DE102021207319A1 - Check valve and control method for controlling a flow of pressurized gas from a pressure tank - Google Patents

Check valve and control method for controlling a flow of pressurized gas from a pressure tank Download PDF

Info

Publication number
DE102021207319A1
DE102021207319A1 DE102021207319.0A DE102021207319A DE102021207319A1 DE 102021207319 A1 DE102021207319 A1 DE 102021207319A1 DE 102021207319 A DE102021207319 A DE 102021207319A DE 102021207319 A1 DE102021207319 A1 DE 102021207319A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
valve
servo valve
servo
main
driver
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
DE102021207319.0A
Other languages
German (de)
Inventor
Andreas Rau
Joachim Soubari
Udo Schaich
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.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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 Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE102021207319.0A priority Critical patent/DE102021207319A1/en
Priority to PCT/EP2022/067500 priority patent/WO2023285117A1/en
Publication of DE102021207319A1 publication Critical patent/DE102021207319A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C13/00Details of vessels or of the filling or discharging of vessels
    • F17C13/04Arrangement or mounting of valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2205/00Vessel construction, in particular mounting arrangements, attachments or identifications means
    • F17C2205/03Fluid connections, filters, valves, closure means or other attachments
    • F17C2205/0302Fittings, valves, filters, or components in connection with the gas storage device
    • F17C2205/0323Valves
    • F17C2205/0326Valves electrically actuated
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2205/00Vessel construction, in particular mounting arrangements, attachments or identifications means
    • F17C2205/03Fluid connections, filters, valves, closure means or other attachments
    • F17C2205/0302Fittings, valves, filters, or components in connection with the gas storage device
    • F17C2205/0382Constructional details of valves, regulators
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2205/00Vessel construction, in particular mounting arrangements, attachments or identifications means
    • F17C2205/03Fluid connections, filters, valves, closure means or other attachments
    • F17C2205/0302Fittings, valves, filters, or components in connection with the gas storage device
    • F17C2205/0382Constructional details of valves, regulators
    • F17C2205/0385Constructional details of valves, regulators in blocks or units
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2221/00Handled fluid, in particular type of fluid
    • F17C2221/01Pure fluids
    • F17C2221/012Hydrogen
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2223/00Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/01Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the phase
    • F17C2223/0107Single phase
    • F17C2223/0123Single phase gaseous, e.g. CNG, GNC
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2223/00Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/03Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the pressure level
    • F17C2223/036Very high pressure (>80 bar)
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2265/00Effects achieved by gas storage or gas handling
    • F17C2265/06Fluid distribution
    • F17C2265/066Fluid distribution for feeding engines for propulsion
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2270/00Applications
    • F17C2270/01Applications for fluid transport or storage
    • F17C2270/0165Applications for fluid transport or storage on the road
    • F17C2270/0168Applications for fluid transport or storage on the road by vehicles
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2270/00Applications
    • F17C2270/01Applications for fluid transport or storage
    • F17C2270/0165Applications for fluid transport or storage on the road
    • F17C2270/0184Fuel cells

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Abstract

Sperrventil (100) zum Kontrollieren eines Druckgasflusses von einem Druckgasbehälter (109) in einen systemseitigen Raum (111), wobei das Sperrventil (100) ein Hauptventil (101), ein Servoventil (103), eine Spule (105) und einen Mitnehmer (107) umfasst. Ferner umfasst die Erfindung ein Steuerungsverfahren (200) zum Steuern eines Druckgasflusses aus einem Drucktank (300) mittels eines Sperrventils (100), ein Drucktanksystem (300) mit einem Sperrventil sowie ein Fahrzeug (200) mit einem Drucktanksystem (300).Check valve (100) for controlling a compressed gas flow from a compressed gas tank (109) into a system-side space (111), the check valve (100) having a main valve (101), a servo valve (103), a coil (105) and a driver (107 ) includes. The invention also includes a control method (200) for controlling a compressed gas flow from a pressure tank (300) by means of a check valve (100), a pressure tank system (300) with a check valve and a vehicle (200) with a pressure tank system (300).

Description

Stand der TechnikState of the art

Wasserstoff wird häufig als Kraftstoff zum Betreiben von Brennstoffzellen aber auch von Verbrennungskraftmaschinen eingesetzt. Da Wasserstoff stark explosionsfähig ist, muss dieser sicher in einem Drucktank gelagert werden. Zum Kontrollieren eines Wasserstoffflusses aus einem Drucktank werden Sperrventile eingesetzt.Hydrogen is often used as a fuel to operate fuel cells but also internal combustion engines. Since hydrogen is highly explosive, it must be stored safely in a pressure tank. Check valves are used to control a flow of hydrogen from a pressure tank.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention

Im Rahmen der vorgestellten Erfindung werden ein Sperrventil, ein Steuerungsverfahren, ein Drucktank und ein Fahrzeug mit den Merkmalen der jeweiligen unabhängigen Patentansprüche vorgestellt. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Sperrventil beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Steuerungsverfahren bzw. dem erfindungsgemäßen Drucktank und dem erfindungsgemäßen Fahrzeug, und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.As part of the presented invention, a check valve, a control method, a pressure tank and a vehicle with the features of the respective independent patent claims are presented. Further features and details of the invention result from the respective dependent claims, the description and the drawings. Features and details that are described in connection with the check valve according to the invention also apply, of course, in connection with the control method according to the invention or the pressure tank according to the invention and the vehicle according to the invention, and vice versa, so that with regard to the disclosure of the individual aspects of the invention, reference is always made to one another will or can become.

Die vorgestellte Erfindung dient insbesondere dazu, eine robuste und verlässliche Kontrolle eines Flusses von Druckgas, insbesondere Wasserstoff, aus einem Drucktank zu ermöglichen.The invention presented serves in particular to enable a robust and reliable control of a flow of compressed gas, in particular hydrogen, from a pressure tank.

Es wird somit in einem ersten Aspekt der vorgestellten Erfindung ein Sperrventil zum Kontrollieren eines Druckgasflusses von einem Druckgasbehälter in einen systemseitigen Raum vorgestellt. Das Sperrventil umfasst ein Hauptventil, ein Servoventil, eine Spule und einen Mitnehmer. Die Spule ist dazu konfiguriert, bei einer Bestromung der Spule mit elektrischem Strom, das Servoventil von einer ersten Servoventilstellung in eine zweite Servoventilstellung zu bewegen, sodass das Servoventil einen Steuerungskanal in dem Hauptventil zwischen einem Steuerraum des Sperrventils und einem systemseitigen Raum freigibt, und ein in dem Steuerraum befindliches Druckgas in den systemseitigen Raum strömt.In a first aspect of the presented invention, a shut-off valve for controlling a compressed gas flow from a compressed gas tank into a system-side space is thus presented. The check valve includes a main valve, a servo valve, a spool, and a follower. The coil is configured to move the servo valve from a first servo valve position to a second servo valve position when the coil is energized with electric current, so that the servo valve releases a control channel in the main valve between a control chamber of the check valve and a system-side chamber, and an in pressurized gas in the control room flows into the system-side room.

Das Servoventil verschließt in der ersten Servoventilstellung den Steuerungskanal gasdicht, insbesondere wasserstoffdicht. Weiterhin gibt das Servoventil in der zweiten Servoventilstellung den Steuerungskanal frei und ist in eine Ventilkammer über dem Servoventil eingefahren.In the first servo valve position, the servo valve closes the control channel in a gas-tight manner, in particular in a hydrogen-tight manner. Furthermore, in the second servo valve position, the servo valve unblocks the control channel and is retracted into a valve chamber above the servo valve.

Der Mitnehmer ist an einer Mitnehmeraufnahme des Servoventils und an einer Hauptventilaufnahme des Hauptventils angeordnet, wobei die Mitnehmeraufnahme einen größeren Querschnitt aufweist als der Mitnehmer, sodass das Servoventil zwischen der ersten Servoventilstellung und einer Servoventilhilfsstellung bewegbar ist, ohne den Mitnehmer zu bewegen.The driver is arranged on a driver receptacle of the servo valve and on a main valve receptacle of the main valve, the driver receptacle having a larger cross section than the driver so that the servo valve can be moved between the first servo valve position and a servo valve auxiliary position without moving the driver.

Das Servoventil gibt in der Servoventilhilfsstellung den Steuerungskanal frei, ist aber noch nicht in die Ventilkammer eingefahren.In the servo valve auxiliary position, the servo valve releases the control channel, but has not yet moved into the valve chamber.

Das Servoventil ist dazu konfiguriert, bei einer Bewegung von der Servoventilhilfsstellung in die zweite Servoventilstellung den Mitnehmer mit in Richtung der Ventilkammer zu bewegen.The servo valve is configured to move the driver in the direction of the valve chamber when moving from the auxiliary servo valve position to the second servo valve position.

Der Mitnehmer ist dazu konfiguriert, eine durch eine Bewegung des Servoventils in die zweite Servoventilstellung bereitgestellte Kraft auf das Hauptventil zu übertragen und das Hauptventil von einer ersten Hauptventilstellung in eine zweite Hauptventilstellung zu bewegen.The follower is configured to transfer a force provided by movement of the servo valve to the second servo valve position to the main valve and to move the main valve from a first main valve position to a second main valve position.

Das Hauptventil verschließt in der ersten Hauptventilstellung einen Hauptkanal, der den Druckgasbehälter mit dem systemseitigen Raum verbindet, gasdicht, und gibt in der zweiten Hauptventilstellung den Hauptkanal frei.In the first main valve position, the main valve closes a main channel, which connects the pressurized gas tank with the system-side space, gas-tight, and opens the main channel in the second main valve position.

Unter einem Sperrventil ist im Kontext der vorgestellten Erfindung ein Absperrventil zum Absperren und Freigeben eines druckgasleitenden Pfades zu verstehen.In the context of the present invention, a shut-off valve is to be understood as a shut-off valve for shutting off and releasing a compressed-gas-conducting path.

Unter einem Druckgasbehälter ist im Kontext der vorgestellten Erfindung ein Raum zu verstehen, in dem ein Gas, insbesondere Wasserstoff mit Hochdruck, insbesondere mit einem Druck bis 1100 bar, gelagert wird.In the context of the presented invention, a pressurized gas container is to be understood as meaning a space in which a gas, in particular hydrogen, is stored at high pressure, in particular at a pressure of up to 1100 bar.

Unter einem systemseitigen Raum ist im Kontext der vorgestellten Erfindung ein Raum zu verstehen, der abströmseitig vom Sperrventil angeordnet ist und üblicherweise Drücke zwischen Atmosphärendruck und Speicherdruck im Druckgasbehälter annehmen kann.In the context of the presented invention, a system-side space is to be understood as a space that is arranged on the outflow side from the check valve and can usually assume pressures between atmospheric pressure and storage pressure in the compressed gas tank.

Unter einem Mitnehmer ist im Kontext der vorgestellten Erfindung ein mechanisches Kopplungselement zum Übertragen einer Kraft von einem ersten beweglichen Bauteil auf ein zweites bewegliches Bauteil zu verstehen.In the context of the presented invention, a driver is to be understood as meaning a mechanical coupling element for transmitting a force from a first movable component to a second movable component.

Die vorgestellte Erfindung basiert auf zwei beweglichen Ventilen, nämlich einem Servoventil, das einen Druckgasfluss und, dadurch bedingt, einen Druckverlauf in dem Sperrventil einstellt, und einem Hauptventil, das einen Druckgasfluss aus dem Sperrventil bzw. durch das Sperrventil einstellt.The presented invention is based on two moveable valves, namely a servo valve, which adjusts a compressed gas flow and, as a result, a pressure profile in the check valve, and a main valve that adjusts a flow of pressurized gas out of or through the check valve.

Erfindungsgemäß wirken das Servoventil und das Hauptventil zusammen, um eine robuste und verlässliche Bewegung des Hauptventils zwischen einer ersten Hauptventilstellung, bspw. einer Sperrstellung und einer zweiten Hauptventilstellung, bspw. einer Freigabestellung, zu ermöglichen.According to the invention, the servo valve and the main valve cooperate to enable robust and reliable movement of the main valve between a first main valve position, e.g. a blocking position, and a second main valve position, e.g. a release position.

Das vorgestellte Sperrventil verbindet über einen Hauptkanal einen Druckgasbehälter, in der Regel einen Drucktank, mit einem systemseitigen Raum, welcher üblicherweise über eine fluidisch leitende Verbindung bspw. ein Brennstoffzellensystem oder eine Verbrennungskraftmaschine mit Brennstoff, insbesondere z.B. Wasserstoff versorgen kann. Zur Anpassung des Druckniveaus z.B. im Brennstoffzellensystem oder einer Verbrennungskraftmaschine werden diese üblicherweise mittelbar über Druckminderer mit dem systemseitigen Raum verbunden. In dem Hauptkanal ist das Hauptventil des Sperrventils beweglich angeordnet, sodass das Hauptventil ein Strömen von Druckgas aus dem Druckgasbehälter in den systemseitigen Raum verhindert bzw. sperrt, wenn sich das Hauptventil in der ersten Hauptventilstellung befindet und bspw. in den Hauptkanal hinein ragt bzw. den Hauptkanal gasdicht verschließt. In der zweiten Hauptventilstellung gibt das Hauptventil eine Strömung von Druckgas aus dem Druckgasbehälter in den systemseitigen Raum frei, was bspw. über eine beabstandete Position zum Hauptkanal erfolgt.The shut-off valve presented connects a compressed gas container, usually a pressure tank, via a main channel to a system-side space, which can usually supply a fuel cell system or an internal combustion engine with fuel, in particular e.g. hydrogen, via a fluidically conductive connection. To adjust the pressure level, e.g. in the fuel cell system or an internal combustion engine, these are usually connected indirectly to the system-side space via pressure reducers. The main valve of the check valve is movably arranged in the main duct, so that the main valve prevents or blocks the flow of compressed gas from the compressed gas tank into the system-side space when the main valve is in the first main valve position and, for example, protrudes into the main duct or the Main channel sealed gas-tight. In the second main valve position, the main valve releases a flow of pressurized gas from the pressurized gas tank into the system-side space, which takes place, for example, via a spaced position from the main channel.

Um ein Bewegen des Hauptventils von der ersten Hauptventilstellung in die zweite Hauptventilstellung zu ermöglichen, umfasst das vorgestellte Sperrventil einen Mitnehmer, der das Servoventil und das Hauptventil mechanisch koppelt, sodass eine Kraft zum Bewegen des Servoventils zumindest teilweise auf das Hauptventil übertragen wird, wenn sich das Servoventil bewegt. Entsprechend bewirkt der Mitnehmer eine Beaufschlagung des Hauptventils mit additiven Kräften, nämlich einer durch eine Bewegung des Servoventils in die zweite Servoventilstellung bereitgestellte Kraft und eine pneumatische Kraft, die sich durch eine Druckdifferenz zwischen einem Steuerraum des Sperrventils und einem aus dem Druckgasbehälter auf das Hauptventil wirkenden Druck ergibt.In order to enable the main valve to be moved from the first main valve position to the second main valve position, the shut-off valve presented comprises a driver which mechanically couples the servo valve and the main valve, so that a force for moving the servo valve is at least partially transmitted to the main valve when the Servo valve moves. Accordingly, the driver causes additive forces to be applied to the main valve, namely a force provided by a movement of the servo valve into the second servo valve position and a pneumatic force which results from a pressure difference between a control chamber of the check valve and a pressure acting on the main valve from the compressed gas tank results.

Aufgrund der additiven Beaufschlagung des Hauptventils mit verschiedenen Kräften wird eine sichere und schnelle Bewegung des Hauptventils von der ersten Hauptventilstellung in die zweite Hauptventilstellung sichergestellt.Due to the additive loading of the main valve with different forces, a safe and rapid movement of the main valve from the first main valve position into the second main valve position is ensured.

Es kann vorgesehen sein, dass die Mitnehmeraufnahme einen Bewegungsraum zum Bewegen des Servoventils unabhängig von dem Mitnehmer umfasst, wobei der Bewegungsraum eine Höhe aufweist, die eine Bewegung des Servoventils von der ersten Servoventilstellung in die Servoventilhilfsstellung ermöglicht.Provision can be made for the driver receptacle to include a movement space for moving the servo valve independently of the driver, the movement space having a height that enables movement of the servo valve from the first servo valve position into the servo valve auxiliary position.

Die erfindungsgemäß vorgesehene Mitnehmeraufnahme kann bspw. eine Bohrung in dem Servoventil bzw. durch das Servoventil sein. In einer weiteren Ausführungsvariante kann die Mitnehmeraufnahme bspw. als Bohrung im bzw. durch das Hauptventil ausgeführt sein. Optional kann die Mitnehmeraufnahme einen Anschlag zum Kontaktieren des Mitnehmers umfassen. Dabei kann der Anschlag eine Form aufweisen, die einer vorgegebenen Übertragungsfunktion zum Übertragen einer Kraft von dem Servoventil auf das Hauptventil entsprechend gewählt ist, sodass die Übertragungsfunktion eine Kennlinie einer Bewegung des Hauptventils von der ersten Hauptventilstellung in die zweite Hauptventilstellung vorgibt.The driver receptacle provided according to the invention can, for example, be a bore in the servo valve or through the servo valve. In a further embodiment variant, the driver receptacle can be designed, for example, as a bore in or through the main valve. Optionally, the driver receptacle can include a stop for contacting the driver. The stop can have a shape that is selected to correspond to a predefined transfer function for transferring a force from the servo valve to the main valve, so that the transfer function specifies a characteristic curve for a movement of the main valve from the first main valve position into the second main valve position.

Um eine bereichsweise unabhängige Bewegung des Servoventils von dem Mitnehmer zu ermöglichen, und bspw. das Servoventil von der ersten Servoventilstellung in die Servoventilhilfsstellung zu bewegen, ohne dass das Hauptventil bewegt wird, kann die Mitnehmeraufnahme einen Bewegungsraum zum Bewegen des Servoventils unabhängig von dem Mitnehmer umfassen. Der Bewegungsraum kann bspw. ein sogenanntes „Spiel“ zwischen dem Mitnehmer und der Mitnehmeraufnahme sein, innerhalb dessen das Servoventil sich unabhängig von dem Mitnehmer bzw. kontaktlos zu dem Mitnehmer bewegen kann.In order to allow the servo valve to move independently of the driver in some areas, and, for example, to move the servo valve from the first servo valve position to the servo valve auxiliary position without the main valve being moved, the driver receptacle can include a movement space for moving the servo valve independently of the driver. The movement space can, for example, be what is known as a “play” between the driver and the driver receptacle, within which the servo valve can move independently of the driver or without contact with the driver.

In einer ersten Ausführungsvariante ist hierbei der Mitnehmer fest mit dem Servoventil verbunden. Entsprechend bewirkt der Bewegungsraum ein sukzessives Öffnen des vorgestellten Sperrventils, da zunächst das Servoventil von der ersten Servoventilstellung in die Servoventilhilfsstellung bewegt wird bis der Mitnehmer mit der Mitnehmeraufnahme in Kontakt kommt und anschließend, nachdem in der Servoventilhilfsstellung ein Druck in dem Steuerraum des Sperrventils minimiert wurde, das Servoventil in die zweite Servoventilstellung bewegt wird und dabei das Hauptventil von der ersten Hauptventilstellung in die zweite Hauptventilstellung zieht bzw. drückt.In a first embodiment, the driver is firmly connected to the servo valve. Accordingly, the movement space causes a gradual opening of the check valve presented, since first the servo valve is moved from the first servo valve position to the servo valve auxiliary position until the driver comes into contact with the driver receptacle and then, after a pressure in the control chamber of the check valve has been minimized in the servo valve auxiliary position, moving the servo valve to the second servo valve position, thereby pulling or pushing the main valve from the first main valve position to the second main valve position.

In einer weiteren Ausführungsvariante kann vorgesehen sein, dass der Mitnehmer fest mit dem Hauptventil verbunden ist.In a further embodiment variant it can be provided that the driver is firmly connected to the main valve.

Eine feste Verbindung, d.h. eine Verbindung ohne sogenanntes „Spiel“ bzw. ohne einen Bewegungsraum zur unabhängigen Bewegung von Hauptventil und Mitnehmer bewirkt eine direkte Übertragung einer durch den Mitnehmer bereitgestellten bzw. übertragenen Kraft auf das Hauptventil, sodass eine Bewegung des Mitnehmers direkt bzw. unmittelbar zu einer Bewegung des Hauptventils führt.A fixed connection, ie a connection without so-called "play" or without a movement space for independent movement of the main valve and driver causes a direct transmission of a force provided or transmitted by the driver to the main valve, so that a movement of the driver leads directly or directly to a movement of the main valve.

Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass der Mitnehmer ein Bolzen ist.Provision can also be made for the driver to be a bolt.

Ein Bolzen, insbesondere ein Metallbolzen hat sich als robust und verlässlich erwiesen und trägt daher zu einer langen Standzeit des vorgestellten Sperrventils bei.A bolt, in particular a metal bolt, has proven to be robust and reliable and therefore contributes to a long service life of the check valve presented.

Alternativ kann vorgesehen sein, dass der Mitnehmer aus einem flexiblen bzw. elastischen Material besteht, um eine bereichsweise unabhängige Bewegung des Servoventils von dem Hauptventil zu ermöglichen.Alternatively, it can be provided that the driver consists of a flexible or elastic material in order to enable a region-wise independent movement of the servo valve from the main valve.

Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass das Sperrventil einen Steuerraum umfasst, der mit dem Steuerungskanal fluidisch leitend verbunden ist, wenn sich das Servoventil in der Servoventilhilfsstellung befindet.Provision can furthermore be made for the shut-off valve to include a control chamber which is fluidically connected to the control channel when the servo valve is in the servo valve auxiliary position.

Ein Steuerraum zur Aufnahme von Druckgas aus dem Druckgasbehälter, der mit dem Steuerungskanal verbunden ist, kann dazu verwendet werden, einen in dem Steuerraum anliegenden Druck durch Abgabe von Druckgas in den Steuerungskanal zu reduzieren und, dadurch bedingt, eine Bewegung des Hauptventils zu ermöglichen. Dazu kann der Steuerraum bspw. zwischen dem Servoventil und dem Hauptventil angeordnet sein. Entsprechend kann das Servoventil dazu verwendet werden, einen Druck in dem Steuerraum einzustellen und dadurch bedingt, eine Bewegung des Hauptventils zu kontrollieren indem das Servoventil den Steuerungskanal verschließt oder freigibt.A control chamber for receiving pressurized gas from the pressurized gas tank, which is connected to the control channel, can be used to reduce a pressure present in the control chamber by releasing pressurized gas into the control channel and, as a result, to enable movement of the main valve. For this purpose, the control chamber can be arranged, for example, between the servo valve and the main valve. Correspondingly, the servo valve can be used to set a pressure in the control chamber and, as a result, to control a movement of the main valve by the servo valve closing or opening the control channel.

Es kann vorgesehen sein, dass das Hauptventil eine gehäuseseitige Hubbegrenzung aufweist, derart, dass der Hauptventilhub kleiner als der Servoventilhub ist und bei vollständig geöffnetem Servoventil sowie vollständig geöffnetem Hauptventil der Servoventilsitz geöffnet bleibt und ein Druckausgleich zwischen Steuerraum und systemseitigem Raum stattfinden kann.Provision can be made for the main valve to have a stroke limiter on the housing such that the main valve stroke is smaller than the servo valve stroke and when the servo valve and the main valve are fully open the servo valve seat remains open and pressure can be equalized between the control chamber and the system-side chamber.

Es kann ebenso vorgesehen sein, dass die pneumatische Trennung des Steuerraums vom Druckgasbehälter über eine Führung zwischen Servoventil und Gehäuse erfolgt.Provision can also be made for the pneumatic separation of the control chamber from the compressed gas tank to take place via a guide between the servo valve and the housing.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführung kann aber die pneumatische Trennung des Steuerraums auch durch übliche Dichtungselemente wie z.B. O-Ringe oder Dichtlippen in der Führung des Hauptventils erfolgen, was eine besonders starke Druckabsenkung im Steuerraum und dadurch auch eine besonders große öffnende Kraftwirkung am Hauptventil ermöglicht. Um in diesem Fall beim Schließvorgang nach Abschalten der magnetischen Kraftwirkung trotzdem ein sicheres Schließen zu gewährleisten muss dann eine alternative pneumatisch drosselnde Verbindung zwischen Steuerraum und Druckgasbehälter vorhanden sein, diese kann aber im Gegensatz zu einer Führung fertigungstechnisch besonders einfach z.B. durch Drosselbohrungen zwischen Hochdruckbereich 109 und Steuerraum erfolgen, z.B. im Hauptventil, im Servoventil oder im Gehäuse.In a further advantageous embodiment, however, the pneumatic separation of the control chamber can also take place using standard sealing elements such as O-rings or sealing lips in the guide of the main valve, which enables a particularly strong pressure drop in the control chamber and thus also a particularly large opening force on the main valve. In order to still ensure safe closing during the closing process after switching off the magnetic force, there must be an alternative pneumatically throttling connection between the control chamber and the compressed gas tank, but in contrast to a guide, this can be particularly simple in terms of production technology, e.g. through throttle bores between the high-pressure area 109 and the control chamber take place, e.g. in the main valve, in the servo valve or in the housing.

Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass das Sperrventil eine Druckfeder umfasst, die dazu konfiguriert ist, das Servoventil in die erste Servoventilstellung und das Hauptventil in die erste Hauptventilstellung zu drücken, wenn die Spule stromfrei ist.It may further be provided that the check valve comprises a compression spring configured to urge the servo valve to the first servo valve position and the main valve to the first main valve position when the coil is de-energized.

Eine Druckfeder ermöglicht eine sichere und zuverlässige Absperrung des Sperrventils auch im Fehlerfall einer elektrischen Versorgung des Sperrventils.A compression spring enables the shut-off valve to be shut off safely and reliably even in the event of a fault in an electrical supply to the shut-off valve.

In einem zweiten Aspekt betrifft die vorgestellte Erfindung ein Steuerungsverfahren zum Steuern eines Druckgasflusses aus einem Drucktank mittels eines Sperrventils. Das Sperrventil umfasst ein Hauptventil, ein Servoventil, eine Spule und einen Mitnehmer. Das Steuerungsverfahren umfasst einen Öffnungsschritt zum Öffnen des Sperrventils, bei dem die Spule mit elektrischem Strom bestromt wird, um das Servoventil von einer ersten Servoventilstellung in eine zweite Servoventilstellung zu bewegen, sodass das Servoventil einen Steuerungskanal in dem Hauptventil zwischen einem Steuerraum des Sperrventils und einem systemseitigen Raum freigibt, und ein in dem Steuerraum befindliches Druckgas in den systemseitigen Raum strömt, wobei ein Mitnehmer, der zwischen dem Servoventil und an dem Hauptventil angeordnet ist, eine zur Bewegung des Servoventils bereitgestellte Kraft auf das Hauptventil überträgt, wenn das Servoventil von der ersten Servoventilstellung in die zweite Servoventilstellung bewegt wird, sodass das Hauptventil von einer ersten Hauptventilstellung in eine zweite Hauptventilstellung bewegt wird und ein Hauptkanal, der einen Druckgasbehälter mit dem systemseitigen Raum verbindet freigegeben wird. Weiterhin umfasst das Steuerungsverfahren einen Absperrschritt zum Absperren des Sperrventils, bei dem die Spule stromfrei geschaltet wird, sodass eine Druckfeder das Servoventil von der zweiten Servoventilstellung in die erste Servoventilstellung bewegt, und das Servoventil den Steuerungskanal in dem Hauptventil gasdicht verschließt, und das Hauptventil den Hauptkanal gasdicht verschließt.In a second aspect, the presented invention relates to a control method for controlling a compressed gas flow from a pressure tank by means of a check valve. The check valve includes a main valve, a servo valve, a spool, and a follower. The control method includes an opening step for opening the blocking valve, in which the coil is energized with electric current to move the servo valve from a first servo valve position to a second servo valve position, so that the servo valve has a control channel in the main valve between a control chamber of the blocking valve and a system-side Space releases, and a pressurized gas in the control space flows into the system-side space, with a driver, which is arranged between the servo valve and on the main valve, transmits a force provided for moving the servo valve to the main valve when the servo valve moves from the first servo valve position is moved to the second servo valve position such that the main valve is moved from a first main valve position to a second main valve position and a main passage connecting a pressurized gas tank to the system side space is released. Furthermore, the control method includes a shut-off step for shutting off the shut-off valve, in which the coil is de-energized so that a compression spring moves the servo valve from the second servo valve position to the first servo valve position, and the servo valve closes the control channel in the main valve in a gas-tight manner, and the main valve closes the main channel sealed gas-tight.

Das vorgestellte Steuerungsverfahren dient insbesondere zum Betrieb des vorgestellten Sperrventils.The control method presented serves in particular to operate the check valve presented.

In einem dritten Aspekt betrifft die vorgestellte Erfindung ein Drucktanksystem mit einer möglichen Ausgestaltung des vorgestellten Sperrventils.In a third aspect, the presented invention relates to a pressure tank system with a possible embodiment of the presented shut-off valve.

In einem vierten Aspekt betrifft die vorgestellte Erfindung ein Fahrzeug mit einer möglichen Ausgestaltung des vorgestellten Drucktanksystems.In a fourth aspect, the presented invention relates to a vehicle with a possible embodiment of the presented pressure tank system.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.Further advantages, features and details of the invention result from the following description, in which exemplary embodiments of the invention are described in detail with reference to the drawings. The features mentioned in the claims and in the description can each be essential to the invention individually or in any combination.

Es zeigen:

  • 1a bis 1f einen Ablauf einer möglichen Ausgestaltung des vorgestellten Steuerungsverfahrens mit einer möglichen Ausgestaltung des vorgestellten Sperrventils,
  • 2 eine mögliche Ausgestaltung des vorgestellten Fahrzeugs mit einer möglichen Ausgestaltung des vorgestellten Drucktanksystems.
Show it:
  • 1a until 1f a sequence of a possible embodiment of the presented control method with a possible embodiment of the presented shut-off valve,
  • 2 a possible embodiment of the presented vehicle with a possible embodiment of the presented pressure tank system.

In 1a ist ein Sperrventil 100 dargestellt. Das Sperrventil 100 umfasst ein Hauptventil 101, ein Servoventil 103, eine Spule 105 und einen Mitnehmer 107, wie in 1a dargestellt.In 1a a check valve 100 is shown. The check valve 100 comprises a main valve 101, a servo valve 103, a spool 105 and a driver 107, as in FIG 1a shown.

Das Hauptventil 101 kontrolliert einen Wasserstofffluss zwischen einem Hochdruckbereich 109, wie bspw. einem Druckgastank und einem systemseitigen Bereich 111, der in einer üblichen Ausführungsvariante bspw. mit einem Brennstoffzellensystem oder einer Verbrennungskraftmaschine verbunden ist, wobei in der Verbindung ein Druckminderer zur einfachen Anpassung des Druckniveaus vorgesehen sein kann.The main valve 101 controls a hydrogen flow between a high-pressure area 109, such as a compressed gas tank, and a system-side area 111, which in a common embodiment variant is connected, for example, to a fuel cell system or an internal combustion engine, with a pressure reducer being provided in the connection for easy adjustment of the pressure level can be.

Zum Öffnen des Hauptventils 101 bzw. zum Ermöglichen eines Flusses von Wasserstoff aus dem Hochdruckbereich 109 in den systemseitigen Bereich 111 wird die Spule 105 bestromt, sodass diese eine elektromagnetische Kraft bereitstellt und das Servoventil 103 nach oben, von einem Steuerungskanal 113 in dem Hauptventil 101 weg, in eine Servoventilhilfsstellung zieht, wie in 1b dargestellt.To open the main valve 101 or to enable a flow of hydrogen from the high-pressure area 109 into the system-side area 111, the coil 105 is energized so that it provides an electromagnetic force and the servo valve 103 upwards, away from a control channel 113 in the main valve 101 , to an auxiliary servo valve position, as in 1b shown.

In der Servoventilhilfsstellung liegt der Mitnehmer 107 an einer Mitnehmeraufnahme 115 des Servoventils 103 an, da die Mitnehmeraufnahme 115 des Servoventils 103 sich in der Servoventilhilfsstellung auf den Mitnehmer 107 geschoben hat bzw. der Mitnehmer 107 derart an einer Mitnehmeraufnahme 115 des Hauptventils 101 angeordnet ist, dass der Mitnehmer 107 die Mitnehmeraufnahme 115 in der Servoventilhilfsstellung kontaktiert und der Mitnehmer 107 die Mitnehmeraufnahme 115 in der ersten Servoventilstellung nicht kontaktiert bzw. der Mitnehmer 107 in der ersten Servoventilstellung beabstandet von der Mitnehmeraufnahme 115 vorliegt. Dazu kann die Mitnehmeraufnahme 115 als Hinterschnitt ausgestaltet sein und einen oberen Teil 117 des Servoventils 103 mit einem unteren Teil 119 des Servoventils 103 verbinden, ohne den Mitnehmer 107 in der ersten Servoventilstellung zu kontaktieren.In the servo valve auxiliary position, driver 107 rests against a driver mount 115 of servo valve 103, since driver mount 115 of servo valve 103 has pushed itself onto driver 107 in the servo valve auxiliary position, or driver 107 is arranged on a driver mount 115 of main valve 101 in such a way that the driver 107 contacts the driver receptacle 115 in the servo valve auxiliary position and the driver 107 does not contact the driver receptacle 115 in the first servo valve position or the driver 107 is spaced apart from the driver receptacle 115 in the first servo valve position. For this purpose, the driver receptacle 115 can be designed as an undercut and connect an upper part 117 of the servo valve 103 to a lower part 119 of the servo valve 103 without contacting the driver 107 in the first servo valve position.

Die durch die Spule 105 bereitgestellte elektromagnetische Kraft zieht das Servoventil 103 zunächst in eine Servoventilhilfsstellung, wie in 1b dargestellt, in der das Servoventil 103 den Steuerungskanal 113 frei gibt, sodass Wasserstoff aus einem Steuerraum 121 des Sperrventils 100 durch den Steuerungskanal 113 in den systemseitigen Bereich 111 strömen kann. Aufgrund des aus dem Steuerraum 121 abströmenden Wasserstoffs verringert sich ein in dem Steuerraum 121 anliegender Druck, wie in 1c angedeutet, und das Servoventil 103 kann weiter in die zweite Servoventilstellung bewegt werden, wie in 1d dargestellt. Entsprechend wirkt der Steuerungskanal 113 als Drossel und steuert, in Verbindung mit dem Steuerraum 121, eine Bewegung des Servoventils 103 und, dadurch bedingt, eine Bewegung des Hauptventils 101. In der zweiten Servoventilstellung ist das Servoventil 103 in eine Ventilkammer 129 eingefahren.The electromagnetic force provided by the coil 105 initially pulls the servo valve 103 into an auxiliary servo valve position, as shown in FIG 1b shown, in which the servo valve 103 releases the control channel 113 so that hydrogen can flow from a control chamber 121 of the check valve 100 through the control channel 113 into the area 111 on the system side. Due to the hydrogen flowing out of the control chamber 121, a pressure present in the control chamber 121 decreases, as shown in FIG 1c indicated, and the servo valve 103 can be further moved to the second servo valve position, as in FIG 1d shown. Accordingly, the control channel 113 acts as a throttle and, in conjunction with the control chamber 121, controls a movement of the servo valve 103 and, as a result, a movement of the main valve 101. In the second servo valve position, the servo valve 103 is retracted into a valve chamber 129.

Sobald das Servoventil 103 den Mitnehmer 107 und, dadurch bedingt, das Hauptventil 101 bewegt, strömt Wasserstoff über einen Hauptkanal 127 aus dem Hochdruckbereich 109 in den systemseitigen Bereich 111, wodurch ein pneumatischer Druck auf das Hauptventil 101 wirkt, sodass das Hauptventil 101 durch additive Kräfte, nämlich eine durch die Spule 105 bereitgestellte elektromagnetische Zugkraft, und eine pneumatische Druckkraft des aus dem Hochdruckbereich 109 strömenden Wasserstoffs, bewegt wird. Dabei kann vorgesehen sein, dass das Hauptventil 101 nur in einem ersten Bereich auf seinem Weg von der ersten Hauptventilstellung in die zweite Hauptventilstellung durch die elektromagnetische Kraft der Spule 105 in Kombination mit der pneumatischen Druckkraft des Wasserstoffs bewegt wird, und in einem zweiten Bereich des Weges des Hauptventils 101 von der ersten Hauptventilstellung in die zweite Hauptventilstellung, lediglich die pneumatische Druckkraft des Wasserstoffs das Hauptventil 101 bewegt. Ebenso kann vorgesehen sein, dass das Hauptventil 103 beispielsweise im Fall gleicher bzw. ähnlicher Druckniveaus im Hochdruckbereich 109 sowie im systemseitigen Bereich 111, also einem Betriebszustand, in dem durch das Steuerraumprinzip keine bzw. nur geringe unterstützende pneumatische Öffnungskräfte am Hauptventil vorhanden sind, auch über rein elektromagnetische Kräfte geöffnet werden kann, welche hierbei vom Servoventil über den Mitnehmer auf das Hauptventil übertragen werden. As soon as the servo valve 103 moves the driver 107 and, as a result, the main valve 101, hydrogen flows via a main channel 127 from the high-pressure area 109 into the system-side area 111, as a result of which pneumatic pressure acts on the main valve 101, so that the main valve 101 is activated by additive forces , namely an electromagnetic tensile force provided by the coil 105, and a pneumatic compressive force of the hydrogen flowing out of the high-pressure region 109, is moved. It can be provided that the main valve 101 is moved only in a first range on its way from the first main valve position to the second main valve position by the electromagnetic force of the coil 105 in combination with the pneumatic pressure force of the hydrogen, and in a second range of the way of the main valve 101 from the first main valve position to the second main valve position, only the pneumatic pressure force of the hydrogen moves the main valve 101. It can also be provided that the main valve 103, for example in the case of the same or similar pressure levels in the high-pressure area 109 and in the system-side area 111, i.e. an operating state in which there are no or only small supporting pneumatic opening forces on the main valve due to the control room principle, also over purely electromagnetic Forces can be opened, which are transferred here from the servo valve via the driver to the main valve.

Insbesondere kann das Servoventil 103 in der zweiten Servoventilstellung derart angeordnet sein, dass eine untere Kante 123 der Mitnehmeraufnahme 115 den Mitnehmer 107 kontaktiert, wie in 1d dargestellt. Dazu kann bspw. eine Bewegungsbahn des Mitnehmers 107 begrenzt bzw. fest vorgegeben sein, sodass der Mitnehmer 107 eine Bewegungsbahn des Servoventils 103 von der ersten Servoventilstellung bzw. der Servoventilhilfsstellung in die zweite Servoventilstellung begrenzt bzw. fest vorgibt.In particular, the servo valve 103 can be arranged in the second servo valve position in such a way that a lower edge 123 of the driver receptacle 115 contacts the driver 107, as in FIG 1d shown. For this purpose, for example, a path of movement of the driver 107 can be limited or fixed, so that the driver 107 limits or fixed a path of movement of the servo valve 103 from the first servo valve position or the auxiliary servo valve position to the second servo valve position.

Um den Wasserstofffluss von dem Hochdruckbereich 109 in den systemseitigen Bereich 111 zu sperren, wird die Bestromung der Spule 105 unterbrochen, sodass das Servoventil 103, wie in 1e dargestellt, aufgrund einer durch eine Druckfeder 131 bereitgestellten Druckkraft aus der zweiten Servoventilstellung eine Schließbewegung in Richtung des Hauptventils 101 ausführt. Sobald das Servoventil 103 das Hauptventil 101 berührt, wird der Steuerungskanal 113 verschlossen und über einen Servoventilsitz eine mechanische Kraft auf das Hauptventil 101 ausgeübt. Zudem steigt der Druck im Steuerraum aufgrund der Befüllung über einen Drosselspalt 133 wieder an. Die Kombination aus Druckfeder 131, die über den Servoventilsitz mechanisch eine Schließkraft auf das Hauptventil 101 ausübt und gleichzeitiger Befüllung des Steuerraums führt zu einer gemeinsamen Schließbewegung des Verbandes bestehend aus Servoventil 103 und Hauptventil 101, sodass das Hauptventil 101 den Hauptkanal 127 und, dadurch bedingt, einen Austritt von Wasserstoff aus dem Hochdruckbereich 109 sperrt, wie in 1f dargestellt.In order to block the flow of hydrogen from the high-pressure area 109 into the system-side area 111, the energization of the coil 105 is interrupted, so that the servo valve 103, as in 1e shown, performs a closing movement in the direction of the main valve 101 due to a pressure force provided by a compression spring 131 from the second servo valve position. As soon as the servo valve 103 touches the main valve 101, the control channel 113 is closed and a mechanical force is applied to the main valve 101 via a servo valve seat. In addition, the pressure in the control chamber increases again due to the filling via a throttle gap 133 . The combination of compression spring 131, which mechanically exerts a closing force on main valve 101 via the servo valve seat, and simultaneous filling of the control chamber leads to a joint closing movement of the assembly consisting of servo valve 103 and main valve 101, so that main valve 101 blocks main channel 127 and, as a result, blocks an escape of hydrogen from the high-pressure area 109, as in 1f shown.

In 2 ist ein Fahrzeug 200 dargestellt. Das Fahrzeug 200 umfasst ein Drucktanksystem mit einem Sperrventil 100 gemäß 1.In 2 a vehicle 200 is shown. The vehicle 200 includes a pressure tank system with a check valve 100 according to FIG 1 .

Claims (14)

Sperrventil (100) zum Kontrollieren eines Druckgasflusses von einem Druckgasbehälter (109) in einen systemseitigen Raum (111), wobei das Sperrventil (100) umfasst: - ein Hauptventil (101), - ein Servoventil (103), - eine Spule (105), - einen Mitnehmer (107), wobei die Spule (105) dazu konfiguriert ist, bei einer Bestromung der Spule (105) mit elektrischem Strom, das Servoventil (103) von einer ersten Servoventilstellung in eine zweite Servoventilstellung zu bewegen, sodass das Servoventil (103) einen Steuerungskanal (113) in dem Hauptventil (101) zwischen einem Steuerraum (121) des Sperrventils (100) und dem systemseitigen Raum (111) freigibt, und in dem Steuerraum (121) befindliches Druckgas in den systemseitigen Raum (111) strömt, wobei das Servoventil (103) in der ersten Servoventilstellung den Steuerungskanal (113) gasdicht verschließt, und das Servoventil (103) in der zweiten Servoventilstellung den Steuerungskanal (113) freigibt und in eine Ventilkammer (129) über dem Servoventil (103) eingefahren ist, wobei der Mitnehmer (107) und eine Mitnehmeraufnahme (115) so angeordnet sind, dass das Servoventil (103) zwischen der ersten Servoventilstellung und einer Servoventilhilfsstellung bewegbar ist, ohne das Hauptventil (101) zu bewegen, wobei das Servoventil (103) den Steuerungskanal (113) in der Servoventilhilfsstellung freigibt, aber noch nicht in die Ventilkammer (129) eingefahren ist, wobei das Servoventil (103) dazu konfiguriert ist, bei einer Bewegung von der Servoventilhilfsstellung in die zweite Servoventilstellung den Mitnehmer (107) mit in Richtung der Ventilkammer zu bewegen, wobei der Mitnehmer (107) dazu konfiguriert ist, eine durch eine Bewegung des Servoventils (103) in die zweite Servoventilstellung bereitgestellte Kraft auf das Hauptventil (101) zu übertragen und das Hauptventil (101) von einer ersten Hauptventilstellung in eine zweite Hauptventilstellung zu bewegen, wobei das Hauptventil (101) in der ersten Hauptventilstellung einen Hauptkanal (127), der den Druckgasbehälter (109) mit dem systemseitigen Raum (111) verbindet, gasdicht verschließt, und das Hauptventil (101) in der zweiten Hauptventilstellung den Hauptkanal (127) freigibt.Check valve (100) for controlling a flow of pressurized gas from a pressurized gas tank (109) into a system-side space (111), the check valve (100) comprising: - a main valve (101), - a servo valve (103), - a coil (105), - a carrier (107), wherein the coil (105) is configured to move the servo valve (103) from a first servo valve position to a second servo valve position when the coil (105) is energized with electric current, so that the servo valve (103) has a control channel (113) in releases the main valve (101) between a control chamber (121) of the check valve (100) and the system-side chamber (111), and compressed gas in the control chamber (121) flows into the system-side chamber (111), wherein the servo valve (103) in the first servo valve position closes the control channel (113) in a gas-tight manner, and the servo valve (103) releases the control channel (113) in the second servo valve position and is moved into a valve chamber (129) above the servo valve (103), wherein the driver (107) and a driver receptacle (115) are arranged in such a way that the servo valve (103) can be moved between the first servo valve position and an auxiliary servo valve position without moving the main valve (101), wherein the servo valve (103) releases the control channel (113) in the servo valve auxiliary position, but has not yet moved into the valve chamber (129), wherein the servo valve (103) is configured to move the driver (107) in the direction of the valve chamber when moving from the servo valve auxiliary position into the second servo valve position, wherein the driver (107) is configured to transmit a force provided by movement of the servo valve (103) to the second servo valve position to the main valve (101) and to move the main valve (101) from a first main valve position to a second main valve position, wherein the main valve (101) in the first main valve position closes a main channel (127), which connects the compressed gas tank (109) to the system-side space (111), in a gas-tight manner, and the main valve (101) releases the main channel (127) in the second main valve position . Sperrventil (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnehmeraufnahme (115) einen Bewegungsraum zum Bewegen des Servoventils unabhängig von dem Mitnehmer (107) umfasst, wobei der Bewegungsraum eine Höhe aufweist, die eine Bewegung des Servoventils (103) von der ersten Servoventilstellung in die Servoventilhilfsstellung ermöglicht.Check valve (100) after claim 1 , characterized in that the driver receptacle (115) comprises a movement space for moving the servo valve independently of the driver (107), the movement space having a height that allows movement of the servo valve (103) from the first servo valve position to the servo valve auxiliary position. Sperrventil (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitnehmer (107) fest mit dem Hauptventil (101) verbunden ist.Check valve (100) after claim 1 or 2 , characterized in that the driver (107) is firmly connected to the main valve (101). Sperrventil (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitnehmer (107) fest mit dem Servoventil (103) verbunden ist.Check valve (100) after claim 1 or 2 , characterized in that the driver (107) is firmly connected to the servo valve (103). Sperrventil (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitnehmer (107) ein Bolzen ist.Check valve (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the driver (107) is a bolt. Sperrventil (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrventil (100) einen Steuerraum (121) umfasst, der mit dem Steuerungskanal (113) fluidisch leitend verbunden ist, wenn sich das Servoventil (103) in der Servoventilhilfsstellung befindet.Blocking valve (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the blocking valve (100) comprises a control chamber (121) which is fluidically connected to the control channel (113) when the servo valve (103) is in the servo valve auxiliary position. Sperrventil (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hauptventil (101) eine gehäuseseitige Hubbegrenzung aufweist, derart, dass ein Hauptventilhub kleiner als ein Servoventilhub ist und bei vollständig geöffnetem Servoventil (103) sowie vollständig geöffnetem Hauptventil (101) ein Servoventilsitz geöffnet bleibt und ein Druckausgleich zwischen Steuerraum und systemseitigem Raum stattfinden kann.Check valve (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the main valve (101) has a stroke limiter on the housing such that a main valve stroke is smaller than a servo valve stroke and when the servo valve (103) and the main valve (101) are fully open Servo valve seat remains open and pressure equalization can take place between the control room and the system-side room. Sperrventil (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine pneumatische Trennung des Steuerraums vom Druckgasbehälter über eine Führung zwischen Servoventil und Gehäuse erfolgt.Check valve (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the control chamber is pneumatically separated from the compressed gas tank via a guide between the servo valve and the housing. Sperrventil (100) nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass eine pneumatische Trennung des Steuerraums in einem Führungsbereich des Hauptventils durch ein Dichtungselement, insbesondere. O-Ringe, Dichtlippen oder Membranen erfolgt.Check valve (100) according to one of Claims 1 - 7 , characterized in that a pneumatic separation of the control chamber in a guide area of the main valve by a sealing element, in particular. O-rings, sealing lips or membranes. Sperrventil (100) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrventil eine pneumatisch drosselnde Verbindung zwischen Steuerraum und Druckgasbehälter umfasst.Check valve (100) after claim 9 , characterized in that the shut-off valve comprises a pneumatically throttling connection between the control chamber and the compressed gas tank. Sperrventil (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrventil (100) eine Druckfeder (131) umfasst, die dazu konfiguriert ist, das Servoventil (103) in die erste Servoventilstellung und das Hauptventil (101) in die erste Hauptventilstellung zu drücken, wenn die Spule (105) stromfrei ist.Blocking valve (100) according to any one of the preceding claims, characterized in that the blocking valve (100) comprises a compression spring (131) which is configured to move the servo valve (103) to the first servo valve position and the main valve (101) to the first main valve position to press when the coil (105) is de-energized. Steuerungsverfahren (200) zum Steuern eines Druckgasflusses aus einem Drucktank (300) mittels eines Sperrventils (100), wobei das Sperrventil (100) umfasst: - ein Hauptventil (101), - ein Servoventil (103), - eine Spule (105), - einen Mitnehmer (107), wobei das Steuerungsverfahren (200) umfasst: - einen Öffnungsschritt (201) zum Öffnen des Sperrventils (100), bei dem die Spule (105) mit elektrischem Strom bestromt wird, um das Servoventil (103) von einer ersten Servoventilstellung in eine zweite Servoventilstellung zu bewegen, sodass das Servoventil (103) einen Steuerungskanal (113) in dem Hauptventil (101) zwischen einem Steuerraum (115) des Sperrventils (100) und einem systemseitigen Raum (111) freigibt, und in dem Steuerraum (115) befindliches Druckgas in den systemseitigen Raum (111) strömt, wobei ein Mitnehmer (107), der an dem Servoventil (103) und an dem Hauptventil (101) angeordnet ist, eine zur Bewegung des Servoventils (103) bereitgestellte Kraft auf das Hauptventil (101) überträgt, wenn das Servoventil (103) von der ersten Servoventilstellung in die zweite Servoventilstellung bewegt wird, sodass das Hauptventil (101) von einer ersten Hauptventilstellung in eine zweite Hauptventilstellung bewegt wird und ein Hauptkanal (127), der den Druckgasbehälter (109) mit dem systemseitigen Raum (111) verbindet, freigegeben wird, - einen Absperrschritt (203) zum Absperren des Sperrventils (100), bei dem die Spule (105) stromfrei geschaltet wird, sodass eine Druckfeder (131) das Servoventil (103) von der zweiten Servoventilstellung in die erste Servoventilstellung bewegt, und das Servoventil (103) den Steuerungskanal (113) in dem Hauptventil (101) gasdicht verschließt, und das Hauptventil (101) den Hauptkanal (127) gasdicht verschließt.Control method (200) for controlling a flow of compressed gas from a pressure tank (300) by means of a check valve (100), the check valve (100) comprising: - a main valve (101), - a servo valve (103), - a coil (105), - a driver (107), the control method (200) comprising: - an opening step (201) for opening the check valve (100), in which the coil (105) is energized with electric current in order to move the servo valve (103) from a first servo valve position to a second servo valve position, so that the servo valve (103) releases a control channel (113) in the main valve (101) between a control chamber (115) of the check valve (100) and a system-side chamber (111), and compressed gas in the control chamber (115) flows into the system-side chamber (111), wherein a driver (107), which is arranged on the servo valve (103) and on the main valve (101), transmits a force provided to move the servo valve (103) to the main valve (101) when the servo valve (103) is driven by the first Servo valve position is moved to the second servo valve position, so that the main valve (101) is moved from a first main valve position to a second main valve position and a main channel (127) that connects the compressed gas tank (109) to the sy stem-side space (111) connects, is released, - a shut-off step (203) for shutting off the shut-off valve (100), in which the coil (105) is de-energized so that a compression spring (131) moves the servo valve (103) from the second servo valve position to the first servo valve position, and the servo valve ( 103) closes the control channel (113) in the main valve (101) in a gas-tight manner, and the main valve (101) closes the main channel (127) in a gas-tight manner. Drucktanksystem (300) mit einem Sperrventil (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 11.Pressure tank system (300) with a check valve (100) according to one of Claims 1 until 11 . Fahrzeug (200) mit einem Drucktanksystem (300) nach Anspruch 13.Vehicle (200) with a pressure tank system (300). Claim 13 .
DE102021207319.0A 2021-07-12 2021-07-12 Check valve and control method for controlling a flow of pressurized gas from a pressure tank Pending DE102021207319A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021207319.0A DE102021207319A1 (en) 2021-07-12 2021-07-12 Check valve and control method for controlling a flow of pressurized gas from a pressure tank
PCT/EP2022/067500 WO2023285117A1 (en) 2021-07-12 2022-06-27 Shut-off valve and control method for controlling a pressurized gas flow from a pressurized tank

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021207319.0A DE102021207319A1 (en) 2021-07-12 2021-07-12 Check valve and control method for controlling a flow of pressurized gas from a pressure tank

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102021207319A1 true DE102021207319A1 (en) 2023-01-12

Family

ID=82361252

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102021207319.0A Pending DE102021207319A1 (en) 2021-07-12 2021-07-12 Check valve and control method for controlling a flow of pressurized gas from a pressure tank

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102021207319A1 (en)
WO (1) WO2023285117A1 (en)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH661107A5 (en) * 1985-03-22 1987-06-30 Sulzer Ag PILOT VALVE.
JP4072865B2 (en) * 2006-03-02 2008-04-09 株式会社カワサキプレシジョンマシナリ Valve device
JP2013053660A (en) * 2011-09-02 2013-03-21 Kawasaki Heavy Ind Ltd Bidirectional normally closed gas valve device, and high pressure gas filling/output system provided therewith
KR101821597B1 (en) * 2016-05-10 2018-01-26 영도산업 주식회사 Solenoid Valve for Fluid Control

Also Published As

Publication number Publication date
WO2023285117A1 (en) 2023-01-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102018216874B4 (en) pneumatic valve
EP3189240B1 (en) Hydraulic actuator with a spring actuated fail-safe position
DE102008011573A1 (en) Electromagnetic actuator and valve
DE102007034927A1 (en) Method for controlling or regulating a vacuum valve
DE102011101187A1 (en) pressure reducer
WO2018007068A1 (en) Valve for injecting gaseous fuel
EP2333303A2 (en) Pressure regulating valve for regulating the pressure in a high pressure fuel reservoir of a combustion engine
DE102005020362A1 (en) Control method for volume flow and pressure regulation of motor vehicle internal combustion engine fuel feed uses common actuator for respective valves
WO2015154923A1 (en) Pressure accumulator device for a motor vehicle fuel injection system, and method for operating a pressure accumulator device of said type
DE102021207319A1 (en) Check valve and control method for controlling a flow of pressurized gas from a pressure tank
DE102020206678A1 (en) Shut-off valve for a pressurized gas tank, pressurized gas tank
DE102020201364A1 (en) Tank device for storing a gaseous medium
EP1135639A1 (en) Directly controlled magnetic valve
DE102021207320A1 (en) Check valve and control method for controlling hydrogen flow from a pressure tank
DE102008039420A1 (en) Control fluid valve
DE102017210351A1 (en) Proportional valve for controlling a gaseous medium and fuel cell assembly
EP4217640A1 (en) Tank device for storing a gaseous medium, comprising a valve device
DE102016225580A1 (en) Device for metering a gaseous fuel to an injector
DE102016220684A1 (en) Adjustment device for a valve
EP3032090B1 (en) Switching or pressure control valve for a fuel injection system
EP3489558A2 (en) Modular safety valve
DE102017210355A1 (en) Proportional valve for controlling a gaseous medium
DE10255524A1 (en) Electromagnetic 3/2-way seat valve with A-compensation has pressure at A-connection applied to rod element surface facing away from sealing element when armature fully retracted
WO2023072505A1 (en) Shut-off valve, and hydrogen tank system comprising shut-off valve
WO2021094102A1 (en) Fuel cell system and method for operating a fuel cell system