DE102022104640A1

DE102022104640A1 - Einleiten eines Fluids in einen Anschluss

Info

Publication number: DE102022104640A1
Application number: DE102022104640.0A
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) und der Ventilantrieb (207) auf einer Hauptachse (211) der Anschlusseinrichtung (202) voneinander beabstandet angeordnet sind, wobei die Abgabeleitung (201) und die Hauptaauptchse (211) der Anschlusseinrichtung (202) derart einen Winkel (212) im Bereich von 30 bis 60° einschließen, 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.

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 und der Ventilantrieb sind auf einer Hauptachse der Anschlusseinrichtung voneinander beabstandet angeordnet. Die Anschlusseinrichtung ist vorzugsweise zumindest teilweise rotationssymmetrisch um die Hauptachse ausgebildet. Beispielsweise kann die Anschlusseinrichtung eine Begrenzung eines Innenraums aufweisen, welche als eine um die Hauptachse umlaufende Wand ausgebildet ist. Der Anschluss kann vorzugsweise in einer Richtung parallel zur Hauptachse mit der Anschlusseinrichtung verbunden werden.
Die Abgabeleitung und die Hauptachse der Anschlusseinrichtung schließen einen Winkel im Bereich von 30 bis 60° ein, vorzugsweise 40 bis 50°. Besonders bevorzugt beträgt der Winkel 45°. Die Abgabeleitung ist also schräg an die Anschlusseinrichtung angebunden. Grundsätzlich kann die Abgabeleitung auf zwei Weisen einen solchen Winkel mit der Hauptachse der Anschlusseinrichtung einschließen. Für die beschriebene Vorrichtung wurde davon die Möglichkeit gewählt, bei der sich ein Abstand zwischen der Abgabeleitung und der Hauptachse der Anschlusseinrichtung bei Betrachtung in einer von dem Ventilantrieb zum Ventil weisenden Richtung verringert. Die Abgabeleitung und die Hauptachse der Anschlusseinrichtung schließen also auf der Seite des Ventilantriebs einen Winkel im Bereich von 30 bis 60° ein. Beträgt dieser Winkel beispielsweise 45°, schließen die Abgabeleitung und die Hauptachse der Anschlusseinrichtung auf der Seite des Stutzens den komplementären Winkel von 180° - 45° = 135° ein.
Eine derart schräge Anbindung der Abgabeleitung an die Anschlusseinrichtung hat sich als vorteilhaft herausgestellt, insbesondere in Kombination mit der Anordnung von Ventilantrieb und Ventil auf der Hauptachse der Anschlusseinrichtung. Durch diese Ausgestaltung kann einerseits das Ventil entlang einer geraden Linie mit dem Ventilantrieb gekoppelt sein. Das erleichtert die mechanische Kopplung, die im einfachsten Fall starr mit einer geraden Stange realisiert sein kann. Eine mechanische Kopplung entlang einer geraden Linie ist günstig und robust. Zudem ergeben sich bei einer solchen Kopplung die geringsten Anforderungen an den Ventilantrieb. Eine Bewegung des Ventilantriebs kann unmittelbar in eine Betätigung des Ventils umgesetzt werden. Eine Umlenkung, Umkehr oder Übersetzung ist nicht erforderlich. Insbesondere ist kein Getriebe oder dergleichen erforderlich. Diese Vorteile ergeben sich vor allem dann, wenn das Ventil entlang einer geraden Linie mit dem Ventilantrieb gekoppelt ist. Dies ist entsprechend bevorzugt. Allerdings ergeben sich die beschriebenen Vorteile zumindest in eingeschränktem Maße auch dann, wenn das Ventil nicht entlang einer geraden Linie mit dem Ventilantrieb gekoppelt ist.
Eine Kopplung von Ventilantrieb und Ventil entlang einer geraden Linie hat grundsätzlich den Nachteil, dass dadurch die Anbindung der Abgabeleitung an die Anschlusseinrichtung erschwert wird. Insbesondere ist es nicht ohne weiteres möglich, die Abgabeleitung entlang der Hauptachse der Anschlusseinrichtung zu führen, weil dort der Ventilantrieb angeordnet ist. Eine denkbare Alternative wäre, die Abgabeleitung senkrecht zur Hauptachse der Anschlusseinrichtung an die Anschlusseinrichtung anzubinden. Dies scheint sogar die optimale Lösung zu sein, da die Abgabeleitung in dem Fall sowohl vom Ventilantrieb als auch vom Ventil maximal beabstandet zur Anschlusseinrichtung geführt werden kann.
Allerdings hat sich herausgestellt, dass eine senkrechte Anbindung der Abgabeleitung an die Anschlusseinrichtung strömungstechnisch ungünstig ist. Die Ausgestaltung der beschriebenen Vorrichtung beruht also insbesondere auf der Erkenntnis, dass die Orientierung der Abgabeleitung relativ zur Anschlusseinrichtung nicht bloß anhand konstruktiver Kriterien zu wählen ist. Vielmehr wirkt sich diese Orientierung auch auf das Strömungsverhalten des Fluids aus. Ein zu großer Winkel zwischen Abgabeleitung und Hauptachse der Anschlusseinrichtung kann insbesondere eine abrupte Richtungsänderung der Strömung bewirken. Dies kann dazu führen, dass sich die Strömung verlangsamt. Das Einleiten des Fluids in den Anschluss verlängert sich dadurch. In vielen Anwendungsfällen ist es allerdings gewünscht, dass das Fluid möglichst schnell in den Anschluss eingeleitet wird. Wird beispielsweise ein Fahrzeug mit Wasserstoff betankt, sollte dies innerhalb weniger Minuten abgeschlossen sein. Zwar kann die Durchflussrate auch durch die Druckdifferenz zwischen Fluidquelle und Anschluss und/oder durch den Strömungsquerschnitt des Anschlusses vergrößert werden. Aus Sicherheitsgründen ist aber eine möglichst geringe Druckdifferenz zu bevorzugen, zumal beispielsweise flüssiger Wasserstoff ohnehin üblicherweise bei hohem Druck vorliegt. Der Strömungsquerschnitt des Anschlusses ist aus Platzgründen meist begrenzt, insbesondere im Falle eines Anschlusses an einem Fahrzeug. Mit der beschriebenen Vorrichtung kann eine vergleichsweise hohe Durchflussrate erreicht werden, ohne die Druckdifferenz zwischen Fluidquelle und Anschluss vergrößern zu müssen und/oder den Strömungsquerschnitt des Anschlusses vergrößern zu müssen.
Darüber hinaus erleichtert die beschriebene Ausrichtung der Abgabeleitung die Handhabung durch einen Benutzer. So hat sich herausgestellt, dass die wie beschrieben schräg in die Anschlusseinrichtung mündende Abgabeleitung besonders gut zu handhaben ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung sind das Ventil und der Ventilantrieb über eine entlang der Hauptachse der Anschlusseinrichtung ausgebildete einteilige oder mehrteilige Stange mechanisch miteinander gekoppelt.
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.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung ist der Ventilantrieb pneumatisch.
In dieser Ausführungsform kann das Ventil über den Ventilantrieb mit Druckluft betätigt werden. Vorzugsweise ist die Anschlusseinrichtung derart eingerichtet, dass das Ventil geschlossen ist, wenn keine Druckluft am pneumatischen Antrieb anliegt. Durch Einleiten von Druckluft in den pneumatischen Antrieb kann das Ventil geöffnet werden. Die Druckluft kann dem pneumatischen Antrieb über eine Druckluftleitung zugeleitet werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung weist der Ventilantrieb einen Zylinder und einen darin angeordneten Kolben auf, wobei der Kolben pneumatisch entlang der Hauptachse der Anschlusseinrichtung beweglich ist.
Innerhalb des Zylinders ist vorzugsweise eine erste Kammer ausgebildet, welche auf einer vom Ventil abgewandten Seite des Kolbens angeordnet ist und welche durch den Kolben begrenzt ist. Wird Druckluft in die erste Kammer eingeleitet, kann das Ventil geöffnet werden. Das Ventil kann geschlossen werden, indem die Druckluft aus der ersten Kammer herausgelassen wird. Das ist insbesondere dann möglich, wenn das Ventil einen entsprechend vorgespannten Ventilstempel aufweist. Alternativ oder zusätzlich kann in dem Zylinder eine zweite Kammer ausgebildet sein, welche auf einer dem Ventil zugewandten Seite des Kolbens angeordnet ist und welche durch den Kolben begrenzt ist. Wird Druckluft in die zweite Kammer eingeleitet, kann das Ventil aktiv geschlossen werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung weist das Ventil einen Ventilstempel auf, welcher mittels des Ventilantriebs entlang der Hauptachse der Anschlusseinrichtung zwischen einer ersten Endposition und einer zweiten Endposition beweglich ist, und welcher in seiner zweiten Endposition eine Ventilöffnung des Ventils verschließt.
Ist das Ventil geschlossen, verschließt der Ventilstempel vorzugsweise die Ventilöffnung. Ist das Ventil geöffnet, gibt der Ventilstempel die Ventilöffnung vorzugsweise 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 und/oder mit der Hauptachse der Anschlusseinrichtung 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.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung weist die Abgabeleitung an ihrem zweiten Ende ein Rohr auf, welches mit einer Begrenzung des Innenraums der Anschlusseinrichtung verbunden oder einstückig ausgebildet ist.
Die Abgabeleitung ist über ihr zweites Ende mit der Anschlusseinrichtung verbunden. An dem zweiten Ende ist das Rohr ausgebildet. Dieses Rohr kann zwar einstückig mit der Anschlusseinrichtung ausgebildet sein, gehört aber dennoch zur Abgabeleitung. Das bedeutet, dass die Anschlusseinrichtung und die Abgabeleitung nicht zwingend durch eine Bauteilgrenze voneinander unterscheidbar sind. Ist beispielsweise ein Schlauch an das Rohr angebunden, können sowohl das Rohr als auch der Schlauch zur Abgabeleitung gehören.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung sind die Abgabeleitung und die Anschlusseinrichtung zumindest teilweise gemeinsam vakuumisoliert.
Die Vakuumisolation dient der Sicherheit. Die gemeinsame Vakuumisolation erleichtert die Herstellung, Wartung und Benutzung, weil nur in einem Raum ein Vakuum erzeugt werden und aufrechterhalten werden muss.
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 und der Ventilantrieb auf einer Hauptachse der Anschlusseinrichtung voneinander beabstandet angeordnet sind, wobei die Abgabeleitung und die Hauptachse der Anschlusseinrichtung derart einen Winkel im Bereich von 30 bis 60° einschließen, dass sich ein Abstand zwischen der Abgabeleitung und der Hauptachse der Anschlusseinrichtung bei Betrachtung in einer von dem Ventilantrieb zum Ventil weisenden Richtung verringert.
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: Achse

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) und der Ventilantrieb (207) auf einer Hauptachse (211) der Anschlusseinrichtung (202) voneinander beabstandet angeordnet sind, wobei die Abgabeleitung (201) und die Hauptaauptchse (211) der Anschlusseinrichtung (202) derart einen Winkel (212) im Bereich von 30 bis 60° einschließen, 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.
Vorrichtung (2) nach Anspruch 1, wobei das Ventil (206) und der Ventilantrieb (207) über eine entlang der Hauptachse (211) der Anschlusseinrichtung (202) ausgebildete einteilige oder mehrteilige Stange (213) mechanisch miteinander gekoppelt sind.
Vorrichtung (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Ventilantrieb (207) pneumatisch ist.
Vorrichtung (2) nach Anspruch 3, wobei der Ventilantrieb (207) einen Zylinder (214) und einen darin angeordneten Kolben (215) aufweist, und wobei der Kolben (215) pneumatisch entlang der Hauptachse (211) der Anschlusseinrichtung (202) beweglich ist.
Vorrichtung (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Ventil (206) einen Ventilstempel (216) aufweist, welcher mittels des Ventilantriebs (207) entlang der Hauptachse (211) der Anschlusseinrichtung (202) zwischen einer ersten Endposition (217) und einer zweiten Endposition (218) beweglich ist, und welcher in seiner zweiten Endposition (218) eine Ventilöffnung (219) des Ventils (206) verschließt.
Vorrichtung (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Abgabeleitung (201) an ihrem zweiten Ende (204) ein Rohr (220) aufweist, welches mit einer Begrenzung (221) des Innenraums (205) der Anschlusseinrichtung (202) verbunden oder einstückig ausgebildet ist.
Vorrichtung (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Abgabeleitung (201) und die Anschlusseinrichtung (202) zumindest teilweise gemeinsam vakuumisoliert 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) und der Ventilantrieb (207) auf einer Hauptachse (211) der Anschlusseinrichtung (202) voneinander beabstandet angeordnet sind, wobei die Abgabeleitung (201) und die Hauptaauptchse (211) der Anschlusseinrichtung (202) derart einen Winkel (212) im Bereich von 30 bis 60° einschließen, 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.