DE102023202548A1

DE102023202548A1 - Tank valve device for a gas storage system of a gas-powered vehicle and gas storage system for storing a gaseous fuel

Info

Publication number: DE102023202548A1
Application number: DE102023202548.5A
Authority: DE
Inventors: Fabian Wolf; Michael Leukart; Ferdinand Nicolai; Guenther Kubalik
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2023-03-22
Filing date: 2023-03-22
Publication date: 2024-09-26

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Tankventilvorrichtung (1) für ein Gasspeichersystem eines gasbetriebenen Fahrzeugs. Die Tankventilvorrichtung ist ausgestattet mit, einem Grundkörper (2), welcher einen Pfad (3) zum Leiten eines gasförmigen Treibstoffs aufweist, wobei der Pfad (3) eine Durchflussöffnung für den gasförmigen Treibstoff aufweist; und einer Rückschlagventileinrichtung (4), welche in dem Pfad (3) angeordnet ist und folgendes aufweist: einen geschlossenen Ventilkolben (8), welcher stromabwärts der Durchflussöffnung angeordnet und innerhalb des Grundkörpers (2) verschiebbar vorgesehen ist; und eine vorgespannte Druckfedereinrichtung (9), welche innerhalb des Grundkörpers (2) vorgesehen und dazu ausgebildet ist, den geschlossenen Ventilkolben (8) in Richtung der Durchflussöffnung zum Verschließen der Durchflussöffnung zu drücken, wenn das Betanken des Gasspeichersystems nicht vorliegt.Ferner betrifft die Erfindung ein Gasspeichersystem zum Speichern eines gasförmigen Treibstoffs, insbesondere für ein gasbetriebenes Nutzfahrzeug, mit einer derartigen Tankventilvorrichtung.The invention relates to a tank valve device (1) for a gas storage system of a gas-powered vehicle. The tank valve device is equipped with a base body (2) which has a path (3) for conducting a gaseous fuel, the path (3) having a flow opening for the gaseous fuel; and a check valve device (4) which is arranged in the path (3) and has the following: a closed valve piston (8) which is arranged downstream of the flow opening and is provided so as to be displaceable within the base body (2); and a prestressed compression spring device (9) which is provided within the base body (2) and is designed to press the closed valve piston (8) in the direction of the flow opening to close the flow opening when the gas storage system is not being refueled.The invention also relates to a gas storage system for storing a gaseous fuel, in particular for a gas-powered commercial vehicle, with such a tank valve device.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Tankventilvorrichtung für ein Gasspeichersystem eines gasbetriebenen Fahrzeugs sowie ein Gasspeichersystem zum Speichern eines gasförmigen Treibstoffs.The present invention relates to a tank valve device for a gas storage system of a gas-powered vehicle and a gas storage system for storing a gaseous fuel.

Stand der TechnikState of the art

In Tanksystemen für Wasserstoff als Druckgas und in mobilen Anwendungen werden üblicherweise ein Rückschlagventil für die Betankung mit Kraftstoff verwendet. Das federbelastete Rückschlagventil für die Betankung ermöglicht einen Massenstrom in das Tanksystem, wenn der Gasdruck vor dem Ventil höher als der Druck im Tankbehälter ist, was normalerweise bei der Betankung der Fall ist. Ein Tanksystem kann mehrere Tankbehälter enthalten, wobei jeder Behälter ein eigenes Rückschlagventil für die Betankung aufweisen kann.In tank systems for hydrogen as a compressed gas and in mobile applications, a fuel check valve is commonly used for refueling. The spring-loaded fuel check valve allows mass flow into the tank system when the gas pressure upstream of the valve is higher than the pressure in the tank vessel, which is usually the case during refueling. A tank system can contain several tank vessels, each vessel can have its own fuel check valve.

Beim Betanken wird üblicherweise das Ventil durch den Druck des aus der Tankstelle einströmenden Gases aus dem Sitz gehoben und gibt die Betankung frei. Nach dem Betanken, wenn der Druck vor und nach dem Rückschlagventil ausgeglichen ist, wird das Ventil von der Feder in den Sitz gedrückt und das Ventil wird geschlossen.When refueling, the valve is usually lifted out of its seat by the pressure of the gas flowing in from the filling station, allowing refueling to take place. After refueling, when the pressure before and after the check valve is equalized, the spring pushes the valve into its seat and the valve is closed.

Der Strömungspfad des Gases beim Betanken durch das Rückschlagventil führt in der Regel durch eine Öffnung in den abschnittsweise hohlzylindrischen Kolben. Das durch den Sitz strömende Gas wird somit zunächst über den Sitz nach außen um das Ventil geführt. Durch Öffnungen dann ins Zentrum des Ventils umgelenkt, und anschließend über eine Lanze in den Tank geleitet. Dadurch ergeben sich an mehreren Stellen Strömungsverluste, welche sich negativ auf den Druckverlust des gesamten Rückschlagventils auswirken. Zusätzlich kann es dadurch zu Instabilitäten bzw. Schwingungen im Strömungsverlauf kommen, welche dann zu einer Art Schnarren führen.The flow path of the gas when refueling through the check valve usually leads through an opening in the partially hollow cylindrical piston. The gas flowing through the seat is thus first guided over the seat to the outside around the valve. It is then diverted through openings into the center of the valve and then led into the tank via a lance. This results in flow losses in several places, which have a negative effect on the pressure loss of the entire check valve. In addition, this can lead to instabilities or vibrations in the flow path, which then lead to a kind of buzzing sound.

Die mehrfachen Umlenkungen des Strömungspfades führen an mehreren Stellen zu Strömungsverlusten in Form von Druckverlusten. Weiterhin kommt es dadurch zu Instabilitäten im pneumatischen Kraftverlauf, wenn sich das Ventil beim Betanken öffnet. Es kann weiterhin zu Druckeinbrüchen und somit Krafteinbrüchen bzw. Hubveränderungen kommen, so dass der erforderliche Massenstrom beim Betanken nicht erreicht werden kann. Des Weiteren führen diese Instabilitäten/Hubveränderungen zu zusätzlichen Beanspruchungen der Bauteile. Somit tritt auch verstärkter Verschleiß auf.The multiple deflections of the flow path lead to flow losses in the form of pressure losses at several points. This also leads to instabilities in the pneumatic force curve when the valve opens during refueling. Pressure drops and thus force drops or stroke changes can also occur, so that the required mass flow cannot be achieved during refueling. Furthermore, these instabilities/stroke changes lead to additional stress on the components. This also leads to increased wear.

Beispielsweise beschreibt die DE 10 2021 206 257 A1 ein federbelastetes Rückschlagventil für die Betankung bei einer Tankventilvorrichtung.For example, the EN 10 2021 206 257 A1 a spring-loaded check valve for refueling on a tank valve device.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die Erfindung schafft eine Tankventilvorrichtung für ein Gasspeichersystem eines gasbetriebenen Fahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und/oder ein Gasspeichersystem zum Speichern eines gasförmigen Treibstoffs mit den Merkmalen des Anspruchs 12.The invention provides a tank valve device for a gas storage system of a gas-powered vehicle with the features of claim 1 and/or a gas storage system for storing a gaseous fuel with the features of claim 12.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist eine Tankventilvorrichtung für ein Gasspeichersystem eines gasbetriebenen Fahrzeugs vorgesehen. Die Tankventilvorrichtung umfasst einen Grundkörper, welcher einen Pfad zum Leiten eines gasförmigen Treibstoffs aufweist, wobei der Pfad eine Durchflussöffnung für den gasförmigen Treibstoff aufweist. Ferner umfasst die Tankventilvorrichtung eine Rückschlagventileinrichtung, welche in dem Pfad angeordnet ist. Die Rückschlagventileinrichtung enthält einen geschlossenen Ventilkolben, welcher stromabwärts der Durchflussöffnung angeordnet und innerhalb des Grundkörpers verschiebbar vorgesehen ist, und eine vorgespannte Druckfedereinrichtung. Die vorgespannte Druckfedereinrichtung ist innerhalb des Grundkörpers vorgesehen und dazu ausgebildet, den geschlossenen Ventilkolben in Richtung der Durchflussöffnung zum Verschließen der Durchflussöffnung zu drücken, wenn das Betanken des Gasspeichersystems nicht vorliegt.According to a first aspect of the invention, a tank valve device is provided for a gas storage system of a gas-powered vehicle. The tank valve device comprises a base body which has a path for conducting a gaseous fuel, wherein the path has a flow opening for the gaseous fuel. Furthermore, the tank valve device comprises a check valve device which is arranged in the path. The check valve device contains a closed valve piston which is arranged downstream of the flow opening and is provided so as to be displaceable within the base body, and a pre-tensioned compression spring device. The pre-tensioned compression spring device is provided within the base body and is designed to press the closed valve piston in the direction of the flow opening to close the flow opening when the gas storage system is not being refueled.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist ein Gasspeichersystem zum Speichern eines gasförmigen Treibstoffs, insbesondere für ein gasbetriebenes Nutzfahrzeug, vorgesehen. Das Gasspeichersystem umfasst einen Gastank, in welchen der gasförmige Treibstoff einfüllbar ist, und eine erfindungsgemäße Tankventilvorrichtung, welche mit dem Gastank verbunden oder an diesem angeordnet ist.According to a second aspect of the invention, a gas storage system is provided for storing a gaseous fuel, in particular for a gas-powered commercial vehicle. The gas storage system comprises a gas tank into which the gaseous fuel can be filled, and a tank valve device according to the invention, which is connected to the gas tank or arranged on it.

Eine der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, durch eine optimierte Anordnung und/oder Ausgestaltung des Ventilkolbens innerhalb des Pfades eine Strömungsführung beim Betanken bereitzustellen, die das Risiko unerwünschter Druckverluste minimiert und für einen stabilen bzw. robusten Strömungsverlauf sorgt. Dabei wird die Strömungsführung des Gases nach Durchströmen der Durchflussöffnung derart beeinflusst, dass das Gas nicht über Öffnungen in den Kern des Ventilkolbens geführt werden muss. Stattdessen wird das Gas außen am Ventilkolben
entlanggeführt. Das bedeutet der geschlossene Ventilkolben enthält weder Öffnungen, Bohrungen noch vergleichbare Hohlräume.One idea underlying the present invention is to provide a flow guide during refueling through an optimized arrangement and/or design of the valve piston within the path, which minimizes the risk of undesirable pressure losses and ensures a stable or robust flow pattern. The flow guide of the gas after flowing through the flow opening is influenced in such a way that the gas does not have to be guided through openings into the core of the valve piston. Instead, the gas is guided outside the valve piston.
This means that the closed valve piston contains neither openings, holes nor similar cavities.

Vorteilhafterweise kann dabei auch die Gefahr des Schnarrens vermindert und ein konstant hoher Massenstrom gewährleistet werden. Ferner lässt sich der Druckverlust deutlich reduzieren, bzw. bei gleichbleibendem Druckverlust ein deutlich höherer Massenstrom erzielen.Advantageously, the risk of buzzing can be reduced and a consistently high mass flow can be ensured. Furthermore, the pressure loss can be significantly reduced or a significantly higher mass flow can be achieved with the same pressure loss.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung.Advantageous embodiments and further developments emerge from the further subclaims and from the description with reference to the figures of the drawing.

Gemäß einer Weiterbildung ist der geschlossene Ventilkolben derart ausgeformt, dass zumindest abschnittsweise ein Umströmungsraum zwischen dem geschlossenen Ventilkolben und dem Grundkörper vorgesehen ist, damit der gasförmige Treibstoff durch den Umströmungsraum an dem geschlossenen Ventilkolben vorbeiströmt, wenn das Betanken des Gasspeichersystems vorliegt. Auf diese Weise können Strömungsverluste verringert werden und eine stabilere Strömung bereitgestellt werden.According to a further development, the closed valve piston is shaped in such a way that at least in sections a flow space is provided between the closed valve piston and the base body so that the gaseous fuel flows through the flow space past the closed valve piston when the gas storage system is being refueled. In this way, flow losses can be reduced and a more stable flow can be provided.

Vorzugsweise ist der gasförmige Treibstoff Wasserstoff. Der Pfad ist vorzugsweise als Befüllungspfad zum Betanken des Gasspeichersystems mit einem gasförmigen Treibstoff angeordnet und ausgebildet.Preferably, the gaseous fuel is hydrogen. The path is preferably arranged and designed as a filling path for refueling the gas storage system with a gaseous fuel.

Gemäß einer weiteren Weiterbildung ist der geschlossene Ventilkolben im Querschnitt betrachtet im Wesentlichen vieleckig ausgebildet. Somit bilden sich automatisch Umströmungsräume, da ein vieleckiger Ventilkolben das Innere des Pfades, der vorzugsweise hohlzylindrisch ausgebildet ist, nicht vollkommen ausfüllt. Dennoch kann der Ventilkolben seine Ausrichtung in dem Pfad beibehalten, indem die Kanten des vieleckigen Ventilkolbens an einer Innenwandung des Pfades gleiten. Vorzugsweise ist der geschlossene Ventilkolben im Querschnitt betrachtet im Wesentlichen dreieckig ausgebildet.According to a further development, the closed valve piston is essentially polygonal when viewed in cross section. This automatically creates flow spaces, since a polygonal valve piston does not completely fill the interior of the path, which is preferably hollow-cylindrical. Nevertheless, the valve piston can maintain its orientation in the path by the edges of the polygonal valve piston sliding on an inner wall of the path. Preferably, the closed valve piston is essentially triangular when viewed in cross section.

Gemäß einer weiteren Weiterbildung ist die vorgespannte Druckfedereinrichtung konisch ausgebildet. Dabei weist die konisch ausgebildete vorgespannte Druckfedereinrichtung beispielsweise eine nichtlineare Federkennlinie auf. Folglich verbessert die konische Ausbildung der vorgespannten Druckfedereinrichtung ein stabileres Öffnungsverhalten der Rückschlagventileinrichtung.According to a further development, the pre-stressed compression spring device is conical. The conical pre-stressed compression spring device has, for example, a non-linear spring characteristic. Consequently, the conical design of the pre-stressed compression spring device improves a more stable opening behavior of the check valve device.

Gemäß einer weiteren Weiterbildung weist ein erstes Ende der konisch ausgebildeten vorgespannten Druckfedereinrichtung, welches sich an dem geschlossenen Ventilkolben abstützt, einen geringeren Durchmesser auf als ein zweites Ende, welches sich an einer Federanschlagseinrichtung abstützt. Dabei ist der Durchmesser insbesondere auf die Spiralform der vorgespannten Druckfedereinrichtung bezogen. Somit kann der Ventilkolben zentriert werden. Alternativ oder zusätzlich kann ein Durchmesser eines Federdrahtes der vorgespannten Druckfedereinrichtung im Querschnitt des Federdrahtes betrachtet variieren. Die Federanschlagseinrichtung kann beispielsweise in dem Pfad verschraubt, verklemmt oder anderweitig fest mit dem Grundkörper verbunden sein.According to a further development, a first end of the conically designed pre-stressed compression spring device, which is supported on the closed valve piston, has a smaller diameter than a second end, which is supported on a spring stop device. The diameter is particularly related to the spiral shape of the pre-stressed compression spring device. The valve piston can thus be centered. Alternatively or additionally, a diameter of a spring wire of the pre-stressed compression spring device can vary when viewed in the cross section of the spring wire. The spring stop device can, for example, be screwed into the path, clamped or otherwise firmly connected to the base body.

Gemäß einer weiteren Weiterbildung weist die Rückschlagventileinrichtung ferner einen Ventilsitz mit einer Durchflussöffnung in Verlängerung der Durchflussöffnung des Grundkörpers auf, wobei die Durchflussöffnung mit der Durchflussöffnung des Grundkörpers korrespondiert. Somit kann der Ventilsitz ein eigenständiges Bauteil in dem Pfad sein. Alternativ kann der Bereich um die Durchflussöffnung des Grundkörpers als Ventilsitz ausgebildet sein, das bedeutet der Ventilsitz kann in den Grundkörper integriert sein.According to a further development, the check valve device further comprises a valve seat with a flow opening in extension of the flow opening of the base body, wherein the flow opening corresponds to the flow opening of the base body. The valve seat can thus be an independent component in the path. Alternatively, the area around the flow opening of the base body can be designed as a valve seat, which means that the valve seat can be integrated into the base body.

Gemäß einer weiteren Weiterbildung weist die Rückschlagventileinrichtung ferner eine Hülse auf, welche den geschlossenen Ventilkolben und die vorgespannte Druckfedereinrichtung zumindest radial umschließt. Die Hülse ist beispielsweise als Schraubhülse oder dergleichen ausgebildet. Die Hülse kann aber auch Bestandteil des Grundkörpers im Pfad sein. Der Einfachheithalber wird nachfolgend nur von der Hülse gesprochen.According to a further development, the check valve device further comprises a sleeve which at least radially encloses the closed valve piston and the pre-stressed compression spring device. The sleeve is designed, for example, as a screw sleeve or the like. However, the sleeve can also be part of the base body in the path. For the sake of simplicity, only the sleeve is referred to below.

Gemäß einer weiteren Weiterbildung weist eine Innenwandung des Pfades oder die Hülse eine axiale Führungseinrichtung auf, welche dazu angeordnet und ausgebildet ist, den verschiebbaren geschlossenen Ventilkolben axial zu führen. Auf diese Weise kann eine Rotation des Ventilkolbens um seine axiale Achse vermieden werden. Folglich kann reibungsbedingter Verschleiß zwischen dem Ventilkolben und der Innenwandung des Pfades bzw. zwischen dem Ventilkolben und der Hülse verringert werden.According to a further development, an inner wall of the path or the sleeve has an axial guide device which is arranged and designed to guide the displaceable closed valve piston axially. In this way, rotation of the valve piston about its axial axis can be avoided. Consequently, friction-related wear between the valve piston and the inner wall of the path or between the valve piston and the sleeve can be reduced.

Gemäß einer weiteren Weiterbildung weist die Hülse eine Hubbegrenzungseinrichtung zum Begrenzen eines maximalen Hubs des geschlossenen Ventilkolbens auf. Die Hubbegrenzungseinrichtung ist beispielsweise als mechanische Hubbegrenzungseinrichtung vorgesehen. Somit kann die vorgespannte Druckfedereinrichtung vor Überlastung geschützt werden, da Kräfte über einem vorbestimmten Niveau von der Hubbegrenzungseinrichtung aufgenommen werden.According to a further development, the sleeve has a stroke limiting device for limiting a maximum stroke of the closed valve piston. The stroke limiting device is provided, for example, as a mechanical stroke limiting device. The pre-stressed compression spring device can thus be protected from overloading, since forces above a predetermined level are absorbed by the stroke limiting device.

Gemäß einer weiteren Weiterbildung weist die Hubbegrenzungseinrichtung einen Vorsprung an einer Innenfläche der Hülse auf, an welcher der geschlossene Ventilkolben bei dem maximalen Hub anschlägt.According to a further development, the stroke limiting device has a projection on an inner surface of the sleeve, against which the closed valve piston strikes at the maximum stroke.

Gemäß einer weiteren Weiterbildung ist der geschlossene Ventilkolben derart stromlinienförmig ausgebildet, dass der gasförmige Treibstoff im Wesentlichen geradlinig an dem geschlossenen Ventilkolben vorbeiströmt. Auf diese Weise kann eine Durchströmung der Druckfedereinrichtung vermieden werden. Der gasförmige Treibstoff kann zwischen der Druckfedereinrichtung und dem Ventilkolben strömen. Somit können weitere Turbulenzen und in der Folge Druckverluste des Gases vermieden werden.According to a further development, the closed valve piston is designed to be streamlined in such a way that the gaseous fuel flows past the closed valve piston essentially in a straight line. In this way, flow through the compression spring device can be avoided. The gaseous fuel can flow between the compression spring device and the valve piston. This way, further turbulence and, as a result, pressure losses of the gas can be avoided.

Die obigen Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Insbesondere sind sämtliche Merkmale der Vorrichtung auf das zugehörige Verfahren übertragbar, und umgekehrt. Weitere mögliche Ausführungsformen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung. Insbesondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.The above developments can be combined with one another as desired, provided it makes sense. In particular, all features of the device can be transferred to the associated method, and vice versa. Further possible embodiments, developments and implementations of the invention also include combinations of features of the invention described above or below with regard to the exemplary embodiments that were not explicitly mentioned. In particular, the person skilled in the art will also add individual aspects as improvements or additions to the respective basic form of the present invention.

Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnungen erläutert. Von den Figuren zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer Tankventilvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2 eine schematische Schnittansicht einer Rückschlagventileinrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, welche in einem Pfad einer Tankventilvorrichtung angeordnet ist;
3 eine schematische Schnittansicht einer Rückschlagventileinrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei die vorgespannte Druckfeder konisch ausgebildet ist.

The invention is explained below with reference to the figures of the drawings. The figures show:

1 a schematic representation of a tank valve device according to an embodiment of the invention;
2 a schematic sectional view of a check valve device according to a further embodiment of the invention, which is arranged in a path of a tank valve device;
3 a schematic sectional view of a check valve device according to a further embodiment of the invention, wherein the prestressed compression spring is conical.

In den Figuren bezeichnen dieselben Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.In the figures, the same reference symbols designate identical or functionally identical components, unless otherwise stated.

Die beiliegenden Figuren sollen ein weiteres Verständnis von Ausführungsformen der Erfindung vermitteln und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung. Andere Ausführungsbeispiele und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die Zeichnungen sind lediglich als schematische Zeichnungen zu verstehen und die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander dargestellt. Richtungsangebende Terminologie wie etwa „oben“, „unten“, „links“, „rechts“, „über“, „unter“, „horizontal“, „vertikal“, „vorne“, „hinten“ und ähnliche Angaben werden lediglich zu erläuternden Zwecken verwendet und dienen nicht der Beschränkung der Allgemeinheit auf spezifische Ausgestaltungen wie in den Figuren gezeigt.The accompanying figures are intended to provide a further understanding of embodiments of the invention and, in conjunction with the description, serve to explain principles and concepts of the invention. Other embodiments and many of the noted advantages will be apparent upon reference to the drawings. The drawings are to be understood as schematic drawings only, and elements of the drawings are not necessarily to scale with respect to one another. Directional terminology such as "top", "bottom", "left", "right", "above", "below", "horizontal", "vertical", "front", "rear" and similar terms are used for explanatory purposes only and are not intended to limit generality to specific embodiments shown in the figures.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Tankventilvorrichtung 1. Die Tankventilvorrichtung 1 ist für ein Gasspeichersystem eines gasbetriebenen Fahrzeugs ausgelegt. 1 shows a schematic representation of a tank valve device 1. The tank valve device 1 is designed for a gas storage system of a gas-powered vehicle.

Die dargestellte Tankventilvorrichtung 1 enthält einen Grundkörper 2, eine Vielzahl von Ventilen 14 zum Absperren und/oder Steuern der Tankventilvorrichtung 1, eine Temperatursicherungseinrichtung 15, einen Temperatursensor 16 und eine Dichtungseinrichtung 17.The tank valve device 1 shown contains a base body 2, a plurality of valves 14 for shutting off and/or controlling the tank valve device 1, a temperature protection device 15, a temperature sensor 16 and a sealing device 17.

Der Grundkörper 2 weist beispielhaft einen Befüllungspfad 3 zum Betanken des Gasspeichersystems mit einem gasförmigen Treibstoff sowie einen Entnahmepfad 18 zum Abgeben des gasförmigen Treibstoffs aus dem Gasspeichersystem auf. Bei dem gasförmigen Treibstoff handelt es sich insbesondere um Wasserstoff, ist jedoch nicht darauf beschränkt und kann ebenso ähnliche Gase als Energieträger enthalten. Folglich kann der Wasserstoff durch den Befüllungspfad 3 in das Gasspeichersystem einströmen und durch den Entnahmepfad 18 wieder verlassen. Optional kann der gasförmige Treibstoff auch direkt einer Verbrennungsmaschine zugeführt werden. Dabei ist der Grundkörper 2 beispielsweise im Wesentlichen rohrförmig ausgebildet. The base body 2 has, for example, a filling path 3 for filling the gas storage system with a gaseous fuel and a removal path 18 for releasing the gaseous fuel from the gas storage system. The gaseous fuel is in particular hydrogen, but is not limited to this and can also contain similar gases as energy carriers. Consequently, the hydrogen can flow into the gas storage system through the filling path 3 and leave again through the removal path 18. Optionally, the gaseous fuel can also be fed directly to a combustion engine. The base body 2 is, for example, essentially tubular.

Vorzugsweise umfasst der Grundkörper 2 mehrere rohrförmige Verästelungen, die in voneinander verschiedenen Ausrichtungen vorgesehen sind, wie dies in 1 illustriert ist. Darüber hinaus kann der Grundkörper 2 ein Gewinde zum Verschrauben der Tankventilvorrichtung 1 mit dem Gasspeichersystem aufweisen. Hierfür kann das Gasspeichersystem beispielsweise ein Mutterngewinde aufweisen. Ferner enthält der Grundkörper 2 eine in dem Befüllungspfad 3 angeordnete Rückschlagventileinrichtung 4.Preferably, the base body 2 comprises a plurality of tubular branches which are provided in different orientations, as shown in 1 is illustrated. In addition, the base body 2 can have a thread for screwing the tank valve device 1 to the gas storage system. For this purpose, the gas storage system can have a nut thread, for example. The base body 2 also contains a check valve device 4 arranged in the filling path 3.

Die Rückschlagventileinrichtung 4 weist einen Ventilsitz 5 mit einer Durchflussöffnung 6 für den Wasserstoff und eine Hülse 7 auf, wobei die Hülse 7 stromabwärts des Ventilsitzes 5 angeordnet ist. Zusätzlich enthält die Rückschlagventileinrichtung 4 einen geschlossenen Ventilkolben 8, welcher innerhalb der Hülse 7 verschiebbar vorgesehen ist. Dabei drückt eine vorgespannte Druckfedereinrichtung 9, welche in der Hülse vorgesehen ist, den geschlossenen Ventilkolben 8 in Richtung des Ventilsitzes 5, um die Durchflussöffnung 6 zu verschließen, wenn das Betanken des Gasspeichersystems mit Wasserstoff nicht vorliegt.The check valve device 4 has a valve seat 5 with a flow opening 6 for the hydrogen and a sleeve 7, wherein the sleeve 7 is arranged downstream of the valve seat 5. In addition, the check valve device 4 contains a closed valve piston 8, which is provided so as to be displaceable within the sleeve 7. A pre-stressed compression spring device 9, which is provided in the sleeve, presses the closed valve piston 8 in the direction of the valve seat 5 in order to close the flow opening 6 when the gas storage system is not being filled with hydrogen.

2 zeigt eine schematische Schnittansicht einer Rückschlagventileinrichtung 4, welche in einem Pfad 3 einer Tankventilvorrichtung 1 angeordnet ist. Vorzugsweise ist die in 2 illustrierte Rückschlagventileinrichtung 4 in dem Befüllungspfad 3 der Tankventilvorrichtung 1 nach 1 angeordnet. 2 shows a schematic sectional view of a check valve device 4, which is arranged in a path 3 of a tank valve device 1. Preferably, the 2 illustrated check valve device 4 in the filling path 3 of the tank valve device 1 according to 1 arranged.

Die Rückschlagventileinrichtung 4 weist einen Ventilsitz 5 mit einer Durchflussöffnung 6 für den Wasserstoff auf. Der Ventilsitz 5 ist in dem Befüllungspfad 3 fixiert. Die Durchflussöffnung 6 ist beispielhaft eine Durchgangsbohrung.The check valve device 4 has a valve seat 5 with a flow opening 6 for the hydrogen. The valve seat 5 is fixed in the filling path 3. The flow opening 6 is, for example, a through hole.

Darüber hinaus weist die Rückschlagventileinrichtung 4 beispielhaft eine Hülse 7, einen geschlossenen Ventilkolben 8 und eine vorgespannte Druckfedereinrichtung 9 auf.In addition, the check valve device 4 has, for example, a sleeve 7, a closed valve piston 8 and a pre-stressed compression spring device 9.

Die Hülse 7 ist stromabwärts des Ventilsitzes 5 angeordnet. Die Hülse 7 ist beispielsweise als Schraubhülse ausgebildet. Die Schraubhülse 7 drückt zum Beispiel axial auf den Ventilsitz 5. Optional weist die Schraubhülse 7 eine axiale Führungseinrichtung 11 auf, um den verschiebbaren geschlossenen Ventilkolben 8 axial zu führen. Die axiale Führungseinrichtung 11 kann beispielsweise als Nut ausgebildet sein und sich axial erstrecken.The sleeve 7 is arranged downstream of the valve seat 5. The sleeve 7 is designed, for example, as a screw sleeve. The screw sleeve 7 presses, for example, axially on the valve seat 5. Optionally, the screw sleeve 7 has an axial guide device 11 in order to axially guide the displaceable closed valve piston 8. The axial guide device 11 can, for example, be designed as a groove and extend axially.

Alternativ oder zusätzlich kann die Schraubhülse 7 eine Hubbegrenzungseinrichtung 12 zum Begrenzen eines maximalen Hubs des geschlossenen Ventilkolbens 8 aufweisen. Dabei kann die Hubbegrenzungseinrichtung 12 vorteilhafterweise einen Vorsprung 13 an einer Innenfläche der Schraubhülse 7 aufweisen, der als mechanische Blockade wirken kann, wenn der maximale Hub erreicht ist. Das bedeutet der geschlossene Ventilkolben 8 schlägt bei dem maximalen Hub an dem Vorsprung 13 an.Alternatively or additionally, the screw sleeve 7 can have a stroke limiting device 12 for limiting a maximum stroke of the closed valve piston 8. The stroke limiting device 12 can advantageously have a projection 13 on an inner surface of the screw sleeve 7, which can act as a mechanical blockade when the maximum stroke is reached. This means that the closed valve piston 8 strikes the projection 13 at the maximum stroke.

Der geschlossene Ventilkolben 8 ist innerhalb der Schraubhülse 7 verschiebbar vorgesehen. Dabei ist der geschlossene Ventilkolben 8 vorzugsweise derart ausgeformt, dass zumindest abschnittsweise ein Umströmungsraum 10 zwischen dem geschlossenen Ventilkolben 8 und der Schraubhülse 7 vorgesehen ist, damit der Wasserstoff durch den Umströmungsraum 10 an dem geschlossenen Ventilkolben 8 vorbeiströmen kann, wenn das Betanken des Gasspeichersystems vorliegt. Beispielhaft ist der geschlossene Ventilkolben 8 im Querschnitt betrachtet im Wesentlichen dreieckig ausgebildet ist, wie 2 zeigt. Durch die dreieckige Form sind zwischen den drei Seiten und der rund ausgebildeten Schraubhülse drei Umströmungsräume vorhanden durch welche der einströmende Wasserstoff fließen kann. Somit wird der geschlossene Ventilkolben 8 von dem Wasserstoff außen umströmt. Zusätzlich kann der geschlossene Ventilkolben 8 derart stromlinienförmig ausgebildet sein, dass der Wasserstoff im Wesentlichen geradlinig an dem geschlossenen Ventilkolben 8 vorbeiströmt, wie dies die eingezeichneten Strömungspfeile des Wasserstoffs andeuten.The closed valve piston 8 is provided so that it can be moved within the screw sleeve 7. The closed valve piston 8 is preferably shaped in such a way that at least in sections a flow chamber 10 is provided between the closed valve piston 8 and the screw sleeve 7 so that the hydrogen can flow past the closed valve piston 8 through the flow chamber 10 when the gas storage system is being refueled. For example, the closed valve piston 8 is essentially triangular in cross section, as 2 shows. Due to the triangular shape, there are three flow spaces between the three sides and the round screw sleeve through which the incoming hydrogen can flow. The hydrogen thus flows around the outside of the closed valve piston 8. In addition, the closed valve piston 8 can be designed in such a streamlined manner that the hydrogen flows past the closed valve piston 8 essentially in a straight line, as indicated by the hydrogen flow arrows shown.

Die vorgespannte Druckfedereinrichtung 9 ist zum Beispiel als Schraubendruckfeder, auch Spiraldruckfeder genannt, ausgebildet. Die Schraubendruckfeder 9 ist in der Hülse angeordnet und drückt den geschlossenen Ventilkolben 8 in Richtung des Ventilsitzes 5, um die Durchflussöffnung 6 zu verschließen, wenn das Betanken des Gasspeichersystems mit Wasserstoff nicht vorliegt. Weiterhin kann die Schraubhülse 7 die Vorspannung der Schraubendruckfeder 9 festlegen. Darüber hinaus kann die Schraubendruckfeder 9 den Ventilsitz 5 verpressen.The pre-stressed compression spring device 9 is designed, for example, as a helical compression spring, also called a spiral compression spring. The helical compression spring 9 is arranged in the sleeve and presses the closed valve piston 8 in the direction of the valve seat 5 in order to close the flow opening 6 when the gas storage system is not being filled with hydrogen. Furthermore, the screw sleeve 7 can determine the pre-stress of the helical compression spring 9. In addition, the helical compression spring 9 can press the valve seat 5.

3 zeigt eine schematische Schnittansicht einer Rückschlagventileinrichtung 4 mit im Wesentlichen den Merkmalen der Rückschlagventileinrichtung 4 wie in 2 dargestellt und beschrieben ist. Die Rückschlagventileinrichtung 4 nach 3 unterscheidet sich von der Rückschlagventileinrichtung 4 nach 2 durch eine konische Ausbildung der Schraubendruckfeder 9. 3 shows a schematic sectional view of a check valve device 4 with essentially the features of the check valve device 4 as in 2 shown and described. The check valve device 4 according to 3 differs from the check valve device 4 according to 2 by a conical design of the helical compression spring 9.

Die konisch ausgebildete, vorgespannte Schraubendruckfeder 9 weist ein erstes Ende 9a und ein zweites Ende 9b auf. Das erste Ende 9a stützt sich an dem geschlossenen Ventilkolben 8 ab. Das zweite Ende 9b stützt sich an der Hülse 7 ab. Dabei enthält das erste Ende 9a einen geringeren Durchmesser in Bezug auf die Spiralform als das zweite Ende 9b. Ferner weist der geschlossene Ventilkolben 8 beispielhaft einen Dorn 19 auf, welcher in die Schraubendruckfeder 9 hineinragt, also von der Schraubendruckfeder spiralförmig umgeben ist. Damit kann eine zentrumsnahe Krafteinleitung auf den Ventilkolben 8 realisiert werden, die gegebenenfalls Verschleiß in den Führungen reduziert.The conical, pre-tensioned helical compression spring 9 has a first end 9a and a second end 9b. The first end 9a is supported on the closed valve piston 8. The second end 9b is supported on the sleeve 7. The first end 9a has a smaller diameter in relation to the spiral shape than the second end 9b. Furthermore, the closed valve piston 8 has, for example, a mandrel 19 which projects into the helical compression spring 9, i.e. is surrounded by the helical compression spring in a spiral shape. This enables force to be introduced onto the valve piston 8 close to the center, which may reduce wear in the guides.

Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand von Ausführungsbeispielen exemplarisch erläutert wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar. Insbesondere sind auch Kombinationen der voranstehenden Ausführungsbeispiele denkbar.Although the present invention has been explained above using exemplary embodiments, it is not limited thereto, but can be modified in many ways. In particular, combinations of the above exemplary embodiments are also conceivable.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of documents listed by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA accepts no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102021206257 A1 [0006]

Claims

Tank valve device (1) for a gas storage system of a gas-powered vehicle, comprising: a base body (2) which has a path (3) for conducting a gaseous fuel, the path (3) having a flow opening for the gaseous fuel; and a check valve device (4) which is arranged in the path (3) and has the following: a closed valve piston (8) which is arranged downstream of the flow opening and is provided so as to be displaceable within the base body (2); and a prestressed compression spring device (9) which is provided within the base body (2) and is designed to press the closed valve piston (8) in the direction of the flow opening to close the flow opening when the gas storage system is not being refueled.

Tank valve device (1) according to Claim 1 , wherein the closed valve piston (8) is shaped such that at least in sections a flow space (10) is provided between the closed valve piston (8) and the base body (2) so that the gaseous fuel flows through the flow space (10) past the closed valve piston (8) when the gas storage system is being refueled.

Tank valve device (1) according to Claim 1 or 2 , wherein the closed valve piston (8) is essentially polygonal, in particular essentially triangular, when viewed in cross-section.

Tank valve device (1) according to one of the preceding claims, wherein the prestressed compression spring device (9) is conical.

Tank valve device (1) according to Claim 4 , wherein a first end (9a) of the conically shaped prestressed compression spring device (9), which is supported on the closed valve piston (8), has a smaller diameter than a second end (9b), which is supported on a spring stop device.

Tank valve device (1) according to one of the preceding claims, wherein the check valve device (4) further comprises a valve seat (5) with a flow opening (6) in extension of the flow opening of the base body (2), wherein the flow opening (6) corresponds to the flow opening of the base body (2).

Tank valve device (1) according to one of the preceding claims, wherein the check valve device (4) further comprises a sleeve (7) which at least radially encloses the closed valve piston (8) and the prestressed compression spring device (9).

Tank valve device (1) according to one of the preceding claims, wherein an inner wall of the path (3) or the sleeve (7) has an axial guide device (11) which is arranged and designed to guide the displaceable closed valve piston (8) axially.

Tank valve device (1) according to Claim 7 or 8 , wherein the sleeve (7) has a stroke limiting device (12) for limiting a maximum stroke of the closed valve piston (8).

Tank valve device (1) according to Claim 9 , wherein the stroke limiting device (12) has a projection (13) on an inner surface of the sleeve (7) against which the closed valve piston (8) strikes at the maximum stroke.

Tank valve device (1) according to one of the preceding claims, wherein the closed valve piston (8) is designed to be streamlined such that the gaseous fuel flows past the closed valve piston (8) in a substantially straight line.

Gas storage system for storing a gaseous fuel, in particular for a gas-powered commercial vehicle, with: a gas tank into which the gaseous fuel can be filled; and a tank valve device (1) according to one of the preceding claims, which is connected to the gas tank or arranged on it.