KR20140058362A - 압력 저장 시스템 및 압력 저장 시스템의 동작 방법 - Google Patents

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accumulator
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귀도 바르틀록
프란츠 마이어
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마그나 스티어 파르초이크테시닉 아게 운트 코. 카게
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Abstract

압력 축적기 시스템의 동작 방법으로서, 상이한 용인가능한 동작 압력들을 가지는 둘 이상의 압력 축적기 용기들(S, S1, S2, S3)이 동시에 그리고 동일한 탱크 네크부(265)를 통해서 충전되고, 적어도 하나의 압력 축적기 용기(S, S1, S2, S3)가 탱크 네크부(265)에서 적용될 수 있는 최대 압력 보다 낮은 용인가능한 동작 압력을 가지고, 그리고 낮은 용인가능한 동작 압력에 의해서 규정되는 차단 압력을 가지는 적어도 하나의 상류 디바이스에 의해서, 낮은 용인가능한 동작 압력을 가지는 적어도 하나의 압력 축적기 용기(S, S1, S2, S3)가 용인될 수 없는 압력 상승에 대해서 보호된다. 탱크 네크부(265), 적어도 2개의 압력 축적기 용기들(S, S1, S2, S3), 압력 라인들(266, 267) 및 적어도 하나의 회수 지점(255)을 포함하는, 압력 축적기 시스템으로서, 적어도 하나의 압력 축적기 용기(S, S1, S2, S3)가 상기 탱크 네크부(265)에 적용될 수 있는 최대 압력 보다 낮은 용인가능한 동작 압력을 가지며, 상기 낮은 용인가능한 동작 압력에 의해서 규정되는 차단 압력을 가지는 적어도 하나의 상류 디바이스에 의해서, 상기 낮은 용인가능한 동작 압력을 가지는 적어도 하나의 압력 축적기 용기(S, S1, S2, S3)가 용인될 수 없는 압력 상승에 대해서 보호되고, 상기 상류 디바이스는 차단 밸브(SV, 210) 및/또는 압력 차단 밸브 유닛(PSV, 200)이다.

Description

압력 저장 시스템 및 압력 저장 시스템의 동작 방법{PRESSURE STORAGE SYSTEM AND METHOD TO OPERATE PRESSURE STORAGE SYSTEM}
본원 발명은 압력 축적기 시스템 및 상기 타입의 압력 축적기 시스템의 동작 방법에 관한 것이다.
발명에 따른 디바이스들은, 연료 재주입 또는 충전 프로세스 중에 개별적인 압력 축적기 용기들이 연료로 과다 충전되는 것을 방지하기 위해서, 예를 들어 모터 차량들의 탱크들 또는 탱크 시스템들 형태에서 이용될 수 있을 것이다. 충전 프로세스 후에, 소비를 위해서 연료가 반드시 다시 회수되어야 한다. 압력 축적기 용기들 및 밸브들로 이루어진 여러 가지 장치들(arrangements), 및 그 장치들의 동작 방법이 이러한 목적을 위해서 공지되어 있다.
구체적으로, 천연 가스 또는 수소로 동작되는 모터 차량들의 경우에, 큰 운행 범위가 한편으로 요구되나, 다른 한편으로는, 압력 축적기들의 설치를 위해서 이용가능한 제한된 공간만이 존재하는 경우가 많으며, 그에 따라 차량 내의 다른 위치들에서 수용될 수 있는 상이한 용량의 복수의 압력 축적기 용기들이 종종 유리하다. 그러나, 정적인 플랜트들의 경우에, 특히 작업 기계들의 경우에, 긴 서비스 수명이 요구되나, 종종 단지 제한된 가용 공간만이 존재하는 것도 사실이다.
DE 10 2009 049687 A1에는, 복수의 가스 용기들을 가지는 가스 엔진을 위한 가스 용기 장치, 및 그러한 타입의 가스 용기 장치의 동작 방법이 개시되어 있다. 가스 엔진을 위한 상기 가스 용기 장치는, 각각의 경우에, 적어도 하나의 밸브 디바이스가 각각 배당되는 복수의 가스 용기들; 복수 가스 용기들에 대해서 일 측부가 연결되고 충전기 네크부(neck) 및 가스 엔진에 대해서 타 측부가 연결되는 공통 가스 라인; 및 복수 가스 용기들의 밸브 디바이스들의 작동에 대한 제어 디바이스를 가진다. 가스 용기들은 선택적으로 동일한 또는 상이한 부피들을 가진다. 그러나, DE 10 2009 049687 A1에 개시된 장치 및 동작 방법은, 특히 상이한 가스 용기 부피들 또는 가스 용기들의 그리고 가스 라인들의 비대칭적인 장치들의 경우에, 장점을 가지게 된다.
DE 10 2009 049687 A1의 가스 용기 장치는, 제 1 가스 용기와 제 2 가스 용기가 서로에 대해서 연결되어, 압력 평형의 목적들을 위해서 가스가 제 1 및 제 2 가스 용기 사이에서 유동할 수 있도록, 제어 디바이스가 복수의 가스 용기들의 밸브 디바이스들을 적어도 일시적으로 작동시키도록 디자인되는 것을 특징으로 한다. DE 10 2009 049687 A1에 개시된 것과 유사한, 복수의 가스 용기들을 가지는 가스 엔진을 위한 가스 용기 장치를 동작시키는 방법에서, 크게 압축된 가스가 적어도 하나의 저장 탱크로부터 복수의 가스 용기들로 동시에 전달된다. 가스 용기 장치의 연료 재주입 프로세스 중에, 압력 평형의 목적들을 위해서 제 1 및 제 2 가스 용기 사이에서 가스가 유동할 수 있도록 제 1 및 제 2 가스 용기를 서로에 대해서 연결하기 위해서, 제 1 가스 용기의 그리고 제 2 가스 용기의 밸브 디바이스들이 적어도 일시적으로 개방된다.
2개의 가스 용기들이 공통 가스 라인을 통해서 가스 엔진 및 충전기 네크부 모두에 연결된다. 가스 용기 장치의 가스 용기들이 크게 압축된 가스, 예를 들어, 천연 가스 연료 재주입 설비의 하나 이상의 저장 용기들로부터의 천연 가스로 충전되도록 하기 위해서, 충전기 네크부가 상응하는 연료 호스를 통해서 연결될 수 있다. 충전기 네크부는, 충전기 네크부의 탱크 플랩(flap)의 개방 및 폐쇄를 검출하는 탱크 플랩 스위치를 구비한다. 개방된 충전기 네크 내의 연료 주입 노즐의 존재를 검출하도록 탱크 플랩 스위치가 또한 선택적으로 디자인될 수 있을 것이고, 그리고 충전기 호스를 통한 전자 버스(bus) 연결부가 충전소와 차량 내의 제어 디바이스 사이의 통신을 허용한다.
DE 10 2009 049687 A1는, 압력 축적기 시스템들이 유체들로 충전될 수 있게 하고 그리고 상기 압력 축적기 시스템들로부터 유체들이 회수될 수 있게 하는, 조합된 압력 축적기 용기들 및 밸브 장치들의 수많은 공지된 시스템들 중 하나의 대표적인 것이다. 또한, 압력의 측정을 통해서 그리고 전자기 밸브들의 전자적 제어를 통해서 개별적인 압력 축적기 용기의 또는 전체 압력 축적기 시스템의 충전 압력이 모니터링되고 제어될 수 있게 하는, 수많은 추가적인 기술적 설비들이 공지되어 있다.
설명된 용도들에서, 충전 프로세스의 과정 중에 압력 축적기 용기의 또는 압력 축적기 시스템의 용인가능한 동작 압력이 신뢰성이 유지될 수 있고, 그에 따라 최대의 동작 안전성이 보장될 수 있는 것이 바람직하다. 충전 프로세스가 가능한 한 신속하게 그리고 적은 에너지 손실만으로 실시될 수 있어야 한다. 밸브 성분들의 마모는 적게 유지되어야 하고, 그리고 압력 축적기 용기들 및 압력 라인들에 대한 손상이 방지되어야 한다. 또한, 압력 축적기 시스템들의 배관이 단순화되는 것이, 그리고 압력 라인들의 수 및 복잡성이 감소되는 것이 바람직할 것이다.
모바일 용도들을 위한 압력 축적기 용기들이, 용도의 타입에 의존하는 상응하는 압력 레벨에 대해서, 디자인과 관련하여 맞춰지고, 그리고 구축된다. 이는, 축적기의 강도와 관련하여, ECE 가이드라인들의 동작 압력 및 안전성에 상응하고 그리고, 고압 시스템들, 예를 들어 200 바아 초과의 경우에, 상응하는 양의 공간을 차지하는 축적기들을 야기한다. 각각의 경우에 동일한 용인가능한 동작 압력을 가지는 낮은 압력 축적기 용기들, 또는 동일한 용인가능한 동작 압력을 가지고 모듈형으로 조립된 성분 압력 축적기들이 그에 따라 비교적 큰 구축물 및 비교적 고가가 되고, 그에 따라 이제까지 수립되지 있지 않고 있다. 또한, 종래 기술에서, 동일한 탱크 네크부로부터 상이한 용인가능한 동작 압력들로 압력 축적기 용기들을 동시에 충전하는 것을 허용하는 적절하게 신뢰할 수 있는 기술적 해결책이 존재하지 않는다.
현재 적용가능한 법률적 규정들에 따라서, 시스템의 모든 압력 축적기 용기들은 동일한 용인가능한 동작 압력(최대 동작 압력)을 가지도록 구성되어야 한다. 또한, 충전 압력(연료 주입 압력)이 모터 차량 내에 설치된 압력 축적기 용기들의 최대 작업 압력을 초과하는 충전소들에서 연료를 재주입하는 것이 현재 금지되어 있다.
발명의 목적은, 이와 관련하여 압력 축적기 시스템들을 개선하는 것이고 그리고 특히, 어느 정도까지 전기적 및 전자적 성분들이 없이도, 상이한 용인가능한 동작 압력들을 가지는 압력 축적기 용기들의 시스템들의 안전을 보장하는 조합된 밸브 장치들을 구체화하는 것이다.
또한, 발명의 목적은, 동작 안전성을 증대시킬 수 있는, 개선된 압력 축적기 시스템들의 동작 방법을 구체화하는 것이다.
상기 목적들은 압력 축적기 시스템의 동작 방법에 의해서 달성되고, 여기에서 용인가능한 동작 압력들이 상이한 둘 이상의 압력 축적기 용기들이 동일한 탱크 네크부를 통해서 동시에 충전되고, 적어도 하나의 압력 축적기 용기가 탱크 네크부에서 적용될 수 있는 최대 압력 보다 낮은 용인가능한 동작 압력을 가지고, 그리고 낮은 용인가능한 동작 압력에 의해서 규정되는 차단 압력을 가지는 적어도 하나의 상류 디바이스에 의해서, 낮은 용인가능한 동작 압력을 가지는 적어도 하나의 압력 축적기 용기가 용인될 수 없는 압력 상승에 대해서 보호된다.
기계적으로 작동되는 차단 밸브들, 압력 차단 밸브 유닛들, 체크 밸브들 그리고 활성화 및 비활성화를 위한 전자기적 밸브들의 조합된 이용을 통해서, 상이한 압력 축적기 시스템들 또는 압력 축적기 시스템들의 파트들 내에서 임의의 희망하는 용인가능한 동작 압력들의 레벨들을 구현할 수 있으며, 그에 따라 보다 작은, 또는 얇은-벽의, 저렴한 축적기들이 이용될 수 있다. 또한, 이러한 방식에서, 메인 축적기들에 더하여, 모터 차량 또는 작업 기계 상의 그리고 그 내부의 기존의 공동들을 이용하고 그리고 그에 의해서 차량 운행 범위 또는 동작 지속시간을 증가시키는, 자유-형태(free-form) 축적기들을 이용할 수 있게 된다.
또한, 상기 목적은 압력 축적기 시스템에 의해서 달성되고, 압력 축적기 시스템은 탱크 네크부, 적어도 2개의 압력 축적기 용기들, 압력 라인들 및 적어도 하나의 회수 라인을 가지고, 상기 적어도 하나의 압력 축적기 용기가 탱크 네크부에 적용될 수 있는 최대 압력 보다 낮은 용인가능한 동작 압력을 가지며, 낮은 용인가능한 동작 압력에 의해서 규정되는 차단 압력을 가지는 적어도 하나의 상류 디바이스에 의해서, 낮은 용인가능한 동작 압력을 가지는 적어도 하나의 압력 축적기 용기가 용인될 수 없는 압력 상승에 대해서 보호된다. 상기 상류 디바이스는, 예를 들어, 차단 밸브 및/또는 압력 차단 밸브 유닛 또는 전자 압력 측정 디바이스 및 제어 유닛(300)과 상호작용하는 전자기적으로 작동가능한 컷오프 밸브 또는 상류에 연결되는 전술한 디바이스들의 다른 조합의 형태를 가질 수 있을 것이다.
순수하게 기계적인 수단에 의한 규정된 차단 압력을 모니터링하는 디바이스들의 이용은 연료 오주입에 대한 높은 레벨의 보호를 제공하고 그리고 개별적인 압력 축적기 용기들 내의 용인될 수 없는 압력 상승에 대한 효과적인 보호를 제공하고, 상기 디바이스들은 개별적인 압력 축적기 용기들 및/또는 압력 축적기 시스템의 하위영역들(subregions)에 영구적으로 동작적으로 연결된다. 순순하게 전자적인 수단에 의한 모니터링을 실시하는 시스템들은, 잘못된 압력 측정들 및/또는 전자기 밸브들에서의 전환 프로세스들로 인해서, 압력 축적기 시스템들 내에서 위험한 상황들을 초래할 수 있을 것이다. 바람직하게, 발명에 따른 압력 축적기 시스템들에서, 기계적 및 전기적/전자적 성분들이, 부가적인 안전 디바이스들로서, 함께 이용된다.
발명의 하나의 양태에 따라서, 상기 목적은 압력 축적기 시스템을 동작시키기 위한 방법에 의해서 달성되고, 상이한 용인가능한 동작 압력들을 가지는 적어도 2개의 압력 축적기 용기들이 동시에 그리고 동일한 탱크 네크부를 통해서 충전된다.
바람직하게, 탱크 네크부가 충전소들 또는 다른 연료 재주입 설비들에서 이용될 수 있는 최대 연료주입 압력(앞으로, 예를 들어, 700 또는 900 바아가 된다)까지 연료/매체를 제공하는 모든 연료 주입 디바이스들에 연결될 수 있도록 하는 기계적인 치수들 및/또는 다른 코딩(coding) 수단을 상기 하나의 탱크 네크부가 가진다. 탱크 네크부의 하류 및 압력 축적기 시스템의 상류에 연결되는 디바이스(예를 들어, 차단 밸브/압력 차단 밸브 유닛)는 낮은 용인가능한 동작 압력을 가지는 압력 축적기 용기들을 용인될 수 없는 압력 상승에 대해서 보호한다.
발명의 추가적인 양태에 따라서, 상기 목적은 압력 축적기 시스템의 동작 방법에 의해서 달성되고, 여기에서, 압력 축적기 시스템으로부터의 매체의 회수의 경우에, 낮은 용인가능한 동작 압력을 가지는 압력 축적기 용기들의 상류에 연결된 차단 밸브들 및/또는 압력 차단 밸브 유닛들은, 각각의 차단 밸브들 및/또는 압력 차단 밸브 유닛들에 대해서 규정된 차단 압력에 따라서, 압력 축적기 시스템 내의 압력 감소의 함수로서, 자동적으로 개방된다.
차단 밸브들 및/또는 압력 차단 밸브 유닛들의 적절한 장치(예시적인 도면들 참조)에서, 전자적 압력 측정 및 제어가 없이, 매체/연료가 상이한 용인가능한 동작 압력을 가지는 압력 축적기 시스템의 파트들로부터 회수될 수 있다.
발명의 개선들이 종속항들, 상세한 설명 및 첨부 도면들에서 구체화된다.
낮은 용인가능한 동작 압력에 의해서 규정된 차단 압력을 가지는 바람직한 상류 디바이스가, 예를 들어, 매체에 대한 압력 축적기 용기를 위한 차단 밸브이고, 밸브 하우징이 압력 축적기 용기를 향해서 대면하는(facing) 피드(feed) 개구부 및 배출구 개구부를 가지는 밸브 챔버, 가동형 피스톤, 및 적어도 하나의 스프링을 포함하고, 상기 피스톤이 적어도 하나의 축방향 연결 도관을 가지고 그리고 상기 밸브 챔버 내에 배열된 적어도 2개의 밀봉 요소들에 의해서 축방향으로 이동가능한 방식으로 안내되며, 상기 밸브 챔버의, 상기 피스톤의 유입구 영역을 향해서 대면하는 제 1 피스톤 작동적(active) 표면 그리고 밀봉 본체 또는 상기 밸브 하우징이 밸브 안착부(seat)를 형성하고, 그리고, 상기 밸브 챔버의 제 2 피스톤 작동적 표면에 인접하는 축적기 영역 내의 압력의 변화의 결과로서, 상기 피스톤이 축방향으로 이동될 수 있고 그리고 상기 피드 개구부와 배출구 개구부 사이에 배열된 통로 개구부가 가역적으로 폐쇄 및 개방될 수 있고, 가압되지 않은 상태에서, 상기 통로 개구부가 스프링에 의해서 개방되어 유지된다.
결과적으로, 순수하게 기계적인 차단 밸브가 제공되고, 그러한 차단 밸브는, 셋팅된 스프링력으로 인해서, 압력이 특정 값을 초과할 때, 상기 통로 개구부를 밀봉식으로 폐쇄하고 그리고, 피드 개방에서, 압력의 추가적인 증가의 경우에 또는 음압까지 압력이 추가적으로 강하되는 경우에 개방되지 않으며, 그리고 그에 따라 항상 폐쇄되어 유지된다. 매체의 회수는 압력 축적기 시스템 내의 하나 이상의 다른 위치들에서 이루어진다.
낮은 용인가능한 동작 압력에 의해서 규정된 차단 압력을 가지는 추가적인 바람직한 상류 디바이스는, 예를 들어, 매체에 대한 압력 축적기 용기를 위한 압력 차단 밸브 유닛이고, 밸브 하우징이 압력 축적기 용기를 향해서 대면하는 피드 개구부 및 배출구 개구부를 가지는 밸브 챔버, 가동형 피스톤, 및 적어도 하나의 스프링을 포함하고, 상기 피스톤이 적어도 하나의 축방향 연결 도관을 가지고 그리고 상기 밸브 챔버 내에 배열된 적어도 2개의 밀봉 요소들에 의해서 축방향으로 이동가능한 방식으로 안내되며, 상기 밸브 챔버의, 유입구 영역을 향해서 대면하는 제 1 피스톤 작동적 표면 그리고 밀봉 본체 또는 상기 밸브 하우징이 밸브 안착부를 형성하고, 그리고, 상기 밸브 챔버의 제 2 피스톤 작동적 표면에 인접하는 축적기 영역 내의 압력의 변화의 결과로서, 상기 피스톤이 축방향으로 이동될 수 있고 그리고 상기 피드 개구부와 배출구 개구부 사이에 배열된 통로 개구부가 가역적으로 폐쇄 및 개방될 수 있고, 가압되지 않은 상태에서, 상기 통로 개구부가 스프링에 의해서 개방되어 유지되고, 상기 밸브 챔버의 상기 축적기 영역이, 회수 도관을 통해서 그리고 회수 밸브를 통해서 상기 유입구 영역에 연결될 수 있도록, 배열된다.
결과적으로, 순수하게 기계적인 압력 차단 밸브 유닛이 제공되고, 그러한 압력 차단 밸브 유닛은, 셋팅된 스프링력으로 인해서, 압력이 특정 값을 초과할 때, 상기 통로 개구부를 밀봉식으로 폐쇄하고 그리고, 피드 개방에서, 압력의 추가적인 증가의 경우에 또는 음압까지 압력이 추가적으로 강하되는 경우에 개방되지 않으며, 그리고 그에 따라 항상 폐쇄되어 유지된다.
상기 압력 축적기 용기로부터의 매체의 회수는, 유입구 영역에 또는 압력 축적기 시스템 내의 하나 이상의 다른 위치에 연결될 수 있도록 배열되는 회수 도관 및 회수 밸브를 통해서 이루어진다.
충전 프로세스 중에 상기 기계적인 압력 차단 밸브 유닛의 발명의 장점에 따른 장점은, 하류 압력 축적기 시스템이 희망하는 압력에만 도달되고, 그리고, 압력 차단 밸브 유닛의 상류의 압력에 관계없이 그리고 전자기적 액추에이터 없이, 압력 차단 밸브 유닛이 항상 신뢰가능하게 폐쇄되어 유지되고 그에 따라 하류 압력 축적기 시스템 내의 압력을 신뢰가능하게 유지하고 그리고 후속되는 매체의 유입유동(inflow)의 결과로서의 추가적인 압력 증가를 허용하지 않는다는 것이다. 상기 밸브 실시예의 추가적인 장점은, 피스톤과 밀봉 본체 또는 밸브 하우징 사이의 밀봉 안착부에서의 누설의 경우의 압력의 바람직지 못한 증가에 하류 압력 축적기 시스템이 노출될 수 있지만, 배출구 측부 상의 압력의 증가가 밀봉 본체 또는 밸브 하우징에 대한 피스톤의 가압력을 증가시키고, 그에 따라 누설이 다시 감소된다는 것이다.
특히 바람직한 효과들은, 가압되지 않은 상태에서, 통로 개구부가 스프링의 힘에 의해서 개방되어 유지된다는 사실로부터 초래된다. 따라서, 연료 재주입 프로세스의 종료 페이즈(phase)까지 매체가 압력 축적기 용기 내로 장애 없이 유동할 수 있을 것이고, 그리고 밸브 챔버들의 영역 내의 유해한 진동들이 방지될 수 있을 것이다.
만약 피드 개구부 내의 압력이 축적기 영역 내의 압력 미만으로 떨어진다면, 회수 밸브가 개방될 수 있고, 그리고 매체가 축적기 영역으로부터 회수 도관을 통해서 피드 개구부로 유동한다. 이러한 방식에서, 하류 압력 축적기 용기 또는 시스템으로부터 피드 라인을 통한 매체의 회수가 이루어질 수 있을 것이다. 이는 부가적인 압력 축적기 용기들의 이용을 돕고 그리고 압력 축적기 시스템들의 배관을 상당히 단순화시킨다.
압력 차단 밸브 유닛의 회수 밸브가 볼 밸브 또는 원뿔형 밸브 형태인 것 그리고 작동 스프링에 의해서 가압되지 않은 상태에서 폐쇄되어 유지되는 것이 바람직할 것이고, 상기 작동 스프링은 유입구 영역을 향해서 대면하는 회수 밸브의 측부 상에 배열된다. 이러한 방식에서, 회수 밸브는, 과압이 피드 개구부 내에서 우세할 때, 작동 스프링에 의해서 폐쇄되고 그리고 또한 가압되지 않은 상태에서 상기 작동 스프링에 의해서 영구적으로 폐쇄된다. 만약 피드 개구부 내의 압력이 축적기 내의 압력 미만으로 떨어진다면, 작동 스프링의 스프링력에 따라서, 회수 밸브가 개방될 수 있고, 그리고 축적기 영역으로부터 회수 도관을 통해서 피드 개구부로 역으로 매체가 유동될 수 있다.
압력 차단 밸브 유닛의 특히 바람직한 실시예에서, 작동 스프링의 스프링력은 스프링 고정 나사에 의해서 조정될 수 있다. 이러한 장치의 큰 장점은, 스프링력의 조정 가능성을 통해서, 압력 차단 밸브 유닛의 차단 압력 보다, 임의의 희망하는 범위 만큼, 낮은 압력에서 다시 개방된다는 것이다. 그에 따라, 시간을 그리고, 압력 차단 밸브 유닛이 개방되는, 밸브 챔버 내의 축적기 영역 내의 압력 레벨을 또한 셋팅할 수 있다.
압력 차단 밸브 유닛의 추가적인 특히 바람직한 실시예에서, 스프링 고정 나사가 작동 스프링과 동축적으로 배열되고 그리고 스로틀(throttle)로서 형성된 축방향 도관을 가진다. 이는, 밸브 챔버의 액추에이터로부터 피드 개구부까지 스프링 고정 나사의 도관 내의 스로틀 지점을 통한 매체의 유동의 감쇄된 활성화를 허용하고, 그에 따라 축적기 영역 내의 느린 압력 소산(dissipation)을 허용한다. 피드 개구부 영역 내의 압력 피크들이 방지된다.
하나의 바람직한 실시예에서, 회수 도관 및 회수 밸브가 밸브 하우징 내에 통합되도록 배열된다. 추가적인 바람직한 실시예에서, 회수 도관 및 회수 밸브가 피스톤 내에 통합되도록 배열된다. 이는, 공간-절감 디자인을 허용하고, 그리고 압력 차단 밸브 유닛의 생산 및 조립 모두의 그리고 또한 압력 차단 밸브 유닛의 압력 축적기 시스템들 내의 장착을 단순화시킨다.
피스톤이 폐쇄 위치에 있을 때, 제 1 피스톤 작동적 표면의 외측 테두리의 영역 내의 밀봉 엣지에서 밀봉 작용이 생성되도록, 차단 밸브 및/또는 압력 차단 밸브 유닛의 제 1 피스톤 작동적 표면 및 밀봉 본체 또는 밸브 하우징이 디자인되는 것이 바람직하다.
여기에서, 외측 테두리 수단이, 피스톤의 축으로부터 볼 때, 방사상으로 외측부에 위치된다. 피스톤의 외측 테두리는, 예를 들어, 제 1 피스톤 작동적 표면의 영역 내에서 비스듬하게 모따기될 수 있을 것이다. 또한, 상기 영역 내에서의 밀봉 작용을 국소화하기 위해서, 제 1 피스톤 작동적 표면이 상승된 비드(bead)를 가지는 것이 바람직하다.
이러한 방식에서, 차단 압력이 초과된다면 또는 압력이 차단 압력 보다 높게 상승된다면, 피스톤의 폐쇄 방향에 반대로 피스톤에 가해지는 힘을 피스톤이 더 이상 가지지 않는다. 그에 따라, 발명에 따른 차단 밸브의 차단 압력 및 폐쇄 거동은 피드 개구부 내의 압력과 무관하다. 또한, 밸브가 폐쇄될 때, 피드 개구부 내에서 압력이 상승되는 경우에도, 피드 개구부 내의 압력에 의해서 피스톤에 축방향 힘이 가해질 수 없고 그리고 극단적인 압력 충격들의 경우에도 차단 밸브 유닛은 안전하게 폐쇄되어 유지된다.
또한, 이전에 피스톤이 폐쇄되었던 차단 압력 미만으로 피드 개구부 내의 압력이 낮아지는 경우에도 차단 밸브 및/또는 압력 차단 밸브 유닛은 폐쇄되어 유지되도록 보장되는데, 이는, 현재의 계속적으로 작용하는 폐쇄력이, 피스톤 작동적 표면 상에 작용하는, 밸브 챔버의 축적기 영역 내의 압력에서 스프링의 스프링력을 차감하는 것에 의해서만 실질적으로 결정되기 때문이다.
피드 개구부가 밸브 챔버의 유입구 영역 내로 바람직하게 피스톤 작동적 피스톤 표면의 방사상 외측으로 밸브 챔버의 유입구 영역 내로 개방(issue)된다는 사실로 인해서, 피드 개구부 내의 압력에 의해서 피스톤 상으로 축방향 힘이 가해질 수 없도록 추가적으로 보장된다.
바람직하게, 제 2 피스톤 작동적 표면은 상기 제 1 피스톤 작동적 표면 보다 더 크도록 형성된다. 상대적으로 큰 제 2 피스톤 작동적 표면에 의해서, 차단 밸브 및/또는 압력 차단 밸브 유닛의 차단 압력에 대한 보다 작은 값들을 실현할 수 있다.
피스톤이 원통형인 것이 특히 바람직하고, 그리고 그 외측 측부에서, 바람직하게 상이한 직경들을 가지는 적어도 2개의 영역들 내에서, 슬라이딩 표면들을 가진다.
적어도 2개의 밀봉 요소들이 밸브 하우징 내의 상응하는 리세스들 내에 배열되는 것이 특히 바람직하다. 가장 비용-효과적인 변형은 피스톤 내에서 각각의 경우에 하나의 홈 내에 밀봉 요소들이 수용될 수 있는 것이 될 것이다. 피스톤 상의 홈들 내에 배열된 밀봉 요소들이 매우 높은 압력들(200 내지 1000 바아)의 경우에 문제가 될 수 있다는 것이 입증되었다. 압력의 함수로서, 가변적인 힘이 피스톤에 가해지고, 그에 따라 차단 밸브들 및/또는 압력 차단 밸브 유닛들의 차단 압력에 영향을 미친다. 밸브 하우징 내의, 특히 바람직하게 밸브 챔버의 원통형 섹션들 내의 리세스들 또는 홈들 내의 밀봉체들의 바람직한 장치에서, 매체의 압력이 피스톤에 가변적인 힘을 가하지 않고 - 차단 밸브 및/또는 압력 차단 밸브 유닛이 신뢰가능하게 폐쇄되어 유지된다.
밀봉 본체 및/또는 피스톤은 바람직하게 탄성적으로 변형가능한 재료로 제조된다. 매우 높은 압력(200 내지 1000 바아)에 적합한 재료의 선택에 의해서, 밀봉 작용이 최적화되고 그리고 밸브 안착부에서의 마모가 방지된다. 특히 적합한 재료들에는, PEEK 및 PAS와 같은 플라스틱들, 또는 알루미늄 산화물 및 실리콘 탄화물과 같은 세라믹 재료들이 포함되고, 또는 다른 특별한 스틸 및 기타 금속들이 포함된다. 차단 밸브 및/또는 압력 차단 밸브 유닛이 독립적인 밀봉 본체들을 반드시 가져야 하는 것은 아니다. 또한, 피스톤이 밸브 하우징에 대해서 직접적으로 밀봉 작용을 부여할 수 있을 것이다. 바람직한 재료의 조합들이 당업자에게 익숙할 것이다.
밸브 챔버의 축적기 영역과 유입구 영역 사이에 배열되는, 밸브 챔버의 릴리프(relief) 영역은, 바람직하게, 적어도 2개의 밀봉 요소들 사이에 릴리프 개구부를 가진다. 이러한 방식에서, 밀봉 요소들 중 하나에서의 누설의 경우에 빠져나오는 매체가 밸브 챔버의 각각의 다른 영역 내의 압력 증가를 초래하지 못한다.
발명의 특히 바람직한 하나의 실시예에 따라서, 릴리프 개구부가, 빠져나오는 매체의 폐기를 위한 라인에 연결된다. 이러한 방식에서, 임의의 빠져나오는 (연소가능한) 매체가 차단 밸브들 및/또는 압력 차단 밸브 유닛들의 바로 인접지로부터 제거될 수 있고 그리고 사람들에 대한 위험성이 없는 적절한 위치에서 저압으로 추가적으로 프로세스된다.
바람직한 실시예에서, 차단 밸브들 및/또는 압력 차단 밸브 유닛들의 차단 압력이 스프링의 스프링력에 의해서 그리고 피스톤 작동적 표면들에 의해서 실질적으로 결정된다. 축적기 영역 내의 압력 상승의 경우에, 차단 밸브들 및/또는 압력 차단 밸브 유닛들의 미리 결정된 차단 압력이 초과된 후에, 신뢰가능하게 폐쇄되고 폐쇄되어 유지되도록, 스프링의 스프링력이, 피스톤 작동적 표면들과 조율되어, 치수결정된다(dimensioned). 밀봉 요소들에서의 마찰은 스프링력의 치수 결정에서 유사한 역할을 한다.
일 실시예에서, 스프링의 스프링력이, 커버가 나사로 조여지는(screwed in) 깊이에 의해서 조정될 수 있다. 이러한 방식에서, 예를 들어 제조 공차들로부터 초래되는, 피스톤과 밀봉 요소들 사이의 마찰의 차이들이 조립중에 보상될 수 있다는 것을 예로 들 수 있을 것이다.
차단 밸브들 및/또는 압력 차단 밸브 유닛들의 추가적인 실시예에서, 이격부재들이 밸브 하우징의 커버 상에 제공되거나, 상응하는 리세스들이 피스톤의 제 2 피스톤 작동적 표면 상에 제공된다. 제 2 피스톤 작동적 표면에 걸친 양호한 압력 분배가 이러한 방식으로 달성된다.
밸브 하우징이, 배출구 개구부를 가지는 단부에서, 압력 축적기 용기의 개구부 내로 적어도 부분적으로 돌출하고 그에 따라 압력 축적기 용기에 영구적으로 연결되는 경우가 또한 편리하다. 이러한 실시예에서, 차단 밸브 또는 압력 차단 밸브 유닛이 공간-절감 방식으로 배열되고, 그리고 그에 따라 압력 축적기 용기의 내부에서, 기계적인 힘들로부터 보호된다. 그 대신에, 배출구 개구부가 압력 라인을 통해서 압력 축적기 용기에 영구적으로 연결될 수 있을 것이다. 이러한 방식에서, 예를 들어 탱크 네크부 내의 차단 밸브의, 또는 압력 차단 밸브 유닛의 설치 위치가 압력 축적기 용기의 설치 위치에 대해서 실질적으로 독립적이 된다.
발명에 따른 차단 밸브들 또는 압력 차단 밸브 유닛들의 추가적인 실시예에서, 밸브-유지 블록을 통해서 또는 적어도 하나의 추가적인 밸브를 가지는 축적기 밸브 블록을 통해서 압력 축적기 용기에 연결될 수 있도록, 배출구 개구부가 배열된다. 축적기 밸브 블록들이 종래 기술에서 공지되어 있고, 그리고 복수의 밸브 기능들을 콤팩트한(compact) 하우징 내에서 조합하고 그리고 압력 축적기 용기 내의 개구부에 고정적으로 연결될 수 있는 구조적 유닛들이다. 이러한 방식에서, 과다 충전에 대한 보호를 위한 역할을 하는 차단 밸브들 및/또는 압력 차단 밸브 유닛들이, 모듈형 및 공간-절감 방식으로, 추가적인 기능들을 포함하도록 향상될 수 있다.
차단 밸브들 또는 압력 차단 밸브 유닛들의 추가적인 바람직한 실시예에서, 과압 밸브가 축적기 영역과 밸브 챔버의 릴리프(relief) 영역 사이에 배열되고, 그러한 과압 밸브의 개방 압력은 차단 밸브의 또는 압력 차단 밸브 유닛의 차단 압력 보다 높다. 추가적인 실시예에서, 과압 밸브가 피스톤 내에 통합되도록 배열된다. 압력 축적기 시스템의 동작적인 안전이 이러한 방식으로 증가된다. 차단 밸브 또는 압력 차단 밸브 유닛이 폐쇄되어 유지되기 때문에, 예를 들어 외부 힘들의 작용에 의해서 유발되는 또는 다른 외부의 영향, 예를 들어, 압력 축적기 용기 내의 압력 상승과 연관되는, 화재로 인한 매체의 과열에 의해서 유발되는 압력 상승이, 그러한 과압 밸브의 제공이 없는 상태에서, 압력 축적기 용기의 또는 개별적인 하류 성분들의 파괴를 초래할 수 있을 것이다. 차단 밸브/압력 차단 밸브 및 공통 밸브 하우징 내의 과압 밸브의 조합이 특히 바람직하다.
발명에 따른 차단 밸브들 및 압력 차단 밸브 유닛들은 수소, 메탄, 천연 가스 또는 수소 및 천연 가스의 혼합물과 같은 다양한 매체들에 대해서 특히 적합하다. 상응하는 수정들을 이용하여, 액화 가스(LPG) 및 기타 액체 매체와 함께 이용하는 것도 또한 가능하다.
단독적으로 그리고 또한 전자기적 작동가능 컷오프 밸브들과 조합하여, 발명에 따른 차단 밸브들 및/또는 압력 차단 밸브 유닛들을 이용하는 것에 의해서, 과다 충전으로부터 각각의 압력 축적기 용기를 보호하기 위해서, 전체 시스템을 위해서 제공된 또는 일반적인 (보다 높은) 충전 압력 보다 낮은 용인가능 동작 압력을 가지는 그러한 압력 축적기 용기들이 상류의 차단 밸브에 연결되도록, 상이한 용인가능한 동작 압력들을 가지는 복수의 압력 축적기 용기들이 연결될 수 있으며, 상기 차단 밸브는 각각의 압력 축적기 용기의 또는 압력 차단 밸브 유닛의 각각의 용인가능한 동작 압력을 위해서 디자인된다.
이는, 연료 재주입 프로세스 중에 과다 충전으로부터의 강화된 보호를 제공하는 역할을 하고 그리고 낮은 용인가능한 압력 레벨들을 가지는 부가적인, 보다 비용-효과적인 압력 축적기 용기들의 이용을 허용한다. 그러나, 또한, 이러한 방식으로, 기존 시스템의 경우에, 제공되는 압력 축적기 시스템의 저장 용량이, 보조 시스템 및 보다 높은 압력 레벨을 이용하는 비용-효과적인 방식으로, 크게 증가될 수 있게 한다.
바람직하게, 적어도 하나의 압력 축적기 용기가 압력 축적기 시스템 내의 적어도 하나의 추가적인 압력 축적기 용기의 용인가능한 동작 압력 보다 낮은 용인가능한 동작 압력을 가지도록, 압력 축적기 시스템이 디자인된다. 낮은 용인가능한 동작 압력을 가지는 압력 축적기 용기들은 높은 용인가능한 동작 압력을 가지는 압력 축적기 용기들 보다 더 비용-효과적이다.
추가적인 바람직한 실시예에서, 압력 축적기 시스템이 적어도 하나의 압력 차단 밸브 유닛을 가지고, 상기 압력 차단 밸브 유닛은 차단 밸브, 체크 밸브 및 과압 밸브를 포함하고, 상기 밸브들은 바람직하게 공통 밸브 하우징 내에 배열된다. 이는, 예를 들어, 차량 내의 압력 축적기 시스템의 특히 공간-절감적인 설치를 허용한다.
압력 축적기 시스템의 바람직한 실시예에서, 적어도 하나의 차단 밸브 및/또는 적어도 하나의 압력 차단 밸브 유닛이 서로에 대해서 직렬로 배열된다. 압력 축적기 시스템의 추가적인 바람직한 실시예에서, 적어도 하나의 차단 밸브 및/또는 적어도 하나의 압력 차단 밸브 유닛이 서로에 대해서 병렬로 배열된다. 양 실시예들은, 분지된(branched) 압력 라인들과 함께, 광범위한 압력 축적기 시스템들의 모듈형 구성을 허용한다.
압력 축적기 시스템의 다른 바람직한 실시예에서, 적어도 하나의 차단 밸브 및/또는 적어도 하나의 압력 차단 밸브 유닛이 적어도 2개의 압력 축적기 용기들을 가지는 압력 축적기 시스템의 하류의 하위 영역을 보호하며, 상기 적어도 2개의 압력 축적기 용기들은, 용인될 수 없는 압력 상승에 대항하여, 서로에 대해서 병렬로 및/또는 직렬로 배열된다. 여기에서, "직렬로 배열된"이라는 것은, 압력 축적기 용기가 매체로 충전되거나 매체가 압력 축적기 용기로부터 회수될 때, 상기 매체가 하나 이상의 추가적인 압력 축적기 용기들을 통해서 순차적으로 유동한다는 것을 의미한다. 상기 실시예들은, 또한, 분지된 압력 라인들과 함께, 광범위한 압력 축적기 시스템들의 모듈형 구성을 허용한다.
압력 축적기 시스템의 추가적인 바람직한 실시예에서, 적어도 하나의 압력 축적기 용기에, 제어 유닛에 의해서 제어될 수 있는 적어도 하나의 전자기적으로 작동가능한 컷오프 밸브가 배당된다. 전자기적으로 작동가능한 컷오프 밸브는 특히 바람직하게 자동 실린더 밸브(ACV)의 형태이다.
자동 실린더 밸브는, (일반적으로 자석에 의해서) 전기적으로 작동되고 그리고 개방 및 폐쇄될 수 있는, 밸브이다. 그러한 압력 축적기 시스템들에서, 상기 밸브는 종종 "차단 밸브" 또는 가스-압력 차단 밸브로서 지칭된다.
밸브 장치들 내의 전자기적으로 작동가능한 컷오프 밸브들은 일반적으로 압력 축적기 용기들의 개방 및 폐쇄를 위한 역할을 한다. 상기 전자기적으로 작동가능한 컷오프 밸브들은 통상적으로, 그들의 작동 메커니즘이 탈에너지화된(deenergized) 상태에 있을 때, 폐쇄되도록 디자인된다. 여기에서 사용된 (ACV-자동 실린더 밸브) 표현은, 상기 타입의 밸브에 대해서 이러한 표현을 사용하는 ECE 가이드라인으로부터 기원한다. ACV는 우세적인 압력과 무관하게 하류 압력 축적기 용기를 차단/개방할 수 있고, 그리고 압력 축적기 시스템들의 동작 중에 부가적인 안전성을 보장한다.
압력 축적기 시스템들 내에서, 적어도 하나의 압력 차단 밸브 유닛(PSV)이 적어도 하나의 전자기적으로 작동가능한 컷오프 밸브와 상기 적어도 하나의 전자기적으로 작동가능한 컷오프 밸브에 배당된 압력 축적기 용기 사이에 배열되는 경우가 바람직할 수 있을 것이다. 여기에서, 또한, 전자기적으로 작동가능한 컷오프 밸브가 특히 바람직하게 자동 실린더 밸브(ACV)의 형태이다. ACV는, 압력 차단 밸브 유닛의 하류에 연결된 압력 축적기 용기의 선택적인 연결 및 분리를 허용하고, 그리고 부가적인 안전을 보장한다. 압력 라인들의 개재 없이, PSV와 ACV를 직접적으로 직렬 연결하는 것은 공간-절감적 구성을 허용한다.
추가적인 실시예에서, 적어도 하나의 전자적 압력 측정 디바이스가 탱크 네크부와 회수 지점 사이의 압력 축적기 시스템 내의 적어도 하나의 위치에 배열되고, 상기 적어도 하나의 전자적 압력 측정 디바이스는, 전기적 측정 라인을 통해서, 제어 유닛에 기능적으로 연결된다. 전자적 압력 측정 디바이스에 의한, 특히 고압 센서에 의한 압력 측정은, 압력 차단 밸브 유닛 대신에, (보다 단순한) 차단 밸브의 이용을 허용하고, 그리고 압력 축적기 시스템 내의 상이한 위치들에서 현재의 압력에 대한 측정 값들뿐만 아니라 전체 시스템(예를 들어, 차량 또는 작업 기계)의 상위의(superordinate) 제어를 위한 측정 데이터를 제공한다.
복수의 압력 축적기 용기들과 관련된 "연료 재주입 프로세스"는, 특히, 크게 압축된 가스가 압력 축적기 용기들 내로 전달되는 시간의 기간을 포함한다. 예를 들어, 복수의 압력 축적기 용기들의 천연 가스 연료 재주입 설비(충전소)의 하나의 연료 주입 펌프에서의 "동시적인 연료 재주입"은, 압력 축적기 용기들의 순차적인 연료 재주입에 대비된다. 따라서, 복수의 압력 축적기 용기들의 연료 재주입이, 공통 충전기/탱크 네크부에 커플링된 병렬 피드 라인들을 통해서 발생되며, 그에 따라 크게 압축된 가스가 복수의 압력 축적기 용기들로 동시에/병렬로 피딩될 수 있고, 그리고, SV 또는 PSV에 의해서 보호되는 압력 축적기 용기들의 각각의 용인가능한 동작 압력에 도달할 때, 상기 라인 분지가 봉쇄된다(blocked).
이하에서는, 예로서 그리고 도면들을 참조하여 발명을 설명할 것이다.
도 1은 메인 및 이차적인 축적기들에서의 상이한 압력 레벨들에 대한 회로도이다.
도 2는 이차적인 축적기들 내의 압력 제한을 위한 상이한 차단 압력들을 가지는 차단 밸브들의 직렬 연결을 도시한다.
도 3은 메인 및 이차적인 축적기들을 가지는 압력 축적기 시스템에서의 압력 제한을 위한 상이한 차단 압력들을 가지는 차단 밸브들의 직렬 연결, 및 하나의 차단 밸브의 탱크 네크부 유닛으로의 통합을 도시한다.
도 4는 여러 가지 하위-축적기들의 보호를 위한 압력 차단 밸브 유닛들의 병렬 연결을 도시한다.
도 5는 2개의 압력 축적기 용기들(S)의 병렬 연결 및 축적기 밸브 블록의 상류에 위치된 차단 밸브(SV)를 가지는 용도에서 차단 밸브(SV)를 가지는 압력 축적기 시스템을 도시한다.
도 6은 상이한 용인가능한 동작 압력들을 가지는 2개의 압력 축적기 용기들(S)의 병렬 배열을 가지는 용도에서 압력 차단 밸브 유닛(PSV)을 가지는 압력 축적기 시스템을 도시한다.
도 7은 상이한 용인가능한 동작 압력들을 가지는 2개의 압력 용기들을 가지는 압력 축적기 시스템을 포함하는, 700 바아의 연료주입 압력을 가지는 충전소에서의 모터 차량의 연료 재주입을 위한 추가적인 디바이스의 개략도이다.
도 8은 발명에 따른 차단 밸브(SV)의 실시예의 단면도이다.
도 9는 발명에 따른 압력 차단 밸브 유닛(PSV)의 단면도로서, 부가적인 밸브들이 설치된 도 8에 따른 차단 밸브를 도시한다.
도 1은, 예로서, 메인 및 이차적인 축적기들에서의 상이한 압력 레벨들을 위한 회로도를 도시한다. 시스템은 비교적 큰 용인가능한 동작 압력 및 자동 실린더 밸브(ACV1)를 가지는 메인 축적기(S1), 그리고 동일한 용인가능한 동작 압력 및 자동 실린더 밸브들(ACV2 및 ACV3)을 가지는 2개의 이차적인 축적기들(S2)을 포함하고, 상기 이차적인 축적기들의 용인가능한 동작 압력은 상기 메인 축적기의 용인가능한 동작 압력 보다 낮다.
시스템의 연료 재주입 시의 초기 상황에서, 압력 차단 밸브 유닛(PSV) 내의 압력 차단 밸브(210)는, 희망하는 방식으로 셋팅된 스프링력(211)으로, 통과 유동 방향으로 개방되고, 그에 따라 매체가 하류 압력 축적기 시스템으로 유동될 수 있다. 압력 축적기 용기들 상에서, 압력 축적기 용기에 대해서 내부 우회로를 가지는 ACVs가 사용되고, 상기 내부 우회로는 연료 재주입을 허용하나, 탈에너지 상태에서는, 압력 축적기 용기로부터의 회수를 허용하지 않는다. 규정된 압력이 제어 라인(243) 내에서 도달될 때, 차단 밸브가, 셋팅된 스프링력(211)에 반대로, 압력 라인(241)로부터 유입유동 경로를 폐쇄한다. 메인 축적기(S1)의 연료 재주입이 계속된다. 압력 센서(P) 및 제어 유닛(300)에 의해서 압력 모니터링이 실시된다. 상당히 높은 압력이 라인(242) 및 이차적인 축적기들(S2)에서 보다 압력 라인(241)에서 우세할 수 있다. 스프링력으로 인해서, 초기 상황에서 그에 따라 연료 재주입 중에 영구적으로 폐쇄되는 스프링-로드형(loaded) 체크 밸브(230)가 차단 밸브 내의 유동 도관에 대해서 병렬로 배열된다.
저장된 매체의 회수를 위해서, ACV1이 전기적으로 개방되고, 그리고 매체가 회수 라인 내로 유동될 수 있다. 만약 메인 축적기(S1) 내의 압력이 매체의 회수의 결과로서 이차적인 축적기들의 압력 레벨 보다 낮아진다면, 체크 밸브(230)가 개방된다. 라인(242) 내의 압력이 스프링력(211)에 상응하는 셋팅된 값 미만으로 낮아질 때, 차단 밸브가 또한 개방되고, 그리고 라인(241)에 대한 연결을 다시 개방한다. 압력 센서(P)에 의한 메인 축적기(S1) 내의 압력 레벨의 측정에 의해서, , ACV2 및/또는 ACV3가 전기적으로 개방될 수 있고, 그에 따라 매체가 회수될 수 있도록 이차적인 축적기들(S2)의 외부로 유동된다.
차단 밸브(210) 내에서 또는 회수 밸브(230) 내에서 누설이 있는 경우에 용인될 수 없는 압력 증가가 발생하지 않도록 하기 위해서, 과압 밸브(220)가 라인(242)으로 통합되고, 그에 따라, 압력이 셋팅된 스프링력(221)에 상응하는 값을 초과할 때, 상기 과압 밸브가 개방되고, 그리고 릴리프 라인(240)으로의 연결부가 개방된다. 그에 따라, 압력 축적기 용기(S2)가 용인가능한 동작 압력을 초과하는 압력 증가에 대해서 보호된다.
도 2는 이차적인 축적기들 내의 압력 제한을 위한 상이한 차단 압력들을 가지는 압력 차단 밸브 유닛들(PSV)의 직렬 연결을 도시한다. 도시된 것에서, 연료 재주입 프로세스 중에, 200 바아의 예시적인 도달 시스템 압력이 초과될 때, 압력 차단 밸브 유닛(PSV)(200 바아의 차단 압력)이 기계적으로 폐쇄되고, 그리고 자동 실린더 밸브(ACV)를 가지는 하류의 이차적인 축적기(S3)(200 바아의 용인가능한 동작 압력)가 어떠한 추가적인 압력 증가에도 노출되지 않도록, 제어부가 구성된다. 압력 축적기 시스템의 나머지에서, 예를 들어, 350 바아의 압력에 도달될 때, 이차적인 압력 차단 밸브 유닛(PSV)(350 바아의 차단 압력)이 폐쇄되고 그리고 하류의 이차적인 축적기(S2)(350 바아의 용인가능한 동작 압력) 및 PSV(200 바아의 차단 압력)를 추가적인 압력 증가에 대해서 보호한다. 충전소(400)의 측정 시스템에 의해서 및/또는 압력 센서(P)로부터의 신호에 의해서 비활성화가 트리거링될 때까지, 메인 축적기(S1)(예를 들어, 700 바아의 용인가능한 동작 압력)가 충전된다.
ECE 가이드라인 R110에 따라서, 연료 재주입 프로세스 중에, 자동 실린더 밸브들(ACV1 내지 3)이 탈에너지화된 상태에서 폐쇄되고, 그리고 (압력 축적기 용기에 대한 유동 방향으로만 개방되는 체크 밸브를 이용하여) 축적기들이 우회로를 통해서 충전된다. 차량이 시동될 때, ACV1만이 전기적으로 개방되고, 그리고 가스(255)의 회수가 압력 조정기를 통해서 저압 방향으로 허용된다. 만약 메인 축적기 내의 압력이 예시적으로 350 바아로 떨어진다면, 기계적인 PSV(350 바아의 차단 압력)이 압력 조건들로 인해서 개방된다. 또한, 압력 센서(P)에 의해서, 압력이 측정되고, 압력 축적기 용기(S2)에 대한 가능한 시스템 가능 조건(possible system enable condition)이 식별되고, 그리고, 제어 유닛(300)에 의해서, ACV2가 전기적으로 작동되고 개방된다. 그에 따라, 가스가 압력 축적기 용기들(S1 및/또는 S2)로부터 회수된다. 예시적인 200 바아 미만의 압력으로 추가적으로 감소되는 경우에, 기계적인 PSV(200 바아의 차단 압력)가 개방되고 그리고, 전기적 활성화하에서, ACV3가 개방되고, 그리고 저장된 매체가 모든 압력 축적기 용기들로부터 회수될 수 있고, 상기 ACVs는 또한 개별적으로 전환될 수 있다. 추가적인 압력 축적기 용기들은, 저장된 매체에 대한 증가된 수요의 경우에만 활성화된다.
도 3은 메인 및 이차적인 축적기들을 가지는 압력 축적기 시스템에서의 압력 제한을 위한 상이한 차단 밸브들의 직렬 연결, 및 하나의 차단 밸브의 탱크 네크부 유닛(270)으로의 통합을 도시한다. 하나의 차단 밸브를 탱크 네크부 유닛(270) 내의 탱크 네크부(265)와 통합한 결과로서, 전체 시스템이 과다-연료 재주입으로부터 보호될 수 있고, 그리고 연료 재주입이 전체 압력 축적기 시스템의 용인가능한 동작 압력에 대해서 정확하게 실시될 수 있으며, 개별적인 하위-축적기들을 위한 최대 가능 압력을 추가적으로 감소시키기 위한 차단 밸브가 시스템 내에 부가적으로 설치된다.
이러한 예에서, 자동 실린더 밸브(ACV3) 및 이차적인 축적기(S3)(200 바아의 용인가능한 동작 압력) 사이의 압력 차단 밸브 유닛(PSV)(200 바아의 차단 압력)이 축적기 밸브 블록(225)으로 통합된다. 이는, 연료 재주입 프로세스 중에, ACV3가 전기적으로 활성화되고 개방될 때까지, 최대 연료 재주입 압력이 ACV3와 PSV(200 바아의 차단 압력) 사이에서 유지되는 장점을 제공한다. 셋팅된 압력에 도달하지 못한 경우에만 또한 PSV 200 바아의 개방이 허용된다.
도 4에 도시된 바와 같은 여러 가지 하위-축적기들의 보호를 위한 압력 차단 밸브 유닛들의 병렬 연결이 도 1의 예에 실질적으로 상응하나, 2개의 분리된 압력 차단 밸브 유닛들(PSV) 및 압력 축적기 용기들(S2, S3)의 병렬 배열을 가진다. 탱크 네크부(265)는 연료 주입 압력이 350 바아인 충전소(T)에서의 연료 재주입을 위해서 디자인된다.
압력 축적기 시스템들에서의 상이한 압력 레벨들을 실현할 수 있는 가능성의 결과로서, 상이한 탱크 형상들 및 압력 축적기 용기 타입들의 이용이 가능해지고, 이는 각각의 압력 레벨에 상응하는 가장 비용-효과적인 가능한 압력 축적기 용기의 이용을 허용한다.
도 5는, 예로서, 2개의 압력 축적기 용기들(S)의 병렬 배열 및 축적기 밸브 블록(50)의 상류에 배치된 차단 밸브(SV)를 가지는 용도에서의 차단 밸브(SV)를 가지는 압력 축적기 시스템을 도시한다. 탱크 네크부 유닛(270)이 모터 차량의 본체(60) 내에 설치되고 그리고 탱크 네크부(265)를 가진다. 충전 프로세스 중에, 매체가 필터(29) 및 체크 밸브(28)를 통해서 분지형 압력 라인(266) 내로 유동한다. 압력 라인(266)의 하나의 분지가, 체크 밸브(28)가 설치된 제 1 축적기 밸브 블록(50)을 통해서, 700 바아의 용인가능한 충전 압력을 가지는 압력 축적기 용기(S) 내로 연장된다. 매체의 회수를 위해서, 제 1 축적기 밸브 블록(50)이 압력 조정기를 부가적으로 구비한다. 다른 분지가 200 바아의 차단 압력을 위해서 디자인된 차단 밸브(SV)의 유입구 개구부(10) 내로 연장되고, 이 경우에 상기 유입구 개구부(10)는 방사상으로 배열된다. 차단 밸브(SV)의 배출구 개구부(11)로부터, 매체가 200 바아의 최대 압력으로 제 2 축적기 밸브 블록(50)을 통해서, 200 바아의 용인가능한 충전 압력을 위해서 디자인된 제 2 압력 축적기 용기(S) 내로 통과되고, 상기 제 2 축적기 밸브 블록(50)은 마찬가지로 매체의 회수를 위한 압력 조정기를 가진다. 제 2 압력 축적기 용기(S)의 용인가능한 동작 압력과 조율된 차단 밸브(SV)의 차단 압력(200 바아), 및 모터 차량 내의 성분들의 영구적으로 연결된 배열로 인해서, 충전소의 연료 주입 압력과 관계 없이, 신뢰가능한 연료 재주입이 보장된다. 또한, 이러한 방식에서, 저압의 경우에, 상이한 용인가능한 압력 레벨들에도 불구하고, 매체가 2개의 압력 축적기 용기들(S)의 각각으로부터 독립적으로 그리고 동시적으로 소비장치로 전도될 수 있다.
도 6은, 예로서, 압력 라인(266)이, 분지 없이, 탱크 네크부 유닛(270)으로부터 제 1 압력 축적기 용기(S)(700 바아 용인가능한 동작 압력)의 축적기 밸브 블록(50)까지 연장되는 압력 축적기 시스템을 도시한다. 축적기 밸브 블록(50)의 유입구 영역으로부터, 추가적인 압력 라인(267)이 종속적인 제 2 압력 축적기 용기(S)(350 바아 용인가능한 동작 압력)로 연장되고, 발명의 청구 대상인, 회수 밸브가 통합된 압력 차단 밸브 유닛(PSV)이, 미리 셋팅된 350 바아 차단 압력에 도달될 때 압력 차단 밸브 유닛(PSV)이 폐쇄된다는 사실로 인해서, 압력 축적기 시스템을 보호한다.
매체의 회수의 결과로서, 제 1 압력 축적기 용기 내의 그에 따라 압력 축적기 용기들 사이의 연결 라인 내의 압력이 압력 차단 밸브 유닛(PSV)의 차단 압력(350 바아) 미만으로 낮아질 때에만, 압력 차단 밸브 유닛(PSV)이 개방된다.
압력 축적기 시스템이, 축적기 밸브 블록(50)에 통합된 압력 조정기를 통해서 그리고 압력 라인(255)을 통해서 소비장치로 비워진다.
도 6에 도시된 압력 축적기 시스템이 매우 적은 수의 분리된 성분들을 가지고, 그리고 압력 라인들의 단순한 토폴로지(topology)를 가진다.
도 7은, 예로서, 상이한 용인가능한 동작 압력들을 가지는 2개의 압력 축적기 용기들(S)의 병렬 배열을 가지는 용도에서 전자기적으로 작동가능한 밸브들과 차단 밸브(SV)의 조합을 포함하는 압력 축적기 시스템을 도시한다.
탱크 네크부 유닛(270)(종래 기술에 상응)이 모터 차량의 본체(60) 내에 설치되고 그리고 탱크 네크부(265)를 가진다. 충전 프로세스 중에, 매체가 필터(29) 및 체크 밸브(28)를 통해서 분지된 압력 라인(266) 내로 유동한다.
압력 라인(266)의 하나의 분지가, 안전 밸브 및 체크 밸브(28)가 설치된 제 1 축적기 밸브 블록(53)을 통해서, 700 바아의 용인가능한 충전 압력을 가지는 제 1 압력 축적기 용기(S) 내로 연장된다. 매체의 회수를 위해서, 제 1 축적기 밸브 블록(53)이 압력 라인(267)을 부가적으로 구비하고, 압력 라인(267)은, 회수 라인으로서, 압력 조정기(52)로 연장된다.
압력 라인(266)의 다른 분지가, 350 바아의 차단 압력을 위해서 디자인되고 배출구 개구부(11)를 경유하여 용인가능한 충전 압력이 350 바아인 제 2 압력 축적기 용기(S)로 직접적으로 연결되는 차단 밸브(SV)의 유입구 개구부(10) 내로 연장되고, 이 경우에 상기 유입구 개구부(10)는 방사상으로 배열된다. 도 7에 도시된 차단 밸브(SV)는, 밀봉 본체의 영역 내에서, 전자기적으로 작동가능한 컷오프 밸브(51)에 연결된 개구부를 부가적으로 구비한다. 전자기적으로 작동가능한 컷오프 밸브(51)는, 이러한 경우에, 전기적으로 개방 및 폐쇄될 수 있는 솔레노이드 밸브이다. 압력 조정기(52)가 전자기적으로 작동가능한 컷오프 밸브(51)의 하류에 연결된다. 제 1 압력 축적기 용기(S)로부터 연장하는 연결 라인이 전자기적으로 작동가능한 컷오프 밸브(51)와 압력 조정기(52) 사이의 연결 라인 내로 개방된다. 전자의 연결 라인이 압력 센서(P)를 가진다. 전자기적으로 작동가능한 컷오프 밸브(51)는, 연결 라인 내의 압력이 차단 밸브(SV)의 차단 압력 미만으로 떨어졌을 때, 350 바아의 용인가능한 충전 압력을 가지는 제 2 압력 축적기 용기(S)로부터의 매체의 회수를 허용한다.
도 8에 도시된 예시적인 실시예에서, 차단 밸브가, 발명에 따라서, 밸브-유지 블록(27)에 의해서 압력 축적기 용기(S)의 개구부 내에 배열된다. 여기에서, "차단 밸브"라는 표현은, 충전 프로세스를 제어하는 발명에 따른 압력 차단 밸브 유닛의 파트들의 전체(totality)를 지칭한다. 밸브 하우징(20) 내에, 상이한 외경들(D2, D3)을 가지는 2개의 섹션들을 가지고 그리고 중앙의 중공형 보어로서 형성된, 내경(D1)을 가지는 연결 도관(14)을 가지는 피스톤(22)이 장착된다. 보다 큰 외경(D3)으로의 전이부에서, 피스톤(22)이, 스프링(23)을 통해서 밸브 하우징(20) 상에서, 지지 표면(A3)에 의해서, 지지되고, 그에 의해서 피스톤(22)이 커버(24)에 대항하여 인접하여 유지되고, 그리고 그에 따라, 가압되지 않은 설치 상태에서, 통로 개구부(13)가 개방 위치에서 유지된다.
도시된 실시예에서, 원통형 피스톤이 상이한 외경들(D2, D3)을 가지는 2개의 섹션들을 가진다. 제 1 피스톤 섹션이 피스톤(22)의 축에 대해서 수직으로 형성된 제 1 피스톤 작동적 표면(A1), 상기 피스톤의 하나의 엣지 상의 모따기(chamfer)로서 형성된 밀봉 엣지, 및 외경(D2)을 가지는 제 1 슬라이딩 표면을 가진다. 제 2 피스톤 섹션은 제 2 피스톤 작동적 표면(A2), 스프링(23)을 위한 지지 표면(A3), 및 외경(D3)을 가지는 제 2 슬라이딩 표면을 가진다. 연결 도관(14)이 피스톤(22)의 전체 길이에 걸쳐 축방향 보어로서 형성되고 그리고 내경(D1)을 가진다. 연결 도관(14)은 2개의 피스톤 작동적 표면들(A1, A2)을 연결하고 그리고 차단 밸브의 동작 상태 및 밸브 하우징(20)의 실시예에 따라 매체의 유동에 의해서 횡단된다.
상이한 외경들(D2, D3)을 가지는 2개의 섹션들에서, 피스톤(22)이 밀봉 요소들(41, 42)에 의해서 밀봉되고, 그에 따라 상기 밀봉부들 사이의 스프링(23)을 가지는 공간이 환기 개구부(12)를 통해서 대기압과 자유롭게 "호흡(breathe)"할 수 있다. 밀봉 요소들(41, 42)이 피스톤(22) 내에 또는, 도시된 바와 같이, 밸브 하우징(20) 내에 선택적으로 장착될 수 있다. 밀봉부(43)는 밸브 하우징(20)에 대해서 조정가능한 커버(24)를 밀봉한다.
예를 들어 배출구 개구부(11)에 배열된 압력 축적기 용기의 충전 프로세스 중에, 매체가 밸브 챔버의 유입구 영역(17) 내의 피드 개구부(10)를 통해서, 통로 개구부(13)를 경유하여, 그리고 연결 도관(14)을 통해서 밸브 챔버의 축적기 영역(19) 내로, 그리고 후속하여 배출구 개구부(11)를 통해서 하류의 압력 축적기 용기(S) 내로 통과될 수 있다. 만약, 피스톤(22)의 피스톤 작동적 표면들(A2 및 A1)로 인가되는 압력으로부터 초래되는 힘 조건들로 인해서 스프링력(23)이 극복되는 범위까지 전체 압력 축적기 시스템 내의 압력이 상승된다면, 피스톤(22)이 밀봉 본체(21)에 대항하여 푸싱된다(pushed). 차단 밸브가 폐쇄된다. 이러한 압력은 차단 압력에 상응한다.
추가적인 압력 힘이 피스톤으로 가해지지 않도록 하기 위해서, 그에 따라, 피스톤이 외경(D2)에서 밀봉 본체(21)에 대해서 밀봉 작용을 제공하는 것이 바람직하다. 유입구 영역(17) 내의 압력이 상승하는 경우에, 차단 밸브가 또한 폐쇄되어 유지되는데, 이는 압력 증가가 제 1 피스톤 작동적 표면(A1) 상에 더 이상 작용하지 않기 때문이다. 유입구 개구부(10) 내의 압력이 피스톤이 폐쇄되는 압력 미만으로 떨어질 때, 밸브가 그럼에도 불구하고 폐쇄되어 유지되는데, 이는 폐쇄력이, 배출구 개구부(11) 내의 피스톤 작동적 표면(A2) 상에 작용하는 압력에서 스프링(23)의 스프링력을 차감하는 것에 의해서 결정되기 때문이고, 그리고 이러한 상태가 변화되지 않기 때문이다. 따라서, 결과로서의 밸브 개방 없이, 음압이 유입구 측부(10)로 인가될 수 있다. 스프링(23)의 스프링력은, 커버(24)가 나사로 조여지는 깊이에 의해서 부가적으로 조정될 수 있다. 제 2 피스톤 작동적 표면(A2) 상의 양호한 압력 분배를 획득하기 위해서, 커버(24) 상의 이격부재들(25), 또는 피스톤 상의 상응하는 리세스들을 제공할 필요가 있다.
도 9는, 예로서, 발명에 따른 완전한 압력 차단 밸브 유닛을 도시한다. 이는 도 8에 도시된 차단 밸브의 파트들의 실질적으로 전부를 포함하고, 동일한 참조 기호들을 이용하였다. 이러한 경우에 수정된 밸브 하우징은, 참조 번호 '26'으로 표시되었고 그리고, 예로서, 축적기 영역(19)과 피드 개구부(10) 사이에 도시되고 그리고 압력 조건들에 따라서 개방되고 폐쇄되는 회수 밸브(30)가 배열된 회수 도관(15)을 가진다. 회수 밸브(30)가 기계적인 볼 밸브로서 구현되는 경우에 바람직한 실시예가 얻어지며, 비가압된 상태에서, 상기 볼 밸브는 스프링(31)에 의해서 영구적으로 폐쇄된다. 만약 피드 개구부(10) 내의 압력이 축적기 영역(19) 내의 그에 따라 회수 도관(15, 15a) 내의 압력 미만으로 떨어진다면, 회수 밸브(30)가 스프링력(31)의 함수로서 개방될 수 있고, 그리고 매체가 축적기 영역(19)으로부터 다시 회수 도관(15)을 통해서 그리고 스프링 고정 나사(32) 내의 도관(16)을 통해서 피드 개구부(10)로 역으로 유동한다.
하류 압력 축적기 시스템이 추가적인 회수 디바이스들을 가지지 않는다고 가정하면, 하류 압력 축적기 시스템으로부터의 매체의 회수가 이러한 방식으로만 가능하다. 추가적인 결과로서, 축적기 영역(19) 내의 압력이 고갈되고, 그리고, 스프링(23)의 스프링 이력(hysteresis) 및 밀봉 요소들(41, 42)의 마찰의 함수로서, 차단 밸브의 피스톤(22)이 아래로 푸싱되고, 그리고 시간 지연 후에 통로 개구부(13)가 개방된다. 결과적으로, 회수 밸브(30)를 통한 유동에 더하여, 축적기 영역(19)으로부터 피드 개구부(10)로의 매체의 복귀 유동이 직경(D4)을 가지는 연결 도관(14)을 통해서 가능해진다. 다시, 이러한 방식에서, 압력 평형이 밸브 챔버의 축적기 영역(19)과 피드 개구부(10) 사이에서 생성되고, 그리고 작용 스프링(31)의 스프링력으로 인해서 회수 밸브(30)가 다시 폐쇄된다. 피드 유량 및 복귀 유량이 보어 직경(D4)에 의해서 요건들에 따라서 맞추질 수 있다.
밀봉부(48)는, 조립체로서 나사결합된 회수 밸브(30)를 밸브 본체(26)에 대해서 밀봉한다. 또한, 압력 차단 밸브 유닛의 개방을 위한 시간의 임의의 희망하는 제어를 위해서, 회수 밸브가 전자기적 밸브들 및 압력 센서(P)와 조합되어 이용될 수 있을 것이다.
나사로 조여지는(screw-in) 커버(24)의 고정 및 그에 따른 차단 압력의 신뢰가능한 규정이 기술적으로 통상적인 수단에 의해서, 예를 들어 클램핑 나사(35)에 의해서, 실현될 수 있을 것이다. 유사하게 기술적으로 통상적인 바와 같이, 필수적인 보어들이 밀봉 링들(33 및 34)을 가지는 나사들에 의해서 외부에 대해서 밀봉될 수 있을 것이다.
릴리프 개구부(12)를 가지는, 스프링(23)을 위한 공간으로서의 역할을 하는 릴리프 영역(18)과 회수 도관(15) 상의 라인 사이의 공통 밸브 하우징(26) 내의 과압 밸브(36) 압력 차단 밸브 유닛의 조합이 이상적인 개선 사항이 된다. 빠져나오는 매체를 신뢰가능하게 제거하는 것은 임의의 추가적인 안전상-중요한 요인을 배제한다.
차단 밸브는, 하류 시스템 내의 분리된 위치를 통해서 매체가 회수되고 그에 의해서 압력이 차단 압력 미만으로 떨어지는 결과로서 배출구 개구부(11) 내의 압력이 떨어지는 경우에만 개방된다. 차단 밸브는, 소비장치에 의한 압력 축적기 용기로부터의 회수로 인해서 축적기 영역(19) 내의 압력이 차단 밸브의 폐쇄 압력 미만으로 떨어지는 결과로서 개방되거나, 또는 도 9에 도시되고 그리고 회수 도관(15, 15a) 내에 배열된 회수 밸브(30)에 의해서 개방된다.
도면들에 도시되지 않은, 발명에 따른 차단 밸브(SV)의 추가적인 변형예는 도 8에 도시된 실시예의 변형으로서 구성된다. 도 8에서 커버(24) 내에 배열된 배출구 개구부(11)가 밸브 하우징(20) 내로, 피스톤(22)의 이동 축과 정렬되어, 밀봉 본체(23) 아래로 재위치된다. 커버(24)는, 배출구 개구부가 없는 상태에서, 이제 밸브 챔버를 밀봉식으로 폐쇄한다. 축방향 보어가 밸브 하우징(20) 내의 새로운 배출구 개구부와 정렬되는, 밀봉 본체(23) 내의 축방향 보어에 의해서, 밸브 시트가 개방될 때, 매체가 통로 개구부(13) 및 밀봉 본체(23) 내의 축방향 보어를 통해서 그리고, 피스톤(22)의 이동 축과 정렬된, 새로운 배출구 개구부를 통해서 상기 배출구 개구부에 고정적으로 연결된 압력 축적기 용기(S) 내로 유동할 수 있다. 유사하게 피스톤(22)의 이동 축과 정렬된 연결 도관(14)은, 제 2 피스톤 작동적 표면(A2)과 매체의 공압적인 또는 수압적인 소통을 허용하고, 그리고 미리 규정된 차단 압력에 도달할 때 차단 밸브를 폐쇄하는 효과를 가진다. 발명에 따른 차단 밸브의 상기 디자인 변형예는 특히 공감-절감적인 방식으로 구현될 수 있다. 그러한 변형예는, 회수 도관 및 회수 밸브의 적절한 구성과 함께, 도 9에 따른 압력 차단 밸브 유닛으로서 구현되기에 적합하다. 요구되는 수정사항들은 당업자에게 익숙할 것이다.
밀봉 본체(21)가 이용되는 모든 실시예들에서, 부가적인 힘들이 생성될 수 없도록 하기 위해서 그리고 피스톤(22)의 밀봉 엣지에 작용하지 않도록 하기 위해서, 밀봉 본체(21)가, 안전상의 이유들로, 밸브 하우징(20)에 대해서 밀봉되어야 한다.
발명은 정적으로 동작되는 압력 축적기 시스템들 그리고 또한 차량들 내의 압력 축적기 시스템들 모두에 대해서 적합하다. 이러한 특허에서, "차량"이라는 표현은 예를 들어 모터 차량들, 철도 차량들, 및 선박 및 항공기를 포함한다. 모든 구체화된 압력 밸브들은 예시적인 것이고 그리고 발명에 대한 그리고 그러한 발명이 청구하는 압력 범위에 대한 제한을 구성하지 않는다.
10 피드 개구부
11 배출구 개구부
12 릴리프 개구부
13 통로 개구부
14 연결 도관
15, 15a 회수 도관
16 도관
17 밸브 챔버, 유입구 영역
18 밸브 챔버, 릴리프 영역
19 밸브 챔버, 축적기 영역
20 밸브 하우징
21 밀봉 본체
22 피스톤
23 스프링
24 커버
25 이격부재
26 밸브 하우징
27 밸브-유지 블록
28 체크 밸브
29 필터
30 회수 밸브
31 작동 스프링
32 스프링 고정 나사
33, 34 폐쇄 요소들
35 클램핑 나사
36 과압 밸브
39 밀봉 엣지
41, 42, 43 밀봉 요소들
48 밀봉부
50 압력 조정기를 가지는 축적기 밸브 블록
51 전자기적으로 작동가능한 컷오프 밸브
52 압력 조정기
53 안전 밸브를 가지는 축적기 밸브 블록
55 소비장치로의 압력 라인
60 모터 차량 본체
200 압력 차단 밸브 유닛(PSV)
210 차단 밸브
211 스프링의 스프링력
220 과압 밸브
221 스프링력
225 ACV과 조합된 PSV
230 회수 밸브(예를 들어 스프링-로딩된 볼 밸브)
240 릴리프 라인
241, 242 압력 라인들
243 제어 라인
255 회수 지점
265 탱크 네크부
266, 267 압력 라인들
268 전기적 라인
270 탱크 네크부 유닛
300 제어 유닛
400 측정 시스템, 충전소
A1, A2 제 1 및 제 2 피스톤 작동적 표면들
A3 지지부
D1, D4 내경, 연결 도관
D2, D3 외경, 연결 도관
PSV 압력 차단 밸브 유닛
P 압력 센서
S, S1, S2, S3 압력 축적기 용기
SV 차단 밸브
T 충전소(연료주입 디바이스)
ACV1, ACV2, ACV3 자동적 실린더 밸브들

Claims (16)

  1. 압력 축적기 시스템의 동작 방법에 있어서,
    상이한 용인가능한 동작 압력들을 가지는 둘 이상의 압력 축적기 용기들(S, S1, S2, S3)이 동시에 그리고 동일한 탱크 네크부(265)를 통해서 충전되고,
    적어도 하나의 압력 축적기 용기(S, S1, S2, S3)가 탱크 네크부(265)에서 적용될 수 있는 최대 압력 보다 낮은 용인가능한 동작 압력을 가지고,
    그리고 낮은 용인가능한 동작 압력에 의해서 규정되는 차단 압력을 가지는 적어도 하나의 상류 디바이스에 의해서, 낮은 용인가능한 동작 압력을 가지는 적어도 하나의 압력 축적기 용기(S, S1, S2, S3)가 용인될 수 없는 압력 상승에 대해서 보호되는 것을 특징으로 하는 압력 축적기 시스템의 동작 방법.
  2. 탱크 네크부(265), 적어도 2개의 압력 축적기 용기들(S, S1, S2, S3), 압력 라인들(266, 267) 및 적어도 하나의 회수 지점(55, 255)을 포함하는, 압력 축적기 시스템에 있어서,
    적어도 하나의 압력 축적기 용기(S, S1, S2, S3)가 상기 탱크 네크부(265)에 적용될 수 있는 최대 압력 보다 낮은 용인가능한 동작 압력을 가지며, 상기 낮은 용인가능한 동작 압력에 의해서 규정되는 차단 압력을 가지는 적어도 하나의 상류 디바이스에 의해서, 상기 낮은 용인가능한 동작 압력을 가지는 적어도 하나의 압력 축적기 용기(S, S1, S2, S3)가 용인될 수 없는 압력 상승에 대해서 보호되고, 상기 상류 디바이스는 차단 밸브(SV, 210) 또는 압력 차단 밸브 유닛(PSV, 200) 또는 전자 압력 측정 디바이스 및 제어 유닛(300)과 상호작용하는 전자기적으로 작동가능한 컷오프 밸브 또는 상류에 연결될 수 있는 전술한 디바이스들의 다른 조합인 것을 특징으로 하는 압력 축적기 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    적어도 하나의 압력 축적기 용기(S, S1, S2, S3)가 상기 압력 축적기 시스템 내의 적어도 하나의 추가적인 압력 축적기 용기(S, S1, S2, S3)의 용인가능한 동작 압력 보다 낮은 용인가능한 동작 압력을 가지는 것을 특징으로 하는 압력 축적기 시스템.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 차단 밸브(SV, 210)가 밸브 하우징(20), 상기 압력 축적기 용기(S)를 향해서 대면하는 피드 개구부(10) 및 배출구 개구부(11)를 가지는 밸브 챔버, 가동형 피스톤(22), 및 적어도 하나의 스프링(23)을 포함하고, 상기 피스톤(22)이 적어도 하나의 축방향 연결 도관(14)을 가지고 그리고 상기 밸브 챔버 내에 배열된 적어도 2개의 밀봉 요소들(41, 42)에 의해서 축방향으로 이동가능한 방식으로 안내되며, 상기 밸브 챔버의 유입구 영역(17)을 향해서 대면하는, 상기 피스톤(22)의 제 1 피스톤 작동적 표면(A1) 그리고 밀봉 본체(21) 또는 상기 밸브 하우징(20)이 밸브 안착부를 형성하고, 그리고, 상기 밸브 챔버의 제 2 피스톤 작동적 표면(A2)에 인접하는 축적기 영역(19) 내의 압력의 변화의 결과로서, 상기 피스톤(22)이 축방향으로 이동될 수 있고 그리고 상기 피드 개구부(10)와 배출구 개구부(11) 사이에 배열된 통로 개구부(13)가 가역적으로 폐쇄 및 개방될 수 있고, 가압되지 않은 상태에서, 상기 통로 개구부(13)가 스프링(23)에 의해서 개방되어 유지되는 것을 특징으로 하는 압력 축적기 시스템.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 압력 차단 밸브 유닛(PSV, 200)이 밸브 하우징(20), 상기 압력 축적기 용기(S)를 향해서 대면하는 피드 개구부(10) 및 배출구 개구부(11)를 가지는 밸브 챔버, 가동형 피스톤(22), 및 적어도 하나의 스프링(23)을 포함하고, 상기 피스톤(22)이 적어도 하나의 축방향 연결 도관(14)을 가지고 그리고 상기 밸브 챔버 내에 배열된 적어도 2개의 밀봉 요소들(41, 42)에 의해서 축방향으로 이동가능한 방식으로 안내되며, 상기 밸브 챔버의 유입구 영역(17)을 향해서 대면하는, 상기 피스톤(22)의 제 1 피스톤 작동적 표면(A1) 그리고 상기 밀봉 본체(21) 또는 상기 밸브 하우징(20)이 밸브 안착부를 형성하고, 그리고, 상기 밸브 챔버의 제 2 피스톤 작동적 표면(A2)에 인접하는 축적기 영역(19) 내의 압력의 변화의 결과로서, 상기 피스톤(22)이 축방향으로 이동될 수 있고 그리고 상기 피드 개구부(10)와 배출구 개구부(11) 사이에 배열된 통로 개구부(13)가 가역적으로 폐쇄 및 개방될 수 있고, 가압되지 않은 상태에서, 상기 통로 개구부(13)가 스프링(23)에 의해서 개방되어 유지되고, 그리고 상기 밸브 챔버의 상기 축적기 영역(19)이, 회수 도관(15, 15a)을 통해서 그리고 회수 밸브(30)를 통해서 상기 밸브 챔버의 상기 유입구 영역(17)에 연결될 수 있도록, 배열되는 것을 특징으로 하는 압력 축적기 시스템.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 피스톤(22)이 폐쇄 위치에 있을 때, 상기 제 1 피스톤 작동적 표면(A1)의 외측 테두리의 영역 내의 밀봉 엣지(39)에서 밀봉 작용이 생성되도록, 적어도 하나의 상기 차단 밸브(SV, 210) 및/또는 적어도 하나의 상기 압력 차단 밸브 유닛(PSV, 200)의 상기 제 1 피스톤 작동적 표면(A1) 및 상기 밀봉 본체(21) 또는 밸브 하우징(20)이 디자인되는 것을 특징으로 하는 압력 축적기 시스템.
  7. 제 2 항에 있어서,
    적어도 하나의 상기 차단 밸브(SV, 210) 및/또는 적어도 하나의 상기 압력 차단 밸브 유닛(PSV, 200)의 차단 압력이 상기 스프링(23)의 스프링력에 의해서 그리고 상기 피스톤 작동적 표면들(A1, A2)에 의해서 실질적으로 결정되는 것을 특징으로 하는 압력 축적기 시스템.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 압력 차단 밸브 유닛(PSV, 200)이 차단 밸브(SV, 210), 체크 밸브(230), 및 과압 밸브(220)를 포함하고, 상기 밸브들이 바람직하게 공통 밸브 하우징 내에 배열되는 것을 특징으로 하는 압력 축적기 시스템.
  9. 제 2 항에 있어서,
    적어도 하나의 상기 차단 밸브(SV, 210) 및/또는 적어도 하나의 상기 압력 차단 밸브 유닛(PSV, 200)이 서로에 대해서 직렬로 배열되는 것을 특징으로 하는 압력 축적기 시스템.
  10. 제 2 항에 있어서,
    적어도 하나의 상기 차단 밸브(SV, 210) 및/또는 적어도 하나의 상기 압력 차단 밸브 유닛(PSV, 200)이 서로에 대해서 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 압력 축적기 시스템.
  11. 제 2 항에 있어서,
    상기 차단 밸브(SV, 210) 및/또는 상기 압력 차단 밸브 유닛(PSV, 200)이 적어도 2개의 압력 축적기 용기들(S, S1, S2, S3)을 가지는 압력 축적기 시스템의 하류 하위영역을 보호하고, 상기 적어도 2개의 압력 축적기 용기들(S, S1, S2, S3)이, 용인될 수 없는 압력 상승에 대항하여, 서로에 대해서 병렬 및/또는 직렬로 배열되는 것을 특징으로 하는 압력 축적기 시스템.
  12. 제 2 항에 있어서,
    적어도 하나의 압력 축적기 용기(S, S1, S2, S3)에, 제어 유닛(300)에 의해서 제어될 수 있는 적어도 하나의 전자기적으로 작동가능한 컷오프 밸브가 배당되는 것을 특징으로 하는 압력 축적기 시스템.
  13. 제 2 항에 있어서,
    적어도 하나의 압력 차단 밸브 유닛(PSV, 200)이 적어도 하나의 전자기적으로 작동가능한 컷오프 밸브와, 상기 적어도 하나의 전자기적으로 작동가능한 컷오프 밸브에 대해서 배당된 하나의 압력 축적기 용기(S, S1, S2, S3) 사이에 배열되는 것을 특징으로 하는 압력 축적기 시스템.
  14. 제 2 항에 있어서,
    적어도 하나의 전자적 압력 측정 디바이스가 탱크 네크부(265)와 회수 지점(255) 사이의 압력 축적기 시스템 내의 적어도 하나의 위치에 배열되고, 상기 적어도 하나의 전자적 압력 측정 디바이스가 상기 제어 유닛(300)에 기능적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 압력 축적기 시스템.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상이한 용인가능한 동작 압력들을 가지는 적어도 2개의 압력 축적기 용기들(S, S1, S2, S3)이 동시에 그리고 동일한 탱크 네크부(265)를 통해서 충전되는 것을 특징으로 하는 압력 축적기 시스템의 동작 방법.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 압력 축적기 시스템으로부터의 매체의 회수를 위해서, 각각의 개별적인 차단 밸브들(SV, 210) 및/또는 압력 차단 밸브 유닛들(PSV, 200)에 대해서 규정된 차단 압력에 따라서, 상기 압력 축적기 시스템 내의 압력 감소의 함수로서, 상기 낮은 용인가능한 동작 압력을 가지는 압력 축적기 용기들의 상류의 상기 차단 밸브들(SV, 210) 및/또는 압력 차단 밸브 유닛들(PSV, 200)이 자동적으로 개방되는 것을 특징으로 하는 압력 축적기 시스템의 동작 방법.
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