DE102014002660A1 - Device for receiving a temperature sensor - Google Patents

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Philipp Hausmann
Stephan Lutz
Matthias Nerlich
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (3) zur Aufnahme eines Temperatursensors (4) in einer Ventileinrichtung (2) für einen Wasserstoffhochdrucktank, welche einen mit der Ventileinrichtung (2) verschraubten Dicht- und Aufnahmebereich (6) und eine freistehende Druckhülse (5) mit einer inneren Bohrung (15) zur Aufnahme des Temperatursensors (4) aufweist. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die freistehende Druckhülse (5) ein Verhältnis ihrer Länge (L) zu ihrem äußeren Durchmesser (d), in dem axialen Bereich, in dem die innere Bohrung (15) endet, aufweist, welche größer als 6 ist.The invention relates to a device (3) for receiving a temperature sensor (4) in a valve device (2) for a high-pressure hydrogen tank which has a sealing and receiving area (6) screwed to the valve device (2) and a freestanding pressure sleeve (5) having inner bore (15) for receiving the temperature sensor (4). The invention is characterized in that the free-standing pressure sleeve (5) has a ratio of its length (L) to its outer diameter (d), in the axial region in which the inner bore (15) ends, which is greater than 6 ,

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Aufnahme eines Temperatursensors nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.The invention relates to a device for receiving a temperature sensor according to the closer defined in the preamble of claim 1.

Grundsätzlich ist es so, dass Temperatursensoren in Wasserstoffhochdrucktanks im Prinzip erwünscht sind, um die Temperatur des Wasserstoffs zu kennen und überwachen zu können. Problematisch ist es dabei jedoch, dass der Temperatursensor einerseits einem hohen Druck und dem andererseits für ihn vergleichsweise aggressiven Wasserstoffgas ausgesetzt ist, sodass seine Funktionalität gegebenenfalls nach kurzer Nutzungsdauer bereits eingeschränkt ist. Außerdem ist es aus Sicherheitsgründen nicht erwünscht, elektronische Bauteile, und hierzu zählt der Temperatursensor ebenfalls, direkt in den Wasserstofftank zu integrieren, um jeglicher Gefahr einer eventuellen Beeinträchtigung durch elektrische Signale bzw. Impulse sicher und zuverlässig entgegenzuwirken.In principle, temperature sensors in high-pressure hydrogen tanks are in principle desirable in order to be able to know and monitor the temperature of the hydrogen. It is problematic, however, that the temperature sensor is exposed to a high pressure and the other hand for him relatively aggressive hydrogen gas, so that its functionality is possibly already limited after a short period of use. In addition, it is not desirable for safety reasons, electronic components, and this includes the temperature sensor also, to integrate directly into the hydrogen tank to safely and reliably counteract any risk of possible interference by electrical signals or pulses.

Aus der gattungsgemäßen JP 2007-212287 A1 ist deshalb für einen Hochdruckwasserstofftank und einen darin angeordneten Temperatursensor eine Schutzhülle um den Temperatursensor bekannt, welche den Temperatursensor vor Druck und direktem Kontakt mit Wasserstoff schützt. Die Hülle soll dabei bevorzugt aus Edelstahl ausgebildet sein. Der beschriebene Aufbau der Hülle hat jedoch den entscheidenden Nachteil, dass sie nicht sehr weit in den Hochdruckwasserstofftank ragt, sodass nicht genau die Temperatur des Wasserstoffs in dem Druckgasbehälter gemessen wird, sondern die Temperatur, welche der Wasserstoff im Bereich des Ventils hat. Dies kann in bestimmten Betriebssituationen jedoch kritisch sein, da die Temperatur im Bereich des Ventils von der eigentlich im Bereich des Wasserstofftanks vorliegenden Temperatur abweichen kann.From the generic JP 2007-212287 A1 Therefore, for a high-pressure hydrogen tank and a temperature sensor disposed therein, a protective cover around the temperature sensor is known, which protects the temperature sensor from pressure and direct contact with hydrogen. The shell should preferably be made of stainless steel. However, the described structure of the shell has the distinct disadvantage that it does not protrude very far into the high-pressure hydrogen tank, so that not exactly the temperature of the hydrogen is measured in the compressed gas tank, but the temperature, which has the hydrogen in the region of the valve. However, this can be critical in certain operating situations, since the temperature in the region of the valve can deviate from the temperature actually existing in the region of the hydrogen tank.

Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung besteht nun darin, eine Vorrichtung zur Aufnahme eines Temperatursensors anzugeben, welche diese Nachteile vermeidet und einen einfachen und effizienten Aufbau ermöglicht.The object of the present invention is now to provide a device for receiving a temperature sensor, which avoids these disadvantages and allows a simple and efficient structure.

Bei der der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es vorgesehen, dass der Temperatursensor, wie auch im Stand der Technik, in einer Hülle angeordnet ist, welche einerseits einen mit der Ventileinrichtung verschraubten Dicht- und Aufnahmebereich und andererseits eine freistehende Druckhülse, mit einer inneren Bohrung zur Aufnahme des Temperatursensors, aufweist. Anders als bei dem Aufbau im Stand der Technik ist es bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung nun vorgesehen, dass die freistehende Druckhülse ein Verhältnis ihrer Länge zu ihrem äußeren Durchmesser aufweist, welches größer als 6 ist. Der äußere Durchmesser wird dabei in dem axialen Bereich bestimmt, in dem die innere Bohrung in der Druckhülse endet, und in dem typischerweise der Temperatursensor angeordnet ist. Bei vergleichsweise kleinem Durchmesser und damit geringen Wandstärken der Druckhülse wird so eine vergleichsweise gute Temperaturleitung von dem Wasserstoff in dem Wasserstoffhochdrucktank hin zu dem Temperatursensor ermöglicht. Andererseits kann durch die im Verhältnis zum Durchmesser vergleichsweise große Länge, welche in jedem Fall mehr als das sechsfache des Durchmessers im relevanten Bereich beträgt, ein Aufbau erzielt werden, welcher anders als im Stand der Technik vergleichsweise weit in den Hochdruckwasserstofftank hineinragt und damit eine vergleichsweise gute Messung der Temperatur des Wasserstoffs in dem Hochdruckwasserstofftank ermöglicht, ohne dass unerwünschte Temperatureffekte im Bereich der Ventileinrichtung die Messung übermäßig stark beeinflussen bzw. verfälschen.In the device according to the invention, it is provided that the temperature sensor, as in the prior art, is arranged in a sheath, which on the one hand bolted to the valve means sealing and receiving area and on the other hand, a free-standing pressure sleeve, with an inner bore for receiving the Temperature sensor having. Unlike the structure in the prior art, it is now provided in the device according to the invention that the freestanding pressure sleeve has a ratio of its length to its outer diameter, which is greater than 6. The outer diameter is determined in the axial region, in which the inner bore terminates in the pressure sleeve, and in which typically the temperature sensor is arranged. With a comparatively small diameter and thus small wall thicknesses of the pressure sleeve, a comparatively good temperature conduction is made possible by the hydrogen in the high-pressure hydrogen tank toward the temperature sensor. On the other hand, by the relatively large in relation to the diameter length, which is in any case more than six times the diameter in the relevant range, a structure can be achieved which protrudes comparatively far into the high-pressure hydrogen tank unlike in the prior art and thus a comparatively good Measurement of the temperature of the hydrogen in the high-pressure hydrogen tank is made possible without undesirable temperature effects in the area of the valve device excessively influencing or falsifying the measurement.

In einer weiteren sehr günstigen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es nun außerdem vorgesehen, dass das Verhältnis von Länge zu Durchmesser kleiner oder maximal gleich 9 ist. Ein Verhältnis von Länge zu Durchmesser, welches zwischen 6 und maximal 9 liegt, ist einerseits hinsichtlich einer sicheren und zuverlässigen Messung der gewünschten Temperaturwerte von entscheidendem Vorteil und gewährleistet andererseits die Möglichkeit, die Druckhülse mit vergleichsweise geringer Wandstärke, zumindest im Bereich des Temperatursensors, so auszubilden, dass diese auch dem hohen Druck in dem Hochdruckwasserstofftank, welcher typischerweise einen Nenndruck von 700 bar aufweist, sicher und zuverlässig standhält.In a further very favorable embodiment of the device according to the invention, it is now also provided that the ratio of length to diameter is smaller or at most equal to 9. A ratio of length to diameter, which is between 6 and a maximum of 9, on the one hand with respect to a reliable and reliable measurement of the desired temperature values of decisive advantage and on the other hand ensures the possibility of the printing sleeve with comparatively small wall thickness, at least in the range of the temperature sensor, so in that it also reliably and reliably withstands the high pressure in the high-pressure hydrogen tank, which typically has a nominal pressure of 700 bar.

In einer weiteren sehr günstigen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann es dabei vorgesehen sein, dass die freistehende Druckhülse sich von der verschlossenen Spitze aus in Richtung des Dicht- und Aufnahmebereichs, insbesondere konisch, an ihrem Außendurchmesser erweitert. Eine solche an ihrem Außendurchmesser beispielsweise konisch oder auch mit andersartiger, beispielsweise stufenförmiger, exponentieller oder parabolisch zulaufender Außenkontur stellt so eine zunehmende Wandstärke ausgehend von der Spitze in Richtung des Dicht- und Aufnahmebereichs her. Dadurch entsteht eine sehr stabile Druckhülse, welche im Bereich der Spitze dennoch eine sehr geringe Wandstärke aufweist, sodass die Temperatur des in dem Hochdruckwasserstofftank gespeicherten Gases durch den Temperatursensor sehr gut erfasst und gemessen werden kann. Dadurch dass der Durchmesser zur Bestimmung des Verhältnisses von Länge zu Durchmesser in dem axialen Bereich ermittelt wird, in dem die innere Bohrung endet und in dem typischerweise der Temperatursensor angeordnet ist, ändert sich dabei das Verhältnis auch dann nicht, wenn die Druckhülse den Durchmesser ihrer Außenkontur in Richtung des Dicht- und Aufnahmebereichs entsprechend vergrößert.In a further very favorable embodiment of the device according to the invention, it may be provided that the free-standing pressure sleeve extends from the closed tip in the direction of the sealing and receiving region, in particular conically, at its outer diameter. Such an outer diameter, for example, conical or with different, for example, stepped, exponential or parabolic tapered outer contour thus establishes an increasing wall thickness starting from the top in the direction of the sealing and receiving area. This results in a very stable pressure sleeve, which nevertheless has a very small wall thickness in the region of the tip, so that the temperature of the gas stored in the high-pressure hydrogen tank can be detected and measured very well by the temperature sensor. By determining the diameter for determining the ratio of length to diameter in the axial region in which the inner bore ends and in which the temperature sensor is typically arranged, the ratio does not change, even then, when the pressure sleeve increases the diameter of its outer contour in the direction of the sealing and receiving area accordingly.

Die Druckhülse ist dabei insbesondere aus einem gut wärmeleitenden Material ausgebildet, insbesondere einem Material, welches die Wärme besser leitet, als der im Stand der Technik beschriebene Aufbau aus Edelstahl. In einer besonders günstigen und vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann es dementsprechend vorgesehen sein, dass die Druckhülse aus einer wasserstoffbeständigen Aluminiumknetlegierung ausgebildet ist. Solche wasserstoffbeständigen Aluminiumknetlegierungen können beispielsweise AI 6082 T6 oder AI 6061 T6 sein. Aus ihnen kann die Druckhülse ausreichend stabil hergestellt werden. Gleichzeitig ist das Material wasserstoffbeständig und kann so über einen langen Zeitraum innerhalb des Wasserstoffhochdrucktanks verbleiben, ohne zu verspröden oder dergleichen. Aluminum weist gegenüber Stahlmaterialien, insbesondere gegenüber Edelstählen, dabei außerdem eine sehr viel bessere Wärmeleitung auf, sodass die Temperatur des Wasserstoffs sehr gut durch das Material der Druckhülse von dem Temperatursensor erfasst werden kann.The pressure sleeve is formed in particular from a good heat-conducting material, in particular a material which conducts the heat better than the structure described in the prior art made of stainless steel. In a particularly favorable and advantageous development of the device according to the invention, it can accordingly be provided that the pressure sleeve is formed from a hydrogen-resistant aluminum wrought alloy. Such hydrogen-resistant aluminum wrought alloys may, for example AI 6082 T6 or AI 6061 T6 be. From them, the printing sleeve can be made sufficiently stable. At the same time, the material is resistant to hydrogen and thus can remain within the high-pressure hydrogen tank for a long period of time without becoming brittle or the like. Aluminum also has a much better heat conduction than steel materials, in particular compared to stainless steels, so that the temperature of the hydrogen can be detected very well by the material of the pressure sleeve from the temperature sensor.

In einer weiteren sehr günstigen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es ferner vorgesehen, dass die Druckhülse geschmiedet, spanend nachbearbeitet und zur Ausbildung der Hülse hohlgebohrt ist. Eine solche geschmiedete Druckhülse, welche spanend nachbearbeitet und innen hohlgebohrt wird, um den Temperatursensor aufzunehmen, erlaubt, insbesondere bei der Ausgestaltung aus den angesprochenen Aluminiumknetlegierungen, bei vertretbarem Fertigungsaufwand eine ausreichende Festigkeit, um den in dem Wasserstoffhochdrucktank herrschenden Drücken zu widerstehen, sodass der mit dem Temperatursensor versehene Innenbereich der Druckhülse typischerweise den Umgebungsruck aufweist, während der dem Wasserstoff zugewandte Teil mit dem Nenndruck des Wasserstoffhochdrucktanks beaufschlagt ist.In a further very favorable embodiment of the device according to the invention, it is further provided that the pressure sleeve forged, machined and machined hollow to form the sleeve. Such a forged pressure sleeve, which is machined and drilled hollow inside to receive the temperature sensor allows, in particular in the embodiment of the mentioned Aluminiumknetlegierungen, with reasonable manufacturing effort sufficient strength to withstand the pressure prevailing in the high pressure hydrogen tank, so that with the Temperature sensor provided inside the pressure sleeve typically has the ambient pressure, while the part facing the hydrogen is subjected to the nominal pressure of the high-pressure hydrogen tank.

In einer weiteren sehr günstigen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es außerdem vorgesehen, dass der Dicht- und Aufnahmebereich über eine Radialdichtung abdichtend in der Ventileinrichtung aufgenommen ist. Eine solche Radialabdichtung, insbesondere wenn diese einen Stützring und einen Dichtring aufweist, ist dabei besonders einfach und effizient in der Montage und kann, ohne dass allzu enge Fertigungstoleranzen eingehalten werden müssen, einfach und sicher eine zuverlässige Abdichtung gegenüber dem Wasserstoff, welcher bei Nenndruck in dem Wasserstoffhochdrucktank vorliegt, gewährleisten.In a further very advantageous embodiment of the device according to the invention, it is also provided that the sealing and receiving area is sealingly received in the valve device via a radial seal. Such a radial seal, in particular if this has a support ring and a sealing ring, is particularly simple and efficient in assembly and can, without too tight manufacturing tolerances must be met, easily and safely a reliable seal against the hydrogen, which at nominal pressure in the Hydrogen high-pressure tank is present, ensure.

In einer weiteren sehr günstigen Ausgestaltung der Idee ist es dabei ferner vorgesehen, dass die Vorrichtung von der dem Wasserstoff abgewandten Seite aus mit der Ventileinrichtung verschraubt ausgebildet ist. Eine solche Ausgestaltung, bei der die Vorrichtung von außen in die Ventileinrichtung eingeschraubt wird, ermöglicht eine Montage und gegebenenfalls eine Demontage der Vorrichtung nicht nur von der Innenseite des Hochdruckwasserstofftanks her, sondern insbesondere von der Außenseite. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn eine Montage bzw. Demontage der Vorrichtung erfolgen soll, ohne dass die Ventileinrichtung aus dem Hochdruckwasserstofftank ausgebaut wird.In a further very favorable embodiment of the idea, it is further provided that the device is formed screwed from the side facing away from the hydrogen with the valve device. Such a configuration, in which the device is screwed from the outside into the valve device, allows assembly and optionally disassembly of the device not only from the inside of the high-pressure hydrogen tank forth, but in particular from the outside. This is particularly advantageous if a mounting or dismounting of the device is to take place without the valve device being removed from the high-pressure hydrogen tank.

In einer weiteren sehr vorteilhaften Ausgestaltung dieser Idee ist es dabei vorgesehen, dass die Druckhülse zu mehr als 80% ihrer Länge über die dem Inneren des Wasserstoffhochdrucktanks zugewandten Seite der Ventileinrichtung übersteht und in den Wasserstoffhochdrucktank ragt. Anders als im Stand der Technik, bei dem die Druckhülse innerhalb einer Bohrung der Ventileinrichtung angeordnet und in dieser positioniert ist, wenn sie von außen in die Ventileinrichtung eingeschraubt wird, ist es bei dieser vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen, dass sie zu mehr als 80% ihrer Länge in das Innere des Wasserstoffhochdrucktanks ragt, also die abschließende Oberfläche der Ventileinrichtung auf der Innenseite entsprechend überragt. Insbesondere so kann die eingangs beschriebene zuverlässige Messung der Temperatur des Wasserstoffs in allen Betriebssituationen, auch bei der von außen eingeschraubten Vorrichtung, sicher und zuverlässig gewährleistet werden.In a further very advantageous embodiment of this idea, it is provided that the pressure sleeve protrudes over more than 80% of its length beyond the side of the valve device facing the interior of the high-pressure hydrogen tank and protrudes into the high-pressure hydrogen tank. Unlike in the prior art, in which the pressure sleeve is disposed within a bore of the valve device and positioned therein, when it is screwed from the outside into the valve device, it is provided in this advantageous embodiment of the device according to the invention that it is more than 80 % of its length protrudes into the interior of the high-pressure hydrogen tank, so the corresponding surmounting the final surface of the valve device on the inside. In particular, the reliable measurement of the temperature of the hydrogen as described in the introduction can thus be reliably and reliably ensured in all operating situations, even when the device is screwed in from the outside.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann es nun außerdem vorgesehen sein, dass der Temperatursensor integriert ausgebildet ist, wobei auf der der Druckhülse abgewandten Seite des Dicht- und Aufnahmebereichs eine elektronische Schnittstelle angeordnet ist, welche zur Ausbildung einer Steckverbindung mit einem Gegenelement ausgebildet ist. Eine solche elektronische Schnittstelle, welche eine Steckverbindung mit dem Gegenelement ausbildet, kann insbesondere so gestaltet sein, dass sich beim Aufstecken einer Datenauswerte- und/oder Datenübertragungseinheit auf die Ventileinrichtung automatisch ein elektrischer Kontakt zum Temperatursensor über die Schnittstelle ausbildet. Hierdurch wird ein sehr einfacher und in der Montage sehr effizienter Aufbau erreicht. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Datenauswerte- und/oder Datenübertragungseinheit gleichzeitig andere Funktionalitäten, beispielsweise die Steuerung eines elektromagnetischen Entnahmeventils oder dergleichen, in der Ventileinrichtung mitbewirkt, da dann mit einem einzigen elektronischen Bauteil, welches beispielsweise von außen auf die Ventileinrichtung aufgesteckt und angeschraubt wird, die gesamte benötigte Funktionalität hinsichtlich Ansteuerung und Auswertung von Aktuatoren und Sensoren in der Ventileinrichtung realisiert werden kann.In an advantageous development of the device according to the invention, it can now also be provided that the temperature sensor is integrated, wherein on the side facing away from the pressure sleeve side of the sealing and receiving area an electronic interface is arranged, which is designed to form a plug connection with a counter element. Such an electronic interface, which forms a plug connection with the counter element, can in particular be designed such that when a data evaluation and / or data transmission unit is plugged onto the valve device, an electrical contact to the temperature sensor is automatically formed via the interface. As a result, a very simple and very efficient assembly is achieved. This is especially true if the Datenauswerte- and / or data transmission unit simultaneously mitffirkt other functionalities, such as the control of an electromagnetic bleed valve or the like in the valve device, since then with a single electronic component, which is plugged and screwed, for example from the outside to the valve device , the whole required functionality with respect to control and evaluation of actuators and sensors in the valve device can be realized.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus dem Ausführungsbeispiel, welches nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben ist.Further advantageous embodiments of the device according to the invention will become apparent from the embodiment, which is described below with reference to the figures.

Dabei zeigen:Showing:

1 eine prinzipmäßige Schnittdarstellung durch eine Ventileinrichtung mit einer Vorrichtung gemäß der Erfindung; 1 a schematic sectional view through a valve device with a device according to the invention;

2 eine Vorrichtung gemäß der Erfindung in einer ersten möglichen Ausführungsform im Querschnitt; 2 a device according to the invention in a first possible embodiment in cross section;

3 einen Querschnitt durch einen Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer alternativen Ausführungsform; und 3 a cross-section through a part of the device according to the invention in an alternative embodiment; and

4 einen Ausschnitt aus einer weiteren alternativen Ausführungsform der Ventileinrichtung mit der Vorrichtung analog zur Darstellung in 1. 4 a detail of a further alternative embodiment of the valve device with the device analogous to the representation in 1 ,

In der Darstellung der 1 ist sehr stark schematisiert ein Teil eines in seiner Gesamtheit nicht dargestellten Hochdruckwasserstofftanks zu erkennen. Dieses Teil ist das sogenannte Anschlusselement 1, welches auch als BOSS bezeichnet wird. Über ein nicht explizit dargestelltes Gewinde ist in den BOSS 1 des Hochdruckwasserstofftanks dabei eine Ventileinrichtung 2 eingeschraubt, welche hier rein beispielhaft in der Schnittdarstellung zu erkennen ist. Die Ventileinrichtung 2, welche auch als OTV (On-Tank-Valve) bezeichnet wird, weist typischerweise mehrere funktionale Elemente wie beispielsweise ein Überdrucksicherheitsventil, ein Entnahmeventil, ein Betankungsventil und dergleichen auf. Diese Elemente sind aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt und sind hier nicht dargestellt. Zusätzlich weist die Ventileinrichtung 2 in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel eine Vorrichtung 3 zur Aufnahme eines Temperatursensors 4 auf. Die Vorrichtung 3 umfasst eine Druckhülse 5, welche in das Innere des Hochdruckwasserstofftanks ragt, sowie einen Dicht- und Aufnahmebereich 6, welcher ein Gewinde 7 sowie eine Radialdichtung aufweist. Die Radialdichtung besteht dabei aus einem Dichtring 8 sowie einem Stützring 9. Über eine Werkzeugaufnahme 10 lässt sich die Vorrichtung 3 in dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel in ein mit dem Gewinde 7 korrespondierendes Gewinde der Ventileinrichtung 2 einschrauben. Auf der der Druckhülse 5 abgewandten Seite des Dicht- und Aufnahmebereichs 6 weist die Vorrichtung 3 einen rohrförmigen Abschnitt 11 auf, welcher an seinem der Druckhülse 5 abgewandten Ende, wie es in der Darstellung der 2 zu erkennen ist, eine Steckverbindung 12 umfasst. Diese Steckverbindung 12 korrespondiert mit einer Datenauswerte- und/oder Datenübertragungseinheit 13, welche in der Darstellung der 1 zu erkennen ist. Nachdem die Vorrichtung 3 in die Ventileinrichtung 2 eingeschraubt ist, kann durch Aufstecken der Datenauswerte- und/oder Datenübertragungseinheit 13 so ein elektronischer Kontakt erzielt werden, sodass die von dem Temperatursensor 4, welcher in den Darstellungen der 2 und 3 zu erkennen ist, gemessene Temperatur über die Datenauswerte- und/oder Datenübertragungseinheit 13 entsprechend ausgewertet und/oder an eine Steuerungselektronik übertragen werden kann.In the presentation of the 1 is very highly schematic to recognize part of a not shown in its entirety high pressure hydrogen tanks. This part is the so-called connection element 1 which is also called BOSS. About a not explicitly shown thread is in the BOSS 1 the high-pressure hydrogen tank while a valve device 2 screwed, which can be seen here purely by way of example in the sectional view. The valve device 2 , which is also referred to as OTV (On-Tank-Valve), typically has a plurality of functional elements such as an overpressure safety valve, a bleed valve, a refueling valve and the like. These elements are known from the general state of the art and are not shown here. In addition, the valve device 2 in the embodiment shown here, a device 3 for receiving a temperature sensor 4 on. The device 3 includes a pressure sleeve 5 , which projects into the interior of the high-pressure hydrogen tank, and a sealing and receiving area 6 which is a thread 7 and having a radial seal. The radial seal consists of a sealing ring 8th and a support ring 9 , About a tool holder 10 leaves the device 3 in the 1 illustrated embodiment in a with the thread 7 corresponding thread of the valve device 2 Screw. On the pressure sleeve 5 opposite side of the sealing and receiving area 6 has the device 3 a tubular section 11 on which at its the pressure sleeve 5 opposite end, as shown in the illustration of the 2 it can be seen, a plug connection 12 includes. This plug connection 12 corresponds to a Datenauswerte- and / or data transmission unit 13 , which in the representation of the 1 can be seen. After the device 3 in the valve device 2 is screwed, can by attaching the Datenauswerte- and / or data transmission unit 13 so an electronic contact can be achieved, so that of the temperature sensor 4 , which in the representations of the 2 and 3 can be seen, measured temperature on the Datenauswerte- and / or data transmission unit 13 evaluated accordingly and / or can be transmitted to a control electronics.

Die Druckhülse 5, welche in der Schnittdarstellung der 2 zu erkennen ist, schützt den Temperatursensor 4 dabei sowohl vor dem Druck in dem Wasserstoffhochdrucktank als auch vor dem Wasserstoff selbst, welcher den Temperatursensor 4 nachteilig beeinflussen könnte, indem beispielsweise durch eine Einlagerung von Wasserstoff dessen Messcharakteristik im Laufe der Zeit verändert wird. Die Druckhülse 5 ist zusammen mit dem Dicht- und Aufnahmebereich 6 aus einem einzigen Materialstück ausgebildet, vorzugsweise aus einer wasserstoffbeständigen Aluminiumknetlegierung. Die Druckhülse 5 kann dabei insbesondere geschmiedet werden. Anschließend erfolgt eine spanende Nachbearbeitung beispielsweise der Werkzeugaufnahme 10 des Gewindes 7 und einer Nut 14 zur Aufnahme der Radialdichtung. Abschließend wird eine innere Bohrung 15 eingebracht, in welche später der Temperatursensor 4 integriert werden kann. Auf der dem Inneren des Hochdruckwasserstofftanks abgewandten Seite des Gewindes 7 geht die Vorrichtung 3 in der in 2 dargestellten Ausführungsform in den bereits angesprochenen rohrförmigen Abschnitt 11 über, welcher hier aus einem anderen Material, vorzugsweise aus einem Kunststoff, ausgebildet und fest mit dem Aluminium der Druckhülse 5 verbunden ist. Dies ist möglich, da im Inneren der Druckhülse 5 Umgebungsdruck vorliegt, sodass auch in dem dem Hochdruckwasserstofftank 1 abgewandten Bereich nach der Radialdichtung Umgebungsdruck anliegt. Die Verwendung von Kunststoff für den rohrförmigen Abschnitt 11 ist deshalb besonders einfach und effizient. An seinem Ende weist das rohrförmige Element 11 die bereits angesprochene Steckverbindung 12 zur Herstellung eines Kontakts mit der Datenauswerte- und/oder Datenübertragungseinheit 13 auf.The pressure sleeve 5 which in the sectional view of 2 can be seen protects the temperature sensor 4 both before the pressure in the high-pressure hydrogen tank and before the hydrogen itself, which the temperature sensor 4 could adversely affect, for example, by a storage of hydrogen its measurement characteristic is changed over time. The pressure sleeve 5 is together with the sealing and receiving area 6 formed of a single piece of material, preferably made of a hydrogen-resistant aluminum wrought alloy. The pressure sleeve 5 can be forged in particular. Subsequently, a subsequent machining takes place, for example, the tool holder 10 of the thread 7 and a groove 14 for receiving the radial seal. Finally, an inner bore 15 introduced, in which later the temperature sensor 4 can be integrated. On the side of the thread facing away from the interior of the high-pressure hydrogen tank 7 the device goes 3 in the in 2 illustrated embodiment in the already mentioned tubular portion 11 about, which here from another material, preferably made of a plastic, formed and fixed to the aluminum of the pressure sleeve 5 connected is. This is possible because inside the pressure sleeve 5 Ambient pressure is present, so that even in the high-pressure hydrogen tank 1 remote area after the radial seal ambient pressure is applied. The use of plastic for the tubular section 11 is therefore particularly simple and efficient. At its end, the tubular element 11 the already mentioned connector 12 for establishing a contact with the data evaluation and / or data transmission unit 13 on.

Insbesondere der Einsatz von wasserstoffbeständigen Aluminiumknetlegierungen wie beispielsweise AI 6082 T6 oder insbesondere AI 6061 T6 ermöglichen in Kombination mit der Herstellung durch Schmieden und spanendes Nachbearbeiten einen sehr druckstabilen Aufbau der Druckhülse 5 bei gleichzeitig hoher mechanischer Stabilität. Deshalb ist es möglich, die über die Werkzeugaufnahme 10 hinausstehende freistehende Länge L der Druckhülse 5 sechs- bis neunmal größer zu wählen, als den Durchmesser d der Druckhülse 5, und zwar in dem axialen Bereich, in dem eine innere Bohrung 15 auf der Seite der verschlossenen Spitze der Druckhülse 5 endet. Für den Fall, dass die Druckhülse 5 zylindrisch ausgebildet ist, wie es in der Darstellung der 2 zu erkennen ist, ist der Durchmesser d dabei über die gesamte Länge L konstant, sodass er überall gemessen werden kann. Die Länge L und der Durchmesser d sind beispielhaft in der Darstellung der 2 eingezeichnet.In particular, the use of hydrogen-resistant aluminum wrought alloys such as AI 6082 T6 or in particular AI 6061 T6 allow in combination with the production by forging and machining reworking a very pressure-stable construction of the pressure sleeve 5 at the same time high mechanical stability. That is why it is possible to use the tool holder 10 protruding freestanding length L of the pressure sleeve 5 to choose six to nine times larger than the diameter d of the pressure sleeve 5 , in the axial region, in which an inner bore 15 on the side of the closed tip of the pressure sleeve 5 ends. In the event that the pressure sleeve 5 is cylindrical, as shown in the illustration of 2 can be seen, the diameter d is constant over the entire length L, so that it can be measured anywhere. The length L and the diameter d are exemplary in the illustration of 2 located.

Der Aufbau der Druckhülse 12 ermöglicht so bei guter Festigkeit und mit guter Wärmeleitung durch das Aluminium-Material eine vergleichsweise gute Messung der Temperatur des Wasserstoffs in dem Wasserstoffhochdrucktank, und zwar insbesondere um ein ausreichend großes Wegstück von der Ventileinrichtung 2 entfernt, sodass durch die Ventileinrichtung 2 selbst keine störenden Temperaturen in die Messung einfließen.The structure of the pressure sleeve 12 Thus, with good strength and with good heat conduction through the aluminum material allows a comparatively good measurement of the temperature of the hydrogen in the high-pressure hydrogen tank, in particular by a sufficiently large distance from the valve device 2 away, so through the valve device 2 even no disturbing temperatures are included in the measurement.

In der Darstellung der 3 ist der dem Wasserstoffhochdrucktank zugewandte Teil der Druckhülse 5, nochmals in einer alternativen Ausführungsform zu erkennen. Die Druckhülse 5 in der Ausführungsform gemäß 3 weist an ihrer verschlossenen Spitze den Durchmesser d auf, und zwar insbesondere in dem Bereich, in dem der Temperatursensor 4 angeordnet ist und die innere Bohrung 15 endet. Der Außendurchmesser wird dann ausgehend von der Spitze zunehmend größer, sodass die Materialstärke der Druckhülse 5 bei konstantem Innendurchmesser entsprechend zunimmt. Die Druckhülse kann dabei insbesondere konisch ausgebildet sein, wie es in der Schnittdarstellung der 3 zu erkennen ist. Durch diesen Aufbau wird einerseits durch die vergleichsweise geringe Wandstärke im Bereich der Spitze, dort wo der Temperatursensor 4 angeordnet ist, eine gute Wärmeübertragung von dem Wasserstoff auf den Temperatursensor 4 gewährleistet. Andererseits wird durch die zunehmende Wandstärke in Richtung des Dicht- und Aufnahmebereichs 6 eine sehr hohe Stabilität der Druckhülse 5 erzielt.In the presentation of the 3 is the part of the pressure sleeve facing the high-pressure hydrogen tank 5 to recognize again in an alternative embodiment. The pressure sleeve 5 in the embodiment according to 3 has at its closed tip the diameter d, in particular in the area in which the temperature sensor 4 is arranged and the inner bore 15 ends. The outer diameter then becomes progressively larger, starting from the tip, so that the material thickness of the pressure sleeve 5 correspondingly increases at a constant inner diameter. The pressure sleeve may be formed in particular conical, as shown in the sectional view of 3 can be seen. Due to this structure, on the one hand, the comparatively small wall thickness in the region of the tip, where the temperature sensor 4 is arranged, a good heat transfer from the hydrogen to the temperature sensor 4 guaranteed. On the other hand is due to the increasing wall thickness in the direction of the sealing and receiving area 6 a very high stability of the pressure sleeve 5 achieved.

In der Darstellung der 4 ist in einem Ausschnitt aus der Ventileinrichtung 2, analog zur Darstellung in 1, ein alternativer Aufbau der Vorrichtung 3 zu erkennen. Die Vorrichtung 3 muss hier nicht, wie bei dem in 1 dargestellten Aufbau, von der dem Wasserstoffdrucktank zugewandten Seite der Ventileinrichtung 2 in diese eingeschraubt werden, sondern ist so ausgebildet, dass ein Einschrauben von der anderen Seite der Ventileinrichtung 2 her möglich ist. Dadurch muss die Ventileinrichtung 2 nicht mehr von dem Wasserstoffhochdrucktank bzw. seinem BOSS 1 demontiert werden, um beispielsweise den Temperatursensor 4 auszuwechseln bzw. die Vorrichtung 3 zu demontieren. Dieser Aufbau ist besonders einfach und effizient in der Montage. Er weist ansonsten ebenfalls das beschriebene Verhältnis von Länge L zu Außendurchmesser d im Bereich des Temperatursensors 4 auf, wie oben beschrieben. Auch der Dicht- und Aufnahmebereich 6 ist vergleichbar ausgebildet, wobei die Werkzeugaufnahme 10 von der anderen Seite aus zugänglich ist und dementsprechend die Radialdichtung aus Dichtring 8 und Stützring 9 entsprechend umgekehrt angeordnet ist. Ansonsten entspricht der Aufbau dem bereits beschriebenen Aufbau und kann ebenfalls die dort beschriebenen Ausführungsvarianten umfassen, einschließlich der konischen Ausgestaltung der Druckhülse 5 sowie insbesondere der Steckverbindung 12 im Bereich des rohrförmigen Abschnitts 11.In the presentation of the 4 is in a section of the valve device 2 , analogous to the representation in 1 , an alternative construction of the device 3 to recognize. The device 3 does not have to be here like in the 1 shown construction of the hydrogen pressure tank side facing the valve device 2 be screwed into this, but is designed so that a screwing from the other side of the valve device 2 is possible. This requires the valve device 2 no longer from the high-pressure hydrogen tank or its BOSS 1 be dismantled, for example, the temperature sensor 4 replace or the device 3 to disassemble. This structure is particularly simple and efficient in assembly. Otherwise, it also has the described ratio of length L to outer diameter d in the region of the temperature sensor 4 on, as described above. Also the sealing and receiving area 6 is formed comparably, the tool holder 10 accessible from the other side and, accordingly, the radial seal of sealing ring 8th and support ring 9 is arranged correspondingly reversed. Otherwise, the structure corresponds to the structure already described and may also include the embodiments described therein, including the conical configuration of the pressure sleeve 5 and in particular the connector 12 in the region of the tubular section 11 ,

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Claims (10)

Vorrichtung (3) zur Aufnahme eines Temperatursensors (4) in einer Ventileinrichtung (2) für einen Wasserstoffhochdrucktank, welche einen mit der Ventileinrichtung (2) verschraubten Dicht- und Aufnahmebereich (6) und eine freistehende Druckhülse (5) mit einer inneren Bohrung (15) zur Aufnahme des Temperatursensors (4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die freistehende Druckhülse (5) ein Verhältnis ihrer Länge (L) zu ihrem äußeren Durchmesser (d), in dem axialen Bereich, in dem die innere Bohrung (15) endet, aufweist, welche größer als 6 ist.Contraption ( 3 ) for receiving a temperature sensor ( 4 ) in a valve device ( 2 ) for a high-pressure hydrogen tank, which communicates with the valve device ( 2 ) screwed sealing and receiving area ( 6 ) and a freestanding pressure sleeve ( 5 ) with an inner bore ( 15 ) for receiving the temperature sensor ( 4 ), characterized in that the freestanding pressure sleeve ( 5 ) a ratio of its length (L) to its outer diameter (d), in the axial region in which the inner bore ( 15 ), which is greater than 6. Vorrichtung (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von Länge (L) zu Durchmesser (d) kleiner oder maximal gleich 9 ist.Contraption ( 3 ) according to claim 1, characterized in that the ratio of length (L) to diameter (d) is less than or equal to or less than 9. Vorrichtung (3) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die freistehende Druckhülse (5) sich von der verschlossenen Spitze aus in Richtung des Dicht- und Aufnahmebereichs (6), insbesondere konisch, in ihrem Außendurchmesser erweitert.Contraption ( 3 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the freestanding pressure sleeve ( 5 ) from the closed tip towards the sealing and receiving area ( 6 ), in particular conical, expanded in its outer diameter. Vorrichtung (3) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckhülse (5) aus einer wasserstoffbeständigen Aluminiumknetlegierung ausgebildet ist.Contraption ( 3 ) according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the pressure sleeve ( 5 ) is formed of a hydrogen-resistant aluminum wrought alloy. Vorrichtung (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckhülse (5) geschmiedet, spanend nachbearbeitet und zur Ausbildung der Hülse hohlgebohrt ist.Contraption ( 3 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the pressure sleeve ( 5 ), machined and hollowed to form the sleeve. Vorrichtung (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Dicht- und Aufnahmebereich (6) über eine Radialdichtung gegenüber der Ventileinrichtung (2) abgedichtet ist.Contraption ( 3 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the sealing and receiving area ( 6 ) via a radial seal relative to the valve device ( 2 ) is sealed. Vorrichtung (3) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Radialdichtung einen Stützring (9) und einen Dichtring (8) aufweist.Contraption ( 3 ) according to claim 6, characterized in that the radial seal a support ring ( 9 ) and a sealing ring ( 8th ) having. Vorrichtung (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Dicht- und Aufnahmebereich (6) von der dem Wasserstoffhochdrucktank abgewandten Seite aus mit der Ventileinrichtung (2) verschraubt ausgebildet ist.Contraption ( 3 ) according to one of claims 1 to 7, characterized in that the sealing and receiving area ( 6 ) from the side facing away from the high-pressure hydrogen tank with the valve device ( 2 ) is screwed. Vorrichtung (3) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckhülse (5) zu mehr als 80% ihrer Länge (L) über die dem Inneren des Wasserstoffhochdrucktanks zugewandten Seite der Ventileinrichtung (2) übersteht und in den Hochdruckwasserstofftank ragt.Contraption ( 3 ) according to claim 8, characterized in that the pressure sleeve ( 5 ) to more than 80% of its length (L) via the side of the valve device facing the interior of the high-pressure hydrogen tank ( 2 ) and projects into the high-pressure hydrogen tank. Vorrichtung (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor (4) integriert ausgebildet ist, wobei auf der der Druckhülse (5) abgewandten Seite des Dicht- und Aufnahmebereichs (6) eine elektronische Schnittstelle (12) angeordnet ist, welche zur Ausbildung einer Steckverbindung mit einem Gegenelement ausgebildet ist.Contraption ( 3 ) according to one of claims 1 to 9, characterized in that the temperature sensor ( 4 ) is integrated, wherein on the pressure sleeve ( 5 ) facing away from the sealing and receiving area ( 6 ) an electronic interface ( 12 ) is arranged, which is designed to form a plug connection with a counter element.
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