УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАБОРА ТОПЛИВА ИЗ ТОПЛИВНЫХ КАРТРИДЖЕЙ ДЛЯ ТОПЛИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ И ПРИСОЕДИНИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ
DEVICE FOR FUEL INTAKE FROM FUEL CARTRIDGES FOR FUEL CELLS AND CONNECTING ELEMENT

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к устройству для забора топлива из топливного бака для топливных элементов, причем устройство для забора включает: запорный элемент для запирания отверстия топливного бака; топливный трубопровод для образования первого соединения для текучей среды между отверстием для забора топлива в запорном элементе и жидким топливом внутри топливного бака; поплавок, который пригоден для плавания на жидком топливе внутри топливного бака; и гибкий трубопровод для выравнивания давления для образования второго соединения для текучей среды между областью газа внутри топливного бака, в частности, над жидким топливом, и отверстием для выравнивания давления в запорном элементе, причем концевой участок трубопровода для выравнивания давления соединен с поплавком. Этот уровень техники описывается в ЕР 1 506 936 В1.
Уровень техники
Топливные элементы применяются в различных областях удаленного от сети и мобильного энергообеспечения, Используемое топливо транспортируется в так называемых топливных картриджах. Если топливо существует в жидкой форме, применяется, по меньшей мере, механическое устройство с заборным шлангом и вентиляционным отверстием. Вентиляция должна быть устроена надежно независимо от положения топливного картриджа. Для этого отверстие соединено с гибким шлангом, на конце которого опять же установлено тело, находящееся под воздействием выталкивающей силы, (так называемый поплавок или называемое еще плавающим телом). Этот поплавок обеспечивает, что открытый конец шланга внутри топливного картриджа удерживается всегда в газовой фазе картриджа. Поплавок имеет свободу движения на поверхности жидкости.
Если наполненные топливные картриджи транспортируются или установлены в мобильных устройствах как, например, кемперах или парусных лодках, поплавок/плавающее тело приходит в движение. И при статичных условиях кемпера или парусной лодки происходит движение поверхности жидкости, например, из-за движения людей или волнения на воде и таким образом движение поплавка. Движение поплавка заканчивается, по меньшей мере, ударом поплавка о стенку топливного картриджа и возникает отчетливо слышимый шум. Особенно во время отдыха или сна он воспринимается как очень сильная помеха.
Применяющиеся системы с топливными элементами к тому же используют различные виды топлива как, например смесь из воды и метанола (также называемую как метанол-премикс), этанол, метанол, метановую кислоту, дизель различной степени чистоты, которые опять же предоставляются в соответствующих топливных картриджах. В настоящее время невозможно применение различных видов топлива в одной и той же технике с топливными элементами, так как отсутствует идентификация такого рода.
Применяемое в настоящее время осуществление запорной системы топливных картриджей не позволяет какого-либо различения между различными видами топлива. Таким образом, при применении одинаковых запорных систем существует опасность путаницы (метанола, метанола-премикса, этанола, и т.д.).
Раскрытие изобретения
Задачей изобретения является устранение, по меньшей мере, частично указанных недостатков.
При этом должно учитываться, что для топливных картриджей применяется стандартизированная тара с определенным диаметром отверстия. Поэтому максимально устанавливаемый размер поплавка ограничен. Дальше также следует учитывать уменьшенную выталкивающую силу, вследствие, по меньшей мере, небольшой плотности применяемого топлива. Таким образом, изменения в конструктивное исполнение и размеры могут вноситься только очень ограниченным образом и возможно установленный дополнительно вес должен быть в лучшем случае небольшим.
Осуществление изобретения
Задача решается с помощью заборного устройства для забора топлива из топливного бака для топливных элементов согласно пункту 1 формулы изобретения.
Предложенное в соответствии с изобретением заборное устройство включает: запорный элемент для запирания отверстия топливного бака; топливный трубопровод для образования первого соединения для текучей среды между отверстием для забора топлива в запорном элементе и жидким топливом внутри топливного бака; поплавок, который пригоден для плавания на жидком топливе внутри топливного бака; и гибкий трубопровод для выравнивания давления для образования второго соединения для текучей среды между областью газа внутри топливного бака, в частности, выше поверхности жидкого топлива, и отверстием для выравнивания давления в запорном элементе; причем концевой участок трубопровода для выравнивания давления соединен с поплавком. Предложенное в соответствии с изобретением заборное устройство отличается тем, что поплавок снабжен амортизирующим устройством для амортизации ударов поплавка о стенку топливного бака.
Предложенное в соответствии с изобретением заборное устройство имеет преимущество, что кинетическая энергия поплавка при достижении стенки топливного бака поглощается при амортизации/деформации амортизирующего устройства и благодаря этому глушится возникающий, кроме этого, вследствие сталкивания (удара) поплавка со стенкой топливного бака. Поплавок, как правило, изготовлен из синтетического материала и образован в виде полого корпуса, то есть с наполненным газом, соответственно воздухом, полым пространством, благодаря чему поплавок становится способным плавать.
Согласно усовершенствованному варианту поплавок может включать две части поплавка, между которыми закреплен концевой участок трубопровода для выравнивания давления, причем открытый конец трубопровода для выравнивания давления при использовании выступает вверх в область газа, и, причем части поплавка соединяются друг с другом с помощью амортизирующего устройства. Таким образом, может отпадать необходимое, кроме этого, сваривание частей поплавка.
Предложенное в соответствии с изобретением заборное устройство может усовершенствоваться в том отношении, что амортизирующее устройство может быть образовано так, что при применении заборного устройства амортизация ударов происходит в любом направлении параллельно поверхности жидкого топлива. Таким образом, при свободно плавающим в любом направлении поплавке может предотвращаться жесткое сталкивание со стенкой топливного бака. Если, например, движение поплавка предусмотрено в одном направлении, также достаточна амортизация в соответствующих концевых областях поплавка, которые, могли бы, кроме этого, вступать в прямой контакт со стенкой бака.
Другой усовершенствованный вариант заключается в том, что поплавок и амортизирующее устройство могут быть образованы в виде блока, в частности, могут быть изготовлены из одинакового материала; или, что амортизирующее устройство может быть образовано в виде отдельного элемента, который расположен на поплавке, в частности, может быть закреплен на поплавке с силовым замыканием. В качестве отдельного элемента амортизирующее устройство может надвигаться на имеющийся поплавок и таким образом доукомплектовываться.
Согласно другому усовершенствованному варианту амортизирующее устройство может включать множество амортизирующих элементов, причем, в частности, амортизирующие элементы могут выступать горизонтально (то есть параллельно к поверхности жидкости топлива) наружу, когда поплавок плавает на топливе. С множеством амортизирующих элементов отдельные амортизирующие элементы могут делаться небольшими и/или гибкими.
Это может усовершенствоваться в том отношении, что амортизирующие элементы могут включать участки из шланга или выступы поплавка. Участки из шланга могут быть наклеены на поплавок или сварены с ним. В случае выступов в качестве амортизирующих элементов они могут быть точно также наклеены или приварены, однако, они могут образовываться набрызгом или вытяжкой уже при изготовлении поплавка.
Выступы поплавка могут быть образованы преимущественно шиповидными или плоскостными. Шиповидные имеют преимущественно, что даже при легких ударах поглощение ударов/амортизация происходит благодаря острым концам, в то время как при сильных ударах происходит значительная упругая деформация изгиба шиповидных выступов, так как увеличивающаяся в направлении поплавка площадь поперечного сечения выступов связана с большими изгибающими усилиями. В случае плоскостных выступов они могут иметь постоянную площадь поперечного сечения, когда задана упругая деформируемость элементов при амортизации ударов, Однако, плоскостные элементы могут быть также образованы с уменьшающимся наружу (прочь от поплавка) поперечным сечением.
Другой усовершенствованный вариант заключается в том, что амортизирующее устройство может быть образовано, по меньшей мере, частично гибким, причем, в частности, амортизирующие элементы могут быть образованы гибкими, преимущественно таким образом, что поплавок с амортизирующим устройством при выступании амортизирующих элементов за края отверстия топливного бака может вставляться через отверстие. Таким образом, поплавок может вставляться в отверстие, например, с помощью того, что амортизирующие элементы упруго деформируются.
Согласно другому усовершенствованному варианту предложенного в соответствии с изобретением заборного устройства или одного из его усовершенствованных вариантов запорный элемент может включать стыковочное устройство для стыковки с присоединительным элементом для устройства с топливными элементами. Таким образом, подводящий топливо трубопровод устройства с топливными элементами может присоединяться к топливному баку.
Стыковочное устройство может иметь механическое кодирование для идентификации различных видов топлива. Таким образом, различные виды топлива могут различаться и, в частности, содержащееся в топливном баке топливо может определенным образом отличаться и идентифицироваться с помощью формы механического кодирования.
Механическое кодирование стыковочного устройства может быть образовано дополняющим к механическому кодированию присоединительного элемента, причем элементы механического кодирования могут быть оформлены таким образом, что для забора топлива могут соединяться друг с другом только одно стыковочное устройство и один присоединительный элемент с дополняющими друг друга механическими кодами. Это имеет преимущество, что со стыковочным устройством может стыковаться только подходящий к соответствующему топливу присоединительный элемент.
Другой усовершенствованный вариант заключается в том, что механическое кодирование стыковочного устройства и присоединительного элемента может быть образовано так, что стыковочное устройство и присоединительный элемент, в которых кодирование не является дополняющим друг друга, не могут соединяться друг с другом. Таким образом, может предотвращаться ошибочный подвод неподходящего топлива к устройству с топливными элементами.
Стыковочное устройство может усовершенствоваться в том отношении, что механическое кодирование стыковочного устройства включает концентрические круги, которые могут быть образованы в виде возвышений материала и/или углублений в материале. Это предоставляет просто реализуемую возможность механического кодирования.
Предложенное в соответствии с изобретением заборное устройство или один из усовершенствованных вариантов может усовершенствоваться в том отношении, что запорный элемент может иметь клапанное устройство для запирания отверстия для забора топлива, и, причем отверстие для забора топлива может открываться с помощью приведения в действие клапанного устройства, в частности, с помощью приведения в действие открывающего элемента присоединительного элемента. Таким образом, клапан может открываться при присоединении присоединительного элемента к запорному элементу.
При этом устройство с топливными элементами может быть пригодно для работы с предназначенным топливом и присоединительный элемент может соединяться со стыковочным устройством заборного устройства и иметь механическое кодирование, которое определено для предназначенного топлива. Таким образом, к устройству с топливными элементами может подводится только предназначенное топливо.
Механическое кодирование присоединительного элемента может включать концентрические круги, которые образованы в виде возвышения материала и/или углублений в материале.
Концентрические круги одновременно могут служить в качестве направляющей при процессе присоединения.
Указанные усовершенствованные варианты могут применяться по отдельности, или, как заявлено, подходящим образом комбинироваться друг с другом.
Другие признаки и приведенные в качестве примера формы осуществления, а также преимущества настоящего изобретения поясняются ниже с помощью чертежей. Представляется, что формы осуществления не исчерпывают область настоящего изобретения. Дальше представляется, что некоторые или все описанные в дальнейшем признаки могут и другим способом комбинироваться друг с другом.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 показывает первую форму осуществления предложенного в соответствии с изобретением заборного устройства.
Фиг. 2 A, B, C, D, E показывает вторую форму осуществления предложенного в соответствии с изобретением заборного устройства.
Фиг. 3А, В показывает третью форму осуществления предложенного в соответствии с изобретением заборного устройства.
Фиг. 4 А, В, С показывает примеры для третьей формы осуществления предложенного в соответствии с изобретением заборного устройства.
Фиг. 5 А, В показывает четвертую форму осуществления предложенного в соответствии с изобретением заборного устройства с механическим кодированием.
Фиг. 6 А, В, С, D показывает примеры для четвертой формы осуществления предложенного в соответствии с изобретением заборного устройства.
Формы осуществления
На чертежах одинаковые ссылочные позиции обозначают, если ничего другого не указано, одинаковые составные части.
Фиг. 1 показывает первую форму осуществления предложенного в соответствии с изобретением заборного устройства.
Предложенное в соответствии с изобретением заборное устройство 100 включает запорный элемент 10 для запирания отверстия 95 топливного бака 90; топливный трубопровод 20 для образования первого соединения для текучей среды между отверстием 15 для забора топлива в запорном элементе 10 и жидким топливом 91 внутри топливного бака 90; поплавок 30, который пригоден для плавания на жидком топливе 91 внутри топливного бака 90; и гибкий трубопровод 40 для выравнивания давления для образования второго соединения для текучей среды между газовым пространством 92 внутри топливного бака 90 (выше области с жидким топливом 91) и отверстием 16 для выравнивания давления в запорном элементе 10; причем концевой участок 41 трубопровода 40 для выравнивания давления соединен с поплавком 30. Концевой участок 41 расположен так, что открытый конец 42 трубопровода 40 для выравнивания давления выходит в газовое пространство 92. Дальше предложенное в соответствии с изобретением заборное устройство 100 включает на поплавке амортизирующее устройство 50 для амортизации ударов поплавка 30 о стенку 96 топливного бака 90. Поплавок изготовлен из сравнительно твердого синтетического материала, поэтому удары о внутреннюю стенку 96 топливного бака ведут к паразитным шумам. Амортизирующее устройство 50 состоит здесь, например, из гибких силиконовых элементов, которые закреплены на углах прямоугольного здесь поплавка 30.
Через отверстие 15 для забора топлива и присоединительный элемент 15 жидкое топливо 91 может отбираться из топливного бака 90 (топливного картриджа) и через подводящий трубопровод 89 подводиться к устройству 80 с топливными элементами. Через трубопровод 40 для выравнивания давления может производиться выравнивание давления между пространством внутри и пространством снаружи топливного бака 90.
Фиг. 2 показывает вторую форму осуществления предложенного в соответствии с изобретением заборного устройства.
В этой форме осуществления поплавок 30 образован из двух частей в виде первой и второй части 30а, 30b поплавка. Концевая область 41 трубопровода 40 для выравнивания давления расположена между обеими частями 30а, 30b поплавка. Амортизирующее устройство 50 состоит здесь из кольцеобразного участка 55 в качестве держателя для амортизирующих элементов 51, которые предусмотрены идущими по кругу. Кольцеобразный участок 55 может с силовым замыканием тянуться по составленному из частей поплавка поплавку 30. Материал амортизирующего устройства 50 (участок 55 и элементы 51) изготовлен из эластичного материала, например, силикона или резины. Амортизирующие элементы 51 образованы в форме поверхности и упруго деформируются, когда ударяются о внутреннюю стенку 96 топливного бака 90. Таким образом, достигается глушение шума.
Фиг. 3 показывает третью форму осуществления, в которой амортизирующие элементы 51 образуются гибкими участками 51 из шланга, например, из силикона. В показанном примере два таких участка расположены в соответствующей канавке 35 на двух противоположных сторонах поплавка 30. Концы участков 51 из шланга отстоят от поплавка 30 настолько, что обеспечено, что он в любом направлении не может удариться о стенку топливного бака, а только концами участков 51 из шланга.
Фиг. 4 показывает конкретное исполнение поплавка с амортизирующими элементами. Кольцо 36 удерживает вместе обе части поплавка и одновременно служит в качестве лота/веса, чтобы установить поплавок 30 в положение, соответственно стабилизировать в положении, в котором открытый конец 42 трубопровода 40 для выравнивания давления выходит в газовое пространство 92 (см. также фиг. 2). На верхнем рисунке (фиг. 4А) в качестве амортизирующего устройства предусмотрен идущий по кругу вокруг поплавка участок 50 из шланга. На обоих других рисунках (фиг. 4В, С) амортизирующее устройство образовано в форме четырех амортизирующих элементов (участки из шлангов) 51, которые расположены на соответствующих углах главным образом прямоугольного в плане поплавка. Они могут быть приварены с помощью подвода тепла. Существует возможность зажима в угловых областях поплавка между частями поплавка или надвигания их на выдающиеся из поплавка выступы.
На фиг. 5 представлено, что запорный элемент 10 имеет стыковочное устройство 60 для стыковки с присоединительным элементом 85 для устройства с топливными элементами. Таким образом, подводящий топливо трубопровод устройства с топливными элементами может присоединяться к топливному баку. Стыковочное устройство включает механическое кодирование для идентификации различных видов топлива. Таким образом, могут отличаться разные виды топлива и, в частности, содержащее в топливном баке топливо может определенным образом отличаться и идентифицироваться с помощью формы механического кодирования.
Механическое кодирование 61 стыковочного устройства 60 образовано дополняющим к механическому кодированию 81 присоединительного элемента 85, причем механические коды оформлены таким образом, что для забора топлива могут соединяться друг с другом только одно стыковочное устройство и один присоединительный элемент с дополняющим друг друга механическим кодированием. Это имеет преимущество, что со стыковочным устройством может стыковаться только один подходящий к соответствующему топливу присоединительный элемент. Механическое кодирование 61 стыковочного устройства включает концентрический круг 61, который образован в виде возвышения материала. Дополняющее механическое кодирование 81 присоединительного элемента имеет углубление 81 в материале.
Запорный элемент 10 включает в себя клапан 11 для запирания отверстия для забора топлива, которое может открываться при приведении в действие открывающего элемента 86 присоединительного элемента 85. Однако, клапан может открываться только с помощью присоединения подобающего, дополняющего присоединительного элемента 85 к запорному элементу 10 (верхнее изображение, фиг. 5А). В другом случае открытие клапана 11 и последующий забор топлива не возможны (нижнее изображение, фиг. 5В). Таким образом, устройство с топливными элементами может снабжаться только предназначенным топливом.
Фиг. 6 показывает другое конкретное исполнение запорного элемента и присоединительного элемента для двух различных видов топлива и соответствующее механическое кодирование. Рисунок вверху слева (фиг. 6А) показывает присоединительный элемент 85а для забора премикс-топлива на запорном элементе 10а для бака с премикс-топливом, которые выполнены дополняющими друг друга, так что открывается клапан 11. Рисунок вверху справа (фиг. 6В) показывает присоединительный элемент 85а на запорном элементе 10b для топливного бака с метанолом, причем клапан 11 не открывается. Рисунок внизу слева (фиг. 6С) показывает присоединительный элемент 85b для забора топлива на основе метанола на запорном элементе 10b для бака с топливом на основе метанола, которые образованы дополняющими друг друга, так что капан 11 открывается. Рисунок внизу справа (фиг. 6D) показывает присоединительный элемент 85b для метанола на запорном элементе 10 для премикс, причем клапан 11 не открывается.
В итоге: предлагается расширение используемого поплавка на амортизирующий элемент в том отношении, что кинетическая энергия поплавка при достижении стенки бака поглощается при амортизации/деформации и благодаря этому почти устраняется возникающий шум (удары полого тела о корпус). Амортизирующий элемент преимущественно выполнен так, что по всей горизонтальной линии параллельно к линии жидкости обеспечено, что блокируется жесткий контакт поплавка и бака. В качестве амортизирующих элементов могут применяться, например, участки из силиконовых шлангов или подобное. Также возможно осуществление с помощью полученных набрызгом, выполненных очень тонкими и таким образом гибких шипов/поверхностей из используемого синтетического материала поплавка.
Дальше конструктивное исполнение осуществляется так, что амортизирующий элемент выполняется гибким. Благодаря этому возможна установка поплавка в пространственно суженные отверстия бака даже при выступании амортизатора, чтобы таким образом сохранить объем поплавка на необходимом минимальном размере.
Кодирование промежуточных крышек должно производиться экономично с помощью механического исполнения таким образом, что предотвращается ошибочное присоединение и забор неподходящего топлива (ключ-замок). Чтобы обеспечить ориентировку подсоединения к запорному элементу бака, предлагается кодирование с помощью концентрически расположенных кругов в форме возвышений материала и углублений в материале. Это может осуществляться, например, легко в сменной насадке возможной литьевой формы. Количество кодов задает количество возможных видов топлива. Сенсорное кодирование не подходит, так как не всегда может обеспечиваться, что всегда будет взаимодействие, или это связано с большой сложностью, что потребовало бы существенного удорожания системы.
Преимуществом изобретения является уменьшение выделения акустического шума. Дальше может надежно предотвращаться забор не подходящего топлива, так что при применении надежной системы присоединения для различных жидких видов топлива одновременно предотвращаются ошибки в виде топлива.
Представленные формы осуществления являются только примерами и полный объем настоящего изобретения определяется формулой изобретения.