DE102021003089A1 - ion exchanger - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen lonentauscher für ein Kühlmittelsystem einer Brennstoffzelle umfassend ein Gehäuse aufweisend ein erstes separat hergestelltes Gehäusebauteil mit einer Öffnung, welche als Einlass für das zu behandelnde Fluid in den lonentauscher dient, ein zweites separat hergestelltes Gehäusebauteil mit einer Öffnung, welche als Auslass für das behandelte Fluid aus dem lonentauscher dient, und mindestens ein erstes weiteres separat hergestelltes Gehäusebauteil, welches zwischen dem ersten und dem zweiten Gehäusebauteil angeordnet ist, wobei das weitere Gehäusebauteil an seinen gegenüberliegenden offenen Bereichen jeweils mit einer Trennschicht, insbesondere einem feinmaschigen Gewebe bedeckt ist, um das lonentauschermaterial darin aufzubewahren.Hiermit ist es erstmalig möglich ein modulares lonentauschersystem mit wenigen Bauteilen bereitzustellen, welches einfach an die jeweiligen Anwendungen appliziert werden kann.The invention relates to an ion exchanger for a coolant system of a fuel cell, comprising a housing having a first separately manufactured housing component with an opening, which serves as an inlet for the fluid to be treated into the ion exchanger, a second separately manufactured housing component with an opening, which serves as an outlet for the treated fluid from the ion exchanger, and at least one first further separately produced housing component, which is arranged between the first and the second housing component, the further housing component being covered at its opposite open areas with a separating layer, in particular a fine-meshed fabric, in order to to store ion exchange material in it. This makes it possible for the first time to provide a modular ion exchange system with few components, which can be easily applied to the respective applications.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen lonentauscher für ein Kühlmittelsystem einer Brennstoffzelle gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The present invention relates to an ion exchanger for a coolant system of a fuel cell according to the preamble of claim 1.
Die
Nachteilig bei dieser Art Aufbau eines lonentauscherbehälters ist, dass die Menge an lonentauschermedium nicht variabel auf die unterschiedlichen Anforderungen verschiedener Systeme angepasst werden kann sondern immer ein neues Gehäuse mit einem größeren Volumen für die Aufnahme des lonentauschermediums hergestellt werden muss.The disadvantage of this type of construction of an ion exchange container is that the amount of ion exchange medium cannot be variably adapted to the different requirements of different systems, and instead a new housing with a larger volume has to be produced to accommodate the ion exchange medium.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für einen lonentauscher für ein Kühlmittelsystem einer Brennstoffzelle der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, insbesondere einen Gehäuse eines lonentauschers bereitzustellen, welches aus modularen Komponenten besteht, um das Volumen für die Aufnahme des lonentauschermediums für die jeweiligen Anwendungsfälle technisch einfach und kostengünstig variabel zu gestalten.The present invention is therefore concerned with the problem of specifying an improved or at least an alternative embodiment for an ion exchanger for a coolant system of a fuel cell of the generic type, in particular to provide a housing of an ion exchanger, which consists of modular components in order to increase the volume for accommodating the ion exchange medium for the respective applications technically easy and inexpensive to make variable.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.According to the invention, this problem is solved by the subject matter of independent claim 1 . Advantageous embodiments are the subject matter of the dependent claims.
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken einen lonentauscher für ein Kühlmittelsystem einer Brennstoffzelle bereitzustellen, welcher ein Gehäuse aufweist, welches insbesondere aus einem Kunststoff, insbesondere aus Polyamid besteht und mindestens drei Gehäusebauteilen aufweist. Das Gehäuse weist ein erstes Gehäusebauteil auf, welches eine erste Öffnung aufweist. In einer bevorzugten Ausführung ist die erste Öffnung als Stutzen ausgeführt, um als Einlass für zu behandelndes Fluid zu dienen. In einer bevorzugten Ausführungsform besteht das erste Gehäusebauteil aus einem Kunststoff, insbesondere Polyamid, oder einem Metall, insbesondere Aluminium. Des Weiteren weist das Gehäuse ein zweites Gehäusebauteil auf, welches eine zweite Öffnung umfasst. In einer bevorzugten Ausführung besteht das zweite Gehäusebauteil aus einem Kunststoff, insbesondere Polyamid, oder einem Metall, insbesondere Aluminium. Ferner ist in einer bevorzugten Ausführung die zweite Öffnung als Stutzen ausgeführt, um das behandelte Fluid aus dem lonentauscher auszuleiten. Das Gehäuse weist ferner mindestens ein erstes weiteres Gehäusebauteil auf, welches eine Wand in Form eines Rohrstücks aufweist. Das erste weitere Gehäusebauteil besteht vorzugsweise aus einem Kunststoff, insbesondere Polyamid oder einem Metall, insbesondere Aluminium. Das Gehäusebauteil umfasst an den beiden gegenüberliegenden Öffnungen eine Trennwand, welche fluiddurchlässig ist und das lonentauschermaterial zwischen den beiden Trennwänden zurückhält. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Trennwand als ein feinmaschiges Gewebe oder eine Membran bereitgestellt. Vorzugsweise ist die Trennwand am Gehäusebauteil lösbar oder unlösbar gekoppelt, insbesondere mit dem Gehäusebauteil fest verschweißt, verklippt, verschraubt oder verklebt. Bei einer lösbaren Koppelung der Trennwand an das Gehäusebauteil kann die Trennwand im Wartungsfall einfach demontiert werden, um das lonentauschermaterial auszutauschen. In einer besonders bevorzugten Ausführung ist das lonentauschermaterial ein Anionentauscherharz oder ein Kationentauscherharz. Das erste weitere Gehäusebauteil hat einen ersten Kopplungsbereich. In einer vorzugsweisen Ausgestaltung ist der Kopplungsbereich als Gewinde bereitgestellt. In einer alternativen Ausgestaltung kann der Kopplungsbereich auch als Bayonett oder als eine Klippverbindung bereitgestellt sein. Der Kopplungsbereich dient dazu das erste weitere Gehäusebauteil mit dem zweiten Gehäusebauteil zu koppeln, welches insbesondere den Gegenpart des Gewindes aufweist. Das erste weitere Gehäusebauteil hat des Weiteren einen zweiten Kopplungsbereich auf der gegenüberliegenden Seite im Bereich der Trennwand, um das erst weitere Gehäusebauteil mit dem ersten Gehäusebauteil zu koppeln. In einer vorzugsweisen Ausgestaltung ist der Kopplungsbereich als Gewinde ausgestaltet. In einer besonders bevorzugten Variante ist im Kopplungsbereich eine zusätzliche Dichtung vorgesehen, um die einzelnen Gehäuseabschnitte gegenüber einem Fluid dicht miteinander zu verbinden.The present invention is based on the general idea of providing an ion exchanger for a coolant system of a fuel cell, which has a housing which consists in particular of a plastic, in particular of polyamide, and has at least three housing components. The housing includes a first housing component having a first opening. In a preferred embodiment, the first opening is configured as a stub to serve as an inlet for fluid to be treated. In a preferred embodiment, the first housing component consists of a plastic, in particular polyamide, or a metal, in particular aluminum. Furthermore, the housing has a second housing component which includes a second opening. In a preferred embodiment, the second housing component consists of a plastic, in particular polyamide, or a metal, in particular aluminum. Furthermore, in a preferred embodiment, the second opening is designed as a nozzle in order to discharge the treated fluid from the ion exchanger. The housing also has at least one first further housing component, which has a wall in the form of a piece of pipe. The first further housing component preferably consists of a plastic, in particular polyamide, or a metal, in particular aluminum. At the two opposite openings, the housing component comprises a partition wall which is fluid-permeable and retains the ion exchange material between the two partition walls. In a preferred embodiment, the partition is provided as a fine mesh fabric or membrane. The partition wall is preferably detachably or non-detachably coupled to the housing component, in particular firmly welded, clipped, screwed or glued to the housing component. If the dividing wall is detachably coupled to the housing component, the dividing wall can be easily dismantled in the event of maintenance in order to exchange the ion exchange material. In a particularly preferred embodiment, the ion exchange material is an anion exchange resin or a cation exchange resin. The first further housing component has a first coupling area. In a preferred embodiment, the coupling area is provided as a thread. In an alternative embodiment, the coupling area can also be provided as a bayonet or as a clip connection. The coupling area serves to couple the first additional housing component to the second housing component, which in particular has the counterpart of the thread. The first additional housing component also has a second coupling area on the opposite side in the area of the partition wall in order to couple the first additional housing component to the first housing component. In a preferred embodiment, the coupling area is designed as a thread. In a particularly preferred variant, an additional seal is provided in the coupling area in order to connect the individual housing sections to one another in a fluid-tight manner.
Durch die Herstellung des Gehäuses mit mindestens drei separaten einzelnen Gehäusebauteilen ist es erstmalig möglich, das lonentauschermaterial in einem modular angefertigten Gehäusebauteil bereitzustellen, um dieses sowohl einfach an andere Applikationen adaptieren zu können als auch für eine Regeneration des lonentauschermaterials das erste weitere Gehäusebauteil einfach vom restlichen Gehäuse zu entfernen und anschließend wieder auf einfache Weise zu koppeln. In einer bevorzugten Ausführungsform weist der erfindungsgemäße lonentauscher neben den drei Gehäusebauteilen ein zweites weiteres Gehäusebauteil auf, welches zwischen dem ersten Gehäusebauteil und dem ersten weiteren Gehäusebauteil angeordnet ist. In einer bevorzugten Ausführungsform besteht das zweite weitere Gehäusebauteil aus einem Kunststoff, insbesondere aus Polyamid oder einem Metall, insbesondere Aluminium. Das zweite weitere Gehäusebauteil weist eine Wandung in Form eines Rohrstücks mit zwei gegenüberliegenden Öffnungen auf. Die Öffnungen sind mit einer Trennwand, insbesondere ein feinmaschiges Gewebe oder einer Membran, derart verschlossen, dass ein zu behandelndes Fluid durch die Trennwand strömt, dass zwischen den Trennwänden angeordnete lonentauschermaterial jedoch zurückgehalten wird. Vorzugsweise ist die Trennwand am Gehäusebauteil lösbar oder unlösbar gekoppelt, insbesondere mit dem Gehäusebauteil verschweißt, verklippt, verschraubt oder verklebt. Bei einer lösbaren Koppelung der Trennwand an das Gehäusebauteil kann die Trennwand im Wartungsfall einfach demontiert werden, um das lonentauschermaterial auszutauschen. Das zweite weitere Gehäusebauteil weist zum ersten weiteren Gehäusebauteil und dem ersten Gehäusebauteil eine Kopplungsstelle auf. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Kopplungsstelle als Gewinde bereitgestellt. In einer alternativen Ausgestaltung ist die Kopplungsstelle als Bayonett oder Klippverbindung bereitgestellt. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist im Bereich der Kopplungsstelle eine zusätzliche Dichtung, um das zweite weitere Gehäusebauteilmodul gegenüber einem Fluid dicht an die weiteren Gehäusebauteile koppeln zu können, vorgesehen.By producing the housing with at least three separate individual housing components, it is possible for the first time to provide the ion exchange material in a modularly manufactured housing component in order to be able to easily adapt it to other applications and to simply separate the first additional housing component from the rest of the housing for regeneration of the ion exchange material to be removed and then easily paired again. In a preferred embodiment, the ion exchanger according to the invention has, in addition to the three housing components, a second further housing component which is arranged between the first housing component and the first further housing component. In a preferred embodiment the second further housing component made of a plastic, in particular of polyamide or a metal, in particular of aluminium. The second further housing component has a wall in the form of a piece of pipe with two opposite openings. The openings are closed with a dividing wall, in particular a fine-mesh fabric or a membrane, in such a way that a fluid to be treated flows through the dividing wall, but that ion exchange material arranged between the dividing walls is held back. The partition wall is preferably detachably or non-detachably coupled to the housing component, in particular welded, clipped, screwed or glued to the housing component. If the dividing wall is detachably coupled to the housing component, the dividing wall can be easily dismantled in the event of maintenance in order to replace the ion exchange material. The second additional housing component has a coupling point to the first additional housing component and the first housing component. In a preferred embodiment, the coupling point is provided as a thread. In an alternative embodiment, the coupling point is provided as a bayonet or clip connection. In a particularly preferred embodiment, an additional seal is provided in the area of the coupling point in order to be able to couple the second further housing component module to the further housing components in a fluid-tight manner.
Hiermit ist es erstmalig möglich, für einen lonentauscher das lonentauschermaterial sortenrein, also als Anionentauscherharz oder Kationentauscherharz, bereitzustellen, insbesondere auf verschiedene Applikationen auf einfache Weise anzupassen, wobei in einer bevorzugten Ausgestaltung im ersten weiteren Gehäusebauteil ein Anionentauscherharz oder ein Katoinentauscherharz und im zweiten weiteren Gehäusebauteil Anionentauscherharz oder ein Kationentauscherharz angeordnet ist.This makes it possible for the first time to provide the ion exchange material for an ion exchanger as a single type, i.e. as an anion exchange resin or cation exchange resin, and in particular to adapt it to various applications in a simple manner, with an anion exchange resin or a katoin exchange resin in the first further housing component and anion exchange resin in the second further housing component or a cation exchange resin is arranged.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Further important features and advantages of the invention result from the dependent claims, from the drawings and from the associated description of the figures with reference to the drawings.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the features mentioned above and those still to be explained below can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the present invention.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.Preferred exemplary embodiments of the invention are illustrated in the drawings and are explained in more detail in the following description, with the same reference numbers referring to identical or similar or functionally identical components.
Es zeigt, jeweils schematisch
-
1 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen lonentauschers -
2 eine schematische Ansicht einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen lonentauschers
-
1 a schematic view of an ion exchanger according to the invention -
2 a schematic view of a preferred embodiment of the ion exchanger according to the invention
Entsprechend der
Hiermit ist es erstmalig möglich das lonentauschermaterial 12 in einem modular angefertigen Gehäusebauteil 11 bereitzustellen, um dieses sowohl einfach an andere Applikationen adaptieren zu können als auch für eine Regeneration des lonentauschermaterials 12 das Gehäusebauteil 11 einfach vom restlichen Gehäuse 2 zu entfernen.This makes it possible for the first time to provide the
Entsprechend der
BezugszeichenlisteReference List
- 1.1.
- lonentauscherion exchanger
- 2.2.
- GehäuseHousing
- 3.3.
- Zweites GehäusebauteilSecond housing component
- 4.4.
- Öffnung des zweiten GehäusebauteilsOpening of the second housing component
- 5.5.
- Stutzen des zweiten GehäusebauteilsSocket of the second housing component
- 6.6.
- Erstes GehäusebauteilFirst housing component
- 7.7.
- Öffnung des ersten GehäusebauteilsOpening of the first housing component
- 8.8th.
- Stutzen des ersten GehäusebauteilsSocket of the first housing component
- 9.9.
- Kopplungsstelle, insbesondere Gewinde, des ersten weiteren GehäusebauteilsCoupling point, in particular thread, of the first further housing component
- 10.10
- Kopplungsstelle, insbesondere Gewinde, des ersten weiteren GehäusebauteilsCoupling point, in particular thread, of the first additional housing component
- 11.11.
- Erstes weiteres GehäusebauteilFirst additional housing component
- 12.12.
- lonentauschermaterialion exchange material
- 13.13.
- Trennschicht des ersten weiteren GehäusebauteilsSeparating layer of the first further housing component
- 14.14
- Zweites weiteres GehäusebauteilSecond additional housing component
- 15.15
- Kopplungsstelle, insbesondere Gewinde, des zweiten weiteren GehäusebauteilsCoupling point, in particular thread, of the second further housing component
- 16.16
- Kopplungsstelle, insbesondere Gewinde, des zweiten weiteren GehäusebauteilsCoupling point, in particular thread, of the second further housing component
- 17.17
- Trennschicht des zweiten weiteren GehäusebauteilsSeparating layer of the second further housing component
- 18.18
- lonentauschermaterialion exchange material
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- DE 102012020128 A1 [0002]DE 102012020128 A1 [0002]
Claims (15)
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
DE102021003089.3A DE102021003089A1 (en) | 2021-06-16 | 2021-06-16 | ion exchanger |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE102021003089.3A DE102021003089A1 (en) | 2021-06-16 | 2021-06-16 | ion exchanger |
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Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102012020128A1 (en) | 2011-10-21 | 2013-04-25 | Mann + Hummel Gmbh | Processing unit for processing a cooling fluid of a cooling device of a functional system |
DE202015007200U1 (en) | 2014-04-10 | 2016-01-13 | Unger Marketing International, Llc | Clean water systems |
-
2021
- 2021-06-16 DE DE102021003089.3A patent/DE102021003089A1/en not_active Ceased
Patent Citations (2)
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Legal Events
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R083 | Amendment of/additions to inventor(s) | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R230 | Request for early publication | ||
R002 | Refusal decision in examination/registration proceedings | ||
R003 | Refusal decision now final |