WO2022012883A1 - Ventilfassung für einen druckbeaufschlagten behälter, ventilvorrichtung und verfahren zum herstellen einer ventilfassung - Google Patents

Ventilfassung für einen druckbeaufschlagten behälter, ventilvorrichtung und verfahren zum herstellen einer ventilfassung Download PDF

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Definitions

  • Valve socket for a pressurized container for a pressurized container, valve device and
  • the present invention relates to a valve socket for a pressurized container, a valve device and a method for manufacturing a valve socket.
  • safety solenoid valves can be used to securely close the pressure vessel, which can be closed when there is no current.
  • the container can include a safety valve directly on or in the container.
  • the number of valves can quickly increase. Systems that require a large number of valves therefore require inexpensive but also very reliable and tightly sealing systems, for example in hydrogen or natural gas tanks in motor vehicles.
  • DE112006003013B4 describes a tank with a fitting and a valve, the valve being fixed in the fitting.
  • the present invention provides a valve socket for a pressurized container according to claim 1, a valve device according to claim 7 and a method of manufacturing a valve socket according to claim 10.
  • the idea on which the present invention is based is to specify a valve socket for a pressurized container and a valve device and a method for producing a valve socket, for example for a pressurized container, with a compact integrated safety tank valve arrangement being able to be constructed simply and inexpensively.
  • the structure can prevent or at least reduce an uncontrolled escape of gas from the tank and reduce or even avoid the risk of the container bursting or exploding.
  • the valve socket for a pressurized container which can be fixed in an opening of the container, comprises a housing with a valve bore and a container inlet, both running in an axial direction through the housing and through the opening, which abut one another and together form a channel for a Form medium from the container, wherein the housing can be fixed in the opening and wherein a medium can be guided from the container through the valve bore.
  • the valve socket comprises a filter element which is arranged in the container inlet and adjacent to the valve bore; a fusible ring element disposed within the housing and between the valve bore and the filter element and which is fusible above a predetermined melting temperature.
  • valve holder comprises at least one sealing surface in the valve bore, whereby a force can be generated from the pressurized container on the filter element in the direction of the fusible ring element and, when the fusible ring element is intact, a medium can be guided out of the container through the filter element and out of the valve bore and at melted fusible ring element, the filter element can be pressed onto the sealing surface by the force acting on it and the medium can be prevented from escaping through the filter element and thus out of the valve bore.
  • the pressurized container may comprise a tank, such as a gas tank, storage tank, pressurized bottle, liquid gas tank or the like, wherein when the container is at least partially filled, the internal pressure of the container may be greater than the external pressure around the container.
  • the container may be a tank for a fuel supply of a vehicle and supply lines for this may be connected to the valve socket and/or to the valve device.
  • the container may have one or more openings into which a valve socket (first, second or further) may be located.
  • the valve socket can be arranged and fixed in the opening by a screw thread or by any other type of connection or fixation.
  • the medium can then also flow through an inner area of the fusible ring axially and enter the valve bore.
  • the melt residue can be pressed into the valve bore, for example by the moving filter element, which can also serve to seal the valve bore.
  • the force effect can be generated by the internal pressure, which can be greater than the external pressure, except during refueling when the refueling pressure in the tank line is greater than the pressure in the container.
  • the emergence of the medium through the filter element and thus out of the valve bore can mean a common flow of the medium through both the filter element and through the valve bore.
  • the valve socket can advantageously be set up to completely or largely seal off the container in a gas-tight manner.
  • Plastic elements and sealing seats can usually be used for valve sockets or their components.
  • a low-melting alloy for example based on bismuth, can therefore be used in the components, for example in the fusible ring, which can be set to any response point (melting point) of, for example, +138° C. depending on the alloy ratios.
  • the melting point of the fusible ring element can be matched to the plastics used and their area of application (PEEK ⁇ +340°C and polyimide with a melting point of around 400°C).
  • the valve holder can also include additional sealing elements and/or closing elements such as sealing rings, brackets, sealing edges, etc., for example in the valve holder or another valve holder or in a housing adjacent to this valve holder(s), these also being made of plastics or an alloy or pure metal can include.
  • the melting point of the low-melting alloy can be below the respective melting points of the sealing and closing elements, such as the filter element, the sealing surface, a sealing edge on the filter element and other elements, and the valve socket can thus fulfill a protective function and reduce or completely prevent the medium from escaping before the contents of the container can escape uncontrollably.
  • the filter element comprises an attachment with at least one hole through which the medium can be guided from the filter element into the valve bore, the attachment facing the valve bore and having a radial extension relative to the axial direction which is smaller or is equal to a diameter of the fusible ring element, wherein when the fusible ring element is melted, the attachment can be moved into an area that can be filled by the intact fusible ring element and the hole for the medium to flow through can be closed.
  • the fusible ring element can thus form an abutment for the attachment, which can be pressed into the valve bore after the fusible ring element has been removed. Since the attachment creates a transition between the outside area around the Can represent filter element and the axial inner area of the valve bore, a flow of the medium from the radial outer area into the axial inner area can advantageously be prevented when the attachment is pushed into the valve bore.
  • the filter element can be designed in such a way that the medium can flow from the container into the interior of the filter element and through the side walls, preferably with a circular cross section, can flow radially into the exterior and can thereby be filtered.
  • the filter element comprises a filter guide and a filter piece, the filter guide being fixed in the housing in the container inlet, and the filter piece being fixed in an inner region of the filter guide, the medium being able to flow through the filter piece and the medium being able to flow through the filter piece is filterable.
  • the filter piece can represent the core area of the filter element, through which the actual filtering can take place, ie it can include the filtering side walls.
  • the filter element comprises a filter receptacle which covers the filter piece in the direction of the valve bore in an axial inner region and comprises a sealing edge which can be brought into contact with the sealing surface when the fusible ring element has melted.
  • the filter holder can represent a kind of cover in the axial direction and close the radial inner area of the filter piece.
  • the pressure in the container can press the entire filter element or only the filter holder into the free space of the fusible ring element, depending on the specified frictional resistances on the housing.
  • the sealing surface comprises a metal and at least that area of the filter element which can be brought into contact with the sealing surface when the fusible ring element is melted, also comprises a metal.
  • a metal can advantageously improve a sealing effect, and this is also more robust against deformations at high pressure.
  • this is designed as a gas tank for the container and the predetermined melting temperature is greater than or equal to 110° C. or greater than or equal to 400° C.
  • the valve device comprises a valve socket according to the invention and a closure valve, which is arranged on the housing of the valve socket and covers the valve socket from the outside of the container, with the medium being able to be drained to the outside via the closure valve when the fusible ring is intact.
  • valve socket and/or the valve device can be a hydrogen safety valve and the container can be a hydrogen tank, in which case the medium can then comprise hydrogen.
  • the shut-off valve comprises a safety solenoid valve.
  • the valve device can be opened by energizing it, with the safety solenoid valve being able to close automatically if the electric current is lost. This can perform additional sealing of the opening in the container.
  • the valve device comprises a refueling opening, via which the container can be refueled with the medium and through the valve socket.
  • a refueling opening via which the container can be refueled with the medium and through the valve socket.
  • an external pressure can be built up, for example for hydrogen, and this medium can then be pressed into the container.
  • a housing in the method for producing a valve socket, is provided with a valve bore and a container inlet, which abut one another and together form a channel for a medium from the container, the housing being fixed in the opening and a medium from the container can be passed through the valve bore; providing a filter element which is placed in the tank inlet and adjacent to the valve bore; providing a fusible ring element which is arranged in the housing and between the valve bore and the filter element and which can be melted above a predetermined melting temperature, the housing comprising at least one sealing surface in the valve bore, with a force acting on the filter element from the pressurized container in the direction of the fusible ring element and when the fusible ring element is intact, a medium can be guided out of the container through the filter element and out of the valve bore and when the fusible ring element has melted, the filter element can be pressed onto the sealing surface by the force effect and the medium can be prevented from escaping through the filter element and thus out of the valve bore is.
  • valve device and/or valve socket can also be characterized by the features mentioned in connection with the method and its advantages and vice versa.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a container with a valve device according to an exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a container with a valve socket according to an exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 3 shows a block diagram of method steps of the method for producing a valve socket according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a container with a valve device according to an embodiment of the present invention.
  • the valve device 10 comprises a valve socket 1 according to the invention; and also a closure valve 8, which is arranged on the housing G of the valve socket 1 and covers the valve socket 1 from the outside of the container B, with the medium being able to be drained to the outside via the closure valve 8 if the fusible ring element is intact.
  • the internal pressure PI in the container is usually greater than the external pressure P2, which prevails outside the container, for example in its surroundings or in the lines for the medium, which can be connected to the container.
  • the filling pressure P3 which can prevail in a supply line for the medium for filling, can be greater than the internal pressure of the container, which is referred to as P4 in this case.
  • the container can be a tank for a fuel system (WS, to be fueled or to be fueled by this), such as on a propulsion system or a gas tank, and the valve device can then open the container to a If necessary, seal off the outside environment, for example from connected tank lines.
  • WS fuel system
  • a propulsion system or a gas tank
  • the closure valve 8 can comprise a safety solenoid valve which can open the container outlet, for example the valve bore 7, when an electrical current is applied to the electrical connection BO.
  • the shut-off valve 8 can be shaped in such a way that it can automatically close the container outlet for safety reasons.
  • BO is the electrical connection of the solenoid coil.
  • the filter element 3 Due to the structural design of the filter holder of the filter element 3 and the existing pressure conditions P1>P2, the filter element 3 is moved out of its initial position when the melting ring 2 has melted until its sealing edge rests against the sealing surface of the housing G, sealing it and preventing the flow of the medium .
  • the structural design means that the sealing components and dimensions of the filter elements, bores, sealing edges, sealing surfaces, filter guides and other elements can be designed in such a way that a tight seal and actual sealing can be achieved and the escape of the medium can be prevented.
  • the filter element 3 can comprise an attachment 3a with at least one hole L, through which the medium can be guided from the filter element 3 into the valve bore 7, the attachment 3a facing the valve bore 7 and having a radial extension with respect to the axial direction. which is less than or equal to a diameter of the fusible ring element 2, When the fusible ring element 2 has melted, the attachment 3a can be moved into an area that can be filled by the intact fusible ring element 2 and the hole L for the medium to flow through can be closed.
  • FIG. 2 shows a schematic illustration of a container with a valve socket according to a further exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 shows a detailed view of the valve device 10 from FIG. 1, in particular the area of the valve socket 1.
  • the valve socket 1 for a pressurized container B which can be fixed in an opening Al of the container B, comprises a housing G with a valve bore 7 and a container inlet BZ, both running in an axial direction through the housing and through the opening, which abut one another and together form a channel for a medium from the container B, with the housing G being fixable in the opening A1 and with a medium being able to be routed from the container B through the valve bore 7; a filter element 3, which is arranged in the container inlet BZ and adjacent to the valve bore 7; a fusible ring element 2 which is arranged in the housing G and between the valve bore 7 and the filter element 3 and which is fusible above a predetermined melting temperature; at least one sealing surface DF in the valve bore 7, in which case a force can be generated from the pressurized container B on the filter element 3 in the direction of the fusible ring element 2 and, with the fusible ring element 2 intact, a medium can be guided out of the container B through the filter element
  • the filter element 3 can comprise an attachment 3a with at least one hole L, through which the medium can be guided from the filter element 3 into the valve bore 7, the attachment 3a facing the valve bore 7 and having a radial extension with respect to the axial direction. which is less than or equal to a diameter of the fusible ring element 2, wherein when the fusible ring element 2 has melted, the attachment 3a can be moved into an area that can be filled by the intact fusible ring element 2 and the hole L for the medium to flow through can be closed.
  • the filter element 3 can comprise a filter guide 4 and a filter piece 5, with the filter guide 4 being fixed in the housing G in the container inlet BZ, and the filter piece 5 being fixed in an inner region of the filter guide 4, with the filter piece 5 being able to be flowed through by the medium and the Medium from the filter piece 5 can be filtered.
  • the filter guide 4 can have an outer side 4a which can be level with the cylindrical free space of the valve socket 1 .
  • the filter element 3 can include a filter receptacle 9 which covers the filter piece 5 in the direction of the valve bore 7 in an axial inner area and includes a sealing edge 11 which can be brought into contact with the sealing surface DF when the fusible ring element 2 has melted.
  • the sealing surface DF can comprise a metal and at least that region of the filter element 3 which can be brought into contact with the sealing surface when the fusible ring element 2 has melted can also comprise a metal.
  • the fusible ring element 2 advantageously represents a compact, integrated safety device by means of a fusible ring, which begins to melt when a critical temperature is reached or exceeded and can be inserted in the inlet to the valve bore 7 .
  • the aim of the design is that when the set temperature is exceeded, the thermal fusible ring element 2 begins to melt and the abutment of the pressurized filter element 3 dissolves.
  • the abutment can represent a distance from the valve bore 7 and cause or ensure good flow through the filter element 3 .
  • the diameter of the valve bore 7 can be slightly larger in the entrance area, which can face the interior of the container, than at the outlet of the valve bore 7 (at the opposite end of the latter) and in This wider diameter, the fusible ring element 2 can be used.
  • the attachment 3a of the filter element 3 can then connect to the fusible ring element 2 in the axial direction.
  • the axial direction corresponds to a straight line through the opening A1 along the container inlet BZ and the valve bore 7.
  • the fusible ring element 2 can then melt above the melting temperature and be pressed into the valve bore 7 even as it softens.
  • the area that becomes free in the valve bore 7, in which the fusible ring element 2 was in an intact state, can then be used to accommodate the attachment 3a.
  • the attachment 3a can have a circular cross section with an axial through hole in the inner area and one or more holes in the jacket area. If the attachment 3a is still in front of the valve bore 7, the medium can flow from a radial outer area around the filter element 3 and around the attachment 3a through the hole L or the holes, for example four, in the jacket area of the attachment 3a into the axial inner area and further into reach the valve bore 7.
  • the hole can be drilled about.
  • the sealing surface DF prevents the medium from getting from the radial outer area around the filter element 3 to the casing area of the attachment 3a, since the sealing surface DF and the sealing edge 11 when they rest against each other the radial Can separate the outside area around the filter element 3 from the valve bore 7 .
  • the fusible ring element 2 is advantageously mounted in a space-saving manner in the opening A1, for example in the bottle neck of the container B, in particular in the valve bore 7, which can advantageously also be integrated within a safety tank valve assembly and directly on the filter element 3.
  • the valve device 10 with the valve socket 1 can thus represent a safety tank valve assembly.
  • the pressure ratios P1>P2 prevailing during normal operation, i.e. the internal pressure of the container is greater than the external pressure or greater than the pressure in the valve bore 7, the filter element 3, in particular the metallic filter holder 9, can be pressed against the Fusible ring element 2 are pressed, the intact fusible ring element 2 can serve as an abutment for the filter element 3 .
  • the fusible ring element 2 advantageously remains intact and acts as an abutment for the filter element 3 and can hold it in its position.
  • the filter mount 9 can take on a dual function. In addition to fixing and guiding the medium, such as gas, on the filter element 3, the filter holder 9 serves as a closing and sealing element via the sealing surface DF and the sealing edge 11 when the fusible ring element 2 has melted.
  • the melting ring element 2 begins to soften due to the predefined critical temperature being exceeded, the residual melt can be pressed through the filter mount 9 into the bore of the valve inlet 7 due to the surface pressure.
  • the metallic filter mount 9 can also have a dual function.
  • the (air) flow e.g. a gas flow or a media flow
  • the filter element 3 can be pressed in the direction of the fusible ring element 2 without an additional spring being necessary.
  • a spring 6 can be installed in the container inlet BZ adjacent to the filter guide 4, whereby this can be matched to the flow-limiting valve of the valve device 10 (e.g. for its force under pressure) and does not have to take the filter preload into account in its design. If there is no fusible ring element 2, the entire filter element 3 or only parts of it can move in the axial direction, depending on the design, advantageously at least the filter mount 9 Valve hole 7 can then no longer flow in or only a little of the medium from the tank (container B). Since the tank pressure (internal pressure in the container) can still be greater than P2 due to the system, the internal pressure can reliably keep the valve socket closed.
  • the medium can flow through the interior of the filter element and can exit radially outwards through the side walls of the filter element, and the medium can be filtered in the process.
  • the medium In order to be able to get into the valve bore 7, the medium must advantageously be guided radially inwards again through the holes L or through the hole L in order to get into the valve bore 7, which can advantageously only be guaranteed if the fusible ring element 2 is intact or at least not completely melted can.
  • a valve device 10 with a valve socket 1 as a safety tank valve assembly can still be constructed simply and cost-effectively and have a high degree of tightness, for example for pressurized gas containers. At the same time, the risk of the tank structures bursting or failing can be reduced or even completely eliminated.
  • the advantage of the arrangement with the fusible ring element 2 is that this can represent a simple, inexpensive and very effective implementation in practice. In the case of low-melting alloys, the required melting point can be set precisely via the alloy components, at which point the material loses its strength and sets the process in motion. Due to the metallic properties, the shape of the fusible ring element 2 can be designed as desired with regard to strength and function. The simple manufacturing processes (casting, pressing, cold forming, machining%) are possible when handling as bulk goods. Its handling compared to the usual glass ampoules is very robust.
  • the additional effort involved in production can consist in the fact that, in addition to the additionally required fusible ring element 2, a shoulder FB can be screwed into the valve bore 7, which can represent an enlarged diameter of the valve bore 7 and the area can represent for the fusible ring element 2.
  • the additional turned sealing edge 11 on the filter mount 9 also represents only a small amount of additional work compared to known valves. Structurally, the sealing edge 11 can be attached and designed on the preferably metallic filter mount 9 via a biting edge or other geometries, so that the required sealing effect is achieved even at low tank pressures can be sufficient.
  • the fusible ring element Due to the new protection by means of the fusible ring element, it is possible to actively at least partially close the path into the valve inlet and the valve bore when temperatures rise above critical levels, since the element can be located within the opening, for example the bottle neck, of the container (pressure tank). .
  • FIG. 3 shows a block diagram of method steps of the method for producing a valve socket according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • a housing is provided S1 with a valve bore and a container inlet, which abut one another and together form a channel for a medium from the container, the housing being fixed in the opening and a medium being able to be routed from the container through the valve bore is; providing S2 a filter element, which is arranged in the container inlet and adjacent to the valve bore; providing S3 a fusible ring element, which is arranged in the housing and between the valve bore and the filter element and which can be melted above a predetermined melting temperature, the housing comprising at least one sealing surface in the valve bore, with the pressurized container exerting a force on the filter element in can be generated in the direction of the fusible ring element and, when the fusible ring element is intact, a medium can be guided out of the container through the filter element and out of the valve bore, and when the fusible ring element has melted, the filter element can be pressed onto the sealing surface by the force effect and the medium can escape through the filter element and thus out of

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Abstract

Die vorliegende Erfindung schafft eine Ventilfassung (1) für einen druckbeaufschlagten Behälter (B), welche in einer Öffnung (A1) des Behälters (B) fixierbar ist, umfassend; ein Gehäuse (G) mit einer Ventilbohrung (7) und einem Behälterzulauf (BZ), welche aneinander anliegen und zusammen einen Kanal für ein Medium aus dem Behälter (B) bilden, ein Filterelement (3), ein Schmelzringelement (2), welches in dem Gehäuse (G) und zwischen der Ventilbohrung (7) und dem Filterelement (3) angeordnet ist und welches oberhalb einer vorbestimmten Schmelztemperatur schmelzbar ist; wobei aus den druckbeaufschlagten Behälter (B) eine Kraftwirkung auf das Filterelement (3) in Richtung des Schmelzringelements (2) erzeugbar ist und bei intaktem Schmelzringelement (2) ein Medium aus dem Behälter (B) durch das Filterelement (3) und aus der Ventilbohrung (7) herausleitbar ist und bei geschmolzenem Schmelzringelement (2) das Filterelement (3) durch die Kraftwirkung auf die Dichtfläche (DF) aufdrückbar ist und ein Austreten des Mediums durch das Filterelement (3) und somit aus der Ventilbohrung (7) unterbindbar ist.

Description

Beschreibung
Titel
Ventilfassung für einen druckbeaufschlagten Behälter, Ventilvorrichtung und
Verfahren zum Herstellen einer Ventilfassung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ventilfassung für einen druckbeaufschlagten Behälter, eine Ventilvorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen einer Ventilfassung.
Stand der Technik
Bei bekannten Druckspeichern, etwa betreffend mobile Anwendungen von technischen Gasen, können Sicherheitsmagnetventile für ein sicheres Verschließen des Druckbehälters zum Einsatz kommen, welche im stromlosen Zustand geschlossen sein können. Der Behälter kann ein Sicherheitsventil direkt an oder im Behälter umfassen. Je nachdem, was den Begriffs „Behälter“ betrifft, etwa eine Einzelflasche oder ein Flaschenbündel, kann sich die Ventilanzahl schnell erhöhen. Bei Systemen bei denen eine Vielzahl von Ventilen nötig ist, sind deshalb kostengünstige, jedoch auch sehr zuverlässige und dichtschließende Systeme erforderlich, etwa bei Wasserstoff- bzw. Erdgastanks in Kraftfahrzeugen.
In der DE112006003013B4 wird ein Tank mit einer Armatur und einem Ventil beschrieben, wobei das Ventil in der Armatur befestigt ist.
Offenbarung der Erfindung Die vorliegende Erfindung schafft eine Ventilfassung für einen druckbeaufschlagten Behälter nach Anspruch 1, eine Ventilvorrichtung nach Anspruch 7 und ein Verfahren zum Herstellen einer Ventilfassung nach Anspruch 10.
Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Vorteile der Erfindung
Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, eine Ventilfassung für einen druckbeaufschlagten Behälter sowie eine Ventilvorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen einer Ventilfassung, etwa für einen druckbeaufschlagten Behälter, anzugeben, wobei eine kompakte integrierte Sicherheitstankventilanordnung einfach und kostengünstig aufgebaut werden kann. Durch den Aufbau kann ein unkontrolliertes Austreten von Gas aus dem Tank vermieden oder zumindest verringert werden und eine Gefahr für ein Bersten oder Explodieren der Behälters verringert werden oder dieses sogar vermieden werden.
Erfindungsgemäß umfasst die Ventilfassung für einen druckbeaufschlagten Behälter, welche in einer Öffnung des Behälters fixierbar ist, ein Gehäuse mit einer Ventilbohrung und einem Behälterzulauf, beide in einer axialen Richtung durch das Gehäuse und durch die Öffnung verlaufend, welche aneinander anliegen und zusammen einen Kanal für ein Medium aus dem Behälter bilden, wobei das Gehäuse in der Öffnung fixierbar ist und wobei ein Medium aus dem Behälter durch die Ventilbohrung leitbar ist. Des Weiteren umfasst die Ventilfassung ein Filterelement, welches in dem Behälterzulauf und anliegend an die Ventilbohrung angeordnet ist; ein Schmelzringelement, welches in dem Gehäuse und zwischen der Ventilbohrung und dem Filterelement angeordnet ist und welches oberhalb einer vorbestimmten Schmelztemperatur schmelzbar ist. Des Weiteren umfasst die Ventilfassung zumindest eine Dichtfläche in der Ventilbohrung, wobei aus den druckbeaufschlagten Behälter eine Kraftwirkung auf das Filterelement in Richtung des Schmelzringelements erzeugbar ist und bei intaktem Schmelzringelement ein Medium aus dem Behälter durch das Filterelement und aus der Ventilbohrung herausleitbar ist und bei geschmolzenem Schmelzringelement das Filterelement durch die Kraftwirkung auf die Dichtfläche aufdrückbar ist und ein Austreten des Mediums durch das Filterelement und somit aus der Ventilbohrung unterbindbar ist.
Der druckbeaufschlagte Behälter kann einen Tank, etwa einen Gastank, ein Speichertank, ein Druckflasche, eine Flüssiggastank oder ähnliches umfassen, wobei bei zumindest teilweise gefülltem Behälter der Innendruck des Behälters größer sein kann als der Außendruck um den Behälter herum. Der Behälter kann ein Tank für eine Treibstoffzufuhr eines Fahrzeugs sein, und Zuleitungen dafür können an die Ventilfassung und/oder an die Ventilvorrichtung angeschlossen sein. Der Behälter kann eine oder mehrere Öffnungen haben, in welchen eine Ventilfassung (erste, zweite oder weitere) angeordnet sein kann. Die Ventilfassung kann in der Öffnung durch ein Schraubgewinde oder durch jegliche andere Art von Verbindungen oder Fixierungen angeordnet und so fixiert sein. Wenn der Schmelzring geschmolzen ist und das Filterelement auf die Dichtfläche aufsetzt kann nur noch wenig oder kein Medium mehr durch die Ventilbohrung strömen. Bei intaktem Schmelzring stellt dieser ein Distanzelement oder Widerlager zwischen dem Filterelement und der Dichtfläche mit der Ventilbohrung dar und durch die Löcher oder ein Loch im Aufsatz des Filterelements kann das Medium dann durch einen Innenbereich des Schmelzrings diesen auch axial durchströmen und in die Ventilbohrung gelangen. Beim Schmelzen des Schmelzrings können die Schmelzreste in die Ventilbohrung hineingedrückt werden, etwa von dem sich bewegenden Filterelement, was auch zur Abdichtung der Ventilbohrung dienen kann. Die Kraftwirkung kann durch den Innendruck erzeugt werden, welcher größer sein kann als der Außendruck, außer bei einer Betankung, wenn der Betankungsdruck in der Tankleitung größer ist als der Druck im Behälter.
Unter dem Austreten des Mediums durch das Filterelement und somit aus der Ventilbohrung kann ein gemeinsamer Durchfluss des Mediums durch sowohl das Filterelement und durch die Ventilbohrung gemeint sein.
Die Ventilfassung kann vorteilhaft dazu eingerichtet sein, den Behälter vollständig oder größtenteils gasdicht abzuschließen. Üblicherweise kann für Ventilfassungen oder deren Komponenten auf Kunststoffelemente und -dichtsitze zurückgegriffen werden. Bei der erfindungsgemäßen Ventilvorrichtung kann daher eine niedrigschmelzende Legierungen z.B. auf Bismutbasis in den Komponenten, etwa im Schmelzring, zum Einsatz kommen, welche je nach Legierungsverhältnisse auf einen beliebigen Ansprechpunkt (Schmelzpunkt) von z.B. +138°C eingestellt werden kann. Der Schmelzpunkt des Schmelzringelements kann so weitgehend beliebig auf die verwendeten Kunststoffe und deren Einsatzbereich abgestimmt werden, (PEEK ~ +340°C und Polyimid mit einer Schmelztemperatur von etwa 400 °C).
Die Ventilfassung kann auch weitere Dichtelemente und/oder Schließelemente umfassen etwa Dichtringe, Halterungen, Dichtkanten usw., etwa in der Ventilfassung oder einer weiteren Ventilfassung oder in einem Gehäuse an diese Ventilfassung(en) anliegend, wobei diese auch Kunststoffe oder eine Legierung oder reines Metall umfassen können. Dabei kann der Schmelzpunkt der niedrigschmelzenden Legierung unterhalb der jeweiligen Schmelzpunkte der Dicht- und Schließelemente, etwa des Filterelements, der Dichtfläche, einer Dichtkante am Filterelement und weiterer Elemente angesiedelt sein und somit kann die Ventilfassung eine Schutzfunktion erfüllen und den Austritt des Mediums verringern oder gänzlich unterbinden, bevor der Inhalt des Behälters unkontrolliert austreten kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Ventilfassung umfasst das Filterelement einen Aufsatz mit zumindest einem Loch, durch welches das Medium von dem Filterelement in die Ventilbohrung leitbar ist, wobei der Aufsatz der Ventilbohrung zugewandt ist und eine, bezüglich der axialen Richtung, radiale Ausdehnung aufweist, welche geringer oder gleich ist als ein Durchmesser des Schmelzringelements, wobei bei geschmolzenem Schmelzringelement der Aufsatz in einen Bereich bewegbar ist, der von dem intaktem Schmelzringelement ausfüllbar ist und dabei das Loch für das Durchströmen vom Medium verschließbar ist.
Das Schmelzringelement kann somit ein Widerlager für den Aufsatz bilden, welcher nach Wegfall des Schmelzringelements in die Ventilbohrung gedrückt werden kann. Da der Aufsatz einen Übergang zwischen Außenbereich um das Filterelement und dem axialen Innenbereich der Ventilbohrung darstellen kann, kann vorteilhaft ein Strom des Mediums vom radialen Außenbereich in den axialen Innenbereich unterbunden werden, wenn der Aufsatz in die Ventilbohrung geschoben wird. Dazu kann das Filterelement derart ausgestaltet sein, dass das Medium aus dem Behälter in den Innenbereich des Filterelements strömen kann und durch die Seitenwände, vorzugsweise mit kreisförmigem Querschnitt, radial in den Außenbereich treten kann und dabei gefiltert werden kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Ventilfassung umfasst das Filterelement eine Filterführung und ein Filterstück, wobei die Filterführung in dem Gehäuse im Behälterzulauf befestigt ist, und das Filterstück in einem Innenbereich der Filterführung fixiert ist, wobei das Filterstück von dem Medium durchströmbar und das Medium von dem Filterstück filterbar ist.
Das Filterstück kann dabei den Kernbereich des Filterelements darstellen, durch welchen die tatsächliche Filterung erfolgen kann, also die filternden Seitenwände umfassen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Ventilfassung umfasst das Filterelement eine Filteraufnahme, welche das Filterstück in Richtung der Ventilbohrung in einem axialen Innenbereich abdeckt und eine Dichtkante umfasst, welche bei geschmolzenem Schmelzringelement mit der Dichtfläche in Kontakt bringbar ist.
Die Filteraufnahme kann eine Art Deckel in axialer Richtung darstellen und den radialen Innenbereich des Filterstücks verschließen.
Bei fehlendem Schmelzringelement kann der Druck im Behälter, je nach den festgelegten Reibwiderständen an dem Gehäuse, das gesamte Filterelement oder nur die Filteraufnahme in den freiwerdenden Raum des Schmelzringelements drücken.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Ventilfassung umfasst die Dichtfläche ein Metall und zumindest jener Bereich des Filterelements, welcher beim geschmolzenen Schmelzringelement mit der Dichtfläche in Kontakt bringbar ist, umfasst auch ein Metall.
Durch ein Metall kann eine Dichtwirkung vorteilhaft verbessert werden, auch ist dies robuster gegen Verformungen bei einem hohen Druck.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Ventilfassung ist diese für den Behälter als Gastank ausgelegt und dabei ist die vorbestimmten Schmelztemperatur größer oder gleich 110 °C oder größer oder gleich 400°C.
Bei derartigen Schmelztemperaturen kann erzielt sein, dass das Schmelzringelement vorher schmilzt als andere Elemente der Ventilfassung.
Erfindungsgemäß umfasst die Ventilvorrichtung eine erfindungsgemäße Ventilfassung und ein Verschlussventil, welches an dem Gehäuse der Ventilfassung angeordnet ist und die Ventilfassung gegenüber einer Außenumgebung des Behälters abdeckt, wobei das Medium bei intaktem Schmelzring über das Verschlussventil nach Außen ablassbar ist.
Bei der Ventilfassung und/oder bei der Ventilvorrichtung kann es sich um ein Wasserstoffsicherheitsventil und bei dem Behälter um einen Wasserstofftank handeln, wobei das Medium dann Wasserstoff umfassen kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Ventilvorrichtung umfasst das Verschlussventil ein Sicherheitsmagnetventil.
Durch eine Bestromung kann die Ventilvorrichtung geöffnet werden, wobei bei Wegfallen des elektrischen Stroms das Sicherheitsmagnetventil automatisch schließen kann. Dies kann ein zusätzliches Verschließen der Öffnung im Behälter ausführen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Ventilvorrichtung umfasst diese eine Betankungsöffnung, über welche der Behälter mit dem Medium und durch die Ventilfassung betankbar ist. Bei einer Betankung kann ein äußerer Druck aufgebaut werden, etwa für Wasserstoff, wobei dieses Medium dann in den Behälter gedrückt werden kann.
Erfindungsgemäß erfolgt bei dem Verfahren zum Herstellen einer Ventilfassung ein Bereitstellen eines Gehäuses mit einer Ventilbohrung und einem Behälterzulauf, welche aneinander anliegen und zusammen einen Kanal für ein Medium aus dem Behälter bilden, wobei das Gehäuse in der Öffnung fixiert wird und wobei ein Medium aus dem Behälter durch die Ventilbohrung leitbar ist; ein Bereitstellen eines Filterelements, welches in dem Behälterzulauf und anliegend an die Ventilbohrung angeordnet wird; ein Bereitstellen eines Schmelzringelements, welches in dem Gehäuse und zwischen der Ventilbohrung und dem Filterelement angeordnet wird und welches oberhalb einer vorbestimmten Schmelztemperatur schmelzbar ist, wobei das Gehäuse zumindest eine Dichtfläche in der Ventilbohrung umfasst, wobei aus den druckbeaufschlagten Behälter eine Kraftwirkung auf das Filterelement in Richtung des Schmelzringelements erzeugbar ist und bei intaktem Schmelzringelement ein Medium aus dem Behälter durch das Filterelement und aus der Ventilbohrung herausleitbar ist und bei geschmolzenem Schmelzringelement das Filterelement durch die Kraftwirkung auf die Dichtfläche aufdrückbar ist und ein Austreten des Mediums durch das Filterelement und somit aus der Ventilbohrung unterbindbar ist.
Die Ventilvorrichtung und/oder Ventilfassung kann sich auch durch die in Verbindung mit dem Verfahren genannten Merkmale und dessen Vorteile auszeichnen und umgekehrt.
Weitere Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Behälters mit einer Ventilvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Behälters mit einer Ventilfassung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 3 eine Blockdarstellung von Verfahrensschritten des Verfahrens zum Herstellen einer Ventilfassung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Behälters mit einer Ventilvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Die Ventilvorrichtung 10 umfasst eine erfindungsgemäße Ventilfassung 1; und dazu noch ein Verschlussventil 8, welches an dem Gehäuse G der Ventilfassung 1 angeordnet ist und die Ventilfassung 1 gegenüber einer Außenumgebung des Behälters B abdeckt, wobei das Medium bei intaktem Schmelzringelement über das Verschlussventil 8 nach Außen ablassbar ist.
Wenn sich im Behälter B ein Medium befindet, ist üblicherweise der Innendruck PI im Behälter größer als der Außendruck P2, welcher im Außenbereich des Behälters, etwa in dessen Umgebung oder in den Leitungen für das Medium herrscht, welche an den Behälter angeschlossen sein können. Für den Fall einer Betankung des Behälters B mit dem Medium kann der Betankungsdruck P3, welcher in einer Zuleitung des Mediums zum Betanken herrschen kann, größer sein als der Innendruck des Behälters, welcher hierbei als P4 bezeichnet wird.
Der Behälter kann ein Tank für ein Treibstoffsystem (WS, zu Betanken oder von diesem betankt zu werden), etwa an einem Antriebssystem oder ein Gastank sein, und die Ventilvorrichtung kann den Behälter dann gegenüber einer Außenumgebung, etwa auch gegenüber angeschlossener Tankleitungen, abdichten, wenn nötig.
Das Verschlussventil 8 kann ein Sicherheitsmagnetventil umfassen, welches bei einem angelegten elektrischen Strom am elektrischen Anschluss BO den Behälterauslass, etwa die Ventilbohrung 7, öffnen kann. Beim Wegfall des elektrischen Stroms kann das Verschlussventil 8 derart ausgeformt sein, dass es automatisch den Behälterauslass aus Sicherheitsgründen schließen kann.
BO ist der elektrische Anschluss der Magnetspule.
Aufgrund der konstruktiven Gestaltung der Filteraufnahme des Filterelements 3 und den vorhandenen Druckverhältnisse P1>P2 wird das Filterelement 3 bei geschmolzenem Schmelzring 2 aus seiner Ausgangslage bewegt, bis dieses mit seiner Dichtkante an der Dichtfläche des Gehäuses G anliegt, diese abdichtet und den Fluss des Mediums unterbindet.
Die konstruktive Auslegung bedeutet, dass die Dichtkomponenten und Dimensionen der Filterelemente, Bohrungen, Dichtkanten, Dichtflächen, Filterführungen und weiterer Elemente derart ausgeprägt sein können, dass ein dichtes Abschließen und tatsächliches Abdichten erzielbar ist und der Austritt des Mediums unterbindbar ist.
Es kann dann aufgrund der metallischen Kontaktpartner, kein oder wenig weiteres Medium austreten und zusätzliche Sicherheitselemente wie Berstscheiben oder Temperaturbegrenzungseinrichtungen welche am Behälter angebracht sind können, aus Richtung des Behälters gesehen, vor dem thermischen Schmelzringelement angebracht werden oder einen entsprechenden direkten Zugang zum Tankinhalt erhalten (nicht gezeigt).
Das Filterelement 3 kann einen Aufsatz 3a mit zumindest einem Loch L umfassen, durch welches das Medium von dem Filterelement 3 in die Ventilbohrung 7 leitbar ist, wobei der Aufsatz 3a der Ventilbohrung 7 zugewandt ist und eine, bezüglich der axialen Richtung, radiale Ausdehnung aufweist, welche geringer oder gleich ist als ein Durchmesser des Schmelzringelements 2, wobei bei geschmolzenem Schmelzringelement 2 der Aufsatz 3a in einen Bereich bewegbar ist, der von dem intaktem Schmelzringelement 2 ausfüllbar ist und dabei das Loch L für das Durchströmen vom Medium verschließbar ist.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Behälters mit einer Ventilfassung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
In der Fig. 2 wird eine Detailansicht der Ventilvorrichtung 10 aus der Fig. 1 gezeigt, insbesondere der Bereich der Ventilfassung 1.
Die Ventilfassung 1 für einen druckbeaufschlagten Behälter B, welche in einer Öffnung Al des Behälters B fixierbar ist, umfasst ein Gehäuse G mit einer Ventilbohrung 7 und einem Behälterzulauf BZ, beide in einer axialen Richtung durch das Gehäuse und durch die Öffnung verlaufend, welche aneinander anliegen und zusammen einen Kanal für ein Medium aus dem Behälter B bilden, wobei das Gehäuse G in der Öffnung Al fixierbar ist und wobei ein Medium aus dem Behälter B durch die Ventilbohrung 7 leitbar ist; ein Filterelement 3, welches in dem Behälterzulauf BZ und anliegend an die Ventilbohrung 7 angeordnet ist; ein Schmelzringelement 2, welches in dem Gehäuse G und zwischen der Ventilbohrung 7 und dem Filterelement 3 angeordnet ist und welches oberhalb einer vorbestimmten Schmelztemperatur schmelzbar ist; zumindest eine Dichtfläche DF in der Ventilbohrung 7, wobei aus den druckbeaufschlagten Behälter B eine Kraftwirkung auf das Filterelement 3 in Richtung des Schmelzringelements 2 erzeugbar ist und bei intaktem Schmelzringelement 2 ein Medium aus dem Behälter B durch das Filterelement 3 und aus der Ventilbohrung 7 herausleitbar ist und bei geschmolzenem Schmelzringelement 2 das Filterelement 3 durch die Kraftwirkung auf die Dichtfläche DF aufdrückbar ist und ein Austreten des Mediums durch das Filterelement 3 und somit aus der Ventilbohrung 7 unterbindbar ist.
Das Filterelement 3 kann einen Aufsatz 3a mit zumindest einem Loch L umfassen, durch welches das Medium von dem Filterelement 3 in die Ventilbohrung 7 leitbar ist, wobei der Aufsatz 3a der Ventilbohrung 7 zugewandt ist und eine, bezüglich der axialen Richtung, radiale Ausdehnung aufweist, welche geringer oder gleich ist als ein Durchmesser des Schmelzringelements 2, wobei bei geschmolzenem Schmelzringelement 2 der Aufsatz 3a in einen Bereich bewegbar ist, der von dem intaktem Schmelzringelement 2 ausfüllbar ist und dabei das Loch L für das Durchströmen vom Medium verschließbar ist.
Das Filterelement 3 kann eine Filterführung 4 und ein Filterstück 5 umfassen, wobei die Filterführung 4 in dem Gehäuse G im Behälterzulauf BZ befestigt ist, und das Filterstück 5 in einem Innenbereich der Filterführung 4 fixiert ist, wobei das Filterstück 5 von dem Medium durchströmbar und das Medium von dem Filterstück 5 filterbar ist. Die Filterführung 4 kann eine Außenseite 4a aufweisen, die eben mit dem zylindrischen Freiraum der Ventilfassung 1 abschließen kann.
Das Filterelement 3 kann eine Filteraufnahme 9 umfassen, welche das Filterstück 5 in Richtung der Ventilbohrung 7 in einem axialen Innenbereich abdeckt und eine Dichtkante 11 umfasst, welche bei geschmolzenem Schmelzringelement 2 mit der Dichtfläche DF in Kontakt bringbar ist.
Die Dichtfläche DF kann ein Metall umfassen und zumindest jener Bereich des Filterelements 3, welcher beim geschmolzenen Schmelzringelement 2 mit der Dichtfläche in Kontakt bringbar ist, kann auch ein Metall umfassen.
Das Schmelzringelement 2 stellt vorteilhaft eine kompakte integrierte Sicherheitseinrichtung mittels eines Schmelzringes dar, der bei Erreichen bzw. Überschreiten einer kritischen Temperatur zu schmelzen beginnt und in dem Eingang zur Ventilbohrung 7 eingesetzt sein kann.
Ziel der Auslegung ist, dass bei Überschreiten der eingestellten Temperatur das thermische Schmelzringelement 2 zu schmelzen beginnt und sich das Widerlager des druckbeaufschlagten Filterelements 3 auflöst. Das Widerlager kann eine Distanz zur Ventilbohrung 7 darstellen und ein gutes Durchströmen des Filterelements 3 bewirken oder gewährleisten.
Dafür kann im Eingangsbereich, welcher dem Behälterinnenbereich zugewandt sein kann, der Durchmesser der Ventilbohrung 7 etwas vergrößert sein als beim Ausgang der Ventilbohrung 7 (am gegenüberliegenden Ende dieser) und in diesen breiteren Durchmesser das Schmelzringelement 2 eingesetzt sein. In axialer Richtung kann dann der Aufsatz 3a des Filterelements 3 auf das Schmelzringelement 2 anschließen. Die axiale Richtung entspricht einer Geraden durch die Öffnung Al entlang des Behälterzulaufs BZ und der Ventilbohrung 7. Über der Schmelztemperatur kann dann das Schmelzringelement 2 schmelzen und schon beim Erweichen in die Ventilbohrung 7 eingedrückt werden. Der freiwerdende Bereich in der Ventilbohrung 7, in welcher das Schmelzringelement 2 im intakten Zustand war, kann dann dazu dienen, den Aufsatz 3a aufzunehmen. Am Ende des Aufsatzes 3a, der Filteraufnahme zugewandt, kann dann die Dichtkante 11 anliegen und mit dem Filterelement 3 und dem Aufsatz 3a in Richtung der Ventilbohrung 7 bewegt werden und die Dichtkante 11 dann an die Dichtfläche DF aufsetzen und den Fluss des Mediums durch die Ventilbohrung 7 unterbinden, teilweise oder vollständig. Der Aufsatz 3a kann dabei einen kreisrunden Querschnitt mit einem axial verlaufenden Durchloch im Innenbereich und einem oder mehreren Löchern im Mantelbereich umfassen. Befindet sich der Aufsatz 3a noch vor der Ventilbohrung 7 kann das Medium von einem radialen Außenbereich um das Filterelement 3 und um den Aufsatz 3a durch das Loch L oder die Löcher, beispielsweise vier, im Mantelbereich des Aufsatzes 3a in den axialen Innenbereich strömen und weiter in die Ventilbohrung 7 gelangen. Das Loch kann etwa gebohrt sein. Wird er Aufsatz 3a in den Bereich geschoben, den das Schmelzringelement 2 freigibt, unterbindet die Dichtfläche DF dass das Medium vom radialen Außenbereich um das Filterelement 3 zum Mantelbereich des Aufsatzes 3a gelangen kann, da die Dichtfläche DF und die Dichtkante 11 beim aneinander Aufliegen den radialen Außenbereich um das Filterelement 3 von der Ventilbohrung 7 trennen können.
Dabei ist das Schmelzringelement 2 vorteilhaft platzsparend in der Öffnung Al angebracht, etwa im Flaschenhals des Behälters B, insbesondere in der Ventilbohrung 7, was vorteilhaft auch innerhalb einer Sicherheitstankventilbaugruppe und direkt am Filterelement 3 integriert sein kann. Die Ventilvorrichtung 10 mit der Ventilfassung 1 kann somit eine Sicherheitstankventilbaugruppe darstellen. Über die im Normalbetrieb anliegenden Druckverhältnisse P1>P2, also Innendruck des Behälters größer als der Außendruck oder größer als der Druck in der Ventilbohrung 7, kann das Filterelement 3, insbesondere die metallische Filteraufnahme 9 gegen das Schmelzringelement 2 gedrückt werden, wobei das intakte Schmelzringelement 2 als Widerlager für das Filterelement 3 dienen kann. Solange die maximalen Temperaturen, die in einem Lastenheft definierten Vorgaben nicht überschreiten, bleibt das Schmelzringelement 2 vorteilhaft intakt und wirkt als Widerlager das Filterelements 3 und kann diese in ihrer Position halten.
Die Filteraufnahme 9 kann dabei eine Doppelfunktion einnehmen. Neben der Fixierung und Führung des Mediums, etwa Gas, am Filterelement 3, dient die Filteraufnahme 9 als Schließ- und Dichtelement über die Dichtfläche DF und die Dichtkante 11 wenn das Schmelzringelement 2 geschmolzen ist.
Sobald das Schmelzringelement 2 aufgrund der Überschreitung der vordefinierten kritischen Temperatur zu erweichen beginnt, können die Schmelzreste aufgrund der Flächenpressung, über die Filteraufnahme 9 in die Bohrung des Ventilzulaufs 7 gedrückt werden.
Auch die metallische Filteraufnahme 9 kann eine Doppelfunktion aufweisen. Neben der Aufnahme, Positionierung des Filterelements 3, insbesondere des Filterstücks 5, kann auch noch eine Lenkung des (Luft)stroms (etwa ein Gasstrom oder ein Medienstrom) durch das Filterelement vollzogen werden, damit kann eine neue zusätzliche „Sicherheits-Ventilfunktion“ in die Filteraufnahme 9 integriert sein. Nachdem der Tankdruck im Behälter (Innendruck), bis auf den Betankungszustand, immer höher sein kann als der Außendruck, etwa größer als ein Systemdruck eines Treibstoffsystems, wenn das Medium den Treibstoff darstellt,, dass mit dem Medium über die Ventilvorrichtung versorgt werden kann, kann das Filterelement 3 in Richtung des Schmelzringelements 2 gedrückt werden, ohne dass eine zusätzliche Feder notwendig ist. In dem Behälterzulauf BZ kann anliegend an die Filterführung 4 eine Feder 6 eingebaut sein, wobei diese auf das Strombegrenzungsventil der Ventilvorrichtung 10 (etwa für deren Kraft bei Druckwirkung) abgestimmt sein kann und muss bei ihrer Auslegung nicht die Filtervorspannung berücksichtigen. Bei fehlendem Schmelzringelement 2 kann je nach konstruktiver Auslegung sich das ganze Filterelement 3 oder nur Teile davon in axialer Richtung bewegen, vorteilhaft zumindest die Filteraufnahme 9. Solang bis die Dichtkante 11 an der Dichtfläche DF anliegt kann dies den Fluss des Mediums unterbinden und in die Ventilbohrung 7 kann dann kein oder nur wenig von dem Medium aus dem Tank (Behälter B) mehr einströmen. Da der Tankdruck (Innendruck im Behälter) systembedingt weiterhin größer als P2 sein kann, kann der Innendruck die Ventilfassung zuverlässig geschlossen halten.
Das Medium kann das Filterelement in dessen Inneren durchströmen und durch die Seitenwände des Filterelements radial nach außen treten und das Medium kann dabei gefiltert werden. Um in die Ventilbohrung 7 gelangen zu können muss das Medium vorteilhaft wieder durch die Löcher L oder durch das Loch L radial nach innen geleitet werden um in die Ventilbohrung 7 zu gelangen, was vorteilhaft nur bei intaktem, oder zumindest nicht vollständig geschmolzenem Schmelzringelement 2 gewährleistet sein kann.
Eine Ventilvorrichtung 10 mit einer Ventilfassung 1 als Sicherheitstankventilbaugruppe kann trotz der neuen Zusatzfunktion des Schmelzringelements 2 weiterhin einfach und kostengünstig aufgebaut sein und eine hohe Dichtheit, etwa für Gasdruckbehälter, aufweisen. Gleichzeitig kann die Gefahr eines Berstens oder Versagen der Tankstrukturen verringert oder gar vollständig unterbunden werden. Der Vorteil der Anordnung mit dem Schmelzringelement 2 liegt darin, dass dies eine einfache, kostengünstige und sehr wirkungsvolle Umsetzung in der Praxis darstellen kann. Über die Legierungsbestandteile lässt sich bei niedrigschmelzenden Legierungen der erforderliche Schmelzpunkt präzise einstellen, bei welchen das Material seine Festigkeit verliert und den Prozess in Bewegung setzt. Aufgrund der metallischen Eigenschaften kann das Schmelzringelement 2 in seiner Form bzgl. Festigkeit und Funktion beliebig gestaltet werden. Die einfachen Verarbeitungsprozesse (Gießen, Pressen, Kaltumformen, spanende Bearbeitung...) sind im Handling als Schüttgut möglich. Seine Handhabung gegenüber den sonst üblichen Glasampullen ist sehr robust.
Gegenüber bekannten Ventilen kann ein zusätzlicher Aufwand auch gering gehalten werden. Dabei kann bei der Herstellung der zusätzliche Aufwand darin bestehen, dass neben den zusätzlich benötigten Schmelzringelement 2 ein Absatz FB in der Ventilbohrung 7 eingedreht werden kann, welcher einen verbreiterten Durchmesser der Ventilbohrung 7 darstellen kann und den Bereich für das Schmelzringelement 2 darstellen kann. Auch die zusätzliche angedrehte Dichtkante 11 an der Filteraufnahme 9 stellt nur einen geringen Mehraufwand gegenüber bekannten Ventilen dar. Konstruktiv kann die Dichtkante 11 an der vorzugsweise metallischen Filteraufnahme 9 über eine Beisskante oder anderen Geometrien angebracht und ausgestaltet werden, sodass die erforderliche Dichtwirkung auch bei geringen Tankdrücken ausreichend sein kann.
Aufgrund der neuen Absicherung mittels des Schmelzringelements ist es möglich den Pfad in den Ventilzulauf und der Ventilbohrung, bei Erhöhung über kritische Temperaturen, aktiv zumindest teilweise zu verschließen, da sich das Element innerhalb der Öffnung, etwa des Flaschenhalses, des Behälters (Drucktanks) befinden kann.
Fig. 3 zeigt eine Blockdarstellung von Verfahrensschritten des Verfahrens zum Herstellen einer Ventilfassung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Bei dem Verfahren erfolgt ein Bereitstellen S1 eines Gehäuses mit einer Ventilbohrung und einem Behälterzulauf, welche aneinander anliegen und zusammen einen Kanal für ein Medium aus dem Behälter bilden, wobei das Gehäuse in der Öffnung fixiert wird und wobei ein Medium aus dem Behälter durch die Ventilbohrung leitbar ist; ein Bereitstellen S2 eines Filterelements, welches in dem Behälterzulauf und anliegend an die Ventilbohrung angeordnet wird; ein Bereitstellen S3 eines Schmelzringelements, welches in dem Gehäuse und zwischen der Ventilbohrung und dem Filterelement angeordnet wird und welches oberhalb einer vorbestimmten Schmelztemperatur schmelzbar ist, wobei das Gehäuse zumindest eine Dichtfläche in der Ventilbohrung umfasst, wobei aus den druckbeaufschlagten Behälter eine Kraftwirkung auf das Filterelement in Richtung des Schmelzringelements erzeugbar ist und bei intaktem Schmelzringelement ein Medium aus dem Behälter durch das Filterelement und aus der Ventilbohrung herausleitbar ist und bei geschmolzenem Schmelzringelement das Filterelement durch die Kraftwirkung auf die Dichtfläche aufdrückbar ist und ein Austreten des Mediums durch das Filterelement und somit aus der Ventilbohrung unterbindbar ist. Obwohl die vorliegende Erfindung anhand des bevorzugten Ausführungsbeispiels vorstehend vollständig beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.

Claims

Ansprüche
1. Ventilfassung (1) für einen druckbeaufschlagten Behälter (B), welche in einer Öffnung (Al) des Behälters (B) fixierbar ist, umfassend;
- ein Gehäuse (G) mit einer Ventilbohrung (7) und einem Behälterzulauf (BZ), beide in einer axialen Richtung durch das Gehäuse und durch die Öffnung verlaufend, welche aneinander anliegen und zusammen einen Kanal für ein Medium aus dem Behälter (B) bilden, wobei das Gehäuse (G) in der Öffnung (Al) fixierbar ist und wobei ein Medium aus dem Behälter (B) durch die Ventilbohrung (7) leitbar ist;
- ein Filterelement (3), welches in dem Behälterzulauf (BZ) und anliegend an die Ventilbohrung (7) angeordnet ist;
- ein Schmelzringelement (2), welches in dem Gehäuse (G) und zwischen der Ventilbohrung (7) und dem Filterelement (3) angeordnet ist und welches oberhalb einer vorbestimmten Schmelztemperatur schmelzbar ist;
- zumindest eine Dichtfläche (DF) in der Ventilbohrung (7), wobei aus den druckbeaufschlagten Behälter (B) eine Kraftwirkung auf das Filterelement (3) in Richtung des Schmelzringelements (2) erzeugbar ist und bei intaktem Schmelzringelement (2) ein Medium aus dem Behälter (B) durch das Filterelement (3) und aus der Ventilbohrung (7) herausleitbar ist und bei geschmolzenem Schmelzringelement (2) das Filterelement (3) durch die Kraftwirkung auf die Dichtfläche (DF) aufdrückbar ist und ein Austreten des Mediums durch das Filterelement (3) und somit aus der Ventilbohrung (7) unterbindbar ist.
2. Ventilfassung (1) nach Anspruch 1, bei welcher das Filterelement (3) einen Aufsatz (3a) mit zumindest einem Loch (L) umfasst, durch welches das Medium von dem Filterelement (3) in die Ventilbohrung (7) leitbar ist, wobei der Aufsatz (3a) der Ventilbohrung (7) zugewandt ist und eine, bezüglich der axialen Richtung, radiale Ausdehnung aufweist, welche geringer oder gleich ist als ein Durchmesser des Schmelzringelements (2), wobei bei geschmolzenem Schmelzringelement (2) der Aufsatz (3a) in einen Bereich bewegbar ist, der von dem intaktem Schmelzringelement (2) ausfüllbar ist und dabei das Loch (L) für das Durchströmen vom Medium verschließbar ist.
3. Ventilfassung (1) nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher das Filterelement (3) eine Filterführung (4) und ein Filterstück (5) umfasst, wobei die Filterführung (4) in dem Gehäuse (G) im Behälterzulauf (BZ) befestigt ist, und das Filterstück (5) in einem Innenbereich der Filterführung (4) fixiert ist, wobei das Filterstück (5) von dem Medium durchströmbar und das Medium von dem Filterstück (5) filterbar ist.
4. Ventilfassung (1) nach Anspruch 3, bei welcher das Filterelement (3) eine Filteraufnahme (9) umfasst, welche das Filterstück (5) in Richtung der Ventilbohrung (7) in einem axialen Innenbereich abdeckt und eine Dichtkante (11) umfasst, welche bei geschmolzenem Schmelzringelement (2) mit der Dichtfläche (DF) in Kontakt bringbar ist.
5. Ventilfassung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welcher die Dichtfläche (DF) ein Metall umfasst und zumindest jener Bereich des Filterelements (3), welcher beim geschmolzenen Schmelzringelement (2) mit der Dichtfläche in Kontakt bringbar ist, auch ein Metall umfasst.
6. Ventilfassung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, welche für den Behälter (B) als Gastank ausgelegt ist und dabei die vorbestimmten Schmelztemperatur größer oder gleich 110°C oder größer oder gleich 400°C ist.
7. Ventilvorrichtung (10) umfassend
- eine Ventilfassung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6; und
- ein Verschlussventil (8), welches an dem Gehäuse (G) der Ventilfassung (1) angeordnet ist und die Ventilfassung (1) gegenüber einer Außenumgebung des Behälters (B) abdeckt, wobei das Medium bei intaktem Schmelzring über das Verschlussventil (8) nach Außen ablassbar ist.
8. Ventilvorrichtung (10) nach Anspruch 7, bei welchem das Verschlussventil (8) ein Sicherheitsmagnetventil umfasst.
9. Ventilvorrichtung (10) nach Anspruch 7 oder 8, welche eine Betankungsöffnung (WS) umfasst, über welche der Behälter (B) mit dem Medium und durch die Ventilfassung (1) betankbar ist.
10. Verfahren zum Herstellen einer Ventilfassung (1) für einen druckbeaufschlagten Behälter (B) umfassend die Schritte:
- Bereitstellen (Sl) eines Gehäuses (G) mit einer Ventilbohrung (7) und einem Behälterzulauf (BZ), welche aneinander anliegen und zusammen einen Kanal für ein Medium aus dem Behälter (B) bilden, wobei das Gehäuse (G) in der Öffnung (Al) fixiert wird und wobei ein Medium aus dem Behälter (B) durch die Ventilbohrung (7) leitbar ist;
- Bereitstellen (S2) eines Filterelements (3), welches in dem Behälterzulauf (BZ) und anliegend an die Ventilbohrung (7) angeordnet wird;
- Bereitstellen (S3) eines Schmelzringelements (2), welches in dem Gehäuse (G) und zwischen der Ventilbohrung (7) und dem Filterelement (3) angeordnet wird und welches oberhalb einer vorbestimmten Schmelztemperatur schmelzbar ist, wobei das Gehäuse (G) zumindest eine Dichtfläche in der Ventilbohrung (7) umfasst, wobei aus den druckbeaufschlagten Behälter (B) eine Kraftwirkung auf das Filterelement (3) in Richtung des Schmelzringelements (2) erzeugbar ist und bei intaktem Schmelzringelement (2) ein Medium aus dem Behälter (B) durch das Filterelement (3) und aus der Ventilbohrung (7) herausleitbar ist und bei geschmolzenem Schmelzringelement (2) das Filterelement (3) durch die Kraftwirkung auf die Dichtfläche aufdrückbar ist und ein Austreten des Mediums durch das Filterelement (3) und somit aus der Ventilbohrung (7) unterbindbar ist.
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