DE102020201162A1 - Tankvorrichtung zur Speicherung eines gasförmigen Mediums für ein Brennstoffzellensystem - Google Patents
Tankvorrichtung zur Speicherung eines gasförmigen Mediums für ein Brennstoffzellensystem Download PDFInfo
- Publication number
- DE102020201162A1 DE102020201162A1 DE102020201162.1A DE102020201162A DE102020201162A1 DE 102020201162 A1 DE102020201162 A1 DE 102020201162A1 DE 102020201162 A DE102020201162 A DE 102020201162A DE 102020201162 A1 DE102020201162 A1 DE 102020201162A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- valve
- tank
- housing
- tank device
- screw
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K1/00—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces
- F16K1/30—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces specially adapted for pressure containers
- F16K1/301—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces specially adapted for pressure containers only shut-off valves, i.e. valves without additional means
- F16K1/302—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces specially adapted for pressure containers only shut-off valves, i.e. valves without additional means with valve member and actuator on the same side of the seat
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
- F16K31/02—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
- F16K31/06—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid
- F16K31/0644—One-way valve
- F16K31/0651—One-way valve the fluid passing through the solenoid coil
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
- F16K31/02—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
- F16K31/06—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid
- F16K31/0644—One-way valve
- F16K31/0655—Lift valves
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C13/00—Details of vessels or of the filling or discharging of vessels
- F17C13/04—Arrangement or mounting of valves
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2201/00—Vessel construction, in particular geometry, arrangement or size
- F17C2201/01—Shape
- F17C2201/0104—Shape cylindrical
- F17C2201/0109—Shape cylindrical with exteriorly curved end-piece
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2201/00—Vessel construction, in particular geometry, arrangement or size
- F17C2201/05—Size
- F17C2201/056—Small (<1 m3)
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2201/00—Vessel construction, in particular geometry, arrangement or size
- F17C2201/05—Size
- F17C2201/058—Size portable (<30 l)
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
- F17C2203/06—Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
- F17C2203/0602—Wall structures; Special features thereof
- F17C2203/0612—Wall structures
- F17C2203/0614—Single wall
- F17C2203/0617—Single wall with one layer
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2205/00—Vessel construction, in particular mounting arrangements, attachments or identifications means
- F17C2205/03—Fluid connections, filters, valves, closure means or other attachments
- F17C2205/0302—Fittings, valves, filters, or components in connection with the gas storage device
- F17C2205/0323—Valves
- F17C2205/0326—Valves electrically actuated
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2205/00—Vessel construction, in particular mounting arrangements, attachments or identifications means
- F17C2205/03—Fluid connections, filters, valves, closure means or other attachments
- F17C2205/0302—Fittings, valves, filters, or components in connection with the gas storage device
- F17C2205/0382—Constructional details of valves, regulators
- F17C2205/0385—Constructional details of valves, regulators in blocks or units
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2221/00—Handled fluid, in particular type of fluid
- F17C2221/01—Pure fluids
- F17C2221/012—Hydrogen
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2223/00—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
- F17C2223/01—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the phase
- F17C2223/0107—Single phase
- F17C2223/0123—Single phase gaseous, e.g. CNG, GNC
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2223/00—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
- F17C2223/03—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the pressure level
- F17C2223/036—Very high pressure (>80 bar)
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2270/00—Applications
- F17C2270/01—Applications for fluid transport or storage
- F17C2270/0165—Applications for fluid transport or storage on the road
- F17C2270/0168—Applications for fluid transport or storage on the road by vehicles
- F17C2270/0178—Cars
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2270/00—Applications
- F17C2270/01—Applications for fluid transport or storage
- F17C2270/0165—Applications for fluid transport or storage on the road
- F17C2270/0184—Fuel cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/32—Hydrogen storage
Abstract
Tankvorrichtung (1) zur Speicherung eines gasförmigen Mediums, insbesondere Wasserstoff, mit einer Ventilvorrichtung (2) und einem Tank (10), wobei die Ventilvorrichtung (2) ein Ventilgehäuse (20) mit einer Längsachse (11) aufweist. In dem Ventilgehäuse (20) ist ein entlang der Längsachse (11) bewegliches Ansteuerventilelement (18) angeordnet, welches Ansteuerventilelement (18) zum Öffnen und Schließen einer Auslassöffnung (31) mit einem Ventilsitz (40) zusammenwirkt und so ein Ansteuerventil (44) ausbildet Weiterhin ist die Ventilvorrichtung (2) mittels einer Magnetspule (14) steuerbar. Darüber hinaus umfasst die Tankvorrichtung (1) ein Einschraubgehäuseelement (24), wobei die Ventilvorrichtung (2) mittels des Einschraubgehäuseelements (24) in einem Halsbereich (6) des Tanks (10) fest integriert ist, wobei die Ventilvorrichtung (2) mittels eines Tankdrucks in dem Tank (10) und mittels einer Feder (26) bei ausgeschalteter Magnetspule (14) in einer geschlossenen Position angeordnet ist.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Tankvorrichtung für einen Brennstoffzellentank, insbesondere zur Speicherung von Wasserstoff, beispielsweise zur Anwendung in Fahrzeugen mit Brennstoffzellenantrieb.
- Stand der Technik
- Die
DE 10 2018 201 055 A1 beschreibt eine Tankvorrichtung mit mindestens zwei Speichereinheiten, welche jeweils ein Steuerventil aufweisen, und welche über ein Leitungssystem mit einer Ausgangsleitung verbunden sind. Dabei ist mindestens ein Steuerventil mindestens einer Speichereinheit als Hauptventil ausgebildet, und mindestens ein Steuerventil mindestens einer Speichereinheit ist als Nebenventil ausgebildet, wobei das Hauptventil und das Nebenventil unterschiedlich ausgebildet sind. - Die Sicherheitsvorrichtungen für solch eine Tankvorrichtung sind normiert. Dabei muss jede Tankvorrichtung solch ein Absperrventil aufweisen. So kann das Absperrventil bei einer Beschädigung der Tankvorrichtung hervorgerufen durch einen Unfall des Fahrzeugs mit Brennstoffzellenantrieb oder bei einem Bruch einer Leitung der Tankvorrichtung die Tankbehälter verschließen, so dass kein Gas aus der Tankvorrichtung austreten kann.
- Aufgrund der hohen Sicherheitsanforderungen an die Absperrventile und aufgrund hoher Systemdrücke von beispielsweise 800 bar oder mehr sind solche Absperrventile konstruktiv sehr herausfordernd und weisen einen großen Bauraum auf. Dies erhöht wiederum das Gesamtgewicht der gesamten Tankvorrichtung, was im Falle eines Unfalls des Fahrzeugs mit Brennstoffzellenantrieb zu hohen auftretenden Beschleunigungskräften und möglichen Verformungen der Ventilvorrichtung oder der Tankvorrichtung führen kann.
- Vorteile der Erfindung
- Die erfindungsgemäße Tankvorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass das jeweilige Absperrventil in der Tankvorrichtung einen kompakten und kostengünstigen Aufbau aufweist, wobei die hohen Sicherheitsanforderungen bezüglich Gasdichtheit zu jeder Zeit erfüllt sind.
- Dazu weist die Tankvorrichtung zur Speicherung eines gasförmigen Mediums, insbesondere Wasserstoff, eine Ventilvorrichtung und einen Tank auf. Die Ventilvorrichtung weist ein Ventilgehäuse mit einer Längsachse auf, in welchem Ventilgehäuse ein entlang der Längsachse bewegliches Ansteuerventilelement angeordnet ist. Das Ansteuerventilelement wirkt zum Öffnen und Schließen einer Auslassöffnung mit einem Ventilsitz zusammen und bildet so ein Ansteuerventil aus. Die Ventilvorrichtung ist dabei mittels einer Magnetspule ansteuerbar. Darüber hinaus umfasst die Tankvorrichtung ein Einschraubgehäuseelement, wobei die Ventilvorrichtung mittels des Einschraubgehäuseelements in einem Halsbereich des Tanks fest integriert ist. Außerdem ist die Ventilvorrichtung mittels eines Tankdrucks in dem Tank und mittels einer Feder bei ausgeschalteter Magnetspule in einer geschlossenen Position angeordnet.
- Auf diese Weise kann ein kompakt konstruiertes, einfachschaltendes Absperrventil erzielt werden, das aufgrund der integrierten Bauweise die Sicherheitsanforderungen erfüllt und eine Kostenersparnis erzielt. Außerdem ist insbesondere bei ausgeschalteter Magnetspule gesichert, dass kein gasförmiges Medium, insbesondere Wasserstoff, aus dem Tank über die Ventilvorrichtung entweichen kann, da aufgrund des Druckunterschieds zwischen dem Tank und dem Durchlasskanal und der Kraft der Feder das Ansteuerventilelement an den Ventilsitz gedrückt wird.
- Weiterhin ergeben sich aufgrund der konstruktiven Auslegung, die Ventilvorrichtung außerhalb des Tanks anzuordnen und der daraus resultierenden reduzierten Druckangriffsfläche deutlich kleinere axiale Druckkräfte. Diese kleineren Druckangriffsflächen reduzieren bei hohen Drücken die Bauteilbelastungen erheblich, was sich in geringeren Verformungen, Verschleiß und Dichtheitseinflüssen widerspiegelt und somit eine höhere Lebensdauer der Tankvorrichtung erzielt wird.
- Montagetechnisch kann die Ventilvorrichtung unabhängig von dem Tank montiert, geprüft und versandt werden. Dies ist besonders für die Auslegung der Montagelinien, Lagerung und Transport sowie im Service Fall und den damit verbunden geringeren Betriebskosten von großer Bedeutung.
- In erster vorteilhafter Weiterbildung ist es vorgesehen, dass das Einschraubgehäuseelement eine Anformung mit einem ersten Gewinde und ein topfförmiges Ende mit einem zweiten Gewinde aufweist.
- In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteilhaft vorgesehen, dass in dem Einschraubgehäuseelement ein Durchgangskanal ausgebildet ist, über welchen Durchgangskanal der Tank mit der Ventilvorrichtung verbunden ist. Dies führt zu einer höheren Robustheit des gesamten Tanks, insbesondere im Falle eines Unfalls.
- In vorteilhafter Weiterbildung ist es vorgesehen, dass der Ventilsitz stromabwärts an dem Ventilgehäuse und an der Auslassöffnung ausgebildet ist und die zylinderförmige Auslassöffnung in einen zylinderförmigen Durchlasskanal mündet, wobei ein Durchmesser D des Durchlasskanals größer ist als ein Durchmesser d der Auslassöffnung. Ein Vorteil ist, dass auf diese Weise durch die entsprechenden Druckverhältnisse eine Kraft in Richtung geschlossener Position der Ventilvorrichtung auf die Ventilvorrichtung ausgeübt wird.
- In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteilhaft vorgesehen, dass der Durchlasskanal mittels eines konischen Übergangsbereichs in die Auslassöffnung übergeht.
- In vorteilhafter Weiterbildung ist es vorgesehen, dass die Tankvorrichtung ein Fixierelement aufweist, durch welches Fixierelement die Ventilvorrichtung fest mit dem Einschraubgehäuseelement verbindet und die Ventilvorrichtung so an dem Einschraubgehäuseelement fixiert ist.
- In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteilhaft vorgesehen, dass der Innenraum des Ventilgehäuses mittels einer in dem Ventilgehäuse ausgebildeten Einlassöffnung und des Durchgangskanals des Einschraubgehäuseelements mit einem Tankinnenraum verbindbar ist. So ist in einfacher Weise der Strömungsquerschnitt an gasförmigem Medium aus dem Tank steuerbar.
- In vorteilhafter Weiterbildung ist es vorgesehen, dass in einer Ausnehmung des Ansteuerventilelements eine Feder angeordnet und ein Federraum ausgebildet ist, durch welche Feder das Hauptventilelement mit einer Kraft in Richtung des Ventilsitzes beaufschlagt ist. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass mithilfe der Kraft der Feder und des Druckunterschieds zwischen dem Tank und dem Durchlasskanal das Ansteuerventilelement an den Ventilsitz gedrückt wird. So ist bei nicht bestromter Magnetspule die Dichtheit der Ventilvorrichtung gewährleistet.
- In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteilhaft vorgesehen, dass das Ansteuerventilelement eine Längsöffnung und weitere Öffnungen aufweist, welche Längsöffnung und welche weiteren Öffnungen fluidisch mit dem Federraum verbunden sind. So ist in optimaler Weise die Einlassöffnung mit der Auslassöffnung der Ventilvorrichtung verbindbar.
- In vorteilhafter Weiterbildung ist es vorgesehen, dass an dem Ansteuerventilelement ein Dichtkörper angeordnet ist, welcher Dichtkörper eine halbkugelförmige Spitze aufweist. Vorteilhafterweise ist der Dichtkörper aus einem Kunststoff oder einer dichten Materialpaarung hergestellt.
- In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteilhaft vorgesehen, dass der Ventilsitz konisch ausgebildet ist, wobei der Ventilsitz zum Öffnen und Schließen der Auslassöffnung mit der halbkugelförmigen Spitze des Dichtkörpers zusammenwirkt. So ist eine hohe Dichtheit am Ventilsitz erzielbar.
- Die beschriebene Tankvorrichtung eignet sich vorzugsweise in einer Brennstoffzellenanordnung zur Speicherung von Wasserstoff für den Betrieb einer Brennstoffzelle.
- Die beschriebene Tankvorrichtung eignet sich weiterhin in einem brennstoffzellenbetriebenen Fahrzeug zur Speicherung von Wasserstoff.
- Figurenliste
- In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Tankvorrichtung zur Speicherung eines gasförmigen Mediums, insbesondere Wasserstoff, dargestellt. Es zeigt in
- Fig. ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Tankvorrichtung mit einer Ventilvorrichtung im Längsschnitt.
- Beschreibung des Ausführungsbeispiels
- In der Fig. ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Tankvorrichtung
1 für ein gasförmiges Medium gezeigt. Die Tankvorrichtung1 weist einen Tank10 und eine Ventilvorrichtung2 auf. Der Tank10 weist ein Tankgehäuse47 auf, in dem ein Tankinnenraum100 ausgebildet ist. Das Tankgehäuse47 umfasst weiterhin einen Halsbereich6 , in den die Ventilvorrichtung2 mittels eines Einschraubgehäuseelements24 integriert ist. - In dem Halsbereich
6 ist dabei eine Verbindungsstelle in Form eines Gewindes angebracht, so dass die Ventilvorrichtung2 mittels des Einschraubgehäuseelements24 in den Tank10 eingeschraubt werden kann. Weiterhin ist ein Fixierelement12 vorgesehen, welches die Ventilvorrichtung2 und das Einschraubgehäuseelement24 beispielsweise mittels Verschraubung fest miteinander verbindet. - Das Einschraubgehäuseelement
24 weist dazu eine Anformung240 auf, an der ein erstes Gewinde241 ausgebildet ist, so dass dieses in einfacher Weise in den Halsbereich6 des Tanks10 eingebracht werden kann. Darüber hinaus weist das Einschraubgehäuseelement24 ein topfförmiges Ende242 auf, in dem die Ventilvorrichtung2 aufgenommen ist. Das topfförmige Ende242 weist zudem ein zweites Gewinde243 auf, an das das Fixierelement12 bei Fixierung der Ventilvorrichtung2 an das Einschraubgehäuseelement24 angeschraubt werden kann. - In dem Einschraubgehäuseelement
24 ist ein Durchgangskanal244 ausgebildet, so dass gasförmiges Medium, insbesondere Wasserstoff, auf diese Weise beispielsweise einem Anodenbereich einer Brennstoffzelle in einer Brennstoffzellenanordnung über die Ventilvorrichtung2 aus dem Tankinnenraum100 über einen zylinderförmigen Durchlasskanal80 zuführbar ist. - Die Ventilvorrichtung
2 weist ein Ventilgehäuse20 mit einer Längsachse11 auf, in dem ein stufenförmiger Innenraum7 ausgebildet ist. Die Ventilvorrichtung2 weist weiterhin in dem Ventilgehäuse20 eine zylinderförmige Einlassöffnung28 und eine zylinderförmige Auslassöffnung31 auf, wobei die Einlassöffnung28 in den Durchgangskanal244 des Einschraubgehäuseelements24 mündet. Sowohl die Anströmung als auch die Abströmung der Ventilvorrichtung2 erfolgt hier axial zu der Längsachse11 der Ventilvorrichtung2 . - Weiterhin ist in dem Ventilgehäuse
20 eine Magnetspule14 aufgenommen und integriert, wobei die Magnetspule14 mittels eines Stützelements22 in dem Ventilgehäuse20 fixiert und mittels Dichtelementen an dem Stützelement22 gegen den Innenraum7 abgedichtet ist. Die Magnetspule14 ist dabei über einen elektrischen Anschluss30 ansteuerbar. - In dem Innenraum
7 ist ein entlang der Längsachse11 bewegliches Ansteuerventilelement18 angeordnet. Das Ansteuerventilelement18 und das Ventilgehäuse20 begrenzen einen Ringraum27 , wobei das Ansteuerventilelement18 und das Einschraubgehäuseelement24 einen Federraum25 begrenzen. Der Ringraum27 mündet dabei in die Auslassöffnung31 , wohingegen der Federraum25 in die Einlassöffnung28 mündet. - Am Ansteuerventilelement
18 ist ein Dichtkörper19 angeordnet, der zusammen mit einem an dem Ventilgehäuse20 konisch ausgebildeten Ventilsitz40 ein Ansteuerventil44 ausbildet. Der Dichtkörper19 weist eine halbkugelförmige Spitze auf, mit der er auf dem Ventilsitz40 aufliegt, und ist vorzugsweise aus einem Kunststoff oder einer dichten Materialpaarung gefertigt. Durch das Ansteuerventil44 kann eine Verbindung zwischen dem Ringraum27 und der Auslassöffnung31 und damit dem Durchlasskanal80 geöffnet und geschlossen werden. - Der Durchlasskanal
80 mündet dabei mittels eines konischen Übergangsbereichs36 in die Auslassöffnung31 , wobei der Durchlasskanal80 einen Durchmesser D und die Auslassöffnung31 einen Durchmesser d aufweisen. Der Durchmesser D des Durchlasskanals80 ist größer als der Durchmesser d der Auslassöffnung31 . - In dem Ansteuerventilelement
18 sind eine Längsöffnung33 und weitere Öffnungen32 ausgebildet. Die weiteren Öffnungen32 münden in den Ringraum27 und die Längsöffnung33 mündet einerseits in die weiteren Öffnungen32 und andererseits in den Federraum25 . - Weiterhin weist das Ansteuerventilelement
18 eine Ausnehmung45 auf, welche mit der Längsöffnung33 verbunden ist. In der Ausnehmung45 ist der Federraum25 ausgebildet und die Feder26 angeordnet, welche sich einerseits an dem Einschraubgehäuseelement24 und andererseits an dem Ansteuerventilelement18 abstützt und welche das Ansteuerventilelement18 in Richtung des Ventilsitzes40 drückt. - Das Ventilgehäuse
20 ist hier mehrteilig ausgebildet, so dass die Magnetspule14 zwischen dem mehrteiligen Ventilgehäuse20 aufgenommen und integriert ist. - Der Druck p2 im Tank
10 ist außerdem größer als der Druck p1 im Durchlasskanal80 , so dass neben der Kraft der Feder26 eine weitere schließende Kraft auf das Ansteuerventilelement18 wirkt und die Ventilvorrichtung1 bei unbestromter Magnetspule14 in einer geschlossenen Position angeordnet ist. - Die Funktionsweise der Ventilvorrichtung ist wie folgt: Bei nicht bestromter Magnetspule
14 ist der Ventilsitz40 durch die Kraft der Feder26 und des Druckunterschieds zwischen dem Tank10 und dem Durchlasskanal80 geschlossen, so dass die Verbindung zwischen der Einlassöffnung28 und der Auslassöffnung31 geschlossen ist. Somit kann auch kein gasförmiges Medium, beispielsweise Wasserstoff, aus dem Tankinnenraum100 über das Ansteuerventil44 in Richtung eines Systems, beispielsweise eines Anodenbereichs einer Brennstoffzellenanordnung, strömen. In dem Tankinnenraum100 herrscht Hochdruck von beispielsweise 700 bar. In der Brennstoffzellenanordnung hingegen herrscht Niederdruck. - Wird die Magnetspule
14 bestromt, so bildet sich ein magnetisches Feld aus, was zu einer Kraftwirkung zwischen dem Einschraubgehäuseelement24 und dem Ansteuerventilelement18 führt. Dadurch wird eine magnetische Kraft auf das Ansteuerventilelement18 erzeugt, welche der Kraft der Feder26 und den durch das gasförmige Medium erzeugten Druckkräften entgegengerichtet ist. Dies führt dazu, dass das Ansteuerventilelement18 von dem Ventilsitz40 abhebt und diesen freigibt. Die Verbindung zwischen der Einlassöffnung28 und der Auslassöffnung31 ist nun freigegeben. Gasförmiges Medium strömt nun über die Einlassöffnung28 , den Federraum25 , die Längsöffnung33 und die weiteren Öffnungen32 , den Ringraum27 und die Auslassöffnung31 in den Durchlasskanal80 aus dem Tankinnenraum100 in Richtung des Anodenbereichs der Brennstoffzellenanordnung. - Soll die Wasserstoff-Zufuhr zu der Brennstoffzelle unterbrochen werden, wird die Magnetspule
14 nicht weiter bestromt, so dass das magnetische Feld abgebaut wird und sich das Ansteuerventilelement18 mittels der Kraft der Feder26 und des Druckunterschieds zwischen dem Tank10 und dem Durchlasskanal80 wieder in Richtung des Ventilsitzes40 bewegt und diesen schließt. - Im Falle einer Befüllung des Tanks
10 mit gasförmigem Medium, hier Wasserstoff, bei dem die Strömrichtung von der Auslassöffnung31 in Richtung der Einlassöffnung28 verläuft, wird der Durchlasskanal80 mit einem externen Tanksystem verbunden. Da beim Betanken nicht bestromt werden darf, muss die Ventilvorrichtung2 so ausgelegt sein, dass über die an der Ventilvorrichtung2 anstehenden Druckverhältnisse die Ventilvorrichtung2 aufgedrückt werden kann. Da beim Betankungsfall der Druck im Durchlasskanal80 größer ist als im Bereich des Ansteuerventilelements18 , müssen die Druckverhältnisse so ausgelegt sein, dass das Ansteuerventilelement18 gegen die Kraft der Feder26 und den in dem Tank10 anstehenden Druck gedrückt und geöffnet werden kann, sodass der Tank10 mit Wasserstoff gefüllt werden kann. Sobald der Betankungsvorgang beendet wird, stellt sich vor und hinter dem Ventilsitz40 gleiche Druckverhältnisse ein, sodass die Ventilvorrichtung2 über die Kraft der Feder26 wieder verschlossen wird. - 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 102018201055 A1 [0002]
Claims (14)
- Tankvorrichtung (1) zur Speicherung eines gasförmigen Mediums, insbesondere Wasserstoff, mit einer Ventilvorrichtung (2) und einem Tank (10), wobei die Ventilvorrichtung (2) ein Ventilgehäuse (20) mit einer Längsachse (11) aufweist, in welchem Ventilgehäuse (20) ein entlang der Längsachse (11) bewegliches Ansteuerventilelement (18) angeordnet ist, welches Ansteuerventilelement (18) zum Öffnen und Schließen einer Auslassöffnung (31) mit einem Ventilsitz (40) zusammenwirkt und so ein Ansteuerventil (44) ausbildet, wobei die Ventilvorrichtung (2) mittels einer Magnetspule (14) ansteuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Tankvorrichtung (1) ein Einschraubgehäuseelement (24) umfasst, wobei die Ventilvorrichtung (2) mittels des Einschraubgehäuseelements (24) in einem Halsbereich (6) des Tanks (10) fest integriert ist und wobei die Ventilvorrichtung (2) mittels eines Tankdrucks in dem Tank (10) und mittels einer Feder (26) bei ausgeschalteter Magnetspule (14) in einer geschlossenen Position angeordnet ist.
- Tankvorrichtung (1) nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Einschraubgehäuseelement (24) eine Anformung (240) mit einem ersten Gewinde (241) und ein topfförmiges Ende (242) mit einem zweiten Gewinde (243) aufweist. - Tankvorrichtung (1) nach
Anspruch 1 oder2 , dadurch gekennzeichnet, dass in dem Einschraubgehäuseelement (24) ein Durchgangskanal (244) ausgebildet ist, über welchen Durchgangskanal (244) der Tank (10) mit der Ventilvorrichtung (2) verbunden ist. - Tankvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitz (40) stromabwärts an dem Ventilgehäuse (20) und an der Auslassöffnung (31) ausgebildet ist und die zylinderförmige Auslassöffnung (31) in einen zylinderförmigen Durchlasskanal (80) mündet, wobei ein Durchmesser D des Durchlasskanals (80) größer ist als ein Durchmesser d der Auslassöffnung (31).
- Tankvorrichtung (1) nach
Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet, dass der Durchlasskanal (80) mittels eines konischen Übergangsbereichs (36) in die Auslassöffnung (31) übergeht. - Tankvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tankvorrichtung (1) ein Fixierelement (12) aufweist, durch welches Fixierelement (12) die Ventilvorrichtung (2) fest mit dem Einschraubgehäuseelement (24) verbindet und die Ventilvorrichtung (2) so an dem Einschraubgehäuseelement (24) fixiert ist.
- Tankvorrichtung (1) nach
Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum (7) des Ventilgehäuses (20) mittels einer in dem Ventilgehäuse (20) ausgebildeten Einlassöffnung (28) und des Durchgangskanals (244) des Einschraubgehäuseelements (24) mit einem Tankinnenraum (100) verbindbar ist. - Tankvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Ausnehmung (45) des Ansteuerventilelements (18) die Feder (26) angeordnet und ein Federraum (25) ausgebildet ist, durch welche Feder (26) das Hauptventilelement (16) mit einer Kraft in Richtung des Ventilsitzes (40) beaufschlagt ist.
- Tankvorrichtung (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Ansteuerventilelement (18) eine Längsöffnung (33) und weitere Öffnungen (32) aufweist, welche Längsöffnung (33) und welche weiteren Öffnungen (32) fluidisch mit dem Federraum (25) verbunden sind.
- Tankvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Ansteuerventilelement (18) ein Dichtkörper (19) angeordnet ist, welcher Dichtkörper (19) eine halbkugelförmige Spitze aufweist.
- Tankvorrichtung (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtkörper (19) aus einem Kunststoff oder einer dichten Materialpaarung hergestellt ist.
- Tankvorrichtung (1) nach
Anspruch 10 oder11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitz (40) konisch ausgebildet ist, wobei der Ventilsitz (40) zum Öffnen und Schließen der Auslassöffnung (31) mit der halbkugelförmigen Spitze des Dichtkörpers (19) zusammenwirkt. - Brennstoffzellenanordnung mit einer Tankvorrichtung (1) zur Speicherung von Wasserstoff für den Betrieb einer Brennstoffzelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
- Brennstoffzellenbetriebenes Fahrzeug mit einer Tankvorrichtung (1) zur Speicherung von verdichteten Fluiden nach einem der
Ansprüche 1 bis12 .
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102020201162.1A DE102020201162A1 (de) | 2020-01-31 | 2020-01-31 | Tankvorrichtung zur Speicherung eines gasförmigen Mediums für ein Brennstoffzellensystem |
PCT/EP2020/088042 WO2021151616A1 (de) | 2020-01-31 | 2020-12-30 | Tankvorrichtung zur speicherung eines gasförmigen mediums für ein brennstoffzellensystem |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102020201162.1A DE102020201162A1 (de) | 2020-01-31 | 2020-01-31 | Tankvorrichtung zur Speicherung eines gasförmigen Mediums für ein Brennstoffzellensystem |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102020201162A1 true DE102020201162A1 (de) | 2021-08-05 |
Family
ID=74181173
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102020201162.1A Withdrawn DE102020201162A1 (de) | 2020-01-31 | 2020-01-31 | Tankvorrichtung zur Speicherung eines gasförmigen Mediums für ein Brennstoffzellensystem |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102020201162A1 (de) |
WO (1) | WO2021151616A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023198374A1 (de) * | 2022-04-13 | 2023-10-19 | Robert Bosch Gmbh | Absperrventil und tanksystem mit einem absperrventil |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102018201055A1 (de) | 2018-01-24 | 2019-07-25 | Robert Bosch Gmbh | Gasspeichersystem und Verfahren zum Betrieb eines Gasspeichersystems |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003090499A (ja) * | 2001-09-19 | 2003-03-28 | Samtec Kk | 高圧タンク装置 |
WO2005096695A2 (en) * | 2004-03-08 | 2005-10-20 | Hera, Hydrogen Storage Systems Inc. | Valve for hazardous gas storage |
JP5388878B2 (ja) * | 2010-01-22 | 2014-01-15 | 本田技研工業株式会社 | 電磁弁 |
-
2020
- 2020-01-31 DE DE102020201162.1A patent/DE102020201162A1/de not_active Withdrawn
- 2020-12-30 WO PCT/EP2020/088042 patent/WO2021151616A1/de active Application Filing
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102018201055A1 (de) | 2018-01-24 | 2019-07-25 | Robert Bosch Gmbh | Gasspeichersystem und Verfahren zum Betrieb eines Gasspeichersystems |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023198374A1 (de) * | 2022-04-13 | 2023-10-19 | Robert Bosch Gmbh | Absperrventil und tanksystem mit einem absperrventil |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2021151616A1 (de) | 2021-08-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102018221602A1 (de) | Tankvorrichtung zur Speicherung eines gasförmigen Mediums | |
DE102018215380A1 (de) | Ventilvorrichtung für ein gasförmiges Medium und Tankvorrichtung zur Speicherung eines gasförmigen Mediums | |
WO2020120072A1 (de) | Verfahren zum betreiben einer tankvorrichtung zur speicherung von verdichteten fluiden | |
EP3850267B1 (de) | Tankvorrichtung zur speicherung eines gasförmigen mediums | |
DE102020203700A1 (de) | Ventilvorrichtung für ein Brennstoffzellensystem und Tankvorrichtung zur Speicherung eines gasförmigen Mediums | |
EP2385291A1 (de) | Anordnung von pulsmodulierten Schnellschaltventilen, Tanksystem, Verfahren zum Bereitstellen eines angeforderten Massenstroms und Verwendung eines Tanksystems | |
WO2018001542A1 (de) | Tankventil | |
DE102010003016B4 (de) | Druckregler zur Zuführung von Kraftstoff und Kraftstoffversorgungssystem mit einer Regeleinheit aus diesen Druckreglern | |
DE102020201162A1 (de) | Tankvorrichtung zur Speicherung eines gasförmigen Mediums für ein Brennstoffzellensystem | |
DE102020201364A1 (de) | Tankvorrichtung zur Speicherung eines gasförmigen Mediums | |
DE102019211730A1 (de) | Tankvorrichtung zur Speicherung eines gasförmigen Mediums | |
DE102020214214A1 (de) | Tankvorrichtung zur Speicherung eines gasförmigen Mediums | |
DE102019213628A1 (de) | Tankvorrichtung zur Speicherung eines gasförmigen Mediums | |
DE102020213577A1 (de) | Tankvorrichtung zur Speicherung eines gasförmigen Mediums | |
DE102019213627A1 (de) | Tankvorrichtung zur Speicherung eines gasförmigen Mediums | |
DE102020214212A1 (de) | Vorrichtung zur Speicherung eines gasförmigen Mediums | |
DE102019213631A1 (de) | Tankvorrichtung zur Speicherung eines gasförmigen Mediums | |
DE102022208072A1 (de) | Ventilbaugruppe für einen Brenngastank, Brenngastank mit Ventilbaugruppe sowie Brenngastanksystem | |
DE102021205684A1 (de) | Absperrventil für Wasserstofftanksysteme, Wasserstofftanksystem sowie Verwendung eines Absperrventils in einem Wasserstofftanksystem | |
DE102020214161A1 (de) | Tankvorrichtung zur Speicherung eines gasförmigen Mediums für ein Brennstoffzellensystem | |
DE102022211918A1 (de) | Vorrichtung zur Speicherung eines gasförmigen Mediums, Brennstoffzellenanordnung, Wasserstoff-Verbrennungsmotorsystem, brennstoffzellenbetriebenes Fahrzeug, wasserstoffbetriebenes Fahrzeug | |
WO2022122289A1 (de) | Tankvorrichtung zur speicherung eines gasförmigen mediums | |
DE102022202170A1 (de) | Absperrventil sowie Wasserstofftanksystem mit Absperrventil | |
DE102020211860A1 (de) | Tankvorrichtung mit einer Ventilvorrichtung | |
DE102021205990A1 (de) | Absperrventil für Wasserstofftanksysteme, Druckgasbehälter sowie Wasserstofftanksystem |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |