DE102012204565A1 - Proportional valve with improved sealing seat - Google Patents

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DE102012204565A1
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Hubert Stier
Ralf Schindler
Christian Will
Johann Herr
Frank Ilgner
Tibor Bozzai
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Proportionalventil zum Steuern eines gasförmigen Mediums, insbesondere Wasserstoff, umfassend einen Düsenkörper (2) mit wenigstens einer Durchlassöffnung (3), ein Schließelement (4), welches die Durchlassöffnung (3) an einem Ventilsitz (21) freigibt und verschließt, und ein elastisches Dichtelement (5), welches am Ventilsitz (21) abdichtet, wobei das Dichtelement (5) eine Ausnehmung (50) mit einem Innenwandbereich (51) aufweist, und wobei der Innenwandbereich (51) im geschlossenen Zustand des Proportionalventils mit Druck des gasförmigen Mediums beaufschlagt ist.The invention relates to a proportional valve for controlling a gaseous medium, in particular hydrogen, comprising a nozzle body (2) with at least one passage opening (3), a closing element (4) which releases and closes the passage opening (3) on a valve seat (21), and an elastic sealing element (5) which seals on the valve seat (21), the sealing element (5) having a recess (50) with an inner wall region (51), and wherein the inner wall region (51) is pressurized in the closed state of the proportional valve gaseous medium is applied.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Proportionalventil zum Steuern eines gasförmigen Mediums, insbesondere Wasserstoff und insbesondere zur Anwendung in Fahrzeugen mit Brennstoffzellenantrieb.The present invention relates to a proportional valve for controlling a gaseous medium, in particular hydrogen and in particular for use in vehicles with fuel cell drive.

Im Fahrzeugbereich spielen neben flüssigen Kraftstoffen in Zukunft auch gasförmige Kraftstoffe eine zunehmende Rolle. Insbesondere bei Fahrzeugen mit Brennstoffzellenantrieb müssen Wasserstoffgasströme gesteuert werden. Die Gasströme werden hierbei nicht mehr diskontinuierlich wie bei der Einspritzung von flüssigem Kraftstoff gesteuert, sondern es werden vorzugsweise Proportionalventile eingesetzt, die in Abhängigkeit von einer gewünschten Antriebsleistung einen Öffnungsquerschnitt des Ventils anpassen. In the vehicle sector, in addition to liquid fuels, gaseous fuels will also play an increasing role in the future. In particular, in vehicles with fuel cell drive hydrogen gas flows must be controlled. The gas flows are no longer controlled discontinuously as in the injection of liquid fuel, but it is preferably proportional valves used, which adjust an opening cross-section of the valve depending on a desired drive power.

Aufgrund der kleinen Molekülgröße von gasförmigem Wasserstoff sind hohe Anforderungen hinsichtlich einer Dichtheit des Proportionalventils zu erfüllen. Hierbei können schon minimale Schrägstellungen eines Schließelements zu unerwünschten Leckagen führen. Aus der DE 10 2005 056 212 A1 ist ein Gasventil für Erdgas bekannt, bei dem eine spezielle Geometrie an einem Düsenkörper ausgebildet ist, um eine möglichst verlustarme Strömung des Mediums zu erreichen. Dieses Ventil ist allerdings nicht als Proportionalventil ausgebildet, sondern als Einblas-Taktventil, und macht keinerlei Angaben hinsichtlich einer Verbesserung einer Abdichtung am Ventilsitz.Due to the small molecular size of gaseous hydrogen, high requirements are to be met with regard to a tightness of the proportional valve. Here even minimal inclinations of a closing element can lead to unwanted leaks. From the DE 10 2005 056 212 A1 is a gas valve for natural gas is known in which a special geometry is formed on a nozzle body in order to achieve a low-loss as possible flow of the medium. However, this valve is not designed as a proportional valve, but as Einblas clock valve, and makes no indication regarding an improvement of a seal on the valve seat.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Das erfindungsgemäße Proportionalventil zum Steuern eines gasförmigen Mediums mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass eine weiter verbesserte Dichtheit am Ventilsitz gewährleistet ist. Insbesondere kann eine erhöhte Dichtheit des Proportionalventils in einem Temperaturbereich von –40° bis 0°C, in welchem das Dichtelement temperaturbedingt üblicherweise wenig elastisch ist, erreicht werden. Die verbesserte Dichtheit wird insbesondere durch ein verbessertes Anliegen des Dichtelements an einem Ventilsitz erreicht. Hierzu ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das elastische Dichtelement, welches am Ventilsitz abdichtet, eine Ausnehmung aufweist. Die Ausnehmung definiert am Dichtelement einen Innenwandbereich, welcher im geschlossenen Zustand des Proportionalventils mit Druck aus einem Druckbereich des Proportionalventils beaufschlagt ist. Somit kann erfindungsgemäß zusätzlich zu dem auf das Dichtelement wirkenden Schließdruck, beispielsweise durch eine Schließfeder, ein Schließdruck durch den Druck des zu steuernden, gasförmigen Mediums bereitgestellt werden. Dadurch ist insbesondere eine effektive Abdichtung von gasförmigem Wasserstoff, welcher eine sehr kleine Molekülgröße aufweist, möglich. Das Ventil wird vorzugsweise zur Zuführung von Wasserstoff zu einer Brennstoffzelle verwendet.The proportional valve according to the invention for controlling a gaseous medium with the features of claim 1 has the advantage over the other hand, that a further improved tightness is ensured at the valve seat. In particular, an increased tightness of the proportional valve in a temperature range of -40 ° to 0 ° C, in which the sealing element is usually less elastic due to temperature, can be achieved. The improved tightness is achieved in particular by an improved contact of the sealing element on a valve seat. For this purpose, the invention provides that the elastic sealing element, which seals on the valve seat, has a recess. The recess defines on the sealing element an inner wall region, which is acted upon in the closed state of the proportional valve with pressure from a pressure range of the proportional valve. Thus, according to the invention, in addition to the closing pressure acting on the sealing element, for example by a closing spring, a closing pressure can be provided by the pressure of the gaseous medium to be controlled. As a result, an effective sealing of gaseous hydrogen, which has a very small molecule size, is possible in particular. The valve is preferably used to supply hydrogen to a fuel cell.

Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.The dependent claims show preferred developments of the invention.

Vorzugsweise ist die Ausnehmung im Dichtelement eine Sackloch-Ausnehmung. Hierdurch kann auf einfache Weise am Dichtelement ein Innenwandbereich bereitgestellt werden, auf welchen ein Gasdruck ausgeübt werden kann.Preferably, the recess in the sealing element is a blind hole recess. As a result, an inner wall region, on which a gas pressure can be exerted, can be provided in a simple manner on the sealing element.

Alternativ ist die Ausnehmung im Dichtelement eine Durchgangs-Ausnehmung. Vorzugsweise ist das Dichtelement ringförmig gebildet und weist bevorzugt mittig die Durchgangs-Ausnehmung auf, welche koaxial zu einer Mittelachse des Proportionalventils ausgerichtet ist. Weiter bevorzugt weist hierbei zusätzlich noch das Schließelement eine Sackloch-Ausnehmung auf, wodurch die Durchgangs-Ausnehmung im Dichtelement weiter in das Schließelement geführt wird. Alternatively, the recess in the sealing element is a passage recess. Preferably, the sealing element is annular and preferably has in the middle the through-hole, which is aligned coaxially with a central axis of the proportional valve. In this case, the closing element furthermore preferably has a blind-hole recess, as a result of which the passage recess in the sealing element is guided further into the closing element.

Für einen besonders einfachen Aufbau weist das Proportionalventil als Durchlassöffnung eine einzige zentrale Durchlassöffnung auf. Besonders bevorzugt ist hierbei die Ausnehmung im Dichtelement koaxial zur Durchlassöffnung vorgesehen.For a particularly simple construction, the proportional valve has as passage opening a single central passage opening. In this case, the recess in the sealing element is particularly preferably provided coaxially with the passage opening.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist der Ventilsitz eine umlaufend vorstehende Dichtlippe auf, die im Schnitt bogenförmig ausgebildet ist. Hierdurch ergibt sich am Ventilsitz eine Sitzfläche, an die sich das Dichtelement besonders gut anlegen kann und im geschlossenen Zustand eine möglichst große Kontaktfläche zwischen dem Dichtelement und dem Ventilsitz realisiert werden kann. Vorzugsweise beträgt dabei ein Radius der umlaufenden Dichtlippe etwa 0,1 mm. Ferner kann hierdurch eine besonders gute unterstützende Wirkung des Gasdrucks bei der Abdichtung erreicht werden.According to a further preferred embodiment of the invention, the valve seat on a circumferentially projecting sealing lip, which is arc-shaped in section. This results in the valve seat, a seat to which the sealing element can invest particularly well and when closed the largest possible contact surface between the sealing element and the valve seat can be realized. Preferably, a radius of the circumferential sealing lip is about 0.1 mm. Furthermore, a particularly good supporting effect of the gas pressure in the sealing can be achieved thereby.

Alternativ kann der Ventilsitz auch einen abgerundeten Übergang zur Durchlassöffnung aufweisen.Alternatively, the valve seat may also have a rounded transition to the passage opening.

Vorzugsweise liegt ein Verhältnis eines Innendurchmessers der Ausnehmung des Dichtelements zu einem Durchmesser der zentralen Durchgangsöffnung in einem Bereich von 0,40 bis 0,80 und beträgt besonders bevorzugt ungefähr 0,60. Preferably, a ratio of an inner diameter of the recess of the sealing member to a diameter of the central through hole is in a range of 0.40 to 0.80, and more preferably about 0.60.

Weiter bevorzugt beträgt im unbelasteten Zustand ein Verhältnis einer Tiefe der Ausnehmung am Dichtelement zu einer Dicke des Dichtelements jeweils in Axialrichtung des Proportionalventils mindestens 2:5, vorzugsweise 4:5. More preferably, in the unloaded state, a ratio of a depth of the recess on the sealing element to a thickness of the sealing element in each case in the axial direction of the proportional valve at least 2: 5, preferably 4: 5.

Die Erfindung betrifft ferner eine Brennstoffzellenanordnung mit einer Brennstoffzelle und mit einem erfindungsgemäßen Proportionalventil zur Steuerung von gasförmigem Wasserstoff.The invention further relates to a fuel cell arrangement with a fuel cell and with a proportional valve according to the invention for controlling gaseous hydrogen.

Zeichnungdrawing

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawing is:

1 eine schematische Schnittansicht eines Proportionalventils gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, 1 a schematic sectional view of a proportional valve according to an embodiment of the invention,

2 eine vergrößerte Darstellung des Proportionalventils von 1, 2 an enlarged view of the proportional valve of 1 .

3 eine vergrößerte Schnittdarstellung des Proportionalventils von 1 im geschlossenen Zustand, 3 an enlarged sectional view of the proportional valve of 1 when closed,

4 eine vergrößerte Schnittdarstellung eines Proportionalventils gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und 4 an enlarged sectional view of a proportional valve according to a second embodiment of the invention, and

5 eine vergrößerte Schnittdarstellung des Proportionalventils gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung. 5 an enlarged sectional view of the proportional valve according to a third embodiment of the invention.

Bevorzugte Ausführungsformen der ErfindungPreferred embodiments of the invention

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 ein Proportionalventil 1 zum Steuern eines gasförmigen Mediums gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel im Detail beschrieben. Das in den Figuren gezeigten Proportionalventil 1 dient hierbei zur Steuerung von gasförmigem Wasserstoff, welcher z.B. einer Brennstoffzelle in einem Fahrzeug zugeführt wird.The following is with reference to the 1 to 3 a proportional valve 1 for controlling a gaseous medium according to a first embodiment described in detail. The proportional valve shown in the figures 1 serves to control gaseous hydrogen, which is supplied to a fuel cell in a vehicle, for example.

Wie aus 1 ersichtlich ist, umfasst das Proportionalventil 1 ein Ventilgehäuse 6 mit einem Magnetanker 12, einer Spule 13 und einem mit dem Magnetanker 12 verbundenen Stift 11. Eine Schließfeder 14 ist über eine Federaufnahme 15 mit dem Stift 11 verbunden. Das Bezugszeichen 16 bezeichnet einen Einstellbolzen, um eine Rückstellkraft der Schließfeder 14 einzustellen. Die Spule 13 ist in einer Umspritzung 17 aus Kunststoff am Ventilgehäuse 6 fixiert. Ein elektrischer Steckeranschluss 18 ist seitlich am Proportionalventil 1 vorgesehen. An dem der Schließfeder 14 entgegengesetzten Ende des Stifts 11 ist ein Schließelement 4 angeordnet. Das Schließelement 4 verschließt eine zentrale Durchlassöffnung 3, welche in einem Düsenkörper 2 ausgebildet ist. Die Durchlassöffnung 3 ist dabei koaxial zu einer Mittelachse X-X des Proportionalventils 1 angeordnet. How out 1 can be seen, includes the proportional valve 1 a valve housing 6 with a magnet armature 12 , a coil 13 and one with the magnet armature 12 connected pen 11 , A closing spring 14 is via a spring receiver 15 with the pen 11 connected. The reference number 16 denotes an adjusting bolt to a restoring force of the closing spring 14 adjust. The sink 13 is in an encapsulation 17 made of plastic on the valve body 6 fixed. An electrical plug connection 18 is on the side of the proportional valve 1 intended. On which the closing spring 14 opposite end of the pen 11 is a closing element 4 arranged. The closing element 4 closes a central passage opening 3 , which in a nozzle body 2 is trained. The passage opening 3 is coaxial with a central axis XX of the proportional valve 1 arranged.

Wie weiter aus 1 ersichtlich ist, ist am Düsenkörper 2 ein Filter 19 vorgesehen, durch welchen eine Zuströmung des gasförmigen Mediums (Pfeil A) erfolgt. Zur Abdichtung des Proportionalventils in einem Bauelement sind O-Ringe 20 vorgesehen. Eine Abströmung des gasförmigen Mediums erfolgt bei geöffnetem Proportionalventil in radialer Richtung (Pfeile B).How farther 1 it can be seen is on the nozzle body 2 a filter 19 provided, through which an inflow of the gaseous medium (arrow A) takes place. To seal the proportional valve in a component are O-rings 20 intended. An outflow of the gaseous medium takes place when the proportional valve is open in the radial direction (arrows B).

Am Schließelement 4 ist ein kreisförmiges, elastisches Dichtelement 5 angeordnet. Das kreisförmige Dichtelement 5 dichtet die Durchlassöffnung 3 an einem Ventilsitz 21 am Düsenkörper 2 ab. Der Ventilsitz 21 verläuft um den äußeren Umfang der Durchlassöffnung 3. Wie aus den 2 und 3 ersichtlich ist, weist der Ventilsitz 21 im Schnitt eine bogenförmige Form mit einem Radius R1 auf. Der Radius R1 beträgt etwa 0,1 mm.On the closing element 4 is a circular, elastic sealing element 5 arranged. The circular sealing element 5 seals the passage opening 3 on a valve seat 21 on the nozzle body 2 from. The valve seat 21 runs around the outer circumference of the passage opening 3 , Like from the 2 and 3 can be seen, the valve seat 21 in section an arcuate shape with a radius R1. The radius R1 is about 0.1 mm.

Wie weiter aus den 2 und 3 ersichtlich ist, weist das Dichtelement 5 eine Ausnehmung 50 mit einem Wandbereich 51 und einem Bodenbereich 52 auf. Die Ausnehmung 50 ist zylindrisch im Dichtelement 5 gebildet und koaxial zur Mittelachse X-X ausgerichtet. Das Dichtelement 5 ist dabei beispielsweise mittels Kleben mit dem Schließelement 4 verbunden. Das Dichtelement 5 weist in Richtung der Mittelachse X-X eine Dicke D von ungefähr 0,5 mm auf und die Ausnehmung 50 weist eine Tiefe T von größer als 0,2 mm und in diesem Ausführungsbeispiel ungefähr 0,4 mm auf.How further from the 2 and 3 it can be seen has the sealing element 5 a recess 50 with a wall area 51 and a floor area 52 on. The recess 50 is cylindrical in the sealing element 5 formed and aligned coaxially to the center axis XX. The sealing element 5 is for example by gluing with the closing element 4 connected. The sealing element 5 has a thickness D of about 0.5 mm in the direction of the center axis XX and the recess 50 has a depth T of greater than 0.2 mm and in this embodiment about 0.4 mm.

Im Ventilgehäuse 6 sind weiter Ausströmbohrungen 7, 8 angeordnet, welche in radialer Richtung verlaufen. Beim Öffnen des Ventils hebt das Schließelement 4 mitsamt dem Dichtelement 5 vom Ventilsitz 21 am Düsenkörper 2 ab und gibt einen Öffnungsquerschnitt entsprechend dem Hub des Schließelements 4 frei. Somit strömt Gas seitlich am Schließelement 4 vorbei in die Ausströmbohrungen 7, 8. Hierdurch kann durch die zentrale Durchgangsöffnung 3 eine größere Gasmenge am Schließelement 4 bei einem relativ kleinen Hub ausströmen.In the valve housing 6 are still outflow holes 7 . 8th arranged, which extend in the radial direction. When opening the valve lifts the closing element 4 together with the sealing element 5 from the valve seat 21 on the nozzle body 2 from and gives an opening cross section corresponding to the stroke of the closing element 4 free. Thus, gas flows laterally on the closing element 4 past the outflow holes 7 . 8th , As a result, through the central passage opening 3 a larger amount of gas on the closing element 4 emanate at a relatively small stroke.

Wie aus 3 ersichtlich ist, welche den geschlossenen Zustand des Proportionalventils 1 darstellt, ist das Dichtelement 5 derart vorgesehen, dass das Dichtelement am Ventilsitz 21 abdichtet. Dabei legt sich der zur Ausnehmung 50 benachbarte Eckbereich 53 an den im Schnitt bogenförmigen Ventilsitz 21 an. Hierbei wird die Abdichtung durch das Dichtelement 5 am Ventilsitz 21 durch den Druck des gasförmigen Mediums unterstützt, welcher den Innenwandbereich 51 des Dichtelements 5 beaufschlagt. Dies ist in 3 durch den Pfeil P angedeutet. Hierdurch ergibt sich eine Verformung des Dichtelements im Bereich des Ventilsitzes 21, was in 3 mit dem Bezugszeichen 51' angedeutet ist. In gestrichelten Linien ist zum Vergleich die Form des Dichtelements mit unverformtem Innenwandbereich 51 dargestellt. Hierbei ist ein Durchmesser D1 des unverformten Innenwandbereichs 51 derart gewählt, dass ein Verhältnis des Durchmessers D1 im unverformten Zustand zu einem Verhältnis eines Durchmessers D2 der Durchlassöffnung 3 in einem Bereich von 0,40 bis 0,80 liegt.How out 3 it can be seen which the closed state of the proportional valve 1 represents, is the sealing element 5 provided such that the sealing element on the valve seat 21 seals. In this case, the sets to the recess 50 adjacent corner area 53 at the arcuate in the sectional valve seat 21 at. This is the seal by the sealing element 5 at the valve seat 21 supported by the pressure of the gaseous medium, which the inner wall area 51 of the sealing element 5 applied. This is in 3 indicated by the arrow P. This results in a deformation of the sealing element in the region of the valve seat 21 , what in 3 with the reference numeral 51 ' is indicated. In dashed lines, for comparison, the shape of the sealing element with undeformed inner wall area 51 shown. Here, a diameter D1 of the undeformed inner wall portion 51 such that a ratio of the diameter D1 in the undeformed state to a ratio of a diameter D2 of the passage opening 3 in a range of 0.40 to 0.80.

Somit unterstützt erfindungsgemäß bei geschlossenem Proportionalventil der Druck des gasförmigen Mediums die Abdichtung am Ventilsitz 21, so dass eine deutliche Verbesserung einer Ventildichtheit gegeben ist. Dies kann erfindungsgemäß durch eine geschickte Ausbildung des Dichtelements mit Ausnehmung 50 realisiert werden, so dass der Druck auf einen Innenwandbereich 51 des Dichtelements 5 wirken kann und die Abdichtung unterstützt. Wie aus 3 ersichtlich ist, wird hierdurch insbesondere eine Länge einer Abdichtungslinie (im Schnitt) deutlich vergrößert. Dadurch erhöht sich eine wirksame Dichtfläche am lippenförmigen Ventilsitz 21. Durch die zusätzliche Deformierung des Dichtelements im Eckbereich 53 des Dichtelements 5 kann insbesondere auch bei tiefen Temperaturen zwischen –40°C bis 0°C, bei denen das Dichtelement 5 temperaturbedingt wenig elastisch ist, eine verbesserte Dichtheit erreicht werden.Thus, according to the invention, when the proportional valve is closed, the pressure of the gaseous medium assists the sealing at the valve seat 21 , so that a significant improvement in a valve tightness is given. This can according to the invention by a skillful design of the sealing element with recess 50 be realized, so that the pressure on an inner wall area 51 of the sealing element 5 can act and supports the seal. How out 3 it can be seen, this in particular a length of a sealing line (in section) is significantly increased. This increases an effective sealing surface on the lip-shaped valve seat 21 , Due to the additional deformation of the sealing element in the corner 53 of the sealing element 5 especially at low temperatures between -40 ° C to 0 ° C, where the sealing element 5 Temperature-induced little elastic, an improved tightness can be achieved.

Weiterhin wird der erfindungsgemäße Effekt mit zunehmendem Druck des gasförmigen Mediums verstärkt, da mit zunehmendem Druck aufgrund der erhöhten Gasdichte auch die Anforderungen an die Dichteigenschaften des Proportionalventils zunehmen. Daher ist der erfindungsgemäße Effekt besonders vorteilhaft. Furthermore, the effect according to the invention is enhanced with increasing pressure of the gaseous medium, since with increasing pressure due to the increased gas density, the requirements for the sealing properties of the proportional valve also increase. Therefore, the effect of the invention is particularly advantageous.

Die 4 und 5 zeigen alternative Ausführungsbeispiele der Erfindung, wobei gleiche bzw. funktional gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie im vorhergehenden Ausführungsbeispiel bezeichnet sind.The 4 and 5 show alternative embodiments of the invention, wherein the same or functionally identical parts are denoted by the same reference numerals as in the previous embodiment.

In 4 ist die Ausnehmung 50 des Dichtelements 5 als Durchgangsausnehmung ausgebildet. Somit liegt der Druck des gasförmigen Mediums am Innenwandbereich 51 der Ausnehmung 50 über die gesamte Dicke D des Dichtelements an. Wie aus 4 ersichtlich ist, weist das Dichtelement 5 somit eine Ringform mit einer zentralen mittigen Durchgangs-Ausnehmung auf. Ferner ist im Schließelement 4 zusätzlich noch eine Sackloch-Ausnehmung 40 vorgesehen. Die Sackloch-Ausnehmung 40 verlängert somit die im Dichtelement gebildete Ausnehmung 50 in das Schließelement 4.In 4 is the recess 50 of the sealing element 5 formed as a passage recess. Thus, the pressure of the gaseous medium is on the inner wall area 51 the recess 50 over the entire thickness D of the sealing element. How out 4 it can be seen has the sealing element 5 thus a ring shape with a central central passage recess. Furthermore, in the closing element 4 additionally a blind hole recess 40 intended. The blind hole recess 40 thus lengthens the recess formed in the sealing element 50 in the closing element 4 ,

Bei dem in 5 gezeigten dritten Ausführungsbeispiel ist das Dichtelement 5 wie beim zweiten Ausführungsbeispiel von 4 gebildet, jedoch ist beim dritten Ausführungsbeispiel keine Sackloch-Ausnehmung im Schließelement 4 vorhanden.At the in 5 shown third embodiment, the sealing element 5 as in the second embodiment of 4 formed, however, in the third embodiment, no blind hole recess in the closing element 4 available.

Somit zeigen die beschriebenen Ausführungsbeispiele ein Proportionalventil 1 für eine Steuerung eines Wasserstoffgasstromes, welches insbesondere bei der Gaszuführung zu Brennstoffzellen verwendet wird. Durch die Ausbildung einer Ausnehmung 50 am Dichtelement 5, welche im geschlossenen Zustand des Proportionalventils mit dem unter Druck stehenden gasförmigen Medium in Verbindung steht, kann somit eine verbesserte Abdichtung am Ventilsitz 21 erreicht werden, welche auch bei steigendem Druck durch die zusätzliche Verformung am Dichtelement ebenfalls dicht bleibt. Somit wird erfindungsgemäß ein Proportionalventil 1 für eine Steuerung eines Wasserstoffgasstromes bereitgestellt, welches insbesondere zur Gaszuführung zu Brennstoffzellen verwendet wird. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung ermöglicht eine sichere Abdichtung, welche sich automatisch steigenden Drücken des gasförmigen Mediums anpasst.Thus, the described embodiments show a proportional valve 1 for a control of a hydrogen gas stream, which is used in particular in the gas supply to fuel cells. By forming a recess 50 on the sealing element 5 , which is in the closed state of the proportional valve with the pressurized gaseous medium in communication, thus, an improved seal on the valve seat 21 can be achieved, which also remains tight with increasing pressure by the additional deformation of the sealing element. Thus, according to the invention, a proportional valve 1 provided for a control of a hydrogen gas stream, which is used in particular for supplying gas to fuel cells. The inventive design enables a secure seal, which automatically adapts to increasing pressures of the gaseous medium.

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Proportionalventil zum Steuern eines gasförmigen Mediums, insbesondere Wasserstoff, umfassend: – einen Düsenkörper (2) mit wenigstens einer Durchlassöffnung (3), – ein Schließelement (4), welches die Durchlassöffnung (3) an einem Ventilsitz (21) freigibt und verschließt, und – ein elastisches Dichtelement (5), welches am Ventilsitz (21) abdichtet, – wobei das Dichtelement (5) eine Ausnehmung (50) mit einem Innenwandbereich (51) aufweist, und – wobei der Innenwandbereich (51) im geschlossenen Zustand des Proportionalventils mit Druck des gasförmigen Mediums beaufschlagt ist.Proportional valve for controlling a gaseous medium, in particular hydrogen, comprising: - a nozzle body ( 2 ) with at least one passage opening ( 3 ), - a closing element ( 4 ), which the passage opening ( 3 ) on a valve seat ( 21 ) releases and closes, and - an elastic sealing element ( 5 ), which at the valve seat ( 21 ), - wherein the sealing element ( 5 ) a recess ( 50 ) with an inner wall area ( 51 ), and - wherein the inner wall area ( 51 ) is acted upon in the closed state of the proportional valve with pressure of the gaseous medium. Proportionalventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (51) eine Sackloch-Ausnehmung ist.Proportional valve according to claim 1, characterized in that the recess ( 51 ) is a blind hole recess. Proportionalventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (51) eine Durchgangs-Ausnehmung ist.Proportional valve according to claim 1, characterized in that the recess ( 51 ) is a passage recess. Proportionalventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Schließelement (4) eine Sackloch-Ausnehmung (40) aufweist.Proportional valve according to claim 3, characterized in that the closing element ( 4 ) a blind hole recess ( 40 ) having. Proportionalventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Durchlassöffnung (3) eine einzige, zentrale Durchlassöffnung vorgesehen ist.Proportional valve according to one of the preceding claims, characterized in that as a passage opening ( 3 ) a single, central passage opening is provided. Proportionalventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (50) im Dichtelement (5) koaxial zur Durchlassöffnung (3) ist. Proportional valve according to claim 5, characterized in that the recess ( 50 ) in the sealing element ( 5 ) coaxial with the passage opening ( 3 ). Proportionalventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitz (21) eine umlaufend vorstehende Dichtlippe aufweist, welche im Schnitt bogenförmig ausgebildet ist.Proportional valve according to one of the preceding claims, characterized in that the valve seat ( 21 ) has a circumferentially protruding sealing lip, which is arc-shaped in section. Proportionalventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis eines Innendurchmessers (D1) der Ausnehmung (50) im Dichtelement (5) im unbelasteten Zustand zu einem Durchmesser (D2) der Durchlassöffnung (3) in einem Bereich von 0,40 bis 0,80 liegt.Proportional valve according to one of the preceding claims, characterized in that a ratio of an inner diameter (D1) of the recess ( 50 ) in the sealing element ( 5 ) in the unloaded state to a diameter (D2) of the passage opening ( 3 ) is in a range of 0.40 to 0.80. Proportionalventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im unbelasteten Zustand ein Verhältnis einer Tiefe (T) der Ausnehmung (50) am Dichtelement (5) zu einer Dicke (D) des Dichtelements (5) mindestens 2:5 beträgt.Proportional valve according to one of the preceding claims, characterized in that in the unloaded state, a ratio of a depth (T) of the recess ( 50 ) on the sealing element ( 5 ) to a thickness (D) of the sealing element ( 5 ) is at least 2: 5. Brennstoffzellenanordnung, umfassend ein Proportionalventil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Steuern einer Wasserstoffzufuhr zu einer Brennstoffzelle.Fuel cell assembly comprising a proportional valve ( 1 ) according to one of the preceding claims for controlling a hydrogen supply to a fuel cell.
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