Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

WO2020088897A1 - Ventilvorrichtung für ein gasförmiges medium und tankvorrichtung zur speicherung von verdichteten fluiden - Google Patents

Ventilvorrichtung für ein gasförmiges medium und tankvorrichtung zur speicherung von verdichteten fluiden Download PDF

Info

Publication number
WO2020088897A1
WO2020088897A1 PCT/EP2019/077293 EP2019077293W WO2020088897A1 WO 2020088897 A1 WO2020088897 A1 WO 2020088897A1 EP 2019077293 W EP2019077293 W EP 2019077293W WO 2020088897 A1 WO2020088897 A1 WO 2020088897A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
tank
valve
valve device
closing element
housing
Prior art date
Application number
PCT/EP2019/077293
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Max Seitter
Friedrich Muehleder
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Priority to CN201980072062.4A priority Critical patent/CN112969884B/zh
Priority to KR1020217015947A priority patent/KR20210082500A/ko
Priority to US17/289,157 priority patent/US11512790B2/en
Priority to JP2021521128A priority patent/JP7122466B2/ja
Publication of WO2020088897A1 publication Critical patent/WO2020088897A1/de

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/002—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by temperature variation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K1/00—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces
    • F16K1/32—Details
    • F16K1/34—Cutting-off parts, e.g. valve members, seats
    • F16K1/42—Valve seats
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K27/00—Construction of housing; Use of materials therefor
    • F16K27/02—Construction of housing; Use of materials therefor of lift valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C13/00—Details of vessels or of the filling or discharging of vessels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C13/00—Details of vessels or of the filling or discharging of vessels
    • F17C13/04—Arrangement or mounting of valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C13/00—Details of vessels or of the filling or discharging of vessels
    • F17C13/12—Arrangements or mounting of devices for preventing or minimising the effect of explosion ; Other safety measures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C13/00—Details of vessels or of the filling or discharging of vessels
    • F17C13/12—Arrangements or mounting of devices for preventing or minimising the effect of explosion ; Other safety measures
    • F17C13/123—Arrangements or mounting of devices for preventing or minimising the effect of explosion ; Other safety measures for gas bottles, cylinders or reservoirs for tank vehicles or for railway tank wagons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2201/00—Vessel construction, in particular geometry, arrangement or size
    • F17C2201/05—Size
    • F17C2201/056—Small (<1 m3)
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2201/00—Vessel construction, in particular geometry, arrangement or size
    • F17C2201/05—Size
    • F17C2201/058—Size portable (<30 l)
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2205/00—Vessel construction, in particular mounting arrangements, attachments or identifications means
    • F17C2205/03—Fluid connections, filters, valves, closure means or other attachments
    • F17C2205/0302—Fittings, valves, filters, or components in connection with the gas storage device
    • F17C2205/0323—Valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2221/00—Handled fluid, in particular type of fluid
    • F17C2221/01—Pure fluids
    • F17C2221/012—Hydrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2223/00—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/01—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the phase
    • F17C2223/0107—Single phase
    • F17C2223/0123—Single phase gaseous, e.g. CNG, GNC
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2223/00—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/03—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the pressure level
    • F17C2223/036—Very high pressure (>80 bar)
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2250/00—Accessories; Control means; Indicating, measuring or monitoring of parameters
    • F17C2250/04—Indicating or measuring of parameters as input values
    • F17C2250/0404—Parameters indicated or measured
    • F17C2250/0439—Temperature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2260/00—Purposes of gas storage and gas handling
    • F17C2260/04—Reducing risks and environmental impact
    • F17C2260/042—Reducing risk of explosion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2270/00—Applications
    • F17C2270/01—Applications for fluid transport or storage
    • F17C2270/0165—Applications for fluid transport or storage on the road
    • F17C2270/0168—Applications for fluid transport or storage on the road by vehicles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2270/00—Applications
    • F17C2270/01—Applications for fluid transport or storage
    • F17C2270/0165—Applications for fluid transport or storage on the road
    • F17C2270/0168—Applications for fluid transport or storage on the road by vehicles
    • F17C2270/0171—Trucks
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2270/00—Applications
    • F17C2270/01—Applications for fluid transport or storage
    • F17C2270/0165—Applications for fluid transport or storage on the road
    • F17C2270/0168—Applications for fluid transport or storage on the road by vehicles
    • F17C2270/0173—Railways
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2270/00—Applications
    • F17C2270/01—Applications for fluid transport or storage
    • F17C2270/0165—Applications for fluid transport or storage on the road
    • F17C2270/0168—Applications for fluid transport or storage on the road by vehicles
    • F17C2270/0176—Buses
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2270/00—Applications
    • F17C2270/01—Applications for fluid transport or storage
    • F17C2270/0165—Applications for fluid transport or storage on the road
    • F17C2270/0168—Applications for fluid transport or storage on the road by vehicles
    • F17C2270/0178—Cars
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/32—Hydrogen storage

Definitions

  • Valve device for a gaseous medium and tank device for
  • the invention relates to a valve device for a gaseous medium and a tank device for a fuel cell tank, in particular for storing hydrogen, for example for use in vehicles with fuel cell drive.
  • the unpublished DE 10 2018 209 057 A1 describes a tank device for relieving the temperature pressure of a fuel cell tank, the tank device comprising tank containers with a plurality of valves, such as, for example, a fuse valve, which ensure a proper and safe functioning of an overall system, for example a fuel cell system.
  • the safety devices for such a tank device are standardized. Each tank device must have such a safety valve. For example, in the event of a fire or a temperature increase above a predetermined threshold, the melting safety valve can ensure that, for example, the hydrogen can be led out of the storage unit in order to prevent an explosion of the storage unit or even of the entire gas storage system.
  • a device melts in the reel on the safety valve, e.g. B. a thermally activated fourth pressure relief device (TPRD) and causes an irreversible opening of the safety valve.
  • TPRD thermally activated fourth pressure relief device
  • the storage unit can only be filled again when a new fuse valve is used.
  • valve device according to the invention with the characterizing features of claim 1 has the advantage, in contrast, that despite the temperature-sensitive circuit of the valve device, reliable reclosure is possible with the same valve device.
  • the valve device for a gaseous medium in particular what hydrogen, on a valve housing in which a closing element movable to a longitudinal axis is arranged.
  • the closing element interacts with a sealing seat for releasing and closing a passage opening, at least one spring element being arranged in the valve housing.
  • the at least one spring element is supported on the closing element and on the valve housing.
  • the at least one spring element is made of a bi-metal.
  • Bi-metals are characterized in that they are typically made from layers of two different metals that are bonded to one another in a form-fitting or form-fitting manner. Due to the different coefficients of thermal expansion of the metals, bi-metals deform when the temperature changes. So the valve device is controllable by means of temperature change on the Fe derelement.
  • the passage opening can be released and closed by means of temperature changes on the bimetal.
  • the valve device can be reversibly released without being replaced for further use.
  • the closing element comprises a conical area, the conical area interacting with the sealing seat.
  • the closing element comprises a conically widened area, the conically widened area interacting with the sealing seat.
  • the design of the sealing seat is selected so that a reliable seal is achieved on the closing element.
  • the valve device described is preferably suitable in a tank device for storing compressed fluids, in particular hydrogen, with a tank.
  • the tank advantageously comprises a tank housing with a neck region, in which neck region the valve device is arranged, the valve housing being at least partially integrated into the tank housing.
  • the sealing seat is advantageously formed on a conically widened region of the tank housing.
  • the tank device described is preferably suitable in a fuel cell arrangement for storing hydrogen for the operation of a fuel cell.
  • valve device for a gaseous medium, in particular hydrogen
  • tank device for storing compressed fluids
  • FIG. 1 is a first embodiment of a Ventilvorrich device according to the invention in a tank device in longitudinal section,
  • Fig. 2 shows a second embodiment of a Ventilvor direction according to the invention in a tank device in longitudinal section. Description of the embodiments
  • Fig.l shows a first embodiment of a Ventilvor direction 100 according to the invention for a gaseous medium in longitudinal section.
  • the valve device 100 is arranged in a tank device 1 according to the invention for storing compressed fluids, in particular hydrogen.
  • the valve device 100 has a valve housing 6 with a longitudinal axis 18.
  • a passage opening 22 and an outlet opening 40 are formed, which open into a step-shaped interior 42.
  • a closing element 14 Arranged in the interior 42 is a closing element 14 which is movable with respect to the longitudinal axis 18 and which interacts with a conically shaped sealing seat 16 for releasing and closing the passage opening 22.
  • the closing element 14 comprises a cylindrical region 140 and a conical region 141, the conical region 141 interacting with the sealing seat 16.
  • the closing element 14 has a step-shaped region 142 between the cylindrical region 140 and the conical region 141.
  • a force is exerted on the closing element 14 by means of a spring element 8 in the interior 42, which is supported between the valve housing 6 and the stepped region 142 of the closing element 14. In the closed position, the closing element 14 rests on the sealing seat 16.
  • the Federele element 8 is made here from a bimetal.
  • the valve device 100 is part of a tank device 1 with a tank 2.
  • the tank 2 has a tank housing 3, in which a tank interior 4 is formed.
  • the tank housing 3 has a neck region 28, on which the Ventilvorrich device 100 is arranged. This is integrated in the tank housing 3 and closes the tank interior 4 to the outside.
  • the sealing seat 16 is formed on a conically enlarged region 37 of the tank housing 3. Operation of the valve device
  • the valve device 100 is designed here as a melt safety valve or as a thermally activated pressure relief device (TPRD). This means that the valve device 100 remains closed, for example at temperatures below 110 ° C., so that the gaseous medium which is present in the tank 2 under high pressure is enclosed in the tank 2. If the temperature exceeds 110 ° C., for example, a temperature change is caused in the spring element 8 designed as a bimetal, which due to the different thermal expansion coefficients of the two metals in the bimetal to bend the bimetal and thus the spring element 8 leads. This leads to a change in forces on the closing element 14, so that it lifts off the sealing seat 16 and opens the passage opening 22. Gaseous medium now flows out of the tank 2 via the passage opening 22 in the direction of the outlet opening 40. The closing element 14 opens here into the interior 42 of the valve device 100.
  • TPRD thermally activated pressure relief device
  • the stroke of the closing element 14 can thus be controlled by bending the bi-metal.
  • the spring element 8 is designed as a temperature-sensitive bimetal switch, which can be switched, for example, in 5 ° C steps between, for example, a temperature of 70 ° C to 180 ° C.
  • the desired mode of operation can be ensured.
  • this valve device 100 enables the tank 2 to be opened or closed.
  • 2 shows a second embodiment of the valve device 100 according to the invention for a gaseous medium in longitudinal section. Components with the same function have been given the same reference number. The second embodiment corresponds to the first embodiment in function and structure. The design and movement of the closing element 14 is carried out differently here.
  • the closing element 14 here comprises the cylindrical region 140, to which the stepped region 142 connects. To the stepped area
  • the closing element opens here

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Temperature-Responsive Valves (AREA)
  • Safety Valves (AREA)

Abstract

Ventilvorrichtung (100) für ein gasförmiges Medium, insbesondere Wasserstoff, mit einem Ventilgehäuse (6), mit einem darin angeordneten zu einer Längsachse (18) beweglichen Schließelement (14). Das Schließelement (14) wirkt mit einem Dichtsitz (16) zum Freigeben und Schließen einer Durchlassöffnung (22) zusammen, wobei in dem Ventilgehäuse (6) mindestens ein Federelement (8) angeordnet ist, welches mindestens eine Federelement (8) sich an dem Schließelement (14) und an dem Ventilgehäuse (6) abstützt. Darüber hinaus ist das mindestens eine Federelement (8) aus einem Bi-Metall hergestellt.

Description

Beschreibung
Ventilvorrichtung für ein gasförmiges Medium und Tankvorrichtung zur
Speicherung von verdichteten Fluiden
Die Erfindung betrifft eine Ventilvorrichtung für ein gasförmiges Medium und eine Tankvorrichtung für einen Brennstoffzellentank, insbesondere zur Speicherung von Wasserstoff, beispielsweise zur Anwendung in Fahrzeugen mit Brennstoff zellenantrieb.
Stand der Technik
Die nicht vorveröffentlichte DE 10 2018 209 057 Al beschreibt eine Tankvorrich tung zur Temperaturdruckentlastung eines Brennstoffzellentanks, wobei die Tankvorrichtung Tankbehälter mit einer Vielzahl von Ventilen, wie beispielsweise einem Schmelzsicherungsventil, umfasst, welche eine ordentliche und sichere Funktionsweise eines Gesamtsystems beispielsweise eines Brennstoffzellensys tems gewährleisten.
Die Sicherheitsvorrichtungen für solch eine Tankvorrichtung sind normiert. Dabei muss jede Tankvorrichtung solch ein Schmelzsicherheitsventil aufweisen. So kann das Schmelzsicherheitsventil beispielsweise bei einem Brand oder einer Temperaturerhöhung über einen vorbestimmten Schwellwert hinaus sicherstel len, dass beispielsweise der Wasserstoff aus der Speichereinheit hinausgeleitet werden kann, um einer Explosion der Speichereinheit oder sogar des gesamten Gasspeichersystems vorzubeugen.
Übertritt die Temperatur den vorbestimmten Schwellwert, so schmilzt in der Re gel eine Vorrichtung an dem Schmelzsicherheitsventil, z. B. eine thermisch akti vierte Druckentlastungsvorrichtung (thermally-activated pressure relief device (TPRD)) und veranlasst eine irreversible Öffnung des Schmelzsicherheitsventils. Die Speichereinheit kann jedoch erst wieder befüllt werden, wenn ein neues Schmelzsicherheitsventil verwendet wird.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Ventilvorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass trotz temperatursen sitiver Schaltung der Ventilvorrichtung ein zuverlässiges Wiederverschließen mit derselben Ventilvorrichtung möglich ist.
Dazu weist die Ventilvorrichtung für ein gasförmiges Medium, insbesondere Was serstoff, ein Ventilgehäuse auf, in dem ein zu einer Längsachse bewegliches Schließelement angeordnet ist. Das Schließelement wirkt mit einem Dichtsitz zum Freigeben und Schließen einer Durchlassöffnung zusammen, wobei in dem Ventilgehäuse mindestens ein Federelement angeordnet ist. Das mindestens eine Federelement stützt sich an dem Schließelement und an dem Ventilgehäuse ab. Darüber hinaus ist das mindestens eine Federelement aus einem Bi-Metall hergestellt.
Bi-Metalle zeichnen sich dahingehend aus, dass diese typischerweise aus Schichten zweier unterschiedlicher Metalle hergestellt sind, die stoffschlüssig o- der formschlüssig miteinander verbunden sind. Durch den unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten der Metalle verformen sich Bi-Metalle bei einer Temperaturveränderung. So ist mittels Temperaturveränderung an dem Fe derelement die Ventilvorrichtung steuerbar.
In erster vorteilhafter Weiterbildung ist es vorgesehen, dass mittels Temperatur veränderungen an dem Bi-Metall die Durchlassöffnung freiggebbar und ver schließbar ist. So kann die Ventilvorrichtung reversibel freigegeben werden, ohne für eine weitere Nutzung ersetzt zu werden. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteilhaft vorgesehen, dass das Schließelement einen kegelförmigen Bereich umfasst, wobei der kegelförmige Bereich mit dem Dichtsitz zusammenwirkt.
In vorteilhafter Weiterbildung ist es vorgesehen, dass das Schließelement einen konisch erweiterten Bereich umfasst, wobei der konisch erweiterte Bereich mit dem Dichtsitz zusammenwirkt.
Die Ausgestaltung des Dichtsitzes ist so gewählt, dass eine zuverlässige Dicht heit an dem Schließelement erzielt wird.
Die beschriebene Ventilvorrichtung eignet sich vorzugsweise in einer Tankvor- richtung zur Speicherung von verdichteten Fluiden, insbesondere Wasserstoff mit einem Tank. Vorteilhafterweise umfasst der Tank ein Tankgehäuse mit einem Halsbereich, in welchem Halsbereich die Ventilvorrichtung angeordnet ist, wobei das Ventilgehäuse in das Tankgehäuse zumindest teilweise integriert ist. Vorteil hafterweise ist der Dichtsitz an einem konisch erweiterten Bereich des Tankge- häuses ausgebildet.
Die beschriebene Tankvorrichtung eignet sich vorzugsweise in einer Brennstoff zellenanordnung zur Speicherung von Wasserstoff für den Betrieb einer Brenn stoffzelle.
Zeichnungen
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Ventilvor richtung für ein gasförmiges Medium, insbesondere Wasserstoff, und eine erfin dungsgemäße Tankvorrichtung zur Speicherung von verdichteten Fluiden darge stellt. Es zeigt in
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ventilvorrich tung in einer Tankvorrichtung im Längsschnitt,
Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ventilvor richtung in einer Tankvorrichtung im Längsschnitt. Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Fig.l zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ventilvor richtung 100 für ein gasförmiges Medium im Längsschnitt. Die Ventilvorrichtung 100 ist in einer erfindungsgemäßen Tankvorrichtung 1 zur Speicherung von ver dichteten Fluiden, insbesondere Wasserstoff, angeordnet.
Die Ventilvorrichtung 100 weist ein Ventilgehäuse 6 mit einer Längsachse 18 auf. In dem Ventilgehäuse 6 sind eine Durchlassöffnung 22 und eine Auslassöffnung 40 ausgebildet, welche in einen stufenförmig ausgebildeten Innenraum 42 mün den.
In dem Innenraum 42 ist ein zu der Längsachse 18 bewegliches Schließelement 14 angeordnet, das mit einem konisch ausgebildeten Dichtsitz 16 zum Freigeben und Schließen der Durchlassöffnung 22 zusammenwirkt. Das Schließelement 14 umfasst einen zylinderförmigen Bereich 140 und einen kegelförmigen Bereich 141, wobei der kegelförmige Bereich 141 mit dem Dichtsitz 16 zusammenwirkt. Zwischen dem zylinderförmigen Bereich 140 und dem kegelförmigen Bereich 141 weist das Schließelement 14 einen stufenförmigen Bereich 142 auf.
Mittels eines Federelements 8 in dem Innenraum 42, welches sich zwischen dem Ventilgehäuse 6 und dem stufenförmigen Bereich 142 des Schließelements 14 abstützt, wird das Schließelement 14 mit einer Kraft beaufschlagt. In geschlosse ner Position liegt das Schließelement 14 auf dem Dichtsitz 16 auf. Das Federele ment 8 ist hier aus einem Bi-Metall hergestellt.
Die Ventilvorrichtung 100 ist Teil einer Tankvorrichtung 1 mit einem Tank 2. Der Tank 2 weist ein Tankgehäuse 3 auf, in dem ein Tankinnenraum 4 ausgebildet ist. Das Tankgehäuse 3 weist einen Halsbereich 28 auf, an dem die Ventilvorrich tung 100 angeordnet ist. Dabei ist diese in das Tankgehäuse 3 integriert und ver schließt dabei den Tankinnenraum 4 nach außen. Der Dichtsitz 16 ist an einem konisch erweiterten Bereich 37 des Tankgehäuses 3 ausgebildet. Funktionsweise der Ventilvorrichtung
Die Ventilvorrichtung 100 ist hier als Schmelzsicherheitsventil bzw. als eine ther misch aktivierte Druckentlastungsvorrichtung (thermally-activated pressure relief device (TPRD)) ausgebildet. Das heißt, dass beispielsweise bei Temperaturen unter 110° C die Ventilvorrichtung 100 geschlossen bleibt, so dass das gasför mige Medium, welches in dem Tank 2 unter hohem Druck ansteht, in dem Tank 2 eingeschlossen ist. Übersteigt die Temperatur beispielsweise 110° C, so wird in dem als Bi-Metall ausgebildeten Federelement 8 eine Temperaturänderung her vorgerufen, was aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizien ten der beiden Metalle in dem Bi-Metall zu einer Verbiegung des Bi-Metalls und damit des Federelements 8 führt. Dies führt zu einer Kräfteveränderung an dem Schließelement 14, so dass dieses vom Dichtsitz 16 abhebt und die Durchlass öffnung 22 freigibt. Gasförmiges Medium strömt nun aus dem Tank 2 über die Durchlassöffnung 22 in Richtung Auslassöffnung 40. Das Schließelement 14 öff net hier in den Innenraum 42 der Ventilvorrichtung 100 hinein.
Je nach Temperaturveränderung an dem als Bi-Metall ausgebildeten Federele ment 8 kann somit der Hub des Schließelements 14 durch Verbiegung des Bi- Metalls gesteuert werden. So ist das Federelement 8 als temperatursensitiver Bi- Metall Schalter ausgebildet, welches beispielsweise in 5° C Schritten zwischen beispielsweise einer Temperatur von 70° C bis 180° C schaltbar ist. Je nach Wahl der Metalle für das Bi-Metall kann die gewünschte Funktionsweise sicher gestellt werden.
Sinkt die Temperatur wieder unter 110° C, so führt die Verbiegung des als Bi-Me- tall ausgebildeten Federelements 8 wieder zu einer Kräfteveränderung an dem Schließelement 14, so dass sich dieses wieder in Richtung des Dichtsitzes 16 bewegt und an dem Dichtsitz 16 aufsitzt. Die Durchlassöffnung 22 ist wieder ver schlossen und kein gasförmiges Medium strömt mehr aus dem Tank 2.
Diese Ventilvorrichtung 100 ermöglicht je nach Temperaturveränderungen eine Öffnung oder Schließung des Tanks 2. Fig.2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Ventilvor richtung 100 für ein gasförmiges Medium im Längsschnitt. Bauteile mit gleicher Funktion wurden mit derselben Bezugsziffer bezeichnet. Das zweite Ausführungsbeispiel entspricht in Funktion und Aufbau weitestge hend dem ersten Ausführungsbeispiel. Die Ausgestaltung und Bewegung des Schließelements 14 ist hier anders ausgeführt.
Das Schließelement 14 umfasst hier den zylinderförmigen Bereich 140, an den sich der stufenförmige Bereich 142 anschließt. An den stufenförmigen Bereich
142 schließt sich wiederum ein zylinderförmiger Bereich 300 an, an welchen sich ein konisch erweiterter Bereich 302 anschließt. Der konisch erweiterte Bereich 302 wirkt hier mit dem Dichtsitz 16 zusammen. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel öffnet hier das Schließelement
14 in den Tankinnenraum 4 hinein.

Claims

Ansprüche
1. Ventilvorrichtung (100) für ein gasförmiges Medium, insbesondere Wasserstoff, mit einem Ventilgehäuse (6), mit einem darin angeordneten zu einer Längsachse (18) beweglichen Schließelement (14), welches Schließelement (14) mit einem Dichtsitz (16) zum Freigeben und Schließen einer Durchlassöffnung (22) zusam menwirkt, wobei in dem Ventilgehäuse (6) mindestens ein Federelement (8) an geordnet ist, welches mindestens eine Federelement (8) sich an dem Schließele ment (14) und an dem Ventilgehäuse (6) abstützt, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Federelement (8) aus einem Bi-Metall hergestellt ist.
2. Ventilvorrichtung (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mittels Temperaturveränderungen an dem Bi-Metall die Durchlassöffnung (22) freiggeb- bar und verschließbar ist.
3. Ventilvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass das Schließelement (14) einen kegelförmigen Bereich (141) umfasst, wobei der kegelförmige Bereich (141) mit dem Dichtsitz (16) zusam menwirkt.
4. Ventilvorrichtung (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schließelement (14) einen konisch erweiterten Bereich (302) umfasst, wobei der konisch erweiterte Bereich (302) mit dem Dichtsitz (16) zusammenwirkt.
5. Tankvorrichtung (1) zur Speicherung von verdichteten Fluiden, insbesondere Wasserstoff, mit einem Tank (2) und einer Ventilvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
6. Tankvorrichtung (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeich net, dass der Tank (2) ein Tankgehäuse (3) mit einem Halsbereich (28) umfasst, in welchem Halsbereich (28) die Ventilvorrichtung (100) angeordnet ist, wobei das Ventilgehäuse (6) in das Tankgehäuse (3) zumindest teilweise integriert ist.
7. Tankvorrichtung (1) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtsitz (16) an einem konisch erweiterten Bereich (37) des Tankgehäuses (3) ausgebildet ist.
8. Brennstoffzellenanordnung mit einer Tankvorrichtung (1) zur Speicherung von
Wasserstoff für den Betrieb einer Brennstoffzelle nach einem der Ansprüche 5 bis 7.
PCT/EP2019/077293 2018-10-29 2019-10-09 Ventilvorrichtung für ein gasförmiges medium und tankvorrichtung zur speicherung von verdichteten fluiden WO2020088897A1 (de)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201980072062.4A CN112969884B (zh) 2018-10-29 2019-10-09 用于气态介质的阀装置和用于储存压缩流体的箱装置
KR1020217015947A KR20210082500A (ko) 2018-10-29 2019-10-09 기상 매체를 위한 밸브 장치 및 압축 유체의 저장을 위한 탱크 장치
US17/289,157 US11512790B2 (en) 2018-10-29 2019-10-09 Valve device for a gaseous medium, and tank device for storing compressed fluids
JP2021521128A JP7122466B2 (ja) 2018-10-29 2019-10-09 気体状の媒体のための弁装置、および圧縮された流体を蓄えるためのタンク装置

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018218425.9 2018-10-29
DE102018218425.9A DE102018218425A1 (de) 2018-10-29 2018-10-29 Ventilvorrichtung für ein gasförmiges Medium und Tankvorrichtung zur Speicherung von verdichteten Fluiden

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020088897A1 true WO2020088897A1 (de) 2020-05-07

Family

ID=68240718

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2019/077293 WO2020088897A1 (de) 2018-10-29 2019-10-09 Ventilvorrichtung für ein gasförmiges medium und tankvorrichtung zur speicherung von verdichteten fluiden

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11512790B2 (de)
JP (1) JP7122466B2 (de)
KR (1) KR20210082500A (de)
CN (1) CN112969884B (de)
DE (1) DE102018218425A1 (de)
WO (1) WO2020088897A1 (de)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020207261A1 (de) * 2020-06-10 2021-12-16 Argo Gmbh Thermische Druckentlastungsvorrichtung (TPRD), Gasdruckspeicher und Gasdruckspeichersystem mit TPRD und Verfahren zur thermischen Überdruckabsicherung
DE102020213268A1 (de) * 2020-10-21 2022-04-21 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Tankvorrichtung zur Temperaturdruckentlastung eines Brennstoffzellentanks
DE102020214161A1 (de) 2020-11-11 2022-05-12 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Tankvorrichtung zur Speicherung eines gasförmigen Mediums für ein Brennstoffzellensystem

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2505321A (en) * 1948-07-01 1950-04-25 Brutocao Louis Safety valve
JPS5986769A (ja) * 1982-11-11 1984-05-19 Toriumi Seisakusho:Kk 温度自動弁
US4522219A (en) * 1983-12-31 1985-06-11 Kato Hatsujo Kaisha Ltd. Freeze preventing valve
US4667694A (en) * 1985-08-30 1987-05-26 Dalton Charles R Safety valve for compressed liquid gas
JPH0611070A (ja) * 1992-06-22 1994-01-21 Apuriori Kk チェック弁
US6427712B1 (en) * 1999-06-09 2002-08-06 Robertshaw Controls Company Ambient temperature shape memory alloy actuator
DE60013383T2 (de) * 1999-10-07 2005-09-22 Giat Industries Fahrzeugtank für Flüssiggas
US20150285389A1 (en) * 2014-04-08 2015-10-08 Woodward, Inc. Cryogenic Check Valve

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2274145A (en) * 1940-07-22 1942-02-24 Roy W Johnson Temperature compensating metering valve
JPS5635874A (en) * 1979-08-30 1981-04-08 Aisin Seiki Co Ltd Temperature-sensitive control valve
US4508314A (en) * 1984-01-18 1985-04-02 Eaton Corporation Gas valve
US5255809A (en) * 1993-05-17 1993-10-26 Ford Motor Company Compressed gas container with shape memory alloy pressure relief member
US7104461B2 (en) * 2003-02-27 2006-09-12 Restivo & Holland, Llc Pipe temperature control valve
DE10339189A1 (de) 2003-08-22 2005-03-24 L + T Gasetechnik Klöpper - Waldmann GmbH & Co. KG Sicherheitseinrichtung für Gasleitungen
US20100078081A1 (en) * 2008-09-30 2010-04-01 Mckee Joseph R Temperature control valve
US8794254B2 (en) * 2012-01-05 2014-08-05 GM Global Technology Operations LLC Passive closing device for thermal self-protection of high pressure gas vessels
GB2511566B (en) 2013-03-08 2018-09-26 Intelligent Energy Ltd Gas supply cartridge
CN203784440U (zh) 2014-03-06 2014-08-20 广东美的暖通设备有限公司 感温水流开关
US20160033085A1 (en) * 2014-07-31 2016-02-04 Lightsail Energy, Inc. Compressed gas storage unit and fill methods
DE102018209057A1 (de) 2018-06-07 2019-12-12 Robert Bosch Gmbh Tankvorrichtung zur Temperaturdruckentlastung eines Brennstoffzellentanks

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2505321A (en) * 1948-07-01 1950-04-25 Brutocao Louis Safety valve
JPS5986769A (ja) * 1982-11-11 1984-05-19 Toriumi Seisakusho:Kk 温度自動弁
US4522219A (en) * 1983-12-31 1985-06-11 Kato Hatsujo Kaisha Ltd. Freeze preventing valve
US4667694A (en) * 1985-08-30 1987-05-26 Dalton Charles R Safety valve for compressed liquid gas
JPH0611070A (ja) * 1992-06-22 1994-01-21 Apuriori Kk チェック弁
US6427712B1 (en) * 1999-06-09 2002-08-06 Robertshaw Controls Company Ambient temperature shape memory alloy actuator
DE60013383T2 (de) * 1999-10-07 2005-09-22 Giat Industries Fahrzeugtank für Flüssiggas
US20150285389A1 (en) * 2014-04-08 2015-10-08 Woodward, Inc. Cryogenic Check Valve

Also Published As

Publication number Publication date
JP7122466B2 (ja) 2022-08-19
JP2022505182A (ja) 2022-01-14
DE102018218425A1 (de) 2020-04-30
US20210388917A1 (en) 2021-12-16
CN112969884A (zh) 2021-06-15
US11512790B2 (en) 2022-11-29
KR20210082500A (ko) 2021-07-05
CN112969884B (zh) 2023-09-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3850252B1 (de) Ventilvorrichtung für ein gasförmiges medium und tankvorrichtung zur speicherung eines gasförmigen mediums
EP2829476B1 (de) Vorrichtung zum Öffnen oder Schließen eines Dichtsitzes eines Ventils
EP3894736B1 (de) Tankvorrichtung zur speicherung eines gasförmigen mediums
WO2020088897A1 (de) Ventilvorrichtung für ein gasförmiges medium und tankvorrichtung zur speicherung von verdichteten fluiden
DE102015103046B4 (de) Sicherheitsventil
EP4097390A1 (de) Vorrichtung zum speichern von druckgas, fahrzeug
WO2005040654A2 (de) Elektromagnetisches ventil
DE102008018561A1 (de) Sicherheitsventil für einen Druckgasspeicher
EP2765341B1 (de) Ventil zum Öffnen einer Fluidleitung
EP3850267B1 (de) Tankvorrichtung zur speicherung eines gasförmigen mediums
EP2921752A1 (de) Unbetätigt geschlossene Ventilanordnung, insbesondere für Raumfahrtantriebssysteme
DE102013010432A1 (de) Thermostatisch gesteuertes Ventil, insbesondere Heizkörperventil
DE102018211964A1 (de) Sicherheitssystem für einen Druckbehälter eines Fahrzeugs
EP2547950B1 (de) Sicherheitsvorrichtung gegen übertemperatur
DE102006057132A1 (de) Thermostatisches Expansionsventil für Kälte- beziehungsweise Wärmepumpenkreisläufe mit mechanisch gesteuerter Sicherheitsfunktion
DE102021200470A1 (de) Druckgasbehältervorrichtung zur Speicherung eines gasförmigen Mediums
DE3228776C2 (de) Bedienungshebel für Schalteinrichtungen
EP2859233B1 (de) Aktor zur betätigung eines stellelementes
EP2725297B1 (de) Gasventil
DE102010032345B4 (de) Brandschutzventil und Gaszähler
WO2020237274A1 (de) Kombinationsventil
DE102021134095A1 (de) Drucktank mit thermisch aktivierbarem Druckentlastungssystem
DE102019211730A1 (de) Tankvorrichtung zur Speicherung eines gasförmigen Mediums
DE102020210095A1 (de) Tankvorrichtung zur Temperaturdruckentlastung eines Wasserstofftanks
WO2022128349A1 (de) Tankvorrichtung zur temperaturdruckentlastung eines wasserstofftanks

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19786930

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2021521128

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20217015947

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 19786930

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1