CN117480339A - 燃料电池系统、气体箱装置和用于气体箱装置的截止阀 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种截止阀，具有壳体，该壳体具有入口、出口以及控制开口，其中，所述壳体限定沿着纵轴线延伸的内部空间并且具有分隔片，所述分隔片将所述内部空间分为出口腔室和控制腔室，所述分隔片具有在所述出口腔室和所述控制腔室之间延伸的导向孔，接收在所述分隔片中并且围绕所述导向孔的电线圈，布置在所述控制腔室中的伺服阀针，所述伺服阀针沿着所述纵轴线预紧到关闭位态中，在所述关闭位态中，所述伺服阀针密封所述控制开口并且能够借助能通过所述线圈产生的磁场运动到打开位态中，在所述打开位态中，所述伺服阀针释放所述控制开口并且贴靠在所述分隔片上，其中，所述伺服阀针具有在所述伺服阀针的打开位态中将所述控制腔室与所述导向孔连接的连接通道，和在所述导向孔中沿着所述纵轴线能运动地引导的主阀针，所述主阀针沿着所述纵轴线预紧到关闭位态中，在所述关闭位态中，所述主阀针密封所述出口，并且当所述伺服阀针布置在其打开位态中时，能够借助能通过所述线圈产生的磁场运动到打开位态中，在所述打开位态中，所述主阀针释放所述出口。

Description

燃料电池系统、气体箱装置和用于气体箱装置的截止阀
技术领域
本发明涉及一种燃料电池系统、尤其用于燃料电池系统的气体箱装置以及用于气体箱装置的截止阀。
背景技术
燃料电池系统通常包括燃料电池组件，例如呈具有多个电串联的燃料电池的堆的形式，气态燃料，例如氢气从箱经由燃料供应管路被供应给所述燃料电池组件。不但在固定应用而且在移动应用中，例如在车辆中，气态燃料在箱中通常处于高压下，该高压例如可以为高达700bar或更高。因此，箱构成高压储存器。燃料通常以较低压力，例如以在2bar至20bar之间的范围内的压力被供应给燃料电池组件。燃料供应管路构成供给管路。燃料供应管路可以例如通过压力调节装置与箱连接，在该压力调节装置中燃料的压力减小。箱和压力调节装置之间的管路通常实施为高压管路并且在下面称为供给管路，因为燃料电池系统经由该供给管路被供给以燃料。箱通常设有截止阀，以便截止燃料从箱流出，例如当燃料电池组件停止运行时或在故障的情况下。
这种用于高压气体箱的截止阀通常设计为无电流关闭的电磁阀。典型地，阀针通过弹簧抵着密封座预紧并且能够通过可借助线圈产生的磁力抵抗弹簧的预紧力从密封座抬起。由于箱中的高压，根据阀的结构类型可能需要大的打开力，这使阀的小型化变得困难。
DE 10 2006 027 712 A1公开了一种用于氢气压力箱的截止阀，该截止阀具有壳体和能穿过电线圈运动的阀杆，所述壳体具有第一阀座和第二阀座，所述阀杆在其外周上承载间隔开的第一和第二密封元件。在阀的关闭位态中，密封元件通过弹簧抵着阀座预紧，以便将入口相对于在阀座之间在壳体中形成的出口密封。阀杆具有第一开口，该第一开口形成入口与第一密封元件的高压侧之间的流体连接。由此，由于在入口处作用的压力施加闭合力到第一密封元件上。此外，阀杆具有将位于第二密封元件的低压侧上的子腔室与入口连接的通孔。由此将打开力施加到第二密封元件上，该打开力与作用到第一密封体上的关闭力相反地作用。该结构的目标是降低通过压差作用到阀杆或者说密封元件上的力，以便减小通过电线圈待产生的用于打开阀的打开力。
发明内容
根据本发明设置具有权利要求1的特征的截止阀、具有权利要求10的特征的气体箱装置以及具有权利要求12的特征的燃料电池系统。
根据本发明的第一方面，用于气体箱装置的截止阀包括壳体，该壳体具有用于与高压箱连接的入口、用于与供给管路连接的出口以及用于与供给管路连接的控制开口，其中，壳体限定沿着纵轴线延伸的内部空间并且具有分隔片，该分隔片将内部空间相对于纵轴线分为出口腔室和控制腔室，其中，分隔片具有在出口腔室和控制腔室之间延伸的导向孔。此外，截止阀具有接收在分隔片中并且围绕导向孔的电线圈和布置在控制腔室中的伺服阀针，该伺服阀针沿着纵轴线预紧到关闭位态中，在该关闭位态中伺服阀针密封控制开口，并且该伺服阀针能够借助可通过线圈产生的磁场运动到打开位态中，在所述打开位态中伺服阀针释放控制开口并且贴靠在分隔片上，其中，伺服阀针具有在伺服阀针的打开位态中将控制腔室与导向孔连接的连接通道。此外，截止阀包括在导向孔中沿着纵轴线可运动地引导的主阀针，该主阀针沿着纵轴线预紧到关闭位态中，在所述关闭位态中主阀针密封出口，并且当伺服阀针布置在其打开位态中时该主阀针能够借助可通过线圈产生的磁场运动到打开位态中，在所述打开位态中主阀针释放出口。
根据本发明的第二方面，气体箱装置、尤其是用于燃料电池系统的气体箱装置包括用于接收气体，例如氢气的高压气体箱和根据本发明的第一方面的截止阀，其中，截止阀的壳体的入口与高压气体箱的出口连接。
根据本发明的第三方面，燃料电池系统包括燃料电池组件，其具有至少一个燃料电池、用于供应气态燃料的燃料入口、用于供应氧化气体的氧化气体入口和用于导出反应产物的产物出口、与燃料入口连接的燃料供应管路以及根据本发明的第二方面的气体箱装置，其中，截止阀的壳体的出口和控制开口分别与燃料供应管路连接。
本发明所基于的构思在于，在壳体中布置有伺服阀针和主阀针，两者都能够通过同一线圈操纵。能通过伺服阀针关闭的控制开口和能通过主阀针关闭的高压出口都能够与相同的供给管路连接，使得在其上作用相同的压力水平。
如果截止阀能够在供给管路中不但在低压力水平而且在高压力水平时以及在箱中和供给管路中在相同压力水平时可靠地打开，则可以改善向燃料电池供给燃料的安全性。
下面例如描述在供给管路中的压力水平低于箱中的压力水平时的打开过程的原理。
当线圈被通电时，形成初级磁回路，该初级磁回路产生作用到伺服阀针上的磁力并且使伺服阀针运动到打开位态中。由此，伺服阀针释放控制开口并且在壳体的布置有伺服阀针的控制室或者说控制腔室中的压力降低。主阀针在导向孔中轴向地被引导，该导向孔在壳体的将控制腔室与出口腔室分隔开的分隔壁中形成，其中，出口腔室经由入口与气体箱或者说高压储存器连接或能够连接。通过设置在伺服阀针中的通道存在导向孔和控制腔室之间的引导流体的连接。因此，在阀打开时实现导向孔中的压力降低，因此拉力施加到主阀针上。此外，当伺服阀针打开时，该伺服阀针贴靠在壳体的分隔壁上，使得在线圈继续通电时形成次级磁回路，该次级磁回路产生作用到主阀针上的磁力。因为主阀针还通过控制腔室中的减小的压力被加载以拉力，所以通过由线圈产生的小磁力已经能够打开主阀针。控制室或者说控制腔室中的压力梯度以及最小可能的压力水平由在伺服阀针的阀座上的流出节流部(简称A节流部)和流入节流部(简称Z节流部)、控制腔室和出口腔室之间的气动连接以及对应的流出侧和流入侧的压力水平产生。
下面描述在供给管路和箱中的相同或近似相同的压力水平时的打开过程。
当线圈被通电时，又形成初级磁回路，该初级磁回路产生作用到伺服阀针上的磁力并且使伺服阀针运动到打开位态中。由于供给管路、控制腔室和出口腔室中的压力水平相同，伺服阀座和主阀座上的压差分别为零或几乎为零。在伺服阀完成打开之后，即使在没有通过控制室的气动辅助的情况下，主阀衔铁上的次级磁场也足以抵抗弹簧的力完全打开主阀。
因此，本发明的一个优点是，即使在高压气体箱和供给管路之间存在大的压差时，主阀针也能够以小的打开力从关闭位态运动到打开位态中。因此，至少部分地产生打开力的线圈相对较小地设计尺寸，使得实现紧凑构造的截止阀。此外，根据本发明的截止阀的构型有利的是，伺服阀针的行程与主阀针的行程无关。尤其，与伺服阀针的行程相比，可以在线圈的紧凑构型的情况下实现主阀针的大的行程。另一优点在于，即使在控制腔室和出口腔室之间的压力平衡时也防止主阀针的关闭，因为该主阀针通过由线圈产生的磁力保持在其打开位态中。这有利地减少了截止阀的磨损。
有利的构型和扩展方案参照附图由另外的从属权利要求以及由说明书得出。
根据一些实施方式可以设置，分隔片具有围绕导向孔的接收槽口，该接收槽口作为盲孔从控制腔室沿着纵轴线延伸，并且其中，线圈布置在接收槽口中。接收槽口例如可以作为环形开口从面向控制腔室的表面延伸。因此，在接收槽口的底部和分隔片的面向出口腔室的表面之间设置有剩余接片。当伺服阀针在其打开位态中贴靠在分隔片上时，线圈可以被通电，使得在剩余接片中出现磁饱和。这便于产生有效地作用到主阀针上的次级磁回路或磁场。
根据一些实施例方式可以设置，主阀针具有杆和密封区段，所述杆在第一端部区域中在导向孔中被引导，所述密封区段在杆的第二端部区域中形成并且在主阀针的关闭位态中贴靠在由出口限定的主阀座上。杆例如可以由可磁化的材料构成并且有利地作为沉入式衔铁起作用。
根据一些实施方式可以设置，在主阀针的杆的第一端部区域与导向孔之间设置密封元件，用于将控制腔室与出口腔室流体分离。密封元件例如可以实施为密封环并且安装在主阀针的杆上。根据一些实施方式可以设置，节流孔将控制腔室与出口腔室流体连接。因此，控制腔室和出口腔室之间的气动连接可以通过主阀针或主阀针的杆与导向孔之间的导向间隙实施，或在主阀针的杆上使用密封元件时也可以单独地通过节流孔作为用于密封的旁路实施。
根据一些实施方式可以设置，主阀针的杆在第一端部区域中具有第一横截面，该第一横截面大于主阀座的第二横截面。由此可以有利地进一步增大由在控制腔室中的压力降低产生的拉力，尤其使得仅该拉力就足以将主阀针从主阀座抬起。由此进一步减小由线圈待产生的力，这关于线圈的紧凑设计方面是有利的。
根据一些实施方式可以设置，主阀针具有从杆突出的扁平衔铁，该扁平衔铁在主阀针的关闭位态中与分隔片间隔开地布置并且在主阀针的打开位态中贴靠在分隔片上。分隔片由可磁化的材料制成。通过扁平衔铁的径向延伸部在主阀针的关闭位态中在分隔片和扁平衔铁之间形成间隙。尤其与上面所描述的线圈在接收槽口中的布置结合地可以有利地进一步增大由线圈产生的次级磁场对主阀针的力作用。
根据一些实施方式可以设置，伺服阀针具有杆、在杆的第一端部区域上形成的密封区段以及与杆的第二端部区域连接的扁平衔铁，该扁平衔铁从杆突出，其中，在伺服阀针的关闭位态中，密封区段贴靠在由控制开口限定的伺服阀座上并且扁平衔铁与分隔片间隔开地布置，并且其中，在伺服阀针的打开位态中，密封区段与伺服阀座间隔开地布置并且扁平衔铁贴靠在分隔片上。伺服阀针的扁平衔铁尤其提供以下优点，即可以在伺服阀针的小行程的情况下产生大的打开力。
根据一些实施方式可以设置，伺服阀针和主阀针通过布置在导向孔中的共同的弹簧预紧到相应的关闭位态中。因此，有利地减少了零件的数量。
根据一些实施方式可以设置，截止阀具有控制管路，该控制管路将出口和控制开口在内部空间外引导流体地相互连接并且具有用于与供给管路连接的接头。根据替代的实施方式可以设置，壳体具有与出口连接的第一接头，用于与供给管路连接和具有与控制开口连接的第二接头，用于与供给管路连接。在两个替代方案中能够以简单的方式在控制开口和出口上出现相同的低压水平。
根据气体箱装置的一些实施方式可以设置，截止阀的壳体接收在高压气体箱的出口中。例如，高压气体箱可以作为具有基本上柱形区段和相对于柱形区段变细的出口区段或颈部的气体瓶，在所述出口区段或颈部中形成出口。通过截止阀的紧凑构型能够实现容纳在出口区段内，由此更好地保护截止阀免受机械损坏。
附图说明
在下面参照附图阐述本发明。由附图示出了：
图1：根据本发明的实施例的截止阀的示意性剖视图，其中，伺服阀针和主阀针分别布置在关闭位态中；
图2：在图1中所示的截止阀，其中，伺服阀针布置在打开位态中，而主阀针布置在关闭位态中；
图3：在图1中所示的截止阀，其中，伺服阀针和主阀针分别布置在打开位态中；和
图4：根据本发明的实施例的燃料电池系统的液压线路图的示意图。
在附图中，除非另有说明，相同的附图标记标明相同或功能相同的部件。
具体实施方式
在图4中示例性地和示意性地示出燃料电池系统300。如在图4中示意性所示地，燃料电池系统300包括燃料电池组件310、燃料供应管路302、可选的压力调节装置320和气体箱装置200。
燃料电池组件310在图4中仅作为方框示出并且具有至少一个燃料电池(未示出)、燃料入口311、氧化气体入口313和产物出口314。燃料电池组件例如可以具有多个电串联的燃料电池，例如呈所谓的堆的形式。每个燃料电池具有阳极、阴极和布置在阳极和阴极之间的，例如呈膜形式的电解质层。气态燃料，例如氢气可以经由燃料入口311供应给一个或多个燃料电池210的阳极。以相同的方式，氧化气体，例如含氧的环境空气可以经由燃料电池210的氧化气体入口213供应给一个或多个燃料电池210的阴极。反应产物可以经由产物出口214从阴极被导出。因此，至少一个燃料电池设置为用于将存储在燃料中的化学能与氧化气体一起直接转化为电能。
气体箱装置200具有高压气体箱210和截止阀100。高压气体箱210，为了清楚起见在下面也称为箱构造为用于接收气体，例如氢气并且气体可以例如在高达700bar的压力下存储。如在图4中示意性所示地，箱210可以构造为基本上柱形的箱。箱210的出口211例如可以布置在箱210的轴向端部上。截止阀100在图4中仅用符号示出并且在下面还详细地阐述。如在图4中示意性所示地，截止阀100与箱210的出口211和低压接头261连接。可选地，止回阀220可以与截止阀100并联地连接，如在图4中示例性地所示的那样。燃料供应管路302将气体箱装置200的低压接头261与燃料电池组件310的燃料入口311连接。可选的压力调节装置320在燃料供应管路302中布置在低压接头261和燃料入口311之间并且设置为用于减小从箱210流出的气体的压力和/或改变流量。压力调节装置320例如可以具有可调节流量的节流阀。
在图1中示出示例性的截止阀100的示意性的剖视图，该截止阀例如可以使用在图4所示的气体箱装置200中。如在图1中示意性所示地，截止阀100包括壳体1、电线圈或感应线圈2、伺服阀针3、主阀针4和弹簧5。可选地，截止阀100还可以具有控制管路6，如这在图1中示意性地所示的那样。
壳体1尤其可以具有基体1A，该基体限定沿着纵轴线L1延伸的内部空间10。如在图1中示意性所示地，在壳体1的内部空间10中布置有分隔片或分隔壁14，所述分隔片或分隔壁相对于纵轴线L1将内部空间10分为第一腔室或出口腔室10A和第二腔室或控制腔室10B。分隔片14尤其可以沿横向于纵轴线L1延伸的径向方向R1延伸，如这在图1中示例性地所示的那样。分隔片14尤其可以由可磁化的材料构成。
在分隔片14中形成导向孔15，该导向孔将控制腔室10B和出口腔室10A相互连接。导向孔15例如可以与纵轴线L1同轴地布置和定向，如在图1中示意性地所示的那样。可选地，分隔片14还可以具有接收槽口16。如在图1中示意性所示地，接收槽口可以从分隔片14的面向控制腔室10B的表面沿着纵轴线L1延伸并且与分隔片14的面向出口腔室10A的表面间隔开地终止。因此，接收槽口16作为盲孔从控制腔室10B沿着纵轴线L1延伸。因此，在分隔片14的面向控制腔室10B的表面与接收槽口16的底部或者说端部之间存在剩余接片16A。如在图1中还示意性示出地，接收槽口16围绕纵轴线L1或者说导向孔15。例如，接收槽口16可以围绕导向孔16环形或框架形地构造。
如在图1中还示出地，壳体1具有入口11、出口12和控制开口13。入口11用于与高压储存器连接。例如，入口11可以与箱210的出口211连接。如在图1中示例性所示地，壳体1的基部1A可以具有多个沿径向方向R1在出口腔室10A和外侧之间延伸的槽口作为入口11。通常，入口11与第一腔室或者说出口腔室10A连接。如从图1中还可看出，过滤器17可以可选地布置在入口11中。
出口12可以尤其与纵轴线L1同轴地布置并且可以在基部1A中在出口腔室10A和外侧之间延伸，如这在图1中示例性所示的那样。通常，出口12与出口腔室10A连接。
控制开口13可以相对于纵轴线L1尤其与出口12相对地布置，如这在图1中示例性地所示的那样。控制开口13与控制腔室10B连接。如在图1中所示地，控制开口13例如可以与纵轴线L1同轴地布置并且在基部1A中在控制腔室10B和外侧之间延伸。
如在图1中纯示例性且示意性所示地，出口11和控制开口13可以通过可选的控制管路6引导流体地相互连接，其中，控制管路6在内部空间10外延伸或者说与壳体1的内部空间10流体分离或隔离地延伸。控制管路61例如可以具有用于与供给管路302连接的接头61。控制管路61的接头61例如可以形成气体箱装置200的低压接头261，如这在图4中示意性地所示的那样。替代地，壳体1可以具有与出口11连接的第一接头(在图1中未示出)和与控制开口13连接的第二接头(在图1中未示出)，其中，第一和第二接头分别能够与供给管路302连接。在这种情况下，第一和第二接头一起形成气体箱装置200的低压接头261。通常，控制开口13和出口12分别可连接或连接到相同的压力水平上、尤其相同的供给管路上。
线圈2具有多个由电导体构成的绕组并且在图1中仅用符号示出。如在图1中所示地，线圈2例如可以接收在分隔片14的接收槽口16中。在接收槽口16的底部和线圈2之间尤其可以布置有磁隔离层2A。接收槽口16也可以在其面向控制腔室10B的端部上被磁隔离层2B封闭，如这在图1中示例性地所示的那样。线圈2通常接收在分隔片14中并且围绕导向孔15。
伺服阀针3布置在控制腔室10B中。如在图1中示例性所示地，伺服阀针3可以具有杆30、连接通道33和密封区段34。此外，伺服阀针3可以可选地具有扁平衔铁35。杆30在第一端部区域31和与其相对的第二端部区域32之间延伸。密封区段34构造在杆30的第一端部31中并且尤其可以形成杆30的第一端部。例如，密封区段34可以锥形地构造，如这在图1中示意性地示出的那样。连接通道33例如可以由横向延伸穿过杆30的横向孔和在第二端部与横向孔之间延伸的轴向孔形成，如这在图1中示意性地示出的那样。替代地也可以考虑，通过在杆30的外周面与杆30的第二端部之间倾斜地延伸的孔实现连接通道。可选的扁平衔铁35布置在杆30的第二端部区域中并且与该第二端部区域连接。如在图1中示意性所示地，扁平衔铁35横向于杆30延伸并且从该杆突出。扁平衔铁35例如可以构造为环绕着杆30的接片，如这在图1中示意性地所示的那样。至少扁平衔铁35，优选地杆30由可磁化的材料构成。
如在图1中示意性所示地，伺服阀针3如此布置和定向在控制腔室10B中，使得杆30沿着纵轴线L1延伸并且扁平衔铁35沿着径向方向R1延伸，其中，杆30尤其与纵轴线L1同轴地布置或定向。在此，具有密封区段31的第一端部区域31面向控制开口13布置，并且具有扁平衔铁35的第二端部区域32面向分隔片14布置。
如在图1中进一步示意性示出地，弹簧5将伺服阀针3预紧到关闭位态中，在该关闭位态中，伺服阀针3密封控制开口13。尤其，在伺服阀针3的关闭位态中，密封区段34可以贴靠在由控制开口13限定的伺服阀座13S上，并且扁平衔铁35可以与分隔片14间隔开地布置，如这在图1中示意性地所示的那样。密封座13S尤其可以由壳体1的包围控制开口13的区域构成。在伺服阀针3的关闭位态中，在扁平衔铁35和分隔片14之间形成间隙，如这在图1中示意性地示出的那样。伺服阀针3通常沿着纵轴线L1预紧到关闭位态中，在该关闭位态中，伺服阀针3密封控制开口13。
通过对线圈2作用电压，该电压产生通过线圈2的电流，可以在线圈2周围产生磁场、尤其是初级磁场M1，该初级磁场施加吸引力到控制阀针30上。伺服阀针3由此抵抗通过弹簧5施加的预紧力朝分隔片14的方向运动。由此，密封区段34从密封座13S抬起。通常，伺服阀针3因此能够借助可由线圈2产生的磁场沿着纵轴线L1运动到打开位态中。伺服阀针3的打开位态示意性地在图2中示出。如在图2中示意性示出地，在伺服阀针3的打开位态中，密封区段34与伺服阀座13间隔开地布置并且扁平衔铁35贴靠在分隔片14上。通常，伺服阀针3因此在打开位态中释放控制开口13并且贴靠在分隔片14上。如在图2中示意性所示地，在伺服阀针3的打开位态中，控制开口13通过连接通道33与导向孔15引导流体地连接。
主阀针4布置在出口腔室10A中。如在图1中示意性所示地，主阀针40可具有杆、密封区段43和可选的扁平衔铁44。主阀针4的杆40在第一端部区域41和与其相对的第二端部区域42之间延伸。密封区段43在杆40的第二端部区域42中形成并且尤其可以构成杆40的第二端部。例如，密封区段43可以锥形地构造，如这在图1中示意性地所示的那样。可选的扁平衔铁44与杆40的第一端部41相邻地布置并且与杆40连接。如在图1中示意性所示地，扁平衔铁44横向于杆40延伸并且从该杆突出。至少扁平衔铁44，优选地主阀针4的杆40由可磁化的材料构成。
如在图1中示意性所示地，主阀针4如此布置在出口腔室10A中，使得杆的第一端部区域41伸入到导向孔15中并且通过导向孔15引导，并且具有密封区段43的第二端部区域42面向出口12布置。尤其，主阀针4的杆40可以与纵轴线L1同轴地定向。例如可以构造为环绕着杆40延伸的接片的扁平衔铁44因此沿径向方向R1从杆40突出。
图1示出在关闭位态中的主阀针4，在该关闭位态中，该主阀针密封出口12。如在图1中示意性所示地，主阀针4被弹簧5预紧到关闭位态中。可选地，能够布置在导向孔15中的同一弹簧5如在图1中示例性所示地可以将主阀针4和伺服阀针3分别预紧到其关闭位态中。然而也可以考虑，对于主阀针4和伺服阀针3分别设置分开的弹簧。这些弹簧也可以布置在导向孔15外。如在图1中示意性所示地，密封区段43在主阀针4的关闭位态中贴靠在由出口12限定的主阀座12S上，并且扁平衔铁44与分隔片14间隔开地布置，使得在分隔片14和扁平衔铁44之间形成间隙。主阀座12S例如可以由包围出口12的区域形成。主阀针的杆40在第一端部区域41中具有第一横截面A41。第二横截面A12由被主阀座12S围绕的面限定。如在图1中示意性所示地，第一横截面A12大于第二横截面A12。
当伺服阀针3布置在其打开位态中时，如这在图2中示意性所示地，控制腔室10B通过控制开口13与接头61的压力水平引导流体地连接，这通常导致控制腔室10B中的压力降低。通常，在控制腔室10B和接头61之间发生压力平衡，因此在控制开口13和出口12之间也出现压力平衡。通过连接通道33在导向孔15中也发生相对于出口腔室10A的压力降低，因此主阀针4被加载以与由弹簧5产生的预紧力相反作用的拉力。根据导向孔15和出口腔室10A之间的压力差，该拉力能够足以将主阀针40的密封区段43从主阀座12S抬起。如果第二面A12小于第一面A41，则这尤其变得容易。因为当伺服阀针3布置在打开位态中时，线圈2继续被通电，形成次级磁场M2，该次级磁场在图2中纯示意性地示出。次级磁场M2也施加抵抗弹簧力作用的拉力到主阀针4上，使得该主阀针运动到在图3中所示的打开位态中。如在图3中所示地，可选的扁平衔铁44在主阀针4的打开位态中贴靠在分隔片14上并且因此有利地形成止挡。主阀针4的密封区段43在其打开位态中与主阀座12S间隔开地布置。通常，主阀针4因此在其打开位态中释放出口12。
因此，当伺服阀针3布置在其打开位态中时，主阀针4能够借助可由线圈2产生的磁场运动到打开位态中。通过由于伺服阀针3的打开导致控制腔室10B中的压力降低有利地减小为此所需的力，这允许线圈2的紧凑构型。然而，截止阀100也可以设计成，使得也能够在控制腔室10B和出口腔室10A之间没有压差的情况下打开主阀针4。因为伺服阀针3在其关闭位态中可以贴靠在分隔片14上，如果可选的剩余接片16A足够薄地构型，则可以在该可选的剩余接片中出现磁饱和的状态。因此，在主阀针4的扁平衔铁44与分隔片14之间的间隙中产生大的磁吸引力。这通常便于主阀针4的打开，不是仅在控制腔室10B和出口腔室10A之间不存在压差的状况下。
由于截止阀100的紧凑结构，在图4中示意性示出的气体箱装置200的情况下，该截止阀可选地接收在高压气体箱210的出口211中。通常，截止阀100的入口11与箱210的出口211连接。截止阀100的壳体1的出口12和控制开口13分别例如通过接头61与燃料供应管路302连接。
尽管上面已经根据实施例示例性地阐述了本发明，但本发明不限于此，而是能够以多种方式进行修改。尤其也可以考虑前面的实施例的组合。此外，本发明不限于在燃料电池系统中的使用。例如，气体箱装置也可以与使用气体、尤其氢气作为燃料或反应产物的其它系统结合地使用。纯粹示例性地提及利用气态燃料用于运行内燃机的车辆。

Claims (12)

1.一种用于气体箱装置(200)的截止阀(100)，具有：
壳体，该壳体具有用于与高压箱(210)连接的入口(11)、用于与供给管路(302)连接的出口(12)以及用于与所述供给管路(302)连接的控制开口(13)，其中，所述壳体(1)限定沿着纵轴线(L1)延伸的内部空间(10)并且具有分隔片(14)，所述分隔片将所述内部空间(10)相对于所述纵轴线(L1)分为出口腔室(10A)和控制腔室(10B)，其中，所述分隔片(14)具有在所述出口腔室(10A)和所述控制腔室(10B)之间延伸的导向孔(15)；
接收在所述分隔片(14)中并且围绕所述导向孔(15)的电线圈(2)；
布置在所述控制腔室(10B)中的伺服阀针(3)，所述伺服阀针沿着所述纵轴线(L1)预紧到关闭位态中，在所述关闭位态中所述伺服阀针(3)密封所述控制开口(13)，并且，所述伺服阀针能够借助能通过所述线圈(2)产生的磁场运动到打开位态中，在所述打开位态中所述伺服阀针(3)释放所述控制开口(13)并且贴靠在所述分隔片(14)上，其中，所述伺服阀针(3)具有在所述伺服阀针(3)的打开位态中将所述控制腔室(10B)与所述导向孔(15)连接的连接通道(33)；和
在所述导向孔(15)中沿着所述纵轴线(L1)能运动地被引导的主阀针(4)，所述主阀针沿着所述纵轴线(L1)预紧到关闭位态中，在所述关闭位态中所述主阀针(4)密封所述出口(12)，并且当所述伺服阀针(3)布置在其打开位态中时所述主阀针能够借助能通过所述线圈(2)产生的磁场运动到打开位态中，在所述打开位态中所述主阀针(4)释放所述出口(12)。
2.根据权利要求1所述的截止阀(100)，其中，所述分隔片(14)具有围绕所述导向孔(15)的接收槽口(16)，所述接收槽口作为盲孔从所述控制腔室(10B)沿着所述纵轴线(L1)延伸，并且其中，所述线圈(2)布置在所述接收槽口(16)中。
3.根据权利要求1或2所述的截止阀(100)，其中，所述主阀针(4)具有杆(40)和密封区段(43)，所述杆在第一端部区域(41)中在所述导向孔(15)中被引导，所述密封区段在所述杆(40)的第二端部区域(42)中形成并且在所述主阀针(4)的关闭位态中贴靠在由所述出口(12)限定的主阀座(12S)上。
4.根据权利要求3所述的截止阀(100)，其中，所述主阀针的杆(40)在所述第一端部区域(41)中具有第一横截面(A41)，所述第一横截面大于所述主阀座(12S)的第二横截面(A12)。
5.根据权利要求3或4所述的截止阀(100)，其中，所述主阀针(4)具有从所述杆(40)突出的扁平衔铁(44)，所述扁平衔铁在所述主阀针(4)的关闭位态中与所述分隔片(14)间隔开地布置并且在所述主阀针(4)的打开位态中贴靠在所述分隔片(14)上。
6.根据前述权利要求中任一项所述的截止阀(100)，其中，所述伺服阀针(3)具有杆(30)、在所述杆(30)的第一端部区域(31)上形成的密封区段(34)以及与所述杆(30)的第二端部区域(32)连接的扁平衔铁(35)，所述扁平衔铁从所述杆(30)突出，其中，在所述伺服阀针(3)的关闭位态中，所述密封区段(34)贴靠在由所述控制开口(13)限定的伺服阀座(13S)上并且所述扁平衔铁(35)与所述分隔片(14)间隔开地布置，并且其中，在所述伺服阀针(3)的打开位态中，所述密封区段(34)与所述伺服阀座(13S)间隔开地布置并且所述扁平衔铁(35)贴靠在所述分隔片(14)上。
7.根据前述权利要求中任一项所述的截止阀(100)，其中，所述伺服阀针(3)和所述主阀针(4)通过布置在所述导向孔(15)中的共同的弹簧(5)预紧到相应的关闭位态中。
8.根据前述权利要求中任一项所述的截止阀(100)，附加地具有：
控制管路(6)，所述控制管路将所述出口(12)和所述控制开口(13)在所述内部空间(10)外引导流体地相互连接并且具有用于与所述供给管路(302)连接的接头(61)。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的截止阀(100)，其中，所述壳体(1)具有与所述出口(11)连接的第一接头，用于与所述供给管路(302)连接，和与所述控制开口(13)连接的第二接头，用于与所述供给管路(302)连接。
10.一种气体箱装置(200)、尤其用于燃料电池系统(300)，所述气体箱装置具有：
用于接收气体的高压气体箱(210)；和
根据前述权利要求中任一项所述的截止阀(100)，其中，所述截止阀(100)的壳体(1)的入口(11)与所述高压气体箱(201)的出口(211)连接。
11.根据权利要求10所述的气体箱装置(200)，其中，所述截止阀(100)的壳体(1)接收在所述高压气体箱(210)的出口(211)中。
12.一种燃料电池系统(300)，具有：
燃料电池组件(310)，该燃料电池组件具有至少一个燃料电池、用于供应气态燃料的燃料入口(311)、用于供应氧化气体的氧化气体入口(313)和用于导出反应产物的产物出口(314)；
与所述燃料入口(311)连接的燃料供应管路(302)；和
根据权利要求10或11所述的气体箱装置(200)，其中，所述截止阀(100)的壳体(1)的出口(12)和控制开口(13)分别与所述燃料供应管路(302)连接。
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