DE102012210022A1 - Gefrierfähiges anodenventil mit einer eingeschlossenen verschiebeplattendurchbrechung - Google Patents

Gefrierfähiges anodenventil mit einer eingeschlossenen verschiebeplattendurchbrechung Download PDF

Info

Publication number
DE102012210022A1
DE102012210022A1 DE102012210022A DE102012210022A DE102012210022A1 DE 102012210022 A1 DE102012210022 A1 DE 102012210022A1 DE 102012210022 A DE102012210022 A DE 102012210022A DE 102012210022 A DE102012210022 A DE 102012210022A DE 102012210022 A1 DE102012210022 A1 DE 102012210022A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
plug
valve
sliding member
main body
sliding element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102012210022A
Other languages
English (en)
Inventor
Seth E. Lerner
Aaron Rogahn
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GM Global Technology Operations LLC
Original Assignee
GM Global Technology Operations LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GM Global Technology Operations LLC filed Critical GM Global Technology Operations LLC
Publication of DE102012210022A1 publication Critical patent/DE102012210022A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04223Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells
    • H01M8/04253Means for solving freezing problems
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

Ein Ventil für ein Brennstoffzellensystem umfasst einen Hauptkörper mit einem Durchgang, durch den eine Fluidströmung zugelassen ist. Ein Verschiebeelement ist in dem Hauptkörper angeordnet und derart konfiguriert, sich zwischen einer offenen Position und einer geschlossenen Position zu bewegen. Das Verschiebeelement besitzt eine darin geformte Durchbrechung. Zumindest ein vorgespannter Stopfen ist in dem Hauptkörper benachbart dem Verschiebeelement angeordnet. Der vorgespannte Stopfen liegt an einer Außenfläche des Verschiebeelements an und erlaubt eine Fluidströmung durch die Durchbrechung des Verschiebeelements, wenn sich das Verschiebeelement in der offenen Position befindet. Der vorgespannte Stopfen dichtet die Durchbrechung des Verschiebeelements ab und wirkt einer Bildung von Eis in der Durchbrechung entgegen, wenn sich das Verschiebeelement in der geschlossenen Position befindet.

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die Offenbarung betrifft ein Anodenventil und insbesondere ein Anodenventil für ein Brennstoffzellensystem.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Ein Brennstoffzellensystem ist eine elektrochemische Vorrichtung, die eine Anode und eine Kathode mit einem Elektrolyt dazwischen aufweist. Die Anode nimmt einen Brennstoff, wie Wasserstoff, auf, und die Kathode nimmt ein Oxidationsmittel, wie Sauerstoff oder Luft, auf. Wenn der Brennstoff an eine Reaktionsebene der Anode über einen Anodenkreislauf geliefert wird, wird der Brennstoff ionisiert, und die Brennstoffionen werden an die Kathode über eine Festpolymerelektrolytmembran übertragen. Während dieses Prozesses werden Elektronen erzeugt und fließen an eine externe Schaltung, die elektrische Energie in Form von Gleichstrom liefert. Wenn das Oxidationsmittel an die Kathode über einen Kathodenkreislauf geliefert wird, reagieren die Brennstoffionen, die Elektronen und das Oxidationsmittel an der Kathode und erzeugen Wasser. Das Wasser wird von dem Brennstoffzellensystem mittels eines Kathodenabgasdurchgangs ausgestoßen. Typischerweise wird nicht das gesamte Wasser von dem Brennstoffzellensystem ausgestoßen. Ein beispielhaftes Brennstoffzellensystem ist in der vom Anmelder ebenfalls anhängigen US-Patentanmeldung Veröffentlichungsnummer 2009/0208795 von Skala et al. gezeigt und beschrieben, deren gesamte Offenbarung hier in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme eingeschlossen ist.
  • Ventile sind typischerweise in dem Anodenkreislauf angeordnet, um verschiedene Strömungen und Parameter des Brennstoffs, wie beispielsweise einen Druck und eine Temperatur des Brennstoffs in dem Brennstoffzellensystem, zu steuern. Ein derartiges Anodenventil steuert eine Strömung des Brennstoffs an die Kathode zum Aufwärmen des Brennstoffzellensystems in einer Niedertemperaturumgebung. Wenn Wasser in dem Anodenkreislauf verbleibt, nachdem das Brennstoffzellensystem abgeschaltet ist, und das Brennstoffzellensystem in einer Niedertemperaturumgebung beibehalten wird, kann das in dem Anodenventil verbleibende Wasser gefrieren und Eis bilden. Das Eis kann eine Blockierung in dem Anodenventil bilden und einen Normalbetrieb des Anodenventils verhindern. Wenn das Anodenventil nicht normal arbeitet, kann es schwierig sein, das Brennstoffzellensystem neu zu starten, was unerwünscht ist.
  • Es existiert ein fortwährender Bedarf nach einem Anodenventil für ein Brennstoffzellensystem, das einer Eisbildung und Blockierung entgegenwirkt. Das Anodenventil soll abgedichtet sein, um einem Eisaufbau während der Abschaltung des Brennstoffzellensystems entgegenzuwirken.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • In Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung ist überraschend ein Ventil für ein Brennstoffzellensystem entdeckt worden, das einer Eisbildung und Blockierung entgegenwirkt und das abgedichtet ist, um einem Eisaufbau während des Abschaltens des Brennstoffzellensystems entgegenzuwirken.
  • Die vorliegende Erfindung umfasst einen Ventilkörper mit einem Solenoidaktuator. Der Aktuator ist mit einer dünnen Platte mit einem Durchbrechungsloch verbunden. Eine nachgiebige Dichtung ist an die Platte und den Ventilkörper angebunden, um einen Einlasskanal von einem Auslasskanal des Ventilkörpers zu trennen. Die Dichtung kann sich Biegen, um eine lineare Bewegung der Platte aufzunehmen. Wenn sich die Platte in einer geschlossenen Position befindet, passt ein Paar federbelasteter Stopfen in eine Durchbrechung in der Platte von oberhalb und unterhalb der Platte. Dies erzeugt eine Dichtung, um das Ventil zu schließen und eine Eisbildung in der Durchbrechung zu verhindern. Die Durchbrechung besitzt auch eine Abschrägung an beiden Seiten, so dass, wenn sich die Platte in einer offenen Position befindet, eine Schubkraft, die an den federbelasteten Stopfendichtungen erzeugt wird, die Federn komprimiert und ermöglicht, dass die Platte heraus gleiten und die Durchbrechung freilegen kann, um eine Strömung zuzulassen. Die Hochdruckseite der Durchbrechung dient dazu, eine positive Dichtung zu erzeugen, wenn sich die Platte in der geschlossenen Position befindet.
  • Bei einer Ausführungsform umfasst ein Ventil für ein Brennstoffzellensystem einen Hauptkörper, der einen Durchgang aufweist, durch den eine Fluidströmung zugelassen ist. Ein Verschiebeelement ist in dem Hauptkörper angeordnet und derart konfiguriert, sich zwischen einer offenen Position und einer geschlossenen Position zu bewegen. Das Verschiebeelement besitzt eine darin geformte Durchbrechung. Zumindest ein vorgespannter Stopfen ist in dem Hauptkörper benachbart dem Verschiebeelement angeordnet. Der vorgespannte Stopfen liegt an einer Außenfläche des Verschiebeelements an und erlaubt eine Fluidströmung durch die Durchbrechung des Verschiebeelements, wenn sich das Verschiebeelement in der offenen Position befindet. Der vorgespannte Stopfen dichtet die Durchbrechung des Verschiebeelements ab und wirkt einer Bildung von Eis in der Durchbrechung entgegen, wenn sich das Verschiebeelement in der geschlossenen Position befindet.
  • Bei einer anderen Ausführungsform umfasst ein Ventil für ein Brennstoffzellensystem einen Hauptkörper, der einen Durchgang besitzt, durch den eine Fluidströmung zugelassen ist. Ein Verschiebeelement ist in dem Hauptkörper angeordnet und derart konfiguriert, sich zwischen einer offenen Position und einer geschlossenen Position zu bewegen, wobei das Verschiebeelement eine darin geformte Durchbrechung besitzt. Ein erster vorgespannter Stopfen ist in dem Hauptkörper benachbart dem Verschiebekörper angeordnet. Der vorgespannte Stopfen liegt an einer ersten Außenfläche des Verschiebeelements an und erlaubt eine Fluidströmung durch die Durchbrechung des Verschiebeelements, wenn sich das Verschiebeelement in der offenen Position befindet. Der erste vorgespannte Stopfen dichtet die Durchbrechung des Verschiebeelements ab und wirkt einer Bildung von Eis in der Durchbrechung entgegen, wenn sich das Verschiebeelement in der geschlossenen Position befindet. Ein zweiter vorgespannter Stopfen ist in dem Hauptkörper benachbart dem Verschiebeelement angeordnet. Der zweite vorgespannte Stopfen ist gegenüberliegend dem ersten vorgespannten Stopfen angeordnet. Der zweite vorgespannte Stopfen liegt an einer zweiten Außenfläche des Verschiebeelements an und erlaubt eine Fluidströmung durch die Durchbrechung des Verschiebeelements, wenn sich das Verschiebeelement in der offenen Position befindet. Der zweite vorgespannte Stopfen dichtet die Durchbrechung des Verschiebeelements ab und wirkt einer Bildung von Eis in der Durchbrechung entgegen, wenn sich das Verschiebeelement in der geschlossenen Position befindet.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die obigen wie auch weitere Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden dem Fachmann leicht aus der folgenden detaillierten Beschreibung insbesondere unter Bezugnahme auf die nachfolgend beschriebenen Zeichnungen offensichtlich.
  • 1 ist eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften Ventils gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
  • 2 ist eine Schnittseitenansicht des Ventils entlang der Schnittlinie 2,3-2,3 in 1, die das Ventil in einer geschlossenen Position hält;
  • 3 ist eine Schnittseitenansicht des Ventils entlang der Schnittlinie 2,3-2,3 in 1, die das Ventil in einer offenen Position zeigt;
  • 4 ist eine Schnittdraufsicht des Ventils entlang der Schnittlinie 4-4 in 3, die eine nachgiebige Dichtung an einem Umfangsrand eines Verschiebeelements in dem Ventil zeigt; und
  • 5A5C sind vergrößerte bruchstückhafte Seitenansichten des Ventils an einem Ausschnitt 5 in 2, die eine Vielzahl von Formen für einen vorgespannten Stopfen in dem Ventil zeigen.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Die folgende detaillierte Beschreibung und die angefügten Zeichnungen beschreiben und veranschaulichen verschiedene Ausführungsformen der Erfindung. Die Beschreibung und die Zeichnungen dienen dazu, den Fachmann in die Lage zu versetzen, die Erfindung durchzuführen und anzuwenden, und sind nicht dazu bestimmt, den Schutzumfang der Erfindung auf irgendeine Weise einzuschränken.
  • In 1 ist ein Ventil 2 für ein Brennstoffzellensystem (nicht gezeigt) gezeigt. Als ein nicht beschränkendes Beispiel kann das Ventil 2 ein Anodenventil in Fluidkommunikation mit einem Anodeneinlass des Brennstoffzellensystems sein. Bei einem anderen Beispiel kann das Ventil 2 ein Kathodenventil in Fluidkommunikation mit einem Kathodeneinlass des Brennstoffzellensystems sein. Das Ventil 2 kann vorteilhafterweise einer Bildung und einem Aufbau von Eis in dem Ventil 2 während einer Abschaltung des Brennstoffzellensystems entgegenwirken. Das Ventil 2 kann auch an anderen Stellen in dem Brennstoffzellensystem innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Offenbarung verwendet werden.
  • Das Ventil 2 besitzt einen Hauptkörper 4 mit einem Durchgang 6, durch den eine Strömung eines Fluides, wie eines Brennstoffs oder eines Oxidationsmittels, während eines Betriebs des Ventils 2 zugelassen wird. Der Hauptkörper 4 kann nach Bedarf aus einem einzelnen einheitlichen Teil oder aus mehr als einem Teil geformt sein. Beispielsweise kann, wie in 1 gezeigt ist, der Hauptkörper 4 aus einem ersten Abschnitt 8 und einem zweiten Abschnitt 9 geformt sein. Das Ventil 2 weist auch einen Aktuator 10 auf. Der Aktuator 10 ist funktionell mit dem Hauptkörper 4 zum Öffnen und Schließen des Ventils 2 gekoppelt. Der Aktuator 10 kann beispielsweise ein Linearaktuator sein. Bei einer bestimmten Ausführungsform ist der Aktuator 10 ein Solenoid. Ein Fachmann kann nach Bedarf andere Typen von Aktuatoren 10 zum Betrieb des Ventils 2 wählen.
  • Bezug nehmend auf die 24 ist ein Verschiebeelement 12 in dem Hauptkörper 4 angeordnet. Als ein nicht beschränkendes Beispiel kann das Verschiebeelement 12 eine dünne Platte sein, die in einem Kanal 14 angeordnet ist, der den Durchgang 6 des Hauptkörpers 4 durchquert. Das Verschiebeelement 12 ist zwischen einer geschlossenen Position (wie in 2 gezeigt) und einer offenen Position (in den 3 und 4 gezeigt) durch Verschieben entlang des Kanals 14 bewegbar. Das Verschiebeelement 12 ist starr und im Wesentlichen fluidundurchlässig. Beispielsweise kann das Verschiebeelement 12 nach Bedarf ein Metall-, Polymer- oder Verbundmaterial sein. Bei einem Beispiel ist die das Verschiebeelement 12 bildende Platte rostfreier Stahl. Bei bestimmten Ausführungsformen kann das Verschiebeelement 12 eine Dicke zwischen etwa 1 mm und etwa 10 mm und insbesondere zwischen 3 mm und etwa 5 mm besitzen. Ein Fachmann kann nach Bedarf eine Dicke und eine Fähigkeit des Verschiebeelements 12 wählen, um eine übermäßige Verformung auszuhalten, die zur Minimierung einer Überlagerung mit dem Kanal 14 und zur Minimierung eines Volumens, das für Feuchtigkeit und einen Eisaufbau im Volumen 16 verfügbar ist, geeignet ist.
  • Das Verschiebeelement 12 besitzt eine darin geformte Durchbrechung 16. Die Durchbrechung 16 kann durch das Verschiebeelement 12 gebohrt oder anderweitig geformt sein. Die Wände, die die Durchbrechung 16 umgeben, können alternativ durch einen Einsatz eines Materials geformt sein, das sich von einem Material des Verschiebeelements 12 unterscheidet, um Abnutzungs- und Reibungseigenschaften der die Durchbrechung 16 umgebenden Wände zu optimieren. Beispielsweise kann die Durchbrechung 16 aus einem Fluorkohlenstoff geformt sein, und das Verschiebeelement 12 kann aus rostfreiem Stahl geformt sein. Andere Materialien können nach Bedarf ebenfalls für die Durchbrechung 16 und das Verschiebeelement 12 verwendet werden.
  • Die Durchbrechung 16 erlaubt die Strömung des Fluides hindurch, wenn sich das Verschiebeelement 12 in der offenen Position befindet. Die Durchbrechung 16 kann beispielsweise zu einer Seite des Verschiebeelements 12 versetzt sein, so dass die Durchbrechung 16 benachbart einer Seite des Durchgangs 6 angeordnet ist. Wenn die Durchbrechung 16 versetzt ist, sei angemerkt, dass eine Verschiebedistanz für das Verschiebeelement 12 zwischen der geschlossenen Position und der offenen Position minimiert sein kann.
  • Das Ventil 2 umfasst ferner zumindest einen vorgespannten Stopfen 18, 20, der in dem Hauptkörper 4 benachbart dem Verschiebeelement 12 angeordnet ist. Der vorgespannte Stopfen 18, 20 liegt an einer Außenfläche 22, 24 des Verschiebeelements 12 an und dichtet die Durchbrechung 16 des Verschiebeelements 12 ab und wirkt einer Bildung von Eis in der Durchbrechung 16 entgegen, wenn sich das Verschiebeelement 12 in der geschlossenen Position befindet. Insbesondere füllt der vorgespannte Stopfen 18, 20 ein physikalisches Volumen der Durchbrechung 16, wenn sich das Verschiebeelement 12 in der geschlossenen Position befindet. Der vorgespannte Stopfen 18, 20 kann nach Bedarf eine Gesamtheit des physikalischen Volumens der Durchbrechung 16 oder einen Anteil des physikalischen Volumens der Durchbrechung 16 füllen. Die die Durchbrechung 16 umgebenden Wände können eine abgeschrägte Fläche 21 besitzen, die eine Bewegung des vorgespannten Stopfens 18, 20 von der Durchbrechung 16 unterstützt, wenn das Verschiebeelement 12 in die offene Position bewegt wird, und die den vorgespannten Stopfen 18, 20 in die Durchbrechung 16 führt, wenn das Verschiebeelement 12 in die geschlossene Position bewegt wird.
  • Es sei zu verstehen, dass der Durchgang 6 eine Öffnung 23 besitzen kann, die daran benachbart dem zumindest einen vorgespannten Stopfen 18, 20 geformt sein kann. Die Öffnung 23 erlaubt vorteilhafterweise eine Fluidströmung durch die Durchbrechung 16, wenn sich das Verschiebeelement 12 in der offenen Position befindet. In Kombination mit dem Versetzen der Durchbrechung 16 kann die Öffnung 23 dazu verwendet werden, die Verschiebedistanz für das Verschiebeelement 12 zwischen der geschlossenen Position und der offenen Position zu minimieren. Die Öffnung 23 erweitert auch den Durchgang 6, um eine Oberflächenspannung zu minimieren und das Abfangen von Feuchtigkeit und Eis an der Oberfläche des Durchgangs 6 benachbart dem Kanal 14 zu vermeiden. Die Öffnung 23 minimiert dadurch auch die Gelegenheit zum Abfangen von Wasser zwischen dem Verschiebeelement 12 und dem Hauptkörper 4.
  • Bei bestimmten Ausführungsformen weist der zumindest eine vorgespannte Stopfen 18, 20 einen ersten vorgespannten Stopfen 18 und einen zweiten vorgespannten Stopfen 20 auf, und die Außenfläche 22, 24 weist eine erste Außenfläche 22 und eine zweite Außenfläche 24 auf. Der erste vorgespannte Stopfen 18 und der zweite vorgespannte Stopfen 20 können beispielsweise an gegenüberliegenden Seiten des Verschiebeelements 12 angeordnet sein. Der erste vorgespannte Stopfen 18 kann an der ersten Außenfläche 22 anliegen, und der zweite vorgespannte Stopfen 20 kann an der zweiten Außenfläche 24 anliegen, wenn sich das Verschiebeelement 12 in der offenen Position befindet. Der erste vorgespannte Stopfen 18 dichtet auch eine Seite der Durchbrechung 16 des Verschiebeelements 12 ab, und der zweite vorgespannte Stopfen 20 dichtet auch eine andere Seite der Durchbrechung des Verschiebeelements 12 ab, wenn sich das Verschiebeelement 12 in der geschlossenen Position befindet. Obwohl ein Paar der vorgespannten Stopfen 18, 20 in den 25C gezeigt ist, sei zu verstehen, dass innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Offenbarung nur ein einzelner vorgespannter Stopfen 18, 20 verwendet werden braucht.
  • Wie in den 23 gezeigt ist, weist der zumindest eine vorgespannte Stopfen 18, 20 einen Stopfenkörper 26 und eine Feder 28 auf. Der Stopfenkörper 26 ist derart konfiguriert, mit Wänden, die die Durchbrechung 16 des Verschiebeelements 12 umgeben, dichtend in Eingriff zu treten, wenn das Verschiebeelement 12 in der geschlossenen Position ist. Der Stopfenkörper 26 ist zu dem Verschiebeelement 12 durch die Feder 28 vorgespannt. Die Feder 28 behält eine Kraft bei, die bewirkt, dass der Stopfenkörper 26 in die Durchbrechung 16 eintritt, während auch eine Entfernung des Stopfenkörpers 26 von der Durchbrechung 16 zugelassen wird, wenn sich das Verschiebeelement 12 bewegt. Bei bestimmten Ausführungsformen ist die Feder 28 in einer Bohrung 30 angeordnet, die in dem Hauptkörper 4 benachbart dem Kanal 14 und dem Verschiebeelement 12 geformt ist. Die Feder 28 ist als eine Schraubenfeder in den 23 gezeigt. Jedoch kann der Fachmann nach Bedarf andere Typen von Federn 28 wählen, wie Schraubenfedern, Blattfedern, Ausleger- bzw. Cantilever-Federn, elastomere Federn und dergleichen.
  • Bezug nehmend auf die 5A5C kann eine Form des Stopfenkörpers 26 im Wesentlichen mit einer Form der Durchbrechung 16 übereinstimmen. Beispielsweise kann der Stopfenkörper 26 aus einem flexiblen Polymermaterial geformt sein, wie Gummi/Kautschuk oder dergleichen. Der Stopfenkörper 26 kann auch verjüngt sein. Bei bestimmten Beispielen kann der Stopfenkörper 26 eine im Wesentlichen kugelförmige (5A), eine im Wesentlichen kegelstumpfförmige (5B) oder eine im Wesentlichen konische (5C) Form besitzen. Wenn der Stopfenkörper 26 so geformt ist, dass er abdichtend an die Form der Wände der Durchbrechungen 16 passt, kann der Stopfenkörper 26 aus einem starren Material geformt sein, wie Metall. Andere Formen und Materialien für den Stopfenkörper 26, die zum Abdichten der Durchbrechung 16 geeignet sind, wenn sich das Verschiebeelement 12 in der geschlossenen Position befindet, können innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Offenbarung verwendet werden.
  • Es sei angemerkt, dass der erste vorgespannte Stopfen 18 bei einer alternativen Konfiguration den Stopfenkörper 26 und eine Membrandichtung (nicht gezeigt) umfassen kann, die einen Außendurchmesser besitzt, der größer als der der Durchbrechung 16 ist, und eine positive Dichtung aufgrund der Druckdifferenz zwischen der Anode zu der Kathode erzeugt. Die Membrandichtung kann in einer Konfiguration vorliegen, so dass, wenn der erste vorgespannte Stopfen 18 aus einem Polymer geformt ist, ein Ring, der größer als die Öffnung der Durchbrechung 16 ist, als die Membran wirkt, um die Dichtung zu erzeugen. Die Membrandichtung würde mit dem ersten vorgespannten Stopfen 18 verbunden und die positive Dichtung gegen die Außenfläche 22 des Verschiebeelements 12 erzeugen. Dem Fachmann sei zu verstehen, dass die Membrandichtung nur auf der Hochdruckseite verwendet wird und daher nicht für den zweiten vorgespannten Stopfen 20 verwendet wird.
  • Bei alternativen Ausführungsformen kann der Stopfenkörper 26 so geformt sein, dass er zumindest teilweise durch die Durchbrechung 16 hindurch dringt und jegliche Eisbildung aufbricht, die während einer Abschaltung des Brennstoffzellensystems in der Durchbrechung 16 aufgetreten sein kann.
  • Mit neuerlichem Bezug auf die 24, wie gezeigt ist, umfasst das Ventil 2 eine nachgiebige Dichtung 32. Die nachgiebige Dichtung 32 kann aus einem Elastomer geformt sein, das unter Niedertemperaturbetriebsbedingungen für ein Brennstoffzellenfahrzeug, beispielsweise hinunter auf eine Temperatur von zumindest –30°C nachgiebig ist. Es können auch andere geeignete Materialien verwendet werden.
  • Die nachgiebige Dichtung 32 ist an einem Umfangsrand 34 des Verschiebeelements 12 angeordnet und abdichtend mit diesem gekoppelt. Die nachgiebige Dichtung 32 besitzt auch einen Endabschnitt 38, der abdichtend an dem Hauptkörper 4 anliegt und mit diesem gekoppelt ist, um den Durchgang 6 des Hauptkörpers 4 in einen Einlassabschnitt 40 und einen Auslassabschnitt 42 zu trennen. Eine Hochdruckströmung kann an dem Einlassabschnitt 40 des Durchgangs 6 während eines Betriebs des Brennstoffzellensystems mit dem Ventil 2 vorhanden sein.
  • Der Endabschnitt 38 der nachgiebigen Dichtung 32 kann an Flächen des Kanals 14 des Hauptkörpers 4 beispielsweise mit einem Klebstoff, Ultraschallschweißung oder dergleichen angebunden sein. Der Endabschnitt 38 kann alternativ mechanisch an dem Hauptkörper 4 angebracht sein. Bei einer bestimmten Ausführungsform ist der Endabschnitt 38 der nachgiebigen Dichtung 32 im Schnitt im Wesentlichen T-förmig. Arme 44 des T-förmigen Endabschnitts 38 können an die Fläche des Kanals 14 angebunden oder anderweitig mechanisch angebracht sein. Bei einer anderen Ausführungsform kann der Endabschnitt 38 eine akkordeonartige Struktur (nicht gezeigt) besitzen, die ein Biegen der nachgiebigen Dichtung 32 zulässt, wenn das Dichtungselement 12 zwischen der geschlossenen Position und der offenen Position bewegt wird. Nach Bedarf können auch andere Mittel zum Koppeln des Endabschnitts 38 mit dem Hauptkörper 4 verwendet werden.
  • Bei bestimmten Ausführungsformen kann der Endabschnitt der nachgiebigen Dichtung 32 gedehnt sein, wenn sich das Verschiebeelement 12 in der offenen Position befindet, und im Wesentlichen ungedehnt sein, wenn sich das Verschiebeelement 12 in der geschlossenen Position befindet. Wenn der Aktuator 10 mit dem Verschiebeelement 12 gekoppelt und derart konfiguriert ist, das Verschiebeelement 12 bei Aktivierung in die offene Position zu bewegen, kann die nachgiebige Dichtung 32 das Solenoid bei der Bewegung des Verschiebeelements 12 in die geschlossene Position unterstützen, wenn der Aktuator 10 deaktiviert worden ist.
  • Vorteilhafterweise schützt das Ventil 2 der vorliegenden Offenbarung die Durchbrechung 16 vor einem Eisaufbau durch Speichern der Durchbrechung 16 in dem geschützten Hauptkörper 4 und Verstopfen der Durchbrechung 16 mit dem Dichtungskörper 26, wenn sich das Ventil 2 in der geschlossenen Position befindet. Der Durchgang 6 durch das Ventil 2 besitzt auch eine relativ große Oberfläche im Vergleich zu der Durchbrechung 16 und widersteht dadurch vorteilhafterweise einem Wasser- und Eisaufbau aufgrund von Oberflächenspannung.
  • Während gewisse repräsentative Ausführungsformen und Einzelheiten zu Zwecken der Veranschaulichung der Erfindung gezeigt worden sind, sei dem Fachmann offensichtlich, dass verschiedene Änderungen ohne Abweichung von dem Schutzumfang der Offenbarung durchgeführt werden können, der ferner in den folgenden angefügten Ansprüchen beschrieben ist.

Claims (10)

  1. Ventil für ein Brennstoffzellensystem, umfassend: einen Hauptkörper mit einem Durchgang, durch den eine Fluidströmung zugelassen ist; ein Verschiebeelement, das in dem Hauptkörper angeordnet und derart konfiguriert ist, sich zwischen einer offenen Position und einer geschlossenen Position zu bewegen, wobei das Verschiebeelement eine darin geformte Durchbrechung besitzt; und zumindest einen vorgespannten Stopfen, der in dem Hauptkörper benachbart dem Verschiebeelement angeordnet ist, wobei der vorgespannte Stopfen an einer Außenfläche des Verschiebeelements anliegt und eine Fluidströmung durch die Durchbrechung des Verschiebeelements zugelassen ist, wenn sich das Verschiebeelement in der offenen Position befindet und wobei der vorgespannte Stopfen die Durchbrechung des Verschiebeelements abdichtet und einer Bildung von Eis in der Durchbrechung entgegenwirkt, wenn sich das Verschiebeelement in der geschlossenen Position befindet.
  2. Ventil nach Anspruch 1, wobei das Verschiebeelement eine Platte ist, die in einem Kanal des Hauptkörpers angeordnet ist.
  3. Ventil nach Anspruch 2, ferner mit einer nachgiebigen Dichtung, die an einem Umfangsrand der Platte angeordnet und abdichtend mit diesem gekoppelt ist.
  4. Ventil nach Anspruch 3, wobei ein Endabschnitt der nachgiebigen Dichtung gedehnt ist, wenn sich das Verschiebeelement in der offenen Position befindet, und im Wesentlichen ungedehnt ist, wenn sich das Verschiebeelement in der geschlossenen Position befindet.
  5. Ventil nach Anspruch 1, wobei der zumindest eine vorgespannte Stopfen einen Stopfenkörper und eine Feder umfasst.
  6. Ventil nach Anspruch 5, wobei die Feder des vorgespannten Stopfens in einer in dem Hauptkörper geformten Bohrung angeordnet ist.
  7. Ventil nach Anspruch 5, wobei eine Form des Stopfenkörpers des vorgespannten Stopfens mit einer Form der die Durchbrechung umgebenden Wände übereinstimmt.
  8. Ventil nach Anspruch 7, wobei der Stopfenkörper des vorgespannten Stopfens eine im Wesentlichen kugelförmige, im Wesentlichen konische oder im Wesentlichen kegelstumpfförmige Form besitzt.
  9. Ventil nach Anspruch 1, wobei der Durchgang eine Öffnung besitzt, die darin benachbart dem zumindest einen vorgespannten Stopfen geformt ist, wobei die Öffnung eine Fluidströmung durch die Durchbrechung unterstützt, wenn sich das Verschiebeelement in der offenen Position befindet.
  10. Ventil nach Anspruch 1, ferner mit einem Aktuator, der funktionell mit dem Verschiebeelement gekoppelt ist, um das Verschiebeelement zwischen der offenen Position und der geschlossenen Position zu bewegen.
DE102012210022A 2011-06-20 2012-06-14 Gefrierfähiges anodenventil mit einer eingeschlossenen verschiebeplattendurchbrechung Withdrawn DE102012210022A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/164,020 US8308133B1 (en) 2011-06-20 2011-06-20 Freeze capable anode valve with a housed sliding plate orifice
US13/164,020 2011-06-20

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102012210022A1 true DE102012210022A1 (de) 2012-12-20

Family

ID=47114434

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102012210022A Withdrawn DE102012210022A1 (de) 2011-06-20 2012-06-14 Gefrierfähiges anodenventil mit einer eingeschlossenen verschiebeplattendurchbrechung

Country Status (3)

Country Link
US (1) US8308133B1 (de)
CN (1) CN102840345B (de)
DE (1) DE102012210022A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021063706A1 (de) 2019-10-04 2021-04-08 Robert Bosch Gmbh BRENNSTOFFZELLENSCHLIEßSYSTEM
DE102016210223B4 (de) 2015-06-11 2024-03-14 GM Global Technology Operations LLC Verfahren und System zur Verbesserung von Kathoden-Katalysatorheizung

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2131124B (en) * 1982-11-22 1986-01-29 Orford John Reginald Valves
US5676169A (en) * 1996-01-24 1997-10-14 Power Team Division Of Spx Corporation Counterbalance valve
GB9811398D0 (en) * 1998-05-27 1998-07-22 Pbt Limited Spool valve
ES2232074T3 (es) * 1998-06-09 2005-05-16 Teleflex Gfi Europe B.V. Valvula dosificadora y sistema de alimentacion de combustible equipado con ella.
JP4457827B2 (ja) * 2004-09-24 2010-04-28 株式会社デンソー 電磁弁
US8283079B2 (en) * 2006-11-03 2012-10-09 Honeywell International Inc. Fuel cell power generator with water reservoir
JP4297158B2 (ja) * 2006-11-22 2009-07-15 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
US8415067B2 (en) 2008-02-14 2013-04-09 GM Global Technology Operations LLC Three-way diverter assembly for a fuel cell system

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016210223B4 (de) 2015-06-11 2024-03-14 GM Global Technology Operations LLC Verfahren und System zur Verbesserung von Kathoden-Katalysatorheizung
WO2021063706A1 (de) 2019-10-04 2021-04-08 Robert Bosch Gmbh BRENNSTOFFZELLENSCHLIEßSYSTEM
DE102019215285A1 (de) * 2019-10-04 2021-04-08 Robert Bosch Gmbh Brennstoffzellenschließsystem
US12080922B2 (en) 2019-10-04 2024-09-03 Robert Bosch Gmbh Fuel cell closing system

Also Published As

Publication number Publication date
CN102840345A (zh) 2012-12-26
CN102840345B (zh) 2015-08-19
US8308133B1 (en) 2012-11-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69424883T2 (de) Ventil, insbesondere für ventilblock mit mikrokanälen
EP0300280B1 (de) Elektromagnetventil, insbesondere Auslaufventil für Brühwasser
DE60033206T2 (de) Dichtsitz für ein Kugelventil
DE112010005393B4 (de) Ventilstruktur für Fluiddruckvorrichtung
WO2008086880A1 (de) Abblaseventil für einen turbolader
DE202009016447U1 (de) Fluidisches Steuerelement
DE102013217131A1 (de) Verbund-Stützring für O-Ring/Stützring-Abdichtsysteme in Wasserstoffspeichersystemen für 70 MPa
DE102013103606A1 (de) Fluidisches Steuerelement
DE102008051956A1 (de) Ventil mit elastisch verformbarem Bauteil
EP0645562A1 (de) Doppelsitzventil
DE102013112354B4 (de) Ventil
DE102012204922A1 (de) Öffnungs- und Schliessventil für Hochdruckgas
DE112009004397B4 (de) Hochdruck-Fluidversorgungsvorrichtung
EP2385279A2 (de) Prozessventil mit flexibler Dichtkante
DE102012210022A1 (de) Gefrierfähiges anodenventil mit einer eingeschlossenen verschiebeplattendurchbrechung
DE102012204923A1 (de) Druckreduzierventil mit Absperrmechanismus
DE202008001289U1 (de) Piezoelektrisches Ventil
DE102013215552A1 (de) Druckfreigabeeinrichtung zum Schutz eines Batteriesystems oder einer galvanischen Zelle vor schädigendem Überdruck sowie Batteriesystem, galvanische Zelle und Zelldeckel mit einer Druckfreigabeeinrichtung
DE102008030068A1 (de) Steuerventil mit verbesserter Innenfläche
DE102009001099A1 (de) Kraftstoffeinspritzventil
EP3495702B1 (de) Membran für ein membranventil
DE202017102260U1 (de) Frostsicheres Ventil
DE102014210509A1 (de) Brennstoffzelle
DE102012101206A1 (de) Verschlusssystem eines Fluiddurchtritts in einem Verdichter
EP2730336B1 (de) Ventilanordnung in einem mikrofluidiksystem

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee
R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: H01M0008040000

Ipc: F16K0003300000