DE10243164A1 - Hochdruckbehältervorrichtung - Google Patents

Hochdruckbehältervorrichtung

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DE10243164A1
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DE
Germany
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container
valve
pressure
gas
high pressure
Prior art date
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Ceased
Application number
DE10243164A
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English (en)
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Teppei Sakagushi
Yoshiki Sakaguchi
Shaun C Hogan
Kaoru Nomichi
Seiji Ishii
Takehiko Saeki
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Kawasaki Precision Machinery Kob KK
Samtech Corp
Samtech International Inc
Hypercomp Engineering Inc
Original Assignee
Kawasaki Heavy Industries Ltd
Samtech Corp
Kawasaki Jukogyo KK
Samtech International Inc
Hypercomp Engineering Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Abstract

Zum Verkleinern einer Hochdruckbehältervorrichtung A mit einem Hochdruckbehälter, in den Hochdruckgas eingeleitet wird, und einem Ventilmechanismus mit einem Regelventil zum Reduzieren des Gasdrucks in dem Behälter, zum Verhindern einer Beschädigung des Ventilmechanismus, und zur Erleichterung der Handhabung des Ventilmechanismus und dergleichen ist der Ventilmechanismus 10 so an einem Gasauslaß 3 des Hochdruckbehälters 1 vorgesehen, daß er sich im Inneren des Behälters 1 befindet. Der Ventilmechanismus 10 umfaßt eine Kapsel 11, die fest und gasdicht so an dem Gasauslaß 3 befestigt ist, daß sie ins Innere des Hochdruckbehälters 1 weist. In der Kapsel 11 sind ein Absperrventil 20, das eine Verbindung zwischen der Innenseite und der Außenseite des Behälters 1 herstellt und unterbricht, indem es öffnet bzw. schließt, und ein Regelventil 31 zum Reduzieren des Drucks des Hochdruckgases in dem Behälter 1 angeordnet.

Description

  • Die Erfindung betrifft Hochdruckbehältervorrichtungen, bei denen in einen Hochdruckbehälter eingeleitetes Hochdruckgas nach Druckreduzierung durch ein Reduzierventil aus dem Behälter entnommen wird, und sie betrifft insbesondere Anordnungen des Reduzierventils.
  • Es sind herkömmliche Hochdruckbehälter bekannt, bei denen Gas wie zum Beispiel Wasserstoffgas oder Erdgas bei einem hohen Druck von 7 MPa bis 75 MPa eingeleitet und gespeichert wird. Da das Gas in einem solchen Behälter unter einem hohen Druck steht, wird der Druck des Hochdruckgases durch ein Reduzierventil herabgesetzt, damit das Gas zum Gebrauch unter einem niedrigen Druck steht. Das Reduzierventil ist mit einem Absperrventil in Reihe geschaltet, um einen Ventilmechanismus zu bilden. Der die beiden Ventile aufweisende Ventilmechanismus ist im allgemeinen außen so an dem Hochdruckbehälter befestigt, daß er mit einem Gasauslaß des Behälters verbunden werden kann.
  • Wenn sich der Ventilmechanismus jedoch außerhalb des Behälters befindet, ist eine durch Kombinieren des Behälters mit dem Ventilmechanismus konstruierte Behältervorrichtung zwangsläufig insgesamt groß, und eine Verkleinerung ist nur begrenzt möglich.
  • Da sich der Ventilmechanismus außerhalb des Behälters befindet, ist es ferner leicht möglich, daß er gegen in der Nähe befindliche Dinge stößt und dadurch beschädigt wird, wenn er zum Beispiel irgendwohin getragen wird. Die Beschädigung kann dazu führen, daß das Hochdruckgas aus dem Behälter entweicht.
  • Außerdem muß der Behälter aufgrund der obigen Konstruktion über eine Hochdruckleitung mit dem Ventilmechanismus verbunden werden. Dazu gehören Dichtungen an den Anschlußpunkten der Hochdruckleitung und dergleichen, um das Entweichen von Hochdruckgas daraus zu verhindern. Angesichts einer solchen Dichtungskonstruktion gegen hohen Druck muß sorgsam auf die Handhabung des Ventilmechanismus, der Hochdruckleitung und dergleichen geachtet werden.
  • Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Anordnung des Ventilmechanismus mit einem Reduzierventil zum Reduzieren des Gasdruckes in dem oben beschriebenen Hochdruckbehälter zu verbessern, um dadurch die Behältervorrichtung als Kombination aus Behälter und Ventilmechanismus zu verkleinern, eine Beschädigung des Ventilmechanismus zu verhindern und die Handhabung des Ventilmechanismus zu erleichtern, und dergleichen.
  • Um die obige Aufgabe zu lösen, ist der Ventilmechanismus bei der vorliegenden Erfindung eingebaut, wobei der Ventilmechanismus in dem Hochdruckbehälter untergebracht ist.
  • Insbesondere umfaßt eine Hochdruckbehältervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung einen Hochdruckbehälter, in den Hochdruckgas eingeleitet wird, und einen Ventilmechanismus, der so an einem Gasauslaß des Hochdruckbehälters vorgesehen ist, daß er sich im Inneren des Behälters befindet. Ferner umfaßt der Ventilmechanismus ein Absperrventil zum Herstellen und Unterbrechen einer Verbindung zwischen der Innenseite und der Außenseite des Behälters, indem es öffnet bzw. schließt, und ein mit dem Absperrventil in Reihe geschaltetes Reduzierventil zum Reduzieren des Druckes des Hochdruckgases in dem Behälter.
  • Bei der obigen Anordnung steht die Innenseite des Hochdruckbehälters dann, wenn das Absperrventil des Ventilmechanismus geöffnet ist, mit der Außenseite in Verbindung, das in den Behälter eingeleitete Hochdruckgas strömt durch das mit dem Absperrventil in Reihe geschaltete Reduzierventil, der Druck des Hochdruckgases wird durch das Reduzierventil auf einen niedrigen Druck gesenkt, und das resultierende Niederdruckgas wird dann aus dem Behälter nach außen ausgeleitet.
  • In diesem Fall ist der Ventilmechanismus in den Behälter eingebaut, wobei er so am Gasauslaß des Hochdruckbehälters vorgesehen ist, daß er sich im Inneren des Behälters befindet. Die Behältervorrichtung als Kombination aus Hochdruckbehälter und Ventilmechanismus hat daher dieselbe Größe wie der Hochdruckbehälter selbst, was zu einer verkleinerten Behältervorrichtung führt.
  • Da sich der Ventilmechanismus im Inneren des Hochdruckbehälters befindet, kann er ferner durch den Hochdruckbehälter geschützt werden. Damit wird verhindert, daß der Ventilmechanismus gegen in der Nähe befindliche Dinge stößt und dadurch beschädigt wird, wenn der Hochdruckbehälter irgendwohin getragen wird, oder auch sonst.
  • Außerdem wird dem Hochdruckbehälter Niederdruckgas entnommen, das man infolge der Druckreduzierung durch den Ventilmechanismus in dem Hochdruckbehälter erhalten hat. Damit wird eine außerhalb des Behälters vorgesehene Dichtungskonstruktion gegen hohen Druck überflüssig, wie sie erforderlich ist, wenn Hochdruckgas aus dem Hochdruckbehälter entnommen wird, wie es ist, und sein Druck reduziert wird, wodurch der Ventilmechanismus besser zu handhaben ist, und dergleichen.
  • Der Ventilmechanismus hat vorzugsweise eine Konstruktion, bei der eine Kapsel fest und gasdicht so an dem Gasauslaß befestigt ist, daß sie ins Innere des Hochdruckbehälters weist, wobei das Absperrventil und das Reduzierventil in der Kapsel angeordnet sind. Bei dieser Konstruktion kann die Kapsel das Absperrventil und das Reduzierventil aufnehmen, wobei ihr Innenraum wie die Außenseite des Behälters unter Atmosphärendruck steht. Dies erleichtert die Anordnung dieser Ventile.
  • Ferner umfaßt der Hochdruckbehälter vorzugsweise einen aus Aluminium oder Harz bestehenden Behälterkörper und ein Abdeckelement, das den Außenumfang des Behälterkörpers zur Verstärkung bedeckt. Mit dieser Konstruktion kann man eine leichte und kompakte Hochdruckbehältervorrichtung erhalten.
  • Außerdem ist der Gasdruck in dem Hochdruckbehälter vorzugsweise auf 7 MPa bis 75 MPa eingestellt. Auf diese Weise kann man einen optimalen Hochdruckbehälter erhalten, bei dem die Wirkungen der Erfindung effektiv zu sehen sind.
  • Außerdem ist das Gas vorzugsweise Wasserstoffgas oder Erdgas. Man kann also ein geeignetes Gas erhalten.
  • Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht, in der die gesamte Konstruktion einer Behältervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu sehen ist.
  • Fig. 2 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Ventilmechanismus.
  • Nachfolgend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben. Fig. 1 zeigt die gesamte Konstruktion einer Hochdruckbehältervorrichtung A gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Diese Hochdruckbehältervorrichtung A speichert Gas zur Verwendung bei verschiedenen Anwendungen, beispielsweise in verschiedenen Arten von Fabriken, Büros, Wohnungen und Fahrzeugen, unter einem hohen Druck (zum Beispiel 7 MPa bis 75 MPa), reduziert das Hochdruckgas auf einen vorbestimmten Druck (zum Beispiel 1 MPa) zum Zwecke der Verwendung, und führt dann das Gas zu. Beispiele für das Gas umfassen Wasserstoffgas, Erdgas, Sauerstoffgas und Luft. Natürlich können auch andere als die obengenannten Gase verwendet werden.
  • In Fig. 1 bezeichnet 1 einen Hochdruckbehälter, der im wesentlichen die Form eines geschlossenen Zylinders hat. Ein Gaseinlaß 2 ist an einem Ende des Hochdruckbehälters 1 in Längsrichtung desselben geöffnet (in der horizontalen Richtung von Fig. 1), während ein Gasauslaß 3 am anderen Ende geöffnet ist. Der innere Umfang des Gaseinlasses 2 und des Gasauslasses 3 ist jeweils mit einem Befestigungsgewinde 4 bzw. 5 versehen. Ins Innere des Hochdruckbehälters 1 wird unter einem Druck von zum Beispiel 7 MPa bis 75 MPa stehendes Hochdruckgas eingeleitet.
  • Der Hochdruckbehälter 1 umfaßt einen Behälterkörper 6 (der eine Auskleidung bildet) und ein Abdeckelement 7, das den Außenumfang des Behälterkörpers 6 zur Verstärkung bedeckt. Der Behälterkörper 6 besteht aus einer Aluminiumlegierung wie zum Beispiel JIS A6061-T6 und ist so aus einem zylindrischen Material geformt, daß er einen einlaßseitigen zylindrischen Abschnitt 6a umfaßt, bei dem der Gaseinlaß 2 geöffnet ist, und einen auslaßseitigen zylindrischen Abschnitt 6b, bei dem der Gasauslaß 3 geöffnet ist. Das Abdeckelement 7 wird dagegen dadurch hergestellt, daß Kohlefasern in mehreren Schichten um den Außenumfang des Behälterkörpers 6 gewickelt werden, und die Dicke von Abschnitten derselben um die zylindrischen Abschnitte 6a und 6b herum ist so eingestellt, daß diese dicker sind als die anderen Abschnitte. Der Behälterkörper 6 kann aus anderen Materialien als Aluminium, zum Beispiel aus Harz bestehen.
  • Am Gasauslaß 3 des Hochdruckbehälters 1 ist ein Ventilmechanismus 10 so angeordnet, daß er sich im Inneren des Behälters 1 befindet. Insbesondere umfaßt der Ventilmechanismus 10 eine mit einem Boden versehene zylindrische Kapsel 11, die an einem Ende offen ist, und die Kapsel 11 umfaßt einen Flansch 11a, der sich von ihrem offenen Ende radial nach außen erstreckt. Ein Außengewinde 11b ist in einem Abschnitt des Außenumfangs der Kapsel 11 nahe bei dem Flansch 11a ausgebildet. Das Außengewinde 11b ist so mit dem Befestigungsgewinde 5 im Innenumfang des Gasauslasses 3 des Behälters 1 verschraubt, daß der Flansch 11a gegen die Stirnfläche des auslaßseitigen zylindrischen Abschnitts 6b des Behälterkörpers 6 stößt. Auf diese Weise ist die Kapsel 11 fest an dem Gasauslaß 3 des Behälters 1 befestigt, so daß sie den Gasauslaß 3 gasdicht verschließt und mit ihrer Unterseite zum Innenraum des Hochdruckbehälters 1 weist. 8 bezeichnet ein Dichtungselement, das zwischen einem zwischen dem Flansch 11a und dem Gewinde 11b befindlichen Abschnitt der Kapsel 11 und dem offenen Ende des Gasauslasses 3 des Hochdruckbehälters 1 angeordnet ist. Ferner ist am offenen Ende des Innenumfangs der Kapsel 11 ein Innengewinde 11c ausgebildet, und im mittleren Abschnitt der Bodenwand der Kapsel 11 ist ein Paßloch 11d ausgebildet.
  • Ferner sind in der Kapsel 11 folgende Elemente hintereinander angeordnet: ein Absperrventil 20 eines Ein/Aus-Magnetventils, das sich im Inneren und auf der Bodenseite der Kapsel 11 (auf der Innenseite des Behälters 1) befindet, um die Verbindung zwischen der Innenseite und der Außenseite des Behälters 1 herzustellen und zu unterbrechen, indem es öffnet bzw. schließt; und ein Regelventil 31 (Reduzierventil), das mit dem Absperrventil 20 in Reihe geschaltet ist und sich im Inneren und auf der Öffnungsseite der Kapsel 11 befindet, um den Druck des Hochdruckgases in dem Behälter 1 zu reduzieren.
  • Wie in Fig. 2 vergrößert dargestellt, sind das Absperrventil 20 und das Regelventil 31 mit einem gemeinsamen zylindrischen Ventilgehäuse 13 versehen. Am bodenseitigen Ende des auf der Bodenwandseite der Kapsel 11 (am rechten Ende derselben in Fig. 2) befindlichen Ventilgehäuses 13 ist ein Einsetzteil 13a ausgebildet, das in das Paßloch 11d in der Bodenwand der Kapsel 11 eingesetzt ist. Das obere Ende des Einsetzteils 13a erstreckt sich von der Bodenwand der Kapsel 11 nach außen, d. h. zum Innenraum des Behälters 1. Ferner ist in den Außenumfang des Einsetzteils 13a ein Dichtungselement 14 eingepaßt, um zwischen dem Außenumfang des Einsetzteils 13a und dem Innenumfang des Paßlochs 11d abzudichten. Das bodenseitige Ende des Ventilgehäuses 13 wird dadurch konzentrisch und lösbar in der Bodenwand der Kapsel 11 gehalten, während das Dichtungselement 14 für eine gasdichte Abdichtung zwischen dem Einsetzteil 13a und dem Paßloch 11d sorgt.
  • An dem öffnungsseitigen Ende des auf der Öffnungsseite der Kapsel 11 (am linken Ende derselben in Fig. 2) befindlichen Ventilgehäuses 13 ist dagegen ein Flansch 13b zum Schließen der Öffnung der Kapsel 11 am Außenumfang des Ventilgehäuses 13 ausgebildet, und es ist ein Rohrbefestigungsteil 13c ausgebildet, um ein Niederdruckgasrohr (nicht dargestellt) an der Hochdruckgasbehältervorrichtung A zu befestigen. Der Außenumfang des Flansches 13b ist mit folgendem ausgebildet: einem Außengewinde 13d, das mit dem am Öffnungsende der Kapsel 11 ausgebildeten Innengewinde 11c verschraubt ist; und einer Schulter 13e, die sich von dem Außengewinde 13d zur Außenseite erstreckt und einen größeren Durchmesser hat als der Abschnitt mit dem Außengewinde 13d. Wenn das Außengewinde 13d mit dem Innengewinde 11c der Kapsel 11 verschraubt ist und die Schulter 13e gegen die Oberfläche des Öffnungsendes der Kapsel 11 stößt, wird das öffnungsseitige Ende des Ventilgehäuses 13 konzentrisch und lösbar in der Öffnung der Kapsel 11 gehalten.
  • Ferner ist in dem Flansch 13b des Ventilgehäuses 13 folgendes ausgebildet: ein Kabeleinführungsloch 15, in das ein Kabel 30a zum Leiten von Strom zu einer nachfolgend beschriebenen Magnetspule 30 des Absperrventils 20 eingeführt ist; und ein nach außen offenes Loch 16, das einen durch das Ventilgehäuse 13 und die Kapsel 11 begrenzten Raum in der Kapsel 11 mit außen verbindet. Der Innenraum der Kapsel 11 wird durch das nach außen offene Loch 16 unter Atmosphärendurck gesetzt.
  • Auf der durch das Ventilgehäuse 13 gebildeten Achse des Ventilgehäuses 13 liegt folgendes: ein Hochdruckgaskanal 18, durch den Hochdruckgas in den Behälter 1 strömt; und ein Niederdruckgaskanal 19, der mit dem stromabwärtigen Ende des Hochdruckgaskanals 18 über das Regelventil 31 verbunden ist und durch den Niederdruckgas strömt. Das stromaufwärtige Ende des Hochdruckgaskanals 18 ist in der Stirnfläche des Einsetzteils 13a offen und weist zum Innenraum des Behälters 1. Das stromabwärtige Ende des Niederdruckgaskanals 19 ist dagegen in der Stirnfläche des Rohrbefestigungsteils 13c offen.
  • Das Absperrventil 20 umfaßt einen Kolbenaufnahmeraum 21, der sich im Inneren des Ventilgehäuses 13 und nahe bei der Bodenwand der Kapsel 11 befindet. In dem Kolbenaufnahmeraum 21 ist ein Kolben 22 hin- und herbeweglich als Ventilkörper zum Öffnen und Schließen des Hochdruckgaskanals 18 eingepaßt. Dieser Kolben 22 unterteilt den Kolbenaufnahmeraum 21 in zwei Räume: einen stromaufwärtigen Raum 24 und einen stromabwärtigen Raum 25.
  • Ferner ist auf der Seitenfläche des stromaufwärtigen Raumes 24 näher bei der Bodenwand der Kapsel 11 (auf der Innenseite des Behälters 1) ein Ventilsitz 26 ausgebildet, in dem ein stromaufwärts von dem Absperrventil 20 befindlicher Abschnitt des Hochdruckgaskanals 18 offen ist. Ein zu dem stromaufwärtigen Raum 24 weisender und auf der Seite der Bodenwand der Kapsel 11 befindlicher Abschnitt des Kolbens 22 ist dagegen zu einem Ventilelement 23 geformt, das einen kleineren Durchmesser hat als die anderen Abschnitte. Wenn die Stirnfläche des Ventilelements 23 mit dem Ventilsitz 26 in Anschlag gebracht wird, wird das Absperrventil 20 geöffnet.
  • Der mittlere Abschnitt des Kolbens 22 ist mit einem Verbindungskanal 27 (Teil des Hochdruckgaskanals 18) ausgebildet, um eine Verbindung zwischen dem stromaufwärtigen und dem stromabwärtigen Raum 24 bzw. 25 herzustellen. Das stromaufwärtige Ende des Verbindungskanals 27 ist im Außenumfang des Ventilelements 23 offen und weist zu dem stromaufwärtigen Raum 24, während sein stromabwärtiges Ende in der dem Ventilelement 23 entgegengesetzten Stirnfläche des Kolbens 22 offen ist und zu dem stromabwärtigen Raum 25 weist.
  • Ferner ist in dem Ventilgehäuse 13 ein Federraum 28 so ausgebildet, daß er immer mit dem stromabwärtigen Raum 25 in Verbindung steht. In dem Federraum 28 ist eine Ventilfeder 29 zusammengedrückt untergebracht, die den Kolben 22 in Richtung seines Aufsitzens auf dem Ventilsitz 26 drückt.
  • Außerdem ist in einem Abschnitt des Ventilgehäuses 13 um den Kolbenaufnahmeraum 21 herum eine Magnetspule 30 angebracht, um den Kolben 22 in eine Richtung weg von dem Ventilsitz 26 gegen die Druckkraft der Ventilfeder 29 zu bewegen, wenn sie durch elektrische Leitung erregt wurde. Normalerweise läßt die Magnetspule 30 den Kolben 22 durch die Druckkraft der Ventilfeder 29 auf dem Ventilsitz 26 aufsitzen und bringt dadurch das Absperrventil 20 in seine geschlossene Stellung. Wenn das Magnetventil 30 unter Strom gesetzt wird, sorgt es dafür, daß sich der Kolben 22 von dem Ventilsitz 26 wegbewegt und dadurch das Absperrventil 20 in seine geöffnete Stellung bringt.
  • Das Regelventil 31 dagegen umfaßt einen Kolbenaufnahmeraum 32, der sich im Inneren des Ventilgehäuses 13 und näher bei der Öffnung der Kapsel 11 befindet. Dieser Kolbenaufnahmeraum 32 hat einen zweiteiligen Aufbau aus einem mit einem Boden versehenen zylindrischen Raum und einem zweiten zylindrischen Raum von im wesentlichen gleicher Höhe, der konzentrisch vom Boden des ersten zylindrischen Raumes ausgeht. Im Inneren des Kolbenaufnahmeraums 32 ist ein Kolben 33 eingesetzt, um sich als Ventilkörper zum Öffnen und Schließen des Hochdruckgaskanals 18 hin- und herzubewegen. Insbesondere umfaßt der Kolben 33 einen in dem zweiten zylindrischen Raum des Kolbenaufnahmeraums 32 angeordneten Kolbenkörper 34 und einen flanschartigen Federteller 35. Der Kolbenkörper 34 und der Federteller 35 unterteilen den Kolbenaufnahmeraum 32 in drei Räume: einen Druckreduzierungsraum 37 mit kleinem Durchmesser, der sich stromaufwärts von dem Kolbenkörper 34 (auf der rechten Seite in Fig. 1) befindet, einen Niederdruckraum 38 mit vermindertem Druck, der sich stromabwärts von dem Kolbenkörper 34 (auf der linken Seite in Fig. 1) befindet und einen größeren Durchmesser hat als der Druckreduzierungsraum 37, und einen zylindrischen Federraum 39 mit demselben Durchmesser wie der Niederdruckraum 38. Ferner steht der Federraum 39 über ein in dem Ventilgehäuse 13 ausgebildetes Verbindungsloch immer mit dem Innenraum der Kapsel 11 in Verbindung.
  • Auf der Seitenfläche des Druckreduzierungsraumes 37 näher bei der Bodenwand der Kapsel 11 (auf der Seite des Absperrventils 20) ist ein Ventilsitz 40 ausgebildet, in dem ein stromaufwärts von dem Regelventil 31 befindlicher Abschnitt des Hochdruckgaskanals 18 offen ist. Ein näher bei der Bodenwand der Kapsel 11 gelegener Abschnitt des Kolbenkörpers 34 ist dagegen zu einem Ventilelement 36 geformt, das einen kleineren Durchmesser hat als die anderen Abschnitte. Der Zwischenraum zwischen dem Ventilelement 36 und dem Ventilsitz 40 bildet eine Öffnung 41, die für die Druckreduzierung sorgt. Ferner sind die mittleren Abschnitte des Kolbenkörpers 34 und des Federtellers 35 mit einem Verbindungskanal 42 ausgebildet, der eine Verbindung zwischen dem Druckreduzierungsraum 37 und dem Niederdruckraum 38 herstellt. Das stromaufwärtige Ende des Verbindungskanals 42 ist durch den Außenumfang des Ventilelements 36 hindurch offen und weist zu dem Druckreduzierungsraum 37, während sein stromabwärtiges Ende in der dem Ventilelement 36 entgegengesetzten Stirnfläche des Kolbenkörpers 34 offen ist und zu dem Niederdruckraum 38 weist.
  • Ferner ist in dem Federraum 39 eine Ventilfeder 43 zusammengedrückt untergebracht, um den Kolben 33 in Richtung seiner Bewegung weg von dem Ventilsitz 40 zu drücken. Wenn der Gasdruck in der stromabwärtigen Seite des Regelventils 31, insbesondere in seinem Niederdruckraum 38 (wiederum in dem Niederdruckgaskanal 19), unter einen vorbestimmten Druck (zum Beispiel 1 MPa) abfällt, wird der Kolben 33 durch die Druckkraft der Ventilfeder 43 in eine Richtung zum Öffnen des Regelventils 31 gedrückt, um dadurch das Ventil in seine geöffnete Stellung zu bringen, so daß das Hochdruckgas in den Niederdruckraum 38 geleitet wird, während sein Druck durch die Öffnung 41 reduziert wird. Wenn dagegen der Gasdruck in dem Niederdruckraum 38 über den vorbestimmten Druck ansteigt, wird der Kolben 33 in eine Richtung zum Schließen des Regelventils 31 bewegt, um dadurch das Ventil in seine geschlossene Stellung zu bringen, so daß der Druck in der stromabwärtigen Seite des Regelventils 31 auf den vorbestimmten Druck reduziert gehalten wird.
  • Im Gaseinlaß 2 des Hochdruckbehälters 1 ist ein Beschickungselement (nicht dargestellt), das ein Gaszuführungs-Rückschlagventil 45 und ein Sicherheitsventil 46 von jeweils bekanntem Aufbau enthält, so angebracht, daß es mit dem Befestigungsgewinde 4 verschraubt werden kann (es sei angemerkt, daß das Rückschlagventil 45 und das Sicherheitsventil 46 symbolisch dargestellt sind). Beim Einleiten des Hochdruckgases in den Behälter 1 wird das Rückschlagventil 45 geöffnet, damit das Gas in dem Behälter 1 nicht aus dem Behälter 1 entweicht. Das Sicherheitsventil 46 ist normalerweise geschlossen. Wenn jedoch der Gasdruck in dem Behälter 1 übermäßig ansteigt, wird das Sicherheitsventil 46 geöffnet, um das Hochdruckgas in dem Behälter 1 aus dem Behälter 1 auszuleiten. Ein solches Sicherheitsventil 46 kann auch zusätzlich zu dem Gaseinlaß 2 auf der Bodenwand und/oder der Seitenwand der Kapsel 11 vorgesehen sein und kann geöffnet werden, damit das Hochdruckgas in dem Behälter 1 durch die Kapsel 11 aus dem Behälter 1 ausgeleitet werden kann.
  • Als nächstes werden die Funktionsweisen der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. In dem Zustand, wo das Gas nicht aus dem Hochdruckbehälter 1 entnommen wird, befindet sich das Absperrventil 20 des Ventilmechanismus 10 in einer geschlossenen Stellung. In diesem Zustand wird kein Strom zu der Magnetspule 30 geleitet, so daß das Ventilelement 23 des Kolbens 22 durch die Druckkraft der Ventilfeder 29 auf dem Ventilsitz 26 aufsitzt. Demnach wird der Hochdruckgaskanal 18 in dem Ventilgehäuse 13 auf seinem Weg geschlossen, und daher wird das Hochdruckgas in dem Behälter 1 nicht durch den Gasauslaß 3 aus dem Behälter 1 ausgeleitet.
  • Wenn dagegen das Absperrventil 20 geöffnet wird, um das in dem Behälter 1 befindliche Hochdruckgas auszuleiten, wird Strom zu der Magnetspule 30 des Absperrventils 20 geleitet. Infolgedessen wird das Ventilelement 23 des Kolbens 22 gegen die Druckkraft der Ventilfeder 29 durch eine elektromagnetische Kraft der Magnetspule 30 von dem Ventilsitz 26 wegbewegt und öffnet dann das Ventil. Durch das Öffnen des Absperrventils 20 wird der Hochdruckgaskanal 18 geöffnet, so daß das Hochdruckgas in dem Behälter 1 durch den Hochdruckgaskanal 18 in das Regelventil 31 strömt. Wenn bei dem Regelventil 31 der Gasdruck in dem Niederdruckraum 38 unter dem vorbestimmten Druck (1 MPa) liegt, wird der Kolben 33 durch die Druckkraft der Ventilfeder 43 in die Richtung zum Öffnen des Regelventils 31 bewegt, um dadurch das Regelventil 31 in eine geöffnete Stellung zu bringen. Das Hochdruckgas strömt also durch den Niederdruckraum 38 und den Niederdruckgaskanal 19, während sein Druck durch die Öffnung 41 reduziert wird. Wenn dagegen der Gasdruck in dem Niederdruckraum 38 über den vorbestimmten Druck ansteigt, wird der Kolben 33 durch den gestiegenen Druck gegen die Druckkraft der Ventilfeder 43 in die Richtung zum Schließen des Regelventils 31 bewegt, um dadurch das Regelventil 31 in eine geschlossene Stellung zu bringen. Durch diese Steuerung des Öffnens und Schließens des Regelventils 31 wird der Gasdruck in der stromabwärtigen Seite des Ventils auf den vorbestimmten Druck reduziert, und das so in seinem Druck reduzierte Niederdruckgas wird durch das stromabwärtige Ende des Niederdruckgaskanals 19 ausgeleitet.
  • Ferner ist bei der vorliegenden Ausführungsform der Ventilmechanismus 10 als Kombination aus Absperrventil 20 und Regelventil 31 so am Gasauslaß 3 des Hochdruckbehälters 1 vorgesehen, daß er sich im Inneren des Behälters 1 befindet, und er ist damit in den Behälter eingebaut. Die Behältervorrichtung A muß daher nur genauso groß sein wie der Behälter 1 selbst, was zu einer verkleinerten Behältervorrichtung A führt.
  • Da sich der Ventilmechanismus 10 im Inneren des Hochdruckbehälters 1 befindet, kann der Ventilmechanismus 10 ferner durch den Hochdruckbehälter 1 geschützt werden, und es kann daher wirksam verhindert werden, daß er gegen in der Nähe befindliche Dinge stößt und beschädigt wird, wenn zum Beispiel die Hochdruckbehältervorrichtung A irgendwohin getragen wird. Da Niederdruckgas nach Druckreduzierung durch den im Inneren des Hochdruckbehälters 1 befindlichen Ventilmechanismus 10 aus dem Behälter entnommen wird, muß außerdem auch nicht außerhalb des Behälters eine solche Hochdruck-Dichtungskonstruktion zum Verhindern des Entweichens von Hochdruckgas vorgesehen werden, wie sie erforderlich ist, wenn das Hochdruckgas so, wie es ist, aus dem Behälter entnommen wird und dann sein Druck reduziert wird, was dazu führt, daß der Ventilmechanismus 10 besser gehandhabt werden kann, und dergleichen.
  • Ferner umfaßt der Ventilmechanismus 10 eine Kapsel 11, die fest und gasdicht so an dem Gasauslaß 3 des Behälters 1 befestigt ist, daß sie ins Innere des Hochdruckbehälters 1 weist, und das Absperrventil 20 und das Regelventil 31 sind in der Kapsel 11 angeordnet. Daher kann der Innenraum der Kapsel 11 wie die Außenseite des Behälters 1 unter Atmosphärendruck gesetzt werden und kann das Absperrventil 20 und das Regelventil 31 problemlos aufnehmen.
  • Da der Hochdruckbehälter 1 außerdem einen Behälterkörper 6 aus Aluminium und ein Abdeckelement 7 zum Abdecken des Außenumfangs des Behälterkörpers 6 zu Verstärkungszwecken umfaßt, kann man eine leichte und kompakte Hochdruckbehältervorrichtung A erhalten.

Claims (7)

1. Hochdruckbehältervorrichtung, die folgendes umfaßt:
einen Hochdruckbehälter, in den Hochdruckgas eingeleitet wird; und
einen Ventilmechanismus, der so an einem Gasauslaß des Hochdruckbehälters vorgesehen ist, daß er sich im Inneren des Behälters befindet;
wobei der Ventilmechanismus folgendes umfaßt:
ein Absperrventil, das eine Verbindung zwischen der Innenseite und der Außenseite des Behälters herstellt und unterbricht, indem es öffnet bzw. schließt; und
ein Reduzierventil, das mit dem Absperrventil in Reihe geschaltet ist, um den Druck des Hochdruckgases in dem Behälter zu reduzieren.
2. Hochdruckbehältervorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Ventilmechanismus eine Kapsel umfaßt, die fest und gasdicht so an dem Gasauslaß befestigt ist, daß sie ins Innere des Hochdruckbehälters weist, und bei der das Absperrventil und das Reduzierventil in der Kapsel angeordnet sind.
3. Hochdruckbehältervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der der Hochdruckbehälter einen Behälterkörper aus Aluminium oder Harz und ein Abdeckelement zum Abdecken des Außenumfangs des Behälterkörpers zu Verstärkungszwecken umfaßt.
4. Hochdruckbehältervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der der Gasdruck in dem Hochdruckbehälter auf 7 MPa bis 75 MPa eingestellt ist.
5. Hochdruckbehältervorrichtung nach Anspruch 3, bei der der Gasdruck in dem Hochdruckbehälter auf 7 MPa bis 75 MPa eingestellt ist.
6. Hochdruckbehältervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der das Gas Wasserstoffgas ist.
7. Hochdruckbehältervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der das Gas Erdgas ist.
DE10243164A 2001-09-19 2002-09-17 Hochdruckbehältervorrichtung Ceased DE10243164A1 (de)

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