DE10152186C1 - Brennstoffzellanlage mit einer Vorrichtung zur dosierten Zufuhr von sauerstoffhaltigem Medium an Dosierstellen eines Gaserzeugungssystems - Google Patents

Brennstoffzellanlage mit einer Vorrichtung zur dosierten Zufuhr von sauerstoffhaltigem Medium an Dosierstellen eines Gaserzeugungssystems

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Abstract

Eine Vorrichtung dient zur dosierten Verteilung wenigstens eines Mediums auf mehrere Dosierstellen. Die Vorrichtung hat zwei konzentrisch angeordnete zylindrische Rohrabschnitte, welche jeweils mehrere Öffnungen im Bereich ihrer Mantelflächen aufweist. Die Rohrabschnitte sind relativ zueinander drehbar ausgebildet und das zu dosierende Medium strömt in den inneren zylindrischen Rohrabschnitt ein. DOLLAR A Eine besonders vorteilhafte Verwendung der Vorrichtung kann in einer Brennstoffzellenanlage für ein Kraftfahrzeug erfolgen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennstoffzellenanlage mit einer Vorrichtung zur dosierten Zufuhr von sauerstoffhaltigem Medium an Dosierstellen eines Gaserzeugungssys­ tems.
Zur dosierten Verteilung von Medien bzw. zur Zufuhr einer dosierten Menge eines Mediums sind im allgemeinen Düsenelemente bekannt, bei welchen über eine in die Düse, beispielsweise eine Lavalledüse, eingreifende Ventilnadel eine radial verlaufen­ de Einlaßöffnung beeinflußt wird. Je nach Öffnungsquerschnitt kann dementspre­ chend in Abhängigkeit der vorliegenden Randbedingungen wie Druck oder dergleichen eine gewünschte Menge des Mediums dosiert werden.
Ein derartiges Ventil mit Lavalledüse sowie eine Möglichkeit zum Einsatz desselben ist durch die DE 196 43 054 A1 beschrieben.
Der Hauptnachteil eines derartigen Aufbaus, insbesondere bei seinem bevorzugten Einsatzzweck, nämlich als Dosierventil, in mit Brennstoffzellen betriebenen Fahrzeu­ gen ist sicherlich darin zu sehen, daß der Aufbau vergleichsweise schwer ist und einen vergleichsweise großen Bauraum beansprucht, was aufgrund der Gegebenhei­ ten in Fahrzeugen ein entscheidender Nachteil ist, da hier leichte und platzsparende Elemente sicherlich zu bevorzugen wären.
Des weiteren wird der Aufbau störanfällig, da in den dosierenden Medienströmen mitgeführte Verschmutzungen, Partikel oder dergleichen die vergleichsweise kleine, radial verlaufende Einlaßöffnung verschmutzen und verstopfen können, was dann wiederum die Beweglichkeit der Nadel und damit die exakte Dosierung nachteilig beeinflußt.
Wenn nun ein Medium an verschiedene Stellen verteilt und dort in jeweils unter­ schiedlichen Mengen dosiert werden soll, ist außerdem der durch die oben genannte Schrift beschriebene Aufbau jeweils mehrfach, nämlich für jede der Dosierstellen, notwendig. Dies erhöht den Aufwand hinsichtlich Kosten, Materialeinsatz und Platz­ bedarf noch weiter. Eventuell auftretende Störungen sind aufgrund der Tatsache, daß jeweils mehrere potentielle Störquellen vorhanden sind, weniger leicht zu be­ herrschen.
Die AT 002 806 U1 beschreibt ein Mehrwegeventil zur Verwendung in einer Wasser­ zufuhrleitung eines Sprudelbades mit mehreren in einem Ventilkörper ausgebildeten Ausströmanschlüssen sowie einem in dem Ventilkörper verdrehbar angeordneten Verteilerrohr. In dem Verteilerrohr sind den Ausströmöffnungen entsprechende Öff­ nungen sowie weitere, versetzt angeordnete Öffnungen vorgesehen, so dass die in dem Mehrwegventil geführte Flüssigkeit gleichmäßig auf alle Ausströmanschlüsse verteilt werden kann oder nur durch einen Ausströmanschluss oder durch einen Teil der Ausströmanschlüsse fließen kann, wobei zusätzlich auch eine Verkleinerung des Querschnitts der Ausströmanschlüsse vorgesehen werden kann.
Die DD 561 44 betrifft einen Mehrwegeumstellhahn zur wahlweisen Druckbeauf­ schlagung einer Leitung mit einem gasförmigen oder flüssigen Medium, der zur Ver­ wendung in technischen Einrichtungen vorgesehen ist, die mehrere Reserveaggregate, beispielsweise Turbopumpen umfassen, wobei nur ein Aggregat ständig in Betrieb ist. Der Mehrwegeumstellhahn besteht aus einem zylindrischen Hohlkörper sowie einem darin angeordneten Drehschieber, wobei in dem Hohlkörper in mehreren Ebenen einander gegenüberliegende Druckleitungsanschlüsse ausgebil­ det sind, und wobei der Drehschieber eine Längsbohrung und mehrere in diese mündende Radialbohrungen aufweist, die axial im Abstand der Druckleitungsan­ schlüsse und zueinander in einem Winkel von 45° am Umfang versetzt angeordnet sind.
Die DE 34 16 335 A1 offenbart ein Drehschieberventil mit einem Ventilgehäuse und einem Ventilschieber, bei dem der Ventilschieber mit Hilfe eines Schrittmotors um seine Längsachse relativ zu dem Ventilgehäuse gedreht wird.
Die DE 29 05 293 C2 betrifft ein elektrisch steuerbares Mehrkanalventil für Fluide, bei dem ein Selektorverteiler durch einen Motor in einem Gehäuse gedreht wird, wobei eine Scheibe zur Umsetzung einer Wellenstellung in einen Digitalkode vorgesehen ist, um die Stellung des Selektorverteilers zu identifizieren.
Die DE 37 14 691 A1 beschreibt ein Mehrwegeventil für druckübertragende Medien, das aus einem Gehäuse mit einer Vielzahl von Zu- und Abgangsöffnungen sowie einem im Gehäuse bewegbaren Stellglied mit einer Anzahl von Durchgangsöffnungen besteht, die mit bestimmten, zugeordneten Zu- und Abgangsöffnungen verbindbar sind, wobei das Stellglied als dünnwandiger Hohlkörper ausgebildet ist.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Brennstoffzellenanlage mit einer Vor­ richtung zur dosierten Zufuhr von sauerstoffhaltigem Medium an Dosierstellen eines Gaserzeugungssystems zu schaffen, wobei diese Vorrichtung leicht und klein gebaut werden kann und hinsichtlich der Störanfälligkeit und der Ansteuerung einen minimalen Aufwand verursacht.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Brennstoffzellenanlage mit den im Anspruch 1 angeführten Merkmalen gelöst.
Durch die beiden konzentrisch angeordneten zylindrischen Rohrabschnitte der Vor­ richtung zur Zufuhr von sauerstoffhaltigem Medium an Dosierstellen eines Gaserzeu­ gungssystems mit den jeweils als Dosieröffnung dienenden Öffnungen des inneren Rohrabschnitts und den zur Weiterleitung dienenden Öffnungen in den Mantelflächen des äußeren Rohrabschnitts entsteht ein sehr kleiner und kompakter Aufbau dieser Vorrichtung, welcher eine sehr geringe Störanfälligkeit aufgrund von Verschmutzun­ gen oder dergleichen aufweist.
Das in das Innere dosierte Medium gelangt dann durch die Öffnungen des inneren zylindrischen Rohrabschnitts, welche in diesem Augenblick mit Öffnungen im äußeren zylindrischen Rohrabschnitt korrespondieren, in den Bereich dieser Öffnungen und kann dort abgeleitet werden. Da die beiden Rohrabschnitte relativ zueinander dreh­ beweglich ausgebildet sind, kann durch ein einfaches Drehen beeinflußt werden, welche der Öffnungen im inneren zylindrischen Rohrabschnitt mit welchen der Öff­ nungen im äußeren zylindrischen Rohrabschnitt korrespondiert. Sind nun Öffnungen mit verschiedenen Durchmessern vorhanden oder weisen zwei miteinander korres­ pondierende Öffnungen einen je nach Drehwinkel unterschiedlichen Öffnungsquer­ schnitt auf, so läßt sich hier eine sehr einfache Dosierung realisieren, wozu lediglich einer der Rohrabschnitte gegenüber den anderen Rohrabschnitten verdreht werden muß.
In einer besonders günstigen Ausgestaltung der Erfindung erfolgt dieses Verdrehen beispielsweise durch einen Schrittmotor, so daß immer die Winkelstellung der beiden Rohrabschnitte zueinander bekannt ist, wodurch sich bei bekannter Ausgestaltung der Öffnungen in den jeweiligen Rohrabschnitten die Menge der erfolgenden Dosie­ rung an der jeweiligen Öffnung ebenfalls bekannt ist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den restlichen Unteransprüchen und dem anhand der Zeichnung nachfolgend dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiel.
Es zeigt:
Fig. 1 eine beispielhafte Ausgestaltung eines inneren zylindrischen Rohrab­ schnitts mit Öffnungen;
Fig. 2 eine prinzipmäßige Darstellung einer Kombination aus innerem und äuße­ rem zylindrischen Rohrabschnitt;
Fig. 3 eine prinzipmäßige Darstellung von abgewickelten Mantelflächen der Rohrabschnitte mit entsprechenden Möglichkeiten einer Anordnung von Öffnungen; und
Fig. 4 einen Querschnitt durch eine mögliche Ausgestaltung einer erfindungsge­ mäßen Vorrichtung.
Die Erfindung ist für eine Mediendosierung in Brennstoffzellensystemen geeignet, welche stationäre oder mobile Verbraucher mit elektrischer Energie versorgen sollen.
Fig. 1 zeigt einen zylindrischen Rohrabschnitt 1, in welchen mehrere Öffnungen 2 eingebracht sind, die von der Innenseite des zylindrischen Rohrabschnitts 1 radial nach außen verlaufen.
In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel sind dabei die Öffnungen auf einer jeweils ersten I, zweiten II, dritten III und vierten IV senkrecht zu einer Achse 3 des zylindrischen Rohrabschnitts 1 verlaufenden Ebene angeordnet. Sie verbinden dabei einen inneren Bereich 4 des als Hohlzylinder ausgebildeten Rohrabschnitts 1 mit einer äußeren Mantelfläche 5a des besagten Rohrabschnitts.
In jeder der Ebenen I, II, III, IV sind in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel jeweils zwei der Öffnungen 2 erkennbar, wobei diese in zwei verschiedenen Winkel­ stellungen a, b in radialer Richtung, von der Achse 3 aus gesehen, angeordnet sind.
Fig. 2 zeigt nun nochmals den inneren zylindrischen Rohrabschnitt 1, welcher hier in einem äußeren zylindrischen Rohrabschnitt 6 angeordnet ist. In dem äußeren zylind­ rischen Rohrabschnitt 6 sind ebenfalls Öffnungen 7 im Bereich seiner Mantelfläche 5b erkennbar. Die Öffnungen 7 haben in diesem prinzipmäßig angedeuteten Beispiel zum größten Teil einen kreisförmigen Querschnitt, lediglich die mit 7a bezeichnete Öffnung weist einen rechteckigen Querschnitt auf, worauf in der nachfolgenden Figur noch näher eingegangen werden soll.
In den Innenbereich 4 des inneren zylindrischen Rohrabschnitts 1 strömt ein Medium A ein, welches durch die in den beiden Rohrabschnitten 1, 6 miteinander korrespon­ dierenden Öffnungen 2, 7 dosiert verteilt werden soll. Medium A kann gasförmig sein, jedoch ist auch ein flüssiges Medium möglich.
Um nun diese Aufgabe entsprechend zu lösen, sind die beiden Rohrabschnitte 1, 6 gegeneinander verdrehbar. Beispielsweise läßt sich der innere Rohrabschnitt 1 ü­ ber einen Schrittmotor oder einen DC-Servomotor mit Winkelgeber 8, welcher in Fig. 4 dargestellt ist, ent­ sprechend verdrehen, so daß jeweils Öffnungen 2 in dem inneren Rohrabschnitt 1 mit verschiedenen Öffnungs­ querschnitten unterhalb der Öffnungen 7 in dem äußeren Rohrabschnitt 6 liegen, so daß je nach Winkelstellung a, b des inneren Rohrabschnitts 1 gegenüber dem äuße­ ren Rohrabschnitt 6 verschiedene Öffnungsquerschnitte freigegeben sind.
Fig. 3 zeigt nun anhand der abgewickelten Mantelfläche 5 des inneren Rohrabschnitts 1 in einer beispielhaften Ausgestaltung verschiedene Möglichkeiten einer derar­ tigen Dosierung, wobei die Öffnungen 2 der Mantelflä­ che 5a mit der Mantelfläche 5b des darunter darge­ stellten äußeren Rohrabschnitts 6 bzw. seinen Öffnun­ gen 7, 7a korrespondieren. Zum besseren Verständnis sind die einzelnen Öffnungen 2 im Bereich der Mantel­ fläche 5a in eine Art Koordinatensystem eingeteilt, wobei hier die bereits bekannten vier senkrecht zu der Achse 3 der zylindrischen Rohrabschnitte 1, 6 stehen­ den Ebenen I, II, III, IV sowie die jeweiligen Winkel­ stellungen a, b, c, d als Koordinaten vorgesehen sind.
So korrespondieren beispielsweise die Öffnungen 2 der ersten Ebene I mit einer als runde Öffnung 7 ausgebil­ deten Öffnung in dem äußeren Rohrabschnitt 6. Die Öff­ nung 7, welche der Ebene I zugeordnet ist weist einen Durchmesser auf, welcher zumindest so groß ist, wie der größte Durchmesser der auf der Mantelfläche 5a an­ geordneten Öffnungen 2 im Bereich der Ebene I, hier also der Öffnung I/d. Je nach Winkelstellung a, b, c, d korrespondiert nun jeweils eine andere der Öffnungen 2 der Ebene I der Mantelfläche 5 mit der Öffnung 7 der Ebene I. Die Dosiermenge kann in dem hier dargestell­ ten Ausführungsbeispiel von der Winkelstellung a, in welcher eine sehr kleine Ausschnittsöffnung I/a frei­ gegeben ist, bis zu der Winkelstellung d, in welcher die größtmögliche Öffnung I/d freigegeben ist, in vier Stufen verändert werden.
Vergleichbares gilt für die Ebenen III und IV, wobei hier verschiedene Durchmesser oder auch das Fehlen ei­ ner Öffnung im Bereich III/b dargestellt ist.
Eine weitere Besonderheit stellt die Öffnung 2a im Be­ reich der Ebene II der Mantelfläche 5 des inneren zy­ lindrischen Rohrabschnitts 1 dar. Die in dieser abge­ rollten Darstellung der Mantelfläche 5a trapezförmig ausgebildete Öffnung 2a in der Mantelfläche 5a korres­ pondiert mit der Öffnung 7a, welche als Rechteck mit seiner größten Breite so ausgebildet ist, daß diese Breite der größten Breite der Öffnung 2a vergleichbar ist. Je nach Winkelstellung a, b, c oder den Zwischen­ stellungen ergeben sich verschiedene, kontinuierlich variierbare Öffnungsquerschnitte, welche bei ver­ gleichbaren Druckverhältnissen auch einer dementspre­ chend kontinuierlich variierbaren Dosiermenge entspre­ chen.
Die Seitenkanten der Öffnung 2a müssen nicht wie bei der hier gewählten Darstellung als Trapez linear ver­ laufen, es wäre durchaus auch denkbar, daß hier ent­ sprechende Kurven bzw. Funktionen eingesetzt werden, um die Dosiermenge bzw. den Öffnungsquerschnitt ent­ sprechend der Winkelstellung a, b, c zu beeinflussen. Des weiteren zeigt die Ebene II der Mantelfläche 5a die Besonderheit, daß über eine der Öffnungen 2 im Bereich II/d zusätzlich zu der kontinuierlich variablen Dosie­ rung über die Öffnung 2a in dieser speziellen Winkel­ stellung eine diskrete kleine Dosiermenge zugeführt werden kann.
Derartige Aufbauten haben sich nun insbesondere bei Gaserzeugungssystemen in Brennstoffzellenanlagen be­ währt, wobei insbesondere an Brennstoffzellenanlagen in Kraftfahrzeugen gedacht werden soll, da die Vor­ richtung aufgrund ihrer Kompaktheit und ihres leichten Gewichts hier besonders günstig einzusetzen ist.
Besonders geeignet ist der Aufbau aus innerem zylind­ rischen Rohrabschnitt 1 und äußerem zylindrischen Rohrabschnitt 6 mit den entsprechenden Öffnungen 2, 2a, 7, 7a bei der Dosierung von sauerstoffhaltigem gasförmigen Medium, beispielsweise Luft, an die ein­ zelnen Dosierstellen eines Gaserzeugungssystems. Diese Dosierstellen können beispielsweise für partielle Oxi­ dationsstufen, selektive Oxidationsstufen oder ein "Air Blead" für die Brennstoffzelle vorgesehen sein. Da sich gezeigt hat, daß die Dosiermengen bzw. die Verhältnisse der einzelnen Dosiermengen untereinander in den einzelnen Lastzuständen wenigstens annähernd gleich oder in etwa vorbestimmbar sind, eignet sich ein derartiger Aufbau hier besonders.
So wäre beispielsweise denkbar, daß über fünf bis zehn einzelne Winkelstellungen a, b, . . . und die entspre­ chenden korrespondierenden Öffnungsdurchmesser der Öffnungen 2 eine ausreichend genaue Dosierung und Ver­ teilung der entsprechenden Medien ein sehr leichter, störunanfälliger und einfacher Aufbau realisiert wird.
Die Öffnungsdurchmesser der einzelnen Öffnungen des inneren Rohrabschnitts 1 müßten dabei in entsprechen­ den Versuchsreihen vor einem geplanten Aufbau der An­ lage erfolgen und könnten sich dann direkt in die Öff­ nungsdurchmesser der einzelnen Öffnungen 2 nieder­ schlagen.
Fig. 4 zeigt einen Aufbau, bei dem der äußere zylind­ rische Rohrabschnitt 6 als Verteilerblock 6a ausgebil­ det ist. Der innere zylindrische Rohrabschnitt 1 läßt in dieser Darstellung zwei der Öffnungen 2 erkennen. Der innere zylindrische Rohrabschnitt 1 wird über ei­ nen Schrittmotor 8 angetrieben und läßt sich so in be­ stimmte Winkelstellungen verfahren. In dem als äußerer zylindrischer Rohrabschnitt 6 dienenden Verteilerblock 6a sind jeweils Leitungselemente 9a, 9b, 9c ange­ bracht, welche mit den jeweiligen Öffnungen 2 korres­ pondieren. Der innere zylindrische Rohrabschnitt 1 ist dabei auf seiner einen hier dem Schrittmotor zugewand­ ten Stirnseite geschlossen und weist auf seiner ande­ ren Stirnseite eine Öffnung auf, durch welche der Me­ dienstrom A in den Innenbereich 4 des inneren zylind­ rischen Rohrabschnitts 1 einströmen kann.
In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel bzw. der für das Ausführungsbeispiel gewählten diskreten Win­ kelstellung sind lediglich zwei Öffnungen 2 angeord­ net, so daß das Leitungselement 9c mit einer sehr kleinen Öffnung 2 und das Leitungselement 9a mit einer etwas größeren Öffnung 2 korrespondiert. Im Bereich des Leitungselements 9b ist für die hier dargestellte Winkelstellung keine Öffnung vorgesehen. Erfolgt daher eine entsprechende Dosierung des Medienstroms A mit einer vergleichsweise großen Menge A1 über das Lei­ tungselement 9a und einer entsprechend kleineren Menge A2 über das Leitungselement 9c. Aus dem Bereich dieser Leitungselemente 9a, 9b, 9c kann dann die Abfuhr des in der gewünschten Menge zudosierten und verteilten Mediums A erfolgen.
Gegenüber den hier dargestellten Ausführungsbeispie­ len, bei welchen das Medium A lediglich von einer Stirnseite in den zylindrischen inneren Rohrabschnitt 1 eingeströmt ist, wäre es selbstverständlich auch denkbar, daß das Medium von beiden Stirnseiten in den zylindrischen Rohrabschnitt 1 einströmen könnte, wobei hier beispielsweise auch zwei verschiedene Medien do­ siert werden könnten. Dann müßte im Innenbereich 4 le­ diglich eine entsprechende Trennwand vorgesehen sein, so daß es zu keiner ungewollten Vermischung der Medien im Bereich des inneren zylindrischen Rohrabschnitts 1 kommen kann.

Claims (8)

1. Brennstoffzellenanlage mit einer Vorrichtung zur dosierten Zufuhr von sauer­ stoffhaltigem Medium an Dosierstellen eines Gaserzeugungssystems, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zwei konzentrisch angeordnete zylind­ rische Rohrabschnitte (1, 6) umfaßt, welche jeweils mehrere Öffnungen (2, 7; 2a, 7a) im Bereich ihrer Mantelflächen (5a, 5b) aufweisen, wobei die Rohrabschnitte (1, 6) relativ zueinander drehbar ausgebildet sind und wobei das sauerstoffhaltige Medium (A) in den inneren zylindrischen Rohrabschnitt (1) einströmt.
2. Brennstoffzellenanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere zylindrische Rohrabschnitt (6) als Verteiler­ block (6a) ausgebildet ist, wobei von den Öffnungen (7, 7a) in seiner Mantelfläche (5b) jeweils ein Leitungselement (9a, 9b, 9c) zur Abfuhr des dosierten Mediums (A1, A2) vorgesehen ist.
3. Brennstoffzellenanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Öffnungen (7, 7a) im äußeren zylindrischen Rohrabschnitt (6) mit wenigstens einer Öffnung (2, 2a) im inneren zylindrischen Rohrabschnitt (1) korrespondiert, so daß eine Freigabe der Verbindung zwischen einem Innenbereich (4) des inneren zylindrischen Rohrabschnitts (1) und einem Bereich außerhalb des äußeren zylindrischen Rohrabschnitts (6) von der Winkelstel­ lung (a, b, c, d) der beiden Rohrabschnitte zueinander abhängt.
4. Brennstoffzellenanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Anteil der Öffnungen (7) im äußeren zylindrischen Rohrabschnitt (6) mit mehreren Öffnungen (2) im inneren zylindrischen Rohrabschnitt (1) korrespondiert, so daß je nach Winkelstellung (a, b, c, d) der beiden Rohrabschnitte (1, 6) zueinander jeweils unterschiedliche Querschnitte zur Durchströmung freigegeben sind.
5. Brennstoffzellenanlage nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Anteil der Öffnungen (7a) im äußeren zylindrischen Rohrabschnitt (6) mit wenigstens einer sich über den Umfang des inneren zylindrischen Rohrabschnitts (2) in ihrem Querschnitt verändernden Öffnung (2a) in dem inneren zylindrischen Rohrabschnitt (1) korrespondiert, so daß je nach Winkelstellung (a, b, c) der beiden Rohrabschnitte (1, 6) zueinander jeweils ein veränderlicher Querschnitt zur Durchströmung freigegeben ist.
6. Brennstoffzellenanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Medium (A) gasförmig ist.
7. Brennstoffzellenanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der innere zylindrische Rohrabschnitt (1) über einen Schrittmotor (8) verdrehbar ist.
8. Brennstoffzellenanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der innere zylindrische Rohrabschnitt (1) über einen Gleichstromservomotor mit Winkelgeber (8) verdrehbar ist.
DE10152186A 2001-10-23 2001-10-23 Brennstoffzellanlage mit einer Vorrichtung zur dosierten Zufuhr von sauerstoffhaltigem Medium an Dosierstellen eines Gaserzeugungssystems Expired - Fee Related DE10152186C1 (de)

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Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1426666A1 (de) * 2002-12-06 2004-06-09 Hamilton Sundstrand Corporation Schmierungsvorrichtungsventil
WO2006116999A1 (de) * 2005-05-02 2006-11-09 Danfoss A/S Stromteilerventileinsatz, stromteilerventil und ventilmodulbaustein
WO2007059338A1 (en) * 2005-11-17 2007-05-24 Moretz Technology, Llc Rotary shift valve for automatic transmission systems
WO2007107781A1 (en) 2006-03-20 2007-09-27 Edwards Limited Gas supply apparatus
DE102004029214B4 (de) * 2004-06-16 2008-02-28 Danfoss A/S Heizkörperventil
US8534642B2 (en) 2009-02-02 2013-09-17 Dale Moretz Seal member for fluid transfer system
RU2493460C1 (ru) * 2012-06-19 2013-09-20 Открытое акционерное общество "Акционерная компания "Корвет" (ОАО "АК "Корвет") Дроссель дискретный регулируемый дисковый
WO2016135439A1 (en) * 2015-02-23 2016-09-01 Edwards Limited Gas supply apparatus
WO2016193207A1 (de) * 2015-06-02 2016-12-08 Robert Bosch Gmbh Brennstoffzellenvorrichtung
DE102008004700B4 (de) * 2007-01-19 2017-03-16 GM Global Technology Operations LLC (n. d. Ges. d. Staates Delaware) Brennstoffzellensystem
EP2653759A4 (de) * 2010-12-01 2018-01-24 Shinfuji Burner Co., Ltd. Kraftstoffventil
DE112014001515B4 (de) 2013-03-21 2019-08-08 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Flussraten-Steuerventil
US20220186936A1 (en) * 2019-04-02 2022-06-16 BSH Hausgeräte GmbH Gas valve and gas stove
DE102022210720A1 (de) 2022-10-11 2024-04-11 Mahle International Gmbh Verfahren zum Berieseln eines Wärmeübertragers

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DD56144A (de) *
DE3416335A1 (de) * 1984-05-03 1985-11-07 Wabco Westinghouse Fahrzeugbremsen GmbH, 3000 Hannover Drehschieberventil
DE3714691A1 (de) * 1987-05-02 1988-12-01 Backe Wolfgang Mehrwegeventil
DE2905293C2 (de) * 1978-02-21 1989-04-27 The Perkin-Elmer Corp., Norwalk, Conn., Us
DE19643054A1 (de) * 1996-10-18 1998-04-23 Daimler Benz Ag Ventil mit Laval-Düse und Verwendung desselben
AT2806U1 (de) * 1998-01-20 1999-04-26 Koller Rudolf Mehrwegventil

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DD56144A (de) *
DE2905293C2 (de) * 1978-02-21 1989-04-27 The Perkin-Elmer Corp., Norwalk, Conn., Us
DE3416335A1 (de) * 1984-05-03 1985-11-07 Wabco Westinghouse Fahrzeugbremsen GmbH, 3000 Hannover Drehschieberventil
DE3714691A1 (de) * 1987-05-02 1988-12-01 Backe Wolfgang Mehrwegeventil
DE19643054A1 (de) * 1996-10-18 1998-04-23 Daimler Benz Ag Ventil mit Laval-Düse und Verwendung desselben
AT2806U1 (de) * 1998-01-20 1999-04-26 Koller Rudolf Mehrwegventil

Cited By (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1426666A1 (de) * 2002-12-06 2004-06-09 Hamilton Sundstrand Corporation Schmierungsvorrichtungsventil
DE102004029214B4 (de) * 2004-06-16 2008-02-28 Danfoss A/S Heizkörperventil
DE102005020857B4 (de) * 2005-05-02 2007-04-19 Danfoss A/S Stromteilerventileinsatz, Stromteilerventil und Ventilmodulbaustein
DE102005020857A1 (de) * 2005-05-02 2006-11-16 Danfoss A/S Stromteilerventileinsatz, Stromteilerventil und Ventilmodulbaustein
JP2008540940A (ja) * 2005-05-02 2008-11-20 ダンフォス アクチーセルスカブ 流動分配弁インサート、流動分配弁およびバルブモジュラーユニット
WO2006116999A1 (de) * 2005-05-02 2006-11-09 Danfoss A/S Stromteilerventileinsatz, stromteilerventil und ventilmodulbaustein
WO2007059338A1 (en) * 2005-11-17 2007-05-24 Moretz Technology, Llc Rotary shift valve for automatic transmission systems
WO2007107781A1 (en) 2006-03-20 2007-09-27 Edwards Limited Gas supply apparatus
JP2009530563A (ja) * 2006-03-20 2009-08-27 エドワーズ リミテッド ガス供給装置
KR101321323B1 (ko) * 2006-03-20 2013-10-23 에드워즈 리미티드 가스 공급 장치
DE102008004700B4 (de) * 2007-01-19 2017-03-16 GM Global Technology Operations LLC (n. d. Ges. d. Staates Delaware) Brennstoffzellensystem
US8534642B2 (en) 2009-02-02 2013-09-17 Dale Moretz Seal member for fluid transfer system
EP2653759A4 (de) * 2010-12-01 2018-01-24 Shinfuji Burner Co., Ltd. Kraftstoffventil
RU2493460C1 (ru) * 2012-06-19 2013-09-20 Открытое акционерное общество "Акционерная компания "Корвет" (ОАО "АК "Корвет") Дроссель дискретный регулируемый дисковый
DE112014001515B4 (de) 2013-03-21 2019-08-08 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Flussraten-Steuerventil
CN107250550A (zh) * 2015-02-23 2017-10-13 爱德华兹有限公司 气体供应装置
WO2016135439A1 (en) * 2015-02-23 2016-09-01 Edwards Limited Gas supply apparatus
US20180058457A1 (en) * 2015-02-23 2018-03-01 Edwards Limited Gas supply apparatus
WO2016193207A1 (de) * 2015-06-02 2016-12-08 Robert Bosch Gmbh Brennstoffzellenvorrichtung
US20220186936A1 (en) * 2019-04-02 2022-06-16 BSH Hausgeräte GmbH Gas valve and gas stove
DE102022210720A1 (de) 2022-10-11 2024-04-11 Mahle International Gmbh Verfahren zum Berieseln eines Wärmeübertragers

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