-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ventilfassung für einen druckbeaufschlagten Behälter, eine Ventilvorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen einer Ventilfassung.
-
Stand der Technik
-
Bei bekannten Druckspeichern, etwa betreffend mobile Anwendungen von technischen Gasen, können Sicherheitsmagnetventile für ein sicheres Verschließen des Druckbehälters zum Einsatz kommen, welche im stromlosen Zustand geschlossen sein können. Der Behälter kann ein Sicherheitsventil direkt an oder im Behälter umfassen. Je nachdem, was den Begriffs „Behälter“ betrifft, etwa eine Einzelflasche oder ein Flaschenbündel, kann sich die Ventilanzahl schnell erhöhen. Bei Systemen bei denen eine Vielzahl von Ventilen nötig ist, sind deshalb kostengünstige, jedoch auch sehr zuverlässige und dichtschließende Systeme erforderlich, etwa bei Wasserstoff- bzw. Erdgastanks in Kraftfahrzeugen.
-
In der
DE112006003013B4 wird ein Tank mit einer Armatur und einem Ventil beschrieben, wobei das Ventil in der Armatur befestigt ist.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Die vorliegende Erfindung schafft eine Ventilfassung für einen druckbeaufschlagten Behälter nach Anspruch 1, eine Ventilvorrichtung nach Anspruch 7 und ein Verfahren zum Herstellen einer Ventilfassung nach Anspruch 10.
-
Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
-
Vorteile der Erfindung
-
Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, eine Ventilfassung für einen druckbeaufschlagten Behälter sowie eine Ventilvorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen einer Ventilfassung, etwa für einen druckbeaufschlagten Behälter, anzugeben, wobei eine kompakte integrierte Sicherheitstankventilanordnung einfach und kostengünstig aufgebaut werden kann. Durch den Aufbau kann ein unkontrolliertes Austreten von Gas aus dem Tank vermieden oder zumindest verringert werden und eine Gefahr für ein Bersten oder Explodieren der Behälters verringert werden oder dieses sogar vermieden werden.
-
Erfindungsgemäß umfasst die Ventilfassung für einen druckbeaufschlagten Behälter, welche in einer Öffnung des Behälters fixierbar ist, ein Gehäuse mit einer Ventilbohrung und einem Behälterzulauf, beide in einer axialen Richtung durch das Gehäuse und durch die Öffnung verlaufend, welche aneinander anliegen und zusammen einen Kanal für ein Medium aus dem Behälter bilden, wobei das Gehäuse in der Öffnung fixierbar ist und wobei ein Medium aus dem Behälter durch die Ventilbohrung leitbar ist. Des Weiteren umfasst die Ventilfassung ein Filterelement, welches in dem Behälterzulauf und anliegend an die Ventilbohrung angeordnet ist; ein Schmelzringelement, welches in dem Gehäuse und zwischen der Ventilbohrung und dem Filterelement angeordnet ist und welches oberhalb einer vorbestimmten Schmelztemperatur schmelzbar ist. Des Weiteren umfasst die Ventilfassung zumindest eine Dichtfläche in der Ventilbohrung, wobei aus den druckbeaufschlagten Behälter eine Kraftwirkung auf das Filterelement in Richtung des Schmelzringelements erzeugbar ist und bei intaktem Schmelzringelement ein Medium aus dem Behälter durch das Filterelement und aus der Ventilbohrung herausleitbar ist und bei geschmolzenem Schmelzringelement das Filterelement durch die Kraftwirkung auf die Dichtfläche aufdrückbar ist und ein Austreten des Mediums durch das Filterelement und somit aus der Ventilbohrung unterbindbar ist.
-
Der druckbeaufschlagte Behälter kann einen Tank, etwa einen Gastank, ein Speichertank, ein Druckflasche, eine Flüssiggastank oder ähnliches umfassen, wobei bei zumindest teilweise gefülltem Behälter der Innendruck des Behälters größer sein kann als der Außendruck um den Behälter herum. Der Behälter kann ein Tank für eine Treibstoffzufuhr eines Fahrzeugs sein, und Zuleitungen dafür können an die Ventilfassung und/oder an die Ventilvorrichtung angeschlossen sein. Der Behälter kann eine oder mehrere Öffnungen haben, in welchen eine Ventilfassung (erste, zweite oder weitere) angeordnet sein kann. Die Ventilfassung kann in der Öffnung durch ein Schraubgewinde oder durch jegliche andere Art von Verbindungen oder Fixierungen angeordnet und so fixiert sein. Wenn der Schmelzring geschmolzen ist und das Filterelement auf die Dichtfläche aufsetzt kann nur noch wenig oder kein Medium mehr durch die Ventilbohrung strömen. Bei intaktem Schmelzring stellt dieser ein Distanzelement oder Widerlager zwischen dem Filterelement und der Dichtfläche mit der Ventilbohrung dar und durch die Löcher oder ein Loch im Aufsatz des Filterelements kann das Medium dann durch einen Innenbereich des Schmelzrings diesen auch axial durchströmen und in die Ventilbohrung gelangen. Beim Schmelzen des Schmelzrings können die Schmelzreste in die Ventilbohrung hineingedrückt werden, etwa von dem sich bewegenden Filterelement, was auch zur Abdichtung der Ventilbohrung dienen kann. Die Kraftwirkung kann durch den Innendruck erzeugt werden, welcher größer sein kann als der Außendruck, außer bei einer Betankung, wenn der Betankungsdruck in der Tankleitung größer ist als der Druck im Behälter.
-
Unter dem Austreten des Mediums durch das Filterelement und somit aus der Ventilbohrung kann ein gemeinsamer Durchfluss des Mediums durch sowohl das Filterelement und durch die Ventilbohrung gemeint sein.
-
Die Ventilfassung kann vorteilhaft dazu eingerichtet sein, den Behälter vollständig oder größtenteils gasdicht abzuschließen.
-
Üblicherweise kann für Ventilfassungen oder deren Komponenten auf Kunststoffelemente und -dichtsitze zurückgegriffen werden. Bei der erfindungsgemäßen Ventilvorrichtung kann daher eine niedrigschmelzende Legierungen z.B. auf Bismutbasis in den Komponenten, etwa im Schmelzring, zum Einsatz kommen, welche je nach Legierungsverhältnisse auf einen beliebigen Ansprechpunkt (Schmelzpunkt) von z.B. +138°C eingestellt werden kann. Der Schmelzpunkt des Schmelzringelements kann so weitgehend beliebig auf die verwendeten Kunststoffe und deren Einsatzbereich abgestimmt werden, (PEEK ~ +340°C und Polyimid mit einer Schmelztemperatur von etwa 400 °C).
-
Die Ventilfassung kann auch weitere Dichtelemente und/oder Schließelemente umfassen etwa Dichtringe, Halterungen, Dichtkanten usw., etwa in der Ventilfassung oder einer weiteren Ventilfassung oder in einem Gehäuse an diese Ventilfassung(en) anliegend, wobei diese auch Kunststoffe oder eine Legierung oder reines Metall umfassen können. Dabei kann der Schmelzpunkt der niedrigschmelzenden Legierung unterhalb der jeweiligen Schmelzpunkte der Dicht- und Schließelemente, etwa des Filterelements, der Dichtfläche, einer Dichtkante am Filterelement und weiterer Elemente angesiedelt sein und somit kann die Ventilfassung eine Schutzfunktion erfüllen und den Austritt des Mediums verringern oder gänzlich unterbinden, bevor der Inhalt des Behälters unkontrolliert austreten kann.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Ventilfassung umfasst das Filterelement einen Aufsatz mit zumindest einem Loch, durch welches das Medium von dem Filterelement in die Ventilbohrung leitbar ist, wobei der Aufsatz der Ventilbohrung zugewandt ist und eine, bezüglich der axialen Richtung, radiale Ausdehnung aufweist, welche geringer oder gleich ist als ein Durchmesser des Schmelzringelements, wobei bei geschmolzenem Schmelzringelement der Aufsatz in einen Bereich bewegbar ist, der von dem intaktem Schmelzringelement ausfüllbar ist und dabei das Loch für das Durchströmen vom Medium verschließbar ist.
-
Das Schmelzringelement kann somit ein Widerlager für den Aufsatz bilden, welcher nach Wegfall des Schmelzringelements in die Ventilbohrung gedrückt werden kann. Da der Aufsatz einen Übergang zwischen Außenbereich um das Filterelement und dem axialen Innenbereich der Ventilbohrung darstellen kann, kann vorteilhaft ein Strom des Mediums vom radialen Außenbereich in den axialen Innenbereich unterbunden werden, wenn der Aufsatz in die Ventilbohrung geschoben wird. Dazu kann das Filterelement derart ausgestaltet sein, dass das Medium aus dem Behälter in den Innenbereich des Filterelements strömen kann und durch die Seitenwände, vorzugsweise mit kreisförmigem Querschnitt, radial in den Außenbereich treten kann und dabei gefiltert werden kann.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Ventilfassung umfasst das Filterelement eine Filterführung und ein Filterstück, wobei die Filterführung in dem Gehäuse im Behälterzulauf befestigt ist, und das Filterstück in einem Innenbereich der Filterführung fixiert ist, wobei das Filterstück von dem Medium durchströmbar und das Medium von dem Filterstück filterbar ist.
-
Das Filterstück kann dabei den Kernbereich des Filterelements darstellen, durch welchen die tatsächliche Filterung erfolgen kann, also die filternden Seitenwände umfassen.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Ventilfassung umfasst das Filterelement eine Filteraufnahme, welche das Filterstück in Richtung der Ventilbohrung in einem axialen Innenbereich abdeckt und eine Dichtkante umfasst, welche bei geschmolzenem Schmelzringelement mit der Dichtfläche in Kontakt bringbar ist.
-
Die Filteraufnahme kann eine Art Deckel in axialer Richtung darstellen und den radialen Innenbereich des Filterstücks verschließen.
-
Bei fehlendem Schmelzringelement kann der Druck im Behälter, je nach den festgelegten Reibwiderständen an dem Gehäuse, das gesamte Filterelement oder nur die Filteraufnahme in den freiwerdenden Raum des Schmelzringelements drücken.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Ventilfassung umfasst die Dichtfläche ein Metall und zumindest jener Bereich des Filterelements, welcher beim geschmolzenen Schmelzringelement mit der Dichtfläche in Kontakt bringbar ist, umfasst auch ein Metall.
-
Durch ein Metall kann eine Dichtwirkung vorteilhaft verbessert werden, auch ist dies robuster gegen Verformungen bei einem hohen Druck.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Ventilfassung ist diese für den Behälter als Gastank ausgelegt und dabei ist die vorbestimmten Schmelztemperatur größer oder gleich 110 °C oder größer oder gleich 400°C.
-
Bei derartigen Schmelztemperaturen kann erzielt sein, dass das Schmelzringelement vorher schmilzt als andere Elemente der Ventilfassung.
-
Erfindungsgemäß umfasst die Ventilvorrichtung eine erfindungsgemäße Ventilfassung und ein Verschlussventil, welches an dem Gehäuse der Ventilfassung angeordnet ist und die Ventilfassung gegenüber einer Außenumgebung des Behälters abdeckt, wobei das Medium bei intaktem Schmelzring über das Verschlussventil nach Außen ablassbar ist.
-
Bei der Ventilfassung und/oder bei der Ventilvorrichtung kann es sich um ein Wasserstoffsicherheitsventil und bei dem Behälter um einen Wasserstofftank handeln, wobei das Medium dann Wasserstoff umfassen kann.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Ventilvorrichtung umfasst das Verschlussventil ein Sicherheitsmagnetventil.
-
Durch eine Bestromung kann die Ventilvorrichtung geöffnet werden, wobei bei Wegfallen des elektrischen Stroms das Sicherheitsmagnetventil automatisch schließen kann. Dies kann ein zusätzliches Verschließen der Öffnung im Behälter ausführen.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Ventilvorrichtung umfasst diese eine Betankungsöffnung, über welche der Behälter mit dem Medium und durch die Ventilfassung betankbar ist.
-
Bei einer Betankung kann ein äußerer Druck aufgebaut werden, etwa für Wasserstoff, wobei dieses Medium dann in den Behälter gedrückt werden kann.
-
Erfindungsgemäß erfolgt bei dem Verfahren zum Herstellen einer Ventilfassung ein Bereitstellen eines Gehäuses mit einer Ventilbohrung und einem Behälterzulauf, welche aneinander anliegen und zusammen einen Kanal für ein Medium aus dem Behälter bilden, wobei das Gehäuse in der Öffnung fixiert wird und wobei ein Medium aus dem Behälter durch die Ventilbohrung leitbar ist; ein Bereitstellen eines Filterelements, welches in dem Behälterzulauf und anliegend an die Ventilbohrung angeordnet wird; ein Bereitstellen eines Schmelzringelements, welches in dem Gehäuse und zwischen der Ventilbohrung und dem Filterelement angeordnet wird und welches oberhalb einer vorbestimmten Schmelztemperatur schmelzbar ist, wobei das Gehäuse zumindest eine Dichtfläche in der Ventilbohrung umfasst, wobei aus den druckbeaufschlagten Behälter eine Kraftwirkung auf das Filterelement in Richtung des Schmelzringelements erzeugbar ist und bei intaktem Schmelzringelement ein Medium aus dem Behälter durch das Filterelement und aus der Ventilbohrung herausleitbar ist und bei geschmolzenem Schmelzringelement das Filterelement durch die Kraftwirkung auf die Dichtfläche aufdrückbar ist und ein Austreten des Mediums durch das Filterelement und somit aus der Ventilbohrung unterbindbar ist.
-
Die Ventilvorrichtung und/oder Ventilfassung kann sich auch durch die in Verbindung mit dem Verfahren genannten Merkmale und dessen Vorteile auszeichnen und umgekehrt.
-
Weitere Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen.
-
Figurenliste
-
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert.
-
Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Behälters mit einer Ventilvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 2 eine schematische Darstellung eines Behälters mit einer Ventilfassung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
- 3 eine Blockdarstellung von Verfahrensschritten des Verfahrens zum Herstellen einer Ventilfassung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
-
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente.
-
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Behälters mit einer Ventilvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
-
Die Ventilvorrichtung 10 umfasst eine erfindungsgemäße Ventilfassung 1; und dazu noch ein Verschlussventil 8, welches an dem Gehäuse G der Ventilfassung 1 angeordnet ist und die Ventilfassung 1 gegenüber einer Außenumgebung des Behälters B abdeckt, wobei das Medium bei intaktem Schmelzringelement über das Verschlussventil 8 nach Außen ablassbar ist.
-
Wenn sich im Behälter B ein Medium befindet, ist üblicherweise der Innendruck P1 im Behälter größer als der Außendruck P2, welcher im Außenbereich des Behälters, etwa in dessen Umgebung oder in den Leitungen für das Medium herrscht, welche an den Behälter angeschlossen sein können. Für den Fall einer Betankung des Behälters B mit dem Medium kann der Betankungsdruck P3, welcher in einer Zuleitung des Mediums zum Betanken herrschen kann, größer sein als der Innendruck des Behälters, welcher hierbei als P4 bezeichnet wird.
-
Der Behälter kann ein Tank für ein Treibstoffsystem (WS, zu Betanken oder von diesem betankt zu werden), etwa an einem Antriebssystem oder ein Gastank sein, und die Ventilvorrichtung kann den Behälter dann gegenüber einer Außenumgebung, etwa auch gegenüber angeschlossener Tankleitungen, abdichten, wenn nötig.
-
Das Verschlussventil 8 kann ein Sicherheitsmagnetventil umfassen, welches bei einem angelegten elektrischen Strom am elektrischen Anschluss BO den Behälterauslass, etwa die Ventilbohrung 7, öffnen kann. Beim Wegfall des elektrischen Stroms kann das Verschlussventil 8 derart ausgeformt sein, dass es automatisch den Behälterauslass aus Sicherheitsgründen schließen kann.
-
BO ist der elektrische Anschluss der Magnetspule.
-
Aufgrund der konstruktiven Gestaltung der Filteraufnahme des Filterelements 3 und den vorhandenen Druckverhältnisse P1>P2 wird das Filterelement 3 bei geschmolzenem Schmelzring 2 aus seiner Ausgangslage bewegt, bis dieses mit seiner Dichtkante an der Dichtfläche des Gehäuses G anliegt, diese abdichtet und den Fluss des Mediums unterbindet.
-
Die konstruktive Auslegung bedeutet, dass die Dichtkomponenten und Dimensionen der Filterelemente, Bohrungen, Dichtkanten, Dichtflächen, Filterführungen und weiterer Elemente derart ausgeprägt sein können, dass ein dichtes Abschließen und tatsächliches Abdichten erzielbar ist und der Austritt des Mediums unterbindbar ist.
-
Es kann dann aufgrund der metallischen Kontaktpartner, kein oder wenig weiteres Medium austreten und zusätzliche Sicherheitselemente wie Berstscheiben oder Temperaturbegrenzungseinrichtungen welche am Behälter angebracht sind können, aus Richtung des Behälters gesehen, vor dem thermischen Schmelzringelement angebracht werden oder einen entsprechenden direkten Zugang zum Tankinhalt erhalten (nicht gezeigt).
-
Das Filterelement 3 kann einen Aufsatz 3a mit zumindest einem Loch L umfassen, durch welches das Medium von dem Filterelement 3 in die Ventilbohrung 7 leitbar ist, wobei der Aufsatz 3a der Ventilbohrung 7 zugewandt ist und eine, bezüglich der axialen Richtung, radiale Ausdehnung aufweist, welche geringer oder gleich ist als ein Durchmesser des Schmelzringelements 2, wobei bei geschmolzenem Schmelzringelement 2 der Aufsatz 3a in einen Bereich bewegbar ist, der von dem intaktem Schmelzringelement 2 ausfüllbar ist und dabei das Loch L für das Durchströmen vom Medium verschließbar ist.
-
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Behälters mit einer Ventilfassung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
-
In der 2 wird eine Detailansicht der Ventilvorrichtung 10 aus der 1 gezeigt, insbesondere der Bereich der Ventilfassung 1.
-
Die Ventilfassung 1 für einen druckbeaufschlagten Behälter B, welche in einer Öffnung A1 des Behälters B fixierbar ist, umfasst ein Gehäuse G mit einer Ventilbohrung 7 und einem Behälterzulauf BZ, beide in einer axialen Richtung durch das Gehäuse und durch die Öffnung verlaufend, welche aneinander anliegen und zusammen einen Kanal für ein Medium aus dem Behälter B bilden, wobei das Gehäuse G in der Öffnung A1 fixierbar ist und wobei ein Medium aus dem Behälter B durch die Ventilbohrung 7 leitbar ist; ein Filterelement 3, welches in dem Behälterzulauf BZ und anliegend an die Ventilbohrung 7 angeordnet ist; ein Schmelzringelement 2, welches in dem Gehäuse G und zwischen der Ventilbohrung 7 und dem Filterelement 3 angeordnet ist und welches oberhalb einer vorbestimmten Schmelztemperatur schmelzbar ist; zumindest eine Dichtfläche DF in der Ventilbohrung 7, wobei aus den druckbeaufschlagten Behälter B eine Kraftwirkung auf das Filterelement 3 in Richtung des Schmelzringelements 2 erzeugbar ist und bei intaktem Schmelzringelement 2 ein Medium aus dem Behälter B durch das Filterelement 3 und aus der Ventilbohrung 7 herausleitbar ist und bei geschmolzenem Schmelzringelement 2 das Filterelement 3 durch die Kraftwirkung auf die Dichtfläche DF aufdrückbar ist und ein Austreten des Mediums durch das Filterelement 3 und somit aus der Ventilbohrung 7 unterbindbar ist.
-
Das Filterelement 3 kann einen Aufsatz 3a mit zumindest einem Loch L umfassen, durch welches das Medium von dem Filterelement 3 in die Ventilbohrung 7 leitbar ist, wobei der Aufsatz 3a der Ventilbohrung 7 zugewandt ist und eine, bezüglich der axialen Richtung, radiale Ausdehnung aufweist, welche geringer oder gleich ist als ein Durchmesser des Schmelzringelements 2, wobei bei geschmolzenem Schmelzringelement 2 der Aufsatz 3a in einen Bereich bewegbar ist, der von dem intaktem Schmelzringelement 2 ausfüllbar ist und dabei das Loch L für das Durchströmen vom Medium verschließbar ist.
-
Das Filterelement 3 kann eine Filterführung 4 und ein Filterstück 5 umfassen, wobei die Filterführung 4 in dem Gehäuse G im Behälterzulauf BZ befestigt ist, und das Filterstück 5 in einem Innenbereich der Filterführung 4 fixiert ist, wobei das Filterstück 5 von dem Medium durchströmbar und das Medium von dem Filterstück 5 filterbar ist. Die Filterführung 4 kann eine Außenseite 4a aufweisen, die eben mit dem zylindrischen Freiraum der Ventilfassung 1 abschließen kann.
-
Das Filterelement 3 kann eine Filteraufnahme 9 umfassen, welche das Filterstück 5 in Richtung der Ventilbohrung 7 in einem axialen Innenbereich abdeckt und eine Dichtkante 11 umfasst, welche bei geschmolzenem Schmelzringelement 2 mit der Dichtfläche DF in Kontakt bringbar ist.
-
Die Dichtfläche DF kann ein Metall umfassen und zumindest jener Bereich des Filterelements 3, welcher beim geschmolzenen Schmelzringelement 2 mit der Dichtfläche in Kontakt bringbar ist, kann auch ein Metall umfassen.
-
Das Schmelzringelement 2 stellt vorteilhaft eine kompakte integrierte Sicherheitseinrichtung mittels eines Schmelzringes dar, der bei Erreichen bzw. Überschreiten einer kritischen Temperatur zu schmelzen beginnt und in dem Eingang zur Ventilbohrung 7 eingesetzt sein kann.
-
Ziel der Auslegung ist, dass bei Überschreiten der eingestellten Temperatur das thermische Schmelzringelement 2 zu schmelzen beginnt und sich das Widerlager des druckbeaufschlagten Filterelements 3 auflöst. Das Widerlager kann eine Distanz zur Ventilbohrung 7 darstellen und ein gutes Durchströmen des Filterelements 3 bewirken oder gewährleisten.
-
Dafür kann im Eingangsbereich, welcher dem Behälterinnenbereich zugewandt sein kann, der Durchmesser der Ventilbohrung 7 etwas vergrößert sein als beim Ausgang der Ventilbohrung 7 (am gegenüberliegenden Ende dieser) und in diesen breiteren Durchmesser das Schmelzringelement 2 eingesetzt sein. In axialer Richtung kann dann der Aufsatz 3a des Filterelements 3 auf das Schmelzringelement 2 anschließen. Die axiale Richtung entspricht einer Geraden durch die Öffnung A1 entlang des Behälterzulaufs BZ und der Ventilbohrung 7. Über der Schmelztemperatur kann dann das Schmelzringelement 2 schmelzen und schon beim Erweichen in die Ventilbohrung 7 eingedrückt werden. Der freiwerdende Bereich in der Ventilbohrung 7, in welcher das Schmelzringelement 2 im intakten Zustand war, kann dann dazu dienen, den Aufsatz 3a aufzunehmen. Am Ende des Aufsatzes 3a, der Filteraufnahme zugewandt, kann dann die Dichtkante 11 anliegen und mit dem Filterelement 3 und dem Aufsatz 3a in Richtung der Ventilbohrung 7 bewegt werden und die Dichtkante 11 dann an die Dichtfläche DF aufsetzen und den Fluss des Mediums durch die Ventilbohrung 7 unterbinden, teilweise oder vollständig. Der Aufsatz 3a kann dabei einen kreisrunden Querschnitt mit einem axial verlaufenden Durchloch im Innenbereich und einem oder mehreren Löchern im Mantelbereich umfassen. Befindet sich der Aufsatz 3a noch vor der Ventilbohrung 7 kann das Medium von einem radialen Außenbereich um das Filterelement 3 und um den Aufsatz 3a durch das Loch L oder die Löcher, beispielsweise vier, im Mantelbereich des Aufsatzes 3a in den axialen Innenbereich strömen und weiter in die Ventilbohrung 7 gelangen. Das Loch kann etwa gebohrt sein. Wird er Aufsatz 3a in den Bereich geschoben, den das Schmelzringelement 2 freigibt, unterbindet die Dichtfläche DF dass das Medium vom radialen Außenbereich um das Filterelement 3 zum Mantelbereich des Aufsatzes 3a gelangen kann, da die Dichtfläche DF und die Dichtkante 11 beim aneinander Aufliegen den radialen Außenbereich um das Filterelement 3 von der Ventilbohrung 7 trennen können.
-
Dabei ist das Schmelzringelement 2 vorteilhaft platzsparend in der Öffnung A1 angebracht, etwa im Flaschenhals des Behälters B, insbesondere in der Ventilbohrung 7, was vorteilhaft auch innerhalb einer Sicherheitstankventilbaugruppe und direkt am Filterelement 3 integriert sein kann. Die Ventilvorrichtung 10 mit der Ventilfassung 1 kann somit eine Sicherheitstankventilbaugruppe darstellen. Über die im Normalbetrieb anliegenden Druckverhältnisse P1>P2, also Innendruck des Behälters größer als der Außendruck oder größer als der Druck in der Ventilbohrung 7, kann das Filterelement 3, insbesondere die metallische Filteraufnahme 9 gegen das Schmelzringelement 2 gedrückt werden, wobei das intakte Schmelzringelement 2 als Widerlager für das Filterelement 3 dienen kann. Solange die maximalen Temperaturen, die in einem Lastenheft definierten Vorgaben nicht überschreiten, bleibt das Schmelzringelement 2 vorteilhaft intakt und wirkt als Widerlager das Filterelements 3 und kann diese in ihrer Position halten.
-
Die Filteraufnahme 9 kann dabei eine Doppelfunktion einnehmen. Neben der Fixierung und Führung des Mediums, etwa Gas, am Filterelement 3, dient die Filteraufnahme 9 als Schließ- und Dichtelement über die Dichtfläche DF und die Dichtkante 11 wenn das Schmelzringelement 2 geschmolzen ist.
-
Sobald das Schmelzringelement 2 aufgrund der Überschreitung der vordefinierten kritischen Temperatur zu erweichen beginnt, können die Schmelzreste aufgrund der Flächenpressung, über die Filteraufnahme 9 in die Bohrung des Ventilzulaufs 7 gedrückt werden.
-
Auch die metallische Filteraufnahme 9 kann eine Doppelfunktion aufweisen. Neben der Aufnahme, Positionierung des Filterelements 3, insbesondere des Filterstücks 5, kann auch noch eine Lenkung des (Luft)stroms (etwa ein Gasstrom oder ein Medienstrom) durch das Filterelement vollzogen werden, damit kann eine neue zusätzliche „Sicherheits-Ventilfunktion“ in die Filteraufnahme 9 integriert sein. Nachdem der Tankdruck im Behälter (Innendruck), bis auf den Betankungszustand, immer höher sein kann als der Außendruck, etwa größer als ein Systemdruck eines Treibstoffsystems, wenn das Medium den Treibstoff darstellt,, dass mit dem Medium über die Ventilvorrichtung versorgt werden kann, kann das Filterelement 3 in Richtung des Schmelzringelements 2 gedrückt werden, ohne dass eine zusätzliche Feder notwendig ist. In dem Behälterzulauf BZ kann anliegend an die Filterführung 4 eine Feder 6 eingebaut sein, wobei diese auf das Strombegrenzungsventil der Ventilvorrichtung 10 (etwa für deren Kraft bei Druckwirkung) abgestimmt sein kann und muss bei ihrer Auslegung nicht die Filtervorspannung berücksichtigen. Bei fehlendem Schmelzringelement 2 kann je nach konstruktiver Auslegung sich das ganze Filterelement 3 oder nur Teile davon in axialer Richtung bewegen, vorteilhaft zumindest die Filteraufnahme 9. Solang bis die Dichtkante 11 an der Dichtfläche DF anliegt kann dies den Fluss des Mediums unterbinden und in die Ventilbohrung 7 kann dann kein oder nur wenig von dem Medium aus dem Tank (Behälter B) mehr einströmen. Da der Tankdruck (Innendruck im Behälter) systembedingt weiterhin größer als P2 sein kann, kann der Innendruck die Ventilfassung zuverlässig geschlossen halten.
-
Das Medium kann das Filterelement in dessen Inneren durchströmen und durch die Seitenwände des Filterelements radial nach außen treten und das Medium kann dabei gefiltert werden. Um in die Ventilbohrung 7 gelangen zu können muss das Medium vorteilhaft wieder durch die Löcher L oder durch das Loch L radial nach innen geleitet werden um in die Ventilbohrung 7 zu gelangen, was vorteilhaft nur bei intaktem, oder zumindest nicht vollständig geschmolzenem Schmelzringelement 2 gewährleistet sein kann.
-
Eine Ventilvorrichtung 10 mit einer Ventilfassung 1 als Sicherheitstankventilbaugruppe kann trotz der neuen Zusatzfunktion des Schmelzringelements 2 weiterhin einfach und kostengünstig aufgebaut sein und eine hohe Dichtheit, etwa für Gasdruckbehälter, aufweisen. Gleichzeitig kann die Gefahr eines Berstens oder Versagen der Tankstrukturen verringert oder gar vollständig unterbunden werden. Der Vorteil der Anordnung mit dem Schmelzringelement 2 liegt darin, dass dies eine einfache, kostengünstige und sehr wirkungsvolle Umsetzung in der Praxis darstellen kann. Über die Legierungsbestandteile lässt sich bei niedrigschmelzenden Legierungen der erforderliche Schmelzpunkt präzise einstellen, bei welchen das Material seine Festigkeit verliert und den Prozess in Bewegung setzt. Aufgrund der metallischen Eigenschaften kann das Schmelzringelement 2 in seiner Form bzgl. Festigkeit und Funktion beliebig gestaltet werden. Die einfachen Verarbeitungsprozesse (Gießen, Pressen, Kaltumformen, spanende Bearbeitung...) sind im Handling als Schüttgut möglich. Seine Handhabung gegenüber den sonst üblichen Glasampullen ist sehr robust.
-
Gegenüber bekannten Ventilen kann ein zusätzlicher Aufwand auch gering gehalten werden. Dabei kann bei der Herstellung der zusätzliche Aufwand darin bestehen, dass neben den zusätzlich benötigten Schmelzringelement 2 ein Absatz FB in der Ventilbohrung 7 eingedreht werden kann, welcher einen verbreiterten Durchmesser der Ventilbohrung 7 darstellen kann und den Bereich für das Schmelzringelement 2 darstellen kann. Auch die zusätzliche angedrehte Dichtkante 11 an der Filteraufnahme 9 stellt nur einen geringen Mehraufwand gegenüber bekannten Ventilen dar. Konstruktiv kann die Dichtkante 11 an der vorzugsweise metallischen Filteraufnahme 9 über eine Beisskante oder anderen Geometrien angebracht und ausgestaltet werden, sodass die erforderliche Dichtwirkung auch bei geringen Tankdrücken ausreichend sein kann.
-
Aufgrund der neuen Absicherung mittels des Schmelzringelements ist es möglich den Pfad in den Ventilzulauf und der Ventilbohrung, bei Erhöhung über kritische Temperaturen, aktiv zumindest teilweise zu verschließen, da sich das Element innerhalb der Öffnung, etwa des Flaschenhalses, des Behälters (Drucktanks) befinden kann.
-
3 zeigt eine Blockdarstellung von Verfahrensschritten des Verfahrens zum Herstellen einer Ventilfassung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
-
Bei dem Verfahren erfolgt ein Bereitstellen S1 eines Gehäuses mit einer Ventilbohrung und einem Behälterzulauf, welche aneinander anliegen und zusammen einen Kanal für ein Medium aus dem Behälter bilden, wobei das Gehäuse in der Öffnung fixiert wird und wobei ein Medium aus dem Behälter durch die Ventilbohrung leitbar ist; ein Bereitstellen S2 eines Filterelements, welches in dem Behälterzulauf und anliegend an die Ventilbohrung angeordnet wird; ein Bereitstellen S3 eines Schmelzringelements, welches in dem Gehäuse und zwischen der Ventilbohrung und dem Filterelement angeordnet wird und welches oberhalb einer vorbestimmten Schmelztemperatur schmelzbar ist, wobei das Gehäuse zumindest eine Dichtfläche in der Ventilbohrung umfasst, wobei aus den druckbeaufschlagten Behälter eine Kraftwirkung auf das Filterelement in Richtung des Schmelzringelements erzeugbar ist und bei intaktem Schmelzringelement ein Medium aus dem Behälter durch das Filterelement und aus der Ventilbohrung herausleitbar ist und bei geschmolzenem Schmelzringelement das Filterelement durch die Kraftwirkung auf die Dichtfläche aufdrückbar ist und ein Austreten des Mediums durch das Filterelement und somit aus der Ventilbohrung unterbindbar ist.
-
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand des bevorzugten Ausführungsbeispiels vorstehend vollständig beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.
-
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 112006003013 B4 [0003]
