Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betri f ft ein System, ein Adapterelement , ein Adaptergehäuse sowie ein das Adapterelement und das Adaptergehäuse aufweisendes Adaptersystem, die alle dazu eingerichtet sind, eine strömungs führende oder fluidführende , insbesondere gas führende , Verbindung zwischen einem Element , wie beispielsweise einem Sensor oder einem Systemanschluss , und einem Gegenstück, wie beispielsweise einem Bauteil ausgewählt aus der Gruppe : Druckbehälter, Ventil , Ventilgruppe , Ventilblock und dergleichen, herzustellen . Des Weiteren betri f ft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum strömungs führenden oder fluidführenden, insbesondere gas führenden, Verbinden eines Elements mit einem Gegenstück .

Stand der Technik

Vorrichtungen zur Herstellung einer Verbindung, insbesondere einer strömungs führenden oder fluidführenden Verbindung, zwischen einem Element , wie beispielsweise einem Drucksensor, und einem Gegenstück, wie beispielsweise einem Hochdruckbehälter, sind aus dem Stand der Technik bekannt . Hier wird beispielsweise ein Drucksensor zur Erfassung des in dem Hochdruckbehälter vorliegenden Drucks an ein Bauteil ( Gegenstück) wie beispielsweise ein Intankventil ( im Englischen „ On -Tank -Val ve (OTV) ") oder eine Gas-Handhabungs- vorrichtung ( GHU) angeschlossen oder direkt in den Hochdruckbehälter bzw . Gasdruckspeicher eingeschraubt . Alternativ kann der Drucksensor auch in andere gas führende Komponenten, welche direkt mit dem Hochdruckbehälter in Verbindung stehen, verbunden werden . Da die Abdichtung bei Gasen eine entscheidende Rolle spielt , werden typischerweise Dichtelemente eingesetzt , welche die Verbindungsstelle zwischen dem Element ( Drucksensor ) und dem Gegenstück (Bauteil ) abdichten . Dies gilt insbesondere auch bei Hochdruckanwendungen, wie beispielsweise bei Leitungselementen für komprimierte Erdgase oder für komprimierten Wasserstof f . Insbesondere bei der Abdichtung von Wasserstof f sind entsprechende Dichtelemente , welche dem Wasserstof f einen hohen Di f fusionswiderstand entgegenbringen, von entscheidender Bedeutung .

Ferner müssen insbesondere bei Wasserstof f anwendungen Komponenten wie beispielsweise Drucksensoren, Druckanzeiger, Temperatursensoren und viele andere Komponenten, die in Wasserstof fversorgungsanlagen eingebaut werden, regelmäßig geprüft und demontiert werden . Hier ist es insbesondere bei Hochdrucksystemen mit einem Druck von 700 bar und mehr problematisch, die mit der zu entfernenden Komponente in Verbindung stehenden Bauteile , wie Ventilblöcke oder Leitungen, zu entleeren . Das Bauteil ( Gegenstück) muss gas frei sein und so gesichert werden, dass auf keinem Fall eine größere Menge an Wasserstof f aus dem System austreten kann . Hierbei müssen vor allem Hochdrucksensoren j ährlich gewechselt werden . Bei einigen Wasserstof f anwendungen werden die Drucksensoren direkt auf den Hochdruckbehälter geschraubt , was bedeutet , dass diese komplett entleert werden müssen, bevor der Hochdrucksensor entfernt werden kann . Dies ist eine schwierige , gefährliche und teure Angelegenheit , da nach dem Entleeren des Systems dieses mit Stockstof f gas inertisiert werden muss , und erst dann, wenn sichergestellt ist , dass kein Sauerstof f im System ist , kann mit Wasserstof f befüllt werden . Da sich die beiden Gase nicht vermischen, stellt dies einen zeitaufwendigen Prozess dar und es besteht immer das Restrisiko , dass Stickstof f im System verbleibt .

Ein weiterer Nachteil herkömmlicher Verbindungstechniken für gas führende Elemente stellt die Tatsache dar, dass sowohl die Dichtelemente als auch die Verschraubungselemente , die genutzt werden um die Dichtwirkung herzustellen, mit dem abzudichtenden Medium, insbesondere dem Gas , in direkten Kontakt kommen . Dies ist bei herkömmlichen Gasen wie Erdgasen nicht dramatisch, kann j edoch bei Verbindungen, die für Komponenten bei Wasserstof f anwendungen zum Einsatz kommen, eine große Gefahrenquelle sein . Da viele Materialien, insbesondere Metalle , bei Kontakt mit Wasserstof f zu der sogenannten „Wasserstof fversprödung" neigen, kann dies insbesondere in Kombination mit einer wechselnden Beanspruchung ( Temperatur- und Spannungswechsel ) sowie Vibrationen oft zu Leckagen bei bekannten Verbindungstechniken führen . Da Wasserstof f das leichteste aller chemischen Elemente darstellt , sind dauerhaft dichte Verbindungsstellen nur schwer realisierbar .

So beschreibt beispielsweise die US 5 , 528 , 941 A einen Drucksensor 10 , welcher mittels eines Adapters mit einem Treibstof f tank 40 verbunden werden kann . Der Adapter weist hierzu ein Gehäuse 4 und eine Kammer 11 zur Aufnahme des Sensors auf . Das Gehäuse 4 wird mittels einer O-Ring-Dichtung 5 in dem Treibstof f tank 40 abgedichtet . Der Drucksensor 10 ist ebenfalls mittels eines Dichtrings in einer zylinderförmigen Ausnehmung 12 befestigt und abgedichtet . Muss nun j edoch der Drucksensor 10 zur Prüfung oder Wartung aus dem Adapter 10 und somit aus der Ausnehmung 12 herausgenommen werden, entsteht eine direkte Verbindung zum Innenraum des Treibstof f tanks 40 , weshalb dieser vor dem Lösen des Drucksensors 10 vollständig entleert werden muss .

Darstellung der Erfindung

Vor dem Hintergrund der oben beschriebenen Probleme beim Anschließen oder Verbinden eines Elements an oder mit einem Gegenstück wie beispielsweise einem Bauteil ausgewählt aus der Gruppe : Druckbehälter, Ventil , Ventilgruppe , Ventilblock und dergleichen, liegt eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein System, ein Adapterelement , ein Adaptergehäuse , ein das Adapterelement und das Adaptergehäuse aufweisendes Adaptersystem sowie ein Verfahren bereitzustellen, die in der Lage sind, einerseits eine Demontage des Elements von dem Gegenstück (Bauteil ) zu ermöglichen, ohne dass beispielsweise ein Abbauen des in dem Gegenstück anliegenden Drucks (Entleerung) notwendig ist , und andererseits den oben beschriebenen Problemen wie Wasserstof fversprödung, Auftreten von Leckagen verursacht durch Temperatur- und Spannungswechsel sowie Vibrationen, Rechnung zu tragen .

Die genannte Aufgabe wird gelöst durch ein System zum strömungs führenden oder fluidführenden Anschließen/Verbinden eines Elements an ein/mit einem Gegenstück nach Anspruch 1 , ein Adapterelement nach Anspruch 15 , ein Adaptergehäuse nach Anspruch 20 , ein Adaptersystem nach Anspruch 23 sowie ein Verfahren nach Anspruch 24 .

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben, wobei die Gegenstände des Systems im Rahmen des Adapterelements , des Adaptergehäuses , des Adaptersystems sowie des Verfahrens zum Verbinden eines Elements mit einem Gegenstück zum Einsatz kommen können und umgekehrt .

Hierbei ist einer der Grundgedanken der vorliegenden Erfindung, ein System zum strömungs führenden oder fluidführenden Anschließen/Verbinden eines Elements an ein/mit einem Gegenstück zu schaf fen, welches zwei Dichtungen aufweist , die in einer Ausströmrichtung eines Fluids , insbesondere eines Gases , aus dem Gegenstück hintereinander in einem Fluidkanal , welcher das Element strömungs führend oder fluidführend, insbesondere gas führend, mit dem Gegenstück verbindet , angeordnet sind, wobei die erste Dichtung aus einem Ventilkörper und einem ersten Dichtelement ausgebildet ist , wobei der Ventilkörper dazu eingerichtet ist , zwischen einer of fenen Stellung, in der ein Fluid, insbesondere Gas , durch den Fluidkanal strömen kann, und einer geschlossenen Stellung, in der kein Fluid durch den Kanal strömen kann, verstellt oder bewegbar zu sein . Die zweite Dichtung, die in der Ausströmrichtung des durch den Fluidkanal strömenden/ausströmenden Fluids , stromabwärts der ersten Dichtung in dem Fluidkanal angeordnet ist , ist dazu eingerichtet , einen Verbindungsbereich zwischen dem Fluidkanal und dem Element abzudichten, insbesondere gasdicht abzudichten, wobei die zweite Dichtung so gestaltet ist , dass sie beim Anschließen/Verbinden des Elements an das/mit dem Gegenstück den Verbindungsbereich abdichtet , bevor die erste Dichtung mechanisch in die geöf fnete Stellung verstellt oder bewegt werden kann/wird .

Auf diese Weise kann ein System (Kopplungssystem) bereitgestellt werden, das einerseits sicherstellen kann, dass bevor eine Dichtung ( erste Dichtung) , welche ein Gegenstück, insbesondere Bauteil , abdichtet , gelöst bzw . geöf fnet wird, eine zusätzliche bzw . weitere Dichtung ( zweite Dichtung) zwischen den gleichen Komponenten realisiert werden kann, welche ein Ausströmen des in dem Gegenstück vorhandenen, zum Beispiel gespeicherten, Gases beim Lösen bzw . Öf fnen der ersten Dichtung in die Umgebung verhindert bzw . minimiert , und andererseits Komponenten des Systems , insbesondere Dichtungen, vor Kontakt mit dem Fluid, insbesondere Wasserstof f , und der damit verbundenen Alterung des Materials , insbesondere Wasserstof fversprödung, schützt . Die Minimierung des ausströmenden Fluids , insbesondere Gases , bei der Herstellung oder Lösung der Verbindung zwischen dem Element und dem Gegenstück, insbesondere Bauteil , ist insbesondere auf dem Gebiet des Explosionsschutzes äußerst vorteilhaft .

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein System zum strömungs führenden oder fluidführenden, insbesondere gas führenden, Anschließen bzw . Verbinden eines Elements , insbesondere eines Sensors oder eines Systemanschlusses , an ein oder mit einem Gegenstück, insbesondere an ein oder mit einem Bauteil ausgewählt aus der Gruppe : Druckbehälter, Ventil , Ventilgruppe , Ventilblock und dergleichen, auf : eine erste Dichtung, bestehend aus einem Ventilkörper und einem ersten Dichtelement , wobei das Dichtelement in einem Fluidkanal , der insbesondere das Element strömungs führend oder fluidführend, insbesondere gas führend, mit dem Gegenstück verbindet , angeordnet ist , und der Ventilkörper dazu eingerichtet ist , durch Zusammenspiel mit dem ersten Dichtelement zwischen einer geöf fneten Stellung, in der ein Fluid, insbesondere Gas , durch den Fluidkanal strömen kann, und einer geschlossenen Stellung, in der kein Fluid, insbesondere Gas , durch den Fluidkanal strömen kann, verstellt oder bewegt werden zu können, und eine zweite Dichtung, die in einer Ausströmrichtung des durch den Fluidkanal strömenden bzw . ausströmenden Fluids , stromabwärts der ersten Dichtung in dem Fluidkanal angeordnet ist und dazu eingerichtet ist , einen Verbindungsbereich zwischen dem Fluidkanal und dem Element abzudichten, insbesondere gasdicht abzudichten, wobei die zweite Dichtung so gestaltet ist , dass sie beim Anschließen oder Verbinden des Elements an das oder mit dem Gegenstück den Verbindungsbereich abdichtet , bevor die erste Dichtung in die geöf fnete Stellung verstellt oder bewegt werden kann bzw . wird, insbesondere mechanisch in die geöf fnete Stellung verstellt oder bewegt werden kann bzw . wird .

Hierbei ist unter dem Begri f f „Zusammenspiel" zu verstehen, dass in dem der Ventilkörper zu dem ersten Ventilelement eine Relativbewegung, insbesondere eine translatorische Bewegung ermöglicht ist , der Ventilkörper mit dem ersten Dichtelement in Kontakt , insbesondere einen gasdichten Kontakt , gebracht werden kann, wodurch die erste Dichtung in die geschlossene Stellung, in welcher kein Fluid, insbesondere Gas , durch die erste Dichtung und somit den Fluidkanal strömen kann, gebracht werden kann . Andererseits , wenn der Kontakt zwischen dem Ventilkörper und dem ersten Dichtelement gelöst wird, in dem der Ventilkörper von dem ersten Dichtelement beabstandet wird, kann die erste Dichtung in den geöf fneten Zustand, in dem das Fluid durch die erste Dichtung und den Fluidkanal strömen kann, gebracht werden .

Des Weiteren beschreibt hier die „Ausströmrichtung" eine Richtung, in der das Fluid, insbesondere das Gas , aus dem Gegenstück, insbesondere Bauteil , in dem es unter Druck steht , zu dem Element , insbesondere dem Sensor oder dem Systemanschluss , strömt , wenn die erste Dichtung in die geöf fnete Stellung gebracht ist . So kann beispielsweise , wenn es sich um einen Systemanschluss eines Hochdruckspeichers für Wasserstof f oder einer Viel zahl von Hochdruckspeichern die zu einem Bündel zusammen geschlossen sind handelt , beispielsweise in einem Wechselcontainer bzw . einer Wechselkartusche , der Systemanschluss als eine Schnellkupplung ausgebildet sein, welche es ermöglicht , den oder die Hochdruckspeicher unkompli ziert mit einem Brennstof f zellensystem zu verbinden, ohne das Wasserstof f bei der Ankopplung des/der Hochdruckspeicher an das System austreten kann . Hierbei ist die Ausströmrichtung von den Hochdruckspeichern zu dem Brennstof f zellensystem bzw . aus der Schnellkupplung heraus .

Ferner beschreibt hier der Begri f f „mechanisch" im Zusammenhang mit „in die geöf fnete Stellung gebracht werden kann" , dass der Ventilkörper durch eine mechanisch eingeleitete Bewegung, beispielsweise durch Kontakt mit einem Stößel (Ansatz des Elements ) , in die geöf fnete Stellung bewegt werden kann bzw . wird .

Hierbei kann es vorteilhaft sein, wenn die erste Dichtung und/oder die zweite Dichtung, insbesondere das erste Dichtelement und/oder das zweite Dichtelement , als eine Radialdichtung, eine elastische Dichtung, ein O-Ring, ein Delta-Ring, eine Flüssigdichtung, eine metallische Dichtung und dergleichen ausgebildet ist , wobei insbesondere die zweite Dichtung bevorzugt zwischen einer Außenfläche des Elements und einer Innenfläche des Fluidkanals ausgebildet ist . Dabei spielt es keine Rolle , ob die zweite Dichtung, insbesondere ein Dichtelement ( zweites Dichtelement ) der zweiten Dichtung an der Innenfläche des Fluidkanals oder der Außenfläche des Elements vorgesehen ist , soweit dieses eine Dichtwirkung zwischen der Innenfläche des Fluidkanals und der Außenfläche des Elements erzielt .

Des Weiteren ist es vorteilhaft , wenn der Ventilkörper dazu eingerichtet ist , mit einem an dem ersten Dichtelement ausgebildeten Ventilsitz in Kontakt gebracht zu werden, insbesondere gasdicht in Kontakt gebracht zu werden, wobei bevorzugt der Ventilsitz in Form einer sich verj üngenden Fläche , insbesondere einer konus förmigen Fläche , ausgebildet ist . Eine derartig geformte Dichtung nennt man auch „metallische Dichtung" .

Unter einer „metallischen Dichtung" versteht man, dass zwei aus einem Metall hergestellte Elemente unter Krafteinfluss gegeneinandergepresst werden, so dass eine fluiddichte Verbindung zwischen den beiden Elementen hergestellt wird . Hierbei wird in der Regel eine ringförmige Kontakt fläche zwischen den beiden Elementen hergestellt , innerhalb welcher das abzudichtende Fluid, insbesondere Gas , hindurchströmen kann, falls die Dichtung im geöf fneten Zustand ist .

Alternativ kann der Ventilkörper dazu eingerichtet sein, in das erste Dichtelement , welches beispielsweise als eine Radialdichtung, insbesondere ein O-Ring, ausgebildet ist , einzutauchen, und dadurch den Fluidkanal zu verschließen . Soll die erste Dichtung geö f fnet werden, muss der Ventilkörper bevorzugt durch einen Adapterkörper eines Adapterelements des Elements aus dem ersten Dichtelement herausgedrängt bzw . gedrückt werden . Des Weiteren ist es vorteilhaft , wenn der Ventilkörper eine zumindest teilweise konus förmige Form, gerundete Form, sphärische Form, kugel förmige Form aufweist , insbesondere an einer Stirnfläche , die dazu eingerichtet ist , mit einem Ventilsitz des ersten Dichtelements in Kontakt gebracht zu werden .

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung sind der Ventilkörper und der Ventilsitz derart ausgebildet , dass eine ringförmige Kontakt fläche ausgebildet wird, wobei eine Mittelachse des Ventilsitzes und eine Mittelachse des Ventilkörpers parallel zueinander, insbesondere koaxial zueinander, angeordnet sind und der Ventilkörper parallel zu den beiden Mittelachsen, insbesondere in einer Montagerichtung ( entgegengesetzt zu der Ausströmrichtung) , verschiebbar ist .

Ferner ist es bevorzugt , dass in dem Fluidkanal ein Ansatz ausgebildet ist , insbesondere ein ringförmiger Ansatz , der dazu eingerichtet ist , das erste Dichtelement , das bevorzugt ringförmig ausgebildet ist , auf zunehmen oder zu stützen .

Hierbei ist es ferner vorteilhaft , wenn der Ansatz einen Anschlag bildet , gegen den das erste Dichtelement fixiert und/oder gepresst werden kann, wobei das Dichtelement bevorzugt durch ein Spannelement gegen den Ansatz gepresst werden kann . Dabei ist es bevorzugt , wenn das Spannelement in Form einer Spannmutter mit Außengewinde ausgebildet ist .

Ferner ist es bevorzugt , dass das Spannelement ein Außengewinde aufweist , mit dem das Spannelement gegen das erste Dichtelement angestellt werden kann, wodurch das erste Dichtelement gegen den Ansatz pressbar ist , und/oder ein Teilbereich des Fluidkanals sich durch das Spannelement erstreckt , insbesondere mittig durch dieses erstreckt , wobei insbesondere der Verbindungsbereich innerhalb des Teilbereichs des Fluidkanals ausgebildet ist . Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn das Element einen Ansatz aufweist , der bevorzugt zylinderförmig ausgebildet ist , und dazu eingerichtet ist , in den Fluidkanal einführbar zu sein, wobei ein Abstand von einer Stirnfläche des Ansatzes , die dazu eingerichtet ist , mit dem Ventilkörper in Kontakt zu kommen bzw . gebracht zu werden, bis zu einem zweiten Dichtelement der zweiten Dichtung, das an einer Außenfläche des Ansatzes angeordnet ist , so eingestellt ist , dass das zweite Dichtelement der zweiten Dichtung den Verbindungsbereich zwischen dem Fluidkanal und der Außenfläche abdichtet , insbesondere gasdicht abdichtet , bevor die Stirnfläche , insbesondere beim Anschließen oder Verbinden des Elements an das oder mit dem Gegenstück, in Kontakt mit dem Ventilkörper kommt bzw . gebracht wird .

Ferner ist es bevorzugt , wenn das Spannelement und das erste Dichtelement an den j eweils einander zugewandten Stirnseiten eine Dichtfläche aufweisen, die beim Pressen des Spannelements gegen das erste Dichtelement einen gasdichten Kontakt herstellen bzw . bilden .

Gemäß einer weiteren Aus führungs form der vorliegenden Erfindung ist der Ventilkörper mittels eines Federelements , insbesondere einer Feder gegen das erste Dichtelement , insbesondere den darin ausgebildeten Ventilsitz , vorgespannt .

Des Weiteren ist es bevorzugt , wenn der Ventilkörper in einer Ausnehmung beweglich, insbesondere translatorisch beweglich, aufgenommen und gelagert ist , und das Federelement in einem Bodenbereich der Ausnehmung vorgesehen ist , wobei zumindest der Bodenbereich durch eine dritte Dichtung, die bevorzugt an einer Außenfläche des Ventilkörpers oder einer Innenfläche der Ausnehmung vorgesehen ist , gegenüber dem durch den Fluidkanal strömende Fluid abgedichtet ist .

Hierbei ist es vorteilhaft , wenn das Element einen Adapterkörper aufweist , der dazu eingerichtet ist , in das Gegenstück, insbesondere ein Adaptergehäuse , mittels eines Außengewindes eingeschraubt zu werden oder in das Gegenstück, insbesondere das Adaptergehäuse eingeführt und an diesem mittels zumindest einem Befestigungsmittel , insbesondere mehreren Schrauben, befestigt zu werden, wobei an einer dem Gegenstück zugewandten Seite des Adapterkörpers , insbesondere im eingebauten bzw . montierten Zustand, der Ansatz ausgebildet ist .

Hierbei kann es insbesondere vorteilhaft sein, wenn das System, insbesondere das Element oder der Adapterkörper des Elements , dazu eingerichtet ist , bei der gasdichten Verbindungsherstellung zwischen Element , insbesondere Adapterkörper, und Gegenstück eine rein translatorische Bewegung, insbesondere in Montagerichtung, durchzuführen . Mit anderen Worten kann das System derart ausgebildet , dass während des Verbindens des Elements mit dem Gegenstück keine relative Drehbewegung des Elements bzw . des Adapterkörpers zu dem Gegenstück erfolgt bzw . notwendig ist . Dies erleichtert insbesondere bei langen und mit mehreren Abwinklungen versehenen Leitungselementen die Montage . Dies stellt einen großen Vorteil gegenüber bekannten Verschraubungen dar, die in den meisten Fällen über ein Außengewinde in ein Gegenstück eingeschraubt werden .

Hierbei kann in vorteilhafterweise das Element , insbesondere der Adapterkörper mit zumindest zwei , bevorzugt vier, Durchgangsbohrungen für die Aufnahme von Befestigungsschrauben versehen sein, wobei die Durchgangsbohrungen bevorzugt an einem Flanschansatz des Elements , insbesondere des Adapterkörpers , vorgesehen sind, und die Durchgangsbohrungen bzw . die Befestigungsschrauben bevorzugt in der Ausströmrichtung des Fluids hinter den beiden Dichtungen angeordnet sind .

Des Weiteren kann der Adapterkörper mit einem ( innenliegenden) Fluidkanal ausgebildet sein, welcher im eingeschraubten oder eingesetzten Zustand des Elements in das Gegenstück strömungstechnisch oder fluidführend, insbesondere gas führend, mit dem Fluidkanal , der bevorzugt zumindest teilweise in dem Gegenstück ausgebildet ist , verbunden ist , wobei der Fluidkanal des Adapterkörpers bevorzugt zumindest eine seitlich an der Außenfläche des Elements , insbesondere des Adapterkörpers , vorgesehene Öf fnung (Bohrung) aufweist , über welche der Fluidkanal insbesondere mit dem Fluidkanal ( 412 ) strömungstechnisch oder fluidführend, insbesondere gas führend, verbunden ist .

Gemäß einer weiteren Aus führungs form der vorliegenden Erfindung weist der Adapterkörper ferner eine vierte Dichtung auf , die in Ausströmrichtung stromabwärts der ersten Dichtung und der zweiten Dichtung angeordnet ist und dazu eingerichtet ist , zwischen einer Außenfläche des Adapterkörpers (Elements ) und einer Innenfläche des Fluidkanals abzudichten, insbesondere gasdicht abzudichten .

Des Weiteren ist es vorteilhaft , wenn das Element und der Adapterkörper integral ausgebildet sind oder der Adapterkörper ein Teil eines Adapterelements ist , in welchen das Element gasdicht eingesetzt werden kann, um strömungs führend oder fluidführend, insbesondere gas führend, an das oder mit dem Gegenstück anschließbar oder verbindbar zu sein, insbesondere an ein oder mit einem in das Gegenstück integriertes bzw . eingebautes Adaptergehäuse anschließbar oder verbindbar zu sein .

Des Weiteren betri f ft die vorliegende Erfindung ein Adapterelement zum strömungs führenden oder fluidführenden, insbesondere gas führenden, Anschließen oder Verbinden eines Elements , insbesondere eines Sensors oder eines Systemanschlusses , an ein oder mit einem Gegenstück, insbesondere an ein oder mit einem Bauteil aus der Gruppe : Druckbehälter, Ventil , Ventilgruppe , Ventilblock und dergleichen, bevorzugt zur Verwendung in dem oben beschriebenen System, aufweisen : einen Adapterkörper, der dazu eingerichtet ist , in das Gegenstück, mittels eines Außengewindes eingeschraubt oder in das Gegenstück eingeführt und an diesem mittels zumindest einem Befestigungsmittel , bevorzugt mehreren Schrauben, befestigt zu werden, einen Ansatz , der dazu eingerichtet ist , in einen in dem Gegenstück ausgebildeten Fluidkanal einführbar zu sein und mit einem Ventilkörper einer in dem Fluidkanal angeordneten ersten Dichtung in Kontakt gebracht zu werden, um die erste Dichtung in eine geöf fnete Stellung zu bringen, in der ein Fluid, insbesondere ein Gas , durch den Fluidkanal in das Element strömen kann, und eine zweite Dichtung, die in einer Ausströmrichtung des durch den Fluidkanal strömenden oder ausströmenden Fluids , stromabwärts der ersten Dichtung in dem Fluidkanal angeordnet ist und dazu eingerichtet ist , einen Verbindungsbereich zwischen dem Fluidkanal und dem Adapterkörper abzudichten, insbesondere gasdicht abzudichten, wobei die zweite Dichtung so gestaltet ist , dass sie beim Anschließen oder Verbinden des Elements , insbesondere des Adapterelements , an das oder mit dem Gegenstück den Verbindungsbereich abdichtet , bevor die erste Dichtung durch Kontakt des Ansatzes mit dem Ventilkörper in die geöf fnete Stellung verstellt oder bewegt wird .

Des Weiteren ist es bevorzugt , wenn die zweite Dichtung, insbesondere ein zweites Dichtelement , als eine Radialdichtung, eine elastische Dichtung, ein O-Ring, ein Delta-Ring, eine Flüssigdichtung, eine metallische Dichtung und dergleichen ausgebildet ist , insbesondere zwischen einer Außenfläche des Adapterkörpers und einer Innenfläche des Fluidkanals . Hierbei ist das zweite Dichtelement bevorzugt an der Außenfläche des Adapterkörpers oder der Innenfläche des Fluidkanals ausgebildet .

Ferner ist es vorteilhaft , wenn die zweite Dichtung als eine metallische Dichtung oder Schmiegungsdichtung ausgebildet ist , wobei bevorzugt an dem Adapterkörper ein Ventilkörperbereich ausgebildet ist , der zumindest teilweise eine konus förmige Form, gerundete Form, sphärische Form oder kugel förmige Form aufweist , und dazu eingerichtet ist , mit einem im Gegenstück, insbesondere in dem Adaptergehäuse oder in dem Spannelement , vorgesehenen zweiten Ventilsitz , der bevorzugt eine sich verj üngende Form, insbesondere kegel förmige Form aufweist , in Kontakt , insbesondere gasdichten Kontakt , gebracht zu werden .

Hierbei ist es insbesondere vorteilhaft , wenn im abgedichteten Zustand der Ventilkörper der zweiten Dichtung gegen den in dem Gegenstück ausgebildeten Ventilsitz über eine Verschraubung, insbesondere zumindest zwei , bevorzugt vier, Spannschrauben, gepresst ist .

Auf diese Weise kann eine Vorrichtung oder Verschraubung realisiert werden, bei der mit vorgegebenem Anzugsmoment der Spannschrauben eine relativ exakte Anpressung des Ventilkörpers gegen den Ventilsitz realisiert werden kann, sodass über einen großen Temperaturbereich hinweg eine dichtende Anlage der entsprechenden Elemente sichergestellt werden kann, und über die angelegten Anzugsmomente eine Protokollierung und somit Zerti fi zierung möglich ist .

Gemäß einer weiteren Aus führungs form der vorliegenden Erfindung ist der Ventilkörper und/oder der Ventilsitz aus einem Metall , insbesondere einem Stahlwerkstof f , bevorzugt einem nichtrostenden Stahlwerkstof f , ausgebildet , wobei bevorzugt der Ventilsitz aus einem härteren Material hergestellt ist wie der Ventilkörper .

Wenn der Ventilsitz aus einem härteren Material wie der Ventilkörper hergestellt ist , kann sichergestellt werden, dass bei einer möglichen plastischen Verformung bei der Pressung des Ventilkörpers gegen bzw . in den Ventilsitz , der Ventilkörper sich plastisch verformt , welcher einfach ausgetauscht werden kann . Des Weiteren ist es vorteilhaft , wenn ein Abstand von einer Stirnfläche des Ansatzes des Adapterelements , die dazu eingerichtet ist , mit dem Ventilkörper in Kontakt zu kommen, bis zu einem zweiten Dichtelement der zweiten Dichtung, so eingestellt oder gewählt ist , dass das zweite Dichtelement der zweiten Dichtung den Verbindungsbereich zwischen dem Fluidkanal und der Außenfläche abdichtet , insbesondere gasdicht abdichtet , bevor die Stirnfläche (beim Anschließen oder Verbinden des Elements , insbesondere des Adapterelements , an das oder mit dem Gegenstück) in Kontakt mit dem Ventilkörper gelangt .

Gemäß einer weiteren Aus führungs form der vorliegenden Erfindung ist das Adapterelement in das Element , insbesondere den Sensor oder den Systemanschluss , integriert , bevorzugt einteilig integriert .

Des Weiteren betri f ft die vorliegende Erfindung ein Adaptergehäuse , insbesondere ein in ein Gegenstück integrierbares Adaptergehäuse , zum strömungs führenden oder fluidführenden Anschließen oder Verbinden eines Elements , insbesondere eines Sensors oder eines Systemanschlusses , an ein oder mit einem Gegenstück, insbesondere einem Bauteil ausgewählt aus der Gruppe : Druckbehälter, Ventil , Ventilgruppe , Ventilblock und dergleichen, bevorzugt zur Verwendung in dem oben beschriebenen System, aufweisend : eine erste Dichtung, bestehend aus einem Ventilkörper und einem ersten Dichtelement , das in einem Fluidkanal , der insbesondere das Element strömungs führend oder fluidführend, insbesondere gas führend, mit dem Gegenstück verbindet , angeordnet ist , wobei der Ventilkörper dazu eingerichtet ist , durch Zusammenspiel mit dem Dichtelement zwischen einer geöf fneten Stellung, in der ein Fluid, insbesondere Gas , durch den Fluidkanal strömen kann, und einer geschlossenen Stellung, in der kein Fluid, insbesondere Gas , durch den Fluidkanal strömen kann, verstellt oder bewegt werden zu können, und eine zweite Dichtung, die in einer Ausströmrichtung des durch den Fluidkanal strömenden oder ausströmenden Fluids , stromabwärts der ersten Dichtung in dem Fluidkanal angeordnet ist und dazu eingerichtet ist , einen Verbindungsbereich zwischen dem Fluidkanal und dem Element abzudichten, insbesondere gasdicht abzudichten, wobei die zweite Dichtung so gestaltet ist , dass sie beim Anschließen oder Verbinden des Elements an das oder mit dem Gegenstück den Verbindungsbereich abdichtet , insbesondere gasdicht abdichtet , bevor die erste Dichtung in die geöf fnete Stellung verstellt oder bewegt werden kann oder wird .

Hierbei ist es bevorzugt , wenn der Ventilkörper dazu eingerichtet ist , durch Kontakt mit einem Ansatz bzw . Stößel , insbesondere mit einer Stirnfläche des Ansatzes des Elements , zwischen der geschlossenen Stellung und der geöf fneten Stellung verstellbar oder bewegbar zu sein .

Des Weiteren ist es vorteilhaft , wenn der Ventilkörper durch ein Federelement , insbesondere eine Feder, gegen die erste Dichtung kraftbeaufschlagt ist , wodurch der Ventilkörper in die geschlossene Stellung der ersten Dichtung gedrängt wird .

Hierbei ist es insbesondere bevorzugt , dass das Adaptergehäuse mit dem Gegenstück, insbesondere dem Bauteil ausgewählt aus der Gruppe : Druckbehälter, Ventil , Ventilgruppe , Ventilblock und dergleichen, integral ausgebildet ist , insbesondere einteilig ausgebildet ist .

Des Weiteren betri f ft die vorliegende Erfindung ein Adaptersystem zum strömungs führenden oder fluidführenden Anschließen oder Verbinden eines Elements , insbesondere eines Sensors oder eines Systemanschlusses , an ein oder mit einem Gegenstück, insbesondere einem Bauteil ausgewählt aus der Gruppe : Druckbehälter, Ventil , Ventilgruppe , Ventilblock und dergleichen, aufweisend : das oben beschriebene Adapterelement sowie das oben beschriebene Adaptergehäuse , wobei das Adapterelement und das Adaptergehäuse als eine Funktionsgruppe ausgebildet sind, die zwischen dem Element und dem Gegenstück strömungsführend oder fluidführend angeordnet werden kann, und bevorzugt jeweils mit dem Element oder dem Gegenstück (gasdicht) verbindbar, insbesondere verschraubbar, sind.

Das erfindungsgemäße System zum strömungsführenden oder fluidführenden, insbesondere gasführenden, Verbinden eines Elements mit einem Gegenstück ermöglicht eine sichere Abdichtung einer Kontaktstelle bzw. Verbindungsstelle beim Lösen des Elements vom Gegenstück mittels einer einfachen und kostengünstigen Ausgestaltung. Ferner ermöglicht das System in vorteilhafter Weise eine Protokollierung und Zertifizierung. Sie eignet sich daher insbesondere für die Anbindung von Elementen wie Sensoren und Systemanschlüssen in Anlagen, in welchen Wasserstoff, insbesondere verdichteter Wasserstoff, oder komprimiertes Erdgas eingesetzt wird. Derartige Anlagen, welche besonders hohen Temperaturschwankungen, Spannungsschwankungen und Vibrationen ausgesetzt sind, finden sich insbesondere in Fahrzeugen, in denen beispielsweise Wasserstoff bei Drücken von 700 bar und mehr bzw. Erdgas bei typischerweise 260 bar als Brennstoff bzw. Kraftstoff zum Antreiben des Fahrzeugs beispielsweise über eine Brennstoffzelle, eingesetzt wird.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung umfasst der Begriff „Fahrzeug" oder „Verkehrsmittel" oder andere ähnliche Begriffe wie Kraftfahrzeuge im Allgemeinen, wie Passagierautomobile umfassend Sports Utility Vehicles (SUV) , Busse, Lastwagen, verschiedene kommerzielle Fahrzeuge, Wasserfahrzeuge umfassend verschiedene Boote und Schiffe, Flugzeuge, Flugdrohnen und dergleichen, Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeuge, Wasserstoff-Fahrzeuge und andere alternative Fahrzeuge. Wie hier angeführt, ein Hybridfahrzeug ist ein Fahrzeug mit zwei oder mehreren Energieträgern, zum Beispiel benzinbetriebene und gleichzeitig elektrisch betriebene Fahrzeuge .

Des Weiteren betri f ft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum strömungs führenden oder fluidführenden, insbesondere gas führenden, Verbinden eines Elements , insbesondere eines Sensors oder eines Systemanschlusses , mit einem Gegenstück, insbesondere mit einem Bauteil ausgewählt aus der Gruppe : Druckbehälter, Ventil , Ventilgruppe , Ventilblock und dergleichen, bevorzugt unter Verwendung des oben beschriebenen Systems oder des oben beschriebenen Adaptersystems , aufweisend :

- Einsetzen oder Einschrauben des Elements , insbesondere eines Adapterkörpers , in das Gegenstück, insbesondere in ein Adaptergehäuse ,

Herstellung einer Dichtwirkung einer zweiten Dichtung, die in einer Ausströmrichtung A eines durch einen Fluidkanal strömenden oder ausströmenden Fluids stromabwärts einer ersten Dichtung in dem Fluidkanal angeordnet ist , wobei die zweite Dichtung dazu eingerichtet ist , einen Verbindungsbereich zwischen dem Fluidkanal und dem Element , insbesondere dem Adapterkörper, abzudichten, und

Öf fnen oder Lösen der ersten Dichtung, indem bevorzugt ein Ventilkörper der ersten Dichtung außer Eingri f f oder Kontakt mit einem ersten Dichtelement der ersten Dichtung gebracht wird, wobei die Dichtwirkung der zweiten Dichtung zwischen dem Fluidkanal und dem Element hergestellt wird, bevor ein Öf fnen oder Lösen der ersten Dichtung zugelassen wird, insbesondere mechanisch ermöglicht wird .

Mit anderen Worten wird gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Öf fnen der ersten Dichtung so lange unterbunden, bis die zweite Dichtung den Fluidkanal gegen das an das Gegenstück anzubindende bzw . verbindende Element abdichtet , wodurch ein Ausströmen des in dem Gegenstück 300 unter Druck stehenden Fluids in die Umgebung verhindert wird . Wie oben bereits angedeutet , können das System, das Adapterelement , das Adaptergehäuse sowie das Adaptersystem zum strömungs führenden oder fluidführenden Verbinden eines Elements mit einem Gegenstück für das beschriebene Verfahren zum strömungs führenden oder fluidführenden Verbinden eines Elements mit einem Gegenstück verwendet werden . Daher können die weiteren Merkmale , die im Zusammenhang mit der obigen Beschreibung der Vorrichtung of fenbart wurden, auch auf das Verfahren angewendet werden . Dasselbe gilt umgekehrt für das Verfahren .

Kurze Beschreibung der Figuren

Weitere Merkmale und Vorteile einer Vorrichtung, einer Verwendung und/oder eines Verfahrens ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Aus führungs formen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren . Von diesen Figuren zeigt :

Fig . 1 schematisch einen bekannten Anschluss für einen Drucksensor in einem Kraftstof ftank,

Fig . 2 schematisch eine Aus führungs form eines erfindungsgemäßen Systems zum strömungs führenden oder fluidführenden Verbinden eines Elements mit einem Gegenstück im geöf fneten Zustand,

Fig . 3 schematisch die in Figur 2 gezeigte Aus führungs form eines erfindungsgemäßen Systems zum strömungsführenden oder fluidführenden Verbinden eines

Elements mit einem Gegenstück im geschlossenen

Zustand,

Fig . 4 schematisch eine Aus führungs form eines erfindungsgemäßen Adapterelements zum strömungs führenden oder fluidführenden Verbinden eines Elements mit einem Gegenstück,

Fig . 5 schematisch eine Aus führungs form eines erfindungsgemäßen Adaptergehäuses zum strömungs führenden oder fluidführenden Verbinden eines Elements mit einem Gegenstück im geschlossenen Zustand, und

Fig . 6 schematisch eine zweite Aus führungs form eines erfindungsgemäßen Systems zum strömungs führenden oder fluidführenden Verbinden eines Elements mit einem Gegenstück im geöf fneten Zustand .

Beschreibung von Aus führungs formen

Gleiche Bezugs zeichen, die in verschiedenen Figuren aufgeführt sind, benennen identische , einander entsprechende , oder funktionell ähnliche Elemente .

Figur 1 zeig schematisch einen bekannten Anschluss für einen Drucksensor 10 in einem Kraftstof ftank 40 . Wie Figur 1 zeigt , ist der beschriebene Anschluss auf einer Grundplatte 1 eines Kraftstof ftanks 40 in einem Automobil montiert . Die Grundplatte 1 dient zum Verschließen einer Öf fnung im Kraftstof ftank 40 und ist mit einem Anschlussstück- Befestigungsbohrung 2 versehen . In die Bohrung 2 wird eine Metallhülse 3 eingepasst und durch Schweißen o . ä . daran befestigt . Ein Anschlussgehäuse 4 wird durch einen O-Ring 5 dichtend in die Hülse 3 eingepas st . Das Anschlussgehäuse 4 besteht aus einem Kunstharzmaterial und ist an einer oberen Seitenfläche mit einer oberen Anschlussöf fnung 6 und an einer unteren Stirnfläche mit einer unteren Anschlussöf fnung 7 versehen, die zur Aufnahme eines weiteren Anschlusses dienen . Der Drucksensor 10 ist in einem oberen Bereich des Anschlussgehäuses 4 und hinter der oberen Anschlussöf fnung 6 eingebettet . Ferner ist der Drucksensor 10 auf der Unterseite mit einem nach unten ragenden Druckerfassungsteil 10a versehen .

Andererseits ist eine Aufnahmekammer 11 zur Aufnahme des Drucksensors 10 in dem oberen Bereich des Anschlussgehäuses 4 ausgebildet . Ein Durchgang 12 mit größerem Durchmesser zur Aufnahme des Erf assungsteils 10a des Drucksensors 10 ist in einem Bodenbereich des Anschlussgehäuses 4 ausgebildet . Ein Durchgang 14 mit kleinerem Durchmesser zum Einleiten des Innendrucks im Kraftstof ftank 40 in das Erf assungsteil 10a des Drucksensors 10 ist ebenfalls in dem Bodenbereich ausgebildet und erstreckt sich von einem unteren Ende des Durchgangs 12 mit größerem Durchmesser zu einer unteren Fläche des Bodenbereichs . Zur Abdichtung des Drucksensors 10 in dem Durchgang 12 mit größerem Durchmesser ist ein O-Ring 8 vorgesehen .

Wie der Figur 1 entnommen werden kann, entsteht bei der Entnahme des Drucksensors 10 ein vollständig of fener Fluidkanal zwischen dem Innenraum des Kraftstof ftanks 40 , wodurch vor Entnahme des Drucksensors 10 der Kraftstof ftank vollständig entleert werden muss , um ein Entweichen des darin gespeicherten Mediums , insbesondere Kraftstof fs , zu vermeiden . Dieses gilt insbesondere für Kraftstof ftanks zur Speicherung von unter Druck stehenden Medien wie zum Beispiel komprimierten Gasen, insbesondere komprimiertem Wasserstof f .

Figur 2 zeigt schematisch eine Aus führungs form eines erfindungsgemäßen Systems 100 zum strömungs führenden oder fluidführenden Verbinden eines Elements 200 mit einem Gegenstück 300 , wobei das System im geöf fneten Zustand bzw . im verbundenen Zustand gezeigt ist . Hierbei kann es sich bei dem Element 200 um beispielsweise einen Sensor, insbesondere Drucksensor, handeln, welcher mit einem Gegenstück wie beispielsweise einem Ventilblock ( z . B . Gas-Handhabungs- vorrichtung ( GHU) ) verbunden werden soll .

Wie der Figur 2 weiter entnommen werden kann, weist das System 200 eine erste Dichtung 110 auf , welche aus einem Ventilkörper 101 und einem ersten Dichtelement 102 ausgebildet ist , wobei das erste Dichtelement 102 in einem Fluidkanal 301 angeordnet ist , welcher das Element 200 , insbesondere den Drucksensor, strömungs führend oder fluidführend, insbesondere gas führend, mit dem Gegenstück 300 , insbesondere dem Ventilblock, verbindet .

Auf diese Weise kann das Element 200 , insbesondere der Drucksensor, mit einer strömungs führenden oder fluidführenden, insbesondere gas führenden, Leitung bzw . Komponente innerhalb des Gegenstücks 300 , insbesondere des Ventilblocks , verbunden werden . Somit ermöglicht der Fluidkanal 301 , dass ein beispielsweise in dem Ventilblock vorliegender Druck, oder in einer mit dem Ventilblock kommuni zierenden Komponente vorliegender Druck, mittels des Drucksensors ermittelt werden kann .

Das erste Dichtelement 102 ist als eine Scheibe ausgebildet , in deren Mitte eine Durchgangsbohrung vorgesehen ist , welche einen Teil des Fluidkanals 301 bildet . Ferner ist die Scheibe mit einem Ventilsitz 102a ausgebildet , welcher insbesondere die Durchgangsbohrung umgibt , und der dazu eingerichtet ist , mit dem Ventilkörper 101 in Kontakt zu gelangen, um einen fluiddichten, insbesondere gasdichten, Verschluss zu realisieren . Wie der Figur 2 entnommen werden kann, verj üngt sich der Ventilsitz 102a zu der Durchgangsbohrung hin, wobei dieser bevorzugt konus förmig ausgebildet ist .

Um das erste Dichtelement 102 , insbesondere die Scheibe , in dem Fluidkanal 301 zu fixieren, ist der Fluidkanal 301 mit einem ringförmigen Ansatz 303 ausgebildet , welcher nach innen, in den Fluidkanal 301 hinein, vorsteht und dazu eingerichtet ist , das erste Dichtelement 102 von der linken Seite her ( in Fig . 2 ) zu stützen . Mit anderen Worten ist in einer Ausströmrichtung A des Fluids durch den Fluidkanal 301 , also von dem Gegenstück 300 in Richtung zu dem Element 200 , der Ansatz 300 vor dem ersten Dichtelement 102 angeordnet . Auf der gegenüberliegenden Seite des ersten Dichtelements 102 ist der Fluidkanal 301 mit einem Innengewinde versehen, in welches ein Spannelement 103 mittels eines Außengewindes 103a eingeschraubt ist . Das Spannelement 103 dient zum Anpressen des Dichtelements 102 gegen den Ansatz 303 , wobei einerseits das erste Dichtelement 102 räumlich fixiert werden kann und andererseits ein gasdichter Kontakt zwischen dem ersten Dichtelement 102 und Spannelement 103 realisiert werden kann . Hierzu weisen das erste Dichtelement 102 und das Spannelement 103 bevorzugt j eweils ebene , aneinander liegende Kontakt flächen auf .

Wie die Figur 2 zeigt , weist das Spannelement 103 ebenfalls eine mittige Durchgangsbohrung auf , die mit der Durchgangsbohrung des ersten Dichtelements 102 fluchtet und entsprechend ebenfalls einen Teil bzw . Bereich des Fluidkanals 301 bildet .

Des Weiteren weist in der dargestellten Aus führungs form der Ventilkörper 101 eine pil z förmige Form auf , wobei eine Kopfseite des Ventilkörpers 101 , welche dem ersten Dichtelement 102 zugewandt ist , konus förmig ausgebildet ist . In der gezeigten Aus führungs form ist die konus förmige Stirnfläche 101a des Ventilkörpers 101 stumpf förmig ausgebildet . Mit anderen Worten weist der Ventilkörper 101 eine stumpfe Kegel form mit ebener Anschlagfläche auf .

Der Ventilkörper 101 ist in einer Ausnehmung 304 , welche in dem Gegenstück 300 ausgebildet ist , aufgenommen, wobei der Ventilkörper 101 insbesondere derart in der Ausnehmung 304 aufgenommen ist , dass er eine axiale bzw . translatorische Bewegung aus führen kann, insbesondere in Richtung zu dem ersten Dichtelement 102 . In der Ausnehmung 304 , welche zylinderförmig ausgebildet ist , ist in einem Bodenbereich 304a der Ausnehmung 304 eine Feder 104 , insbesondere Druckfeder, vorgesehen, welche gegen den Ventilkörper 101 wirkt . Durch die Feder 104 ist der Ventilkörper 101 gegen das erste Dichtelement 102 vorgespannt , wodurch der Ventilkörper 101 mittels der Feder 104 in einen geschlossenen Zustand gedrängt wird, in dem der Venti lkörper 101 mit dem ersten Dichtelement 102 in einem fluiddichten, insbesondere gasdichten, Zustand ist , in dem kein Fluid, insbesondere Gas , durch den Fluidkanal 301 strömen kann . Dieser Zustand ist insbesondere in Figur 3 dargestellt .

Soll nun das Element 200 , insbesondere der Drucksensor, mit dem Gegenstück 300 verbunden werden, wird ein Adapterelement 400 , welches Teil des Elements 200 sein kann, oder ein separates Adapterelement ist , welches mit dem Element 200 , insbesondere dem Drucksensor, fluiddicht bzw . gasdicht verbunden ist , in den Fluidkanal 301 eingeführt . In der in den Figur 2 dargestellten Aus führungs form weist das Adapterelement 400 ein Außengewinde 411 auf , mit dem es in das Gegenstück 300 , insbesondere in den Fluidkanal 301 , einschraubbar ist . Wie der Figur 2 weiter entnommen werden kann, ist das Adapterelement 400 mit einem Ansatz 402 bzw . Kontaktelement ( Stößel ) versehen, welcher an einer dem Gegenstück 300 zugewandten Seite des Adapterelements 400 ausgebildet ist . In dem in Figur 2 dargestellten Zustand ist das Adapterelement 400 bereits vollständig in das Gegenstück 300 eingeschraubt und eine stumpfe Stirnfläche 403 des Ansatzes 402 ist in Kontakt mit der stumpfen Stirnfläche des Ventilkörpers 101 . Durch das Einschrauben des Adapterelements 400 in das Gegenstück 300 , wandert das Adapterelement 400 in einer Einbaurichtung E (Montagerichtung) tiefer in das Gegenstück 300 , insbesondere den Fluidkanal 301 , hinein, wodurch der Ventilkörper gegen die Feder 104 in eine of fene Stellung gedrückt wird, in der das Fluid, insbesondere das Gas , durch den Fluidkanal 301 in das Element 200 strömen kann, wie durch den Pfeil A veranschaulicht . Um das Element 200 , insbesondere den Drucksensor, strömungs führend mit dem Gegenstück 300 zu verbinden, ist das Adapterelement 400 hohl förmig ausgebildet bzw . weist einen Fluidkanal 412 auf und hat seitlich an einer Außenfläche des Ansatzes 402 eine Öf fnung, welche eine Verbindung zu dem Fluidkanal 301 des Gegenstücks herstellt . Wie die Figur 2 ebenfalls zeigt , weist das System 100 zusätzlich eine zweite Dichtung 120 auf , die in der Ausströmrichtung A des durch den Fluidkanal strömenden oder ausströmenden Fluids stromabwärts der ersten Dichtung 110 in dem Fluidkanal 301 angeordnet ist . Die zweite Dichtung 120 ist so gestaltet , dass es einen Verbindungsbereich 302 zwischen dem Fluidkanal 301 und dem Element 200 abdichtet , insbesondere gasdicht abdichtet . Hierbei ist unter dem Verbindungsbereich 302 ein Bereich zu verstehen, in dem eine Innenfläche 301a des Fluidkanals 301 mit einer Außenfläche 401 des Ansatzes 402 des Adapterelements 400 in Kontakt kommt . In der dargestellten Aus führungs form ist die zweite Dichtung 120 , insbesondere ein zweites Dichtelement 121 der zweiten Dichtung 120 , als ein O-Ring ausgebildet , welcher in einer Nut oder einem Ansatz des Adapterelements 400 aufgenommen ist . In der gezeigten Aus führungs form ist der Verbindungsbereich 302 so angeordnet , dass er innerhalb des Spannelements 103 liegt .

Figur 3 zeigt nun schematisch die in Figur 2 gezeigte Aus führungs form eines erfindungsgemäßen Systems 100 zum strömungs führenden oder fluidführenden Verbinden eines Elements mit einem Gegenstück, wobei sich die erste Dichtung 101 im geschlossenen Zustand befindet . Wird nun ausgehend von dem in Figur 2 gezeigten of fenen Zustand das Adapterelement 400 langsam aus dem Gegenstück 300 herausgezogen bzw . herausgeschraubt , gelangt der Ventilkörper 101 wieder in Kontakt mit dem ersten Dichtelement 102 , wodurch der Fluidkanal 301 geschlossen wird . Wie der Figur 3 entnommen werden kann, wird dieser geschlossene Zustand der ersten Dichtung 101 bzw . des Fluidkanals 301 erreicht , bevor das zweite Dichtelement 121 der zweiten Dichtung 120 , nämlich der O-Ring, aus dem Spannelement 103 , insbesondere dem Verbindungsbereich 302 herausgezogen wird . Entsprechend befindet sich die zweite Dichtung 120 in Figur 3 noch im abdichtenden Zustand . Mit anderen Worten, die zweite Dichtung 120 ist so gestaltet , dass sie beim Lösen des Elements 200 von dem Gegenstück 300 den Verbindungsbereich 302 zumindest so lange abdichtet , bi s die erste Dichtung in die geschlossene Stellung verstellt oder bewegt wird . Andererseits , wenn das Element 200 mit dem Gegenstück 300 verbunden wird, ist die zweite Dichtung 120 so gestaltet , dass sie beim Verbinden des Elements 200 mit dem Gegenstück 300 den Verbindungsbereich abdichtet , bevor die erste Dichtung in die geöf fnete Stellung verstellt oder bewegt wird .

Hierzu ist ein Abstand D von der Stirnfläche 403 des Ansatzes 402 zu dem zweiten Dichtelement 121 der zweiten Dichtung 120 so eingestellt , dass das zweite Dichtelement 121 den Verbindungsbereich 302 zwischen dem Fluidkanal 301 und der Außenfläche 401 abdichtet , bevor die Stirnfläche 403 des Elements 200 mit dem Ventilkörper 101 , insbesondere dessen stumpfer Stirnfläche , in Kontakt gelangt , wodurch sichergestellt wird, dass die zweite Dichtung 120 abdichtet , bevor die erste Dichtung 110 geöf fnet bzw . in einen nicht dichtenden Zustand gebracht wird . Mit anderen Worten, bevor der Ventilkörper 101 von dem Ventilsitz 102a gegen die Feder 104 abgehoben wird .

Wie den Figuren 2 und 3 ferner entnommen werden kann, ist in der Ausnehmung 304 eine dritte Dichtung 130 vorgesehen, welche die Ausnehmung 304 gegen das durch den Fluidkanal 301 strömende Fluid abdichtet , wodurch eine schädliche Einwirkung des Fluids , wie beispielsweise eine Wasserstof fversprödung, auf das Federelements 104 vermieden werden kann .

Ferner weist das Adapterelement 400 , insbesondere ein Adapterkörper 410 des Adapterelements 400 , eine vierte Dichtung auf . Hierbei ist ein viertes Dichtelement 141 der vierten Dichtung 140 ebenfalls als ein O-Ring ausgebildet , welcher zwischen einer Außenfläche des Adapterkörpers 410 (Außenfläche des Adapterelements ) und dem Fluidkanal 301 eine gasdichte Dichtung realisiert , wodurch die Gasdichtheit des Systems 100 weiter verbessert werden kann .

Ebenfalls ist den Figuren 2 und 3 zu entnehmen, dass der Fluidkanal 301 in dem Gegenstück 300 zumindest abschnittsweise asymmetrisch bzw . nicht fluchtend mit der Ausnehmung 304 für den Ventilkörper 101 angeordnet ist . Diese spezielle Anordnung und die Tatsache , dass die dritte Dichtung 130 den Aufnahmebereich des Ventilkörpers 101 innerhalb der Ausnehmung 304 gegen das durch den Fluidkanal 301 strömende Gas abdichtet , führen zu dem Vorteil , dass der inhärente Druck des Fluids bzw . Gases nicht auf die Unterseite des Ventilkörpers 101 wirkt , wodurch eine zum Öf fnen der ersten Dichtung 110 notwendige Druckkraft durch das Adapterelement 400 reduziert werden kann . Ebenfalls ist wie in den Figuren 2 und 3 dargestellt , eine Ringfläche des Ventilkörpers 101 , welche dem Ventilsitz 102a abgewandt ist , minimal gehalten, wodurch ebenfalls die notwendige Druckkraft zum Öf fnen der ersten Dichtung 110 weiter reduziert werden kann, da eine Angri f fs fläche des inhärenten Drucks des Fluids bzw . Gases minimiert ist . Des Weiteren ist das Gegenstück 300 mit einem Prüfkanal 310 versehen, welcher die Ausnehmung 304 mit der Umgebung verbindet , wodurch ein Fluid, welches möglicherweise durch die dritte Dichtung 130 hindurch leckt , in regelmäßigen Zeitabständen abgelassen werden kann .

Figur 4 zeigt schematisch eine Aus führungs form eines erfindungsgemäßen Adapterelements 400 zum strömungs führenden oder fluidführenden Verbinden eines Elements 200 mit einem Gegenstück 300 . Das dargestellte Adapterelement 400 weist einen Adapterkörper 410 auf , welcher eine längliche zylindrische Form aufweist und an einer Außenfläche 201 mit einem Außengewinde 411 versehen ist , mit welchem das Adapterelement 400 in das Gegenstück 300 eingeschraubt werden kann . Das Adapterelement 400 kann hierbei in das Element 200 , insbesondere den Sensor, integriert sein oder als eine separate Komponente ausgebildet sein, welche mit dem Element 200 gasdicht verbunden werden kann .

Wie der Figur 4 weiter entnommen werden kann, weist das Adapterelement 400 , insbesondere der Adapterkörper, einen Ansatz 402 auf , der ebenfalls eine längliche zylindrische Form aufweist und dazu eingerichtet ist , in einem in dem Gegenstück 300 ausgebildeten Fluidkanal 301 einführbar bzw . einsetzbar zu sein . In der dargestellten Aus führungs form ist ferner ein Dichtelement 121 ( zweites Dichtelement ) einer Dichtung 120 ( zweiter Dichtung) an der Außenfläche 401 des Ansatzes 402 vorgesehen, welche dazu dient , im eingeführten Zustand des Adapterelements 400 in das Gegenstück 300 eine gasdichte Dichtung zwischen dem Fluidkanal 301 , insbesondere einem in dem Fluidkanal 301 vorgesehenen Verbindungsbereich 302 , und der Außenfläche 401 des Ansatzes 402 aus zubilden . Wie die Figur 4 ebenfalls zeigt , ist der Adapterkörper 410 mit einem Fluidkanal 412 versehen, welcher mittig durch den Adapterkörper 410 läuft und dazu eingerichtet ist , das an den Adapterkörper 410 angeschlossene Element 200 mit dem Gegenstück 300 strömungs führend zu verbinden . Hierzu ist an der Außenfläche 401 des Ansatzes 402 eine Bohrung versehen, welche den innenliegenden Fluidkanal 412 mit dem in dem Gegenstück ausgebildeten Fluidkanal 301 verbindet . Hierzu können auch mehrere Bohrungen an der Außenfläche 401 des Ansatzes 402 angeordnet werden .

Der Figur 4 kann ebenfalls entnommen werden, dass der Ansat z 402 eine ebene Stirnfläche 403 aufweist , welche dazu eingerichtet ist , mit einem Ventilkörper 101 einer ersten Dichtung 110 , welche in dem Fluidkanal 301 des Gegenstücks 300 vorgesehen ist , in Kontakt gebracht zu werden, um die erste Dichtung 110 in eine geöf fnete Stellung zu bringen, in welcher ein Fluid durch den Fluidkanal 301 von dem Gegenstück 300 zu dem Element 200 strömen kann . Hierbei ist das zweite Dichtelement 121 derart an dem Adapterkörper 410 angeordnet , dass beim Einschrauben des Adapterelements 400 in das Gegenstück 300 die zweite Dichtung 120 eine fluiddichte bzw . gasdichte Abdichtung zwischen dem Adapterelement 400 und dem Gegenstück 300 bildet , bevor die Stirnfläche 403 des Adapterkörpers 410 mit dem Ventilkörper 101 in Kontakt gelangt und dadurch die erste Dichtung 110 in die geöf fnete Stellung bringt .

Figur 5 zeigt schematisch eine Aus führungs form eines erfindungsgemäßen Adaptergehäuses 500 zum strömungs führenden oder fluidführenden Verbinden eines Elements 200 mit einem Gegenstück 300 , wobei das Adaptergehäuse in einer geschlossenen Stellung bzw . Zustand gezeigt ist . Das in Figur 5 dargestellte Adaptergehäuse 500 entspricht im Wesentlichen dem in den Figuren 2 und 3 dargestellten Gegenstück 300 . Entsprechend besteht einerseits die Möglichkeit , das Adaptergehäuse 500 direkt in das Gegenstück 300 zu integrieren, oder dieses als separates Bauteil aus zuführen, welches fluiddicht bzw . gasdicht mit dem Gegenstück 300 verbunden werden kann . In der dargestellten Aus führungs form ist das Adaptergehäuse 500 direkt in das Gegenstück 300 integriert . Das Adaptergehäuse 500 ist mit dem Fluidkanal 301 , der Ausnehmung 304 sowie einem Innengewinde versehen . In der Ausnehmung 304 ist wie bereits oben beschrieben der Ventilkörper 101 der ersten Dichtung 110 derart aufgenommen, dass er sich in der Einführrichtung E des Adapterelements 400 translatorisch bewegen kann . Des Weiteren ist in dem Fluidkanal 301 ein Ansatz 303 vorgesehen, welcher al s Anschlag bzw . Stopper für das erste Dichtelement dient , welches in der gezeigten Aus führungs form als eine Scheibe mit Ventilsitz 102a ausgebildet ist . Der Ventilkörper 101 wird durch eine Feder 104 gegen das erste Dichtelement 102 vorgespannt , wodurch das erste Dichtelement 102 im nicht betätigten Zustand geschlossen ist . Wie ferner bereits beschrieben, ist das erste Dichtelement 102 durch ein Spannelement 103 in dem Adaptergehäuse 500 fixiert . Abschließend ist in dem Adaptergehäuse 500 noch eine dritte Dichtung 130 vorgesehen, welche als O-Ring ausgebildet ist und dazu dient , die Ausnehmung 304 gegen das durch den Fluidkanal 301 strömende Fluid abzudichten .

Figur 6 zeigt schematisch eine zweite Aus führungs form eines erfindungsgemäßen Systems 100 zum strömungs führenden oder fluidführenden Verbinden eines Elements 200 mit einem Gegenstück 300 , wobei das System 100 im geöf fneten Zustand dargestellt ist . Die zweite Aus führungs form weist im Wesentlichen dieselben Bauteile/Komponenten auf . Lediglich mit dem Unterschied, dass die erste Dichtung 110 nicht in Form einer metallischen Dichtung wie in der ersten Aus führungs form ausgebildet ist , sondern als eine elastische Dichtung mit einem ersten Dichtelement 102 in Form eines 0- Rings . In dieser Aus führungs form taucht der Ventilkörper 101 in den O-Ring 102 ein und verschließt damit den Fluidkanal 301 . Der O-Ring 102 wird in dem Fluidkanal 301 durch einen Stützring 105 gestützt und durch ein Spannelement 103 fixiert . In diesem Fall dient das Spannelement 103 ebenfalls als Stützelement für den O-Ring 102 . Wird nun das Adapterelement 400 , insbesondere der Ansatz 402 des Adapterkörpers 410 in das Gegenstück 300 , insbesondere das Adaptergehäuse 500 , eingeführt , dringt der Ansatz 402 des Adapterkörpers 410 in den O-Ring 102 ein, wodurch der Ventilkörper 101 gegen die Federkraft der Feder 104 aus dem O-Ring 102 herausgeschoben wird, wodurch die erste Dichtung 110 in die geöf fnete Stellung gebracht wird und somit ein Fluid aus dem Gegenstück 300 in das Element 200 strömen kann .

Wie die Figur 6 ferner zeigt , ist auch diese Aus führungs form mit einer zweiten Dichtung 120 versehen, welche den Fluidkanal 301 gegen das Adapterelement 400 beim Verbinden des Elements 200 mit dem Gegenstück 300 abdichtet , bevor die erste Dichtung 110 in die geöf fnete Stellung gebracht wird .

Bezugszeichenliste

100 System (Kopplungssystem) 101 Ventilkörper

101a Stirnfläche

102 erstes Dichtelement

102a Ventilsitz

103 Spannelement ( Spannmutter )

103a Außengewinde des Spannelements

104 Feder ( Federelement )

105 Stützring

110 erste Dichtung

120 zweite Dichtung

121 zweites Dichtelement

130 dritte Dichtung

131 drittes Dichtelement

140 vierte Dichtung

141 viertes Dichtelement

200 Element ( Gassensor )

201 Außenfläche

300 Gegenstück (Bauteil )

301 Fluidkanal

301a Innenfläche des Fluidkanals

302 Verbindungsbereich

303 Ansatz ( Stopper )

304 Ausnehmung (Aufnahme Ventilkörper )

304a Bodenbereich (Aufnahme Feder )

400 Adapterelement

401 Außenfläche des Ansatzes

402 Ansatz (Kontaktelement , Stößel )

403 Stirnfläche des Ansatzes

410 Adapterkörper

411 Außengewinde

412 Fluidkanal (Adapterkörper )

500 Adaptergehäuse

600 Adaptersystem

A Ausströmrichtung

E Einbaurichtung