DE202007018142U1 - Kupplung, insbesondere für LNG - Google Patents
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Abstract
Kupplung
zum Verbinden eines Kupplungsgehäuses mit einem Nippel,
die zum Zuführen eines kryogenen Mediums, insbesondere
LNG zu einem Fahrzeugtank, vorgesehen sind, wobei am Kupplungsgehäuse zum
Anschließen ein Handhebel schwenkbar angeordnet ist, dadurch
gekennzeichnet, dass am Kupplungsgehäuse (11) benachbart
zum Handhebel (15) ein Steuerblock (20) mit wenigstens einem Sperrelement
(21) angeordnet ist, das den Handhebel (15) in Verbindungsstellung
sperrt.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Kupplung zum Verbinden eines Kupplungsgehäuses mit einem Nippel, die zum Zuführen eines kyrogenen Mediums, insbesondere LNG zu einem Fahrzeugtank vorgesehen sind, wobei am Kupplungsgehäuse zum Anschließen ein Handhebel schwenkbar angeordnet ist.
- Es sind bereits Kupplungen für kryogene Medien bekannt, die bezüglich ihrer Verbindungsmechanik mehrere Nachteile aufweisen. Aus der
DE 195 160 29 C1 oder derDE 4041337 A1 sind Kupplungen für kryogene Medien bekannt, wobei der Kupplungsstecker in die Kupplungsdose eingesteckt wird, so dass sich die äusseren Kupplungsgehäuse überlappen und ein am Kupplungsstecker angeordnetes Verbindungselement mit einem an der Kupplungsdose vorgesehenen Gegenstück in Eingriff gebracht werden kann. Die Verbindung wird meist durch aufwändiges Verschrauben des Kupplungssteckers mit der Kupplungsdose hergestellt. Während des dabei ausgeführten Verschiebevorganges des Kupplungssteckers in die Kupplungsdose wird die Kupplung zuerst gegen Umgebungsmedium abgedichtet; dann werden die die Leitungsenden verschließenden Mittel geöffnet. - Darüber hinaus ist aus der
DE 41 04 711 A1 oder derUS 4,335,747 A1 bekannt, die Abdichtung gegen die Umgebung getrennt vom Öffnen/Schließen über zwei Kugelhähne vorzunehmen. Die Verbindung des Kupplungssteckers mit der Kupplungsdose erfolgt über mechanische Elemente in der Trennebene. Die beiden Kugelhähne müssen separat geöffnet bzw. geschlossen werden. - Die bekannten Kupplungen erfordern zudem einen hohen Montageaufwand. Die formschlüssige Einsteck-/Einschiebeverbindung der Kupplungsgehäuse verlangt hohe Oberflächengüte und Formgenauigkeiten sowie hohe Reinheiten der Verbindungsflächen, um den Fügevorgang mit geringen Kräften ausführen zu können. Ebenso ist die Einsteck-/Einschiebeverbindung sicherheitstechnisch unbefriedigend, wenn die Kupplungsdose (Nippel) als Betankungseinrichtung (Tankverschluss) am Fahrzeug und der Kupplungsstecker an einer Zapfsäule einer Tankstelle angeordnet ist, da die Einsteckverbindung beim Wegfahren in verbundenem Zustand zu schweren Schäden an der Tankstelle und/oder dem Fahrzeug führen kann. Hinzu kommt, dass bei der Betankung von Kryokraftstoffbehältern von Fahrzeugen eine Bedienung der Kupplung durch Nichtfachleute erfolgt, was eine einfache und sichere Ausbildung der Kupplung erfordert, damit die Bedienperson nicht mit dem tiefkalten Kryokraftstoff in Verbindung kommen. Somit wären daher Kupplungen für kryogene Medien wünschenswert, bei denen die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile vermieden werden.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kupplung für kryogene Medien, insbesondere LNG zu schaffen, mit der die Sicherheit bei der Bedienung gegenüber bekannten Kupplungen verbessert ist.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss bei einer Kupplung der eingangs genannten Art durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
- Die Handhabung und Sicherheit der vorgeschlagenen Kupplung wird wesentlich verbessert, da mit der Schwenkbewegung des Handhebels zum Anschluss an den Nippel, bevorzugt über Spannzangen ein Sperrelement betätigt wird, das den Handhebel in der Verbindungsstellung sperrt. Ein unbeabsichtigtes Lösen der Kupplung kann somit sicher ausgeschlossen werden.
- Durch die Betätigung der erfindungsgemässen Kupplung wird somit in Art einer sicheren Folgesteuerung auch die Freigabe des Strömungsweges des kryogenen Mediums zum Nippel hin erzielt. Die Verriegelung der Kupplung findet dabei in einem separaten Schritt vorher statt. Gleiches gilt für das Abkuppeln, so dass sichergestellt ist, dass die Bedienperson der Kupplung nicht mit dem kryogenen Medium in Verbindung kommt, sondern vor der Entriegelung des Handhebels die Fluidströmung zuverlässig durch den Steuerblock und damit gekoppelt einer Steuerstange abgeschaltet wurde.
- Die einfach ausgebildete Steuerstange weist insbesondere einen Metallbalg auf, dessen Innenraum mit einer Steuerleitung verbunden ist. Die Steuerleitung kann über ein Steuersignal geöffnet oder geschlossen werden, wie dies in der
EP 0 889 273 A1 beschrieben ist. - Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Hierbei zeigen:
-
1 eine Perspektivansicht einer Kupplung; -
2 eine Seitenansicht auf das Kupplungsgehäuse; -
3 einen Längsschnitt der in2 gezeigten Kupplung in Horizontalebene; und -
4 einen Längsschnitt durch einen Steuerblock in Horizontalebene. - Die perspektivisch dargestellte Kupplung
1 nach1 umfasst ein Kupplungsgehäuse11 zum Verbinden zweier Leitungsenden. Die Verbindung des Kupplungsgehäuses11 mit einem (hier nicht dargestellten) Kupplungsnippel wird durch mehrere Verriegelungselemente in Form von Spannzangen30 hergestellt. An dem Kupplungsgehäuse11 ist hierzu ein Handhebel15 vorgesehen, der um eine Achse16 schwenkbar gelagert ist und an dem ein relativ kurzer Spreizhebel17 benachbart zur Achse21 schwenkbar gelagert ist. Über die Bewegung des Handhebels15 wird die benötigte mechanische Kraft, die das Kupplungsgehäuse11 gegen die mit Dichtungen versehenen Kupplungsflächen des Nippels zieht, aufgebracht, wobei durch den Spreizhebel17 eine Kraftverstärkung in Art eines Kniehebelverschlusses erzielt wird. Somit ist eine relativ geringe Handkraft ausreichend, um die Kupplungsverbindung herzustellen. - Beim Verschwenken des Handhebels
15 (Pfeil in2 ) wird zum einen an der hier nach links weisenden Seite eine Verriegelungshülse31 über die Spannzangen30 verschoben und diese formschlüssig verriegelt, wie dies in mehreren Patenten der Anmelder beschrieben ist (z. B.EP 1 483 524 B1 ; interne Ref.: S0041-P-EP). Zum anderen wird beim Verschwenken des Handhebels15 zu einem Steuerblock20 hin, der auf dem Kupplungsgehäuse11 aufgesetzt oder integral mit diesem ausgebildet ist, ein seitlich hervorstehender Betätigungsknopf22 eingedrückt. Dieser betätigt ein Ventil im Steuerblock20 (vgl.4 ), so dass ein Eingangsdruck an einer Druckleitung P, z. B. Pressluft mit 5 bar, wenigstens ein Sperrelement21 im Steuerblock20 nach außen schiebt und somit die Zurückbewegung des Handhebels15 in dieser Anschlussstellung verhindert. Das Sperrelement21 ist bevorzugt an beiden Seiten des Steuerblocks20 in Form von symmetrisch ausfahrbaren Sperrkolben21a ausgebildet (vgl.4 ). In1 ist weiterhin eine Hauptleitung47 zum Zuführen des Mediums dargestellt, ebenso in2 in Seitenansicht, wobei auch die Schnittebenen für3 und4 mit A bzw. B angedeutet ist. - Wie aus
3 im Längschnitt (in horizontaler Mittelebene) ersichtlich ist, bildet das weitgehend rohrförmige Kupplungsgehäuse11 eine isolierende Kammer, die ein Verdampfen beim Durchfluss von tiefkalten Medien, wie LNG in den Leitungsenden verhindert. Die Leitungsenden reichen bis zur Trennebene von Kupplungsnippel (der bevorzugt zu einem Fahrzeugtank führt) und Kupplungsgehäuse11 , das die Hauptleitung47 zumindest teilweise umgibt. An jedem Leitungsende sind sich gegenüberliegend Ventile zum Öffnen und Schliessen der Leitungsenden unmittelbar benachbart an den jeweiligen Stirnflächen angeordnet, z. B. beim Kupplungsgehäuse11 in Form wenigstens einer Dichtung38 aus PTFE. - Zum Öffnen und Schließen der Zuleitung am Kupplungsgehäuse
11 ist eine Steuerstange36 vorgesehen, die bevorzugt auch eine Dichtung aus PTFE trägt. Die Steuerstange36 wird über eine Druckfeder41 gegen eine Dichtfläche gedrückt und ist zudem mit einem Metallbalg44 verbunden. Der Metallbalg44 weist einen Innenraum45 auf, der über eine Steuerleitung46 mit einem nicht näher dargestellten Druckraum verbunden ist. Das druckbeaufschlagte Steuerfluid (z. B. Pressluft mit 10 bar) wird über die Steuerleitung46 dem Innenraum45 zugeführt, so dass sich der Metallbalg44 in axialer Richtung verlängert und somit über die Steuerstange36 die Medium oder Fluidzuleitung freigibt. - Durch Herunterdrücken des Handhebels
15 über den Steuerblock20 und die kraftverstärkende Mechanik des Spreizhebels17 wird der Kupplungsnippel und das Kupplungsgehäuse11 über die verriegelten Spannzangen30 fest und formschlüssig gegeneinandergedrückt. In dieser nach außen hin dichten Position ist zunächst noch keine Strömung des kryogenen Mediums möglich. Erst durch Aufschalten des Steuerdrucks über die Steuerleitung46 wird dann der Innenraum45 des Balgs44 mit Druck beaufschlagt. Der Balg fährt die die Dichtung38 haltende Steuerstange36 zur Seite des Nippels aus. Dabei wird das Kupplungsgehäuse11 gemeinsam mit dem Kupplungsnippel in Öffnungsstellung gebracht. Die beiden Leitungsenden sind jetzt miteinander verbunden und das kryogene Medium kann strömen. - Die Freigabe des Steuerdrucks an der Steuerleitung
46 (und damit dann die Freigabe der Fluidströmung in der Hauptleitung47 ) erfolgt dabei bevorzugt durch eine Rückleitung R am Steuerblock20 , wie dies in4 dargestellt ist, also erst nachdem das Sperrelement21 bzw. die Sperrkolben21a den Handhebel15 in der Verbindungsstellung "blockiert" haben. Hierdurch wird eine besonders hohe Anschlusssicherheit erzielt. - Nach Beendigung des Medienstromes (z. B. Erreichen einer bestimmten Füllmenge des Fahrzeugtanks über den Nippel) wird der Innenraum
45 über die Steuerleitung46 druckentlastet. Die Druckfeder41 schiebt die Steuerstange36 mit dem Metallbalg44 somit in Schließstellung der Kupplung. Der Vorgang wird unterstützt durch die Drücke in beiden Leitungsenden, da die wirksamen Balg- und Dichtungsflächen zusätzliche Schließkräfte hervorrufen. Zugleich oder mit minimaler Zeitverzögerung wird auch der Druck an der Druckleitung P weggeschaltet, so dass die Sperrkolben21a in das Innere des Steuerblocks20 zurückfahren und somit der Handhebel15 in seine Ausgangsstellung hochgeschwenkt werden kann. Damit wird auch simultan die Verriegelungshülse31 zurückgezogen und die Kupplung ist wieder getrennt. - Zur Bestätigung der Strömungsabschaltung oder Quittierung kann mit dem Wegschalten des Drucks P am Steuerblock
20 auch ein Signal über die Rückleitung R abgegeben werden, wodurch der Sicherheitsstandard nochmals erhöht wird. Dies kann in Form einer visuellen Anzeige für die Bedienperson (z. B. "Sie können nun bezahlen/starten") oder einer Freigabe („grünes Licht") für das Tankstellenpersonal oder einem akustischen Signal oder einer elektronischen Ver-/Entriegelung (z. B. Öffnen einer Schranke an der Tankstelle) erfolgen. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Claims (11)
- Kupplung zum Verbinden eines Kupplungsgehäuses mit einem Nippel, die zum Zuführen eines kryogenen Mediums, insbesondere LNG zu einem Fahrzeugtank, vorgesehen sind, wobei am Kupplungsgehäuse zum Anschließen ein Handhebel schwenkbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass am Kupplungsgehäuse (
11 ) benachbart zum Handhebel (15 ) ein Steuerblock (20 ) mit wenigstens einem Sperrelement (21 ) angeordnet ist, das den Handhebel (15 ) in Verbindungsstellung sperrt. - Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (
21 ) als quer zur Schwenkebene des Handhebels (15 ) ausfahrbarer Sperrkolben (21a ) ausgebildet ist. - Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerblock (
20 ) zwei entgegengesetzt ausgerichtete Sperrelemente (21 ) aufweist. - Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerblock (
38 ) auf das Kupplungsgehäuse (11 ) aufgesetzt ist. - Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Kupplungsgehäuse (
11 ) eine Steuerstange (36 ) mit einer stirnseitigen Dichtung (38 ) verschiebbar gelagert ist, die zum Nippel hin ausgerichtet ist. - Kupplung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerstange (
36 ) von einer Druckfeder (41 ) umgeben ist. - Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass am Kupplungsgehäuse (
11 ) mehrere, insbesondere sechs Spannzangen (30 ) vorgesehen sind. - Kupplung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannzangen (
30 ) von einer Verriegelungshülse (31 ) umgeben sind, an der der Handhebel (15 ) einends gelagert ist. - Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass am Handhebel (
15 ) nahe seiner Schwenkachse (16 ) ein Spreizhebel (17 ) angelenkt ist, der anderenends am Kupplungsgehäuse (11 ) gelagert ist. - Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerblock (
20 ) einen Betätigungsknopf (22 ) aufweist, der vom Handhebel (15 ) in Verbindungsstellung beaufschlagt ist. - Kupplung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerstange (
36 ) vom einem Balg (44 ), vorzugsweise Metallbalg beaufschlagbar ist, der mit einer Steuerleitung (46 ) verbunden ist.
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