EP4097390A1

EP4097390A1 - Vorrichtung zum speichern von druckgas, fahrzeug

Info

Publication number: EP4097390A1
Application number: EP20839112.8A
Authority: EP
Inventors: Udo Schaich
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2020-01-31
Filing date: 2020-12-28
Publication date: 2022-12-07
Also published as: US11953155B2; US20230075356A1; JP2023510966A; KR20220128669A; WO2021151607A1; DE102020201172A1; CN115038906A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Speichern von Druckgas, beispielsweise Wasserstoff oder Erdgas, umfassend eine Speicherleitung (1), an die mindestens ein Druckgasbehälter (2) über ein Ventil (3) angeschlossen ist. Erfindungsgemäß weist die Speicherleitung (1) mindestens einen Anschlussstutzen (4) zum gasdichten Anschließen des mindestens einen Druckgasbehälters (2) auf und in den Anschlussstutzen (4) ist ein Sicherheitselement (5) integriert, das eine Filterfunktion und eine Absperrfunktion besitzt. Die Erfindung betrifft ferner ein Fahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Speichern von Druckgas.

Description

Beschreibung

Titel:

Vorrichtung zum Speichern von Druckgas, Fahrzeug

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Speichern von Druckgas mit den Merkma len des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Bei dem Druckgas kann es sich beispielsweise um Wasserstoff oder Erdgas handeln, der bzw. das an Bord eines Fahrzeugs zur Ver sorgung eines Brennstoffzellensystems oder einer Brennkraftmaschine mit dem jewei ligen Gas mitgeführt wird.

Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Fahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Vor richtung.

Stand der Technik

In mobilen Anwendungen werden Druckgase üblicherweise in einem einzigen Druck gastank oder in mehreren Druckgasbehältern bzw. Druckgasflaschen bevorratet. Aus Sicherheitsgründen muss zu jedem Zeitpunkt die Dichtheit des Tanks bzw. der Fla schen gewährleistet sein. Zum sicheren Verschließen von Druckgasbehältern werden daher Sicherheitsmagnetventile eingesetzt, die im stromlosen Zustand geschlossen sind, so dass ein Gasaustritt selbst im Fehlerfall sicher vermieden wird. Gesetzlich kann vorgeschrieben sein, dass je Druckgasbehälter ein derartiges Sicherheitsmag netventil („Shut-Off-Valve“) vorhanden und direkt am oder im Behälter angebracht sein muss. In Abhängigkeit von der Anzahl der Behälter kann sich somit die Anzahl der Ventile schnell erhöhen.

Aus der Offenlegungsschrift DE 10 2017 004451 Al ist eine Speichereinrichtung für Druckgas mit mehreren Druckgasbehältern bekannt, die jeweils über ein Tankventil und ein Leitungselement an ein gemeinsames Sammelvolumen angeschlossen sind. Das Sammelvolumen, das auch als „Rail“ bezeichnet werden kann, reduziert den Ver rohrungsaufwand. Zudem ist das Sammelvolumen dahingehend erweitert, dass Venti leinrichtungen, die bisher in der Gaszuleitung oder der Gasableitung vorhanden waren, in das Sammelvolumen integriert sind. Damit reduziert sich die Anzahl der Schnittstel len, was hinsichtlich der Dichtheitsproblematik von Vorteil ist. Die integrierten Ventilein richtungen sind vorzugsweise ein Rückschlagventil im Bereich einer Gaszuleitung und ein Absperrventil im Bereich einer Gasableitung. Da das Druckniveau im Sammelvolu men dem Nenndruck der Druckgasbehälter entspricht, kann über die in das Sammelvo lumen integrierten Ventileinrichtungen die Abdichtung gegenüber den umgebenden Leitungen vorgenommen werden. Die Tankventile, über welche die Druckgasbehälter an das Sammelvolumen angeschlossen sind, verfügen jeweils über eine Betankungs und Entnahmefunktion.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Speichervorrichtung der vorstehend genannten Art derart weiterzubilden, dass sie erhöhten Sicherheitsanforde rungen genügt, beispielsweise, um den Einsatz von Druckgasbehältern zu ermögli chen, deren Nenndruck 900 bar oder mehr beträgt.

Zur Lösung der Aufgabe wird die Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vor geschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Ferner wird ein Fahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ange geben.

Offenbarung der Erfindung

Die zum Speichern von Druckgas, beispielsweise von Wasserstoff oder Erdgas, vorge schlagene Vorrichtung umfasst eine Speicherleitung, an die mindestens ein Druckgas behälter über ein Ventil angeschlossen ist. Erfindungsgemäß weist die Speicherleitung mindestens einen Anschlussstutzen zum gasdichten Anschließen des mindestens ei nen Druckgasbehälters auf. In den Anschlussstutzen ist zudem ein Sicherheitselement integriert, das eine Filterfunktion und eine Absperrfunktion besitzt.

Die Speicherleitung der vorgeschlagenen Vorrichtung weist - unter anderem - die Vor teile des Sammelvolumens des eingangs genannten Stands der Technik auf. Dies gilt insbesondere, wenn mehr als nur ein Druckgasbehälter an die Speicherleitung ange schlossen wird. Denn dann kann über die gemeinsame Speicherleitung der Verroh rungsaufwand gesenkt werden. Darüber hinaus kann ein Sicherheitsmagnetventil („Shut-Off-Valve“) in die gemeinsame Speicherleitung integriert werden, so dass nicht jeder einzelne Druckgasbehälter mit einem Sicherheitsmagnetventil ausgestattet wer den muss. Sofern in das Sicherheitsmagnetventil eine Tankfunktion integriert ist, kann diese herausgelöst und am anderen Ende der Speicherleitung durch eine zusätzliche Rückschlagventileinheit realisiert werden. Diese Maßnahme ermöglicht den Einsatz ei nes Sicherheitsmagnetventils, das weniger komplex ist und kleinere Querschnitte und/oder Magnetkräfte erfordert. Das Ventil, über das der mindestens eine Druckgas behälter an die Speicherleitung angeschlossen ist, kann zudem als einfaches passives bzw. druckgesteuertes Ventil ausgebildet sein.

Darüber hinaus weist die Speicherleitung der erfindungsgemäßen Vorrichtung Vorteile auf, die über den eingangs genannten Stand der Technik hinausgehen. Beispielsweise wird die Montage durch den mindestens einen Anschlussstutzen der Speicherleitung vereinfacht. Zudem kann in den Anschlussstutzen das Ventil integriert werden, über welches der Anschluss des mindestens einen Druckgasbehälters an die Speicherlei tung erfolgt. Dies senkt die Anzahl an Schnittstellen bzw. Dichtstellen und hilft zudem Bauraum einzusparen.

Unabhängig davon ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung mindestens ein Sicher heitselement in den Anschlussstutzen integriert, das eine Filterfunktion und eine Ab sperrfunktion aufweist. Durch die vorgeschlagene Funktionsintegration kann die Kom plexität der Vorrichtung weiter gesenkt werden. Zugleich können höhere Sicherheitsan forderungen erfüllt werden. Durch die Filterfunktion wird dem Eintrag schädlicher Parti kel entgegengewirkt. Durch die Absperrfunktion wird eine zusätzliche Sicherheitsstufe realisiert, die vorzugsweise im Gefahrenfall aktiviert wird, beispielsweise bei einem un zulässig hohen Temperaturanstieg, der durch ein Feuer verursacht sein kann.

In Weiterbildung der Erfindung wird daher vorgeschlagen, dass die Absperrfunktion des Sicherheitselements thermisch aktivierbar ist. Vorzugsweise erfolgt die Aktivierung der Absperrfunktion bei einem Temperaturanstieg über einen bestimmten kritischen Wert. Der Temperaturanstieg kann durch einen gleichzeitigen Druckanstieg im System oder von außen, beispielsweise durch ein Feuer, verursacht sein. Dadurch, dass die Absperrfunktion thermisch aktivierbar ist, ist eine zusätzliche Aktorik entbehrlich. Dies erhöht die Sicherheit im Fehler- bzw. Gefahrenfall.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das Sicherheit selement eine im Anschlussstutzen hin und her beweglich aufgenommene Filtereinheit, die an ihrem vom Druckgasbehälter abgewandten Ende über einen Schmelzring abge stützt und in einem axialen Abstand zu einem in den Anschlussstutzen integrierten Dichtsitz gehalten ist. Dies bedeutet, dass bei einem Temperaturanstieg über einen kri tischen Wert, das heißt über einen Wert, der über der Schmelztemperatur des Schmelzrings liegt, der Schmelzring zu schmelzen beginnt. Die Filtereinheit verliert somit ihr Widerlager und der anliegende Differenzdruck drückt die Filtereinheit in den Dichtsitz. Die Filtereinheit verschließt den Strömungsquerschnitt im Anschlussstutzen, über den Druckgas aus dem Druckgasbehälter in die Speicherleitung gelangt, so dass kein weiteres Druckgas aus dem Druckgasbehälter entweichen kann. Denn der Druck im Druckgasbehälter drückt die Filtereinheit in den Dichtsitz, solange der Differenz druck an der Filtereinheit aufgebaut bleibt.

Bevorzugt ist der Schmelzring aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere aus ei ner metallischen Legierung, beispielsweise auf Bismutbasis, gefertigt. Der Schmelz punkt derartiger Werkstoffe ist vergleichsweise niedrig, so dass - beispielsweise im Brandfall - der Schmelzring durch erhöhte Strahlungswärme nach kurzer Zeit bereits zu schmelzen beginnt. Bei einer Legierung kann über das Legierungsverhältnis der je weilige Ansprechpunkt eingestellt werden. Beispielsweise kann der Ansprech- bzw. Schmelzpunkt bei etwa 130°C bis 140°C liegen, so dass eine „niedrigschmelzende Le gierung“ vorliegt. Wichtig ist, dass der Ansprech- bzw. Schmelzpunkt des Schmelzrings unterhalb der jeweiligen Schmelzpunkte der kritischen Dicht- und Schließelemente an gesiedelt ist, so dass die Schutzfunktion greifen kann, bevor Druckgas unkontrolliert austritt.

Da kritische Dicht- und/oder Schließelemente gasdichter Ventile häufig aus Kunststoff gefertigt sind, können diese im Brandfall schmelzen und ihre Funktion, insbesondere das Abdichten des Druckgasbehälters nach außen, verlieren. Der Schmelzpunkt von Polyetheretherketon (PEEK) liegt beispielsweise bei etwa 340°C, der von Polyamid bei etwa 400°C. Idealerweise wird daher ein metallischer Werkstoff zur Ausbildung des Schmelzrings gewählt, dessen Schmelzpunkt unter 300°C, weiterhin vorzugsweise unter 250°C und besonders bevorzugt unter 200°C liegt.

Der Schmelzring kann als einfacher Ring ausgebildet sein, der vorzugsweise an einem ringförmigen Absatz des Anschlussstutzens axial abgestützt ist. Der Dichtsitz für die Filtereinheit wird bevorzugt durch einen weiteren ringförmigen Absatz des Anschlussstutzens ausgebildet. Bei vorhandenem Schmelzring kann der Absatz zur Umlenkung des aus dem Druckgasbehälter ausströmenden Druckgases genutzt werden. Denn vorzugsweise weist die Filtereinheit einen hohlzylinderförmigen Filter auf, in den das Druckgas aus dem Druckgasbehälter axial einströmt. Das Druckgas tritt durch den Filter in einen Ringraum ein, der radial innen durch den Filter und radial außen durch den Anschlussstutzen begrenzt wird. Das Filtrat wird dann über den Ringraum in Richtung des Absatzes bzw. Dichtsitzes geführt und umgelenkt. Über Radialbohrungen einer stirnseitig angeordneten Filteraufnahme der Filtereinheit wird das Druckgas dann wieder nach radial innen geleitet. Die Filteraufnahme kann zugleich eine mit dem Dichtsitz zusammenwirkende Dichtfläche ausbilden. Vorzugsweise ist die Dichtfläche stromaufwärts der Radialbohrungen angeordnet, so dass diese verschlossen sind, wenn die Dichtfläche zur Anlage am Dichtsitz gelangt.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das Ventil, über das der Druckgasbehälter an die Speicherleitung angeschlossen ist, ein Mengenbegrenzungsventil ist. Vorzugsweise sind das Ventil und das Sicherheitselement in Reihe geschaltet und bilden gemeinsam ein Absperrventil als weiteres Sicherheitselement aus. Auf diese Weise können noch höhere Sicherheitsanforderungen erfüllt werden. Beispielsweise kann die Filtereinheit des ersten Sicherheitselements als Dichtsitz für ein bewegliches Ventilelement des Mengenbegrenzungsventils dienen. Die Filtereinheit weist hierzu bevorzugt eine stirnseitig angeordnete ringförmige Filteraufnahme auf. Um das Absperrventil im Normalfall offen zu halten, ist vorzugsweise zwischen der Filtereinheit und dem Ventilelement des Mengenbegrenzungsventils eine Feder angeordnet. Das Absperrventil ist somit druckgesteuert. Das heißt, dass bei einem Druckanstieg bzw. bei einer Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit über einen bestimmten kritischen Wert, das Ventilelement entgegen der Federkraft der Feder in den durch die Filtereinheit ausgebildeten Dichtsitz gedrückt wird und damit schließt. Aufgrund des anliegenden Differenzdrucks wird das Ventilelement in Position gehalten, bis das Druckgleichgewicht wiederhergestellt ist.

Bei einem Abreißen des Druckgasbehälters von der Speicherleitung würde dies erst der Fall sein, wenn der Druck im Druckgasbehälter annähernd dem Umgebungsdruck entspricht und ein anderes Sicherheitselement angesprochen wurde.

Dadurch, dass das Sicherheitselement aus Filtereinheit und Schmelzring sowie das Mengenbegrenzungsventil in Reihe geschaltet sind, können diese in einfacher Weise in den Anschlussstutzen integriert werden. Zur Lagesicherung kann nach der Montage eine Sicherungsschraube in den Anschlussstutzen eingesetzt bzw. eingeschraubt wer den. Diese weist bevorzugt eine zentrale Durchströmöffnung auf, damit Druckgas aus dem angeschlossenen Druckgasbehälter in den Anschlussstutzen und damit in die Speicherleitung gelangt.

Der mindestens eine Druckgasbehälter der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann ins besondere flaschenförmig ausgebildet sein. Das heißt, dass der Druckgasbehälter mindestens einen halsförmigen Endabschnitt aufweist. Der halsförmige Endabschnitt erleichtert den gasdichten Anschluss des Druckgasbehälters an die Speicherleitung, da sich der abzudichtende Durchmesser verringert.

Bevorzugt ist der Druckgasbehälter über einen vorzugsweise halsförmigen Endab schnitt auf den Anschlussstutzen unmittelbar oder mittelbar unter Zuhilfenahme einer Überwurfmutter aufgeschraubt. Die Schraubverbindung vereinfacht nicht nur die gas dichte Anbindung, sondern erlaubt im Bedarfsfall eine einfache Demontage des Druck gasbehälters, beispielsweise, um einen defekten Druckgasbehälter auszutauschen. Sofern der Druckgasbehälter unmittelbar auf den Anschlussstutzen aufgeschraubt ist, weist der vorzugsweise halsförmige Endabschnitt ein Innengwinde auf, mit dem der Druckgasbehälter auf ein Außengewinde des Anschlussstutzens aufgeschraubt wird. Bei Verwendung einer Überwurfmutter wird diese auf den Anschlussstutzen aufge schraubt. Alternativ kann eine beliebig andere Befestigungsart zur hochdruckdichten Verbindung des Druckgasbehälters mit dem Anschlussstutzen gewählt werden.

Ferner bevorzugt weist der Druckgasbehälter im Bereich eines weiteren vorzugsweise halsförmigen Endabschnitts einen Verschlusskörper auf, in den mindestens ein weite res Sicherheitselement integriert ist. Der Verschlusskörper kann insbesondere eine Verschlussschraube sein, die sowohl einfach zu montieren als auch einfach zu demon tieren ist. Die Verschlussschraube weist hierzu bevorzugt ein Außengewinde und der vorzugsweise halsförmige Endabschnitt des Druckgasbehälters ein Innengewinde auf. Das Vorsehen mindestens eines weiteren Sicherheitselements führt zu einer weiteren Erhöhung der Sicherheit. Durch Integration des weiteren Sicherheitselements in den Verschlusskörper, kann dieses bei Bedarf einfach ausgetauscht werden.

Das mindestens eine weitere Sicherheitselement ist vorzugsweise ein Entlüftungsventil mit integrierter Berstscheibe und/oder ein Temperaturbegrenzungsventil. Sofern zwei Sicherheitselement vorgesehen sind, sind diese vorzugsweise parallel angeordnet bzw. parallel geschaltet, so dass diese unabhängig voneinander ihre Funktion erfüllen kön nen.

Sofern ein Entlüftungsventil mit Berstscheibe vorgesehen ist, liegt unmittelbar an der Berstscheibe der Druck des Druckgasbehälters an. Steigt der Druck über einen kriti schen Wert an, bricht die Berstscheibe und gibt einen Entlüftungsquerschnitt nach au ßen frei. Das im Druckgasbehälter vorhandene Druckgas wird kontrolliert nach außen abgeblasen, um Druck abzubauen. Idealerweise ist das Entlüftungsventil manuell betä tigbar, beispielsweise durch Herausdrehen, so dass der Druckgasbehälter auch manu ell drucklos gestellt werden kann. Über eine fest eingebrachte Drossel kann die Strö mungsgeschwindigkeit reduziert werden, so dass diese im unkritischen Bereich liegt.

Sofern ein Temperaturbegrenzungsventil vorgesehen ist, öffnet dieses, wenn die Tem peratur im Druckgasbehälter über einen kritischen Wert ansteigt. In diesem Fall öffnet das Ventil und gibt einen Querschnitt frei, über den Druckgas aus dem Druckgasbehäl ter abströmen kann, so dass Druck abgebaut wird.

Vorteilhafterweise ist in die Speicherleitung mindestens ein, vorzugsweise von außen manuell betätigbares Absperrelement, beispielsweise in Form einer Absperrschraube, integriert. Das mindestens eine Absperrelement ermöglicht den Austausch eines ein zelnen Druckgasbehälters, ohne das System entleeren zu müssen. Das heißt, dass die Funktionsfähigkeit erhalten bleibt, sofern mehr als ein Druckgasbehälter an der Spei cherleitung angeschlossen ist. Das Absperrelement ist hierzu bevorzugt derart ausge staltet und platziert, dass lediglich ein Nebenpfad nicht aber der Hauptströmungspfad der Speicherleitung unterbrochen wird. Um jeden der mehreren Druckgasbehälter bei Bedarf austauschen zu können, entspricht vorzugsweise die Anzahl der Absperrele mente der Anzahl der Druckgasbehälter, so dass jedem Druckgasbehälter ein vor zugsweise manuell betätigbares Absperrelement zugeordnet ist.

Darüber hinaus können in die Speicherleitung, insbesondere im Bereich eines An schlussstutzens weitere Komponenten, wie beispielsweise Temperatur- und/oder Drucksensoren, integriert werden. Diese können dann einfach und unkompliziert über die gemeinsame Speicherleitung bzw. das Rail abgedichtet, angebunden und/oder kontaktiert werden.

Da die erfindungsgemäße Vorrichtung bevorzugt in einer mobilen Anwendung zum Einsatz gelangt, wird ferner ein Fahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgeschlagen. Bei dem Druckgas kann es sich in diesem Fall insbesondere um Was serstoff zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems oder eines Verbrennungsmotors handeln. Ferner kann es sich bei dem Druckgas um Erdgas handeln, das zum Betrei ben eines Verbrennungsmotors mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung an Bord des Fahrzeugs bevorratet wird.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der beige fügten Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Speichern von Druckgas,

Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt der Fig. 1 im Bereich eines ersten Endab schnitts eines Druckgasbehälters und

Fig. 3 einen vergrößerten Ausschnitt der Fig. 1 im Bereich eines zweiten Endab schnitts eines Druckgasbehälters. Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

Die in der Fig. 1 dargestellte Vorrichtung zum Speichern von Druckgas umfasst mehre re an eine gemeinsame Speicherleitung 1 angeschlossene Druckgasbehälter 2. In der Fig. 1 sind lediglich zwei Druckgasbehälter 2 dargestellt, da die Figur nur einen Teil der Vorrichtung zeigt. Die Vorrichtung setzt sich nach rechts hin in analoger Weise fort. Die gemeinsame Speicherleitung 1, die auch als „Rail“ bezeichnet werden kann, umfasst eine Hauptleitung 21 und mehrere Abzweige 22. Über die Abzweige 22 gelangt jeweils der Inhalt eines Druckgasbehälters 2 in die Hauptleitung 21. Die Anzahl der Abzwei ge 22 entspricht daher der Anzahl der Druckgasbehälter 2. Die Abzweige 22 durchset zen Anschlussstutzen 4, auf welche die Druckgasbehälter 2 gasdicht aufgesetzt, bei spielsweise aufgeschraubt oder aufgepresst, sind. Jeder Druckgasbehälter 2 weist hierzu einen halsförmigen Endabschnitt 2.1 auf, der mit dem jeweiligen Anschlussstut zen 4 kraft- und/oder formschlüssig verbunden werden kann, so dass die Verbindung hochdruckdicht ist. Andernends weist jeder Druckgasbehälter 2 einen weiteren hals förmigen Endabschnitt 2.2 auf, in den ein Verschlusskörper 9, beispielsweise eine Ver schlussschraube, eingesetzt bzw. eingeschraubt ist.

In die gemeinsame Speicherleitung 1 bzw. in das Rail ist ein Sicherheitsmagnetven til 20 integriert, und zwar in der Weise, dass hierüber die Hauptleitung 21 absperrbar ist. Die Integration eines Sicherheitsmagnetventils 20 in jeden der Druckgasbehälter 2 ist somit entbehrlich. Des Weiteren sind manuell betätigbare Absperrelemente 13 zum Absperren einzelner Abzweige 22 vorgesehen. Bei Betätigung sperren sie lediglich den jeweiligen Abzweig 22, jedoch nicht die Hauptleitung 21 ab, so dass die Funktion im Übrigen aufrechterhalten bleibt. Dies ist beispielsweise von Vorteil, wenn ein einzelner Druckgasbehälter ausgetauscht werden soll.

Zur Erläuterung des Anschlussbereichs eines Druckgasbehälters 2 an die Speicherlei tung 1 wird auf die Fig. 2 verwiesen, die diesen Bereich in einer vergrößerten Darstel lung zeigt. Dargestellt ist ein Abschnitt der Speicherleitung 1 mit einem Anschlussstut zen 4, auf den ein Druckgasbehälter 2 aufgeschraubt ist. In den Anschlussstutzen 4 bzw. in den Abzweig 22 sind vorliegend ein Sicherheitselement 5 und ein Ventil 3 inte griert, die vorliegend ein Absperrventil ausbildend Zusammenwirken. Das Sicherheitselement 5 umfasst eine Filtereinheit 6, die über einen metallischen Schmelzring 7 axial abgestützt und in einem Abstand zu einem Dichtsitz 8 gehalten ist. Der Dichtsitz 8 wird durch einen Absatz des Anschlussstutzens 4 ausgebildet. Die Filtereinheit 6 umfasst einen hohlzylinderförmigen Filter 6.1, der zwischen zwei Filteraufnahmen 6.2, 6.3 angeordnet ist. Die der Hauptleitung 21 zugewandte Filteraufnahme 6.2 bildet einen Verschlusskörper aus, so dass Druckgas aus dem Druckgasbehälter 2 über den Filter 6.1 nach radial außen in einen Ringraum 17 geleitet wird. Etwaige im Druckgas enthaltene Partikel werden dabei an der Filterinnenseite abgeschieden. Das Filtrat gelangt über den Ringraum 17 zu dem den Dichtsitz 8 ausbildenden Absatz des Anschlussstutzens 4. Hier wird der Gasstrom umgelenkt und über in der Filteraufnahme 6.2 ausgebildete Radialbohrungen 6.4 in den Abzweig 22 geleitet. Die Filtereinheit 6 erfüllt demnach eine Filter- bzw. Schutzfunktion. Darüber hinaus bildet sie aufgrund der Abstützung an dem metallischen Schmelzring 7 ein thermisch aktivierbares Sicherheitselement 5 aus. Denn bei einem Temperaturanstieg über einen kritischen Wert schmilzt der Schmelzring und der an der Filtereinheit 6 anliegende Differenzdruck drückt diese in den Dichtsitz 8. Eine an der Filteraufnahme 6.2 ausgebildete Dichtfläche 6.5 gelangt dabei zur Anlage an dem den Dichtsitz 8 ausbildenden Absatz des Anschlussstutzens 4, so dass kein Druckgas aus dem Druckgasbehälter 2 mehr in den Abzweig 22 entweichen kann. Das Sicherheitselement 5 erfüllt somit eine Filterfunktion und eine Absperrfunktion.

Das ebenfalls in den Anschlussstutzen 4 bzw. in den Abzweig 22 integrierte Ventil 3 ist dem Sicherheitselement 5 vorgeschaltet und als Mengenbegrenzungsventil ausgeführt. Es weist ein bewegliches Ventilelement 23 auf, das von der Federkraft einer Feder 16 in einer Offenstellung gehalten wird, so dass bei geöffnetem Ventil 3 aus dem Druckgasbehälter 2 austretendes Druckgas das Ventilelement 23 umströmt. Steigt die Strömungsgeschwindigkeit über einen kritischen Wert, wird das Ventilelement 23 entgegen der Federkraft der Feder 16 in Richtung eines Dichtsitzes 6.7 bewegt, der vorliegend durch die Filteraufnahme 6.3 der nachgeschalteten Filtereinheit 6 ausgebildet wird. Gelangt eine Dichtfläche 18 des Ventilelements 23 zur Anlage am Dichtsitz 6.7, verschließt das Ventilelement 23 eine Zulauföffnung 6.6 der Filteraufnahme 6.3, so dass kein Druckgas mehr in den Abzweig 22 gelangt. Das Ventil 3 und die Filtereinheit 6 des Sicherheitselements 5 bilden demnach gemeinsam ein Absperrventil bzw. ein weiteres Sicherheitselement 5 aus. Zur Lagefixierung des Sicherheitselements 5 und des Ventils 3 innerhalb des An schlussstutzens 4 ist in diesen endseitig eine Sicherungsschraube 14 mit einer zentra len Durchströmöffnung 19 eingeschraubt.

Jeder Druckgasbehälter 2 der in der Fig. 1 dargestellten Vorrichtung weist an seinem der Speicherleitung 1 abgewandten Ende weitere Sicherheitselemente auf. Diese sind in den Verschlusskörper 9 bzw. in die Verschlussschraube integriert und werden nach folgend anhand der Fig. 3 näher erläutert.

Wie der Fig. 3 zu entnehmen ist, ist in den Verschlusskörper 9 ein Entlüftungsventil 10 mit Berstscheibe 11 als weiteres Sicherheitselement integriert. Die Berstscheibe bricht und öffnet damit das Entlüftungsventil 10, wenn der Druck im Druckgasbehälter 2 über einen kritischen Wert steigt. Über das Entlüftungsventil 10 kann dann Druckgas abge- lassen und somit Druck abgebaut werden. Um ein kontrolliertes Ablassen von Druck gas zu ermöglichen, ist dem Entlüftungsventil 10 eine Drossel 15 vorgeschaltet.

Neben bzw. parallel zum Entlüftungsventil 10 ist ein Temperaturbegrenzungsventil 12 als weiteres Sicherheitselement in den Verschlusskörper 9 integriert. Bei Überschreiten einer kritischen Temperatur öffnet dieses und gibt eine Entlastungsbohrung 24 frei, über die Druckgas abgelassen werden kann, so dass der Druck im Druckgasbehälter 2 sinkt.

Claims

Ansprüche

1. Vorrichtung zum Speichern von Druckgas, beispielsweise Wasserstoff oder Erd gas, umfassend eine Speicherleitung (1), an die mindestens ein Druckgasbehälter (2) über ein Ventil (3) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Speicherleitung (1) mindestens einen Anschluss stutzen (4) zum gasdichten Anschließen des mindestens einen Druckgasbehälters (2) aufweist und in den Anschlussstutzen (4) ein Sicherheitselement (5) integriert ist, das eine Filterfunktion und eine Absperrfunktion besitzt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Absperrfunktion des Sicherheitselements (5) thermisch aktivierbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitselement (5) eine im Anschlussstut zen (4) hin und her beweglich aufgenommene Filtereinheit (6) umfasst, die an ihrem vom Druckgasbehälter (2) abgewandten Ende über einen Schmelzring (7) abgestützt und in einem axialen Abstand zu einem in den Anschlussstutzen (4) integrierten Dicht sitz (8) gehalten ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmelzring (7) aus einem metallischen Werk stoff, insbesondere aus einer metallischen Legierung, beispielsweise auf Bismutbasis, gefertigt ist, wobei vorzugsweise der Schmelzpunkt des metallischen Werkstoffs unter 300°C, weiterhin vorzugsweise unter 250°C und besonders bevorzugt unter 200°C liegt.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (3), über das der Druckgasbehälter (2) an die Speicherleitung (1) angeschlossen ist, ein Mengenbegrenzungsventil ist, wobei vorzugsweise das Ventil (3) und das Sicherheitselement (5) in Reihe geschaltet sind und gemeinsam ein Absperrventil als weiteres Sicherheitselement ausbilden.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckgasbehälter (2) über einen vorzugsweise halsförmigen Endabschnitt (2.1) auf den Anschlussstutzen (4) unmittelbar oder mittel bar unter Zuhilfenahme einer Überwurfmutter aufgeschraubt ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckgasbehälter (2) im Bereich eines weiteren vorzugsweise halsförmigen Endabschnitts (2.2) einen Verschlusskörper (9), insbeson dere eine Verschlussschraube, aufweist, in den bzw. in die mindestens ein weiteres Si cherheitselement integriert ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine weitere Sicherheitselement ein Entlüftungsventil (10) mit integrierter Berstscheibe (11) und/oder ein Temperaturbe grenzungsventil (12) ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in die Speicherleitung (1) mindestens ein, vorzugs weise von außen manuell betätigbares Absperrelement (13), beispielsweise in Form einer Absperrschraube, integriert ist, wobei weiterhin vorzugsweise die Anzahl der Ab sperrelemente (13) der Anzahl der Druckgasbehälter (2) entspricht.

10. Fahrzeug mit einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wo bei vorzugsweise das Druckgas Wasserstoff oder Erdgas ist.