CN110388504A - 用于燃料电池系统的运行压力调节阀装置 - Google Patents

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Abstract

本公开提供一种阀装置，包括：阀壳体，其具有与气流通道连接的阀通道；阀盘，其通过阀驱动器可旋转地设置在阀壳体内并改变阀通道的气流截面积；以及多孔构件，其安装在阀盘上并设置在阀盘和阀通道之间的开放区段中。

Description

用于燃料电池系统的运行压力调节阀装置
相关申请的交叉引用
本申请要求于2018年4月18日向韩国知识产权局提交的第10-2018-0044821号韩国专利申请的优先权和权益，其全部内容通过引用合并于此。
技术领域
本公开涉及一种阀装置。更具体地，本公开涉及一种设置在燃料电池系统的排气系统处的用于调节运行压力的阀装置。
背景技术
一般而言，燃料电池系统是通过由燃料电池进行的氢气和氧气(空气中的氧)的电化学反应而产生电能的发电系统。例如，燃料电池系统应用于燃料电池车辆以驱动诸如电动机的电驱动源。
燃料电池系统包括：电池堆，其由包括阴极和阳极的燃料电池单元的发电组件形成；空气供应系统，其用于向燃料电池的阴极供应空气；氢气供应系统，其用于向燃料电池的阳极供应氢气；以及水管理装置，其用于控制电池堆的运行温度以及冷却。
在该燃料电池系统中，空气供应系统包括：空气压缩机，其用于吸入并压缩室外空气以将压缩空气供应至燃料电池的阴极；和加湿器，其用于加湿从空气压缩机供应的空气，以使空气保持适当的湿度。
这里，加湿器通过使用来自燃料电池的阴极的排出空气中的水分来加湿从空气压缩机供应的空气，并将加湿的空气供应至燃料电池的阴极。
燃料电池系统包括用于将从空气供应系统的加湿器排出的空气(其可以称为“废气”)释放到大气中的排气系统。该排气系统包括在燃料电池系统运行期间改变排气通道的气流截面积以调节燃料电池堆的压力的压力调节装置。
例如，根据常规技术的压力调节装置可以是设置在排气系统的排气通道处的蝶形阀。该阀装置通过旋转阀盘并改变阀盘和孔之间的间隙的方法来调节燃料电池堆的压力。
另外，在根据常规技术的这种阀装置中，空气从阀盘和孔之间的间隙排出，因此在间隙处产生空气的湍流，通过间隙的空气速率增加，并且可以增大气流噪声。
在背景技术部分中公开的上述信息仅用于增强对本发明背景的理解，因此它可以包含不构成本领域普通技术人员在本国已知的现有技术的信息。
发明内容
本公开的示例性实施例提供一种阀装置，该阀装置在调节压力期间减少在特定区段中由于流速变快而产生的气流噪声和空气的湍流。
根据本公开的示例性实施例的阀装置包括：阀壳体，其具有与气流通道连接的阀通道；阀盘，其通过阀驱动器可旋转地安装在阀壳体中并且改变阀通道的气流截面积；以及多孔构件，其附接至阀盘并设置在阀盘和阀通道之间的开放区段中。
阀壳体的阀通道可以与排气系统的气流通道连接，以用于将从燃料电池系统的加湿器排出的空气释放到大气中。
阀装置可以通过阀盘改变阀通道的气流截面积并调节燃料电池堆的压力。
阀盘可以绕与阀驱动器连接的阀轴倾斜，并且设置为改变阀通道的气流截面积的翻盖盘(flap disc)型。
多孔构件可以安装在阀盘的与阀通道的开放端对应的一个表面处。
多孔构件可以包括具有预定孔隙率的网状泡沫。
阀盘可以包括相对于阀通道具有彼此不同的面积的开放区段。
多孔构件在面积较小的开放区段中具有与面积较大的开放区段中不同的孔隙率。
随着开放区段的面积变大，多孔构件的孔隙率可以变小。
根据本公开的另一示例性实施例的阀装置包括：阀壳体，其设置有与气流通道连接的阀通道；阀盘，其通过阀驱动器可旋转地安装在阀壳体中并且改变阀通道的气流截面积；多孔构件，其安装在阀盘上，并且设置在阀盘和阀通道之间的开放区段中；以及网板，其安装在阀通道处并且支承多孔构件。阀盘可以在阀盘和网板之间通过阀盘的旋转来压缩和恢复多孔构件。
多孔构件可以在由网板支承的状态下被阀盘压缩，并且孔隙率可以根据压缩程度而变化。
根据本公开的又一示例性实施例的阀装置包括：阀壳体，其设置有与气流通道连接的阀通道；阀盘，其通过操作部可旋转地安装在阀壳体中并且改变阀通道的气流截面积；网板，其安装在阀通道处并且支承多孔构件；以及多孔构件，其安装在网板的与阀盘对应的一侧处，并且设置在阀盘和阀通道之间的开放区段中。
多孔构件可以设置为在阀盘和网板之间通过阀盘的旋转而被压缩和恢复。
多孔构件可以在由阀盘支承的状态下被阀盘压缩，并且孔隙率可以根据压缩程度而变化。
多孔构件包括网状泡沫。
根据本公开的示例性实施例，多孔构件可以减少空气湍流的产生，并且可以防止空气流速在特定区段中变快，从而可以减少气流的噪声。
另外，在本公开的示例性实施例的详细描述中直接或暗示性地描述了可以获得或利用本公开的示例性实施例估计的效果。换言之，将在稍后说明的详细描述中描述根据本公开的示例性实施例估计的各种效果。
附图说明
提供附图以描述本公开的示例性实施例，使得本公开的技术思想不限于附图。
图1是示意性地示出应用根据本公开的示例性实施例的阀装置的燃料电池系统的框图。
图2是示出根据本公开的示例性实施例的阀装置的截面配置图。
图3是用于描述根据本公开的示例性实施例的阀装置的操作的示图。
图4A和图4B是示出根据本公开的另一示例性实施例的阀装置的截面配置图。
图5是用于描述根据本公开的另一示例性实施例的阀装置的操作的示图。
图6A和图6B是示出根据本公开的另一示例性实施例的阀装置的截面配置图。
图7是示意性地示出应用于本公开的示例性实施例的多孔构件的变型例的示图。
具体实施方式
在下文中将参照示出本发明的示例性实施例的附图更全面地描述本公开，使得本领域技术人员可以容易地实践本公开。如本领域技术人员将认识到的，可以以各种不同方式修改所描述的实施例，而均不脱离本发明的精神或范围。
为了阐明本公开，将省略与描述无关的部分，并且在整个说明书中相同的元件或等同物用相同的附图标记表示。
为了便于说明，每个元件的尺寸和厚度在附图中任意示出，但是本公开不必限于此，并且在附图中，为了清楚起见，夸大了部分、区域等的厚度。
此外，词语第一、第二等的使用是用于区分一个元件与另一元件，并且不限于以下描述中的顺序。
另外，除非存在明确相反描述，否则词语“包括”和诸如“包含”或“具有”的变体将被理解为暗示包括所述元件但不排除任何其他元件。
此外，说明书中描述的术语“单元”、“模块”、“-器(-件)”、“构件”等表示用于执行至少一种功能或操作的综合配置单元。
图1是示意性地示出应用根据本公开的示例性实施例的阀装置的燃料电池系统的框图。
参照图1，根据本公开的示例性实施例的阀装置100可以应用于燃料电池系统1。
燃料电池系统1是通过氢气和空气之间的电化学反应产生电能的发电机。例如，该燃料电池系统可以置于通过电能驱动电动机的燃料电池车辆中。
燃料电池系统1基本上包括：燃料电池堆2(在下文中，将其称为“电池堆”)，其包括阳极、阴极和冷却通路；以及用于向燃料电池堆2供应空气的空气供应系统3。
例如，空气供应系统3包括过滤外部空气的异物的过滤器4、减少外部空气的吸入噪声的消声器5、吸入并压缩外部空气的空气压缩机6、冷却从空气压缩机6排出的空气的空气冷却器7、以及对来自空气冷却器7的空气进行加湿以具有适当的湿度进而供应至燃料电池堆2的阴极的加湿器8。
由于如上所述的过滤器4、消声器5、空气压缩机6和空气冷却器7在本领域中是已知的，所以在本说明书中将省略其详细描述。
这里，加湿器8通过在从燃料电池堆2的阴极排出的含有水分的排出空气与从空气压缩机6供应的供应空气之间交换水分来进行加湿，并且可以将加湿的空气供应至燃料电池堆2的阴极。
另外，根据本公开的示例性实施例的燃料电池系统1还包括排气系统9，其用于释放从空气供应系统3的加湿器8排出的空气。
在根据本公开的示例性实施例的阀装置100中，加湿器8的排出空气在燃料电池系统1的排气系统9中流动，并且阀装置100可以安装在用于将空气释放到大气中的气流通道9a上。
在根据本公开的示例性实施例的阀装置100中，气流通道9a的气流截面积在燃料电池系统1运行期间发生变化，并且阀装置100可以用作调节燃料电池堆的压力的压力调节装置。
然而，不应理解为本公开的范围必需限于此，并且本公开的技术精神可以应用于用于各种用途的各种类型的阀装置，诸如改变气流通道的截面积并且调节压力的阀装置。
在根据本公开的示例性实施例的阀装置100中，气流通道9a的气流截面积发生改变，以在调节压力期间减少特定区段中由于流速变快所产生的气流噪声和空气的湍流。
图2是示出根据本公开的示例性实施例的阀装置的截面配置图。
参照图2，根据本公开的示例性实施例的阀装置100基本上包括阀壳体10、阀盘30和多孔构件50，并且下面将描述每个部件。
在本公开的示例性实施例中，阀壳体10安装在上述排气系统9(参见图1)中的气流通道9a上。阀壳体10具有与气流通道连接的阀通道。
在本公开的示例性实施例中，阀盘30用于改变阀通道11的气流截面积，并且通过阀驱动器31可旋转地安装在阀壳体10中。
这里，阀驱动器31包括电动机33和阀轴35。电动机33固定地安装在阀壳体10上。阀轴35通过齿轮部(未在附图中示出)与电动机33的操作轴连接。齿轮部安装在阀壳体10中，并且齿轮部可以包括将电动机33的转速降低到预定速度的行星齿轮组。
在下文中，如图所示，阀盘30通过阀驱动器31在上下方向上操作，并且面向上侧的部分可以被定义为上部、上端、上端部、上端面以及上表面，并且面向下侧的部分可以被定义为下部、下端、下端部、下端面以及下表面。
然而，这里使用的定位方向仅是相对的，并且可以根据阀壳体10相对于附图的位置而改变。因此，该定位方向不限于此示例性实施例。
阀盘30通过阀轴35的旋转打开和关闭阀壳体10的阀通道11，并且设置为方形盘。例如，阀盘30沿上下方向绕阀轴35倾斜，并且设置为改变阀通道11的气流截面积的翻盖盘型。阀盘30可以通过螺栓组合至阀轴35。
该阀盘30可以借助电动机33的操作通过阀轴35的旋转来改变阀通道11的气流截面积，并且调节燃料电池堆2的压力(参见图1)。
在本公开的示例性实施例中，多孔构件50安装在阀盘30上，并且设置在阀盘30和阀通道11之间的开放区段中。
多孔构件50可以包括网状泡沫51，该网状泡沫由具有多个孔的预定孔隙率的金属材料的多孔介质制成。例如，网状泡沫51可以由各种金属材料的多孔介质制成。
根据燃料电池堆2(参见图1)所需的压差来选择多孔构件50的孔隙率(孔的大小程度)，因此孔隙率不限于本公开的示例性实施例中的特定值。
该多孔构件50安装在阀盘30的与阀通道11的开放端对应的一个表面(图中的下表面)上，并且设置在阀盘30和阀通道11之间的开放区段中。
在下文中，将参照附图描述根据本公开的示例性实施例的阀装置100的操作。
图3是用于描述根据本公开的示例性实施例的阀装置的操作的示图。
参照图3，首先，在本公开的示例性实施例中，在燃料电池系统1运行期间，阀轴35通过电动机33的操作旋转预定角度，并且通过组合至阀轴35的阀盘30来改变阀通道11的气流截面积。
此时，在本公开的示例性实施例中，通过控制电动机33的操作来调节阀轴35的旋转角度，并且通过调节阀盘30的旋转角度打开阀通道11的一部分以改变阀通道11的气流截面积。
随后，在本公开的示例性实施例中，当从空气供应系统3的加湿器8排出的空气流向排气系统9的气流通道9a时，与气流通道9a连接的阀通道11的气流截面积发生改变，从而可以调节燃料电池堆的压力。
在本公开的示例性实施例的处理中，多孔构件50设置在阀盘30和阀通道11之间的开放区段中。换言之，多孔构件50设置在其中一部分由阀盘30打开的开放区段中。
因此，沿气流通道9a流动的空气流过阀盘30和阀通道11之间的开放区段。在此过程中，空气流过多孔构件50，并且通过多孔构件50的孔均匀分布。
因此，在本公开的示例性实施例中，当空气流过阀盘30和阀通道11之间的开放区段时，可以通过多孔构件50减少空气的湍流，并且可以防止空气在特定区段中流速变快。
因此，在本公开的示例性实施例中，当通过阀盘30改变阀通道11的气流截面积并且调节压力时，可以减少在特定区段中由于流速变快所产生的气流噪声和空气的湍流。
图4A和图4B是示出根据本公开的另一示例性实施例的阀装置的截面配置图。在附图中，在说明书中的示例性实施例中，相同的附图标记表示相同的组成元件。
参照图4A和图4B，根据本公开的另一示例性实施例的阀装置200基本上具有上述示例性实施例的结构，并且可以包括多孔构件150，该多孔构件在阀盘30和阀通道11之间的开放区段中通过阀盘30的旋转而被压缩和恢复。
换言之，根据本公开的另一示例性实施例的阀装置200具有根据压缩程度改变多孔构件150的孔隙率并调节压力的结构。
这里，形成阀通道11的阀壳体10以及由阀驱动器31旋转的阀盘30的结构与上述示例性实施例的结构相同，因此，将省略更具体的描述。
在本公开的示例性实施例中，多孔构件150如上述示例性实施例那样安装在阀盘30的与阀壳体10的阀通道11对应的一个表面(图中的下表面)上，并且设置在阀盘30和阀通道11之间的开放区段中。
根据本公开的示例性实施例的阀装置进一步包括安装在阀通道11上并支承多孔构件150的网板。网板170具有多个网孔171并且可以组合至并堵塞阀通道11。
该网板170均匀地分配通过气流通道9a流入阀通道11的空气，并且支承多孔构件150。
多孔构件150由具有多个孔的多孔介质制成，并且设置为在阀盘30和网板170之间通过阀盘30的旋转而被压缩和恢复。
这里，多孔构件150包括由金属材料的多孔介质制成的网状泡沫151，并且在由网板170支承的状态下通过阀盘30的旋转而被压缩，并且孔隙率可以根据压缩程度而改变。
在下文中，将通过参考以上及附图具体描述根据本公开的另一示例性实施例的阀装置200的操作。
图5是用于描述根据本公开的另一示例性实施例的阀装置的操作的示图。
首先，在本公开的示例性实施例中，如图4A所示，例如，阀轴35通过阀驱动器31旋转预定角度，因此阀盘30相对于阀通道11的开放端旋转约45°，并且打开阀通道11的一部分。
在这种状态下，在本公开的示例性实施例中，如图5所示，例如，阀轴35通过阀驱动器31旋转预定角度，因此阀盘30相对于阀通道11的开放端旋转约15°，并且打开阀通道11的一部分。
随后，在阀盘30和网板170之间，通过阀盘30的旋转，多孔构件150被网板170支承，并且被压缩以及变形。
因此，在本公开的示例性实施例中，根据阀盘30的旋转角度来调节多孔构件150的压缩量，并且可以通过改变多孔构件150的孔隙率来调节燃料电池堆2(参照图1)的压力。
换言之，在本公开的示例性实施例中，当阀盘30的旋转角度变大时，多孔构件150的压缩量减小或恢复，并且孔隙率增大，从而可以减小压差。
此外，在本公开的示例性实施例中，当阀盘30的旋转角度变小时，多孔构件150的压缩量增加，并且孔隙率减小，从而可以增大压差。
另外，在本公开的示例性实施例中，沿气流通道9a流动的空气通过设置在阀盘30和阀通道11之间的开放区段中的多孔构件150，从而通过多孔构件50的孔均匀地分布。
因此，在本公开的示例性实施例中，当空气流过阀盘30和阀通道11之间的开放区段时，可以通过多孔构件50减少空气的湍流，并且可以防止空气在特定区段中流速变快。
因此，在本公开的示例性实施例中，在调节压力期间，可以减少在特定区段中由于流速变快所产生的气流噪声和流动空气的湍流。
图6A和图6B是示出根据本公开的另一示例性实施例的阀装置的截面配置图。在附图中，在说明书中的示例性实施例中，相同的附图标记表示相同的组成元件。
参照图6A和图6B，根据本公开的另一示例性实施例的阀装置300基本上具有上述示例性实施例的结构，并且可以包括安装在网板170上的多孔构件250。
在本公开的示例性实施例中，多孔构件250安装在网板170的与阀盘30的一个表面(图中的下表面)对应的一个表面(图中的上表面)的一侧。
多孔构件250设置在阀盘30和阀通道11之间的开放区段中，并且在阀盘30和网板170之间通过阀盘30的旋转而被压缩和恢复。
这里，多孔构件250包括由金属材料的多孔介质制成的网状泡沫251，并且在由阀盘30支承的状态下通过阀盘30的旋转而被压缩，孔隙率可以根据压缩程度而改变。
根据本公开的另一示例性实施例的阀装置300的其余结构以及效果与本公开的其他示例性实施例相同，因此将省略更具体的描述。
图7是示意性地示出应用于本公开的示例性实施例的多孔构件的变型例的示图。
参照图7，应用于本公开的示例性实施例的多孔构件350是示例性变型，并且可以将不同的孔隙率应用于单个主体。
这里，阀盘30设置为翻盖盘型，因此，与阀通道11形成具有不同截面积的开放区段。因此，多孔构件350可以在面积较小的开放区段a1中具有与面积较大的开放区段a2中不同的孔隙率。
例如，随着开放区段的面积变大，多孔构件350的孔隙率可以变小。这里，孔隙率的差异可以定义为孔尺寸的差异。换言之，随着开放区段的面积变大，多孔构件350的孔尺寸可以变小。
因此，在示例性变型中，多孔构件350在阀盘30和阀通道11之间具有不同截面积的不同开放区域中具有不同的孔隙率，因此流过多孔构件350的空气可以均匀分布。
因此，在示例性变型中，当空气流过阀盘30和阀通道11之间的开放区段时，可以通过多孔构件350来减少空气的湍流，并且可以防止空气在特定区段中流速变快。
在根据本公开的示例性实施例的阀盘中，如上所述，多孔构件设置在阀盘和阀通道之间的开放区段中，然而，本公开不限于此，多孔构件可以设置在阀盘的旋转角度较小(例如，10°以下)的区段中。
虽然已经结合目前认为是实际的示例性实施例描述了本发明，但是应该理解，本发明不限于所公开的实施例，相反，本发明旨在覆盖包括在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等同布置。

Claims (13)

1.一种阀装置，包括：
阀壳体，具有与排气系统的气流通道连接的阀通道；
阀盘，通过阀驱动器可旋转地设置在所述阀壳体内，与所述阀通道间隔开，并且调节所述阀通道的气流截面积；以及
多孔构件，附接至所述阀盘，并且设置在所述阀盘和所述阀通道之间的开放区段中。
2.如权利要求1所述的阀装置，其中：
所述排气系统将从燃料电池系统的加湿器排出的空气释放到大气中。
3.如权利要求2所述的阀装置，其中：
所述阀装置通过所述阀盘改变所述阀通道的气流截面积并且调节所述燃料电池系统的燃料电池堆的压力。
4.如权利要求1所述的阀装置，其中：
所述阀盘具有翻盖盘形状，绕与所述阀驱动器连接的阀轴倾斜，从而改变所述阀通道的气流截面积。
5.如权利要求1所述的阀装置，其中：
所述多孔构件附接至所述阀盘的与所述阀通道的开放端对应的一个表面。
6.如权利要求1所述的阀装置，其中：
所述多孔构件包括具有预定孔隙率的网状泡沫。
7.如权利要求1所述的阀装置，其中：
所述阀盘包括开放区段，每个开放区段相对于所述阀通道具有彼此不同的面积，并且
所述多孔构件在开放区段中面积最小的开放区段中的孔隙率与剩余开放区段中的孔隙率不同。
8.如权利要求7所述的阀装置，其中：
在面积越大的开放区段中，所述多孔构件的孔隙率越小。
9.一种阀装置，包括：
阀壳体，具有与气流通道连接的阀通道；
阀盘，通过阀驱动器可旋转地安装在所述阀壳体中并且改变所述阀通道的气流截面积；
多孔构件，安装在所述阀盘上，并且设置在所述阀盘和所述阀通道之间的开放区段中；以及
网板，安装在所述阀通道处并且支承所述多孔构件，
其中，所述多孔构件设置为在所述阀盘和所述网板之间通过所述阀盘的旋转而被压缩和恢复。
10.如权利要求9所述的阀装置，其中：
所述多孔构件在由所述网板支承的状态下被所述阀盘压缩，并且孔隙率根据压缩程度而变化。
11.一种阀装置，包括：
阀壳体，设置有与排气系统的气流通道连接的阀通道；
阀盘，通过阀驱动器可旋转地设置在所述阀壳体内并且调节所述阀通道的气流截面积；
网板，安装在所述阀通道处并且支承多孔构件；以及
多孔构件，附接至所述网板的与所述阀盘对应的一侧，并且设置在所述阀盘和所述阀通道之间的开放区段中，
其中，在所述阀盘和所述网板之间，通过所述阀盘的旋转，所述阀盘压缩和恢复所述多孔构件。
12.如权利要求11所述的阀装置，其中：
所述多孔构件在由所述阀盘支承的状态下被所述阀盘压缩，并且孔隙率根据压缩程度而变化。
13.如权利要求9或11所述的阀装置，其中：
所述多孔构件包括网状泡沫。
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Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5480123A (en) * 1993-11-24 1996-01-02 Rotatrol Ag Butterfly type control valve
CN1229174A (zh) * 1998-03-13 1999-09-22 法国天然气公司 用于气体输送管道的流量调节装置
CN201083270Y (zh) * 2007-09-29 2008-07-09 董映红 防喘蝶阀
CN101858445A (zh) * 2010-06-08 2010-10-13 武汉艾力特阀门自控有限公司 自洁式球阀
CN103423469A (zh) * 2013-08-15 2013-12-04 合肥通用机械研究院 高压差气固两相流调节阀
CN104421469A (zh) * 2013-08-27 2015-03-18 R.施塔尔开关设备有限责任公司 包括具有过盈配合的多孔体的、用于具有防火封装的壳体的压力释放装置
CN104455468A (zh) * 2013-09-23 2015-03-25 青岛冠达工贸有限公司 一种向空排汽阀
CN104653796A (zh) * 2013-11-22 2015-05-27 江苏神通阀门股份有限公司 一种锅炉循环管路调节阀
CN104791505A (zh) * 2015-04-17 2015-07-22 泰州市自立环保管件设备厂 一种韧性防腐不锈钢铸件阀体

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200257281Y1 (ko) 2001-09-26 2001-12-29 주식회사 한창테크 버터플라이 밸브의 캐비테이션 방지장치
US7815163B2 (en) * 2007-03-28 2010-10-19 Honeywell International Inc. Design of a noise suppression wedge for a butterfly outflow valve
JP5219206B2 (ja) 2008-11-04 2013-06-26 コバレントマテリアル株式会社 減圧排気弁
KR101364676B1 (ko) 2012-05-03 2014-02-20 동아대학교 산학협력단 캐비테이션 방지 기능을 갖는 버터플라이 밸브
JP6014476B2 (ja) * 2012-12-04 2016-10-25 株式会社キッツエスシーティー バタフライ式圧力制御バルブ
JPWO2014175131A1 (ja) * 2013-04-26 2017-02-23 豊和繊維工業株式会社 空気排出弁及び当該空気排出弁を設けてなる車両
KR101592656B1 (ko) * 2013-12-30 2016-02-18 현대자동차주식회사 연료전지용 공기공급 장치 및 방법
EP3102859B1 (en) * 2014-02-07 2021-08-25 Valpres S.R.L. Shutter for a rotary adjustment valve
JP2015203444A (ja) 2014-04-14 2015-11-16 株式会社栗本鐵工所 バタフライ弁
KR102635919B1 (ko) * 2016-12-14 2024-02-08 현대자동차주식회사 연료전지 시스템용 공기밸브 장치 및 그 제어방법

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5480123A (en) * 1993-11-24 1996-01-02 Rotatrol Ag Butterfly type control valve
CN1229174A (zh) * 1998-03-13 1999-09-22 法国天然气公司 用于气体输送管道的流量调节装置
CN201083270Y (zh) * 2007-09-29 2008-07-09 董映红 防喘蝶阀
CN101858445A (zh) * 2010-06-08 2010-10-13 武汉艾力特阀门自控有限公司 自洁式球阀
CN103423469A (zh) * 2013-08-15 2013-12-04 合肥通用机械研究院 高压差气固两相流调节阀
CN104421469A (zh) * 2013-08-27 2015-03-18 R.施塔尔开关设备有限责任公司 包括具有过盈配合的多孔体的、用于具有防火封装的壳体的压力释放装置
CN104455468A (zh) * 2013-09-23 2015-03-25 青岛冠达工贸有限公司 一种向空排汽阀
CN104653796A (zh) * 2013-11-22 2015-05-27 江苏神通阀门股份有限公司 一种锅炉循环管路调节阀
CN104791505A (zh) * 2015-04-17 2015-07-22 泰州市自立环保管件设备厂 一种韧性防腐不锈钢铸件阀体

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