CN103097792A - 用于压力容器的电磁阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于压力容器的电磁阀(1)，该电磁阀包括所述阀(1)的手动闭锁装置、止挡(22)和所述阀(1)的电磁闭锁装置，该电磁闭锁装置具有密封元件(5)、磁线圈(8)、推杆(3)和弹簧元件(4)，其中，在磁线圈(8)不通电、去激活时，由所述弹簧元件(4)压在所述密封元件(5)上的推杆(3)使所述密封元件(5)压到第二开口(12)上，以便断开来自所述压力容器的导流连接，并且所述推杆(3)在磁线圈(8)激活时能移离所述密封元件(5)直至顶到所述止挡(22)上，由此能开通所述导流连接，因为推杆(3)机械地与密封元件(5)连接，所以电磁阀(1)虽然手动闭锁，但需要较小的结构空间。此外，电磁阀(1)在其制造上是廉价的。该技术问题这样解决，方法是，所述止挡(22)由所述手动闭锁装置的、可移动的止挡件(22)构成。

Description

用于压力容器的电磁阀

技术领域

本发明涉及一种按权利要求1前序部分所述的用于压力容器的电磁阀以及一种按权利要求13前序部分所述的用于运行压力容器上的电磁阀的方法和一种压力容器，尤其是复合容器。

背景技术

用于存储液态或气态介质，优选氢气或天然气的压力容器包括至少一个具有至少一个开口的用于包围液态或气态介质的存储容器，阀插入该开口中。通过装入阀主体中的开关和调节元件加入和取出液态或气态介质。电磁阀在取出介质时通电并且主动地打开。在加入介质时，电磁阀未通电。出于安全的原因，电磁阀在无电流状态下关闭。

在这种压力容器中，将预控制的阀用作电磁阀，以保持较小的功率损耗。

由德国专利文献DE102006025965A1已知一种气体圆柱阀装置，该阀装置具有一带有主阀体的壳体。主阀体具有液体连接装置，其中，液体在入口和壳体或阀体出口之间流动，其中，可以移动阀杆以便阻止液体流动通过贯通连接装置。在主阀体上，在阀体内部具有手动的断路阀，以便通过贯通连接装置选择性地阻止液体流动。两个阀的使用既提高了结构空间的开销也增大了这种电磁阀的成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种电磁阀、一种用于运行电磁阀的方法和一种压力容器，其中，电磁阀虽然手动闭锁但需要很小的结构空间。此外，该电磁阀的制造成本是廉价的。

该技术问题通过一种用于压力容器的电磁阀解决，该电磁阀包括手动的阀闭锁装置、止挡和电磁的阀闭锁装置，该电磁的阀闭锁装置具有密封元件、磁线圈、推杆和弹簧元件，其中，在磁线圈不通电、去激活时，由弹簧元件压在密封元件上的推杆使密封元件与通过挤压施加的力一起压到第二开口上，以便断开进出阀或离开压力容器的导流连接，并且在磁线圈激活时推杆能移离密封元件直至止挡，由此，可开通导流的连接，因为推杆与密封元件机械地连接，其中，止挡由手动闭锁装置的、可移动的止挡件构成。

在这种电磁阀中，结构空间缩小，因为在电磁阀的手动闭锁装置中，电磁闭锁装置的功能元件通过手操作以便关闭压力容器。这种设备既能够以电磁方式打开又能手动地打开并且能实现用相同的密封元件关闭电磁阀，因此阀只有一个密封元件。

在另一种结构方案中，可移动的止挡件优选间接地操作电磁闭锁装置的密封元件和/或密封元件能通过可移动的止挡件沿第一方向移动，以便密封元件封闭开口或密封元件能通过可移动的止挡件沿第二方向移动，以便密封元件释放开口。通过电磁阀必要部件数量的减少，不仅减少了对结构空间的需求，同时还减少了密封部位的数量。

可移动的止挡件尤其是与推杆机械地连接以便移动推杆。该推杆作为电磁闭锁装置的功能元件在此手动地由可移动的止挡件操纵。

在一种补充的实施形式中，可移动的止挡件能通过一种机构移动，其中，该机构尤其是螺纹或螺杆传动装置。

推杆优选包括嵌接到可移动的止挡件中的连接件，以便由于在推杆与止挡件之间的形状配合连接，推杆能由止挡件移动。因此，连接件能够实现手动地打开阀。这种手动的打开为了例如在维修时排空压力容器是必要的，而不必电磁地控制阀。

在另一种结构方案中，连接件嵌接到可移动的止挡件的空腔中和/或在磁线圈不通电、去激活时，在推杆与可移动的止挡件之间形成间隙。因此，可靠地保证阀在其电磁操纵时的功能性。

在一种变型中，在磁线圈激活时，可移动的止挡件在推杆与可移动的止挡件之间的间隙消失的过程中用作推杆的止挡。

在另一种实施形式中，流体通过第一开口导入在推杆与电磁闭锁单元的密封元件之间延伸的空间，由此，能在该空间中形成压力并且在磁线圈激活时使推杆经过第一调节行程，以便释放密封元件的通孔，并且同时保持密封元件的位置不变。

在另一种实施形式中，当密封元件的通孔被推杆释放时，由于流体流动经过第一开口和通孔而在第二开口处形成反压力，其中，当磁线圈的磁力激活时，一旦在密封元件的两侧之间的压力比足够，推杆就经过第二调节行程，其中，密封元件能通过同步件从其位置移动，并且释放第二开口，一旦磁线圈的力和密封元件两侧之间的压力比足够，由此能在第一与第二开口之间开通优选比通孔更大的导流连接。通过阀的这种分级的打开，将密封元件从其位置中移动并且释放第二开口所需的力减小。这尤其通过在密封元件的第二侧形成反压力来实现。附加地，打开阀所需的时间缩短，因为密封元件在第一与第二开口之间的压力比足够时通过同步件主动地打开。

在一种补充的变型中，同步件具有指向密封元件的第一凹处，密封元件包括第二凹处，其中，在第一凹处和第二凹处中嵌接地插有支承元件，并且第一和第二凹处的几何形状和尺寸设计为，使得推杆经过第一调节行程，而密封元件没改变其位置。

在一种优选的实施形式中，密封元件至少部分地，尤其完全由金属材料或塑料组成。

在另一种结构方案中，推杆和/或阀壳和/或同步件和/或阀主体至少部分地，尤其完全由金属，例如钢或铝组成。

适宜地，可由阀实施在本申请中描述的方法。

按本发明的压力容器，复合容器尤其包括在本申请中描述的阀。

按本发明的用于在压力容器中运行电磁阀的方法，其中，通过保持磁线圈不通电闭锁阀，其中，推杆由弹簧力和必要时存在的压力压在密封元件上并由此密封元件封闭第二开口和/或阀电磁地打开，方法是，在磁线圈通电时磁力使推杆克服弹簧力移动并且优选在通过密封元件中的通孔压力平衡之后，推杆带动密封元件并由此打开第二开口，并且手动地闭锁或打开阀，其中，为了手动地闭锁，止挡件沿第一方向运动，由此密封元件朝第二开口运动，并因此封闭第二开口和/或为了手动地打开而使止挡件沿第二方向运动，由此，密封元件移离第二开口，并因此第二开口被释放。虽然结构元件的数量有限，但阀可以可靠地既以电磁方式又以手动方式操纵地打开并且关闭。

在补充的变型中，止挡件带动推杆和/或密封元件。

优选借助在止挡件与推杆之间形状配合式的连接，止挡件移动推杆和/或推杆借助在推杆与密封元件之间形状配合式、材料结合式和/或摩擦配合式的连接来移动密封元件。

附图说明

下列参考附图详细描述本发明的一个实施例。附图中：

图1是电磁阀的剖视图以及

图2是图1所示电磁阀的局部剖视图。

具体实施方式

在图1中所示的电磁阀1用于从压力容器中取出也统称作流体的液体或气体（例如氢气或天然气）或给压力容器(未示出)加燃料。

电磁的阀1包括阀壳2，在该阀壳2的内部设有推杆3，该推杆3借助弹簧元件4压在密封元件5上。密封元件5在此具有贯通开口形式的通孔6，该通孔具有两个不同的横截面。通孔6朝推杆3的方向具有更小的直径，与之邻接有朝相反方向延伸的、更大的直径。磁线圈8抓握阀壳2并因此还抓握布置在阀壳2中的推杆3。推杆3通过其端侧安放于密封元件5的凸起15上。密封元件2本身位于第二开口12处的、压力容器的阀主体21上并且，并因此将阀1相对于周围环境封闭。密封元件5的该区段称作主控制配合座(Hauptsitz)。而推杆3保持密封元件5的通孔6封闭时在密封元件5的凸起15上所安放于的区段称作预控制配合座9。

在背对密封元件5的一侧，推杆3具有蘑菇形的、嵌接到可移动的止挡件22的空腔25中的连接件23。可移动的止挡件22和推杆3在磁线圈8去激活时通过间隙26分离。可移动的止挡件22布置在磁线圈8之间，并且与突出阀结构的六角件24连接。借助六角件24，通过手从外侧用螺旋工具将设有外螺纹的可移动的止挡件22移动到具有内螺纹的阀壳2中。若阀1手动地闭合，则借助六角件24，止挡件22向内朝密封元件5沿第一方向朝推杆3拧紧，直到止挡件22接触推杆3(未示出)并且间隙26消失为止。推杆3必要时也克服磁线圈8的磁力向下压密封元件5，该密封元件5又压到第二开口12上，并且封闭该第二开口12，由此，阀1手动地封闭并且即使在磁线圈8激活时也不会打开。在这种状态下也不可以填充压力容器，因为即使在开口12中比在开口11中的压力更高，推杆3也可以通过止挡件22将密封元件5保持在其位置中，由此保持开口12封闭。

同样地，可以手动地打开阀1。该可移动的止挡件22借助六角件24从阀壳2中沿第二方向螺旋拧出，由此，推杆3的连接件23被可移动的止挡元件22带动，因为连接件23位于空腔25的下边界上(未示出)，并且推杆3克服弹簧元件4的弹簧力抬高。止挡件22移动的第一和第二方向指向相反。推杆3释放密封元件5的预控制配合座9。在实现压力平衡之后(参见下列的说明)密封元件5沿推杆3的方向运动，由此，密封元件5释放开口12并且阀1被打开。

除了手动的打开和关闭阀1外，该阀也可电磁地操纵，这在下列描述。

在预控制配合座9中，在推杆3与密封元件5之间构造环形空间13(图2)，该环形空间13通过通道14与开口11连接，其中，开口11通向压力容器。此外，推杆3与同步件7一体式构造，其中，同步件7很大程度地包围密封元件5。密封元件5具有第一环槽18，该第一环槽18在密封元件5的下部朝开口12方向构造。支承元件17插入该环槽18中。该支承元件17设计为，使得它在其尺寸上径向地突出密封元件5并且嵌接到同步件7的第二环槽16中。该第二环槽16在此设计为，使得支承元件17的厚度与环槽16的轴向尺寸适配，因此，支承元件17不能在同步件7的凹处16内部移动。与之相反，密封元件5的第一环槽18的轴向尺寸突出于支承元件17的厚度，以便支承元件17与密封元件5的环槽18的内壁间隔地布置。

此外，在功能上进一步阐述电磁阀1。基于在图2中所示的、阀1的位置，支承元件17布置在密封元件5的环槽18的中间。应当注意这种情况，流体应当从未进一步示出的压力容器中取出并且从阀1中通过开口12流出。在此流体首先通过开口11经由通道14流入空间13，尤其是环形空间13。在激活磁线圈8之前，在环形空间13或空间13中由于在第一开口11与环形空间13之间现有的导流连接而存在与在第一开口11处基本上相同的压力，该第一开口11通入包括压力容器的压力容器内部空间。由于该压力，将一个使密封元件5压到阀主体21上的力施加到密封元件5的第一侧19上，因此第二开口12封闭。当在车辆中使用具有阀的压力容器时，第二开口12通向例如内燃机或燃料电池和油箱加油接管。

若激活磁线圈8，则推杆3在第一调节行程中移离密封元件5的凸起15并因此打开通孔6。在推杆3经过的第一调节行程中，由于推杆3的运动被同步件7带动的支承元件17还在密封元件5的第二凹处18内部移动。因此，密封元件5保留在其位置中。流体从环形空间13中通过被推杆3释放的通孔6流出，并且在相反侧从密封元件5中流出。这造成了，在密封元件5的第二侧20上形成从外部往密封元件5上挤压的反压力，以便密封元件5可以通过很小的力移离第二开口12。

当磁线圈8进一步激活并且在环形空间13与第二开口12之间实现充分压力平衡时，推杆3经过第二调节行程，其中，同步件7仅使支承元件17压在密封元件5的环槽18的壁上，其中，密封元件5被从其位置中挤开。由于出现在密封元件5的第二侧上的反压力，只需要更小的力使密封元件5从其位置中移开并且释放阀主体21的开口12。通过密封元件5的这种移动，开口11直接地与开口12连接，其中，流体可以比通过通孔6更大量地从压力容器中流出。

在取下过程结束时，磁线圈8不通电。因为开口11在此时刻直接地与开口12连接，所以既在环形空间13中也在开口12中充斥近似相同的压力。由此，该压力对密封元件5的位置只有很小的影响。因此，在线圈不通电时密封元件5通过弹簧元件4的力移动抵靠到阀主体21的开口12上，由此封闭开口12。

若现在填充压力容器，则磁线圈8不通电。由于磁线圈8不通电、去激活，推杆3通过弹簧元件4有效的弹簧力压到密封元件5上，并因此关闭阀1。通过流入的流体的、将力施加在密封元件5的第二侧20的压力使密封元件5和推杆3克服弹簧4的力挤压，并且释放阀壳2的开口12。为了电磁地操纵阀1移动推杆3也是可以的，因为在可移动的止挡件22中的空腔25由于其具有自由移动空间的几何形状和尺寸而允许连接件23在空腔25中移动。为此，止挡件22位于相应的位置中。因此，为了电磁地打开和关闭阀1，止挡件22必须位于该位置中以防止推杆3被止挡件22移动。

总的看来，按本发明的电磁阀1具有一些显著的优点。阀1只需要一个附加的止挡件22，以便为手动地操纵阀1利用电磁闭锁装置的功能元件，如推杆3和密封元件5。通过阀1的结构设计，阀1的结构空间明显缩小，并且部件的数量大大地减少。

附图标记列表

1  阀

2  阀壳

3  推杆

4  弹簧元件

5  密封元件

6  通孔

7  同步件

8  磁线圈

9  预控制配合座

10 主控制配合座

11 第一开口

12 第二开口

13 环形空间

14 通道

15 凸起

16 第二环槽

17 支承元件

18 第一环槽

19 密封元件的第一侧

20 密封元件的第二侧

21 阀主体

22 可移动的止挡件

23 连接件

24 六角件

25 空腔

26 间隙

Claims (15)

1.一种用于压力容器的电磁阀(1)，包括

-所述阀(1)的手动闭锁装置，

-止挡(22)和

-所述阀(1)的电磁闭锁装置，该电磁闭锁装置具有密封元件(5)、磁线圈(8)、推杆(3)和弹簧元件(4)，其中，在磁线圈(8)不通电、去激活时，由所述弹簧元件(4)压在所述密封元件(5)上的推杆(3)使所述密封元件(5)压到第二开口(12)上，以便断开来自所述压力容器的导流连接，并且在磁线圈(8)激活时，所述推杆(3)能移离所述密封元件(5)直至顶到所述止挡(22)上，由此能开通所述导流连接，

其特征在于，所述止挡(22)由所述手动闭锁装置的、可移动的止挡件(22)构成。

2.按权利要求1所述的电磁阀，其特征在于，所述可移动的止挡件(22)优选间接地操纵所述电磁闭锁装置的密封元件(5)，和/或所述密封元件(5)能通过所述可移动的止挡件(22)沿第一方向移动，以便所述密封元件(5)封闭所述开口(12)或所述密封元件(5)能通过所述可移动的止挡件(22)沿第二方向移动，以便所述密封元件(5)打开所述开口(12)。

3.按权利要求1或2所述的电磁阀，其特征在于，所述可移动的止挡件(22)与所述推杆(3)机械地连接以便移动所述推杆(3)。

4.按权利要求3所述的电磁阀，其特征在于，所述可移动的止挡件(22)能通过一机构移动，其中，所述机构尤其包括螺纹或螺杆传动装置。

5.按前述权利要求的一项或多项所述的电磁阀，其特征在于，所述推杆(3)包括连接件(23)，所述连接件(23)嵌接到所述可移动的止挡件(22)中，以便所述推杆(3)能由于在所述推杆(3)与所述止挡件(22)之间的形状配合连接而与所述止挡件(22)一起移动。

6.按权利要求5所述的电磁阀，其特征在于，所述连接件(23)嵌接到所述可移动的止挡件(22)的空腔(25)中和/或在磁线圈(8)不通电、去激活时，在推杆(3)与所述可移动的止挡件(22)之间形成间隙(26)。

7.按权利要求6所述的电磁阀，其特征在于，当磁线圈(8)激活时，在推杆(3)与可移动的止挡件(22)之间的间隙(26)消失的过程中，所述可移动的止挡件(22)用作所述推杆(3)的止挡。

8.按前述权利要求一项或多项所述的电磁阀，其特征在于，所述流体能通过第一开口(11)导入一个在推杆(3)与所述电磁闭锁单元的密封元件(5)之间延伸的空间(13)中，由此在所述空间(13)内形成压力，并且在磁线圈(8)激活时能够由所述推杆(3)经过第一调节行程，以便打开所述密封元件(5)的通孔(6)，并由此将所述密封元件(5)保持其位置。

9.按权利要求8所述的电磁阀，其特征在于，当所述密封元件(5)的通孔(6)被所述推杆(3)打开时，由于所述流体流动经过所述第一开口(11)和所述通孔(6)而在所述第二开口(12)处形成反压力，其中，当所述磁线圈(8)的磁力激活时，所述推杆(3)经过第二调节行程，其中，所述密封元件(5)能够被所述同步件(7)从其位置移开，并且所述磁线圈(8)的力和在所述密封元件(5)两侧(19，20)之间的压力比一旦足够就打开第二开口(12)，由此能在所述第一开口(11)与所述第二开口(12)之间开通优选比所述通孔(6)更大的导流连接。

10.按权利要求9所述的电磁阀，其特征在于，所述同步件(7)具有朝所述密封元件(5)指向的第一凹处(16)，所述密封元件(5)包括第二凹处(18)，其中，在所述第一凹处(16)和所述第二凹处(18)中嵌接地插有支承元件(17)，所述第一凹处(16)和所述第二凹处(8)的几何形状和尺寸设计为，使得所述推杆(3)经过所述第一调节行程，而所述密封元件(5)未改变其位置。

11.按前述权利要求中一项或多项所述的电磁阀，其特征在于，由所述阀(1)实施按权利要求13至15中一项或多项所述的方法。

12.一种压力容器，尤其是复合容器，其特征在于，所述压力容器具有按前述权利要求中一项或多项所述的阀(1)。

13.一种用于在压力容器中运行电磁阀的方法，其中，

-通过保持磁线圈(8)未通电，闭锁所述阀(1)，其中，推杆(3)由弹簧力压在密封元件(5)上，由此所述密封元件(5)封闭第二开口(12)和/或所述阀(1)电磁地打开，方法是，在磁线圈(8)通电时，所述推杆(3)通过磁力克服所述弹簧力移动，所述推杆(3)带动所述密封元件(5)并由此打开所述第二开口(12)，

-手动地闭锁或打开所述阀(1)，

其特征在于，

使所述止挡件(22)沿第一方向移动以便手动地闭锁，由此，所述密封元件(5)朝所述开口(12)移动并因此所述开口(12)封闭，和/或

使所述止挡件(22)沿第二方向移动以便手动地打开，由此所述密封元件(5)移离所述开口(12)并因此所述开口(12)打开。

14.按权利要求13所述的方法，其特征在于，所述止挡件(22)使所述推杆(3)和/或所述密封元件(5)一起移动。

15.按权利要求13或14所述的方法，其特征在于，

借助在止挡件(22)与推杆(3)之间形状配合式的连接，所述止挡件(22)使所述推杆(3)移动，和/或

借助在推杆(3)与密封元件(5)之间形状配合式、材料结合式和/或摩擦配合式的连接，所述推杆(3)使所述密封元件(5)移动。

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