AT528595A4 - Gasdosierventil mit Dämpferplatte - Google Patents
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Abstract
Es wird ein Gasdosierventil (1) bereitgestellt, wobei insbesondere der Verschleiß des Gasdosierventils (1) und die durch den Betrieb entstehenden Schwingungen des Gasdosierventils (1) minimiert werden, wobei in einem Ventilgehäuse (2) des Gasdosierventils (1) eine Dämpferplatte (7) aus Kunststoff angeordnet ist, wobei die Dämpferplatte (7) axial gegenüberliegend vom Ventilsitz (3) angeordnet ist, wobei sich zwischen der Dämpferplatte (7) und dem Ventilsitz (3) ein Ventilraum (12) ausbildet, in welchem die Ventilplatte (4) bewegbar ist, und dass die Dämpferplatte (7) eine Anschlagfläche (AF) aufweist, welche der Ventilanschlagfläche (VAF) der Ventilplatte (4) zugewandt ist, wobei in dem geöffneten Zustand des Gasdosierventils (1) die Ventilplatte (4) mit der Ventilanschlagfläche (VAF) an der Anschlagfläche (AF) der Dämpferplatte (7) anliegt und in dem geschlossenen Zustand des Gasdosierventils (1) die Ventilanschlagfläche (VAF) der Ventilplatte (4) von der Anschlagfläche (AF) der Dämpferplatte (7) beabstandet ist.
Description
GASDOSIERVENTIL MIT DÄMPFERPLATTE
TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
[0001] Die gegenständliche Erfindung betrifft ein Gasdosierventil umfassend ein Ventilgehäuse, wobei in dem Ventilgehäuse ein Ventilsitz und eine Ventilplatte angeordnet sind, wobei der Ventilsitz zumindest eine Durchströmöffnung aufweist und die Ventilplatte eine Dichtfläche aufweist, wobei die Dichtfläche der Ventilplatte dem Ventilsitz zugewandt ist und dazu ausgebildet ist, mit dem Ventilsitz zusammenzuwirken, um zum Dosieren eines Gases mit dem Gasdosierventil die zumindest eine Durchströmöffnung des Ventilsitzes in einem geöffneten Zustand des Gasdosierventils freizugeben und in einem geschlossenen Zustand des Gasdosierventils zu verschließen, wobei im Ventilgehäuse weiters ein Elektromagnet und ein bewegbarer Magnetanker angeordnet sind, wobei der Magnetanker mit der Ventilplatte verbunden ist und der Magnetanker ausgebildet ist, im Betrieb des Gasdosierventils mit dem Elektromagneten zusammenzuwirken, um die mit dem Magnetanker verbundene Ventilplatte zum Dosieren des Gases zu bewegen, wobei die Ventilplatte axial gegenüberliegend der Dichtfläche eine Ventilanschlagfläche aufweist.
STAND DER TECHNIK
[0002] Gasdosierventile werden zum Steuern einer Fördermenge eines gasförmigen Arbeitsmediums, z.B. Erdgas oder Wasserstoff, verwendet. In einem Ventilgehäuse des Gasdosierventils ist ein Ventilsitz mit zumindest einer Durchströmöffnung, üblicherweise eine Mehrzahl an Durchströmöffnungen, für das gasförmige Arbeitsmedium vorgesehen. Der Ventilsitz wird mittels einer Ventilplatte abgedeckt, um die Durchströmöffnungen, und damit das Gasdosierventil, zu schließen. Zum Öffnen des Gasdosierventils wird die Ventilplatte vom Ventilsitz abgehoben.
[0003] Die Ventilplatte umfasst üblicherweise eine Mehrzahl an konzentrisch angeordneten Dichtringen, welche über radiale Stege miteinander verbunden sind, wobei sich dazwischen ebenfalls Durchströmöffnungen für das gasförmige Arbeitsmedium ausbilden, welche vorzugsweise in gleicher Form wie die Durchströmöffnungen des Ventilsitzes vorgesehen sind.
[0004] Im Ventilgehäuse eines elektromagnetisch betätigten Gasdosierventils ist zudem ein Magnetanker vorgesehen, welcher mit der Ventilplatte verbunden ist. Weiters ist ein Elektromagnet im Ventilgehäuse des Gasdosierventils vorgesehen, welcher dazu ausgebildet ist, bei Versorgung mit elektrischer Energie mit dem Magnetanker magnetisch zusammenzuwirken und den Magnetanker dadurch zu bewegen. Durch die Verbindung des Magnetankers mit der Ventilplatte wird diese ebenfalls bewegt, wodurch die Ventilplatte vom Ventilsitz abgehoben wird und die Durchströmöffnungen für das Dosieren des gasförmigen Arbeitsmediums somit freigibt. Die Rückstellung der Ventilplatte erfolgt üblicherweise mittels einer Rückstellfeder, die auf die Ventilplatte wirkt.
[0005] Um Kontakt zwischen Magnetanker und der sensiblen aktiven Oberfläche des Elektromagneten zu vermeiden, ist bekanntlich ein Ventilplattenanschlag für die Ventilplatte vorgesehen. Nachteilig ist dabei jedoch, dass die Ventilplatte und der Ventilplattenanschlag aufgrund der hohen Belastungen relativ schnell verschleißen können und es auf Grund des Aufpralls zu Schwingungen im Gasdosierventil kommen kann, welche insbesondere als störendes Geräusch in die Umgebung des Gasdosierventils emittiert wird. Somit kann es nicht nur zu Funktionsstörungen des Gasdosierventils kommen, wenn die Ventilplatte oder der Ventilplattenanschlag zu stark verschleißt, sondern auch zu einem belastenden Geräuschpegel während des Betriebs des Gasdosierventils.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
[0006] Es ist eine Aufgabe der gegenständlichen Erfindung, den Betrieb eines Gasdosierventil zu optimieren, insbesondere den Verschleiß des Gasdosierventils zu verringern und die durch den Betrieb entstehenden Schwingungen des Gasdosierventils, welche insbesondere als Schal-
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lemissionen den Geräuschpegel des Gasdosierventils beeinflussen, zu minimieren.
[0007] Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass im Ventilgehäuse weiters eine Dämpferplatte aus Kunststoff angeordnet ist, wobei die Dämpferplatte axial gegenüberliegend vom Ventilsitz angeordnet ist, wobei sich zwischen der Dämpferplatte und dem Ventilsitz ein Ventilraum ausbildet, in welchem die Ventilplatte bewegbar ist, und dass die Dämpferplatte eine Anschlagfläche aufweist, welche der Ventilanschlagfläche der Ventilplatte zugewandt ist, wobei in dem geöffneten Zustand des Gasdosierventils die Ventilplatte mit der Ventilanschlagfläche an der Anschlagfläche der Dämpferplatte anliegt und in dem geschlossenen Zustand des Gasdosierventils die Ventilanschlagfläche der Ventilplatte von der Anschlagfläche der Dämpferplatte beabstandet ist.
[0008] Die Dämpferplatte aus Kunststoff sorgt als Ventilplattenanschlag für eine bessere Dämpfung der Ventilplatte im Betrieb des Gasdosierventils und damit für geringeren Verschleiß. Bei Anschlägen der Ventilplatte wird zudem die Ausbreitung von Schwingungen im Gasdosierventil an sich verringert, wodurch die Geräuschentwicklung und somit Schallemissionen an die Umgebung reduziert werden, aber auch die Materialermüdung wird verbessert. Durch das (voll-)flächige Abstützen der Ventilplatte an der Dämpferplatte wird die Biegebelastung der Platte reduziert. Dies ermöglicht eine Reduktion der Plattendicke und folglich eine Reduktion der bewegten Masse, was für eine bessere Ventildynamik sorgt (schnelleres Öffnen und Schließen). Durch die stationäre Dämpferplatte gibt es im Vergleich zu bewegten Dämpfungselemente auch keine Relativbewegung, was den Verschleiß minimiert. Weiters kann auf eine teure Beschichtung des Ventilplattenanschlags verzichtet werden, was besonders im Trockenlauf des Gasdosierventils relevant ist.
[0009] Vorzugsweise ist der Kunststoff der Dämpferplatte faserverstärkt, vorzugsweise mit Kohlefaser, Glasfaser oder Mineralfaser. Besonders bevorzugt ist als der faserverstärkte Kunststoff der Dämpferplatte Polyphenylensulfid oder Polyetheretherketon vorgesehen. Dadurch ergibt sich eine große Auswahl an Kunststoffen, wodurch unterschiedliche Ausführungsformen denkbar sind.
[0010] In einer bevorzugten Ausführungsform des Gasdosierventils ist der Ventilsitz zweigeteilt als eine Ventilsitzplatte und eine Ventilsitzstützplatte ausgeführt. Dadurch wird ebenfalls der allgemeine Verschleiß des Gasdosierventils verringert, da nur die Ventilsitzplatte, welche mit der Ventilplatte zusammenwirkt, getauscht werden kann und die Ventilsitzstützplatte wiederverwendet werden kann.
[0011] Vorzugsweise ist ein Spannelement für die Dämpferplatte vorgesehen, welches die Dämpferplatte mit dem Ventilsitz verbindet und gegeneinander verspannt. Dadurch werden insbesondere thermische und relaxationsbedingte Setzverluste der Dämpferplatte in einfacher Weise ausgeglichen.
[0012] In einer bevorzugten Ausführungsform ist als das Spannelement für die Dämpferplatte zumindest eine Schraube mit einer Tellerfeder vorgesehen, wobei die Tellerfeder axial zwischen einem Schraubenkopf der zumindest eine Schraube und dem Ventilsitz angeordnet ist. Die Tellerfeder kann an unterschiedlichen Stellen axial entlang der Schraube vorgesehen sein, wodurch der Aufbau des Gasdosierventils unterschiedlich ausgestaltet werden kann.
[0013] Alternativ ist als das Spannelement eine Spannscheibe umfasst, wobei die Spannscheibe an einer der Anschlagfläche abgewandten Seite der Dämpferplatte anliegt und die Spannscheibe, die Dämpferplatte und der Ventilsitz gemeinsam, vorzugsweise mittels zumindest einer Schraube mit einer Tellerfeder, verbunden und gegeneinander verspannt sind. Die Spannscheibe sorgt für eine gleichmäßiger Verteilung der Vorspannung auf die Dämpferplatte.
[0014] In einer bevorzugten Ausführungsform des Gasdosierventils ist axial zwischen der Dämpferplatte und dem Ventilsitz oder axial zwischen der Spannscheibe und dem Ventilsitz ein Hubring angeordnet ist, wobei der Hubring eine vordefinierte Dicke aufweist, um einen Hub der Ventilplatte im Ventilraum zu definieren. Über die Dicke des Hubrings kann je nach Ausführungsform und Anwendung des Gasdosierventils in einfacher und flexibler Weise der Ventilraum angepasst und
somit der Hub der Ventilplatte eingestellt werden.
[0015] Vorzugsweise ist der Verbund aus zumindest der Dämpferplatte, dem Ventilsitz und der Ventilplatte mit verbundenem Magnetanker lösbar, vorzugsweise über den Ventilsitz, besonders bevorzugt über die Ventilsitzstützplatte, mit dem Ventilgehäuse verbunden. Im Zuge eines Services oder von Wartungsarbeiten am Gasdosierventil kann damit der gesamte Verbund einfach und schnell getauscht werden.
[0016] In einer bevorzugten Ausführungsform des Gasdosierventils ist die Dämpferplatte axial zwischen der Ventilplatte und dem Elektromagneten angeordnet und die Dämpferplatte weist eine zentrische Führungsausnehmung auf, durch welche sich der Magnetanker erstreckt, wobei die zentrische Führungsausnehmung ausgelegt ist einen vorgegebenen radialen Versatz des Magnetankers und der mit dem Magnetanker verbundenen Ventilplatte zu begrenzen, sodass im geschlossenen Zustand des Gasdosierventils trotz radial versetzter Ventilplatte die zumindest eine Durchströmöffnung des Ventilsitzes verschlossen ist. Die Dämpferplatte dient so gleichzeitig als Führung für den Magnetanker, wobei im Fehlerfall die Dämpferplatte als eine Art Notlager („fail safe“) dient.
[0017] Vorzugsweise ist in der Dämpferplatte zumindest eine Ausnehmung vorgesehen, in welcher eine Führungsfeder für die Ventilplatte angeordnet ist, wobei die Führungsfeder mit der Ventilplatte verbunden ist und die Führungsfeder ausgebildet ist, die Ventilplatte mit einer Federkraft zu beaufschlagen und in den geschlossenen Zustand des Gasdosierventils vorzuspannen. Dies verbessert die Dichtheit des Gasdosierventils im geschlossenen Zustand.
[0018] In einer bevorzugten Ausführungsform des Gasdosierventils ist axial zwischen der Dämpferplatte und dem Elektromagneten oder zwischen der Spannscheibe und dem Elektromagneten ein Distanzring angeordnet, wobei der Elektromagnet axial beweglich in dem Ventilgehäuse angeordnet ist und dass eine Rückstellfeder für den Elektromagneten im Ventilgehäuse vorgesehen ist, welche ausgebildet ist, den Elektromagneten mit einer Federkraft zu beaufschlagen, um diesen gegen den Distanzring zu spannen. Damit können insbesondere Höhenschwankungen auf Grund von thermischen und relaxationsbedingten Setzverlusten der Dämpferplatte ausgeglichen werden und ein Lockerwerden der einzelnen Bauteile im Gasdosierventil wird verhindert.
FIGURENBESCHREIBUNG
[0019] Die gegenständliche Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 3 näher erläutert, die beispielhaft, schematisch und nicht einschränkend vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung zeigen. Dabei zeigt
[0020] Fig. 1 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Gasdosierventils, [0021] Fig. 2 eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform des Gasdosierventils, und [0022] Fig. 3 eine bevorzugte Ausführungsform der Dämpferplatte.
[0023] In Fig.1 ist eine Schnittansicht einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gasdosierventils 1 dargestellt. Das Gasdosierventil 1 umfasst grundsätzlich ein Ventilgehäuse 2, wobei in dem Ventilgehäuse 2 ein Ventilsitz 3, eine Ventilplatte 4, ein Elektromagnet 5, ein Magnetanker 6 und eine Dämpferplatte 7 angeordnet sind.
[0024] Das Gasdosierventil 1 weist einen Gaseinlass E und einen Gasauslass A auf, wobei der Gaseinlass E und der Gasauslass A in dem Ventilgehäuse 2 durch zumindest einen Strömungskanal 15 verbunden sind. Der Gaseinlass E und einen Gasauslass A kann grundsätzlich an einer beliebigen Stelle des Ventilgehäuses 2 angeordnet sein. Durch das Zusammenwirken der Ventilplatte 4 des Gasdosierventils 1 mit dem Ventilsitz 3 wird der Strömungskanal 15 in einem geöffneten Zustand des Gasdosierventils 1 freigegeben und in einem geschlossenen Zustand des Gasdosierventils 1 wird der Strömungskanal 15 geschlossen. Dadurch wird mit dem Gasdosierventil 1 über die Öffnungszeit (in Abhängigkeit vom Gasdruck und dem gasförmigen Arbeitsmedium) ein gasförmiges Arbeitsmedium, wie etwa Erdgas oder Wasserstoff, dosiert und eine dosierte Menge des gasförmigen Arbeitsmediums am Gasauslass A abgegeben (beispielsweise in
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einen Verbrennungsraum eines Verbrennungsmotors).
[0025] In der Ausführungsform nach Fig. 1 und 2, ist an einem axialen Ende des Ventilgehäuses 2 der Gaseinlass E des Gasdosierventils 1 vorgesehen. An einem gegenüberliegenden axialen Ende des Ventilgehäuses 2 ist vorzugweise der Ventilsitz 3 angeordnet, welcher den Gasauslass A des Gasdosierventils 1 bildet. Der Ventilsitz 3 weist dazu zumindest eine Durchströmöffnung 30 auf, welche durch Zusammenwirken mit der Ventilplatte 4 freigegeben oder verschlossen wird. Je nach Ausführungsform kann eine sinnvolle Anzahl an Durchströmöffnungen 30 vorgesehen sein, welche einen möglichst großen Strömungsquerschnitt bilden, um das Durchströmen einer möglichst großen Gasmenge zu ermöglichen.
[0026] Der Ventilsitz 3 des erfindungsgemäßen Gasdosierventils 1 ist vorzugsweise zweigeteilt mit einer Ventilsitzplatte 3a und einer daran axial anliegenden Ventilsitzstützplatte 3b ausgeführt. Dabei wirkt die Ventilsitzplatte 3a mit der Ventilplatte 4 zum Öffnen und Schließen des Gasdosierventils 1 zusammen. In diesem Fall weist jeweils die Ventilsitzstützplatte 3b und die Ventilsitzplatte 3a Durchströmöffnungen für das gasförmige Arbeitsmedium auf.
[0027] Der Ventilsitz 3 ist mit dem Ventilgehäuse 2 vorzugsweise lösbar verbunden, beispielsweise über Schrauben (nicht dargestellt). Im Fall eines zweigeteilten Ventilsitzes 3 ist bevorzugt die Ventilsitzstützplatte 3b mit dem Ventilgehäuse 2 verbunden.
[0028] Das dargestellte Gasdosierventil 1 wird in der dargestellten Ausführungsform axial durchströmt. Es ist aber selbstverständlich ebenfalls möglich, dass das zu dosierende gasförmige Arbeitsmedium an einer geeigneten Stelle im Ventilgehäuse 2 auch durch einen radial ausgeführten Gaseinlass E zugeführt werden könnte oder an einem anders angeordneten Gasauslass A abgegeben wird.
[0029] Die Ventilplatte 4 ist vorzugsweise scheibenförmig ausgeführt und weist an einer ersten Stirnfläche eine Dichtfläche DF auf. Die Dichtfläche DF der Ventilplatte 4 ist in Verwendung dem Ventilsitz 3 zugewandt. Die Dichtfläche DF ist jener Teil der ersten Stirnfläche der Ventilplatte 4, welche im Betrieb des Gasdosierventils 1 mit dem Ventilsitz 3 zusammenwirkt, um das gasförmige Arbeitsmedium durch freigeben oder verschließen der zumindest eine Durchströmöffnung 30 zu dosieren. Der Ventilsitz 3 und die Ventilplatte 4 sind in der Regel aus festem Material gefertigt, z.B. aus Metall, wie beispielsweise Stahl, oder einen faserverstärkten Kunststoff.
[0030] Die Ventilplatte 4 kann in bekannter Weise ebenfalls eine Anzahl an Durchströmöffnungen 40 aufweisen, welche z.B. als eine Anzahl von konzentrischen Dichtringen, die durch radiale, über den Umfang verteilten Stegen miteinander verbunden sind, ausgebildet sind. Die Anzahl an Durchströmöffnungen 40 der Ventilplatte 4 sollten einen möglichst großen Strömungsquerschnitt bieten, um das Durchströmen einer möglichst großen Gasmenge pro Zeiteinheit zu ermöglichen. Die Durchströmöffnungen 40 der Ventilplatte 4 werden durch das Zusammenwirken der Ventilplatte 4 mit dem Ventilsitz 3 in dem geöffneten Zustand des Gasdosierventils 1 freigegeben und in dem geschlossenen Zustand des Gasdosierventils 1 verschlossen.
[0031] Der Magnetanker 6 ist ausgebildet, im Betrieb des Gasdosierventils 1 mit dem Elektromagneten 5 zusammenzuwirken, um die Ventilplatte 4 zum Dosieren des gasförmigen Arbeitsmedium zu bewegen, wobei die Ventilplatte 4 hierfür mit dem Magnetanker 6 verbundenen ist. Wie in Fig. 1 und 2 dargestellt, ist ein axiales Ende des Magnetankers 6, welches vom Elektromagneten 5 abgewandt ist, mit der Ventilplatte 4 verbunden. Vorzugsweise ist die Ventilplatte 4 mit dem Magnetanker 6 über eine zentral angeordnete Schraube 18 verbunden. Damit ist es einerseits einfach möglich, die Ventilplatte 4 zu tauschen. Andererseits ist auf Grund der unterschiedlichen Materialanforderungen von Magnetanker 6 und Ventilplatte 4 diese Art der Verbindung vorteilhaft. Alternativ und falls möglich kann die Ventilplatte 4 mit dem Magnetanker 6 auch anders verbunden sein, insbesondere kraftschlüssig, formschlüssig oder stoffschlüssig, wie verschweißt oder verklebt, sein.
[0032] Die Zuführung von elektrischem Strom für den Elektromagneten 5, um den Magnetanker 6 und die damit verbundene Ventilplatte 4 zu bewegen, kann über einen Anschlussstecker 19 im Ventilgehäuse 2 erfolgen.
[0033] Erfindungsgemäß ist im Ventilgehäuse 2 die Dämpferplatte 7 aus Kunststoff vorgesehen. Die Dämpferplatte 7 weist dabei eine größere Ausdehnung in radialer Richtung als in axialer Richtung auf. Der Kunststoff der Dämpferplatte 7 ist vorzugsweise faserverstärkt. Beispielsweise ist der Kunststoff der Dämpferplatte 7 mit Kohlefaser, Glasfaser oder Mineralfaser verstärkt. Dabei ist als der faserverstärkte Kunststoff der Dämpferplatte 7 vorzugsweise Polyphenylensulfid (PPS) oder Polyetheretherketon (PEEK) vorgesehen.
[0034] Die Dämpferplatte 7 ist axial gegenüberliegend vom Ventilsitz 3 angeordnet. Zwischen der Dämpferplatte 7 und dem Ventilsitz 3 bildet sich ein Ventilraum 12 aus, in welchem die Ventilplatte 4 bewegbar ist. Je nach Ausführungsform kann beispielsweise die Dämpferplatte 7 axial zwischen dem Ventilsitz 3 und dem Elektromagneten 5 und dem Magnetanker 6 angeordnet sein (wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt). Alternativ wäre es auch möglich, dass der Ventilsitz 3 axial zwischen der Dämpferplatte 7 und dem Elektromagneten 5 angeordnet ist. Entscheidend ist, dass die Dichtfläche DF der Ventilplatte 4 dem Ventilsitz 3 zugewandt ist und dass eine der Dichtfläche DF axial gegenüberliegende Stirnfläche der Ventilplatte 4 der Dämpferplatte 7 zugewandt ist. Die Ventilplatte 4 weist dazu axial gegenüberliegend der Dichtfläche DF an einer zweiten Stirnfläche eine Ventilanschlagfläche VAF auf, welche der Dämpferplatte 7 zugewandt ist. Die Ventilanschlagfläche VAF ist Teil der zweiten Stirnfläche der Ventilplatte 4, vorzugsweise die gesamte zweite Stirnfläche, welche im Betrieb des Gasdosierventils 1 mit der Dämpferplatte 7 zusammenwirkt.
[0035] Die Dämpferplatte 7 weist erfindungsgemäß an einer Stirnfläche eine Anschlagfläche AF auf, welche der Ventilplatte 4 bzw. der Ventilanschlagfläche VAF der Ventilplatte 4 zugewandt ist. Die Anschlagfläche AF ist dabei jener Teil der Stirnfläche der Dämpferplatte 7, vorzugsweise die gesamte Stirnfläche, welche im Betrieb des Gasdosierventils 1 mit der Ventilanschlagfläche VAF der Ventilplatte 4 zusammenwirkt. In dem geöffneten Zustand des Gasdosierventils 1 liegt die Ventilplatte 4 mit der Ventilanschlagfläche VAF an der Anschlagfläche AF der Dämpferplatte 7 an. In dem geschlossenen Zustand des Gasdosierventils 1 ist die Ventilanschlagfläche VAF der Ventilplatte 4 von der Anschlagfläche AF der Dämpferplatte 7 axial beabstandet. Der Anschlag der Ventilplatte 4 an der Dämpferplatte 7 ist so ausgelegt, dass im offenen Zustand des Gasdosierventils 1 zwischen Elektromagnet 5 und Magnetanker 6 ein Restluftspalt bestehen bleibt, damit der Magnetanker 6 nie am Elektromagneten 5 anschlägt.
[0036] Wie in Fig. 1 und 2 dargestellt, ist die Dämpferplatte 7 vorzugsweise axial zwischen der Ventilplatte 4 und dem Elektromagneten 5 angeordnet. Dabei weist die Dämpferplatte 7 eine zentrische Führungsausnehmung 7a auf, durch welche sich der Magnetanker 6 erstreckt. Die zentrische Führungsausnehmung 7a ist dazu ausgelegt, einen vorgegebenen radialen Versatz des Magnetankers 6 und der mit dem Magnetanker 6 verbundenen Ventilplatte 4 zu begrenzen. Der maximal zulässige radiale Versatz wird in Abhängigkeit der Ausführungsform der Ventilplatte 4 und des Ventilsitzes 3, insbesondere der jeweiligen Durchströmöffnungen, so gewählt, dass im geschlossenen Zustand des Gasdosierventils 1 trotz radial versetzter Ventilplatte 4 die zumindest eine Durchströmöffnung 30 des Ventilsitzes 3 weiterhin verschlossen und somit der Strömungskanal 15 des Gasdosierventils 1 unterbrochen wird. Die Vorgabe des radialen Versatzes und damit die Dimensionierung der zentrischen Führungsausnehmung 7a liegt im Können einer Durchschnittsfachperson. Dadurch, dass die Dämpferplatte 7 aus Kunststoff ist (tribologisch günstiges Material), wird Reibung und Verschleiß des Magnetankers 6 reduziert.
[0037] Vorzugsweise ist ein Spannelement 8 für die Dämpferplatte 7 vorgesehen, welches die Dämpferplatte 7 mit dem Ventilsitz 3 verbindet und gegeneinander verspannt. Beispielsweise ist das Spannelement 8 für die Dämpferplatte 7 als zumindest eine Schraube 9 mit einer optionalen Tellerfeder 10 ausgebildet. Zusätzlich kann das Spannelement 8 optional auch eine Spannscheibe 11 umfassen. Die Spannscheibe 11 ist gemeinsam mit der Dämpferplatte 7 und dem Ventilsitz 3 über zumindest eine Schraube 9, welche eine Tellerfeder 10 umfassen kann, verbunden und gegeneinander verspannt, wie in Fig. 1 und 2 dargestellt. Die Spannscheibe 11 ist dabei an einer der Anschlagfläche AF abgewandten Fläche der Dämpferplatte 7 anliegend angeordnet. Die Tellerfeder 10 ist axial zwischen einem Schraubenkopf 9a der zumindest eine Schraube 9 und dem Ventilsitz 3 angeordnet. Grundsätzlich kann die Tellerfeder 10 entlang der Schraube 9
an beliebigen Stellen angeordnet sein. Wie in Fig. 1 und 2 dargestellt, ist die Tellerfeder 10 der jeweiligen Schraube 9 axial zwischen dem Schraubenkopf 9a der Schraube 9 und der Spannscheibe 11 angeordnet. Die Dämpferplatte 7 kann eine Anzahl von Schraubenausnehmungen 7d aufweisen, durch welche sich jeweils eine der Schrauben 9 erstreckt. Wie in Fig. 3 dargestellt, sind beispielsweise sechs Schraubenausnehmungen 7d vorgesehen, welche in Umfangsrichtung der Dämpferplatte 7 gleichmäßig voneinander beabstandet sind.
[0038] Zwischen der Dämpferplatte 7 und dem Ventilsitz 3 ist vorzugsweise ein Hubring 13 angeordnet. Der Hubring 13 liegt axial an der Dämpferplatte 7 und dem Ventilsitz 3 bzw. der Ventilsitzplatte 3a an. Der Hubring 13 weist dabei eine vordefinierte Dicke auf, um den Ventilraum 12 und in weiterer Folge einen Hub der Ventilplatte 4 im Ventilraum 12 zu definieren. Alternativ zu der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsformen kann der Hubring 13 auch axial zwischen der Spannscheibe 11 und dem Ventilsitz 3 angeordnet sein. Dies wäre beispielsweise in Fig. 1 und 2 der Fall, wenn die Dämpferplatte 7 sich nicht ganz bis zum inneren Rand des Ventilgehäuses 2 erstreckt und die Dämpferplatte 7 radial innerhalb des Hubringes 13 angeordnet ist. Im Falle, dass kein Hubring 13 vorgesehen ist, kann beispielsweise die Dämpferplatte 7 und/oder der Ventilsitz 3 entsprechend ausgeführt sein, um den Ventilraum 12 zu bilden.
[0039] Der Hubring 13 wird vorzugsweise mit der Schraube 9 mit der Dämpferplatte 7, und gegebenenfalls mit der Spannplatte 11, mit dem Ventilsitz 3 verbunden.
[0040] Vorzugsweise ist ein Verbund 20 aus zumindest der Dämpferplatte 7, dem Ventilsitz 3 und der Ventilplatte 4 mit verbundenem Magnetanker 6 lösbar mit dem Ventilgehäuse 2 verbunden. Dabei ist der Verbund 20 beispielsweise über den Ventilsitz 3, falls vorhanden vorzugsweise über die Ventilsitzstützplatte 3b, mit dem Ventilgehäuse 2 lösbar verbunden. Beispielsweise ist der Verbund 20 über die Ventilsitzstützplatte 3b mittels Schrauben (nicht dargestellt) mit dem Ventilgehäuse verbunden. Wie in Fig. 1 und 2 dargestellt, umfasst der Verbund 20 besonders bevorzugt die Dämpferplatte 7, den Ventilsitz 3 (als Ventilsitzplatte 3a und Ventilsitzstützplatte 3b ausgeführt), die Ventilplatte 4 mit dem damit verbundenen Magnetanker 6, die Spannscheibe 11 und den Hubring 13, welche miteinander über die Schrauben 9 mit Tellerfedern 10 verbunden sind. Natürlich ist der Verbund 20 nicht auf diese Ausführungsform beschränkt und es sind andere Ausführungsformen denkbar (z.B. ohne Hubring 13 und/oder ohne Spannscheibe 11). Der Verbund 20 kann somit durch Lösen von dem Ventilgehäuse 2 als Ganzes entnommen werden.
[0041] In der Dämpferplatte 7 ist vorzugsweise zumindest eine Federausnehmung 7b vorgesehen, in welcher eine Führungsfeder 14 für die Ventilplatte 4 angeordnet ist. Die Führungsfeder 14 ist dabei mit der Ventilplatte 4 verbunden und ausgebildet, die Ventilplatte 4 mit einer Federkraft zu beaufschlagen und in den geschlossenen Zustand des Gasdosierventils 1 vorzuspannen. Die Führungsfeder 14 hält das Gasdosierventil 1 bei nicht energetisierten Elektromagneten 5 geschlossen bzw. schließt das Gasdosierventil 1. Wie in Fig. 3 dargestellt, sind in der Dämpferplatte 7 die Federausnehmungen 7b für die Führungsfedern 14 durchgehend ausgeführt, wobei in Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, dass die Führungsfedern 14 sich durch die Dämpferplatte 7 erstrecken und an der Spannscheibe 11 angeordnet sind. Beispielsweise sind sechs Federausnehmungen 7b in der Dämpferplatte 7 vorgesehen, welche in Umfangsrichtung der Dämpferplatte 7 gleichmäßig voneinander beabstandet sind.
[0042] Die Dämpferplatte 7 kann weiters eine Anzahl an Durchströmausnehmungen 7c aufweisen, welche z.B. als eine Anzahl von kreisrunden Bohrungen ausgebildet sind. Durch die Anzahl an Durchströmausnehmungen 7c strömt bei freigegebenen Strömungskanal 15 das gasförmige Arbeitsmedium, wobei diese einen möglichst großen Strömungsquerschnitt bilden sollen, um das Durchströmen einer möglichst großen Gasmenge zu ermöglichen.
[0043] Beispielsweise sind sechs Durchströmausnehmungen 7c in der Dämpferplatte 7 vorgesehen, welche in Umfangsrichtung der Dämpferplatte 7 gleichmäßig voneinander beabstandet sind. Entsprechende Durchströmausnehmungen können auch, falls vorhanden, in der Spannscheibe 11 vorgesehen sein (nicht dargestellt).
[0044] Wie in der Ausführungsform nach Fig. 2 dargestellt, ist vorzugsweise axial zwischen der
7115
Spannscheibe 11 und dem Elektromagneten 5 ein Distanzring 16 angeordnet. Alternativ und falls keine Spannscheibe 11 vorhanden ist, kann der Distanzring 16 auch axial zwischen der Dämpferplatte 7 und dem Elektromagneten 5 angeordnet sein. Der Elektromagnet 5 ist dabei axial beweglich in dem Ventilgehäuse 2 angeordnet, wobei eine Rückstellfeder 17 für den Elektromagneten 5 im Ventilgehäuse 2 vorgesehen ist, welche ausgebildet ist, den Elektromagneten 5 mit einer Federkraft zu beaufschlagen, um diesen gegen den Distanzring 16 zu spannen. Die Rückstellfeder 17 kann beispielsweise als Tellerfeder ausgeführt sein. Die Rückstellfeder 17 ist vorzugsweise zwischen dem Elektromagneten 5 und einem Abschlussdeckel 21, welcher lösbar mit dem Gehäuse 2 verbunden ist (z.B. über Schrauben 22), angeordnet. In Fig. 1 ist der Abschlussdeckel 21 ohne Rückstellfeder 17 dargestellt. Alternativ kann, wie in Fig. 2 dargestellt, auch ein Stößel 23 im Gehäuse 2 vorgesehen sein, welcher zwischen Abschlussdeckel 21 und Elektromagneten 5 beweglich angeordnet ist. In diesem Fall ist die Rückstellfeder 17 zwischen Abschlussdeckel 21 und Stößel 23 angeordnet, wobei die Rückstellfeder 17 den Stößel 23 gegen den Elektromagneten 5 drückt. Dadurch sind die einzelnen Bauteile innerhalb des Ventilgehäuses 2 gegeneinander verspannt und ein Lockerwerden dieser wird verhindert, z.B. bei Verformung der Dämpferplatte 7.
Patentansprüche
1. Gasdosierventil (1) umfassend:
ein Ventilgehäuse (2), wobei in dem Ventilgehäuse (2) ein Ventilsitz (3) und eine Ventilplatte (4) angeordnet sind, wobei der Ventilsitz (3) zumindest eine Durchströmöffnung (30) aufweist und die Ventilplatte (4) eine Dichtfläche (DF) aufweist, wobei die Dichtfläche (DF) der Ventilplatte (4) dem Ventilsitz (3) zugewandt ist und dazu ausgebildet ist, mit dem Ventilsitz (3) zusammenzuwirken, um zum Dosieren eines Gases mit dem Gasdosierventil (1) die zumindest eine Durchströmöffnung (30) des Ventilsitzes (3) in einem geöffneten Zustand des Gasdosierventils (1) freizugeben und in einem geschlossenen Zustand des Gasdosierventils (1) zu verschließen,
wobei im Ventilgehäuse (1) weiters ein Elektromagnet (5) und ein bewegbarer Magnetanker (6) angeordnet sind, wobei der Magnetanker (6) mit der Ventilplatte (4) verbunden ist und der Magnetanker (6) ausgebildet ist, im Betrieb des Gasdosierventils (1) mit dem Elektromagneten (5) zusammenzuwirken, um die mit dem Magnetanker (6) verbundene Ventilplatte (4) zum Dosieren des Gases zu bewegen,
wobei die Ventilplatte (4) axial gegenüberliegend der Dichtfläche (DF) eine Ventilanschlagfläche (VAF) aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass
im Ventilgehäuse (1) weiters eine Dämpferplatte (7) aus Kunststoff angeordnet ist, wobei die Dämpferplatte (7) axial gegenüberliegend vom Ventilsitz (3) angeordnet ist, wobei sich zwischen der Dämpferplatte (7) und dem Ventilsitz (3) ein Ventilraum (12) ausbildet, in welchem die Ventilplatte (4) bewegbar ist, und dass die Dämpferplatte (7) eine Anschlagfläche (AF) aufweist, welche der Ventilanschlagfläche (VAF) der Ventilplatte (4) zugewandt ist, wobei in dem geöffneten Zustand des Gasdosierventils (1) die Ventilplatte (4) mit der Ventilanschlagfläche (VAF) an der Anschlagfläche (AF) der Dämpferplatte (7) anliegt und in dem geschlossenen Zustand des Gasdosierventils (1) die Ventilanschlagfläche (VAF) der Ventilplatte (4) von der Anschlagfläche (AF) der Dämpferplatte (7) beabstandet ist.
2. Gasdosierventil (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff der Dämpferplatte (7) faserverstärkt ist, vorzugsweise mit Kohlefaser, Glasfaser oder Mineralfaser.
3. Gasdosierventil (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als der faserverstärkte Kunststoff der Dämpferplatte (7) Polyphenylensulfid oder Polyetheretherketon vorgesehen ist.
4. Gasdosierventil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitz (3) zweigeteilt als eine Ventilsitzplatte (3a) und eine Ventilsitzstützplatte (3b) ausgeführt ist.
5. Gasdosierventil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Spannelement (8) für die Dämpferplatte (7) vorgesehen ist, welches die Dämpferplatte (7) mit dem Ventilsitz (3) verbindet und gegeneinander verspannt.
6. Gasdosierventil (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als das Spannelement (8) für die Dämpferplatte (7) zumindest eine Schraube (9) mit einer Tellerfeder (10) vorgesehen ist, wobei die Tellerfeder (10) axial zwischen einem Schraubenkopf (9a) der zumindest eine Schraube (9) und dem Ventilsitz (3) angeordnet ist.
7. Gasdosierventil (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement (8) eine Spannscheibe (11) umfasst, wobei die Spannscheibe (11) an einer der Anschlagfläche (AF) abgewandten Seite der Dämpferplatte (7) anliegt und dass die Spannscheibe (11), die Dämpferplatte (7) und der Ventilsitz (3) gemeinsam, vorzugsweise mittels zumindest einer Schraube (9) mit einer Tellerfeder (10), verbunden und gegeneinander verspannt sind.
8. Gasdosierventil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass axial zwischen der Dämpferplatte (7) und dem Ventilsitz (3) oder axial zwischen der Spann-
scheibe (11) und dem Ventilsitz (3) ein Hubring (13) angeordnet ist, wobei der Hubring (13) eine vordefinierte Dicke aufweist, um einen Hub der Ventilplatte (4) im Ventilraum (12) zu definieren.
9. Gasdosierventil (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbund (20) aus zumindest der Dämpferplatte (7), dem Ventilsitz (3) und der Ventilplatte (4) mit verbundenem Magnetanker (6) lösbar, vorzugsweise über den Ventilsitz (3), besonders bevorzugt über die Ventilsitzstützplatte (3b), mit dem Ventilgehäuse (2) verbunden ist.
10. Gasdosierventil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpferplatte (7) axial zwischen der Ventilplatte (4) und dem Elektromagneten (5) angeordnet ist und die Dämpferplatte (7) eine zentrische Führungsausnehmung (7a) aufweist, durch welche sich der Magnetanker (6) erstreckt, wobei die zentrische Führungsausnehmung (7a) ausgelegt ist einen vorgegebenen radialen Versatz des Magnetankers (6) und der mit dem Magnetanker (6) verbundenen Ventilplatte (4) zu begrenzen, sodass im geschlossenen Zustand des Gasdosierventils (1) trotz radial versetzter Ventilplatte (4) die zumindest eine Durchströmöffnung (30) des Ventilsitzes (3) verschlossen ist.
11. Gasdosierventil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in der Dämpferplatte (7) zumindest eine Federausnehmung (7b) vorgesehen ist, in welcher eine Führungsfeder (14) für die Ventilplatte (4) angeordnet ist, wobei die Führungsfeder (14) mit der Ventilplatte (4) verbunden ist und die Führungsfeder (14) ausgebildet ist, die Ventilplatte (4) mit einer Federkraft zu beaufschlagen und in den geschlossenen Zustand des Gasdosierventils (1) vorzuspannen.
12. Gasdosierventil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass axial zwischen der Dämpferplatte (7) und dem Elektromagneten (5) oder zwischen der Spannscheibe (11) und dem Elektromagneten (5) ein Distanzring (16) angeordnet ist, wobei der Elektromagnet (5) axial beweglich in dem Ventilgehäuse (2) angeordnet ist und dass eine Rückstellfeder (17) für den Elektromagneten (5) im Ventilgehäuse (2) vorgesehen ist, welche ausgebildet ist, den Elektromagneten (5) mit einer Federkraft zu beaufschlagen, um diesen gegen den Distanzring (16) zu spannen.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- Neue Patentansprüche1. Gasdosierventil (1) umfassend:ein Ventilgehäuse (2), wobei in dem Ventilgehäuse (2) ein Ventilsitz (3) und eine Ventilplatte (4) angeordnet sind, wobei der Ventilsitz (3) zumindest eine Durchströmöffnung (30) aufweist und die Ventilplatte (4) eine Dichtfläche (DF) aufweist, wobei die Dichtfläche (DF) der Ventilplatte (4) dem Ventilsitz (3) zugewandt ist und dazu ausgebildet ist, mit dem Ventilsitz (3) zusammenzuwirken, um zum Dosieren eines Gases mit dem Gasdosierventil (1) die zumindest eine Durchströmöffnung (30) des Ventilsitzes (3) in einem geöffneten Zustand des Gasdosierventils (1) freizugeben und in einem geschlossenen Zustand des Gasdosierventils (1) zu verschließen,wobei im Ventilgehäuse (2) weiters ein Elektromagnet (5) und ein bewegbarer Magnetanker (6) angeordnet sind, wobei der Magnetanker (6) mit der Ventilplatte (4) verbunden ist und der Magnetanker (6) ausgebildet ist, im Betrieb des Gasdosierventils (1) mit dem Elektromagneten (5) zusammenzuwirken, um die mit dem Magnetanker (6) verbundene Ventilplatte (4) zum Dosieren des Gases zu bewegen,wobei die Ventilplatte (4) axial gegenüberliegend der Dichtfläche (DF) eine Ventilanschlagfläche (VAF) aufweist,wobei im Ventilgehäuse (2) weiters eine Dämpferplatte (7) angeordnet ist, wobei die Dämpferplatte (7) axial gegenüberliegend vom Ventilsitz (3) angeordnet ist, wobei sich zwischen der Dämpferplatte (7) und dem Ventilsitz (3) ein Ventilraum (12) ausbildet, in welchem die Ventilplatte (4) bewegbar ist, wobei die Dämpferplatte (7) eine Anschlagfläche (AF) aufweist, welche der Ventilanschlagfläche (VAF) der Ventilplatte (4) zugewandt ist, wobei in dem geöffneten Zustand des Gasdosierventils (1) die Ventilplatte (4) mit der Ventilanschlagfläche (VAF) an der Anschlagfläche (AF) der Dämpferplatte (7) anliegt und in dem geschlossenen Zustand des Gasdosierventils (1) die Ventilanschlagfläche (VAF) der Ventilplatte (4) von der Anschlagfläche (AF) der Dämpferplatte (7) beabstandet ist,wobei ein Spannelement (8) für die Dämpferplatte (7) vorgesehen ist, welches die Dämpferplatte (7) mit dem Ventilsitz (3) verbindet und gegeneinander verspannt, wobei das Spannelement (8) eine Spannscheibe (11) umfasst,dadurch gekennzeichnet, dassdie Dämpferplatte (7) aus Kunststoff ist, und dass die Spannscheibe (11) an einer der Anschlagfläche (AF) abgewandten Seite der Dämpferplatte (7) anliegt und dass die Spannscheibe (11), die Dämpferplatte (7) und der Ventilsitz (3) gemeinsam verbunden und gegeneinander verspannt sind.2. Gasdosierventil (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff der Dämpferplatte (7) faserverstärkt ist, vorzugsweise mit Kohlefaser, Glasfaser oder Mineralfaser.3. Gasdosierventil (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als der faserverstärkte Kunststoff der Dämpferplatte (7) Polyphenylensulfid oder Polyetheretherketon vorgesehen ist.4. Gasdosierventil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitz (3) zweigeteilt als eine Ventilsitzplatte (3a) und eine Ventilsitzstützplatte (3b) ausgeführt ist.5. Gasdosierventil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannscheibe (11), die Dämpferplatte (7) und der Ventilsitz (3) gemeinsam mittels zumindest einer Schraube (9) mit einer Tellerfeder (10) verbunden und gegeneinander verspannt sind.6. Gasdosierventil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass axial zwischen der Dämpferplatte (7) und dem Ventilsitz (3) oder axial zwischen der Spannscheibe (11) und dem Ventilsitz (3) ein Hubring (13) angeordnet ist, wobei der Hubring (13)14115ZULETZT VORGELEGTE ANSPRÜCHE10.AT 528 595 A4 2026-03-15eine vordefinierte Dicke aufweist, um einen Hub der Ventilplatte (4) im Ventilraum (12) zu definieren.Gasdosierventil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbund (20) aus zumindest der Dämpferplatte (7), dem Ventilsitz (3) und der Ventilplatte (4) mit verbundenem Magnetanker (6) lösbar, vorzugsweise über den Ventilsitz (3), besonders bevorzugt über die Ventilsitzstützplatte (3b), mit dem Ventilgehäuse (2) verbunden ist.Gasdosierventil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpferplatte (7) axial zwischen der Ventilplatte (4) und dem Elektromagneten (5) angeordnet ist und die Dämpferplatte (7) eine zentrische Führungsausnehmung (7a) aufweist, durch welche sich der Magnetanker (6) erstreckt, wobei die zentrische Führungsausnehmung (7a) ausgelegt ist einen vorgegebenen radialen Versatz des Magnetankers (6) und der mit dem Magnetanker (6) verbundenen Ventilplatte (4) zu begrenzen, sodass im geschlossenen Zustand des Gasdosierventils (1) trotz radial versetzter Ventilplatte (4) die zumindest eine Durchströmöffnung (30) des Ventilsitzes (3) verschlossen ist.Gasdosierventil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der Dämpferplatte (7) zumindest eine Federausnehmung (7b) vorgesehen ist, in welcher eine Führungsfeder (14) für die Ventilplatte (4) angeordnet ist, wobei die Führungsfeder (14) mit der Ventilplatte (4) verbunden ist und die Führungsfeder (14) ausgebildet ist, die Ventilplatte (4) mit einer Federkraft zu beaufschlagen und in den geschlossenen Zustand des Gasdosierventils (1) vorzuspannen.Gasdosierventil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass axial zwischen der Spannscheibe (11) und dem Elektromagneten (5) ein Distanzring (16) angeordnet ist, wobei der Elektromagnet (5) axial beweglich in dem Ventilgehäuse (2) angeordnet ist und dass eine Rückstellfeder (17) für den Elektromagneten (5) im Ventilgehäuse (2) vorgesehen ist, welche ausgebildet ist, den Elektromagneten (5) mit einer Federkraft zu beaufschlagen, um diesen gegen den Distanzring (16) zu spannen.ZULETZT VORGELEGTE ANSPRÜCHE
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