DE102022104639A1

DE102022104639A1 - Einleiten eines Fluids in einen Anschluss

Info

Publication number: DE102022104639A1
Application number: DE102022104639.7A
Authority: DE
Inventors: Bernd Gottschlich
Original assignee: Cryotherm GmbH & Co KG
Current assignee: Cryotherm GmbH & Co KG
Priority date: 2022-02-25
Filing date: 2022-02-25
Publication date: 2023-08-31

Abstract

Vorrichtung (2) zum Einleiten eines Fluids in einen Anschluss (100), umfassend- eine Fluidquelle (200),- eine Abgabeleitung (201), und- eine zumindest teilweise vakuumisolierte Anschlusseinrichtung (202) mit einem Stutzen (208) zum Anschließen der Abgabeleitung (201) an den Anschluss (100), wobei die Abgabeleitung (201) mit einem ersten Ende (203) an der Fluidquelle (200) und mit einem zweiten Ende (204) an einen Innenraum (205) der Anschlusseinrichtung (202) angebunden ist, wobei die Anschlusseinrichtung (202) ein Ventil (206) und einen mit dem Ventil (206) gekoppelten Ventilantrieb (207) umfasst, wobei der Stutzen (208) an einem ersten Ende (209) offen ist und an einem zweiten Ende (210) über das Ventil (206) mit dem Innenraum (205) der Anschlusseinrichtung (202) verbunden ist,wobei das Ventil (206) einen Ventilstempel (216) und eine Ventilöffnung (219) aufweist, wobei der Ventilstempel (216) entlang einer Ventilachse (232) zwischen einer ersten Endposition (217) und einer zweiten Endposition (218) beweglich ist, wobei der Ventilstempel (216) in seiner zweiten Endposition (218) die Ventilöffnung (219) verschließt, wobei das Ventil (206) weiterhin eine Zylinderfeder (233) aufweist, welche derart einerseits an dem Ventilstempel (216) und andererseits radial außerhalb der Ventilöffnung (219) an einer Begrenzung (221) des Innenraums (205) der Anschlusseinrichtung (202) gehalten ist, dass die Zylinderfeder (233) den Ventilstempel (216) in dessen zweite Endposition (218) vorspannt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einleiten eines Fluids in einen Anschluss, eine Anordnung umfassend eine solche Vorrichtung, ein Verfahren zum Betanken eines Fahrzeugs sowie eine Anschlusseinrichtung. Die Erfindung kann insbesondere genutzt werden, um Fahrzeuge mit flüssigem Wasserstoff zu betanken.
Mit der Energiewende sollen konventionelle Energieträger wie fossile Brennstoffe zunehmend durch Alternativen ersetzt werden. In zahlreichen Anwendungen sind dafür verflüssigte Gase vielversprechend. Beispielsweise können Fahrzeuge mit flüssigem Wasserstoff angetrieben werden. Allerdings erfordern solche und zahlreiche andre Anwendungen tiefe Temperaturen und/oder hohe Drücke. Das erschwert die Handhabung. Beispielsweise das Betanken eines Fahrzeugs mit flüssigem Wasserstoff soll aber für einen Benutzer sicher, einfach und schnell sein. Das dabei eingesetzte Equipment der Tankstelle soll ebenso günstig und zuverlässig sein wie der entsprechende Anschluss am Fahrzeug. Entsprechendes gilt allgemein für viele Anwendungen, bei denen ein Fluid von einer Leitung in eine andere übergeben werden soll. Bekannte Lösungen dafür sind aber hinsichtlich der genannten Anforderungen unzureichend.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ausgehend vom beschriebenen Stand der Technik eine günstige und zuverlässige Vorrichtung vorzustellen, mit der ein Fluids sicher, einfach und schnell in einen Anschluss eingeleitet werden kann. Zudem soll eine entsprechende Anordnung vorgestellt werden. Weiterhin soll ein Verfahren vorgestellt werden, mit dem ein Fahrzeug sicher, einfach und schnell mit einem Fluid betankt werden kann. Außerdem soll eine günstige und zuverlässige Anschlusseinrichtung vorgestellt werden, mit welcher eine Leitung sicher, einfach und schnell an einen Anschluss angebunden werden kann.
Diese Aufgaben werden gelöst mit der Vorrichtung, der Anordnung, dem Verfahren und der Anschlusseinrichtung gemäß den unabhängigen Ansprüchen. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Die in den Ansprüchen und in der Beschreibung dargestellten Merkmale sind in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar.
Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung zum Einleiten eines Fluids in einen Anschluss vorgestellt. Die Vorrichtung umfasst:

- eine Fluidquelle,
- eine Abgabeleitung, und
- eine zumindest teilweise vakuumisolierte Anschlusseinrichtung mit einem Stutzen zum Anschließen der Abgabeleitung an den Anschluss,

Die beschriebene Vorrichtung ist dazu geeignet, ein Fluid in einen Anschluss einzuleiten. Die Vorrichtung kann beispielsweise genutzt werden, um ein Fahrzeug mit einem Fluid zu betanken. In dem Fall weist das Fahrzeug den Anschluss auf, welcher mit einem Fluidtank des Fahrzeugs verbunden ist. Die Vorrichtung kann in dem Fall als Teil einer Tankstelle aufgefasst werden. Die beschriebene Vorrichtung ist allerdings nicht auf diese Anwendung beschränkt. Vielmehr kann die beschriebene Vorrichtung in allen Anwendungen eingesetzt werden, bei denen eine Leitung mit einem Anschluss so verbunden werden soll, dass ein Fluid aus der Leitung in den Anschluss eingeleitet wird. Soweit hierin auf das Betanken eines Fahrzeugs Bezug genommen wird, ist dies daher lediglich beispielhaft zu verstehen.
Das Fluid kann flüssig und/oder gasförmig sein. Das Fluid kann eine flüssige und eine gasförmige Phase haben. Denkbar ist auch, dass das Fluid in einem überkritischen Zustand vorliegt, in welchem nicht zwischen flüssig und gasförmig unterschieden werden kann. Vorzugsweise ist das Fluid ein Flüssiggas. Unter einem Flüssiggas ist eine Substanz zu verstehen, die in ihrem flüssigen Zustand vorliegt, obwohl sie bei Normbedingungen gasförmig wäre. Ein Flüssiggas liegt folglich bei entsprechenden Bedingungen vor, die von den Normbedingungen abweichen, insbesondere bei einer entsprechend tiefen Temperatur und/oder bei einem entsprechend hohen Druck vor. Ist die Vorrichtung zum Einleiten eines Flüssiggases in einen Anschluss ausgebildet, ergeben sich daher entsprechende Anforderungen an die Vorrichtung und ihre Elemente, insbesondere hinsichtlich der verwendeten Materialien sowie hinsichtlich Isolation und Dichtigkeit.
Die beschriebene Vorrichtung kann mit jedem Fluid verwendet werden. Besonders geeignet ist die beschriebene Vorrichtung für ein Fluid, welches als Brennstoff verwendbar ist, insbesondere als Brenngas für ein Fahrzeug. Als Fluid kommen beispielsweise flüssiges Erdgas (LNG - Liquified Natural Gas) oder Autogas (LPG - Liquified Petroleum Gas) in Betracht.
Das Fluid ist vorzugsweise Wasserstoff. Der Wasserstoff kann flüssig und/oder gasförmig sein. Auch kann der Wasserstoff überkritisch sein. Zum Betanken von Fahrzeugen wird verflüssigter Wasserstoff üblicherweise bei einer Temperatur von weniger als -253°C und einem Druck von weniger als 16,5 bar verwendet. Die beschriebene Vorrichtung ist daher vorzugsweise für eine solche Temperatur und einen solchen Druck geeignet.
Der Anschluss kann beispielsweise mit einem Tank verbunden sein. Darunter fällt auch eine Ausgestaltung, bei welcher der Anschluss in einer Berandung des Tanks integriert ist und insoweit auch als Teil des Tanks aufgefasst werden könnte. Der Anschluss kann im einfachsten Fall eine Öffnung in einer Berandung eines Tanks sein. Bevorzugt ist jedoch, dass der Anschluss ein Ventil umfasst, welches den Tank verschließt, wenn dieser nicht über den Anschluss mit Fluid befüllt wird. Zudem kann der Anschluss über eine Leitung mit dem Tank verbunden sein. Der Anschluss kann allerdings auch an eine Leitung angebunden sein, welche das Fluid unmittelbar einem Verbraucher zuführt. Das ist insbesondere in Industrieanlagen denkbar.
Die Vorrichtung weist eine Fluidquelle auf. Dabei handelt es sich vorzugsweise um einen Fluid-Vorratstank, beispielsweise einen Wasserstoff-Vorratstank einer Tankstelle. Die Fluidquelle kann aber auch beispielsweise eine Pipeline sein, mit welcher das Fluid kontinuierlich gespeist werden kann. Allgemein genügt es, dass das Fluid an der Fluidquelle so bereitgestellt wird, dass es aus dieser entnommen werden kann.
Weiterhin weist die Vorrichtung eine Abgabeleitung auf. Über die Abgabeleitung kann die Fluidquelle mit dem Anschluss verbunden werden. Ist die Vorrichtung zum Betanken eines Fahrzeugs mit Fluid eingerichtet, insbesondere als Teil einer Tankstelle, kann die Abgabeleitung auch als eine Betankungsleitung bezeichnet werden.
Weiterhin weist die Vorrichtung eine Anschlusseinrichtung mit einem Stutzen zum Anschließen der Abgabeleitung an den Anschluss auf. Ist die Vorrichtung zum Betanken eines Fahrzeugs mit Fluid eingerichtet, insbesondere als Teil einer Tankstelle, kann die Anschlusseinrichtung auch als eine Zapfpistole bezeichnet werden. Ein Benutzer kann die Anschlusseinrichtung in dem Fall an den Anschluss seines Fahrzeugs anschließen.
Die Anschlusseinrichtung weist einen Stutzen auf, mit welchem die Anschlusseinrichtung an den Anschluss angebunden werden kann. Unter einem Stutzen ist ein Rohrstück zu verstehen, welches dazu eingerichtet ist, mit dem Anschluss zusammenzuwirken. Wird das Fluid mit der beschriebenen Vorrichtung in den Anschluss eingeleitet, strömt das Fluid durch den Stutzen.
Die Anschlusseinrichtung ist zumindest teilweise vakuumisoliert. Insoweit kann die Anschlusseinrichtung mit einem kalten Fluid verwendet werden. Ein Benutzer kann durch die Vakuumisolation vor Verletzungen geschützt werden. Zudem können durch die Vakuumisolation ein Energieverlust durch Wärmeeintrag aus der Umgebung reduziert werden. Die Vakuumisolation kann mit weiteren Arten der Isolation kombiniert sein, um den Schutz und/oder die energetische Effizienz zu verbessern. Vakuumisoliert sind vorzugsweise die Bereiche der Anschlusseinrichtung, die mit dem Fluid in Kontakt gelangen. Die Vakuumisolation kann beispielsweise dadurch realisiert sein, dass die Anschlusseinrichtung einen Innenraum aufweist, der durch eine doppelwandige Begrenzung begrenzt ist.
Die Abgabeleitung ist mit einem ersten Ende an der Fluidquelle und mit einem zweiten Ende an einen Innenraum der Anschlusseinrichtung angebunden. Ist die Vorrichtung zum Betanken eines Fahrzeugs mit Fluid eingerichtet, insbesondere als Teil einer Tankstelle, kann die Abgabeleitung einen Abschnitt umfassen, welcher eine Zapfsäule mit der Anschlusseinrichtung verbindet. Weiterhin kann die Abgabeleitung einen Abschnitt umfassen, welcher innerhalb der Zapfsäule verläuft sowie einen Abschnitt, welcher die Zapfsäule mit einem Fluid-Vorratstank als Fluidquelle verbindet. An eine Fluidquelle können die jeweiligen Abgabeleitungen mehrerer wie beschrieben ausgebildeter Vorrichtungen angebunden sein. Das ist insbesondere bei einer Tankstelle mit mehreren Zapfsäulen der Fall.
Die Anschlusseinrichtung weist einen Innenraum auf. Wird das Fluid mit der beschriebenen Vorrichtung in den Anschluss eingeleitet, strömt es aus der Abgabeleitung in den Innenraum der Anschlusseinrichtung hinein, durch den Innenraum der Anschlusseinrichtung hindurch und durch den Stutzen hindurch sowie in den daran angebundenen Anschluss hinein. Der Innenraum der Anschlusseinrichtung kann insofern auch als eine Leitung aufgefasst werden.
Die Anschlusseinrichtung umfasst ein Ventil und einen mit dem Ventil gekoppelten Ventilantrieb. Das Ventil dient dazu, die Anschlusseinrichtung zu verschließen, sofern von dieser kein Fluid abgegeben wird. Das Ventil kann mit dem Ventilantrieb geöffnet und geschlossen werden.
Der Stutzen der Anschlusseinrichtung ist an einem ersten Ende offen und an einem zweiten Ende über das Ventil mit dem Innenraum der Anschlusseinrichtung verbunden. Ist das Ventil geschlossen, kann das Fluid nicht über den Stutzen aus dem Innenraum der Anschlusseinrichtung austreten, vorzugsweise auch nicht über eine andere Öffnung. Ist das Ventil geöffnet, kann das Fluid in den Anschluss eingeleitet werden. Dabei strömt das Fluid aus dem Innenraum der Anschlusseinrichtung durch das geöffnete Ventil in den Stutzen hinein.
Das Ventil weist einen Ventilstempel und eine Ventilöffnung auf. Ist das Ventil geschlossen, verschließt der Ventilstempel die Ventilöffnung. Ist das Ventil geöffnet, gibt der Ventilstempel die Ventilöffnung frei. In dem Fall kann das Fluid durch das Ventil strömen, indem das Fluid durch die Ventilöffnung strömt. Die Ventilöffnung kann insoweit auch als eine Öffnung des Innenraums der Anschlusseinrichtung aufgefasst werden. Die Ventilöffnung ist vorzugsweise an einer ersten Seite des Ventils angeordnet. Der Innenraum der Anschlusseinrichtung ist vorzugsweise an einer zweiten Seite des Ventils an das Ventil angebunden.
Der Ventilstempel ist entlang einer Ventilachse zwischen einer ersten Endposition und einer zweiten Endposition beweglich. Die Ventilachse ist insbesondere dadurch definiert, dass sich der Ventilstempel entlang der Ventilachse bewegen kann. Die Ventilachse fällt vorzugsweise mit einer Achse des Ventilstempels zusammen. Die Ventilöffnung ist vorzugsweise senkrecht zur Ventilachse ausgebildet. Ein Mittelpunkt der Ventilöffnung liegt vorzugsweise auf der Ventilachse. Vorzugsweise ist der Ventilstempel nicht über die erste Endposition hinaus und/oder nicht über die zweite Endposition hinaus beweglich. Das kann durch einen oder mehrere entsprechende Anschläge erreicht werden. Der Ventilstempel verschließt in seiner zweiten Endposition die Ventilöffnung. Insoweit ist das Ventil verschlossen, wenn sich der Ventilstempel in seiner zweiten Endposition befindet. Ist der Ventilstempel in seiner ersten Endposition, gibt der Ventilstempel die Ventilöffnung frei. Insoweit ist das Ventil geöffnet, wenn sich der Ventilstempel in seiner ersten Endposition befindet. Das Ventil ist allerdings vorzugsweise nicht nur dann geöffnet, wenn sich der Ventilstempel in seiner ersten Endposition befindet. Befindet sich der Ventilstempel zwischen seiner ersten Endposition und seiner zweiten Endposition ist das Ventil vorzugsweise teilweise geöffnet.
Sofern über die Anschlusseinrichtung kein Fluid an einen Anschluss abgegeben wird, sollte das Ventil verschlossen sein. Ansonsten könnte das Fluid unkontrolliert austreten. Bei der beschriebenen Vorrichtung trägt dazu bei, dass das Ventil eine Zylinderfeder aufweist. Unter einer Zylinderfeder ist eine Feder zu verstehen, deren Windungen auf einem Zylindermantel liegen. Eine Zylinderfeder kann auch als Schraubenfeder bezeichnet werden.
Die Zylinderfeder ist derart gehalten, dass die Zylinderfeder den Ventilstempel in dessen zweite Endposition vorspannt. Die Zylinderfeder spannt den Ventilstempel also in die Position vor, in der der Ventilstempel das Ventil verschließt. Sofern keine externe Kraft auf den Ventilstempel einwirkt, ist das Ventil also verschlossen. Dies kann auch als ein Grundzustand des Ventils bezeichnet werden. Dass das Ventil im Grundzustand verschlossen ist, trägt zur Sicherheit bei. Um das Ventil zu öffnen, kann der Ventilstempel mit dem Ventilantrieb entgegen der von der Zylinderfeder auf den Ventilstempel ausgeübten Kraft aus der zweiten Endposition bewegt werden. Der Ventilantrieb ist daher entsprechend eingerichtet und mit dem Ventilstempel gekoppelt. Der Ventilantrieb kann die von der Zylinderfeder auf den Ventilstempel ausgeübte Kraft überwinden.
Die Zylinderfeder ist einerseits an dem Ventilstempel gehalten. Insoweit kann die Zylinderfeder eine Kraft auf den Ventilstempel ausüben. Andererseits ist die Zylinderfeder an einer Begrenzung des Innenraums der Anschlusseinrichtung gehalten. Eine von der Zylinderfeder auf den Ventilstempel ausgeübte Kraft hängt daher von der Position des Ventilstempels relativ zur Begrenzung des Innenraums der Anschlusseinrichtung ab. Das Ventil weist vorzugsweise einen Ventilkörper auf, in welchem die Ventilöffnung gebildet ist. Der Innenraum der Anschlusseinrichtung ist vorzugsweise teilweise von dem Ventilkörper umschlossen. Der Ventilkörper bildet also vorzugsweise einen Teil der Begrenzung des Innenraums der Anschlusseinrichtung. Vorzugsweise ist die Zylinderfeder insoweit an einer Begrenzung des Innenraums der Anschlusseinrichtung gehalten, als dass die Zylinderfeder an dem Ventilkörper gehalten ist. Der Ventilkörper bewegt sich also bei üblicher Verwendung der Vorrichtung nicht relativ zur übrigen Begrenzung des Innenraums der Anschlusseinrichtung. Insoweit hängt eine von der Feder auf den Ventilstempel ausgeübte Kraft von der Position des Ventilstempels relativ zum Ventilkörper und insbesondere relativ zur Ventilöffnung ab.
An der Begrenzung des Innenraums der Anschlusseinrichtung ist die Zylinderfeder radial außerhalb der Ventilöffnung gehalten. Das ist insofern günstig, als dass weder die Zylinderfeder selbst, noch eine Halterung für die Zylinderfeder die Ventilöffnung verdecken.
Die Zylinderfeder ist vorzugsweise so ausgestaltet und angeordnet, dass die Zylinderfeder als eine Druckfeder wirkt. Die Zylinderfeder ist also gegenüber ihrem kraftlosen Grundzustand zusammengedrückt. Das gilt sowohl, wenn sich der Ventilstempel in seiner ersten Endposition befindet als auch wenn sich der Ventilstempel sich in seiner zweiten Endposition befindet. Die beiden Enden der Zylinderfeder werden also durch die Federkraft auseinander gedrückt. Befindet sich der Ventilstempel in ersten Endposition, ist die Zylinderfeder stärker zusammengedrückt als bei der ersten Endposition. Insoweit ist der Ventilstempel in seine zweite Endposition vorgespannt.
Der Ventilstempel ist vorzugsweise zumindest teilweise innerhalb der Zylinderfeder angeordnet. Dies ist insbesondere in Kombination damit günstig, dass die Zylinderfeder an der Begrenzung des Innenraums der Anschlusseinrichtung radial außerhalb der Ventilöffnung gehalten ist. Dazu ist zu beachten, dass einerseits wünschenswert ist, dass die Zylinderfeder sicher gehalten ist. Das erhöht die Zuverlässigkeit der Vorrichtung und reduziert Kosten für Wartung und Reparatur. Ein sicherer Halt der Zylinderfeder erfordert eine entsprechend dimensionierte Befestigungsmöglichkeit. Andererseits ist es wünschenswert, dass das Fluid möglichst ungestört durch das Ventil strömen kann. Dadurch kann das Fluid schnell in den Anschluss geleitet werden. Insbesondere die Befestigungsmöglichkeiten für die Zylinderfeder können die Strömung des Fluids beeinträchtigen. Insoweit können das Bedürfnis nach sicherem Halt der Zylinderfeder und nach störungsfreiem Strömen des Fluids einander im Allgemeinen entgegenstehen. Mit der beschriebenen Vorrichtung wird in dieser Hinsicht eine Lösung geboten, die beide Bedürfnisse besonders gut miteinander vereinbart. So kann das Fluid an einer ersten Seite der Zylinderfeder radial innerhalb der Zylinderfeder durch die Ventilöffnung strömen. Am ersten Ende der Zylinderfeder ist der Bereich radial außerhalb der Zylinderfeder für das Fluid durch die Begrenzung des Innenraums der Anschlusseinrichtung blockiert. Dieser Bereich kann dadurch derart stabil ausgebildet sein, dass die Zylinderfeder sicher gehalten wird. An einer zweiten Seite der Zylinderfeder kann das Fluid radial außerhalb der Zylinderfeder an dem Ventilstempel vorbei strömen. Am zweiten Ende der Zylinderfeder kann der Bereich radial innerhalb der Zylinderfeder für das Fluid durch den Ventilstempel blockiert sein. Der Ventilstempel kann dadurch derart stabil ausgebildet sein, dass die Zylinderfeder sicher gehalten wird. Auf beiden Seiten kann die Zylinderfeder also stabil gehalten sein. Der gesamte Bereich radial außerhalb bzw. radial innerhalb der Feder kann für die jeweilige Befestigungsmöglichkeit genutzt werden.
Für das Fluid ergibt sich dennoch ein vergleichsweise störungsfreier Strömungspfad durch das Ventil. An der ersten Seite kann das Fluid radial innerhalb der Zylinderfeder durch die Ventilöffnung strömen. Dafür steht der gesamte Bereich radial innerhalb der Zylinderfeder zur Verfügung. Eine Beeinträchtigung durch eine Befestigung der Zylinderfeder gibt es hier nicht. An der zweiten Seite der Zylinderfeder kann das Fluid radial außerhalb der Zylinderfeder an dem Ventilstempel vorbei strömen. Dafür steht der gesamte Bereich radial außerhalb der Zylinderfeder zur Verfügung. Eine Beeinträchtigung durch eine Befestigung der Zylinderfeder gibt es hier ebenfalls nicht.
Auf dem Weg aus dem Innenraum der Anschlusseinrichtung durch die Ventilöffnung kann das Fluid die Zylinderfeder zwischen deren zweitem Ende und deren erstem Ende durchströmen. So kann das Fluid zuerst radial außerhalb der Zylinderfeder und anschließend radial innerhalb der Zylinderfeder strömen. Das Fluid durchströmt also den Mantel der Zylinderfeder. Dadurch wird die Strömung des Fluids nur vergleichsweise wenig beeinträchtigt, weil der Mantel durch die Windungen der Zylinderfeder gebildet und insoweit nicht vollflächig geschlossen ist. Die Windungen sind voneinander beabstandet, damit die Zylinderfeder ihre Federwirkung erzeugen kann.
Die Begrenzung des Innenraums der Anschlusseinrichtung ist vorzugsweise rotationssymmetrisch um eine Hauptachse der Anschlusseinrichtung ausgebildet. Die Hauptachse fällt vorzugsweise mit der Ventilachse zusammen. Eine Achse der Zylinderfeder fällt vorzugsweise mit der Ventilachse zusammen.
Das Ventil weist einen Ventilstempel, eine Ventilöffnung und eine Zylinderfeder auf. Das ist so zu verstehen, dass das Ventil einen oder mehr Ventilstempel, eine oder mehr Ventilöffnungen und eine oder mehr Zylinderfedern haben kann. Es genügt, dass das Ventil genau einen Ventilstempel, genau eine Ventilöffnung und genau eine Zylinderfeder hat. Denkbar ist aber auch, dass das Ventil insoweit redundant ausgestaltet ist, dass beispielsweise zwei Ventilstempel vorgesehen sind, welche eine jeweilige Ventilöffnung verschließen können und durch eine jeweilige Zylinderfeder vorgespannt sind. Das Fluid kann in dem Fall durch eine erste der Ventilöffnungen und anschließend durch eine zweite der Ventilöffnungen strömen, um aus dem Innenraum der Anschlusseinrichtung zum Anschluss zu gelangen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung weist der Ventilstempel einen Ventilteller und einen daran angebundenen Ventilschaft auf, wobei der Ventilstempel in seiner zweiten Endposition die Ventilöffnung mit dem Ventilteller verschließt, und wobei der Ventilschaft innerhalb der Zylinderfeder angeordnet ist.
Durch den Ventilschaft kann die Zylinderfeder von der Ventilöffnung beabstandet an dem Ventilstempel angreifen. So ist genügend Platz für die Zylinderfeder vorhanden. Der Ventilteller ist vorzugsweise größer als die Ventilöffnung. Somit kann der Ventilteller die Ventilöffnung verschließen, wenn sich der Ventilstempel in seiner zweiten Endposition befindet. In dem Fall ist vorzugsweise zwischen einem Rand der Ventilöffnung und dem Ventilteller eine Dichtung angeordnet. Die kann an dem Rand der Ventilöffnung oder dem Ventilteller gehalten sein. Auch kann eine erste Dichtung an dem Rand der Ventilöffnung und eine zweite Dichtung an dem Ventilteller gehalten sein.
Der Ventilstempel ist vorzugsweise zumindest teilweise innerhalb der Zylinderfeder angeordnet. Das ist in der vorliegenden Ausführungsform insoweit der Fall, als dass der Ventilschaft innerhalb der Zylinderfeder angeordnet ist.
Die Zylinderfeder ist an dem Ventilstempel gehalten. Das kann in der vorliegenden Ausführungsform insoweit der Fall sein, als dass die Zylinderfeder unmittelbar an dem Ventilschaft des Ventilstempels gehalten ist. Bevorzugt ist allerdings eine Ausgestaltung, bei welcher die Zylinderfeder mittelbar an dem Ventilschaft des Ventilstempels gehalten ist. Zwischen der Zylinderfeder und dem Ventilschaft ist in dem Fall ein Zwischenelement ausgebildet.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung weist der Ventilstempel einen um die Ventilachse umlaufenden Flansch auf, über welchen die Zylinderfeder an dem Ventilstempel gehalten ist.
Das Flansch ist ein Beispiel für ein Zwischenelement, über welches die Zylinderfeder mittelbar an dem Ventilschaft des Ventilstempels gehalten ist. Der Flansch kann sich radial so weit erstrecken, dass er nicht oder zumindest nicht vollständig innerhalb der Zylinderfeder angeordnet ist. Insbesondere insoweit kann der Ventilstempel auch teilweise außerhalb der Zylinderfeder angeordnet sein.
Der Ventilschaft ist radial innerhalb der Zylinderfeder angeordnet. Zudem ist der Ventilschaft an der Zylinderfeder gehalten. Die Zylinderfeder kann an einer radial au-ßen liegenden Seite des Ventilschafts gehalten. Eine von der Zylinderfeder erzeugte Kraft ist allerdings in axialer Richtung orientiert. Für diese Kombination hat sich ein umlaufender Flansch am Ventilstempel als besonders günstig herausgestellt, insbesondere wenn sich dieser radial so weit erstreckt, dass er nicht oder zumindest nicht vollständig innerhalb der Zylinderfeder angeordnet ist.
Der Flansch ist vorzugsweise entlang der Ventilachse von dem Ventilteller beabstandet. So verbleibt genügend Platz für die Zylinderfeder. Der Ventilteller ist vorzugsweise an einer ersten Seite des Ventilschafts angeordnet. Der Flansch ist vorzugsweise an einer zweiten Seite des Ventilschafts angeordnet. Der Ventilstempel ist vorzugsweise so angeordnet, dass eine Richtung von der ersten Seite des Ventils zur zweiten Seite des Ventils mit einer Richtung von der ersten Seite des Ventilstempels zur zweiten Seite des Ventilstempels zusammenfällt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung weist der Flansch des Ventilstempels radial außen liegend mehrere Ausnehmungen auf, mit welchen zwischen dem Flansch und der Begrenzung des Innenraums der Anschlusseinrichtung jeweils ein Durchgang gebildet ist.
Durch die Durchgänge kann das Fluid axial am Ventilstempel entlang von einer Seite des Ventilstempels zur anderen Seite des Ventilstempels strömen. Außerhalb der Ausnehmungen kann der Ventilstempel bis an die Begrenzung des Innenraums heranreichen. Vorzugsweise verbleibt dort nur ein kleiner Spalt, so dass der Ventilstempel zwar leicht beweglich, aber dennoch in seiner Bewegung geführt ist. Dies erhöht die Zuverlässigkeit. Dafür kann in Kauf genommen werden, dass der für das Fluid zur Verfügung stehende Strömungsquerschnitt auf die Durchgänge eingeschränkt wird.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung ist ein Strömungspfad vom Innenraum der Anschlusseinrichtung durch die Ventilöffnung freigegeben, wenn sich der Ventilstempel außerhalb seiner zweiten Endposition befindet.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung verläuft der Strömungspfad durch einen Mantel der Zylinderfeder.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung sind das Ventil und der Ventilantrieb auf einer Hauptachse der Anschlusseinrichtung voneinander beabstandet angeordnet, wobei die Hauptachse der Anschlusseinrichtung mit der Ventilachse des Ventils zusammenfällt.
In dieser Ausführungsform stehen sich Ventilantrieb und Ventil insoweit gegenüber, als dass die Kopplung zwischen Ventilantrieb und Ventil über eine gerade Linie erfolgen kann.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung sind das Ventil und der Ventilantrieb über eine entlang der Hauptachse ausgebildete einteilige oder mehrteilige Stange mechanisch miteinander gekoppelt.
Der Ventilstempel ist vorzugsweise über die Stange starr mit dem Ventilantrieb gekoppelt. Eine Bewegung des Ventilantriebs bewirkt folglich eine Bewegung des Ventilstempels. Der Ventilantrieb kann beispielsweise einen Zylinder mit einem Kolben aufweisen, wobei der Kolben beispielsweise pneumatisch innerhalb des Zylinders beweglich ist. Dies ist eine robuste und einfache Ausgestaltung.
Fluide liegen oft bei tiefen Temperaturen vor. Um dem besonders gut standhalten zu können, ist die Stange vorzugsweise mehrteilig ausgebildet. In dem Fall weist die Stange vorzugsweise mehrere Stangenabschnitte auf. Ein erster der Stangenabschnitte ist näher an dem Ventil angeordnet als ein zweiter der Stangenabschnitte. Der erste Stangenabschnitt hat eine höhere thermische Leitfähigkeit als der zweite der Stangenabschnitte. Der zweite Stangenabschnitt kann zu einer thermischen Isolierung zwischen dem kalten Fluid und der Außenseite der Anschlusseinrichtung beitragen. Für den ersten Stangenabschnitt kann ein robusteres Material verwendet werden, welches den tiefen Temperaturen des Fluids besonders gut standhalten kann.
Als ein weiterer Aspekt der Erfindung wird eine Anordnung vorgestellt, welche eine wie beschrieben ausgestaltete Vorrichtung sowie den Anschluss und einen daran angebundenen Fluidtank aufweist, wobei die Anschlusseinrichtung der Vorrichtung an den Anschluss angebunden ist.
Die beschriebenen Vorteile und Merkmale der Vorrichtung sind auf die Anordnung anwendbar und übertragbar, und umgekehrt.
Der Fluidtank ist vorzugsweise ein Fluidtank für ein Fahrzeug, insbesondere ein Wasserstofftank für ein Fahrzeug. Vorzugsweise umfasst die Anordnung auch ein Fahrzeug, in welchem der Fluidtank angeordnet ist. Das Fahrzeug kann insbesondere ein Kraftfahrzeug oder ein Lastkraftwagen sein. Es kann sich aber auch beispielsweise um ein Schiff handeln.
Als ein weiterer Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Betanken eines Fahrzeugs mit einem Fluid mit einer wie beschrieben ausgestalteten Vorrichtung vorgestellt, wobei das Fahrzeug den Anschluss und einen daran angebundenen Fluidtank aufweist, und wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst, welche in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt werden:

a) über die Anschlusseinrichtung Anschließen der Abgabeleitung an den Anschluss des Fahrzeugs sowie Öffnen des Ventils der Anschlusseinrichtung,
b) Befüllen des Fluidtanks des Fahrzeugs über die Abgabeleitung und die Anschlusseinrichtung mit Fluid aus der Fluidquelle,
c) Schließen des Ventils der Anschlusseinrichtung sowie Trennen der Abgabeleitung von dem Anschluss des Fahrzeugs.

Die beschriebenen Vorteile und Merkmale der Vorrichtung und der Anordnung sind auf das Verfahren anwendbar und übertragbar, und umgekehrt. Die Vorrichtung und die Anordnung sind vorzugsweise zum Betrieb gemäß dem Verfahren bestimmt und eingerichtet. Das Fluid ist vorzugsweise Wasserstoff.
Schritt a) beinhaltet die beiden Teilschritte des Anschließens der Abgabeleitung über die Anschlusseinrichtung an den Anschluss des Fahrzeugs sowie des Öffnens des Ventils der Anschlusseinrichtung. Die beiden Teilschritte können gleichzeitig oder nacheinander durchgeführt werden.
Schritt c) beinhaltet die beiden Teilschritte des Schließens des Ventils der Anschlusseinrichtung sowie des Trennens der Abgabeleitung von dem Anschluss des Fahrzeugs. Die beiden Teilschritte können gleichzeitig oder nacheinander durchgeführt werden.
Als ein weiterer Aspekt der Erfindung wird eine Anschlusseinrichtung mit einem Stutzen zum Anschließen einer Leitung an einen Anschluss vorgestellt, wobei ein Innenraum der Anschlusseinrichtung an die Leitung anbindbar ist, wobei die Anschlusseinrichtung ein Ventil und einen mit dem Ventil gekoppelten Ventilantrieb umfasst, wobei der Stutzen an einem ersten Ende offen ist und an einem zweiten Ende über das Ventil mit dem Innenraum der Anschlusseinrichtung verbunden ist,
wobei das Ventil einen Ventilstempel und eine Ventilöffnung aufweist, wobei der Ventilstempel entlang einer Ventilachse zwischen einer ersten Endposition und einer zweiten Endposition beweglich ist, wobei der Ventilstempel in seiner zweiten Endposition die Ventilöffnung verschließt, wobei das Ventil weiterhin eine Zylinderfeder aufweist, welche derart einerseits an dem Ventilstempel und andererseits radial außerhalb der Ventilöffnung an einer Begrenzung des Innenraums der Anschlusseinrichtung gehalten ist, dass die Zylinderfeder den Ventilstempel in dessen zweite Endposition vorspannt.
Die beschriebenen Vorteile und Merkmale der Vorrichtung, der Anordnung und des Verfahrens sind auf die Anschlusseinrichtung anwendbar und übertragbar, und umgekehrt. Die Anschlusseinrichtung ist vorzugsweise wie die Anschlusseinrichtung der beschriebenen Vorrichtung ausgebildet.
Die Vorrichtung, die Anordnung und das Verfahren wurden insbesondere anhand des Beispiels beschrieben, dass ein Fahrzeug mit flüssigem Wasserstoff betankt wird. Die Erfindung ist aber weder auf die Verwendung von Wasserstoff oder Fluid allgemein, noch auf das Betanken eines Fahrzeugs oder das Befüllen eines Tanks allgemein eingeschränkt. Tatsächlich lässt sich die beschriebene Anschlusseinrichtung immer dann verwenden, wenn zwei Leitungen miteinander verbunden werden sollen. Beispielsweise kann eine Industrieanlage eine Pipeline aufweisen, in welcher eine flüssige oder gasförmige Substanz transportiert wird. Soll die Substanz aus dieser Pipeline einem Produktionsprozess zugeführt werden, kann die Substanz über die Leitung aus der Pipeline in einen Anschluss einer Produktionsmaschine eingeleitet werden, in welchem die Substanz für den Prozess verwendet wird. In diesem Fall ist weder stromauf noch stromab der Anschlusseinrichtung und des Anschlusses ein Tank erforderlich. Vielmehr kann die Substanz kontinuierlich bereitgestellt und nach Bedarf dem Prozess zugeleitet werden. Möglich ist auch die Verwendung von Zwischenstationen. Beispielsweise kann eine Substanz über die beschriebene Anschlusseinrichtung aus einem Vorrats-Tank in einen Zwischenspeicher und von dort auf andere Weise in einen Tank eines Fahrzeugs gefüllt werden.
Allgemein kann zwischen ortsfesten und ortsbeweglichen Tanks unterschieden werden. Ein Beispiel für einen ortsfesten Tank ist ein Vorrats-Tank einer Tankstelle. Ein Beispiel für einen ortsbeweglichen Tank ist ein Tank eines Fahrzeugs. Mit der beschriebenen Anschlusseinrichtung können ortsfeste und/oder ortsbewegliche Tanks in beliebiger Kombination miteinander verbunden werden.
Auch ist die Erfindung nicht auf eine bestimmte Strömungsrichtung eines Mediums durch die Anschlusseinrichtung und den Anschluss beschränkt. Sind die Anschlusseinrichtung und der Anschluss miteinander verbunden, kann die so gebildete Kupplung in beiden Richtungen durchströmt werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel, auf das die Erfindung jedoch nicht begrenzt ist. Die Figuren und die darin dargestellten Größenverhältnisse sind nur schematisch. Es zeigen:

1: eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung,
2: eine perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Anschlusseinrichtung aus 1,
3: eine seitliche Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Anschlusseinrichtung aus den 1 und 2,
4: eine seitliche Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Anschlusseinrichtung aus den 1 bis 3 mit dem Anschluss aus 1,
5: eine seitliche Schnittdarstellung eines Teils der erfindungsgemäßen Anschlusseinrichtung aus den 1 bis 4,
6a und 6b: ein frontale und eine seitliche Schnittdarstellung eines Teils der Anschlusseinrichtung aus den 1 bis 5,
7: eine seitliche Schnittdarstellung eines Anschlusses, an welchen die erfindungsgemäße Anschlusseinrichtung aus den 1 bis 5 angeschlossen werden kann,
8a und 8b: eine seitliche Schnittdarstellung eines Teils des Anschlusses aus 7 in zwei verschiedenen Stellungen,
9: eine Frontalansicht eines Ventilstempels des Ventils des Anschlusses aus 7,
10: ein Set umfassend den Anschluss aus 7 sowie ein Schraubwerkzeug,
11a und 11b: eine Frontalansicht und eine seitliche Schnittdarstellung des Schraubwerkzeugs aus 10.

1 zeigt eine Anordnung 3 mit einer Vorrichtung 2 zum Einleiten eines Fluids in einen Anschluss 100. Der Anschluss 100 ist mit einem Fluidtank 1 eines Fahrzeugs 4 verbunden, welches ebenfalls Teil der gezeigten Anordnung 3 ist. Die Vorrichtung 2 hat eine Fluidquelle 200, eine Abgabeleitung 201 und eine zumindest teilweise vakuumisolierte Anschlusseinrichtung 202 zum Anschließen der Abgabeleitung 201 an den Anschluss 100. Die Abgabeleitung 201 ist mit einem ersten Ende 203 an der Fluidquelle 200 und mit einem zweiten Ende 204 an einen Innenraum 205 der Anschlusseinrichtung 202 angebunden.
Die Vorrichtung 2 kann zum Betanken des Fahrzeugs 4 mit einem Fluid verwendet werden. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte, welche in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt werden:

a) über die Anschlusseinrichtung 202 Anschließen der Abgabeleitung 201 an den Anschluss 100 des Fahrzeugs 4 sowie Öffnen eines (insbesondere in 5 gezeigten) Ventils 206 der Anschlusseinrichtung 202,
b) Befüllen des Fluidtanks 1 des Fahrzeugs 4 über die Abgabeleitung 201 und die Anschlusseinrichtung 202 mit Fluid aus der Fluidquelle 200,
c) Schließen des Ventils 206 der Anschlusseinrichtung 202 sowie Trennen der Abgabeleitung 201 von dem Anschluss 100 des Fahrzeugs 4.

2 zeigt die Anschlusseinrichtung 202 der Vorrichtung 2 aus 1 in einer perspektivischen Darstellung. Gezeigt ist ebenfalls ein Teil der Abgabeleitung 201. Zu erkennen ist, dass die Anschlusseinrichtung 202 einen Stutzen 208 aufweist, welcher mit dem Anschluss 100 verbunden werden kann. Dazu ist der Stutzen 208 an einem ersten Ende 209 offen. Weiterhin ist ein Ventilantrieb 207 zu erkennen, mit welchem das Ventil 206 betätigt werden kann. Zudem ist ein Verrastelement 274 gezeigt, mit welchem die Anschlusseinrichtung 202 an dem Anschluss 100 verrastet werden kann.
3 zeigt die Anschlusseinrichtung 202 aus den 1 und 2 in einer seitlichen Schnittdarstellung. Auch hier ist ein Teil der Abgabeleitung 201 zu erkennen. Die Anschlusseinrichtung 202 umfasst das Ventil 206 und den mit dem Ventil 206 gekoppelten pneumatischen Ventilantrieb 207. Weiterhin ist der Stutzen 208 der Anschlusseinrichtung 202 gezeigt. Der Stutzen 208 ist an einem ersten Ende 209 offen und an einem zweiten Ende 210 über das Ventil 206 mit dem Innenraum 205 der Anschlusseinrichtung 202 verbunden. Weiterhin weist die Anschlusseinrichtung 202 eine erste Hülse 261 und eine zweite Hülse 264 auf, welche in Bezug auf 5 näher beschrieben werden. Das Verrastelement 274 ist ebenfalls in 3 eingezeichnet.
Das Ventil 206 und der Ventilantrieb 207 sind auf einer Hauptachse 211 der Anschlusseinrichtung 202 voneinander beabstandet angeordnet. Die Abgabeleitung 201 und die Hauptachse 211 der Anschlusseinrichtung 202 schließen derart einen Winkel 212 im Bereich von 30 bis 60° ein, dass sich ein Abstand zwischen der Abgabeleitung 201 und der Hauptachse 211 der Anschlusseinrichtung 202 bei Betrachtung in einer von dem Ventilantrieb 207 zum Ventil 206 weisenden Richtung verringert. Die Abgabeleitung 201 weist an ihrem zweiten Ende 204 ein Rohr 220 auf, welches mit einer Begrenzung 221 des Innenraums 205 der Anschlusseinrichtung 202 einstückig ausgebildet ist. Ein Zwischenraum 258 zwischen der Begrenzung 221 und einem Gehäuse 250 der Anschlusseinrichtung 202 ist vakuumisoliert.
Der Ventilantrieb 207 weist einen Zylinder 214 und einen darin angeordneten Kolben 215 auf. Der Kolben 215 ist pneumatisch entlang der Hauptachse 211 der Anschlusseinrichtung 202 beweglich.
Der Innenraum 205 der Anschlusseinrichtung 202 ist in einem Gehäuse 250 der Anschlusseinrichtung 202 angeordnet, wobei das Gehäuse 250 ein Ausgleichselement 251 zum Reduzieren thermischer Spannungen aufweist. Das Ausgleichselement 251 umfasst einen Balg 252. Eine Achse 253 des Balgs 252 fällt mit der Hauptachse 211 der Anschlusseinrichtung 202 zusammen. Das Ausgleichselement 251 ist zwischen dem Ventilantrieb 207 und einer Mündung 257 der Abgabeleitung 201 in den Innenraum 205 der Anschlusseinrichtung 202 angeordnet.
Das Gehäuse 250 weist einen ersten Gehäuseabschnitt 254 und einen zweiten Gehäuseabschnitt 255 auf, welche einander in einem Überlappungsbereich 256 überlappen. Der Balg 252 ist in dem Überlappungsbereich 256 an dem zweiten Gehäuseabschnitt 255 ausgebildet.
Das Ventil 206 weist einen Ventilkörper 259, einen Ventilstempel 216 und eine Ventilöffnung 219 auf. Der Ventilstempel 216 ist entlang einer mit der Hauptachse 211 der Anschlusseinrichtung 202 zusammenfallenden Ventilachse 232 zwischen einer (hier nicht gezeigten) ersten Endposition 217 und einer (hier gezeigten) zweiten Endposition 218 beweglich.
Das Ventil 206 und der Ventilantrieb 207 sind über eine entlang der Hauptachse 211 ausgebildete mehrteilige Stange 213 mechanisch miteinander gekoppelt. Die Stange 213 weist mehrere Stangenabschnitte 242,243,244,245 auf. Ein erster der Stangenabschnitte 242 ist näher an dem Ventil 206 angeordnet als ein zweiter der Stangenabschnitte 243. Der erste Stangenabschnitt 242 ist unmittelbar an das Ventil 206 angebunden und steht unmittelbar mit dem Ventilstempel 216 in Kontakt. Der erste Stangenabschnitt 242 hat eine höhere thermische Leitfähigkeit als der zweite Stangenabschnitt 243. Der zweite Stangenabschnitt 243 ist hohl. Der erste Stangenabschnitt 242 und der zweite Stangenabschnitt 243 sind mittels einer Steckverbindung 246 miteinander verbunden.
Die Stange 213 weist zwischen dem Ventilantrieb 207 und dem zweiten Stangenabschnitt 243 weiterhin einen dritten Stangenabschnitt 244 auf, welcher einen Balg 247 zur Abdichtung aufweist.
Die Stange 213 weist zwischen dem Ventilantrieb 207 und dem zweiten Stangenabschnitt 243 weiterhin einen vierten Stangenabschnitt 245 auf, welcher ein Justierelement 248 zum Justieren einer Länge der Stange 213 aufweist.
Der Ventilantrieb 207 ist durch eine Schraubverbindung 249 an dem Gehäuse 250 der Anschlusseinrichtung 202 gehalten. Die Stange 213 und das Ventil 206 sind aus dem Gehäuse 250 entnehmbar, wenn die Schraubverbindung 249 gelöst ist.
4 zeigt eine seitliche Schnittdarstellung der Anschlusseinrichtung 202 aus den 1 bis 3 mit dem Anschluss 100 aus 1. Eingezeichnet sind insbesondere die Abgabeleitung 201, das Ventil 206, der Ventilantrieb 207 und die Stange 213 zwischen dem Ventil 206 und dem Ventilantrieb 207. Aufseiten des Fluidtanks 1 ist zudem ein Ventil 101 eingezeichnet, welches einen ersten Ventilstempel 110 und einen zweiten Ventilstempel 111 aufweist.
5 zeigt die Anschlusseinrichtung 202 der Vorrichtung 2 aus 1 bis 4 in einer detaillierteren perspektivischen Darstellung. Zu erkennen ist insbesondere das Ventil 206. Das Ventil 206 weist den Ventilstempel 216 und die Ventilöffnung 219 auf. Der Ventilstempel 216 verschließt in seiner zweiten Endposition 218 die Ventilöffnung 219. Das Ventil 206 weist weiterhin eine Zylinderfeder 233 auf, welche derart einerseits an dem Ventilstempel 216 und andererseits radial außerhalb der Ventilöffnung 219 an einer Begrenzung 221 des Innenraums 205 der Anschlusseinrichtung 202 gehalten ist, dass die Zylinderfeder 233 den Ventilstempel 216 in dessen zweite Endposition 218 vorspannt.
Der Ventilstempel 216 weist einen Ventilteller 234 und einen daran angebundenen Ventilschaft 235 auf. Der Ventilstempel 216 verschließt in seiner (hier gezeigten) zweiten Endposition 218 die Ventilöffnung 219 mit dem Ventilteller 234. Ein Strömungspfad 240 vom Innenraum 205 der Anschlusseinrichtung 202 durch die Ventilöffnung 219 ist freigegeben, wenn sich der Ventilstempel 216 außerhalb seiner zweiten Endposition 218 befindet. Der Strömungspfad 240 verläuft durch einen Mantel 241 der Zylinderfeder 233. Der Ventilschaft 235 ist innerhalb der Zylinderfeder 233 angeordnet.
Der Ventilstempel 216 weist einen um die Ventilachse 232 umlaufenden Flansch 236 auf, über welchen die Zylinderfeder 233 an dem Ventilstempel 216 gehalten ist. Der Flansch 236 des Ventilstempels 216 weist radial außen liegend mehrere Ausnehmungen 238 auf, mit welchen zwischen dem Flansch 236 und der Begrenzung 221 des Innenraums 205 der Anschlusseinrichtung 202 jeweils ein Durchgang 239 gebildet ist.
Die gezeigte zweite Endposition 218 des Ventilstempels 216 ist näher an dem Innenraum 205 der Anschlusseinrichtung 202 angeordnet als die erste Endposition 217 des Ventilstempels 216. Der Ventilstempel 216 ist teilweise innerhalb des Ventilkörpers 259 angeordnet und ragt zumindest in seiner ersten Endposition 217 in den Stutzen 208 hinein.
Die Anschlusseinrichtung 202 weist eine um eine Hauptachse 211 der Anschlusseinrichtung 202 umlaufende Außenwand 260 auf. Weiterhin weist die Anschlusseinrichtung 202 eine erste Hülse 261 und eine zweite Hülse 264 auf, welche jeweils um die Außenwand 260 umlaufend ausgebildet sind und welche jeweils an einer jeweiligen dem Stutzen 208 zugewandten ersten Seite 262,265 mit der Außenwand 260 eine um die Hauptachse 211 umlaufende Aufnahme 269 für ein (in 7 gezeigtes) Anschlussende 135 des Anschlusses 100 begrenzen. Die zweite Hülse 264 ist zur Fixierung des Anschlusses 100 an der Anschlusseinrichtung 202 eingerichtet. Die zweite Hülse 264 ist zumindest teilweise radial außerhalb der ersten Hülse 211 angeordnet. Die Hülsen 261,264 sind detaillierter in den 6a und 6b gezeigt.
Zwischen der Außenwand 260 und der ersten Hülse 261 ist ein erster Ringspalt 267 ausgebildet, welcher mit der Aufnahme 269 für das Anschlussende 135 des Anschlusses 100 und mit einer Spüleinrichtung 270 der Vorrichtung 2 verbunden ist. Die erste Hülse 261 ist derart lokal mit der Außenwand 260 verbunden, dass der erste Ringspalt 267 zu einer zweiten Seite 263 der ersten Hülse 261 hin verschlossen ist.
Zwischen der ersten Hülse 261 und der zweiten Hülse 264 ist ein zweiter Ringspalt 268 ausgebildet, welcher mit der Aufnahme 269 für das Anschlussende 135 des Anschlusses 100 und mit einer Messeinrichtung 273 zur Detektion des Fluids verbunden ist. Die zweite Hülse 264 ist derart lokal mit der ersten Hülse 261 verbunden, dass der zweite Ringspalt 267 zu einer zweiten Seite 266 der zweiten Hülse 264 hin verschlossen ist.
Die Anschlusseinrichtung 202 weist weiterhin eine erste Dichtung 271 auf, welche um die Hauptachse 211 der Anschlusseinrichtung 202 umlaufend ausgebildet ist und welche zwischen der Aufnahme 269 und der ersten Hülse 261 angeordnet ist.
Die Anschlusseinrichtung 202 weist weiterhin eine zweite Dichtung 272 auf, welche um die Hauptachse 211 der Anschlusseinrichtung 202 umlaufend ausgebildet ist und welche zwischen der Aufnahme 269 für das Anschlussende 135 des Anschlusses 100 und der zweiten Hülse 264 angeordnet ist.
Der Stutzen 208 ist an seinem zweiten Ende 210 durch den Ventilkörper 259 des Ventils 206 begrenzt. Der Stutzen 208 weist einen ersten Stutzenabschnitt 222, einen zweiten Stutzenabschnitt 223 und eine um eine Achse 224 des Stutzens 208 umlaufende Dichtung 225 auf. Das erste Ende 209 des Stutzens 208 ist an dem ersten Stutzenabschnitt 222 ausgebildet und ein zweite Ende 210 des Stutzens 208 ist an dem zweiten Stutzenabschnitt 223 ausgebildet. Der erste Stutzenabschnitt 222 ist als eine ringförmige Kappe 228 ausgebildet. Der erste Stutzenabschnitt 222 und der zweite Stutzenabschnitt 223 sind derart durch eine Schraubverbindung 226 miteinander verbunden, dass die Dichtung 225 von dem ersten Stutzenabschnitt 222 und dem zweiten Stutzenabschnitt 223 gehalten ist. Die Schraubverbindung 226 ist koaxial zur Achse 224 des Stutzens 208 ausgebildet. Der erste Stutzenabschnitt 222 und der zweite Stutzenabschnitt 223 überlappen zumindest dort, wo die Schraubverbindung 226 ausgebildet ist. Die Schraubverbindung 226 ist durch ein erstes Gewinde 229 an einer Innenseite 227 des ersten Stutzenabschnitts 222 und durch ein zweites Gewinde 230 an einer Außenseite 231 des zweiten Stutzenabschnitts 223 gebildet. Die Dichtung 225 steht in Richtung auf die Achse 224 des Stutzens 208 über eine Innenseite 227 des Stutzens 208 hervor.
Der zweite Stutzenabschnitt 223 ist zumindest teilweise doppelwandig ausgebildet. Der zweite Stutzenabschnitt 223 ist zumindest teilweise gemeinsam mit der Begrenzung 221 des Innenraums 205 der Anschlusseinrichtung 202 vakuumisoliert.
6a und 6b zeigen eine frontale und eine seitliche Schnittdarstellung eines Teils der Anschlusseinrichtung 202 aus den 1 bis 5. Zu erkennen sind die Stange 213, die Außenwand 260, die erste Hülse 261, die zweite Hülse 264, der erste Ringspalt 267, der zweite Ringspalt 268, die Spüleinrichtung 270 und die Messeinrichtung 273.
7 zeigt einen Anschluss 100 für einen Fluidtank 1, an welchen die Anschlusseinrichtung 202 aus den 1 bis 5 angeschlossen werden kann. Der Anschluss 100 umfasst ein Ventil 101 mit:

- einem Ventilraum 102, welcher umlaufend durch eine Mantelwand 103 begrenzt ist, welcher an einer ersten Stirnseite 104 eine erste Ventilöffnung 106 aufweist und welcher an einer zweiten Stirnseite 105 über eine Anschlussöffnung 108 mit einem Innenraum 109 des Fluidtanks 1 verbunden ist,
- einen ersten Ventilstempel 110, welcher innerhalb des Ventilraums 102 angeordnet ist, welcher entlang einer Ventilachse 118 zwischen einer (hier gezeigten) ersten Endposition 112 und einer zweiten Endposition 113 beweglich ist, und welcher in seiner ersten Endposition 112 die erste Ventilöffnung 106 verschließt,
- eine erste Kegelfeder 114, welche den ersten Ventilstempel 110 in dessen erste Endposition 112 vorspannt und welche einen Querschnitt hat, der sich in einer Richtung von der ersten Stirnseite 104 zur zweiten Stirnseite 105 des Ventilraums 102 vergrößert.

Die Mantelwand 103 ist koaxial zum ersten Ventilstempel 110 ausgebildet. Ein Strömungspfad 116 durch die erste Ventilöffnung 106 in den Innenraum 109 des Fluidtanks 1 ist freigegeben, wenn sich der erste Ventilstempel 110 außerhalb seiner ersten Endposition 112 befindet. Der Strömungspfad 116 verläuft durch einen Mantel 136 der ersten Kegelfeder 114.
Das Ventil 101 weist einen ersten Ventilkörper 123 und einen zweiten Ventilkörper 124 auf, welche jeweils um die Ventilachse 118 umlaufend ausgebildet sind. Der Anschluss weist weiterhin eine Aufnahme 134 auf, in welcher der zweite Ventilkörper 124 im montierten Zustand gehalten ist.
Der Anschluss 100 weist weiterhin eine um das Ventil 101 umlaufende Wand 117 auf, welche von dem Ventil 101 zumindest in einem Abschnitt entlang der Ventilachse 118 durch einen Ringspalt 119 beabstandet ist.
Der Ventilraum 102 ist zwischen der ersten Stirnseite 104 und der zweiten Stirnseite 105 durch eine Zwischenwand 122 unterteilt. Die Zwischenwand 122 weist eine zweite Ventilöffnung 107 auf. Der erste Ventilstempel 110 und die erste Kegelfeder 114 sind zwischen der Zwischenwand 122 und der ersten Stirnseite 104 des Ventilraums 102 angeordnet sind. Das Ventil 101 weist weiterhin auf:

- einen zweiten Ventilstempel 111, welcher innerhalb des Ventilraums 102 zwischen der zweiten Stirnseite 105 des Ventilraums 102 und der Zwischenwand 122 angeordnet ist, welcher zwischen einer (hier gezeigten) ersten Endposition 112 und einer zweiten Endposition 113 beweglich ist, und welcher in seiner ersten Endposition 112 die zweite Ventilöffnung 107 verschließt,
- eine zweite Kegelfeder 115, welche innerhalb des Ventilraums 102 zwischen der zweiten Stirnseite 105 des Ventilraums 102 und der Zwischenwand 122 angeordnet ist, welche den zweiten Ventilstempel 111 in dessen erste Endposition 112 vorspannt und welche einen Querschnitt hat, der sich in einer Richtung von der ersten Stirnseite 104 zur zweiten Stirnseite 105 des Ventilraums 102 vergrößert.

Die erste Kegelfeder 114 ist radial außerhalb der zweiten Ventilöffnung 107 an der Mantelwand 103 und an der Zwischenwand 122 gehalten. Die zweite Kegelfeder 115 ist radial außerhalb der Anschlussöffnung 108 an der Mantelwand 103 und an der zweiten Stirnseite 105 des Ventilraums 102 gehalten.
Mit dem gezeigten Anschluss 100 kann ein Verfahren zum Betanken eines Fahrzeugs 4 durchgeführt werden, welches die folgenden Schritte umfasst, die in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt werden:

a) Anschließen der Abgabeleitung 201 an den Anschluss 100 sowie Öffnen des Ventils 101,
b) Befüllen des Innenraums 109 des Fluidtanks 1 über den Anschluss 100 mit Fluid aus der Abgabeleitung 201,
c) Schließen des Ventils 101 und Abnehmen der Abgabeleitung 201 von dem Anschluss 100.

Die hier beschriebenen Schritte a) bis c) können jeweils zeitgleich mit dem entsprechenden der Schritte a) bis c) des Verfahrens durchgeführt werden, welches im Zusammenhang mit 1 beschrieben wurde.
Die 8a und 8b zeigen das Ventil 101 in zwei verschiedenen Stellungen. Gezeigt sind jeweils der erste Ventilstempel 110 und der zweite Ventilstempel 111 in ihrer ersten Endposition 112 (8a) und in ihrer zweiten Endposition 113. Eingezeichnet sind jeweils die erste Ventilöffnung 106, die zweite Ventilöffnung 107 und die Anschlussöffnung 108.
Das Ventil 101 weist einen den Ventilkörper 123 auf, welcher um die Ventilachse 118 umlaufend ausgebildet ist und welcher in einem montierten Zustand durch eine erste Schraubverbindung 125 gehalten ist, welche koaxial zur Ventilachse 118 ausgebildet ist. Weiterhin weist das Ventil 101 den zweiten Ventilkörper 124 auf, welcher um die Ventilachse 118 umlaufend ausgebildet ist, an welchem der erste Ventilkörper 123 in dem montierten Zustand über die erste Schraubverbindung 125 gehalten ist und welcher über eine zweite Schraubverbindung 126 gehalten ist.
Der erste Ventilkörper 123 weist einen um die Ventilachse 118 umlaufenden Flansch 127 auf, in welchem mehrere Eingriffe 128 für ein jeweiliges Eingriffselement 600 eines (in den 10, 11 a und 11 b gezeigten) Schraubwerkzeugs 6 vorgesehen sind, so dass die erste Schraubverbindung 125 ausgebildet und gelöst werden kann, indem das Schraubwerkzeug 6 um die Ventilachse 118 rotiert wird, während die Eingriffselemente 600 des Schraubwerkzeugs 6 in die entsprechenden Eingriffe 128 des ersten Ventilkörpers 123 eingreifen. Die Eingriffe 128 des ersten Ventilkörpers 123 sind jeweils als ein Durchgangsloch 129 mit einer parallel zur Ventilachse 118 ausgerichteten Achse 130 ausgebildet.
Der zweite Ventilkörper 124 weist mehrere Eingriffe 128 für ein jeweiliges der Eingriffselemente 600 des Schraubwerkzeugs 6 auf, so dass die zweite Schraubverbindung 126 ausgebildet und gelöst werden kann, indem das Schraubwerkzeug 6 um die Ventilachse 118 rotiert wird, während die Eingriffselemente 600 des Schraubwerkzeugs 6 in die entsprechenden Eingriffe 128 des zweiten Ventilkörpers 124 eingreifen. Die Eingriffe 128 des zweiten Ventilkörpers 123 sind jeweils als ein Durchgangsloch 129 mit einer parallel zur Ventilachse 118 ausgerichteten Achse 130 ausgebildet. Der zweite Ventilkörper 124 weist einen um die Ventilachse 118 umlaufenden Flansch 127 auf, in welchem die Eingriffe 128 des zweiten Ventilkörpers 124 ausgebildet sind.
An einer ersten Seite 131 und an einer zweiten Seite 132 des Flansches 127 des zweiten Ventilkörpers 124 ist jeweils eine um die Ventilachse 118 umlaufende Dichtung 133 angeordnet.
9 zeigt den ersten Ventilstempel 110 in einer Frontalansicht. Zu erkennen ist, dass der erste Ventilstempel 110 radial außen liegend mehrere Ausnehmungen 120 aufweist, mit welchen zwischen dem ersten Ventilstempel 110 und der Mantelwand 103jeweils ein Durchgang 121 gebildet ist.
10 zeigt ein Set 5 umfassend den Fluidtank 1 aus 7 sowie das Schraubwerkzeug 6.
11a und 11b zeigen eine Frontalansicht und eine seitliche Schnittdarstellung des Schraubwerkzeugs 6 aus 10. Das Schraubwerkzeug 6 weist einen hohlen Zylinderkörper 601 auf, welcher an einer ersten Stirnseite 602 die Eingriffselemente 600 aufweist. Die Eingriffselemente 600 sind Vorsprünge, welche in einer Richtung parallel zu einer Achse 604 des Zylinderkörpers 601 über die erste Stirnseite 602 des Zylinderkörpers 601 hinausstehen. Eingezeichnet ist weiterhin eine zweite Stirnseite 603 des Zylinderkörpers 601. Die Eingriffe 128 des ersten Ventilkörpers 123 und des zweiten Ventilkörpers 124 sind für das Schraubwerkzeug 6 über den Ringspalt 119 zugänglich.
Bezugszeichenliste

1: Fluidtank
2: Vorrichtung
3: Anordnung
4: Fahrzeug
5: Set
6: Schraubwerkzeug
100: Anschluss
101: Ventil
102: Ventilraum
103: Mantelwand
104: erste Stirnseite
105: zweite Stirnseite
106: erste Ventilöffnung
107: zweite Ventilöffnung
108: Anschlussöffnung
109: Innenraum
110: erster Ventilstempel
111: zweiter Ventilstempel
112: erste Endposition
113: zweite Endposition
114: erste Kegelfeder
115: zweite Kegelfeder
116: Strömungspfad
117: Wand
118: Ventilachse
119: Ringspalt
120: Ausnehmung
121: Durchgang
122: Zwischenwand
123: erster Ventilkörper
124: zweiter Ventilkörper
125: erste Schraubverbindung
126: zweite Schraubverbindung
127: Flansch
128: Eingriff
129: Durchgangsloch
130: Achse
131: erste Seite
132: zweite Seite
133: Dichtung
134: Aufnahme
135: Anschlussende
136: Mantel
200: Fluidquelle
201: Abgabeleitung
202: Anschlusseinrichtung
203: erstes Ende
204: zweites Ende
205: Innenraum
206: Ventil
207: Ventilantrieb
208: Stutzen
209: erstes Ende
210: zweites Ende
211: Hauptachse
212: Winkel
213: Stange
214: Zylinder
215: Kolben
216: Ventilstempel
217: erste Endposition
218: zweite Endposition
219: Ventilöffnung
220: Rohr
221: Begrenzung
222: erster Stutzenabschnitt
223: zweiter Stutzenabschnitt
224: Achse
225: Dichtung
226: Schraubverbindung
227: Innenseite
228: ringförmige Kappe
229: erstes Gewinde
230: zweites Gewinde
231: Außenseite
232: Ventilachse
233: Zylinderfeder
234: Ventilteller
235: Ventilschaft
236: Flansch
238: Ausnehmung
239: Durchgang
240: Strömungspfad
241: Mantel
242: erster Stangenabschnitt
243: zweiter Stangenabschnitt
244: dritter Stangenabschnitt
245: vierter Stangenabschnitt
246: Steckverbindung
247: Balg
248: Justierelement
249: Schraubverbindung
250: Gehäuse
251: Ausgleichselement
252: Balg
253: Achse
254: erster Gehäuseabschnitt
255: zweiter Gehäuseabschnitt
256: Überlappungsbereich
257: Mündung
258: Zwischenraum
259: Ventilkörper
260: Außenwand
261: erste Hülse
262: erste Seite
263: zweite Seite
264: zweite Hülse
265: erste Seite
266: zweite Seite
267: erster Ringspalt
268: zweiter Ringspalt
269: Aufnahme
270: Spüleinrichtung
271: erste Dichtung
272: zweite Dichtung
273: Messeinrichtung
274: Verrastelement
600: Eingriffselement
601: Zylinderkörper
602: erste Stirnseite
603: zweite Stirnseite
604: Achsef

Claims

Vorrichtung (2) zum Einleiten eines Fluids in einen Anschluss (100), umfassend - eine Fluidquelle (200), - eine Abgabeleitung (201), und - eine zumindest teilweise vakuumisolierte Anschlusseinrichtung (202) mit einem Stutzen (208) zum Anschließen der Abgabeleitung (201) an den Anschluss (100), wobei die Abgabeleitung (201) mit einem ersten Ende (203) an der Fluidquelle (200) und mit einem zweiten Ende (204) an einen Innenraum (205) der Anschlusseinrichtung (202) angebunden ist, wobei die Anschlusseinrichtung (202) ein Ventil (206) und einen mit dem Ventil (206) gekoppelten Ventilantrieb (207) umfasst, wobei der Stutzen (208) an einem ersten Ende (209) offen ist und an einem zweiten Ende (210) über das Ventil (206) mit dem Innenraum (205) der Anschlusseinrichtung (202) verbunden ist, wobei das Ventil (206) einen Ventilstempel (216) und eine Ventilöffnung (219) aufweist, wobei der Ventilstempel (216) entlang einer Ventilachse (232) zwischen einer ersten Endposition (217) und einer zweiten Endposition (218) beweglich ist, wobei der Ventilstempel (216) in seiner zweiten Endposition (218) die Ventilöffnung (219) verschließt, wobei das Ventil (206) weiterhin eine Zylinderfeder (233) aufweist, welche derart einerseits an dem Ventilstempel (216) und andererseits radial außerhalb der Ventilöffnung (219) an einer Begrenzung (221) des Innenraums (205) der Anschlusseinrichtung (202) gehalten ist, dass die Zylinderfeder (233) den Ventilstempel (216) in dessen zweite Endposition (218) vorspannt.
Vorrichtung (2) nach Anspruch 1, wobei der Ventilstempel (216) einen Ventilteller (234) und einen daran angebundenen Ventilschaft (235) aufweist, wobei der Ventilstempel (216) in seiner zweiten Endposition (218) die Ventilöffnung (219) mit dem Ventilteller (234) verschließt, und wobei der Ventilschaft (235) innerhalb der Zylinderfeder (233) angeordnet ist.
Vorrichtung (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Ventilstempel (216) einen um die Ventilachse (232) umlaufenden Flansch (236) aufweist, über welchen die Zylinderfeder (233) an dem Ventilstempel (216) gehalten ist.
Vorrichtung (2) nach Anspruch 3, wobei der Flansch (236) des Ventilstempels (216) radial außen liegend mehrere Ausnehmungen (238) aufweist, mit welchen zwischen dem Flansch (236) und der Begrenzung (221) des Innenraums (205) der Anschlusseinrichtung (202) jeweils ein Durchgang (239) gebildet ist.
Vorrichtung (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein Strömungspfad (240) vom Innenraum (205) der Anschlusseinrichtung (202) durch die Ventilöffnung (219) freigegeben ist, wenn sich der Ventilstempel (216) außerhalb seiner zweiten Endposition (218) befindet.
Vorrichtung (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Ventil (206) und der Ventilantrieb (207) auf einer Hauptachse (211) der Anschlusseinrichtung (202) voneinander beabstandet angeordnet sind, und wobei die Hauptachse (211) der Anschlusseinrichtung (202) mit der Ventilachse (232) des Ventils (206) zusammenfällt.
Vorrichtung (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Ventil (206) und der Ventilantrieb (207) über eine entlang der Hauptachse (211) ausgebildete einteilige oder mehrteilige Stange (213) mechanisch miteinander gekoppelt sind.
Anordnung (3) umfassend eine Vorrichtung (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche sowie den Anschluss (100) und einen daran angebundenen Fluidtank (1), wobei die Anschlusseinrichtung (202) der Vorrichtung (2) an den Anschluss (100) angebunden ist.
Verfahren zum Betanken eines Fahrzeugs (4) mit einem Fluid mit einer Vorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Fahrzeug (4) den Anschluss (100) und einen daran angebundenen Fluidtank (1) aufweist, und wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst, welche in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt werden: a) über die Anschlusseinrichtung (202) Anschließen der Abgabeleitung (201) an den Anschluss (100) des Fahrzeugs (4) sowie Öffnen des Ventils (206) der Anschlusseinrichtung (202), b) Befüllen des Fluidtanks (1) des Fahrzeugs (4) über die Abgabeleitung (201) und die Anschlusseinrichtung (202) mit Fluid aus der Fluidquelle (200), c) Schließen des Ventils (206) der Anschlusseinrichtung (202) sowie Trennen der Abgabeleitung (201) von dem Anschluss (100) des Fahrzeugs (4).
Anschlusseinrichtung (202) mit einem Stutzen (208) zum Anschließen einer Leitung (201) an einen Anschluss (100), wobei ein Innenraum (205) der Anschlusseinrichtung (202) an die Leitung anbindbar ist, wobei die Anschlusseinrichtung (202) ein Ventil (206) und einen mit dem Ventil (206) gekoppelten Ventilantrieb (207) umfasst, wobei der Stutzen (208) an einem ersten Ende (209) offen ist und an einem zweiten Ende (210) über das Ventil (206) mit dem Innenraum (205) der Anschlusseinrichtung (202) verbunden ist, wobei das Ventil (206) einen Ventilstempel (216) und eine Ventilöffnung (219) aufweist, wobei der Ventilstempel (216) entlang einer Ventilachse (232) zwischen einer ersten Endposition (217) und einer zweiten Endposition (218) beweglich ist, wobei der Ventilstempel (216) in seiner zweiten Endposition (218) die Ventilöffnung (219) verschließt, wobei das Ventil (206) weiterhin eine Zylinderfeder (233) aufweist, welche derart einerseits an dem Ventilstempel (216) und andererseits radial außerhalb der Ventilöffnung (219) an einer Begrenzung (221) des Innenraums (205) der Anschlusseinrichtung (202) gehalten ist, dass die Zylinderfeder (233) den Ventilstempel (216) in dessen zweite Endposition (218) vorspannt.