DE102022211712A1 - Valve assembly for a fuel gas tank, fuel gas tank with valve assembly - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Ventilbaugruppe (1) für einen Brenngastank (2), umfassend einen Grundkörper (3), in dem ein Entnahmepfad (4) zur Entnahme von Brenngas aus dem Brenngastank (2) und eine Betankungspfad (5) zum Betanken des Brenngastanks (2) mit Brenngas ausgebildet sind, wobei in den Entnahmepfad (4) ein ansteuerbares Absperrventil (6) und in den Betankungspfad (5) mindestens ein weiteres Ventil (11), insbesondere ein Rückschlagventil, integriert sind. Erfindungsgemäß münden der Entnahmepfad (4) und der Betankungspfad (5) als getrennte Pfade in einen gemeinsamen Gasanschluss (8) zur Entnahme von Brenngas und zum Betanken des Brenngastanks (2) mit Brenngas.
Die Erfindung betrifft ferner einen Brenngastank (2) mit einer erfindungsgemäßen Ventilbaugruppe (1).
The invention relates to a valve assembly (1) for a fuel gas tank (2), comprising a base body (3) in which a removal path (4) for removing fuel gas from the fuel gas tank (2) and a refueling path (5) for refueling the fuel gas tank (2) with fuel gas are formed, wherein a controllable shut-off valve (6) is integrated into the removal path (4) and at least one further valve (11), in particular a check valve, is integrated into the refueling path (5). According to the invention, the removal path (4) and the refueling path (5) open as separate paths into a common gas connection (8) for removing fuel gas and for refueling the fuel gas tank (2) with fuel gas.
The invention further relates to a fuel gas tank (2) with a valve assembly (1) according to the invention.
Description
Die Erfindung betrifft eine Ventilbaugruppe für einen Brenngastank. Ferner betrifft die Erfindung einen Brenngastank mit einer erfindungsgemäßen Ventilbaugruppe. Bei dem Brenngas kann es sich insbesondere um Wasserstoff oder Erdgas handeln, das in einem Brenngastank unter Druck gespeichert wird.The invention relates to a valve assembly for a fuel gas tank. The invention also relates to a fuel gas tank with a valve assembly according to the invention. The fuel gas can in particular be hydrogen or natural gas, which is stored under pressure in a fuel gas tank.
Bevorzugter Anwendungsbereich der Erfindung sind Brennstoffzellen- und/oder Gasfahrzeuge, die mit Hilfe eines Brenngases angetrieben werden.The preferred field of application of the invention is fuel cell and/or gas vehicles that are powered by a fuel gas.
Stand der TechnikState of the art
Bekannt sind mobile Brenngastanksysteme mit mindestens einem Brenngastank zur Speicherung von Brenngas, beispielsweise Wasserstoff oder Erdgas. Der Brenngastank ist dabei in der Regel als Hochdrucktank ausgelegt, insbesondere als Hochdruck-Gasflasche. Ein Hochdrucktank benötigt immer ein Absperrventil, um den Tank dicht abzusperren, wenn das Fahrzeug nicht in Betrieb ist. Aus Gründen der Sicherheit ist das Absperrventil in der Regel als stromlos geschlossenes Ventil ausgeführt.Mobile fuel gas tank systems with at least one fuel gas tank for storing fuel gas, such as hydrogen or natural gas, are known. The fuel gas tank is usually designed as a high-pressure tank, in particular as a high-pressure gas bottle. A high-pressure tank always requires a shut-off valve to seal the tank tightly when the vehicle is not in use. For safety reasons, the shut-off valve is usually designed as a valve that is closed when there is no current.
Das Absperrventil ist üblicherweise in eine Ventilbaugruppe integriert, die sowohl die Entnahme von Brenngas aus dem Brenngastank als auch das Betanken des Brenngastanks mit Brenngas ermöglicht. Die Ventilbaugruppe weist hierzu einen Grundkörper auf, in dem ein Entnahmepfad und ein Betankungspfad ausgebildet sind. In den Entnahmepfad ist ein ansteuerbares Absperrventil und in den Betankungspfad ist ein Rückschlagventil integriert. Das Rückschlagventil verhindert ein Entweichen von Brenngas aus dem Brenngastank über den Betankungspfad. Im Entnahmepfad kann ein weiteres Rückschlagventil angeordnet sein, so dass über die Rückschlagventile die Strömungsrichtung in den beiden Pfaden festgelegt ist.The shut-off valve is usually integrated into a valve assembly that allows both the extraction of fuel gas from the fuel gas tank and the filling of the fuel gas tank with fuel gas. For this purpose, the valve assembly has a base body in which a extraction path and a filling path are formed. A controllable shut-off valve is integrated into the extraction path and a check valve is integrated into the filling path. The check valve prevents fuel gas from escaping from the fuel gas tank via the filling path. A further check valve can be arranged in the extraction path so that the flow direction in the two paths is determined via the check valves.
Aus der
Die vorliegende Erfindung ist mit der Aufgabe befasst, die Hochdruckfestigkeit einer Ventilbaugruppe für einen Brenngastank zu steigern. Die Ventilbaugruppe soll zudem einfach und kompakt aufgebaut sein.The present invention is concerned with the task of increasing the high-pressure resistance of a valve assembly for a fuel gas tank. The valve assembly should also be simple and compact in design.
Zur Lösung der Aufgabe wird die Ventilbaugruppe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Des Weiteren wird ein Brenngastank mit einer erfindungsgemäßen Ventilbaugruppe angegeben.To solve the problem, the valve assembly with the features of claim 1 is proposed. Advantageous further developments of the invention can be found in the subclaims. Furthermore, a fuel gas tank with a valve assembly according to the invention is specified.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die für einen Brenngastank vorgeschlagene Ventilbaugruppe umfasst einen Grundkörper, in dem ein Entnahmepfad zur Entnahme von Brenngas aus dem Brenngastank und ein Betankungspfad zum Betanken des Brenngastanks mit Brenngas ausgebildet sind, wobei in den Entnahmepfad ein ansteuerbares Absperrventil und in den Betankungspfad mindestens ein weiteres Ventil, insbesondere ein Rückschlagventil, integriert sind. Erfindungsgemäß münden der Entnahmepfad und der Betankungspfad als getrennte Pfade in einen gemeinsamen Gasanschluss zur Entnahme von Brenngas und zum Betanken des Brenngastanks mit Brenngas.The valve assembly proposed for a fuel gas tank comprises a base body in which a removal path for removing fuel gas from the fuel gas tank and a refueling path for refueling the fuel gas tank with fuel gas are formed, wherein a controllable shut-off valve is integrated into the removal path and at least one further valve, in particular a check valve, is integrated into the refueling path. According to the invention, the removal path and the refueling path open as separate paths into a common gas connection for removing fuel gas and for refueling the fuel gas tank with fuel gas.
Bei der vorgeschlagenen Ventilbaugruppe werden demnach der Entnahmepfad und der Betankungspfad erst außerhalb der Ventilbaugruppe zusammengeführt, vorzugsweise in einer externen Gasleitung, die über den gemeinsamen Gasanschluss an die Ventilbaugruppe angeschlossen wird. Damit entfällt eine Bohrungsverschneidung innerhalb des Grundkörpers der Ventilbaugruppe, die im Betrieb unter Hochdruck steht und daher kritisch für die Hochdruckfestigkeit der Ventilbaugruppe ist. Mit Wegfall der Bohrungsverschneidung steigt die Hochdruckfestigkeit der Ventilbaugruppe. Da weiterhin nur ein Gasanschluss für den Anschluss einer externen Gasleitung erforderlich ist, ist zudem weiterhin ein kompakter, einfacher Aufbau der Ventilbaugruppe gewährleistet.In the proposed valve assembly, the extraction path and the refueling path are therefore only brought together outside the valve assembly, preferably in an external gas line that is connected to the valve assembly via the common gas connection. This eliminates a bore intersection within the base body of the valve assembly, which is under high pressure during operation and is therefore critical for the high-pressure resistance of the valve assembly. By eliminating the bore intersection, the high-pressure resistance of the valve assembly increases. Since only one gas connection is required to connect an external gas line, a compact, simple design of the valve assembly is also ensured.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bildet der Grundkörper oder ein Grundkörperteil den gemeinsamen Gasanschluss aus. Über den Grundkörper bzw. das Grundkörperteil kann somit die geforderte Trennung von Entnahmepfad und Betankungspfad realisiert werden. Der gemeinsame Gasanschluss ist vorzugsweise als Anschlussstutzen ausgeführt. Die Ausführung als Anschlussstutzen erleichtert den Anschluss einer externen Gasleitung. Weiterhin vorzugsweise ist der gemeinsame Gasanschluss als Anschlussstutzen mit einem Außengewinde ausgeführt. Die externe Gasleitung, vorausgesetzt, dass diese mit einem entsprechenden Innengewinde ausgestattet ist, kann in diesem Fall einfach auf den Anschlussstutzen aufgeschraubt werden. Die Schraubverbindung stellt sicher, dass die Verbindung zwischen der Ventilbaugruppe und der Gasleitung hochdruckfest ist.According to a preferred embodiment of the invention, the base body or a base body part forms the common gas connection. The required separation of the extraction path and the refueling path can thus be achieved via the base body or the base body part. The common gas connection is preferably designed as a connection piece. The design as a connection piece facilitates the connection of an external gas line. Furthermore, the common gas connection is designed as a connection piece with an external thread. The external gas line, provided that it is equipped with a corresponding internal thread, can in this case simply be screwed onto the connection piece. The screw connection ensures that the connection between the valve assembly and the gas line is high-pressure resistant.
Bevorzugt sind der Entnahmepfad und der Betankungspfad als separate Bohrungen ausgeführt, die beabstandet zueinander in den gemeinsamen Gasanschluss münden. Durch die Ausführung als separate Bohrungen sind die beiden Pfade innerhalb der Ventilbaugruppe sicher voneinander getrennt.Preferably, the extraction path and the refueling path are designed as separate holes that open into the common gas connection at a distance from each other. By designing them as separate holes, the two paths are safely separated from each other within the valve assembly.
Ferner bevorzugt ist das in den Entnahmepfad integrierte Absperrventil als elektrisch ansteuerbares und/oder stromlos geschlossenes Ventil ausgeführt. In der Ausführung als elektrisch ansteuerbares Ventil weist das Absperrventil eine hohe Funktionssicherheit und einen geringen Bauraumbedarf auf. In der Ausführung als stromlos geschlossenes Ventil erfüllt das Absperrventil die an einen Hochdruck-Brenngastank gestellten gesetzlichen Sicherheitsanforderungen, so dass es insbesondere für den Einsatz in einem solchen Brenngastank geeignet ist.Furthermore, the shut-off valve integrated into the extraction path is preferably designed as an electrically controllable and/or normally closed valve. In the design as an electrically controllable valve, the shut-off valve has a high level of functional reliability and requires little installation space. In the design as a normally closed valve, the shut-off valve meets the legal safety requirements for a high-pressure fuel gas tank, so that it is particularly suitable for use in such a fuel gas tank.
In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass stromabwärts des Absperrventils bezogen auf die Gasströmungsrichtung bei der Entnahme von Brenngas ein weiteres Ventil, insbesondere ein Rückschlagventil, in den Entnahmepfad integriert ist. Das Rückschlagventil verhindert beim Betanken des Brenngastanks mit Brenngas, dass ggf. mit Wasser kontaminiertes Brenngas über den Entnahmepfad zum Absperrventil gelangt. Entsprechend steigt die Funktionssicherheit des Absperrventils bei tiefen Außentemperaturen, insbesondere bei Frost, da kein Wasser in das Absperrventil gelangen und gefrieren kann. Zwar bilden der Entnahmepfad und der Betankungspfad innerhalb der Ventilbaugruppe getrennte Pfade aus, in einer hieran angeschlossenen Gasleitung werden die Pfade jedoch zusammengeführt, so dass ohne das weitere Ventil, insbesondere ohne das Rückschlagventil, beim Betanken weiterhin die Gefahr bestünde, dass mit Wasser kontaminiertes Brenngas in den Entnahmepfad gelangte.In a further development of the invention, it is proposed that a further valve, in particular a check valve, is integrated into the extraction path downstream of the shut-off valve in relation to the gas flow direction when extracting fuel gas. When the fuel gas tank is being filled with fuel gas, the check valve prevents any fuel gas contaminated with water from reaching the shut-off valve via the extraction path. The functional reliability of the shut-off valve increases accordingly at low outside temperatures, in particular in frost, since no water can get into the shut-off valve and freeze. Although the extraction path and the refueling path form separate paths within the valve assembly, the paths are brought together in a gas line connected to them, so that without the further valve, in particular without the check valve, there would still be a risk of fuel gas contaminated with water entering the extraction path during refueling.
Bevorzugt weist der Grundkörper einen Verbindungsabschnitt zur Verbindung mit dem Brenngastank auf. Der Verbindungsabschnitt erleichtert die Montage der Ventilbaugruppe am Brenngastank. Ist der Brenngastank als Hochdruck-Gasflasche ausgeführt, erfolgt die Montage bevorzugt im Bereich eines Flaschenhalses. Der Verbindungsabschnitt ist in diesem Fall dazu ausgelegt, in den Flaschenhals der Hochdruck-Gasflasche eingesetzt zu werden.The base body preferably has a connecting section for connection to the fuel gas tank. The connecting section facilitates the assembly of the valve assembly on the fuel gas tank. If the fuel gas tank is designed as a high-pressure gas bottle, assembly preferably takes place in the area of a bottle neck. In this case, the connecting section is designed to be inserted into the bottle neck of the high-pressure gas bottle.
Der darüber hinaus vorgeschlagene Brenngastank zeichnet sich dadurch aus, dass er eine erfindungsgemäße Ventilbaugruppe aufweist. Vorzugsweise ist die Ventilbaugruppe abschnittsweise in den Brenngastank eingesetzt ist, so dass der gemeinsame Gasanschluss von außen zugänglich ist. Da sowohl der Entnahmepfad als auch der Betankungspfad in den gemeinsamen Gasanschluss der Ventilbaugruppe münden, muss nur eine Gasleitung angeschlossen werden. Dadurch, dass der Entnahmepfad und der Betankungspfad bevorzugt als separate Bohrungen ausgeführt sind, kommt es innerhalb des Ventilbaugruppe nicht zu einer die Hochdruckfestigkeit der Ventilbaugruppe mindernden Bohrungsverschneidung.The fuel gas tank also proposed is characterized in that it has a valve assembly according to the invention. The valve assembly is preferably inserted into the fuel gas tank in sections so that the common gas connection is accessible from the outside. Since both the extraction path and the refueling path open into the common gas connection of the valve assembly, only one gas line needs to be connected. Because the extraction path and the refueling path are preferably designed as separate holes, there is no hole intersection within the valve assembly that reduces the high-pressure resistance of the valve assembly.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Ventilbaugruppe für einen Brenngastank und -
2 einen schematischen Querschnitt durch den Gasanschluss der Ventilbaugruppe der1 .
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1 a schematic representation of a valve assembly according to the invention for a fuel gas tank and -
2 a schematic cross-section through the gas connection of the valve assembly of the1 .
Ausführliche Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings
Die dargestellte Ventilbaugruppe 1 weist einen Grundkörper 3 mit einem Verbindungsabschnitt 12 auf, über den die Ventilbaugruppe 1 mit dem Brenngastank 2 verbunden ist. Andernends bildet der Grundkörper 3 einen Gasanschluss 8 aus. Im Grundkörper 3 sind ein Entnahmepfad 4 sowie ein Betankungspfad 5 ausgebildet, die jeweils als separate Bohrungen 9, 10 vom Verbindungsabschnitt 12 bis zum Gasanschluss 8 geführt sind. In den Gasanschluss 8 münden somit zwei getrennte Bohrungen 9, 10 (siehe
In den Entnahmepfad 4 ist ein Absperrventil 6 integriert, das elektrisch ansteuerbar und als stromlos geschlossenes Ventil ausgeführt ist. Das Absperrventil 6 stellt sicher, dass in einem Fehlerfall kein Brenngas aus dem Brenngastank 2 entweichen kann. In Entnahmerichtung stromabwärts des Absperrventils 6 ist ein weiteres Ventil 7 in Form eines Rückschlagventils in den Entnahmepfad 4 integriert. Das weitere Ventil 7 bzw. Rückschlagventil verhindert, dass beim Betanken des Brenngastanks 2 mit Wasser kontaminiertes Brenngas in das Absperrventil 6 gelangt, ggf. gefriert und das Absperrventil 6 blockiert. Ein weiteres Ventil 11 in Form eines Rückschlagventils ist in den Betankungspfad 5 integriert. Dieses stellt sicher, dass der Betankungspfad 5 nur in Betankungsrichtung durchströmt werden kann und verhindert auf diese Weise den Austritt von Brenngas aus dem Brenngastank 2 über den Betankungspfad 5.A shut-off valve 6 is integrated into the extraction path 4, which can be controlled electrically and is designed as a normally closed valve. The shut-off valve 6 ensures that no fuel gas can escape from the
Dem Querschnitt der
Eine erfindungsgemäße Ventilbaugruppe kann neben den dargestellten Ventilen weitere Ventile und/oder Komponenten aufweisen. Zum Beispiel kann bzw. können ein manuelles Absperr- und/oder Abblasventil, ein thermisches und/oder druckgesteuertes Sicherheitsventil sowie ein Temperatur- und/oder Drucksensor in die Ventilbaugruppe integriert sein.A valve assembly according to the invention can have further valves and/or components in addition to the valves shown. For example, a manual shut-off and/or blow-off valve, a thermal and/or pressure-controlled safety valve and a temperature and/or pressure sensor can be integrated into the valve assembly.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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