WO2022028858A1 - Bleed screw, safety assembly and compressed gas container - Google Patents

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WO2022028858A1
WO2022028858A1 PCT/EP2021/069978 EP2021069978W WO2022028858A1 WO 2022028858 A1 WO2022028858 A1 WO 2022028858A1 EP 2021069978 W EP2021069978 W EP 2021069978W WO 2022028858 A1 WO2022028858 A1 WO 2022028858A1
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screw
compressed gas
bleed screw
housing
safety assembly
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PCT/EP2021/069978
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Udo Schaich
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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a vent screw for a compressed gas tank.
  • the vent screw is preferably integrated into a safety assembly for a compressed gas tank, so that a safety assembly and a pressurized gas tank are each specified with a vent screw according to the invention.
  • Compressed gas tanks are used in mobile applications to store hydrogen or natural gas.
  • Hydrogen is required, for example, in a fuel cell vehicle to operate the fuel cell system.
  • the respective gas is stored under high pressure in the compressed gas tank.
  • the pressure can be up to 900 bar. Due to the high pressures, high safety requirements are therefore placed on a compressed gas container.
  • Safety solenoid valves which are closed when de-energized, are generally used to close a pressurized gas container. This ensures that no gas escapes if there is no power supply, for example due to an accident or a defect such as a broken cable.
  • a pressurized gas tank must be secured against critical increases in temperature and pressure.
  • the pressurized gas tank must also be able to be depressurized.
  • a pressurized gas tank is additionally equipped with a vent valve, via which pressurized gas can be released from the tank if necessary.
  • each compressed gas container must be equipped with at least one safety valve directly on or in the container.
  • the term “container” can refer both to an individual bottle and to a bundle of bottles. In the case of several individual cylinders or pressurized gas containers which together form a pressurized gas reservoir, a large number of valves can therefore be prescribed. This affects the complexity and the costs of such a compressed gas accumulator.
  • each pressurized gas container is not only to be equipped with a safety valve, but also with other valves and/or safety components, such as a manually operated vent screw and/or a bursting disc.
  • the valves and/or safety components are therefore usually combined into a safety assembly and installed as a unit.
  • the object of the present invention is to further reduce the complexity of such a safety assembly for a compressed gas container.
  • An assembly is to be provided which can be produced as simply, compactly and inexpensively as possible.
  • the assembly should meet all safety requirements with regard to gas tightness.
  • vent screw with the features of claim 1 and the safety assembly with the features of claim 7 are proposed.
  • Advantageous developments of the invention can be found in the respective dependent claims.
  • a pressurized gas container with such a vent screw or with such a safety assembly is specified.
  • a venting screw for a compressed gas tank having - an external thread for screwing into a threaded bore of a housing, - an axial bore passing through the bleed screw to form an outflow channel,
  • a bursting disc inserted into the axial bore to close the outflow channel.
  • a vent screw with an integrated bursting disc is proposed.
  • the proposed venting screw can therefore not only be used for venting, but also - due to the integrated bursting disc - to reduce excess pressure.
  • Functional integration means that a bursting disc as a separate component can be dispensed with. Instead of two safety components, only one component needs to be installed, namely the vent screw with integrated bursting disc. In this way, the manufacturing and assembly costs can be reduced. At the same time, installation space and weight can be saved.
  • the functional integration has a particularly advantageous effect when the vent screw according to the invention is used in a safety assembly for a compressed gas tank. In this case, a particularly compact assembly can be created, since the number of connecting and/or connection bores required can also be reduced. In addition, a cost advantage is achieved.
  • vent screw and bursting disc can be easily pre-assembled and thus set up and delivered outside of a production line. If the bursting disc ruptures in the event of damage, the vent screw with integrated bursting disc can be easily exchanged and replaced. By making simple adjustments to the external dimensions and/or the pressure level, the unit consisting of the vent screw and bursting disc can also be transferred to other product areas and used there.
  • the bursting disk is axially supported in the direction of flow of the outflowing compressed gas on a radially extending shoulder of the axial bore directly or indirectly via a sealing ring. Since the pressure at the bursting disc is the same as that in the pressurized gas container, a compressive force acts on the bursting disc, which counteracts the bursting disc presses the paragraph or against the sealing ring. In this way, with an intact bursting disk, the axial bore is sealed, which prevents unwanted gas escaping. If the bursting disc is axially supported indirectly via a sealing ring on the shoulder, the sealing effect is further optimized. Alternatively, the sealing effect can be optimized by means of a biting or sealing edge. However, it must be ensured that the bursting disc is not damaged by the biting or sealing edge. Because an injury or damage to the bursting disc would lead to a leak and thus to a gas escape.
  • the bursting disc be held in position by a clamping collar of the venting screw and/or an inserted annular hold-down device.
  • the clamping collar and/or the hold-down device are preferably arranged on the side of the bursting disk facing away from the step or sealing ring. This means that the bursting disc is supported or held on both sides.
  • the clamping force of the clamping collar and/or the holding force of the hold-down device can also be used to press the bursting disc against the shoulder or the sealing ring independently of the gas pressure present. This additionally increases the tightness.
  • a further seal is achieved via the sealing contour formed on the bleed screw.
  • the sealing contour can be conically shaped, for example.
  • the sealing seat of the housing can also be conical.
  • the sealing contour is preferably formed on a sealing body which is inserted, preferably pressed or screwed, into a front-side recess of the venting screw. Torque decoupling can be effected via the sealing body when the venting screw is screwed into the housing, which ensures that the bursting disk is only exposed to axial forces and not torsional forces. This could lead to injury or damage to the bursting disc.
  • the bleeder screw has a contact shoulder surrounding the sealing contour on the face side.
  • the contact shoulder acts preferably with a paragraph in Housing together, to which the contact shoulder comes to rest when screwing the bleed screw into the housing.
  • the deformation of the sealing contour can be set via the maximum screw-in depth, which comes into contact with the sealing seat when the venting screw is screwed into the housing. In this way, a maximum sealing force can be achieved.
  • the venting screw preferably has at least one recess for inserting a screwing tool at its end facing away from the sealing contour.
  • this is preferably arranged in the middle and has a carrier profile, for example in the form of a hexagon socket.
  • the screwing tool is an Allen key.
  • two or more eccentrically arranged recesses can also be provided, into which a screwing tool with a corresponding number of pins can be inserted.
  • the bleeder screw can have an external key surface, for example in the form of an external hexagon, for applying a screwing tool at its end facing away from the sealing contour.
  • a safety assembly for a compressed gas tank which includes a housing and a vent screw according to the invention.
  • the vent screw is screwed into a threaded hole in the housing.
  • the use of a venting screw according to the invention with an integrated bursting disc enables the safety assembly to be designed in a particularly compact manner, since the bursting disc is no longer a separate safety component.
  • the number of connecting and/or connection bores in the housing can be reduced since the bursting disk is acted upon by pressurized gas via the axial bore of the venting screw. If the bursting disc bursts due to overpressure, the vent screw and bursting disc unit can simply be unscrewed and replaced.
  • a throttle bore or throttle is preferably formed in the housing, which is upstream of the threaded bore for receiving the vent screw. If the venting screw is removed from the threaded hole to vent the pressurized screwed, the stored compressed gas escapes to the outside via the throttle bore or throttle and the threaded bore.
  • the throttle bore or throttle limits the flow rate so that the pressurized gas tank is vented in a controlled manner. This can prevent damage to adjacent areas.
  • At least one valve preferably a shut-off valve and/or a temperature-limiting valve, is preferably inserted into the housing.
  • the shut-off valve can be either a safety solenoid valve that is closed when de-energized or a manually operable shut-off valve. All valves and/or safety components to be provided on or in the pressure vessel can thus be compactly combined and installed as a unit. This reduces the assembly effort, which also has a cost-reducing effect.
  • a compressed gas container in particular for storing hydrogen or natural gas, with a vent screw according to the invention and/or with a safety assembly according to the invention is proposed.
  • the vent screw or the safety assembly can be installed directly on or in the compressed gas tank, so that all legal requirements regarding safety are met.
  • the space requirement of the compressed gas container can be reduced. In a mobile application of the compressed gas tank, this proves to be particularly advantageous since the available construction space is limited here.
  • Fig. 1 shows a schematic longitudinal section through a safety assembly for a compressed gas tank with a vent screw according to the invention
  • FIG. 2 shows an enlarged section of FIG. 1 in the area of the vent screw.
  • the safety assembly 16 for a compressed gas container, shown as an example in FIG. 1, comprises a housing 4, in which several safety components are inserted. These include a manually operable shut-off valve 18, a temperature limiting valve 19 and a vent screw 1 according to the invention with an integrated bursting disc 7. Due to the selected arrangement of the safety components, the number of connecting and/or connection bores required is small.
  • the connection bore, via which the bleed screw 1 is connected to the pressure P2 in the compressed gas tank, is designed as a throttle bore 17 in the present case. This limits the flow rate of the compressed gas during venting. To vent the vent screw 1 is simply unscrewed from a threaded hole 3 of the housing 4 by hand.
  • the bleed screw 1 has an external thread 2 which is adapted to the threaded bore 3 of the housing 4 .
  • Compressed gas can escape from the compressed gas tank by unscrewing the vent screw 1. The compressed gas escapes because the pressure p2 in the compressed gas tank is greater than the pressure pi in the environment. Compressed gas flows out of the compressed gas tank until the pressure P2 has equalized the pressure pi outside the compressed gas tank.
  • the bleed screw 1 can also be used to relieve excess pressure.
  • the pressure applied to the bursting disk 7 also increases until the bursting disk 7 ruptures.
  • the tearing bursting disc 7 opens an axial bore 5 formed in the bleed screw 1, so that compressed gas escapes from the compressed gas tank and the overpressure is reduced.
  • the bursting disc 7 is supported in the axial direction indirectly via a sealing ring 9 on a shoulder 8 of the axial bore 5.
  • a clamping collar 10 and a hold-down device 11 press the bursting disk 7 against the sealing ring 9.
  • the bursting disk 7 is thus held securely.
  • the axial bore 5 is sealed off via the sealing ring 9 so that no compressed gas can escape to the outside via the axial bore 5 .
  • Another seal is made using a sealing con- tur 6 is reached, which is formed on a sealing body 12, which is inserted into a front-side recess 13 of the bleed screw 1, for example pressed or screwed.
  • the sealing contour 6 has a conical shape and is adapted to the conical shape of a sealing seat 20 formed in the housing 4 .
  • the sealing body 12 is pressed into the sealing seat 20 until a front contact shoulder 14 of the bleeder screw 1 comes to rest against a shoulder 21 of the housing. In this way, maximum sealing force is achieved.
  • the bleeder screw 1 has a frontal recess 15 which has a carrier profile in the form of an Allen key for an Allen key. The recess 15 thus simplifies the screwing of the bleed screw 1 into the threaded bore 3 of the housing 4.

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Abstract

The invention relates to a bleed screw (1) for a compressed gas container, having - an outer thread (2) for screwing into a threaded bore (3) of a housing (4), - an axial bore (5) which passes through the bleed screw (1) for forming a discharge channel, - an end-face sealing contour (6) which surrounds the axial bore (5) and - a burst disc (7) which is inserted into the axial bore (5) for closing the discharge channel. The invention additionally relates to a safety assembly (16) and to a compressed gas container, each of which comprises a bleed screw (1) according to the invention.

Description

Beschreibung description
Entlüftungsschraube, Sicherheitsbaugruppe und Druckgasbehälter Vent screw, safety assembly and pressurized gas tank
Die Erfindung betrifft eine Entlüftungsschraube für einen Druckgasbehälter. Die Entlüftungsschraube ist vorzugsweise in eine Sicherheitsbaugruppe für einen Druckgasbehälter integriert, so dass ferner eine Sicherheitsbaugruppe sowie ein Druckgasbehälter jeweils mit einer erfindungsgemäßen Entlüftungsschraube angegeben werden. The invention relates to a vent screw for a compressed gas tank. The vent screw is preferably integrated into a safety assembly for a compressed gas tank, so that a safety assembly and a pressurized gas tank are each specified with a vent screw according to the invention.
Stand der Technik State of the art
Druckgasbehälter gelangen in mobilen Anwendungen zum Speichern von Wasserstoff oder Erdgas zum Einsatz. Wasserstoff wird beispielsweise in einem Brennstoffzellenfahrzeug zum Betreiben des Brennstoffzellensystems benötigt. Das jeweilige Gas wird im Druckgasbehälter unter hohem Druck gespeichert. Bei Wasserstoff kann beispielsweise der Druck bis zu 900 bar betragen. Aufgrund der hohen Drücke werden daher an einen Druckgasbehälter hohe Sicherungsanforderungen gestellt. Compressed gas tanks are used in mobile applications to store hydrogen or natural gas. Hydrogen is required, for example, in a fuel cell vehicle to operate the fuel cell system. The respective gas is stored under high pressure in the compressed gas tank. In the case of hydrogen, for example, the pressure can be up to 900 bar. Due to the high pressures, high safety requirements are therefore placed on a compressed gas container.
Zum Verschließen eines Druckgasbehälters werden in der Regel Sicherheitsmagnetventile eingesetzt, die im stromlosen Zustand geschlossen sind. Dadurch ist sichergestellt, dass bei fehlender Stromzufuhr, zum Beispiel aufgrund eines Unfalls oder Defekts, wie beispielsweise einem Kabelbruch, kein Gas austritt. Safety solenoid valves, which are closed when de-energized, are generally used to close a pressurized gas container. This ensures that no gas escapes if there is no power supply, for example due to an accident or a defect such as a broken cable.
Darüber hinaus muss ein Druckgasbehälter gegen kritische Temperatur- und Druckerhöhungen abgesichert werden. Zu Überprüfungs- und/oder Reparaturzwecken muss zudem der Druckgasbehälter in einen drucklosen Zustand überführbar sein. In der Regel ist daher ein Druckgasbehälter zusätzlich mit einem Entlüftungsventil ausgestattet, über welches bei Bedarf Druckgas aus dem Behälter abgelassen werden kann. Nach den einschlägigen gesetzlichen Vorgaben muss jeder Druckgasbehälter mit mindestens einem Sicherheitsventil direkt am oder im Behälter ausgestattet sein. Der Begriff „Behälter“ kann sich dabei sowohl auf eine Einzelflasche als auch auf ein Flaschenbündel beziehen. Bei mehreren Einzelflaschen bzw. Druckgasbehältern, die gemeinsam einen Druckgasspeicher ausbilden, kann demnach eine Vielzahl an Ventilen vorgeschrieben sein. Dies wirkt sich auf die Komplexität und die Kosten eines derartigen Druckgasspeichers aus. In addition, a pressurized gas tank must be secured against critical increases in temperature and pressure. For inspection and/or repair purposes, the pressurized gas tank must also be able to be depressurized. As a rule, therefore, a pressurized gas tank is additionally equipped with a vent valve, via which pressurized gas can be released from the tank if necessary. According to the relevant legal requirements, each compressed gas container must be equipped with at least one safety valve directly on or in the container. The term “container” can refer both to an individual bottle and to a bundle of bottles. In the case of several individual cylinders or pressurized gas containers which together form a pressurized gas reservoir, a large number of valves can therefore be prescribed. This affects the complexity and the costs of such a compressed gas accumulator.
Die Komplexität steigt, wenn jeder Druckgasbehälter nicht nur mit einem Sicherheitsventil, sondern darüber hinaus mit weiteren Ventilen und/oder Sicherheitskomponenten, wie beispielsweise einer manuell betätigbaren Entlüftungsschraube und/oder einer Berstscheibe, ausgestattet werden soll. Zur Reduzierung der Komplexität werden daher üblicherweise die Ventile und/oder Sicherheitskomponenten zu einer Sicherheitsbaugruppe zusammengefasst und als Einheit verbaut. The complexity increases if each pressurized gas container is not only to be equipped with a safety valve, but also with other valves and/or safety components, such as a manually operated vent screw and/or a bursting disc. In order to reduce complexity, the valves and/or safety components are therefore usually combined into a safety assembly and installed as a unit.
Ausgehend von dem vorstehend genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Komplexität einer derartigen Sicherheitsbaugruppe für einen Druckgasbehälter weiter herabzusetzen. Es soll eine Baugruppe bereitgestellt werden, die möglichst einfach, kompakt und kostengünstig herstellbar ist. Darüber hinaus soll die Baugruppe alle Sicherheitsanforderungen bezüglich Gasdichtheit erfüllen. Proceeding from the prior art mentioned above, the object of the present invention is to further reduce the complexity of such a safety assembly for a compressed gas container. An assembly is to be provided which can be produced as simply, compactly and inexpensively as possible. In addition, the assembly should meet all safety requirements with regard to gas tightness.
Zur Lösung der Aufgabe werden die Entlüftungsschraube mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie die Sicherheitsbaugruppe mit den Merkmalen des Anspruchs 7 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den jeweiligen Unteransprüchen zu entnehmen. Ferner wird ein Druckgasbehälter mit einer derartigen Entlüftungsschraube bzw. mit einer derartigen Sicherheitsbaugruppe angegeben. To solve the problem, the vent screw with the features of claim 1 and the safety assembly with the features of claim 7 are proposed. Advantageous developments of the invention can be found in the respective dependent claims. Furthermore, a pressurized gas container with such a vent screw or with such a safety assembly is specified.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of Invention
Vorgeschlagen wird eine Entlüftungsschraube für einen Druckgasbehälter, aufweisend - ein Außengewinde zum Einschrauben in eine Gewindebohrung eines Gehäuses, - eine die Entlüftungsschraube durchsetzende Axialbohrung zur Ausbildung eines Abströmkanals, A venting screw for a compressed gas tank is proposed, having - an external thread for screwing into a threaded bore of a housing, - an axial bore passing through the bleed screw to form an outflow channel,
- eine die Axialbohrung umgebende stirnseitige Dichtkontur sowie - An end face sealing contour surrounding the axial bore and
- eine in die Axialbohrung eingesetzte Berstscheibe zum Schließen des Abströmkanals. - A bursting disc inserted into the axial bore to close the outflow channel.
Vorgeschlagen wird demnach eine Entlüftungsschraube mit integrierter Berstscheibe. Die vorgeschlagene Entlüftungsschraube kann somit nicht nur zum Entlüften eingesetzt werden, sondern darüber hinaus - aufgrund der integrierten Berstscheibe - zum Überdruckabbau. Durch Funktionsintegration kann somit auf eine Berstscheibe als separates Bauteil verzichtet werden. Anstelle von zwei Sicherheitskomponenten muss nur noch eine Komponente, nämlich die Entlüftungsschraube mit integrierter Berstscheibe verbaut werden. Auf diese Weise können der Fertigungs- und Montageaufwand gesenkt werden. Zugleich können Bauraum und Gewicht eingespart werden. Besonders vorteilhaft wirkt sich die Funktionsintegration bei Einsatz der erfindungsgemäßen Entlüftungsschraube in einer Sicherheitsbaugruppe für einen Druckgasbehälter aus. Denn in diesem Fall kann eine besonders kompakte Baugruppe geschaffen werden, da zudem die Anzahl der erforderlichen Verbindungs- und/oder Anschlussbohrungen reduziert werden kann. Darüber hinaus wird ein Kostenvorteil erreicht. Accordingly, a vent screw with an integrated bursting disc is proposed. The proposed venting screw can therefore not only be used for venting, but also - due to the integrated bursting disc - to reduce excess pressure. Functional integration means that a bursting disc as a separate component can be dispensed with. Instead of two safety components, only one component needs to be installed, namely the vent screw with integrated bursting disc. In this way, the manufacturing and assembly costs can be reduced. At the same time, installation space and weight can be saved. The functional integration has a particularly advantageous effect when the vent screw according to the invention is used in a safety assembly for a compressed gas tank. In this case, a particularly compact assembly can be created, since the number of connecting and/or connection bores required can also be reduced. In addition, a cost advantage is achieved.
Die vorgeschlagene kompakte Baueinheit aus Entlüftungsschraube und Berstscheibe kann einfach vorkonfektioniert und somit außerhalb einer Fertigungslinie aufgebaut und angeliefert werden. Reißt im Schadensfall die Berstscheibe, kann die Entlüftungsschraube mit integrierter Berstscheibe einfach ausgetauscht und ersetzt werden. Durch einfache Anpassungen in Bezug auf die Außenabmessungen und/oder das Druckniveau kann die Baueinheit aus Entlüftungsschraube und Berstscheibe auch in andere Produktbereiche übertragen und dort eingesetzt werden. The proposed compact assembly of vent screw and bursting disc can be easily pre-assembled and thus set up and delivered outside of a production line. If the bursting disc ruptures in the event of damage, the vent screw with integrated bursting disc can be easily exchanged and replaced. By making simple adjustments to the external dimensions and/or the pressure level, the unit consisting of the vent screw and bursting disc can also be transferred to other product areas and used there.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Berstscheibe in Strömungsrichtung des abströmenden Druckgases an einem radial verlaufenden Absatz der Axialbohrung unmittelbar oder mittelbar über einen Dichtring axial abgestützt. Da an der Berstscheibe derselbe Druck anliegt, der auch im Druckgasbehälter herrscht, wirkt auf die Berstscheibe eine Druckkraft, welche die Berstscheibe gegen den Absatz bzw. gegen den Dichtring drückt. Auf diese Weise wird bei intakter Berstscheibe eine Abdichtung der Axialbohrung erreicht, die einen unerwünschten Gasaustritt verhindert. Sofern die Berstscheibe mittelbar über einen Dichtring am Absatz axial abgestützt ist, wird die Dichtwirkung weiter optimiert. Alternativ kann eine Optimierung der Dichtwirkung durch eine Beiß- oder Dichtkante realisiert werden. Es muss jedoch sichergestellt sein, dass die Berstscheibe durch die Beiß- oder Dichtkante nicht verletzt wird. Denn eine Verletzung oder Beschädigung der Berstscheibe würde zu einer Undichtigkeit und damit zu einem Gasaustritt führen. According to a preferred embodiment of the invention, the bursting disk is axially supported in the direction of flow of the outflowing compressed gas on a radially extending shoulder of the axial bore directly or indirectly via a sealing ring. Since the pressure at the bursting disc is the same as that in the pressurized gas container, a compressive force acts on the bursting disc, which counteracts the bursting disc presses the paragraph or against the sealing ring. In this way, with an intact bursting disk, the axial bore is sealed, which prevents unwanted gas escaping. If the bursting disc is axially supported indirectly via a sealing ring on the shoulder, the sealing effect is further optimized. Alternatively, the sealing effect can be optimized by means of a biting or sealing edge. However, it must be ensured that the bursting disc is not damaged by the biting or sealing edge. Because an injury or damage to the bursting disc would lead to a leak and thus to a gas escape.
In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Berstscheibe durch einen Klemmbund der Entlüftungsschraube und/oder einen eingelegten ringförmigen Niederhalter in Position gehalten wird. Der Klemmbund und/oder der Niederhalter sind vorzugsweise auf der dem Absatz bzw. Dichtring abgewandten Seite der Berstscheibe angeordnet. Das heißt, dass die Berstscheibe beidseits abgestützt bzw. gehalten ist. Über die Klemmkraft des Klemmbunds und/oder die Haltekraft des Niederhalters kann zudem die Berstscheibe unabhängig vom anliegenden Gasdruck gegen den Absatz oder den Dichtring gedrückt werden. Dies erhöht die Dichtheit zusätzlich. In a development of the invention, it is proposed that the bursting disc be held in position by a clamping collar of the venting screw and/or an inserted annular hold-down device. The clamping collar and/or the hold-down device are preferably arranged on the side of the bursting disk facing away from the step or sealing ring. This means that the bursting disc is supported or held on both sides. The clamping force of the clamping collar and/or the holding force of the hold-down device can also be used to press the bursting disc against the shoulder or the sealing ring independently of the gas pressure present. This additionally increases the tightness.
Eine weitere Abdichtung wird über die an der Entlüftungsschraube ausgebildete Dichtkontur erzielt. Diese dichtet gegen das Gehäuse, vorzugsweise gegen einen Dichtsitz im Gehäuse ab. Die Dichtkontur kann beispielsweise konisch geformt sein. Der Dichtsitz des Gehäuses kann ebenfalls konisch ausgebildet sein. A further seal is achieved via the sealing contour formed on the bleed screw. This seals against the housing, preferably against a sealing seat in the housing. The sealing contour can be conically shaped, for example. The sealing seat of the housing can also be conical.
Bevorzugt ist die Dichtkontur an einem Dichtkörper ausgebildet, der in eine stirnseitige Ausnehmung der Entlüftungsschraube eingesetzt, vorzugsweise eingepresst oder eingeschraubt, ist. Über den Dichtkörper kann beim Einschrauben der Entlüftungsschraube in das Gehäuse eine Drehmomententkopplung bewirkt werden, die sicherstellt, dass die Berstscheibe nur axialen Kräften und keinen Torsionskräften ausgesetzt ist. Denn diese könnten zu einer Verletzung bzw. Beschädigung der Berstscheibe führen. The sealing contour is preferably formed on a sealing body which is inserted, preferably pressed or screwed, into a front-side recess of the venting screw. Torque decoupling can be effected via the sealing body when the venting screw is screwed into the housing, which ensures that the bursting disk is only exposed to axial forces and not torsional forces. This could lead to injury or damage to the bursting disc.
Um die Einschraubtiefe der Entlüftungsschraube im Gehäuse zu begrenzen, wird vorgeschlagen, dass die Entlüftungsschraube stirnseitig eine die Dichtkontur umgebende Anlageschulter aufweist. Die Anlageschulter wirkt vorzugsweise mit einem Absatz im Gehäuse zusammen, an den die Anlageschulter beim Einschrauben der Entlüftungsschraube in das Gehäuse zur Anlage gelangt. Über die maximale Einschraubtiefe kann zugleich die Verformung an der Dichtkontur eingestellt werden, die beim Einschrauben der Entlüftungsschraube in das Gehäuse gegen zur Anlage am Dichtsitz gelangt. Auf diese Weise kann eine maximale Dichtkraft erreicht werden. In order to limit the screwing depth of the bleeder screw in the housing, it is proposed that the bleeder screw has a contact shoulder surrounding the sealing contour on the face side. The contact shoulder acts preferably with a paragraph in Housing together, to which the contact shoulder comes to rest when screwing the bleed screw into the housing. At the same time, the deformation of the sealing contour can be set via the maximum screw-in depth, which comes into contact with the sealing seat when the venting screw is screwed into the housing. In this way, a maximum sealing force can be achieved.
Des Weiteren bevorzugt weist die Entlüftungsschraube an ihrem der Dichtkontur abgewandten Ende mindestens eine Ausnehmung zum Einsetzen eines Schraubwerkzeugs auf. Im Falle einer einzigen Ausnehmung ist diese bevorzugt mittig angeordnet und weist ein Mitnahmeprofil auf, beispielsweise in Form eines Innensechskants. Das Schraubwerkzeug ist in diesem Fall ein Innensechskantschlüssel. Anstelle einer mittig angeordneten Ausnehmung können auch zwei oder mehr exzentrisch angeordnete Ausnehmungen vorgesehen sein, in welche ein Schraubwerkzeug mit einer entsprechenden Anzahl an Stiften eingesetzt werden kann. Alternativ kann die Entlüftungsschraube an ihrem der Dichtkontur abgewandten Ende eine außenliegende Schlüsselflächen, beispielsweise in Form eines Außensechskants, zum Ansetzen eines Schraubwerkzeugs aufweisen. Furthermore, the venting screw preferably has at least one recess for inserting a screwing tool at its end facing away from the sealing contour. In the case of a single recess, this is preferably arranged in the middle and has a carrier profile, for example in the form of a hexagon socket. In this case, the screwing tool is an Allen key. Instead of a centrally arranged recess, two or more eccentrically arranged recesses can also be provided, into which a screwing tool with a corresponding number of pins can be inserted. Alternatively, the bleeder screw can have an external key surface, for example in the form of an external hexagon, for applying a screwing tool at its end facing away from the sealing contour.
Zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe wird darüber hinaus eine Sicherheitsbaugruppe für einen Druckgasbehälter vorgeschlagen, die ein Gehäuse und eine erfindungsgemäße Entlüftungsschraube umfasst. Die Entlüftungsschraube ist dabei in eine Gewindebohrung des Gehäuses eingeschraubt. Die Verwendung einer erfindungsgemäßen Entlüftungsschraube mit integrierter Berstscheibe ermöglicht eine besonderes kompakte Ausbildung der Sicherheitsbaugruppe, da die Berstscheibe als separate Sicherheitskomponente entfällt. Ferner kann die Anzahl der Verbindungs- und/oder Anschlussbohrungen im Gehäuse reduziert werden, da die Berstscheibe über die Axialbohrung der Entlüftungsschraube mit Druckgas beaufschlagt wird. Nach einem Bersten der Berstscheibe aufgrund eines Überdrucks kann die Einheit aus Entlüftungsschraube und Berstscheibe einfach herausgeschraubt und ersetzt werden. In order to achieve the object mentioned at the outset, a safety assembly for a compressed gas tank is also proposed, which includes a housing and a vent screw according to the invention. The vent screw is screwed into a threaded hole in the housing. The use of a venting screw according to the invention with an integrated bursting disc enables the safety assembly to be designed in a particularly compact manner, since the bursting disc is no longer a separate safety component. Furthermore, the number of connecting and/or connection bores in the housing can be reduced since the bursting disk is acted upon by pressurized gas via the axial bore of the venting screw. If the bursting disc bursts due to overpressure, the vent screw and bursting disc unit can simply be unscrewed and replaced.
Bevorzugt ist im Gehäuse eine Drosselbohrung oder Drossel ausgebildet, die der Gewindebohrung zur Aufnahme der Entlüftungsschraube vorgelagert ist. Wird zum Entlüften des Druckgasbehälter die Entlüftungsschraube aus der Gewindebohrung heraus- geschraubt, entweicht gespeichertes Druckgas über die Drosselbohrung bzw. Drossel und die Gewindebohrung nach außen. Die Drosselbohrung bzw. Drossel begrenzt dabei die Strömungsgeschwindigkeit, so dass der Druckgasbehälter kontrolliert entlüftet wird. Dadurch können Beschädigungen in angrenzenden Bereichen vermieden werden. A throttle bore or throttle is preferably formed in the housing, which is upstream of the threaded bore for receiving the vent screw. If the venting screw is removed from the threaded hole to vent the pressurized screwed, the stored compressed gas escapes to the outside via the throttle bore or throttle and the threaded bore. The throttle bore or throttle limits the flow rate so that the pressurized gas tank is vented in a controlled manner. This can prevent damage to adjacent areas.
Ferner bevorzugt ist in das Gehäuse mindestens ein Ventil, vorzugsweise ein Absperrventil und/oder ein Temperaturbegrenzungsventil, eingesetzt. Bei dem Absperrventil kann es sich sowohl um ein stromlos geschlossenes Sicherheitsmagnetventil als auch um ein manuell betätigbares Absperrventil handeln. Alle am oder im Druckbehälter vorzusehenden Ventile und/oder Sicherheitskomponenten können somit kompakt zusammengefasst und als Einheit verbaut werden. Dadurch verringert sich der Montageaufwand, was sich zudem kostensenkend auswirkt. Furthermore, at least one valve, preferably a shut-off valve and/or a temperature-limiting valve, is preferably inserted into the housing. The shut-off valve can be either a safety solenoid valve that is closed when de-energized or a manually operable shut-off valve. All valves and/or safety components to be provided on or in the pressure vessel can thus be compactly combined and installed as a unit. This reduces the assembly effort, which also has a cost-reducing effect.
Des Weiteren wird ein Druckgasbehälter, insbesondere zur Bevorratung von Wasserstoff oder Erdgas, mit einer erfindungsgemäßen Entlüftungsschraube und/oder mit einer erfindungsgemäßen Sicherheitsbaugruppe vorgeschlagen. Die Entlüftungsschraube bzw. die Sicherheitsbaugruppe kann direkt am oder im Druckgasbehälter verbaut werden, so dass alle gesetzlichen Vorgaben hinsichtlich Sicherheit erfüllt werden. Zugleich kann aufgrund der Kompaktheit der Entlüftungsschraube mit integrierter Berstscheibe bzw. der Kompaktheit der Sicherheitsbaugruppe der Bauraumbedarf des Druckgasbehälters gesenkt werden. In einer mobilen Anwendung des Druckgasbehälters erweist sich dies als besonders vorteilhaft, da hier der zur Verfügung stehende Bau raum begrenzt ist. Furthermore, a compressed gas container, in particular for storing hydrogen or natural gas, with a vent screw according to the invention and/or with a safety assembly according to the invention is proposed. The vent screw or the safety assembly can be installed directly on or in the compressed gas tank, so that all legal requirements regarding safety are met. At the same time, due to the compactness of the venting screw with integrated bursting disk and the compactness of the safety assembly, the space requirement of the compressed gas container can be reduced. In a mobile application of the compressed gas tank, this proves to be particularly advantageous since the available construction space is limited here.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen: A preferred embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to the accompanying drawings. These show:
Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine Sicherheitsbaugruppe für einen Druckgasbehälter mit einer erfindungsgemäßen Entlüftungsschraube und Fig. 1 shows a schematic longitudinal section through a safety assembly for a compressed gas tank with a vent screw according to the invention and
Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt der Fig. 1 im Bereich der Entlüftungsschraube. Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen FIG. 2 shows an enlarged section of FIG. 1 in the area of the vent screw. Detailed description of the drawings
Die in der Fig. 1 beispielhaft dargestellte erfindungsgemäße Sicherheitsbaugruppe 16 für einen Druckgasbehälter umfasst ein Gehäuse 4, in das mehrere Sicherheitskomponenten eingesetzt sind. Diese umfassen ein manuell betätigbares Absperrventil 18, ein Temperaturbegrenzungsventil 19 sowie eine erfindungsgemäße Entlüftungsschraube 1 mit integrierter Bertscheibe 7. Durch die gewählte Anordnung der Sicherheitskomponenten ist die Anzahl der erforderlichen Verbindungs- und/oder Anschlussbohrungen gering. Die Anschlussbohrung, über welche die Entlüftungsschraube 1 an den Druck P2 im Druckgasbehälter angebunden ist, ist vorliegend als Drosselbohrung 17 ausgeführt. Diese begrenzt die Strömungsgeschwindigkeit des Druckgases während des Entlüftens. Zum Entlüften wird einfach die Entlüftungsschraube 1 aus einer Gewindebohrung 3 des Gehäuses 4 manuell herausgeschraubt. Die Entlüftungsschraube 1 weist hierzu ein Außengewinde 2 auf, das an die Gewindebohrung 3 des Gehäuses 4 angepasst ist. Durch Herausschrauben der Entlüftungsschraube 1 kann Druckgas aus dem Druckgasbehälter entweichen. Das Druckgas entweicht, da im Druckgasbehälter ein Druck p2 herrscht, der größer als ein Druck pi der Umgebung ist. Es strömt solange Druckgas aus dem Druckgasbehälter bis der Druck P2 sich dem Druck pi außerhalb des Druckgasbehälters angeglichen hat. The safety assembly 16 according to the invention for a compressed gas container, shown as an example in FIG. 1, comprises a housing 4, in which several safety components are inserted. These include a manually operable shut-off valve 18, a temperature limiting valve 19 and a vent screw 1 according to the invention with an integrated bursting disc 7. Due to the selected arrangement of the safety components, the number of connecting and/or connection bores required is small. The connection bore, via which the bleed screw 1 is connected to the pressure P2 in the compressed gas tank, is designed as a throttle bore 17 in the present case. This limits the flow rate of the compressed gas during venting. To vent the vent screw 1 is simply unscrewed from a threaded hole 3 of the housing 4 by hand. For this purpose, the bleed screw 1 has an external thread 2 which is adapted to the threaded bore 3 of the housing 4 . Compressed gas can escape from the compressed gas tank by unscrewing the vent screw 1. The compressed gas escapes because the pressure p2 in the compressed gas tank is greater than the pressure pi in the environment. Compressed gas flows out of the compressed gas tank until the pressure P2 has equalized the pressure pi outside the compressed gas tank.
Durch die integrierte Berstscheibe 7 kann die Entlüftungsschraube 1 zusätzlich zum Überdruckabbau eingesetzt werden. Bei einem unzulässig hohen Druckanstieg im Druckgasbehälter steigt auch der an der Berstscheibe 7 anliegende Druck an, bis die Berstscheibe 7 reißt. Die reißende Berstscheibe 7 öffnet eine in der Entlüftungsschraube 1 ausgebildete Axialbohrung 5, so dass hierüber Druckgas aus dem Druckgasbehälter entweicht und der Überdruck abgebaut wird. Thanks to the integrated bursting disc 7, the bleed screw 1 can also be used to relieve excess pressure. In the event of an impermissibly high increase in pressure in the compressed gas container, the pressure applied to the bursting disk 7 also increases until the bursting disk 7 ruptures. The tearing bursting disc 7 opens an axial bore 5 formed in the bleed screw 1, so that compressed gas escapes from the compressed gas tank and the overpressure is reduced.
Wie insbesondere der Fig. 2 zu entnehmen ist, ist die Berstscheibe 7 in axialer Richtung mittelbar über einen Dichtring 9 an einem Absatz 8 der Axialbohrung 5 abgestützt. Zugleich drücken ein Klemmbund 10 und ein Niederhalter 11 die Berstscheibe 7 gegen den Dichtring 9. Die Berstscheibe 7 ist somit sicher gehalten. Zugleich ist über den Dichtring 9 die Axialbohrung 5 abgedichtet, so dass kein Druckgas über die Axialbohrung 5 nach außen entweichen kann. Eine weitere Abdichtung wird über eine Dichtkon- tur 6 erreicht, die an einem Dichtkörper 12 ausgebildet ist, der in eine stirnseitige Ausnehmung 13 der Entlüftungsschraube 1 eingesetzt, beispielsweise eingepresst oder eingeschraubt, ist. Die Dichtkontur 6 ist konisch geformt und der konischen Form eines im Gehäuse 4 ausgebildeten Dichtsitzes 20 angepasst. Beim Einschrauben der Entlüf- tungsschraube 1 in das Gehäuse 4 wird der Dichtkörper 12 in den Dichtsitz 20 gepresst, bis eine stirnseitig Anlageschulter 14 der Entlüftungsschraube 1 zur Anlage an einem Absatz 21 des Gehäuses gelangt. Auf diese Weise wird eine maximale Dichtkraft erreicht. Andernends weist die Entlüftungsschraube 1 eine stirnseitige Ausnehmung 15 auf, die ein Mitnahmeprofil in Form eines Innensechskants für einen Innensechskantschlüssel aufweist. Die Ausnehmung 15 vereinfacht somit das Einschrauben der Entlüftungsschraube 1 in die Gewindebohrung 3 des Gehäuses 4. As can be seen in particular from FIG. 2, the bursting disc 7 is supported in the axial direction indirectly via a sealing ring 9 on a shoulder 8 of the axial bore 5. At the same time, a clamping collar 10 and a hold-down device 11 press the bursting disk 7 against the sealing ring 9. The bursting disk 7 is thus held securely. At the same time, the axial bore 5 is sealed off via the sealing ring 9 so that no compressed gas can escape to the outside via the axial bore 5 . Another seal is made using a sealing con- tur 6 is reached, which is formed on a sealing body 12, which is inserted into a front-side recess 13 of the bleed screw 1, for example pressed or screwed. The sealing contour 6 has a conical shape and is adapted to the conical shape of a sealing seat 20 formed in the housing 4 . When the bleeder screw 1 is screwed into the housing 4, the sealing body 12 is pressed into the sealing seat 20 until a front contact shoulder 14 of the bleeder screw 1 comes to rest against a shoulder 21 of the housing. In this way, maximum sealing force is achieved. At the other end, the bleeder screw 1 has a frontal recess 15 which has a carrier profile in the form of an Allen key for an Allen key. The recess 15 thus simplifies the screwing of the bleed screw 1 into the threaded bore 3 of the housing 4.

Claims

- 9 - Ansprüche - 9 - Claims
1. Entlüftungsschraube (1) für einen Druckgasbehälter, aufweisend 1. Vent screw (1) for a compressed gas tank, having
- ein Außengewinde (2) zum Einschrauben in eine Gewindebohrung (3) eines Gehäuses (4), - an external thread (2) for screwing into a threaded bore (3) of a housing (4),
- eine die Entlüftungsschraube (1) durchsetzende Axialbohrung (5) zur Ausbildung eines Abströmkanals, - an axial bore (5) passing through the bleed screw (1) to form an outflow channel,
- eine die Axialbohrung (5) umgebende stirnseitige Dichtkontur (6) sowie - An end face sealing contour (6) surrounding the axial bore (5) and
- eine in die Axialbohrung (5) eingesetzte Berstscheibe (7) zum Schließen des Abströmkanals. - A bursting disc (7) inserted into the axial bore (5) to close the outflow channel.
2. Entlüftungsschraube (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Berstscheibe (7) in Strömungsrichtung des abströmenden Druckgases an einem radial verlaufenden Absatz (8) der Axialbohrung (5) unmittelbar oder mittelbar über einen Dichtring (9) axial abgestützt ist. 2. Bleed screw (1) according to claim 1, characterized in that the bursting disc (7) is supported axially in the direction of flow of the outflowing compressed gas on a radially running shoulder (8) of the axial bore (5) directly or indirectly via a sealing ring (9).
3. Entlüftungsschraube (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Berstscheibe (7) durch einen Klemmbund (10) der Entlüftungsschraube (1) und/oder einen eingelegten ringförmigen Niederhalter (11) in Position gehalten wird. 3. Bleed screw (1) according to claim 1 or 2, characterized in that the bursting disc (7) is held in position by a clamping collar (10) of the bleed screw (1) and/or an inserted annular hold-down device (11).
4. Entlüftungsschraube (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtkontur (6) konisch geformt ist und/oder an einem Dichtkörper (12) ausgebildet ist, der in eine stirnseitige Ausnehmung (13) der Entlüftungsschraube (1) eingesetzt, vorzugsweise eingepresst oder eingeschraubt ist. 4. bleed screw (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the sealing contour (6) is conically shaped and / or on a sealing body (12) is formed, which is inserted into a front-side recess (13) of the bleed screw (1). , Is preferably pressed or screwed.
5. Entlüftungsschraube (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlüftungsschraube (1) stirnseitig eine die Dichtkontur (6) umgebende Anlageschulter (14) aufweist. 5. bleed screw (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the bleed screw (1) has a sealing contour (6) surrounding the bearing shoulder (14) on the front side.
6. Entlüftungsschraube (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlüftungsschraube (1) an ihrem der Dichtkontur (6) abgewandten Ende mindestens eine Ausnehmung (15) oder außenliegende Schlüsselflächen zum Ein- oder Ansetzen eines Schraubwerkzeugs aufweist. 6. bleed screw (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the bleed screw (1) at its end facing away from the sealing contour (6) has at least one recess (15) or external key surfaces for inserting or attaching a screwing tool.
7. Sicherheitsbaugruppe (16) für einen Druckgasbehälter, umfassend ein Gehäuse (4) und eine Entlüftungsschraube (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die in eine Gewindebohrung (3) des Gehäuses (4) eingeschraubt ist. 7. Safety assembly (16) for a compressed gas tank, comprising a housing (4) and a vent screw (1) according to any one of the preceding claims, which is screwed into a threaded bore (3) of the housing (4).
8. Sicherheitsbaugruppe (16) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse (4) eine Drosselbohrung (17) oder Drossel ausgebildet ist, die der Gewindebohrung (3) vorgelagert ist. 8. Safety assembly (16) according to claim 7, characterized in that a throttle bore (17) or throttle is formed in the housing (4), which is upstream of the threaded bore (3).
9. Sicherheitsbaugruppe (16) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass in das Gehäuse (4) mindestens ein Ventil, vorzugsweise ein Absperrventil (18) und/oder ein Temperaturbegrenzungsventil (19), eingesetzt ist. 9. Safety assembly (16) according to claim 7 or 8, characterized in that at least one valve, preferably a shut-off valve (18) and/or a temperature limiting valve (19), is inserted into the housing (4).
10. Druckgasbehälter, insbesondere zur Bevorratung von Wasserstoff oder Erdgas, mit einer Entlüftungsschraube (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und/oder mit einer Sicherheitsbaugruppe (16) nach einem der Ansprüche 7 bis 9. 10. Compressed gas tank, in particular for storing hydrogen or natural gas, with a vent screw (1) according to one of Claims 1 to 6 and/or with a safety assembly (16) according to one of Claims 7 to 9.
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