阀组件、压力容器系统、车辆和用于排出燃料的方法与流程

在此公开的技术涉及阀组件、具有该阀组件的压力容器系统、具有该压力容器系统的车辆以及用于排出燃料的方法。

背景技术：

1、用于在车辆(尤其地面车辆、船舶或航空器)中存储燃料的压力容器系统本身是已知的。还已知这样的压力容器系统可以包括各种阀和一个或多个排出接头(所谓的泄放口)，该排出接头具有用于将燃料从压力容器系统排出的排出口。在此，这些阀中的至少一个阀(手动阀)可以手动操纵，以便在需要情况中(例如在车辆维修期间)将车辆燃料供应系统的处于阀下游的部分与压力容器分离。这些阀中的另一个阀是所谓的排出阀(放气阀)，其可被设置成用于确定通过排出口的燃料流。

技术实现思路

1、在此公开的技术的优选任务是，减少或消除先前已知解决方案的至少一个缺点或提出备选的解决方案。在此公开的技术的优选任务尤其是，提供一种结构空间高效的阀组件，其可相对简单地且成本有利地制造。此外，在此公开的技术的优选任务是，提供相应的压力容器系统、相应的车辆以及相应的用于排出燃料的方法。另外的优选任务可以从本文公开的技术的有益效果产生。

2、这个或这些任务通过权利要求1以及另外的独立权利要求的方案得以解决。从属权利要求构成优选的设计方案。

3、根据一个方面，在此提出一种阀组件，该阀组件被设置用于燃料压力容器系统并且包括燃料管路、在燃料管路上的可手动操纵的截止阀、与燃料管路导流连接的排出口以及用于排出口的封闭元件。所述截止阀被设置成，当所述截止阀处于其打开位置中时，防止所述封闭元件从第一位置运动到第二位置中，在所述第一位置中，所述封闭元件尤其气密地封闭所述排出口，在所述第二位置中，所述封闭元件释放通过所述排出口的穿流。此外，所述截止阀被设置成，当所述截止阀处于其封闭所述燃料管路的闭合位置中时，允许所述封闭元件从所述第一位置运动到所述第二位置中。

4、以这种方式，可以简单和高效地确保燃料管路的第一部分(即，燃料管路的与排出口导流连接的并且通过截止阀分离的部分)在截止阀闭合并且封闭元件运动到其第二位置中之后可以被排空，而燃料管路的第二部分可以在截止阀的与第一部分对置的一侧上保持在压力下。因此在可手动操纵的截止阀中集成了排出阀(放气阀)的功能。因此根据本技术的阀组件不仅能够高效地减少维修时的燃料损失，而且还能够减少燃料的该排出的持续时间。

5、来自燃料管路的第二部分的燃料同样可以借助于该阀组件高效地排出，办法是：截止阀置于其打开位置中(“打开”)。因为截止阀本身用作为用于封闭元件的保险部，所以不需要附加的排出阀来从第二部分受控地排出燃料。此外，所述阀组件以协同的方式和方法能够实现，减少通过在截止阀打开的情况下打开封闭元件带来的错误操作风险，从而也降低损伤危险。

6、燃料管路可以具有用于与用于燃料的存储器连接的入口和用于与燃料的消耗器连接的出口。优选地，燃料管路构造为压力管路，以便能够承受多个100bar、尤其至少高达700bar的燃料压力。在这方面，燃料管路是燃料压力管路。燃料尤其可以是氢气。因此燃料管路可适于在所述燃料压力下引导氢气。类似地，截止阀可以适于在截止阀处于其闭合位置中时阻挡氢气流经过截止阀。

7、因此，在本公开的范围内，术语“闭合位置”是指截止阀的基本上完全禁止燃料流、尤其是氢流通过截止阀的位置。“基本上完全”在此意味着，至多很小的泄漏流由于在截止阀的密封座上的制造公差可以通过截止阀流出。当封闭元件处于第一位置中时，这一点类似地适用于排出口的封闭。截止阀的打开位置与闭合位置的区别在于，燃料可常规流过截止阀。为此，截止阀不必完全打开；更确切地说，截止阀部分地打开、尤其是不处于其上述的闭合位置中就足够了。

8、截止阀优选防止封闭元件从第一位置运动到第二位置中，办法是：截止阀的区段相对于封闭元件的区段、尤其相对于下面还将更详细阐述的嵌接区段封锁路径，由此使后者不能到达第二位置中。这意味着，截止阀可以优选通过与封闭元件的直接机械相互作用(接触)来防止封闭元件的所述运动。为此目的优选规定，排出口和封闭元件彼此相邻地并且沿着燃料管路串联(彼此相继)地布置。排出口优选与截止阀并且尤其与截止阀的密封座间隔开地布置。尤其，排出口可以在燃料管路的处于截止阀和燃料管路的出口之间的部位处与该燃料管路连接。当阀组件构造为一体的阀块时，这种布置可以相对简单且气密地实现。该阀块可以具有由实心材料制成的阀块体，(优选作为通孔)构造的燃料管路延伸经过该阀块体。备选地可以想到，燃料管路构造为管或软管。

9、在优选的方案中，借助于截止阀和封闭元件之间的形状锁合的连接实现截止阀和封闭元件之间的机械的相互作用。尤其，当截止阀处于其打开位置中时，封闭元件可以借助截止阀锁定在第一位置中。当截止阀到达闭合位置时，截止阀可以反过来解锁封闭元件。虽然形状锁合的连接原则上能以多种方式和方法实现，但是在如下情况下所述形状锁合的连接能够特别简单且结构空间高效地实施，即，与截止阀或封闭元件牢固连接的连接机构在封闭元件和截止阀之间延伸，借助于所述连接机构阻挡封闭元件从第一位置到第二位置中的运动。

10、在特别优选的方案中，包括将在第一位置中封闭排出口的闭合区段的封闭元件包含在此构造为嵌接区段的连接机构。优选地，嵌接区段从闭合区段延伸至截止阀，尤其延伸至截止阀的以下阐释的锁销。在此，当截止阀处于打开位置中时并且当封闭元件布置在第一位置中时，截止阀、尤其锁销可嵌接到嵌接区段中、尤其嵌接到构造在封闭元件中的留空部中，从而截止阀/锁销阻挡封闭元件的运动。只有当截止阀或锁销不再嵌接到封闭元件/嵌接区段中时，封闭元件才可以执行从第一位置到第二位置中的运动，以便打开排出口(也就是说，允许/释放通过排出口的穿流)。此外，在这种情况下，在相反方向上的运动、即从第二位置到第一位置的运动优选地不被截止阀/锁销阻止。

11、截止阀的锁销可以与截止阀的阀元件刚性连接。在截止阀的闭合位置中，该阀元件能够密封地贴靠在截止阀的密封座上，以便禁止通过截止阀的穿流。刚性连接可以这样实现，即，阀元件的根据运动矢量的运动造成锁销根据同一运动矢量的运动。尤其可以规定，锁销简单地是所述阀元件本身。在本公开中对于阀元件所说明的内容能够相应地适用于锁销，反之亦然。

12、阀元件可以容纳在截止阀的阀体中并且沿轴向朝向密封座以及远离密封座运动，以便将截止阀置于其闭合位置或打开位置中。尤其，阀体可以与阀块体一体地构造。在优选的方案中，阀元件/锁销形状锁合地与阀体连接，尤其是固定地旋拧在阀体中。尤其，阀体可以具有限制部(止挡)，该限制部被构造成在截止阀处于打开位置中时限制阀元件在离开截止阀的密封座的方向上的运动。因此阀元件可以实际上持久防丢失地安装在阀体中。

13、优选地，阀元件局部地或完全被构造为具有外螺纹和锥形尖端的螺纹销(或螺栓)，螺纹销布置在被构造于阀体中的用于阀元件的容纳部中，使得当截止阀闭合时，锥形尖端密封地贴靠在密封座上。螺纹销因此可以在密封座和限制部之间轴向地在容纳部中旋拧，该容纳部为此目的至少局部地设有内螺纹。当阀元件在闭合位置中基本上完全沉降在容纳部中，即突出超过阀体或阀块体时，可实现特别紧凑的结构形式。

14、与阀元件/锁销类似地，封闭元件的闭合区段也可以至少在第一位置中形状锁合地与(例如构造在阀块体中的)用于闭合区段的容纳部连接，尤其在排出口的区域中旋拧，以便提供其功能。在闭合区段从第一位置朝向第二位置运动时，可以保持形状锁合的连接。在第二位置中，形状锁合的连接能够存在或解除。尤其封闭元件可以构造为单独的构件。封闭元件例如可以构造为螺旋封闭件(尤其是可旋拧的栓塞或盖)和/或无破坏地以及可逆地从容纳部中取出。在封闭元件和用于封闭元件的容纳部之间的形状锁合的连接能够构造为螺纹连接或卡口锁。

15、燃料管路优选朝向用于闭合区段的容纳部敞开。在这种情况下，嵌接区段可以结构空间高效地构造为在第一位置中相对于容纳部径向延伸的、扁平的悬臂，在其朝向截止阀的端部上布置有用于锁销的留空部。因此，当锁销在截止阀的闭合位置中贴靠在密封座上时，扁平的悬臂可以相邻于阀体的外表面并且沿着阀体的外表面枢转，以便使封闭元件从第一位置运动到第二位置中。封闭元件在第二位置中也可以完全从容纳部中旋出(松开)。

16、在另外的优选的方案中，阀组件还包括单独的收集器件，该收集器件具有用于从燃料管路经由排出口排出的燃料的收集容器。优选地，收集器件可以借助如封闭元件一样的形状锁合的连接与排出口连接，从而封闭元件实际上能够由收集器件的相应的接头更换。尤其可以规定，对于这种连接，设置与在闭合区段和容纳部之间的连接中相同的螺纹连接或相同的卡口锁。

17、本文提出的用于车辆的压力容器系统被设置成用于存储燃料并且包括如上详细所述的阀组件以及与入口导流连接的至少一个压力容器。在此，排出口可以在燃料管路的处于截止阀和出口之间的部位上与燃料管路连接。在该组件中，截止阀可以是这样的阀，其输入压力(基本上)相应于压力容器的容器压力。

18、以这种方式，不仅可以确保燃料管路的第二部分在燃料从管路的第一部分排出之前与第一部分隔开。相反，当封闭元件被置于第二位置中时，也可以保持与至少一个压力容器的连接，无须不希望地排空压力容器。因此，以协同的方式和方法可以降低在打开排出口时的损伤危险并且节省燃料。

19、在此提出的车辆具有上述压力容器系统以及驱动总成。驱动总成优选借助于燃料供应系统与燃料管路的出口导流连接。优选地，驱动总成包括可利用燃料运行的能量转换器，尤其是燃料电池。因此，在排空燃料管路的第一部分时，可以以相对简单且可靠的方式和方法一起排空燃料供应系统的与出口导流连接的部分。

20、在此提出的方法用于从上述阀组件或上述压力容器系统中排出燃料并且包括步骤：借助截止阀封闭燃料管路，从而所述截止阀处于其闭合位置中；并且使所述封闭元件从第一位置运动到第二位置中。只要封闭元件处于第二位置中，燃料就可从压力容器系统的一部分、尤其从燃料管路的相对于截止阀处于出口侧的第一部分通过排出口流动。

21、此外，当截止阀处于其闭合位置中时，可以将封闭元件从排出口移除。尤其，封闭元件在此能够从用于闭合区段的容纳部旋出。然后，代替封闭元件，用于燃料的收集器件的收集容器可以与燃料管路、尤其经由排出口导流连接。为此尤其可以规定，将收集器件的接头旋入到容纳部中。为了将燃料管路的第二部分和可能与其连接的压力容器排空到收集容器中，截止阀可以被置于其打开位置中，从而实现通过所述截止阀的穿流。因此可以减少在阀组件/压力容器系统的维护期间的燃料损失。

22、此外，该方法可以包括分别相应于上面结合封闭元件、压力容器系统或车辆所述的功能中的任意功能的方法步骤。

23、换句话说，在此公开的技术涉及紧凑的阀组件，所述阀组件使得具有一个或多个压力容器的压力容器系统集成到具有相对小的结构空间高度的电池储存器结构空间中变得容易。这尤其通过以下方式实现，即，将多个功能集成到截止阀中。尤其是两个阀(所谓的“手动阀”和常闭的“放气阀”)的功能可以集成到一个唯一的可手动操纵的截止阀中。同时，减少了通过在压力下打开排出口导致的错误操作危险。通过阀组件的几何设计方案，例如为了紧急排空整个燃料供应系统，排出接头的打开只能在可手动操纵的截止阀闭合时实现。