, dem Druckausgleichsbereich 48 und dem Druckausgleichsbereich 48 dazu kommen, dass Fluid von dem Eingangsbereich und/oder dem Druckausgleichsbereich 48 in den Druckbeaufschlagungsbereich 89 diffundiert.
Mittels der Kanaleinrichtung 120 lässt sich von dem Eingangsbereich 12 und/oder dem Druckausgleichsbereich 48 für Fluid zu dem Druckbeaufschlagungsbereich 89 für Fluid diffundierendes Fluid auskoppeln. Es lässt sich dadurch ein Anstieg eines Fluiddrucks innerhalb des Druckbeaufschlagungsbereichs 89 vermeiden. Dadurch lässt sich der Druck innerhalb des Druckbeaufschlagungsbereichs 89 zumindest näherungsweise konstant halten.
Bei der in 8 gezeigten Variante der Druckregelungsvorrichtung 10 ist eine Kanaleinrichtung 126 vorgesehen, mittels welcher Fluid aus dem Druckbeaufschlagungsbereich 89 auskoppelbar ist. Beispielsweise ist mittels der Kanaleinrichtung 126 eine fluidwirksame Verbindung zwischen dem Druckbeaufschlagungsbereich 89 und dem Ausgangsumgebungsbereich 110 herstellbar.
Zur Steuerung und/oder Regelung einer Auskopplung von Fluid aus dem Druckbeaufschlagungsbereich 89 mittels der Kanaleinrichtung 126 ist der Kanaleinrichtung 126 eine Ventileinrichtung 128 zugeordnet.
Im Betrieb der Druckregelungsvorrichtung 10 kann es vorkommen, dass Fluid, beispielsweise aus dem Eingangsbereich 12 und/oder dem Druckausgleichsbereich 48 für Fluid, durch die Öffnung 38 (ungewollt) in den Druckbeaufschlagungsbereich 89 für Fluid diffundiert.
Mittels der Kanaleinrichtung 126 und/oder der Ventileinrichtung 128 lässt sich Fluid aus dem Druckbeaufschlagungsbereich 89 bei Bedarf auskoppeln. Dadurch lässt sich ein Druckanstieg in dem Druckbeaufschlagungsbereich 89 vermeiden und/oder ein Druck in dem Druckbeaufschlagungsbereich 89 lässt sich dadurch zumindest näherungsweise konstant halten.
Die in den 7 und 8 gezeigten Varianten der Druckregelungsvorrichtung 10 sind grundsätzlich gleichartig ausgebildet wie die vorstehend beschriebene Variante gemäß den 1 bis 6 und weisen grundsätzlich die gleiche Funktionsweise auf wie die vorstehend beschriebene Variante gemäß den 1 bis 6.
Bezugszeichenliste

L: Länge
L1: Länge
L2: Länge
L3: Länge
L4: Länge
L5: Länge
L6: Länge
L7: Länge
L8: Länge
B: Breite
B1: Breite
B2: Breite
D: Durchmesser
D1: Durchmesser
D2: Durchmesser
D3: Durchmesser
D4: Durchmesser
D5: Durchmesser
D6: Durchmesser
H: Hublänge
10: Druckregelungsvorrichtung
12: Eingangsbereich für Fluid
14: Ausgangsbereich für Fluid
16: Mittelbereich für Fluid
17: Innenraum
18: Gehäuse
20: Längsmittelachse
22: erster Teilbereich
24: zweiter Teilbereich
26: Wandungselement
28: Kolbenelement
30: räumlicher Mittelbereich/Zentralbereich
32: Leitungselement
34: Strömungsbereich
36: Wandungselement
38: Öffnung
40: erstes Stirnwandungselement
42: zweites Stirnwandungselement
44: Verbindungswandungselement
46: Wandungselement
48: Druckausgleichsbereich für Fluid
50: Einkopplungseinrichtung für Fluid
52: Einkopplungseinrichtung für Fluid
54: Einkopplungsventileinrichtung
56: Auskopplungseinrichtung für Fluid
58: Öffnung
58a: Öffnung
60: Eingangsventileinrichtung
62: Übergangsbereich für Fluid
64: Ventilelement
66: Erhebung
68: erster Endbereich
70: Vertiefung
72: Lücke
74: zweiter Endbereich
76: Stirnwandungselement
78: Ausgangsventileinrichtung
80: Übergangsbereich für Fluid
82: Ventilelement
84: Ausnehmung
86: Lücke
88: Wandungselement
89: Druckbeaufschlagungsbereich für Fluid
90: Federeinrichtung
92: Federelement
94: Federeinrichtung
96: Federelement
98: Druckspeichervorrichtung
100: Innenraum
102: Wandung
104: Einkopplungseinrichtung
106: Öffnung
108: Eingangsumgebungsbereich
110: Ausgangsumgebungsbereich
112: Außenraum
114: erste Seite
116: zweite Seite
118: Hauptströmungsrichtung
120: Kanaleinrichtung
122: Trennbereich
124: Kanal
126: Kanaleinrichtung
128: Ventileinrichtung

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 Patentliteratur

DE 102010044035 B4 [0004]

Claims

Druckregelungsvorrichtung, umfassend einen Eingangsbereich (12) für Fluid, einen Ausgangsbereich (14) für Fluid und einen Mittelbereich (16) für Fluid zur Herstellung einer fluidwirksamen Verbindung zwischen dem Eingangsbereich (12) und dem Ausgangsbereich (14), eine Einkopplungseinrichtung (50) zur Einkopplung von Fluid in den Eingangsbereich (12), eine Auskopplungseinrichtung (56) zur Auskopplung von Fluid aus dem Ausgangsbereich (14), eine Eingangsventileinrichtung (60) zur Steuerung und/oder Regelung einer Fluidzufuhr von dem Eingangsbereich (12) in den Mittelbereich (16) und eine Ausgangsventileinrichtung (78) zur Steuerung und/oder Regelung einer Fluidzufuhr von dem Mittelbereich (16) in den Ausgangsbereich (14), wobei mittels der Einkopplungseinrichtung (50) Fluid mit einem Eingangsdruck oder Eingangsdruckbereich in die Druckregelungsvorrichtung einkoppelbar ist oder eingekoppelt wird, wobei mittels der Auskopplungseinrichtung (56) Fluid mit einem Ausgangsdruck oder Ausgangsdruckbereich aus der Druckregelungsvorrichtung auskoppelbar ist oder ausgekoppelt wird, wobei der Eingangsdruck oder Eingangsdruckbereich oberhalb des Ausgangsdrucks oder Ausgangsdruckbereichs liegt, und wobei die Eingangsventileinrichtung (60) und die Ausgangsventileinrichtung (78) in Abhängigkeit eines an der Auskopplungseinrichtung (56) anliegenden Ausgangsumgebungsdrucks steuerbar und/oder regelbar sind oder gesteuert und/oder geregelt werden.
Druckregelungsvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Druckausgleichsbereich (48) für Fluid, welcher innerhalb der Druckregelungsvorrichtung fluidisch von dem Eingangsbereich (12) für Fluid getrennt ist, wobei in den Druckausgleichsbereich (48) Fluid mit dem Eingangsdruck oder Eingangsdruckbereich einkoppelbar ist oder eingekoppelt wird.
Druckregelungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingangsdruck mindestens 0,1 bar und/oder höchstens 1000 bar beträgt, und insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass der Eingangsdruck mindestens 200 bar und/oder höchstens 750 bar beträgt.
Druckregelungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgangsdruck mindestens 0,1 bar und/oder höchstens 10 bar beträgt, und insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgangsdruck mindestens 0,4 bar und/oder höchstens 5,0 bar beträgt.
Druckregelungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verringerung des Ausgangsumgebungsdrucks unter einen ersten Schwellenwert eine Öffnung der Eingangsventileinrichtung (60) und/oder der Ausgangsventileinrichtung (78) bewirkt, und/oder dass eine Erhöhung des Ausgangsumgebungsdrucks über einen zweiten Schwellenwert eine Schließung der Eingangsventileinrichtung (60) und/oder der Ausgangsventileinrichtung (78) bewirkt.
Druckregelungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Eingangsventileinrichtung (60) und/oder der Ausgangsventileinrichtung (78) eine Fluidzufuhr stufenlos steuerbar und/oder regelbar ist oder gesteuert und/oder geregelt wird.
Druckregelungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingangsbereich (12) und/oder der Mittelbereich (16) und/oder der Ausgangsbereich (14) innerhalb eines Gehäuses (18) der Druckregelungsvorrichtung angeordnet sind.
Druckregelungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Innenraum (17) des Gehäuses (18) einen ersten Teilbereich (22) und einen zweiten Teilbereich (24) aufweist, wobei der erste Teilbereich (22) von dem zweiten Teilbereich (24) mittels mindestens eines fluiddichten Wandungselements (26) des Gehäuses (18) getrennt ist, wobei der Eingangsbereich (12) für Fluid innerhalb des ersten Teilbereichs (22) angeordnet ist und der Ausgangsbereich (14) für Fluid innerhalb des zweiten Teilbereichs (24) angeordnet ist, und wobei der Mittelbereich (16) für Fluid von dem ersten Teilbereich (22) in den zweiten Teilbereich (24) verläuft und durch das mindestens eine Wandungselement (26) durchgeführt ist.
Druckregelungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine der Einkopplungseinrichtung (50) zugeordnete Einkopplungsventileinrichtung (54), mittels welcher die Einkopplung von Fluid in den Eingangsbereich (12) steuerbar und/oder regelbar ist oder gesteuert und/oder geregelt wird, und insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass die Einkopplungsventileinrichtung (54) derart eingerichtet und ausgebildet ist, dass die Einkopplungsventileinrichtung (54) einen zu der Eingangsventileinrichtung (60) invertierten Öffnungs-und Schließzustand einnimmt.
Druckregelungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens ein relativ zu einem Gehäuse (18) der Druckregelungsvorrichtung bewegbares und/oder verschiebbares Kolbenelement (28), wobei das mindestens eine Kolbenelement (28) von dem Eingangsbereich (12) für Fluid zu dem Ausgangsbereich (14) für Fluid verläuft, wobei der Mittelbereich (16) für Fluid an dem mindestens einen Kolbenelements angeordnet oder ausgebildet ist, wobei durch Bewegung und/oder Verschiebung des mindestens einen Kolbenelements (28) die Eingangsventileinrichtung (60) steuerbar und/oder regelbar ist und wobei das mindestens eine Kolbenelement (28) von einem ersten Stellungszustand, in welchem die Eingangsventileinrichtung (60) geschlossen ist, in einen zweiten Stellungszustand, in welchem die Eingangsventileinrichtung (60) geöffnet ist, bewegbar und/oder verschiebbar ist.
Druckregelungsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich das mindestens eine Kolbenelement (28) von einem ersten Teilbereich (22) eines Innenraums (17) des Gehäuses (18) in einen zweiten Teilbereich (24) des Innenraums (17) des Gehäuses (18) erstreckt, wobei der erste Teilbereich (22) von dem zweiten Teilbereich (24) mittels mindestens eines fluiddichten Wandungselements (26) des Gehäuses (18) getrennt ist, wobei der Eingangsbereich (12) für Fluid innerhalb des ersten Teilbereichs (22) angeordnet ist und der Ausgangsbereich (14) für Fluid innerhalb des zweiten Teilbereichs (24) angeordnet ist, und wobei das mindestens eine Kolbenelement (28) durch das mindestens eine fluiddichte Wandungselement (26) durchgeführt ist.
Druckregelungsvorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Kolbenelement (28) mindestens ein Leitungselement (32) aufweist, wobei innerhalb des mindestens einen Leitungselements (32) der Mittelbereich (16) für Fluid ausgebildet ist, und insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Leitungselement (32) als Rohrelement und/oder zumindest näherungsweise zylinderförmig ausgebildet ist.
Druckregelungsvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingangsbereich (12) für Fluid und/oder ein zu dem Eingangsbereich (12) für Fluid benachbarter Druckausgleichsbereich (48) für Fluid zwischen dem mindestens einen Leitungselement (32) und dem Gehäuse (18) der Druckregelungsvorrichtung angeordnet sind, und/oder dass der Eingangsbereich (12) für Fluid von einem zu dem Eingangsbereich (12) für Fluid benachbarten Druckausgleichsbereich (48) für Fluid mittels eines Wandungselements (46) des mindestens einen Kolbenelements (28) fluidisch getrennt ist.
Druckregelungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, gekennzeichnet durch einen Druckbeaufschlagungsbereich (89) für Fluid, wobei innerhalb des Druckbeaufschlagungsbereichs (89) Fluid mit einem ersten Druck anordenbar ist oder angeordnet wird, wobei das mindestens eine Kolbenelement (28) eine erste Seite (114) zur Beaufschlagung des mindestens einen Kolbenelements (28) mit dem ersten Druck aufweist und eine zweite Seite (116) zur Beaufschlagung des mindestens einen Kolbenelements (28) mit einem in dem Ausgangsbereich (14) für Fluid herrschenden zweiten Druck.
Druckregelungsvorrichtung nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch eine Kanaleinrichtung (120; 126), mittels welcher Fluid aus dem Druckbeaufschlagungsbereich (89) aus der Druckregelungsvorrichtung auskoppelbar ist oder ausgekoppelt wird, und/oder gekennzeichnet durch eine Kanaleinrichtung (120; 126), mittels welcher Fluid aus einem Trennbereich (122) der Druckregelungsvorrichtung aus der Druckregelungsvorrichtung auskoppelbar ist oder ausgekoppelt wird, wobei mittels des Trennbereichs (122) der Eingangsbereich (12) und/oder ein Druckausgleichsbereich (48) für Fluid von dem Druckbeaufschlagungsbereich (89) und/oder von dem Ausgangsbereich (14) für Fluid fluidisch getrennt ist.
Druckregelungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, gekennzeichnet durch eine auf das mindestens eine Kolbenelement (28) wirkende Federeinrichtung (90), wobei das mindestens eine Kolbenelement (28) entgegen und/oder in Richtung einer von der Federeinrichtung (90) ausgeübten elastischen Federkraft von dem ersten Stellungszustand in den zweiten Stellungszustand bewegbar und/oder verschiebbar ist.
Druckregelungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsventileinrichtung (78) mindestens ein relativ zu dem Gehäuse (18) und/oder relativ zu dem mindestens einen Kolbenelement (28) bewegbares und/oder verschiebbares Ventilelement (82) aufweist, wobei das mindestens eine Ventilelement (82) von einem ersten Stellungszustand, in welchem die Ausgangsventileinrichtung (78) geschlossen ist, in einen zweiten Stellungszustand, in welchem die Ausgangsventileinrichtung (78) geöffnet ist, bewegbar und/oder verschiebbar ist.
Druckregelungsvorrichtung nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch eine auf das mindestens eine Ventilelement (82) wirkende Federeinrichtung (94), wobei das mindestens eine Ventilelement (82) entgegen und/oder in Richtung einer von der Federeinrichtung (94) ausgeübten elastischen Federkraft von dem ersten Stellungszustand in den zweiten Stellungszustand bewegbar und/oder verschiebbar ist.
Druckspeichervorrichtung für Fluid, insbesondere Wasserstoff, umfassend eine Druckregelungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 18.
Verfahren zur Druckregelung mittels einer Druckregelungsvorrichtung, umfassend einen Eingangsbereich (12) für Fluid, einen Ausgangsbereich (14) für Fluid und einen Mittelbereich (16) für Fluid zur Herstellung einer fluidwirksamen Verbindung zwischen dem Eingangsbereich (12) und dem Ausgangsbereich (14), bei dem Fluid in den Eingangsbereich (12) mittels einer Einkopplungseinrichtung (50) eingekoppelt wird, Fluid aus dem Ausgangsbereich (14) mittels einer Auskopplungseinrichtung (56) ausgekoppelt wird, eine Fluidzufuhr von dem Eingangsbereich (12) in den Mittelbereich (16) mittels einer Eingangsventileinrichtung (60) gesteuert und/oder geregelt wird und bei dem eine Fluidzufuhr von dem Mittelbereich (16) in den Ausgangsbereich (14) mittels einer Ausgangsventileinrichtung (78) gesteuert und/oder geregelt wird, wobei mittels der Einkopplungseinrichtung (50) Fluid mit einem Eingangsdruck oder Eingangsdruckbereich in die Druckregelungsvorrichtung eingekoppelt wird, wobei mittels der Auskopplungseinrichtung (56) Fluid mit einem Ausgangsdruck oder Ausgangsdruckbereich aus der Druckregelungsvorrichtung ausgekoppelt wird, wobei der Eingangsdruck oder Eingangsdruckbereich oberhalb des Ausgangsdrucks oder Ausgangsdruckbereichs liegt und wobei die Eingangsventileinrichtung (60) und die Ausgangsventileinrichtung (78) in Abhängigkeit eines an der Auskopplungseinrichtung (56) anliegenden Ausgangsumgebungsdrucks gesteuert und/oder geregelt werden.