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EP4596954A1 - Transportable gas container with electronic functional components - Google Patents

Transportable gas container with electronic functional components

Info

Publication number
EP4596954A1
EP4596954A1 EP24219245.8A EP24219245A EP4596954A1 EP 4596954 A1 EP4596954 A1 EP 4596954A1 EP 24219245 A EP24219245 A EP 24219245A EP 4596954 A1 EP4596954 A1 EP 4596954A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
charging
gas container
gas
unit
inductive
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP24219245.8A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Marc Dierckx
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Messer SE and Co KGaA
Original Assignee
Messer SE and Co KGaA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Messer SE and Co KGaA filed Critical Messer SE and Co KGaA
Publication of EP4596954A1 publication Critical patent/EP4596954A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • F17C2270/00—Applications
    • F17C2270/07—Applications for household use
    • F17C2270/0781—Diving equipments

Definitions

  • the invention relates to a gas container, in particular a compressed gas container, which is equipped with a discharge connection, with at least one electronic functional component, and with an electrical supply unit for supplying the at least one electronic functional component with electrical current.
  • the invention further relates to a charging device for charging a rechargeable battery associated with the electrical supply unit.
  • Gas containers are understood below to mean mobile containers in which gases are stored under pressure or in cryogenic liquefied form.
  • gas containers include, in particular, compressed gas cylinders, combined compressed gas cylinders (so-called compressed gas cylinder bundles), or transportable containers for liquefied gas (PLC containers, cryogenic containers).
  • Compressed gas cylinders are offered with filling volumes of, for example, 10 to 150 liters and permitted filling pressures of, for example, between 150 and 300 bar or more.
  • Compressed gas cylinder bundles are typically arrangements of 4 to 28 compressed gas cylinders, each with a filling volume of 40 to 150 liters, which are permanently installed in a frame and connected to each other via piping.
  • Cryogenic containers within the meaning of the present invention are, in particular, vacuum-insulated metal containers with a filling volume of between 30 and 350 liters, which can be equipped with a chassis.
  • Such gas containers are increasingly equipped with electronic functional components to improve handling, transport, or container logistics. For example, equipping gas cylinders with electronic circuits combined with sensors for tracking and monitoring location and/or fill level offers numerous benefits for the supply chain.
  • VIPR integrated valves
  • valves in addition to a shut-off device, other functional components are arranged compactly within a housing mounted on the gas container, such as pressure regulators, flow regulators, display devices, one or more connections for the extraction of gas and/or for filling the compressed gas cylinder or transmitting and receiving devices for transmitting information to a remote control room.
  • integrated valves can be found in the US 8 322 569 B2 , the US 6 732 996 B1 , the US 8 534 312 B2 , the WO 2008/052022 A2 , the US 2008/0095607 A1 or the EP 3 289 279 A1 . Electrical power is required to operate at least some of these functional components.
  • the functional components are primarily powered by non-rechargeable batteries, which are also mounted on the gas cylinder. Due to their limited charging capacity, these batteries must be manually replaced from time to time. Since the associated labor and time expenditure is considerable, attempts are made to ensure the longest possible power supply period without battery replacement. For example, a charging capacity is required that only requires a battery change during routine maintenance of the gas cylinder, which usually takes place at intervals of 2, 5, or even 10 years. However, such a high charging capacity is currently only economically feasible with comparatively large-volume battery units. For this reason, and because the batteries must be easily accessible for replacement, the power supply takes up a considerable volume, which is disadvantageous for small gas cylinders and especially for compressed gas cylinders.
  • the object of the present invention is therefore to provide a gas container with one or more electronic functional components, which is equipped with a permanently reliable and low-maintenance power supply for the electronic functional component(s).
  • This task is solved in a gas cylinder of the type and intended purpose mentioned above by equipping the electrical supply unit of the gas cylinder with a rechargeable battery and with inductive or capacitive coupling elements for wireless charging of the battery.
  • the gas container according to the invention is thus equipped with a rechargeable battery (accumulator) to supply the at least one electronic functional component and preferably with inductive coupling elements, which allow the battery to be wirelessly charged during operation of the gas container without major equipment expenditure.
  • inductive coupling elements are a coupling coil and a rectifier, which are electrically connected to the battery.
  • capacitive coupling elements can also be used according to the invention, in which the wireless energy transfer takes place via capacitor plates.
  • the battery and the associated inductive or capacitive coupling elements are preferably permanently mounted on the gas container; a maintenance opening or the like, which is intended to allow an operator access to the battery at any time in order to replace it, is not required.
  • an inductive charging unit suitable for coupling with the cylinder-side coupling elements and which only needs to be brought into the near field of the coupling coil to charge the battery is sufficient to charge the battery.
  • a charging unit can be installed, in particular, in a filling station where the gas cylinder is filled with gas and/or on a customer-side gas supply system for supplying a consumer with gas.
  • the charging unit should be arranged in such a way that the battery can be charged, preferably automatically, simultaneously with the filling of the gas cylinder.
  • gas cylinders are typically filled with gas several times a year in a filling station and are also connected to a customer-side gas supply system for an extended period of time, a charging capacity of the battery, which only has to ensure the power supply of the electronic functional component(s) for a few months or even just days or weeks.
  • Electronic functional components can be any functional components suitable for the use of the gas tank, such as measuring devices for recording the fill level, filling pressure or temperature, electronically operated pressure regulators, electronic display units, for example display units for the pressure and/or fill level of the gas tank, transmitting and/or receiving units capable of wireless communication with an external control center and transmitting data about the location or fill level in the gas tank, and/or a control unit that integrates, controls and/or monitors the operation of the other electronic functional components.
  • One or more electronic functional components can be provided on the gas tank.
  • non-electronic functional components can of course also be present on the gas tank, such as filling or withdrawal connections or analog display instruments or manually operated pressure regulators or valves.
  • Control devices are expediently provided as electronic functional components, by means of which the battery's charge level and/or the existence of an inductive or capacitive coupling sufficient to charge the battery can be detected and displayed.
  • the latter can be achieved, for example, by measuring a charging current and comparing it with a specified minimum value, and visualizing the result on an electronic display unit mounted on the gas cylinder.
  • An advantageous embodiment of the invention provides that a control unit is provided as the electronic functional component, which - in addition to any other functions that may be present - is configured so that when a charging current flows, i.e. when the coupling elements arranged on the gas container are inductively or capacitively coupled to a charging unit, a functional test of the electronic functional components is automatically carried out.
  • the functional tests carried out during filling cycles allow early conclusions to be drawn. on the functionality of the electronic functional components, in contrast to state-of-the-art gas cylinders, where such functional tests are usually only carried out during routine maintenance, which usually only takes place at intervals of several years.
  • control unit is expediently configured such that, when a charging current flows, information about the charging process, such as the time and quantity of the transferred charge, is obtained.
  • This information is stored in a storage unit arranged on the gas tank and/or transmitted to a central control center via a transmitting and receiving unit arranged on the gas tank and/or on the charging unit.
  • This information is preferably transmitted together with information about the gas tank, such as a tank number, the location, and/or the filling gas. From the information thus collected, conclusions can be drawn about the frequency of filling, the transport routes of the gas tank, and other information that may be relevant for tank logistics.
  • any gas container as defined above can be used as a gas container, for example, a compressed gas cylinder bundle or a mobile cryogenic container.
  • the gas container is preferably a compressed gas cylinder equipped with a cylinder head in which the extraction connection, at least one electronic functional component, and the electrical supply unit, including the inductive or capacitive coupling elements, are integrated into a housing of the cylinder head.
  • this is a compressed gas cylinder with an integrated valve (VIPR).
  • the cylinder head serves, on the one hand, to accommodate the electronic and non-electronic functional components, and, on the other hand, to protect the cylinder valve of the compressed gas cylinder and the functional components from damage in the event of improper handling or a fall.
  • the gas container according to the invention is preferably used for storing cryogenically liquefied or pressurized technical gases or gas mixtures, such as oxygen, nitrogen, noble gases, carbon dioxide or welding gas mixtures, medical gases or medical gas mixtures such as Medical oxygen, medical air, N2O, etc., or specialty gases or diving gas mixtures.
  • Compressed gas cylinders according to the invention preferably have a filling volume of between 2 liters and 150 liters and a maximum filling pressure of preferably between 50 bar and 300 bar.
  • a particularly advantageous development of the invention provides a charging device designed and suitable for charging the battery of a gas container according to the invention, which—depending on the type of coupling elements—is equipped with an inductive or capacitive charging unit.
  • the charging unit is preferably arranged in a filling station or in a customer-side gas supply system in such a way that when the gas container is connected with its extraction connection to a supply line of the filling station or to a extraction line of the customer-side gas supply system, an inductive or capacitive coupling is established between the charging unit and the container-side coupling elements, thus enabling wireless energy transmission.
  • the charging units arranged in the filling station and/or on the customer-side gas supply system enable regular wireless charging of the battery of the gas container according to the invention without great effort for an operator.
  • the charging unit arranged in a filling station or in a customer-side gas supply system is an inductive charging unit which has a charging coil connected to an alternating current source and suitable for inductive coupling with the coupling coil and is arranged such that when the gas container is connected to a supply line of the filling station or to a withdrawal line of the customer-side gas supply system, an inductive coupling is established between the charging coil and the coupling coil by the coupling coil of the gas container entering the near field of the charging coil of the charging unit.
  • the inductive charging unit is permanently mounted on the supply line of the filling station or the extraction line of the gas supply system or is permanently installed in the immediate vicinity of the corresponding connection, so that the battery is automatically charged at the same time as the filling or emptying of the gas container.
  • inductive coupling this is achieved, for example, by arranging the charging unit so close to the intended location of the gas container in the filling plant or the gas supply system that, when the gas container is set up and/or connected, both the charging coil and the coupling coil are only a short distance apart, for example between 1 cm and 10 cm.
  • capacitive coupling the charging coil and the coupling coil are replaced by a capacitor surface in the charging unit and as part of the container-side electronic coupling elements, which should be brought as close to each other as possible during the charging process.
  • the gas container according to the invention and the charging device according to the invention thus form a particularly advantageous system for supplying the electronic functional component(s) associated with the gas container with electrical power.
  • This system enables frequent charging of the battery mounted on the gas container, which means that the battery can be designed with a comparatively low charging capacity and a correspondingly small volume, and can also be installed on the gas container without its own access opening.
  • the associated space savings are particularly advantageous for compressed gas cylinders with an integrated valve.
  • FIG. 1 shows schematically a compressed gas cylinder according to the invention in a filling plant before filling with gas in a sectional view.
  • the compressed gas cylinder 1 shown is a container designed to hold a pressurised gas, for example nitrogen, oxygen, a noble gas or a medical gas or gas mixture, at a filling pressure of, for example, between 50 bar and 300 bar.
  • a pressurised gas for example nitrogen, oxygen, a noble gas or a medical gas or gas mixture
  • the compressed gas cylinder 1 has, in the usual manner and not explained in detail here, a cylinder body 2 made of metal or a composite material, for example, with a filling volume of, for example, between 10 liters and 50 liters.
  • a neck ring 4 is arranged on a shoulder section 3 of the cylinder body 2 in the region of an outlet opening (not shown here) of the cylinder body 2.
  • the neck ring 4 is equipped with an external thread 5 and an internal thread 6.
  • a cylinder valve 7 is mounted in the internal thread 6, for example by screwing.
  • This is, for example, a standard cylinder valve, as is frequently used in commercially available compressed gas cylinders; it has, in a manner known per se, a valve spindle 8, the rotation of which opens or closes a gas outlet 9 of the cylinder valve 7.
  • the compressed gas cylinder 1 further comprises a cylinder head 10, which may be, for example, a valve-integrated pressure regulator (VIPR) or a comparable system equipped with electronic functional components described in more detail below.
  • the cylinder head 10 comprises a housing 11 in the form of a substantially cylindrical valve guard, closed except for various access openings, which also serves as a fall protection device.
  • the housing 11 is screwed onto the external thread 5 of the neck ring 4 by a base plate 12 and is additionally supported by the shoulder section 3 of the compressed gas cylinder 1 by a collar section 13.
  • a withdrawal connection 15 an electronically controllable pressure regulator 16, an electronic display unit 17, a transmitting and receiving unit 18, an electronic control unit 19 and an electrical supply unit 20.
  • further functional components not shown here can be arranged inside the housing 11.
  • an operating element 21 extends through the housing 11 in the exemplary embodiment shown here, which element positively engages the valve spindle 8 of the cylinder valve 7 and is equipped with a handwheel 22 or a handle part at its end opposite the valve spindle 8.
  • the housing 11 is each provided with an access opening.
  • the extraction fitting 9 is equipped with a carrying handle 23, which serves to facilitate the transport of the compressed gas cylinder 1 and is preferably firmly but detachably connected to the housing 11.
  • the pressure regulator 16 located upstream of the extraction connection 15, is fluidly connected to the gas outlet 9 of the cylinder valve 7 via a flexible connecting line 25 and enables the release of gas from the compressed gas cylinder 1 at the extraction connection 15 at a predetermined pressure value.
  • the current pressure values upstream and downstream of the pressure regulator 16 are recorded by detectors not shown here and transmitted by the control unit 19 to the display unit 17, where they can be read, along with any other parameters, such as the filling pressure of the compressed gas cylinder 1 or the date of the last filling.
  • the transmitting and receiving unit 18 wirelessly transmits the location of the compressed gas cylinder 1 and any other parameters, such as the current filling pressure of the compressed gas cylinder 1, to an external control center (not shown here).
  • the transmitting and receiving unit 18 can also receive control commands from this control center, such as commands to emit a signal for location determination.
  • the electrical supply unit 20 serves to supply the electronic functional components 16, 17, 18, 19 with electrical power. It comprises a rechargeable battery (accumulator) 26, a coupling coil 27, and a rectifier 28.
  • the battery 26 is charged wirelessly through inductive energy transfer.
  • the coupling coil 27 serves as a receiver, which interacts with an inductive charging unit in the form of a magnetic field-generating transmitter for the wireless transmission of energy.
  • corresponding inductive charging units 30 are provided in a filling station 29 (here only indicated by a dot-dash line) used to fill compressed gas cylinders. These charging units are designed such that they can be inductively coupled to the coupling coil 27.
  • An inductive charging unit 30 is arranged in the area of the coupling connection 32 on the filling station side.
  • the inductive charging unit 30 has a charging coil 33 and is electrically connected to an alternating current source 35 via a power line 34.
  • the inductive charging unit 30 can be permanently mounted on the coupling connection 32, but at least it is installed in such a way near the coupling connection 32 that when the compressed gas cylinder 1 is connected to the supply line 31, i.e., when the coupling connection 32 is connected to the extraction connection 15, an inductive coupling between the charging coil 33 and the coupling coil 27 can be established.
  • the battery 26 is charged by a current flow from the alternating current source 35 generating a magnetic field in the charging coil 33, which induces a current flow in the coupling coil 27.
  • the current flow generated in the coupling coil 27 serves, after rectification in the rectifier 25, as the charging current for the battery 26.
  • the battery 26 Since the filling of circulating compressed gas cylinders generally occurs at short intervals, typically from a few weeks to a few months, the battery 26 requires only a comparatively low charge capacity to continuously maintain the power supply to the electronic functional components 16, 17, 18, 19 during regular operation of the compressed gas cylinder 1. It can therefore be constructed comparatively small. An access opening in the housing 11 for an operator to replace the battery is also not required.
  • the inductive charging unit 30 and the cylinder head 10 can be equipped with suitable detachable connecting elements which, once connected to one another, ensure that the charging coil 33 and the coupling coil 27 are arranged sufficiently close to one another throughout the entire filling process to ensure wireless energy transmission. However, since this requires an additional work step during the filling of the compressed gas cylinder 1, this option is less preferred. Furthermore, the cylinder head 10 can be equipped with electronic control means (not shown here) which determine whether, during the filling of the compressed gas cylinder 1 in the filling unit 29, there is also a sufficient inductive coupling between the charging coil 33 and the coupling coil 27 to charge the battery 26. If this is not the case, they emit a corresponding acoustic or visual warning signal.
  • an inductive charging unit can also be arranged on a customer-side gas supply system (not shown here).
  • the structure in this case is similar to that shown in Fig. 1 shown, however, the filling station 29 is replaced by the customer's gas supply system and the supply line 31 is replaced by a customer's extraction line, via which the gas extracted from the gas container 1 is supplied to a consumer.
  • capacitive coupling can also be used instead of the inductive coupling shown here.
  • the charging unit is not equipped with a charging coil, but rather with, for example, an oscillator for generating a high-frequency charging current and a first capacitor surface.
  • the container-side coupling elements accordingly have a second capacitor surface that can be capacitively coupled to the first capacitor surface, as well as a rectifier.

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Abstract

Ein Gasbehälter, der mit einem Entnahmeanschluss (15), mit wenigstens einer elektronischen Funktionskomponente (16, 17, 18) und mit einer elektrischen Versorgungseinheit (20) zum Versorgen der wenigstens einen elektronischen Funktionskomponente (16, 17, 18) mit elektrischem Strom ausgerüstet ist, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Versorgungseinheit (20) des Gasbehälters (1) mit einer wiederaufladbaren Batterie (26) und mit induktiven oder kapazitiven Kopplungselementen (27, 28) zum drahtlosen Laden der Batterie (26) ausgerüstet ist. Die elektrische Versorgungseinheit wird mit einer entsprechenden induktiven oder kapazitiven Ladeinheit (30) zusammen, die bevorzugt in einem Füllwerk zum Füllen des Gasbehälters angeordnet ist.A gas container equipped with a discharge connection (15), with at least one electronic functional component (16, 17, 18), and with an electrical supply unit (20) for supplying the at least one electronic functional component (16, 17, 18) with electrical current is characterized according to the invention in that the electrical supply unit (20) of the gas container (1) is equipped with a rechargeable battery (26) and with inductive or capacitive coupling elements (27, 28) for wirelessly charging the battery (26). The electrical supply unit is combined with a corresponding inductive or capacitive charging unit (30), which is preferably arranged in a filling station for filling the gas container.

Description

Die Erfindung betrifft einen Gasbehälter, insbesondere einen Druckgasbehälter, der mit einem Entnahmeanschluss, mit wenigstens einer elektronischen Funktionskomponente und mit einer elektrischen Versorgungseinheit zum Versorgen der wenigstens einen elektronischen Funktionskomponente mit elektrischem Strom ausgerüstet ist. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Ladeeinrichtung zum Laden einer der elektrischen Versorgungseinheit zugeordneten wiederaufladbaren Batterie.The invention relates to a gas container, in particular a compressed gas container, which is equipped with a discharge connection, with at least one electronic functional component, and with an electrical supply unit for supplying the at least one electronic functional component with electrical current. The invention further relates to a charging device for charging a rechargeable battery associated with the electrical supply unit.

Als "Gasbehälter" werden im Folgenden mobile Behälter verstanden, in denen Gase unter Druck oder tiefkalt verflüssigt gelagert werden. Derartige Gasbehälter sind insbesondere Druckgasflaschen, kombinierte Druckgasflaschen (sogenannte Druckgasflaschenbündel) oder transportable Behälter für verflüssigtes Gas (PLC-Behälter, Kryobehälter). Druckgasflaschen werden mit Füllvolumina von beispielsweise 10 und 150 Litern und zugelassenen Fülldrücken von beispielsweise zwischen 150 und 300 bar oder darüber angeboten. Bei Druckgasflaschenbündeln handelt es sich üblicherweise um Anordnungen von 4 bis 28 Druckgasflaschen mit jeweils 40 bis 150 Litern Füllvolumen, die in einem Gestell fest eingebaut und über eine Verrohrung miteinander verbunden sind. Kryobehälter im Sinne der vorliegenden Erfindung sind insbesondere vakuumisolierte Behälter aus Metall mit einem Füllvolumen zwischen 30 Litern und 350 Litern, die mit einem Fahrgestell ausgerüstet sein können. Derartige Gasbehälter werden zunehmend mit elektronischen Funktionskomponenten ausgerüstet, um die Handhabung, den Transport oder die Behälterlogistik zu verbessern. Beispielsweise bietet die Ausrüstung der Gasbehälter mit elektronischen Schaltkreisen in Verbindung mit Sensoren zur Verfolgung und Überwachung von Standort und/oder Füllstand zahlreiche Vorteile für die Lieferkette."Gas containers" are understood below to mean mobile containers in which gases are stored under pressure or in cryogenic liquefied form. Such gas containers include, in particular, compressed gas cylinders, combined compressed gas cylinders (so-called compressed gas cylinder bundles), or transportable containers for liquefied gas (PLC containers, cryogenic containers). Compressed gas cylinders are offered with filling volumes of, for example, 10 to 150 liters and permitted filling pressures of, for example, between 150 and 300 bar or more. Compressed gas cylinder bundles are typically arrangements of 4 to 28 compressed gas cylinders, each with a filling volume of 40 to 150 liters, which are permanently installed in a frame and connected to each other via piping. Cryogenic containers within the meaning of the present invention are, in particular, vacuum-insulated metal containers with a filling volume of between 30 and 350 liters, which can be equipped with a chassis. Such gas containers are increasingly equipped with electronic functional components to improve handling, transport, or container logistics. For example, equipping gas cylinders with electronic circuits combined with sensors for tracking and monitoring location and/or fill level offers numerous benefits for the supply chain.

So wurden beispielsweise In den letzten Jahren von verschiedenen Herstellern sogenannte "integrierte Ventile" (VIPR) für Druckgasflaschen auf den Markt gebracht.For example, in recent years various manufacturers have brought so-called "integrated valves" (VIPR) for compressed gas cylinders onto the market.

Bei integrierten Ventilen sind neben einem Absperrorgan weitere Funktionskomponenten kompakt innerhalb eines am Gasbehälter montierten Gehäuses angeordnet, wie beispielsweise Druckregler, Durchflussregler, Anzeigeeinrichtungen, ein oder mehrere Anschlüsse für die Entnahme von Gas und/oder für die Befüllung der Druckgasflasche oder Sende- und Empfangseinrichtungen zum Übermitteln von Informationen an eine räumlich entfernte Leitwarte. Beispiele für integrierte Ventile finden sich etwa in der US 8 322 569 B2 , der US 6 732 996 B1 , der US 8 534 312 B2 , der WO 2008/052022 A2 , der US 2008/0095607 A1 oder der EP 3 289 279 A1 . Für den Betrieb von zumindest einem Teil dieser Funktionskomponenten wird elektrischer Strom benötigt.In the case of integrated valves, in addition to a shut-off device, other functional components are arranged compactly within a housing mounted on the gas container, such as pressure regulators, flow regulators, display devices, one or more connections for the extraction of gas and/or for filling the compressed gas cylinder or transmitting and receiving devices for transmitting information to a remote control room. Examples of integrated valves can be found in the US 8 322 569 B2 , the US 6 732 996 B1 , the US 8 534 312 B2 , the WO 2008/052022 A2 , the US 2008/0095607 A1 or the EP 3 289 279 A1 . Electrical power is required to operate at least some of these functional components.

Die Bereitstellung ausreichender elektrischer Energie über einen längeren Zeitraum schränkt die Funktionalität und die Lebensdauer der elektronischen Funktionskomponenten ein. Derzeit erfolgt die Stromversorgung der Funktionskomponenten überwiegend mittels nicht-wiederaufladbarer Batterien, die ebenfalls am Gasbehälter montiert sind. Aufgrund ihrer begrenzten Ladekapazität müssen diese Batterien von Zeit zu Zeit manuell ausgetauscht werden. Da der damit verbundene Arbeits- und Zeitaufwand beträchtlich ist, wird versucht, einen möglichst langen Zeitraum der Stromversorgung ohne Batterietausch bewältigen zu können. Beispielsweise wird eine Ladekapazität verlangt, die einen Batteriewechsel nur während der routinemäßigen Wartungen des Gasbehälters erforderlich macht, die üblicherweise in Intervallen von 2, 5 oder gar 10 Jahren stattfinden. Eine derart hohe Ladekapazität ist heute jedoch wirtschaftlich nur mit vergleichsweise großvolumigen Batterieeinheiten umsetzbar. Daher, und weil die Batterien für einen Austausch gut zugänglich sein müssen, nimmt die Stromversorgung ein beträchtliches Volumen ein, was bei kleinen Gasbehältern und insbesondere bei Druckgasflaschen nachteilig ist.Providing sufficient electrical energy over an extended period limits the functionality and service life of the electronic functional components. Currently, the functional components are primarily powered by non-rechargeable batteries, which are also mounted on the gas cylinder. Due to their limited charging capacity, these batteries must be manually replaced from time to time. Since the associated labor and time expenditure is considerable, attempts are made to ensure the longest possible power supply period without battery replacement. For example, a charging capacity is required that only requires a battery change during routine maintenance of the gas cylinder, which usually takes place at intervals of 2, 5, or even 10 years. However, such a high charging capacity is currently only economically feasible with comparatively large-volume battery units. For this reason, and because the batteries must be easily accessible for replacement, the power supply takes up a considerable volume, which is disadvantageous for small gas cylinders and especially for compressed gas cylinders.

Es wurde auch bereits vorgeschlagen, die Gasbehälter mit wiederaufladbaren Batterien (Akkumulatoren) sowie mit Aufladeinrichtungen dafür, wie Solarzellen, Windgeneratoren o.ä. auszurüsten, wie beispielsweise in der DE 10 2008 058 995 A1 oder der EP 4 211 388 A1 beschrieben. Derartige Lösungen sind jedoch aufgrund des hohen apparativen Aufwandes und der erheblichen Wartungskosten bei Beschädigungen oder Ausfällen im laufenden Betrieb in der Regel nicht praktikabel.It has also been proposed to equip the gas cylinders with rechargeable batteries (accumulators) and with charging devices such as solar cells, wind generators or similar, as for example in the DE 10 2008 058 995 A1 or the EP 4 211 388 A1 However, such solutions are generally impractical due to the high equipment costs and the considerable maintenance costs in the event of damage or failure during ongoing operation.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, einen Gasbehälter mit einer oder mehreren elektronische/n Funktionskomponente/n zu schaffen, der mit einer dauerhaft zuverlässigen und wartungsarmen Stromversorgung für die elektronische/n Funktionskomponente/n ausgerüstet ist.The object of the present invention is therefore to provide a gas container with one or more electronic functional components, which is equipped with a permanently reliable and low-maintenance power supply for the electronic functional component(s).

Gelöst ist diese Aufgabe bei einem Gasbehälter der eingangs genannten Art und Zweckbestimmung dadurch, dass die elektrische Versorgungseinheit des Gasbehälters mit einer wiederaufladbaren Batterie und mit induktiven oder kapazitiven Kopplungselementen zum drahtlosen Laden der Batterie ausgerüstet ist.This task is solved in a gas cylinder of the type and intended purpose mentioned above by equipping the electrical supply unit of the gas cylinder with a rechargeable battery and with inductive or capacitive coupling elements for wireless charging of the battery.

Der erfindungsgemäße Gasbehälter ist also zur Versorgung der wenigstens einen elektronischen Funktionskomponente mit einer wiederaufladbaren Batterie (Akkumulator) und mit bevorzugt induktiven Kopplungselementen ausgerüstet, die es erlauben, die Batterie im laufenden Betrieb des Gasbehälters ohne großen apparativen Aufwand drahtlos aufzuladen. Als induktive Kopplungselemente kommen beispielsweise eine Kopplungsspule und ein Gleichrichter zum Einsatz, die mit der Batterie elektrisch verbunden sind. Anstelle von induktiven Kopplungselementen sind erfindungsgemäß auch kapazitive Kopplungselemente einsetzbar, bei der die drahtlose Energieübertragung über Kondensatorplatten erfolgt. Die Batterie sowie die zugehörigen induktiven oder kapazitiven Kopplungselemente sind bevorzugt fest am Gasbehälter montiert; eine Wartungsöffnung o. dergl., die einem Bediener jederzeit den Zugang zur Batterie ermöglichen soll, um diese auszuwechseln, ist nicht erforderlich.The gas container according to the invention is thus equipped with a rechargeable battery (accumulator) to supply the at least one electronic functional component and preferably with inductive coupling elements, which allow the battery to be wirelessly charged during operation of the gas container without major equipment expenditure. Examples of inductive coupling elements used are a coupling coil and a rectifier, which are electrically connected to the battery. Instead of inductive coupling elements, capacitive coupling elements can also be used according to the invention, in which the wireless energy transfer takes place via capacitor plates. The battery and the associated inductive or capacitive coupling elements are preferably permanently mounted on the gas container; a maintenance opening or the like, which is intended to allow an operator access to the battery at any time in order to replace it, is not required.

Da alle zum Laden der Batterie empfängerseitig notwendigen induktiven Kopplungselemente am Gasbehälter angeordnet sind, genügt zum Aufladen der Batterie eine induktive Ladeeinheit, die zur Kopplung mit den behälterseitigen Kopplungselementen geeignet ist und die zum Laden der Batterie lediglich in das Nahfeld der Kopplungsspule gebracht werden muss. Eine solche Ladeeinheit kann insbesondere in einem Füllwerk, in dem die Befüllung des Gasbehälters mit Gas erfolgt und/oder an einem kundenseitigen Gasversorgungssystem zum Versorgen eines Verbrauchers mit Gas installiert sein. Dabei sollte die Ladeeinheit jeweils so angeordnet sein, dass gleichzeitig mit der Befüllung des Gasbehälters mit Gas auch das Aufladen der Batterie, vorzugsweise automatisch, erfolgen kann. Da Gasbehälter typischerweise mehrmals im Jahr in einem Füllwerk mit Gas gefüllt werden und darüber hinaus über einen längeren Zeitraum an einem kundenseitigen Gasversorgungssystem angeschlossen sind, genügt bei der Anordnung einer Ladeeinheit im Füllwerk und/oder dem Gasversorgungssystem eine Ladekapazität der Batterie, die die Stromversorgung der elektronischen Funktionskomponente/n nur für wenige Monate oder gar nur Tage oder Wochen sicherstellen muss.Since all the inductive coupling elements required for charging the battery on the receiver side are located on the gas cylinder, an inductive charging unit suitable for coupling with the cylinder-side coupling elements and which only needs to be brought into the near field of the coupling coil to charge the battery is sufficient to charge the battery. Such a charging unit can be installed, in particular, in a filling station where the gas cylinder is filled with gas and/or on a customer-side gas supply system for supplying a consumer with gas. The charging unit should be arranged in such a way that the battery can be charged, preferably automatically, simultaneously with the filling of the gas cylinder. Since gas cylinders are typically filled with gas several times a year in a filling station and are also connected to a customer-side gas supply system for an extended period of time, a charging capacity of the battery, which only has to ensure the power supply of the electronic functional component(s) for a few months or even just days or weeks.

Als elektronische Funktionskomponenten können alle für den Einsatz des Gasbehälters zweckmäßige Funktionskomponenten zum Einsatz kommen, wie beispielsweise Messeinrichtungen zum Erfassen des Füllstands, des Fülldrucks oder einer Temperatur, elektronisch betriebene Druckregler, elektronische Anzeigeeinheiten, beispielsweise Anzeigeeinheiten für Druck und/oder Füllstand des Gasbehälters, Sende- und/oder Empfangseinheiten, die zur drahtlosen Kommunikation mit einer externen Leitstelle in der Lage ist und dieser beispielsweise Daten über den Standort oder den Füllstand im Gasbehälter übermittelt, und/oder eine Steuereinheit, die die Arbeit der übrigen elektronischen Funktionskomponenten integriert, steuert und/oder überwacht. Am Gasbehälter können eine oder mehrere elektronische Funktionskomponenten vorgesehen sein. Neben elektronischen Funktionskomponenten können selbstverständlich auch nicht-elektronische Funktionskomponenten am Gasbehälter vorhanden sein, wie beispielsweise Füll- oder Entnahmeanschlüsse oder analoge Anzeigeinstrumente oder manuell zu bedienende Druckregler oder Ventile.Electronic functional components can be any functional components suitable for the use of the gas tank, such as measuring devices for recording the fill level, filling pressure or temperature, electronically operated pressure regulators, electronic display units, for example display units for the pressure and/or fill level of the gas tank, transmitting and/or receiving units capable of wireless communication with an external control center and transmitting data about the location or fill level in the gas tank, and/or a control unit that integrates, controls and/or monitors the operation of the other electronic functional components. One or more electronic functional components can be provided on the gas tank. In addition to electronic functional components, non-electronic functional components can of course also be present on the gas tank, such as filling or withdrawal connections or analog display instruments or manually operated pressure regulators or valves.

Zweckmäßigerweise sind als elektronische Funktionskomponenten Kontrollmittel vorgesehen, mittels dessen der Ladezustand der Batterie und/oder das Bestehen einer zum Laden der Batterie hinreichenden induktiven oder kapazitiven Kopplung erfasst und angezeigt werden kann. Letzteres kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass ein Ladestrom gemessen und mit einem vorgegebenen Mindestwert verglichen wird und das Ergebnis an einer am Gasbehälter montierten elektronischen Anzeigeeinheit visualisiert wird.Control devices are expediently provided as electronic functional components, by means of which the battery's charge level and/or the existence of an inductive or capacitive coupling sufficient to charge the battery can be detected and displayed. The latter can be achieved, for example, by measuring a charging current and comparing it with a specified minimum value, and visualizing the result on an electronic display unit mounted on the gas cylinder.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass als elektronische Funktionskomponente eine Steuereinheit vorgesehen ist, die - zusätzlich zu ggf. vorhandenen weiteren Funktionen - so eingerichtet ist, dass beim Fließen eines Ladestroms, d.h. beim induktiven oder kapazitiven Koppeln der am Gasbehälter angeordneten Kopplungselemente mit einer Ladeeinheit, automatisch ein Funktionstest der elektronischen Funktionskomponenten durchgeführt wird. Die im Turnus der Befüllung durchgeführten Funktionstests lassen frühzeitig Rückschlüsse auf die Funktionsfähigkeit der elektronischen Funktionskomponenten zu, im Gegensatz zu Gasbehälter nach dem Stand der Technik, bei dem derartige Funktionstests meist nur während der routinemäßiger Wartungen durchgeführt werden, die meist nur in Intervallen von mehreren Jahren erfolgen.An advantageous embodiment of the invention provides that a control unit is provided as the electronic functional component, which - in addition to any other functions that may be present - is configured so that when a charging current flows, i.e. when the coupling elements arranged on the gas container are inductively or capacitively coupled to a charging unit, a functional test of the electronic functional components is automatically carried out. The functional tests carried out during filling cycles allow early conclusions to be drawn. on the functionality of the electronic functional components, in contrast to state-of-the-art gas cylinders, where such functional tests are usually only carried out during routine maintenance, which usually only takes place at intervals of several years.

Weiterhin ist die Steuereinheit zweckmäßigerweise so eingerichtet, dass beim Fließen eines Ladestroms Informationen über den Ladevorgang, wie beispielsweise der Zeitpunkt und die Menge der übertragenen Ladung, gewonnen werden, die in einer am Gasbehälter angeordneten Speichereinheit gespeichert und/oder über eine am Gasbehälter und/oder an der Ladeeinheit angeordnete Sende- und Empfangseinheit an eine zentrale Leitstelle übermittelt werden. Bevorzugt werden diese Informationen dabei zusammen mit Informationen über den Gasbehälter übermittelt, wie beispielsweise einer Behälternummer, den Standort und/oder dem Füllgas. Aus den so gesammelten Informationen lassen sich Rückschlüsse auf Häufigkeit der Befüllung, die Transportwege des Gasbehälters und andere Informationen gewinnen, die für die Behälterlogistik von Bedeutung sein können.Furthermore, the control unit is expediently configured such that, when a charging current flows, information about the charging process, such as the time and quantity of the transferred charge, is obtained. This information is stored in a storage unit arranged on the gas tank and/or transmitted to a central control center via a transmitting and receiving unit arranged on the gas tank and/or on the charging unit. This information is preferably transmitted together with information about the gas tank, such as a tank number, the location, and/or the filling gas. From the information thus collected, conclusions can be drawn about the frequency of filling, the transport routes of the gas tank, and other information that may be relevant for tank logistics.

Als Gasbehälter kann erfindungsgemäß jeder Gasbehälter der eingangs gegebenen Definition zum Einsatz kommen, also beispielsweise ein Druckgasflaschenbündel oder ein mobiler Kryobehälter. Bevorzugt handelt es sich beim Gasbehälter jedoch um eine Druckgasflasche, die mit einem Flaschenkopf ausgerüstet ist, bei welchem der Entnahmeanschluss, die wenigstes eine elektronische Funktionskomponente und die elektrische Versorgungseinheit mitsamt der induktiven oder kapazitiven Kopplungselemente in einem Gehäuse des Flaschenkopfs integriert sind. Bevorzugt handelt es sich um eine Druckgasflasche mit integriertem Ventil (VIPR). Der Flaschenkopf dient zum einen der Aufnahme der elektronischen und nichtelektronischen Funktionskomponenten, zum anderen schützt er das Flaschenventil der Druckgasflasche und die Funktionskomponenten vor Beschädigungen im Falle einer unsachgemäßen Handhabung oder bei einem Sturz.According to the invention, any gas container as defined above can be used as a gas container, for example, a compressed gas cylinder bundle or a mobile cryogenic container. However, the gas container is preferably a compressed gas cylinder equipped with a cylinder head in which the extraction connection, at least one electronic functional component, and the electrical supply unit, including the inductive or capacitive coupling elements, are integrated into a housing of the cylinder head. Preferably, this is a compressed gas cylinder with an integrated valve (VIPR). The cylinder head serves, on the one hand, to accommodate the electronic and non-electronic functional components, and, on the other hand, to protect the cylinder valve of the compressed gas cylinder and the functional components from damage in the event of improper handling or a fall.

Der erfindungsgemäße Gasbehälter dient bevorzugt zur Speicherung von tiefkalt verflüssigten oder unter Druck stehenden technischen Gasen oder Gasgemischen, wie beispielsweise Sauerstoff, Stickstoff, Edelgase, Kohlendioxid oder Schweißgasgemische, medizinische Gase oder medizinische Gasgemische wie medizinischer Sauerstoff, medizinische Luft, N20 und dergl., oder Spezialgase oder Tauchgasgemische. Erfindungsgemäße Druckgasflaschen weisen bevorzugt ein Füllvolumen von zwischen 2 Liter bis 150 Liter und einen maximalen Fülldruck von bevorzugt zwischen 50 bar und 300 bar auf.The gas container according to the invention is preferably used for storing cryogenically liquefied or pressurized technical gases or gas mixtures, such as oxygen, nitrogen, noble gases, carbon dioxide or welding gas mixtures, medical gases or medical gas mixtures such as Medical oxygen, medical air, N2O, etc., or specialty gases or diving gas mixtures. Compressed gas cylinders according to the invention preferably have a filling volume of between 2 liters and 150 liters and a maximum filling pressure of preferably between 50 bar and 300 bar.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht eine zum Laden der Batterie eines erfindungsgemäßen Gasbehälters bestimmte und geeignete Ladeeinrichtung vor, die - abhängig von der Art der Kopplungselemente - mit einer induktiven oder kapazitiven Ladeeinheit ausgerüstet ist, wobei die Ladeeinheit bevorzugt in einem Füllwerk oder in einem kundenseitigen Gasversorgungssystem derart angeordnet ist, dass beim Anschließen des Gasbehälters mit seinem Entnahmeanschluss an eine Versorgungsleitung des Füllwerks oder an eine Entnahmeleitung des kundenseitigen Gasversorgungssystems eine induktive oder kapazitive Kopplung zwischen der Ladeeinheit und den behälterseitigen Kopplungselementen hergestellt und somit eine drahtlose Energieübertragung ermöglicht wird. Die im Füllwerk und/oder am kundenseitigen Gasversorgungssystem angeordnete Ladeeinheiten ermöglicht, ohne großen Aufwand für eine Bedienperson, ein regelmäßiges drahtloses Aufladen der Batterie des erfindungsgemäßen Gasbehälters.A particularly advantageous development of the invention provides a charging device designed and suitable for charging the battery of a gas container according to the invention, which—depending on the type of coupling elements—is equipped with an inductive or capacitive charging unit. The charging unit is preferably arranged in a filling station or in a customer-side gas supply system in such a way that when the gas container is connected with its extraction connection to a supply line of the filling station or to a extraction line of the customer-side gas supply system, an inductive or capacitive coupling is established between the charging unit and the container-side coupling elements, thus enabling wireless energy transmission. The charging units arranged in the filling station and/or on the customer-side gas supply system enable regular wireless charging of the battery of the gas container according to the invention without great effort for an operator.

Bevorzugt handelt es sich bei der in einem Füllwerk oder in einem kundenseitigen Gasversorgungssystem angeordneten Ladeeinheit um eine induktive Ladeeinheit, die eine an eine Wechselstromquelle angeschlossene, zum induktiven Koppeln mit der Kopplungsspule geeignete Ladespule aufweist und derart angeordnet ist, dass beim Anschließen des Gasbehälters an eine Versorgungsleitung des Füllwerks oder an eine Entnahmeleitung des kundenseitigen Gasversorgungssystems eine induktive Kopplung zwischen Ladespule und Kopplungsspule gestellt wird, indem die Kopplungsspule des Gasbehälters in das Nahfeld der Ladespule der Ladeeinheit gelangt.Preferably, the charging unit arranged in a filling station or in a customer-side gas supply system is an inductive charging unit which has a charging coil connected to an alternating current source and suitable for inductive coupling with the coupling coil and is arranged such that when the gas container is connected to a supply line of the filling station or to a withdrawal line of the customer-side gas supply system, an inductive coupling is established between the charging coil and the coupling coil by the coupling coil of the gas container entering the near field of the charging coil of the charging unit.

Beispielsweise ist die induktive Ladeeinheit fest an der Versorgungsleitung des Füllwerks bzw. der Entnahmeleitung des Gasversorgungssystems montiert oder in unmittelbarer Nähe des entsprechenden Anschlusses fest installiert, sodass das Laden der Batterie automatisch gleichzeitig mit dem Befüllen bzw. Entleeren des Gasbehälters erfolgen kann. Dies wird bei einer induktiven Kopplung beispielsweise dadurch erreicht, dass die Ladeeinheit so nahe an einem bestimmungsgemäßen Aufstellort des Gasbehälters im Füllwerk oder dem Gasversorgungssystem angeordnet ist, dass beim Aufstellen und/oder dem Anschließen des Gasbehälters beide, Ladespule und Kopplungsspule, einen nur geringen Abstand von beispielsweise zwischen 1 cm und 10 cm zueinander aufweisen. Bei einer kapazitiven Kopplung treten an die Stelle von Ladespule und Kopplungsspule jeweils eine Kondensatorfläche in der Ladeeinheit und als Teil der behälterseitigen elektronischen Kopplungselemente, die beim Ladevorgang möglichst nahe zueinander gebracht werden sollten.For example, the inductive charging unit is permanently mounted on the supply line of the filling station or the extraction line of the gas supply system or is permanently installed in the immediate vicinity of the corresponding connection, so that the battery is automatically charged at the same time as the filling or emptying of the gas container. With inductive coupling, this is achieved, for example, by arranging the charging unit so close to the intended location of the gas container in the filling plant or the gas supply system that, when the gas container is set up and/or connected, both the charging coil and the coupling coil are only a short distance apart, for example between 1 cm and 10 cm. With capacitive coupling, the charging coil and the coupling coil are replaced by a capacitor surface in the charging unit and as part of the container-side electronic coupling elements, which should be brought as close to each other as possible during the charging process.

Der erfindungsgemäße Gasbehälter und die erfindungsgemäße Ladeeinrichtung bilden somit ein besonders vorteilhaftes System zum Versorgen der dem Gasbehälter zugeordneten elektronischen Funktionskomponente/n mit elektrischem Strom. Dieses System ermöglicht ein häufiges Aufladen der am Gasbehälter montierten Batterie mit der Folge, dass diese mit einer vergleichsweise geringen Ladekapazität und dementsprechend kleinvolumig konzipiert und überdies ohne eigene Zugangsöffnung am Gasbehälter eingebaut sein kann. Die damit verbundene Platzersparnis ist insbesondere bei Druckgasflaschen mit integriertem Ventil von hohem Vorteil.The gas container according to the invention and the charging device according to the invention thus form a particularly advantageous system for supplying the electronic functional component(s) associated with the gas container with electrical power. This system enables frequent charging of the battery mounted on the gas container, which means that the battery can be designed with a comparatively low charging capacity and a correspondingly small volume, and can also be installed on the gas container without its own access opening. The associated space savings are particularly advantageous for compressed gas cylinders with an integrated valve.

Anhand der Zeichnung soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert werden. Die einzige Zeichnung (Fig. 1) zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Druckgasflasche in einem Füllwerk vor der Befüllung mit Gas in einer Schnittansicht.An embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to the drawing. The only drawing ( Fig. 1 ) shows schematically a compressed gas cylinder according to the invention in a filling plant before filling with gas in a sectional view.

Bei der als Beispiel für einen erfindungsgemäßen Gasbehälter in Fig. 1 gezeigten Druckgasflasche 1 handelt es sich um einen Behälter, der zur Aufnahme eines unter Druck stehenden Gases, beispielsweise Stickstoff, Sauerstoff, ein Edelgas oder ein medizinisches Gas oder Gasgemisch bei einem Fülldruck von beispielsweise zwischen 50 bar und 300 bar bestimmt ist.In the example of a gas container according to the invention in Fig. 1 The compressed gas cylinder 1 shown is a container designed to hold a pressurised gas, for example nitrogen, oxygen, a noble gas or a medical gas or gas mixture, at a filling pressure of, for example, between 50 bar and 300 bar.

Die Druckgasflasche 1 weist in üblicher und hier nicht näher erläuterten Weise einen beispielsweise aus Metall oder einem Verbundmaterial gefertigten Flaschenkorpus 2 mit einem Füllvolumen von beispielsweise zwischen 10 Liter und 50 Liter auf. An einem Schulterabschnitt 3 des Flaschenkorpus 2 ist im Bereich einer hier nicht gezeigten Ausgangsöffnung des Flaschenkorpus 2 ein Halsring 4 angeordnet, der mit einem Außengewinde 5 und einem Innengewinde 6 ausgerüstet ist. Im Innengewinde 6 ist, beispielsweise durch Verschraubung, ein Flaschenventil 7 montiert. Beim diesem handelt es sich beispielsweise um ein Standard-Flaschenventil, wie es bei handelsüblichen Druckgasflaschen häufig zum Einsatz kommt; es weist in an sich bekannter Weise eine Ventilspindel 8 auf, durch deren Drehung ein Gasausgang 9 des Flaschenventils 7 geöffnet bzw. geschlossen wird.The compressed gas cylinder 1 has, in the usual manner and not explained in detail here, a cylinder body 2 made of metal or a composite material, for example, with a filling volume of, for example, between 10 liters and 50 liters. A neck ring 4 is arranged on a shoulder section 3 of the cylinder body 2 in the region of an outlet opening (not shown here) of the cylinder body 2. The neck ring 4 is equipped with an external thread 5 and an internal thread 6. A cylinder valve 7 is mounted in the internal thread 6, for example by screwing. This is, for example, a standard cylinder valve, as is frequently used in commercially available compressed gas cylinders; it has, in a manner known per se, a valve spindle 8, the rotation of which opens or closes a gas outlet 9 of the cylinder valve 7.

Die Druckgasflasche 1 verfügt des Weiteren über einen Flaschenkopf 10, bei dem es sich beispielsweise um einen ventilintegrierten Druckregler (VIPR) oder um ein vergleichbares System handelt, das mit unten näher beschriebenen elektronischen Funktionskomponenten ausgerüstet ist. Im hier gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst der Flaschenkopf 10 ein Gehäuse 11 in Gestalt eines im Wesentlichen zylindrisch ausgebildeten, mit Ausnahme verschiedener Zugangsöffnungen geschlossenen Ventilschutzkorbes, der zugleich der Fallsicherung dient. Das Gehäuse 11 ist mit einer Bodenplatte 12 auf das Außengewinde 5 des Halsrings 4 aufgeschraubt und stützt sich zusätzlich mit einem Kragenabschnitt 13 vom Schulterabschnitt 3 der Druckgasflasche 1 ab.The compressed gas cylinder 1 further comprises a cylinder head 10, which may be, for example, a valve-integrated pressure regulator (VIPR) or a comparable system equipped with electronic functional components described in more detail below. In the exemplary embodiment shown here, the cylinder head 10 comprises a housing 11 in the form of a substantially cylindrical valve guard, closed except for various access openings, which also serves as a fall protection device. The housing 11 is screwed onto the external thread 5 of the neck ring 4 by a base plate 12 and is additionally supported by the shoulder section 3 of the compressed gas cylinder 1 by a collar section 13.

Im Innern des Gehäuses 11 sind mehrere elektronische und nicht elektronische Funktionskomponenten 15, 16, 17, 18, 19, 20 aufgenommen. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 handelt es sich dabei um einen Entnahmeanschluss 15, einen elektronisch steuerbaren Druckregler 16, eine elektronische Anzeigeeinheit 17, eine Sende- und Empfangseinheit 18, eine elektronische Steuereinheit 19 sowie eine elektrische Versorgungseinheit 20. Im Übrigen können weitere, hier nicht gezeigte Funktionskomponenten im Innern des Gehäuses 11 angeordnet sein.Inside the housing 11, several electronic and non-electronic functional components 15, 16, 17, 18, 19, 20 are accommodated. In the embodiment according to Fig. 1 These are a withdrawal connection 15, an electronically controllable pressure regulator 16, an electronic display unit 17, a transmitting and receiving unit 18, an electronic control unit 19 and an electrical supply unit 20. Furthermore, further functional components not shown here can be arranged inside the housing 11.

Um die Betätigung des Flaschenventils 7 bei aufgesetztem Gehäuse 11 zu ermöglichen, erstreckt sich im hier gezeigten Ausführungsbeispiel durch das Gehäuse hindurch 11 ein Bedienelement 21, das die Ventilspindel 8 des Flaschenventils 7 formschlüssig umgreift und an seinem von der Ventilspindel 8 entgegengesetzten Ende mit einem Handrad 22 oder einem Griffteil ausgerüstet ist. Im Bereich des Handrads 22 sowie derjenigen Funktionskomponenten, die von außen zugänglich sein sollen, wie insbesondere der Entnahmeanschluss 15, die Anzeigeeinheit 17 oder der Druckregler 16 (falls eine manuelle Bedienbarkeit des Druckreglers 16 vorgesehen ist), ist das Gehäuse 11 jeweils mit einer Zugangsöffnung versehen. Weiterhin ist die Entnahmearmatur 9 mit einem Tragegriff 23 ausgerüstet, der dem erleichterten Transport der Druckgasflasche 1 dient und bevorzugt fest, jedoch lösbar mit dem Gehäuse 11 verbunden ist.In order to enable the cylinder valve 7 to be operated with the housing 11 in place, an operating element 21 extends through the housing 11 in the exemplary embodiment shown here, which element positively engages the valve spindle 8 of the cylinder valve 7 and is equipped with a handwheel 22 or a handle part at its end opposite the valve spindle 8. In the area of the handwheel 22 and those functional components which are For parts that are to be accessible from the outside, such as in particular the extraction connection 15, the display unit 17, or the pressure regulator 16 (if manual operation of the pressure regulator 16 is provided), the housing 11 is each provided with an access opening. Furthermore, the extraction fitting 9 is equipped with a carrying handle 23, which serves to facilitate the transport of the compressed gas cylinder 1 and is preferably firmly but detachably connected to the housing 11.

Der dem Entnahmeanschluss 15 vorgeschaltete Druckregler 16 ist über eine flexible Anschlussleitung 25 mit dem Gasausgang 9 des Flaschenventils 7 strömungsverbunden und ermöglicht die Abgabe von Gas aus der Druckgasflasche 1 am Entnahmeanschluss 15 bei einem vorgegebenen Druckwert. Die jeweils aktuellen Druckwerte anströmseitig und abströmseitig zum Druckregler 16 werden an hier nicht gezeigten Detektoren erfasst und von der Steuereinheit 19 der Anzeigeeinheit 17 übermittelt, wo sie abgelesen werden können, ebenso wie gegebenenfalls weitere Parameter, wie beispielsweise den Fülldruck der Druckgasflasche 1 oder das Datum der letzten Befüllung. Die Sende- und Empfangseinheit 18 übermittelt über Funk den Standort der Druckgasflasche 1 und gegebenenfalls weitere Parameter, wie beispielsweise den aktuellen Fülldruck der Druckgasflasche 1, an eine externe, hier nicht gezeigte Leitstelle. Von dieser kann die Sende- und Empfangseinheit 18 auch Steuerbefehle entgegennehmen, wie beispielsweise Befehle zur Abgabe eines Signals zur Standortbestimmung.The pressure regulator 16, located upstream of the extraction connection 15, is fluidly connected to the gas outlet 9 of the cylinder valve 7 via a flexible connecting line 25 and enables the release of gas from the compressed gas cylinder 1 at the extraction connection 15 at a predetermined pressure value. The current pressure values upstream and downstream of the pressure regulator 16 are recorded by detectors not shown here and transmitted by the control unit 19 to the display unit 17, where they can be read, along with any other parameters, such as the filling pressure of the compressed gas cylinder 1 or the date of the last filling. The transmitting and receiving unit 18 wirelessly transmits the location of the compressed gas cylinder 1 and any other parameters, such as the current filling pressure of the compressed gas cylinder 1, to an external control center (not shown here). The transmitting and receiving unit 18 can also receive control commands from this control center, such as commands to emit a signal for location determination.

Die fest im Gehäuse installierte elektrische Versorgungseinheit 20 dient der Versorgung der elektronischen Funktionskomponenten 16, 17, 18, 19 mit elektrischen Strom. Sie umfasst eine wiederaufladbare Batterie (Akkumulator) 26, eine Kopplungsspule 27 und einen Gleichrichter 28. Die Ladung der Batterie 26 erfolgt drahtlos, durch induktive Energieübertragung. Die Kopplungsspule 27 dient dabei als Empfänger, der zur drahtlosen Übertragung von Energie mit einer induktiven Ladeeinheit in Gestalt eines magnetfelderzeugenden Senders zusammenwirkt.The electrical supply unit 20, permanently installed in the housing, serves to supply the electronic functional components 16, 17, 18, 19 with electrical power. It comprises a rechargeable battery (accumulator) 26, a coupling coil 27, and a rectifier 28. The battery 26 is charged wirelessly through inductive energy transfer. The coupling coil 27 serves as a receiver, which interacts with an inductive charging unit in the form of a magnetic field-generating transmitter for the wireless transmission of energy.

Im Prinzip wäre es vorstellbar, eine derartige induktive Ladeeinheit zu einem beliebigen Zeitpunkt und an einem beliebigen Ort in den Nahfeldbereich der Kopplungsspule 27 zu bringen und der elektrischen Versorgungseinheit 20 im Wege der induktiven Kopplung Energie zuzuführen; im hier gezeigten Ausführungsbeispiel erfolgt die Ladung der Batterie 26 gleichzeitig mit der Befüllung der Druckgasflasche 1 mit Gas in einem Füllwerk.In principle, it would be conceivable to bring such an inductive charging unit into the near field area of the coupling coil 27 at any time and at any location and to place it in the way of the electrical supply unit 20 to supply energy to the inductive coupling; in the embodiment shown here, the battery 26 is charged simultaneously with the filling of the compressed gas cylinder 1 with gas in a filling station.

Zu diesem Zweck sind in einem der Befüllung von Druckgasflaschen dienenden Füllwerk 29 (hier nur durch eine strichpunktierte Linie angedeutet) entsprechende induktive Ladeeinheiten 30 vorgesehen, die so ausgebildet sind, dass sie mit der Kopplungsspule 27 induktiv gekoppelt werden können. Im Füllwerk 29 ist, in an sich bekannter Weise, wenigstens eine mit einem hier nicht gezeigten Gastank strömungsverbundene Versorgungsleitung 31 angeordnet, die mit einem zum Verbinden mit dem Entnahmeanschluss 15 der Druckgasflasche 1 eingerichteten Kupplungsanschluss 32 ausgerüstet ist. Im Bereich des Kupplungsanschlusses 32 ist füllwerkseitig eine induktive Ladeeinheit 30 angeordnet. Die induktive Ladeeinheit 30 weist eine Ladespule 33 auf und ist über eine Stromleitung 34 mit einer Wechselstromquelle 35 elektrisch verbunden. Die induktive Ladeeinheit 30 kann dabei fest am Kopplungsanschluss 32 montiert sein, zumindest ist sie aber derart in der Nähe des Kupplungsanschlusses 32 installiert, dass beim Anschließen der Druckgasflasche 1 an die Versorgungsleitung 31, d.h. beim Verbinden des Kupplungsanschlusses 32 mit dem Entnahmeanschluss 15, zugleich eine induktive Kopplung von Ladespule 33 und Kopplungsspule 27 hergestellt werden kann. Die Ladung der Batterie 26 erfolgt, indem ein Stromfluss aus der Wechselstromquelle 35 in der Ladespule 33 ein Magnetfeld erzeugt, welches in der Kopplungsspule 27 einen Stromfluss induziert. Der in der Kopplungsspule 27 erzeugte Stromfluss dient, nach Gleichrichtung im Gleichrichter 25, als Ladestrom für die Batterie 26.For this purpose, corresponding inductive charging units 30 are provided in a filling station 29 (here only indicated by a dot-dash line) used to fill compressed gas cylinders. These charging units are designed such that they can be inductively coupled to the coupling coil 27. Arranged in the filling station 29, in a manner known per se, is at least one supply line 31 which is fluidly connected to a gas tank (not shown here) and is equipped with a coupling connection 32 designed for connection to the withdrawal connection 15 of the compressed gas cylinder 1. An inductive charging unit 30 is arranged in the area of the coupling connection 32 on the filling station side. The inductive charging unit 30 has a charging coil 33 and is electrically connected to an alternating current source 35 via a power line 34. The inductive charging unit 30 can be permanently mounted on the coupling connection 32, but at least it is installed in such a way near the coupling connection 32 that when the compressed gas cylinder 1 is connected to the supply line 31, i.e., when the coupling connection 32 is connected to the extraction connection 15, an inductive coupling between the charging coil 33 and the coupling coil 27 can be established. The battery 26 is charged by a current flow from the alternating current source 35 generating a magnetic field in the charging coil 33, which induces a current flow in the coupling coil 27. The current flow generated in the coupling coil 27 serves, after rectification in the rectifier 25, as the charging current for the battery 26.

Da die Befüllung umlaufender Druckgasflaschen in der Regel in zeitlich kurzen Abständen von typischerweise einigen Wochen bis wenigen Monaten erfolgt, benötigt die Batterie 26 dementsprechend nur eine vergleichsweise geringe Ladekapazität, um im regulären Betrieb der Druckgasflasche 1 die Stromversorgung der elektronischen Funktionskomponenten 16, 17, 18, 19 ununterbrochen aufrechterhalten zu können. Sie kann daher vergleichsweise klein gebaut sein. Eine Zugangsöffnung im Gehäuse 11 zum Austauschen der Batterie durch einen Bediener ist ebenfalls nicht erforderlich.Since the filling of circulating compressed gas cylinders generally occurs at short intervals, typically from a few weeks to a few months, the battery 26 requires only a comparatively low charge capacity to continuously maintain the power supply to the electronic functional components 16, 17, 18, 19 during regular operation of the compressed gas cylinder 1. It can therefore be constructed comparatively small. An access opening in the housing 11 for an operator to replace the battery is also not required.

Die induktive Ladeeinheit 30 und der Flaschenkopf 10 können mit geeigneten lösbaren Verbindungselementen ausgerüstet sein, die, nachdem sie miteinander verbunden wurden, sicherstellen, dass Ladespule 33 und Kopplungsspule 27 während des gesamten Füllvorgangs hinreichend nahe zueinander angeordnet sind, um eine drahtlose Energieübertragung zu gewährleisten. Da hierzu jedoch ein zusätzlicher Arbeitsschritt bei der Befüllung der Druckgasflasche 1 erforderlich ist, ist diese Möglichkeit weniger bevorzugt. Weiterhin kann der Flaschenkopf 10 mit hier nicht gezeigten elektronischen Kontrollmitteln ausgerüstet sein, die feststellen, ob bei der Befüllung der Druckgasflasche 1 im Füllwerk 29 zugleich auch eine zum Laden der Batterie 26 hinreichende induktive Kopplung zwischen Ladespule 33 und Kopplungsspule 27 besteht und, falls dies nicht der Fall ist, ein entsprechendes, akustisches oder optisches Warnsignal abgeben.The inductive charging unit 30 and the cylinder head 10 can be equipped with suitable detachable connecting elements which, once connected to one another, ensure that the charging coil 33 and the coupling coil 27 are arranged sufficiently close to one another throughout the entire filling process to ensure wireless energy transmission. However, since this requires an additional work step during the filling of the compressed gas cylinder 1, this option is less preferred. Furthermore, the cylinder head 10 can be equipped with electronic control means (not shown here) which determine whether, during the filling of the compressed gas cylinder 1 in the filling unit 29, there is also a sufficient inductive coupling between the charging coil 33 and the coupling coil 27 to charge the battery 26. If this is not the case, they emit a corresponding acoustic or visual warning signal.

Alternativ zur hier gezeigten induktiven Ladeeinheit 30, die in einem Füllwerk 29 installiert ist, kann auch eine induktive Ladeeinheit an einem kundenseitigen Gasversorgungssystem angeordnet sein (hier nicht gezeigt). Der Aufbau ist in diesem Fall ähnlich wie der in Fig. 1 gezeigte, jedoch tritt an die Stelle des Füllwerks 29 das kundenseitige Gasversorgungssystem und anstelle der Versorgungsleitung 31 eine kundenseitige Entnahmeleitung, über die das dem Gasbehälter 1 entnommene Gas einem Verbraucher zugeführt wird.As an alternative to the inductive charging unit 30 shown here, which is installed in a filling station 29, an inductive charging unit can also be arranged on a customer-side gas supply system (not shown here). The structure in this case is similar to that shown in Fig. 1 shown, however, the filling station 29 is replaced by the customer's gas supply system and the supply line 31 is replaced by a customer's extraction line, via which the gas extracted from the gas container 1 is supplied to a consumer.

Weiterhin kann anstelle der hier gezeigten induktiven Kopplung auch eine kapazitive Kopplung zum Einsatz kommen. In diesem Falle ist die Ladeeinheit nicht mit einer Ladespule, sondern beispielsweise mit einem Oszillator zum Erzeugen eines hochfrequenten Ladestroms sowie einer ersten Kondensatorfläche ausgerüstet. Die behälterseitigen Kopplungselemente verfügen dementsprechend über eine zweite, mit der ersten Kondensatorfläche kapazitiv koppelbare Kondensatorfläche und einen Gleichrichter.Furthermore, capacitive coupling can also be used instead of the inductive coupling shown here. In this case, the charging unit is not equipped with a charging coil, but rather with, for example, an oscillator for generating a high-frequency charging current and a first capacitor surface. The container-side coupling elements accordingly have a second capacitor surface that can be capacitively coupled to the first capacitor surface, as well as a rectifier.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
Druckgasflaschecompressed gas cylinder
22
FlaschenkorpusBottle body
33
Schulterabschnittshoulder section
44
HalsringgewindeNeck ring thread
55
Außengewindeexternal thread
66
Innengewindeinternal thread
77
Flaschenventilcylinder valve
88
Ventilspindelvalve spindle
99
GasausgangGas outlet
1010
Flaschenkopfbottle head
1111
GehäuseHousing
1212
Bodenplattebase plate
1313
Kragenabschnittcollar section
1414
--
1515
EntnahmeanschlussWithdrawal connection
1616
Druckreglerpressure regulator
1717
AnzeigeeinheitDisplay unit
1818
Sende- und EmpfangseinheitTransmitting and receiving unit
1919
SteuereinheitControl unit
2020
elektrische Versorgungseinheitelectrical supply unit
2121
BedienelementControl element
2222
Handradhandwheel
2323
TragegriffCarrying handle
2424
--
2525
Anschlussleitungconnecting cable
2626
Batteriebattery
2727
Kopplungsspulecoupling coil
2828
GleichrichterRectifier
2929
FüllwerkFilling station
3030
Induktive LadeeinheitInductive charging unit
3131
Versorgungsleitungsupply line
3232
KupplungsanschlussCoupling connection
3333
LadespuleCharging coil
3434
Stromleitungpower line
3535
WechselstromquelleAC power source

Claims (11)

Gasbehälter, der mit einem Entnahmeanschluss (15), mit wenigstens einer elektronischen Funktionskomponente (16, 17, 18) und mit einer elektrischen Versorgungseinheit (20) zum Versorgen der wenigstens einen elektronischen Funktionskomponente (16, 17, 18) mit elektrischem Strom ausgerüstet ist, dadurch gekennzeichnet,
dass die elektrische Versorgungseinheit (20) des Gasbehälters (1) mit einer wiederaufladbaren Batterie (26) und mit induktiven oder kapazitiven Kopplungselementen (27, 28) zum drahtlosen Laden der Batterie (26) ausgerüstet ist.Gas container which is equipped with a withdrawal connection (15), with at least one electronic functional component (16, 17, 18) and with an electrical supply unit (20) for supplying the at least one electronic functional component (16, 17, 18) with electrical current, characterized in that
that the electrical supply unit (20) of the gas container (1) is equipped with a rechargeable battery (26) and with inductive or capacitive coupling elements (27, 28) for wirelessly charging the battery (26). Gasbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Versorgungseinheit (20) mit induktiven Kopplungselementen ausgerüstet ist, eine Kopplungsspule (27) und einen Gleichrichter (28) umfassen.Gas container according to claim 1, characterized in that the electrical supply unit (20) is equipped with inductive coupling elements, comprising a coupling coil (27) and a rectifier (28). Gasbehälter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als elektronische Funktionskomponente/n ein Messgerät, ein Druckregler (16), eine Anzeigeeinheit (17) zum Anzeigen gemessener oder eingegebener Parameter, eine Sende- und Empfangseinheit (18) oder eine Kombination aus mehreren dieser Funktionskomponenten (16, 17, 18) vorgesehen ist/sind.Gas container according to claim 1 or 2, characterized in that a measuring device, a pressure regulator (16), a display unit (17) for displaying measured or input parameters, a transmitting and receiving unit (18) or a combination of several of these functional components (16, 17, 18) is/are provided as the electronic functional component(s). Gasbehälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass elektronische Kontrollmittel vorgesehen sind, mittels dessen der Ladezustand der Batterie (26) und/oder das Bestehen einer zum Laden der Batterie (26) hinreichenden induktiven oder kapazitiven Kopplung erfasst und angezeigt werden kann.Gas container according to one of the preceding claims, characterized in that electronic control means are provided by means of which the state of charge of the battery (26) and/or the existence of an inductive or capacitive coupling sufficient to charge the battery (26) can be detected and displayed. Gasbehälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als elektronische Funktionskomponente eine Steuereinheit (19) vorgesehen ist, die so eingerichtet ist, dass beim Fließen eines Ladestroms automatisch ein Funktionstest der elektronischen Funktionskomponenten (15, 16, 17, 18, 19) durchgeführt wird.Gas container according to one of the preceding claims, characterized in that a control unit (19) is provided as the electronic functional component, which is designed such that a functional test of the electronic functional components (15, 16, 17, 18, 19) is automatically carried out when a charging current flows. Gasbehälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als elektronische Funktionskomponente eine Steuereinheit (19) vorgesehen ist, die so eingerichtet ist, dass beim Fließen eines Ladestroms automatisch Informationen über den Ladevorgang gewonnen und diese Informationen, zusammen mit Informationen über den Gasbehälter (1), über eine Sende- und Empfangseinheit (18) einer Leitstelle übermittelt werden.Gas container according to one of the preceding claims, characterized in that a control unit (19) is provided as the electronic functional component, which control unit is configured such that when a charging current flows, information about the charging process is automatically obtained and this information, together with information about the gas container (1), is transmitted to a control center via a transmitting and receiving unit (18). Gasbehälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Ausbildung als eine mit einem Flaschenkopf (10) ausgerüstete Druckgasflasche (1), bei welcher der Entnahmeanschluss (15), die wenigstes eine elektronische Funktionskomponente (16, 17, 18) und die elektrische Versorgungseinheit (20) in einem Gehäuse (11) des Flaschenkopfs (10) integriert sind.Gas container according to one of the preceding claims, characterized by the design as a compressed gas cylinder (1) equipped with a cylinder head (10), in which the withdrawal connection (15), the at least one electronic functional component (16, 17, 18) and the electrical supply unit (20) are integrated in a housing (11) of the cylinder head (10). Ladeeinrichtung zum Laden der Batterie (23) eines Gasbehälters (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die mit einer induktiven oder kapazitiven Ladeeinheit (30) ausgerüstet ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Ladeeinheit (30) in einem Füllwerk (29) oder in einem kundenseitigen Gasversorgungssystem derart angeordnet ist, dass beim Anschließen des Gasbehälters (1) mit seinem Entnahmeanschluss (15) an eine Versorgungsleitung (31) des Füllwerks oder an eine Entnahmeleitung des kundenseitigen Gasversorgungssystems eine induktive oder kapazitive Kopplung zwischen Ladeeinheit (30) und den behälterseitigen Kopplungselementen (27, 28) hergestellt wird.Charging device for charging the battery (23) of a gas container (1) according to one of the preceding claims, which is equipped with an inductive or capacitive charging unit (30),
characterized by
that the charging unit (30) is arranged in a filling station (29) or in a customer-side gas supply system in such a way that when the gas container (1) is connected with its withdrawal connection (15) to a supply line (31) of the filling station or to a withdrawal line of the customer-side gas supply system, an inductive or capacitive coupling is established between the charging unit (30) and the container-side coupling elements (27, 28). Ladeeinrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch die Ausbildung als induktive Ladeeinheit (30), die eine an eine Wechselstromquelle (35) angeschlossene, zum induktiven Koppeln mit der Kopplungsspule (27) geeignete Ladespule (33) aufweist.Charging device according to claim 8, characterized by the design as an inductive charging unit (30) which has a charging coil (33) connected to an alternating current source (35) and suitable for inductive coupling with the coupling coil (27). Ladeeinrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladeeinheit (30) fest an der Versorgungsleitung (31) des Füllwerks (29) oder der Entnahmeleitung des Gasversorgungssystems montiert ist.Charging device according to claim 8 or 9, characterized in that the charging unit (30) is fixedly mounted on the supply line (31) of the filling station (29) or the extraction line of the gas supply system. System zum Versorgen von einem Gasbehälter (1) zugeordneten elektronischen Funktionskomponenten (16, 17, 18) mit elektrischem Strom, bestehend aus einem Gasbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und einer Ladeeinrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10.System for supplying electronic functional components (16, 17, 18) associated with a gas container (1) with electrical current, comprising a gas container according to one of claims 1 to 7 and a charging device according to one of claims 8 to 10.
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