DE102017002081A1 - Valve and method for determining a gas quantity - Google Patents

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Abstract

Ein Ventil, insbesondere Differentialregelventil für den Einsatz ei hohen Drücken und niederen Temperaturen, wie sie bei Wasserstoff auftreten, bestehend aus mindestens einem Ventilgehäuse (1), das zumindest Fluid-Anschlussstellen für einen Hauptstrom (P1), einen Nebenstrom (P2) und eine Messleitung (P3) aufweist, ist dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Ventilgehäuses (1) ein gegenüber diesem abgedichteter Führungseinsatz (3) vorhanden ist, in dem zumindest teilweise längsverfahrbar ein ein- oder mehrteiliger Steuerkolben (5) angeordnet ist, der an seinem einen Ende (7) dem Druck des Hauptstroms (P1) ausgesetzt ist und mit seinem anderen Ende (9) den Durchfluss zwischen dem Nebenstrom (P2) und der Messleitung (P3) steuert.

Figure DE102017002081A1_0000
A valve, in particular a differential control valve for the use of high pressures and low temperatures, such as occur in hydrogen, comprising at least one valve housing (1) having at least fluid connection points for a main flow (P1), a secondary flow (P2) and a measuring line (P3), is characterized in that within the valve housing (1) is sealed against this guide insert (3) is present in which at least partially longitudinally displaceable one or more parts control piston (5) is arranged at one end ( 7) is exposed to the pressure of the main flow (P1) and with its other end (9) controls the flow between the secondary flow (P2) and the measuring line (P3).
Figure DE102017002081A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft ein Ventil, insbesondere Differentialregelventil für den Einsatz bei hohen Drücken und niederen Temperaturen, wie sie bei Wasserstoff auftreten, bestehend aus mindestens einem Ventilgehäuse, das zumindest Fluid-Anschlussstellen für einen Hauptstrom, einen Nebenstrom und eine Messleitung aufweist. Zudem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Ermitteln einer mittels einer Abgabeeinrichtung abgebbaren Gasmenge unter Verwendung eines solchen Ventils.The invention relates to a valve, in particular differential control valve for use at high pressures and low temperatures, as they occur in hydrogen, consisting of at least one valve housing having at least fluid connection points for a main flow, a secondary flow and a measuring line. In addition, the invention relates to a method for determining a deliverable by means of a dispenser gas quantity using such a valve.

Neben batteriebetriebenen Elektrofahrzeugen setzt sich als weitere Alternative zu den erdöl- und erdgasbetriebenen Fahrzeugen Wasserstoff als weitere mögliche Antriebsquelle zusehends durch. Der wesentliche Vorteil gegenüber batteriebetriebenen Fahrzeugen besteht zumindest zur Zeit darin, dass Wasserstoff vergleichbar zu den üblichen Kraftstoffen, wie Benzin oder Dieselkraftstoffen, an Tankstellen über entsprechende Tankeinrichtungen mittels einer entsprechend technisch modifizierten Zapfpistole als Teil der Tank-Abgabeeinrichtung zeitnah getankt werden kann, wobei weltweit ein weit gespanntes Netz an Tankstellen bereits besteht, die relativ leicht auf Wasserstoffabgabebetrieb umgerüstet werden und insoweit zur üblichen Kraftstoffabgabe ergänzend oder diese substituierend ausgebaut werden können. Es ist selbstredend, dass dabei ein Wasserstoff-Tankstellenbenutzer ebenso wie bei der konventionellen Kraftstoffabgabe natürlich genau wissen möchte, welche Mengen an Wasserstoff er getankt hat, da dieser „Treibstoff“, wie üblicher Kraftstoff, eben auch an der Tankstelle bezahlt werden muss.In addition to battery-powered electric vehicles, hydrogen continues to gain acceptance as a further possible source of power as a further alternative to petroleum- and natural gas-powered vehicles. The main advantage over battery-powered vehicles consists at least at the time that hydrogen comparable to the usual fuels, such as gasoline or diesel fuels, can be refueled at petrol stations via appropriate tank facilities by means of a correspondingly technically modified fuel nozzle as part of the tank dispenser promptly, with a worldwide wide-spread network of gas stations already exists, which are relatively easily converted to hydrogen emission operation and in so far as the usual fuel delivery supplementing or can be expanded this substituting. It goes without saying that a hydrogen service station user, just as with conventional fuel delivery, naturally wants to know exactly what amounts of hydrogen he has fueled, since this "fuel", just like normal fuel, must also be paid at the gas station.

Es hat sich nun gezeigt, dass, wenn man solche Tankstellen-Abgabeeinrichtungen für Wasserstoff mit den üblichen im Stand der Technik bekannten Gaszählern ausstattet, diese für einen Wasserstoffbetrieb bei relativ tiefen Temperaturen technisch gar nicht geeignet sind und falls doch, jedenfalls mit diesen keine genaue Messung der Abgabemenge möglich ist. Fehlmessungen im Bereich von größer 3% und mehr sind hier durchaus üblich; Abweichungen, die ein Endverbraucher beim Bezahlen seiner Tankrechnung wohl kaum bereit ist zu tolerieren.It has now been found that, when equipping such gas station dispensers for hydrogen with the conventional gas meters known in the prior art, they are technically not suitable for hydrogen operation at relatively low temperatures and if so, at least with these no accurate measurement the delivery amount is possible. Incorrect measurements in the range of greater than 3% and more are quite common here; Deviations that an end user is unlikely to tolerate when paying for their fuel bill.

Um demgemäß die Wasserstoffabgabemenge an der Zapfpistole sicher und verlässlich bestimmen zu können, ist in der DE 10 2014 018 099 A1 bereits ein Verfahren nebst zugehöriger Vorrichtung vorgeschlagen worden, bei denen mittels eines der Abgabeeinrichtung in Form der Zapfpistole vorgeschalteten Mengenteilers ein Teil des zu der Zapfpistole strömenden Hauptstroms für eine Mengenmessung im Nebenstrom unter Einsatz des Gaszählers abgezweigt wird. Der Gasmassenfluss, der über die Zapfpistole der Betankungseinrichtung abgegeben wird und insoweit sich abhängig von der Betankungssituation ständig ändert, wird durch den genannten Mengenteiler proportional aufgeteilt oder aufgespalten. Dabei wird der kleinere Massenfluss im Nebenstrom nicht mehr in den Hauptstrang oder Hauptstrom zurückgeführt, sondern eine Rückführung nur „simuliert“, indem der Druck des kleineren Massenflusses im Nebenstrom stets an den im Hauptstrom jeweils herrschenden Druck angeglichen wird, der ausgangsseitig an dem genannten Mengenteiler ansteht, der insoweit fluid- oder medienführend an die Zapfpistole angeschlossen ist.Accordingly, in order to determine the hydrogen release amount at the fuel nozzle safely and reliably, is in the DE 10 2014 018 099 A1 already a method together with associated device has been proposed, in which by means of a dispenser in the form of the nozzle upstream flow divider part of the main stream flowing to the fuel nozzle is branched off for a flow rate measurement in the flow using the gas meter. The gas mass flow, which is discharged via the fuel nozzle of the refueling device and, to the extent that it constantly changes depending on the refueling situation, is proportionally divided or split by the mentioned quantity divider. In this case, the smaller mass flow in the secondary flow is no longer returned to the main line or main flow, but a feedback only "simulated" by the pressure of the smaller mass flow in the bypass flow is always equalized to the prevailing pressure in the main stream, which is present on the output side of said flow divider , Which is so far fluid or media leading connected to the fuel nozzle.

Dergestalt ist es möglich, mit einer zum Hauptstrom relativ geringen Gasmenge im Nebenstrom, die aber denselben Zustand wie das Gas im Hauptstrom aufweist, mittels eines geeigneten Gaszählers genau die Abgabemenge zu bestimmen, da insoweit die Verhältnisse bei der Abgabe im Hauptstrom an der Zapfpistole sowie im Messzweig des Nebenstromes dann gleich sind.In this way it is possible, with a relatively small amount of gas to the main stream in the secondary stream, but having the same state as the gas in the main stream to determine exactly the discharge amount by means of a suitable gas meter, as far as the conditions in the delivery in the main stream at the fuel nozzle and in the Measuring branch of the bypass are then the same.

Für die dahingehende Angleichung des Drucks nach dem Ausgang des Mengenteilers im Haupt- und Nebenstrom kommt einem gattungsgemäßen Druck-Differentialregelventil eine zentrale Bedeutung zu. Ist der Druck in der angesprochenen Nebenstromleitung höher als in der Hauptstromleitung, dann wird die im Nebenstrom befindliche Gasmenge über das genannte Druckregelventil an eine an dieses Ventil angeschlossene Messleitung so lange weitergegeben, bis wieder Druckgleichgewicht herrscht. Bei einer erneuten Abweichung hiervon beginnt der Einregelvorgang mittels des Ventils dann erneut.For the pertinent adjustment of the pressure after the output of the flow divider in the main and secondary flow of a generic differential pressure control valve is of central importance. If the pressure in the mentioned bypass line is higher than in the main flow line, then the amount of gas in the bypass flow is passed on via said pressure control valve to a measuring line connected to this valve until pressure equilibrium prevails again. In a renewed deviation thereof, the Einregelvorgang by means of the valve then starts again.

Im Hinblick auf die hohen Drücke und die niederen Temperaturen, wie sie bei einem Wasserstoffbetrieb auftreten, ist das bekannte Differentialregelventil besonders robust in Flanschbauweise ausgebildet, und zwischen den beiden gegeneinander abgedichteten Flanschteilen ist, in einer Hohlkammer des zugehörigen Ventilgehäuses aufgenommen, ein bewegbares Ventilteil in Form einer membranartigen Ventilplatte vorgesehen, die randseitig an einem der Flanschteile festgelegt ist. Im Hinblick auf eine rasche und permanente Nachführung des Drucks im Nebenstrom gegenüber dem Hauptstrom in Abhängigkeit von der Entnahmesituation an der Zapfpistole gerät im Betrieb des Ventils die Ventilplatte in Schwingung, gegebenenfalls mit einer Frequenz von 100 Hz und mehr, so dass dergestalt „gequantelt“ eine Gasmenge im Nebenstrom mit demselben Druck wie im Hauptstrom an die Messleitung weitergeleitet wird für die spätere Messwertverarbeitung mittels des Gaszählers. Aufgrund der angesprochenen Druckangleichung ist dann eine genaue Mengenerfassung des an der Zapfpistole abgegebenen Wasserstoffs erreicht, und der Kunde braucht nur tatsächlich die Menge an Wasserstoff zu bezahlen, die er auch über die Zapfpistole der Tankstelleneinrichtung für sein Fahrzeug entnommen hat.In view of the high pressures and low temperatures, as they occur in a hydrogen operation, the known differential control valve is particularly robust formed in flange construction, and between the two mutually sealed flange is, received in a hollow chamber of the associated valve housing, a movable valve member in shape a membrane-like valve plate provided, which is fixed edge on one of the flange parts. In view of a rapid and permanent tracking of the pressure in the secondary flow relative to the main flow as a function of the sampling situation at the fuel nozzle gets in the operation of the valve, the valve plate in vibration, optionally with a frequency of 100 Hz and more, so that such "quantized" a Gas quantity in the secondary flow with the same pressure as in the main flow is forwarded to the measuring line for later measured value processing by means of the gas meter. Due to the mentioned pressure equalization then an accurate quantity detection of the dispensed at the fuel nozzle hydrogen is achieved, and the customer only actually needs to pay the amount of hydrogen, which he has also taken over the fuel nozzle of the gas station device for his vehicle.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Ventil sowie ein Verfahren zum Ermitteln einer Gasmenge unter Verwendung eines solchen Ventils zu schaffen, die eine Alternative zu dem vorstehend bekannten Stand der Technik bilden. Based on this prior art, the present invention seeks to provide a valve and a method for determining a gas quantity using such a valve, which form an alternative to the above-known prior art.

Eine dahingehende Aufgabe löst ein Ventil mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 sowie ein Verfahren unter Einbezug des dahingehenden Ventils gemäß der Merkmalsausgestaltung des Patentanspruches 21.This object is achieved by a valve with the features of claim 1 and a method including the pertinent valve according to the feature configuration of claim 21.

Eine wesentliche erfindungsgemäße Besonderheit des erfindungsgemäßen Ventils nach Patentanspruch 1 ist dadurch begründet, dass innerhalb des Ventilgehäuses ein gegenüber diesem abgedichteter Führungseinsatz vorhanden ist, in dem zumindest teilweise längsverfahrbar ein ein- oder mehrteiliger Steuerkolben angeordnet ist, der an seinem einen Ende dem Druck des Hauptstroms ausgesetzt ist und mit seinem anderen Ende den Durchfluss zwischen dem Nebenstrom und der Messleitung steuert. Dergestalt ist als Lösungsalternative für das angesprochene bekannte Differentialregelventil mit seiner membranartigen Ventilplatte als Steuermittel für den Gas- respektive Wasserstrom ein Steuerkolben eingesetzt, der vergleichbar zu der membranartigen Ventilplatte auch in sehr hochfrequenten Betriebsbereichen sicher eine Ansteuerung des zu führenden Gasstromes ermöglicht. Hierzu trägt auch mit bei, dass zumindest der in dem nach außen abgedichteten Führungseinsatz angeordnete Teil des Steuerkolbens in diesem frei bewegbar ist und nicht, wie die bekannte Ventilplatte, randseitig an Gehäuseteilen des Ventilgehäuses festgelegt ist sowie, dass der Steuerkolben in jeder seiner Verfahrstellungen druckausgeglichen ist.A significant inventive feature of the valve according to the invention according to claim 1 is due to the fact that within the valve housing a sealed against this guide insert is present in which at least partially longitudinally displaceable a one or more parts control piston is arranged, which is exposed at one end to the pressure of the main stream is and with its other end controls the flow between the bypass and the measuring line. In this way, as a solution alternative for the mentioned known differential control valve with its membrane-like valve plate as a control means for the gas or water flow, a control piston used comparable to the membrane-like valve plate, even in very high-frequency operating ranges safely enables control of the gas stream to be guided. This is also helped by the fact that at least the arranged in the outwardly sealed guide insert part of the control piston is freely movable in this and not, as the known valve plate, the edge of housing parts of the valve housing is fixed and that the control piston is pressure balanced in each of its Verfahrstellungen ,

Durch die zumindest teilweise Längsführung des ein- oder mehrteiligen Steuerkolbens innerhalb des gegenüber dem Ventilgehäuse abgedichteten Führungseinsatzes ist insgesamt eine derart gute Medienabdichtung gegenüber der Umgebung erreicht, dass selbst bei den sehr niedrigen Temperaturen des Wasserstoffes in unkritischer Weise das Abzweigen von Wasserstoffgas aus dem Nebenstrom in Richtung der Messleitung ermöglicht ist. Die erfindungsgemäße Lösung hat sich mithin als überaus funktionssicher im Betrieb erwiesen und lässt sich in kostengünstiger Weise realisieren. Durch einen modulartigen Aufbau von Teilen des Ventilgehäuses nebst dem Führungseinsatz und dem ein- oder mehrteiligen Steuerkolben lässt sich die erfindungsgemäße Differential-Regelventillösung an eine Vielzahl von Anwendungsfällen mit unterschiedlichen Gas-Durchflussmengen zwanglos anpassen, wobei die Verwendung des erfindungsgemäßen Regelventils nicht auf Anwendungen ausschließlich im Bereich der Wasserstoffabgabe eingeschränkt zu sein braucht, sondern immer dort eingesetzt werden kann, wo es auf die exakte Ansteuerung von Gas-Medienströmen zwischen zwei Anschlussstellen unter Einbezug einer im Hauptstrom anstehenden Referenzgröße ankommt. Das erfindungsgemäße Ventil lässt sich jedoch besonders gut für Messverfahren einsetzen, bei denen es darauf ankommt, besonders genau die Abgabemenge eines Gases, wie Wasserstoff, mittels eines geeigneten Gaszählers zu bestimmen.As a result of the at least partial longitudinal guidance of the single-part or multi-part control piston within the guide insert sealed relative to the valve housing, overall good media sealing with respect to the environment is achieved, even in the very low temperatures of the hydrogen, uncritical diversion of hydrogen gas from the secondary flow in the direction the measuring line is enabled. The solution according to the invention has therefore proved to be extremely reliable in operation and can be realized in a cost effective manner. By a modular construction of parts of the valve housing together with the guide insert and the one or more parts control piston, the differential control valve solution according to the invention can adapt to a variety of applications with different gas flow rates informally, the use of the control valve according to the invention is not limited to applications exclusively in the field the hydrogen release needs to be limited, but can always be used where it depends on the exact control of gas flow media between two connection points, including a pending in the main stream reference size. However, the valve according to the invention can be used particularly well for measuring methods in which it is important to determine the discharge amount of a gas, such as hydrogen, by means of a suitable gas meter.

Das Vorsehen eines mehrteilig, anstelle eines einteilig ausgebildeten Steuerkolbens erlaubt eine Verbesserung der Regelgenauigkeit betreffend die Abgabemenge von Gas in die Messleitung.The provision of a multi-part, instead of a one-piece control piston allows an improvement of the control accuracy regarding the discharge amount of gas in the measuring line.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ventils ist der Steuerkolben aus zwei miteinander zusammenwirkenden Kolbenteilen gebildet, von denen ein Kolbenteil zumindest teilweise im Führungseinsatz und ein anderes Kolbenteil im Ventilgehäuse geführt ist. Dergestalt ist das andere Kolbenteil mit seinem dem einen Kolbenteil abgewandten Ende im Ventilgehäuse dem Druck des Hauptstroms ausgesetzt und das eine Kolbenteil steuert mit seinem dem anderen Kolbenteil abgewandten Ende im Führungseinsatz den Durchfluss zwischen dem Nebenstrom und der Messleitung. Das im Ventilgehäuse geführte Kolbenteil hat gegenüber dem im Führungseinsatz geführten Kolbenteil einen wesentlich größeren Durchmesser, so dass dieses eine Art Hauptkolben bildet gegenüber dem anderen als Regelkolben ausgebildeten Kolbenteil mit dem geringeren Durchmesser. Aufgrund des geringeren Durchmessers des Regelkolbens lassen sich gezielt auch kleinste Durchflussmengen zwischen dem Nebenstrom und der Messleitung ansteuern, so dass quasi portionsweise respektive gequantelt eine abgezweigte Wasserstoffmenge zu der eigentlichen, an dem erfindungsgemäßen Ventil angeschlossenen Messeinrichtung gelangt.In a preferred embodiment of the valve according to the invention, the control piston is formed from two mutually cooperating piston parts, of which one piston part is guided at least partially in the guide insert and another piston part in the valve housing. In this way, the other piston part with its one end facing away from the piston part in the valve housing is exposed to the pressure of the main flow and the piston part controls with its end facing away from the other piston part in the guide insert the flow between the side stream and the measuring line. The piston part guided in the valve housing has a substantially larger diameter than the piston part guided in the guide insert, so that it forms a type of main piston with respect to the other piston part with the smaller diameter designed as a control piston. Due to the smaller diameter of the control piston, it is possible to selectively control even the smallest flow rates between the secondary flow and the measurement line, so that a branched-off amount of hydrogen reaches the actual measuring device connected to the valve according to the invention in quasi-portions or quantized.

Bei einer weiter bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ventils sind die beiden Kolbenteile des Steuerkolbens, im Funktionszustand in axialer Verfahrrichtung der Kolbenteile gesehen, an ihren freien einander zugewandten Stirnseiten über eine wiederlösbare Kupplung fest miteinander gekuppelt. Aufgrund der wiederlösbaren Kupplung können die beiden Kolbenteile des Steuerkolbens ohne weiteres außerhalb des Ventilgehäuses zusammenmontiert und dann im montierten Zustand in das Ventilgehäuse eingebracht werden. Ein etwaig herstellbedingter Bohrungsversatz innerhalb des Ventilgehäuses lässt sich dann über die Kupplung ohne weiteres ausgleichen.In a further preferred embodiment of the valve according to the invention, the two piston parts of the control piston, seen in the functional state in the axial direction of travel of the piston parts, firmly coupled together at their free facing end faces via a releasable coupling. Due to the releasable coupling, the two piston parts of the control piston can be readily assembled outside of the valve housing and then introduced in the assembled state in the valve housing. A possible manufacturing-related hole offset within the valve housing can then be compensated by the clutch readily.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Further advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Im Folgenden wird die erfindungsgemäße Lösung (Ventil nebst Messverfahren) anhand von Ausführungsbeispielen nach der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen in prinzipieller und nicht maßstäblicher Darstellung die

  • 1 in der Art eines Fluid-Schaltplans den grundsätzlichen Aufbau einer an sich bekannten Messvorrichtung nach der DE 10 2014 018 099 A1 anhand eines Arbeitsbeispiels in Form der Abgabe von tankbarem Wasserstoff an einer Wasserstoff-Tankstelle;
  • 2 in der Art einer Längsschnittdarstellung ein in 1 mit dem Bezugszeichen 28 versehenes Differentialregelventil;
  • 3 in der Art einer Längsschnittdarstellung, vergleichbar zu der Lösung nach der 2, ein im konstruktiven Aufbau gegenüber der 2 vereinfachtes Ventil für die Messvorrichtung nach der 1;
  • 4 in der Art einer perspektivischen Schrägansicht die Darstellung eines Ventils nach den 2 oder 3;
  • 5 in der Art einer Längsschnittdarstellung eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen, in 1 mit dem Bezugszeichen 28 versehenen Ventils mit einem zweiteiligen Steuerkolben in Regelstellung; und
  • 6 in der Art einer Längsschnittdarstellung die Ausführungsform des Ventils aus 5 mit dem zweiteiligen Steuerkolben in einer maximalen Verfahr- oder Endanschlagstellung.
In the following, the solution according to the invention (valve and measuring method) will be explained in more detail on the basis of exemplary embodiments according to the drawing. This show in principle and not to scale representation of the
  • 1 in the manner of a fluid circuit diagram, the basic structure of a known measuring device according to the DE 10 2014 018 099 A1 based on a working example in the form of the delivery of tankable hydrogen at a hydrogen filling station;
  • 2 in the manner of a longitudinal sectional view a in 1 with the reference numeral 28 provided differential control valve;
  • 3 in the manner of a longitudinal sectional view, comparable to the solution according to the 2 , in a constructive structure opposite the 2 simplified valve for the measuring device after the 1 ;
  • 4 in the manner of a perspective oblique view, the representation of a valve according to the 2 or 3 ;
  • 5 in the manner of a longitudinal sectional view of a further embodiment of the invention, in 1 provided with the reference numeral 28 valve with a two-part control piston in control position; and
  • 6 in the manner of a longitudinal sectional view of the embodiment of the valve 5 with the two-part control spool in a maximum traversing or end stop position.

Zunächst wird der grundsätzliche Aufbau der Messvorrichtung, wie sie durch die DE 10 2014 018 099 A1 bekannt ist, anhand der Schaltplandarstellung nach der Fig. 1 näher erläutert. So ist in der 1 symbolisch ein Tankstellenspeicher 10 gezeigt, der an ein Abgabenetz 12 einer nicht näher dargestellten Tankstelle ausgangsseitig angeschlossen ist. Zum Anschluss der Messvorrichtung an das Abgabenetz 12 dient eine Koppelstelle 14, an der ein Tanknippel 16 an einen Füllnippel 18 des Abgabenetzes 12 in wieder lösbarer Weise anschließbar ist. Bei entsprechender Ankopplung der beiden Nippel 16, 18 über die Koppelstelle 14 ist ein fluid- oder medienführender Durchlass geschaffen von dem Tankstellenspeicher 10 zu einem Mengenteiler 20.First, the basic structure of the measuring device, as by the DE 10 2014 018 099 A1 is known, explained in more detail with reference to the circuit diagram of FIG. 1. So is in the 1 symbolically a gas station store 10 shown to a toll network 12 a gas station, not shown, is connected on the output side. For connecting the measuring device to the tax network 12 serves a coupling point 14 , on which a tank nipple 16 to a filling nipple 18 of the tax system 12 can be connected in a detachable manner again. With appropriate coupling of the two nipples 16 . 18 over the coupling point 14 is a fluid or media leading passage created by the gas station memory 10 to a flow divider 20 ,

Aufgrund von einzelnen Blenden 22, 24 teilt der Mengenteiler 20 den auf seiner Eingangsseite P0 zugestellten Gasstrom in einem fest vorgebbaren Mengenteilerverhältnis in einen Hauptstrom P1 sowie in einen Nebenstrom P2 auf. Als besonders geeignet hat sich ein Mengenteilerverhältnis von 1 : 64 zwischen Nebenstrom P2 und Hauptstrom P1 erwiesen. Andere Teilungsverhältnisse sind jedoch hier gleichfalls denkbar. Hierbei ist von Bedeutung, dass für die Messung im Nebenstrom P2 immer nur eine gegenüber dem Hauptstrom P1 wesentlich geringere Teilmenge über den Mengenteiler 20 abgezweigt wird. Auf der Abgabeseite des Mengenteilers 20 ist an die Leitung mit dem Hauptstrom P1 eine Abgabeeinrichtung 26 angeschlossen, hier in Form einer Wasserstoff abgebenden Zapfpistole (nicht dargestellt).Due to individual apertures 22 . 24 divides the flow divider 20 the gas stream delivered on its input side P0 into a main flow P1 and into a secondary flow P2 in a predefinable quantity divider ratio. Particularly suitable is a flow divider ratio of 1: 64 between secondary flow P2 and main flow P1 has been found. However, other division ratios are also conceivable here. It is important that for the measurement in the secondary flow P2 only one compared to the main flow P1 much smaller subset of the flow divider 20 is branched off. On the delivery side of the flow divider 20 is to the line with the main flow P1 a dispenser 26 connected here in the form of a hydrogen-emitting fuel nozzle (not shown).

Die den Nebenstrom P2 führende Leitung ist auf den jeweiligen Eingang eines in den Fig. 2 bis 6 näher dargestellten Differential-Regelventils 28 geschaltet, so dass insoweit der Nebenstrom P2 zwischen der Blende 24 des Mengenteilers 20 und der Eingangs- oder Zuströmseite des Differential-Regelventils 28 verläuft. Auf den beiden gegenüberliegenden Steuerseiten des Ventils 28 liegt der Steuerdruck im Nebenstrom P2 an sowie der Gasdruck im Hauptstrom P1, der von der Abgabeeinrichtung 26 im Hauptstrom P1 abgegriffen über eine Abzweigstelle 30 auf die eine Steuerseite des Regelventils 28 geleitet wird.The secondary line P2 leading line is on the respective input of a differential control valve shown in more detail in Figs. 2 to 6 28 switched so that in this respect the secondary flow P2 between the diaphragm 24 of the flow divider 20 and the input or the upstream side of the differential control valve 28 runs. On the two opposite control sides of the valve 28 is the control pressure in the secondary flow P2 and the gas pressure in the main flow P1, by the dispenser 26 in the main stream P1 tapped via a branch point 30 on the one control side of the control valve 28 is directed.

Die bereits angesprochene Messleitung P3 ist vom Regelventil 28 kommend auf dessen Ausgangsseite geschaltet und diese Messleitung P3 führt weiter zu einem Gaszähler 36, der insbesondere als Niederdruck-Gaszähler ausgebildet ist. Des Weiteren ist zwischen dem Regelventil 28 und dem Gaszähler 36 ein Wärmetauscher 34 geschaltet, der das vom Ventil 28 kommende Gas auf Raumtemperatur RT respektive Umgebungstemperatur bringt und es dabei gleichzeitig expandiert. Zwischen der Ausgangsseite des Wärmetauschers 34 und der Eingangsseite des Gaszählers 36 kann wiederum eine Berstscheibe 40 angeordnet sein, die eine Überdrucksicherung bildet, um im Störfall, also bei zu hohem Druck zu bersten und dergestalt den empfindlichen Gaszähler 36 vor Überdruck oder Druckpulsationen im Bedarfsfall zu schützen. Auf der Ausgangsseite des Gaszählers 36 ist eine Vorspanneinrichtung 42 geschaltet, insbesondere in Form eines federbelasteten Rückschlagventils, dessen Schließrichtung in Richtung der Ausgangsseite des Gaszählers 36 weist und mit diesem zusammenwirkt. Ferner ist an den Gaszähler 36 ein elektronischer Zustands-Mengenumwerter angeschlossen.The already mentioned measuring line P3 is of the control valve 28 coming switched on the output side and this measuring line P3 continues to a gas meter 36 , which is designed in particular as a low-pressure gas meter. Furthermore, between the control valve 28 and the gas meter 36 a heat exchanger 34 switched, that of the valve 28 coming gas at room temperature RT respectively ambient temperature brings it while it expands. Between the outlet side of the heat exchanger 34 and the input side of the gas meter 36 can turn a rupture disk 40 be arranged, which forms an overpressure protection to burst in case of failure, so at too high pressure and thus the sensitive gas meter 36 to protect against overpressure or pressure pulsations if necessary. On the output side of the gas meter 36 is a pretensioner 42 connected, in particular in the form of a spring-loaded check valve, the closing direction in the direction of the output side of the gas meter 36 points and cooperates with it. Further, to the gas meter 36 an electronic state volume corrector connected.

Das von der Vorspanneinrichtung 42 im geöffneten Zustand durchgelassene Gas kann dann entweder optional über einen Kamin 44 in die Umgebung abgeführt oder mittels einer kombinierten Kompressor-Speichereinrichtung 46 in den Tankstellenspeicher 10 rückgeführt werden. Hierfür weist die Einrichtung 46 einen Sammeltank 48 auf sowie einen Messwertaufnehmer 50, der bei entsprechend befülltem Tank 48 eine elektrische Motoreinheit 52 betätigt, die einen Verdichter 54 antreibt, der das Gas aus dem Sammeltank 48 entnimmt und im Sinne einer geschlossenen Kreislaufführung in den Tankstellenspeicher 10 rückführt. Was den Aufbau der vorstehend beschriebenen einzelnen Komponenten der Messvorrichtung nach der 1 anbelangt, wird auf den sonstigen Offenbarungsgehalt der DE 10 2014 018 099 A1 verwiesen. Ferner sind die wesentlichen Drücke und Temperaturen des Wasserstoffgases in der 1 in den einzelnen Leitungsabschnitten beispielhaft mit angegeben. Anstelle des bekannten Ventils 28, wie es insbesondere in der 6 der DE 10 2014 018 099 A1 nebst den zugeordneten Absätzen [0033] bis [0035] aufgezeigt ist, wird jedoch alternativ ein erfindungsgemäßes Ventil 28 verwendet gemäß den verschiedenen Ausführungsformen anhand der Darstellungen nach den 2 bis 6.That of the pretensioner 42 Gas that has been passed through in the open state can then either be optionally via a chimney 44 discharged into the environment or by means of a combined compressor storage device 46 in the gas station memory 10 be returned. For this purpose, the device 46 a collection tank 48 and a sensor 50, which is filled with a corresponding tank 48 an electric motor unit 52 actuates a compressor 54 drives the gas from the collection tank 48 takes and in the sense of a closed loop in the gas station memory 10 recirculates. What the structure of the above-described individual components of the measuring device according to the 1 With regard to the other disclosure, the DE 10 2014 018 099 A1 directed. Furthermore, the essential pressures and temperatures of the hydrogen gas in the 1 in the individual line sections exemplified. Instead of the known valve 28 as it is in particular in the 6 of the DE 10 2014 018 099 A1 in addition to the assigned paragraphs [0033] to [0035], however, an alternative valve according to the invention is used as an alternative 28 used according to the various embodiments based on the representations of the 2 to 6 ,

So zeigt die 2 im Längsschnitt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Ventils, insbesondere in Form eines Differential-Regelventils, für den Einsatz bei hohen Drücken und niederen Temperaturen, wie sie bei der angesprochenen Wasserstoffabgabe auftreten. Das in der 2 gezeigte Ventil weist ein Ventilgehäuse 1 auf, das drei Fluid-Anschlussstellen für einen Hauptstrom P1, einen Nebenstrom P2 und eine Messleitung P3 aufweist. Die dahingehenden Anschlussstellen P1, P2 und P3 entsprechen den Anschlussstellen nach der 1. Innerhalb des Ventilgehäuses 1 ist ein gegenüber diesem abgedichteter Führungseinsatz 3 vorhanden, in dem längsverfahrbar ein Steuerkolben 5 angeordnet ist, der an seinem einen Ende 7 dem Druck des Hauptstroms P1 ausgesetzt ist und mit seinem anderen Ende 9 den Durchfluss zwischen dem Nebenstrom P2 und der Messleitung P3 steuert, was in der 2 angedeutet ist.That's how it shows 2 in longitudinal section a first embodiment of a valve according to the invention, in particular in the form of a differential control valve, for use at high pressures and low temperatures, as they occur in the aforementioned hydrogen release. That in the 2 shown valve has a valve housing 1 on, which has three fluid connection points for a main flow P1, a secondary flow P2 and a measuring line P3. The corresponding connection points P1, P2 and P3 correspond to the connection points after the 1 , Inside the valve housing 1 is a sealed lead in relation to this 3 present, in which a longitudinally movable control piston 5 is arranged at its one end 7 exposed to the pressure of the main flow P1 and with its other end 9 controls the flow between the secondary flow P2 and the measuring line P3, which is in the 2 is indicated.

An die Messleitung P3 sind zwei Stichkanäle 11, 13 angeschlossen, wobei der jeweilige Stichkanal 11, 13, quer zur Verfahrrichtung des Steuerkolbens 5 verlaufend, zumindest teilweise den hohlzylindrischen Führungseinsatz 3 durchgreift und mit seinem jeweils einen freien Ende 15 bzw. 17 eine dahingehende Steueröffnung ausbildet, die von dem Steuerkolben 5 in einer seiner Regelstellungen zumindest teilweise an- oder überfahrbar ist.To the measuring line P3 are two branch channels 11 . 13 connected, with the respective stitch channel 11 . 13 , running transversely to the direction of travel of the control piston 5, at least partially the hollow cylindrical guide insert 3 reaches through and with its one free end 15 respectively. 17 forms a pertinent control opening, that of the control piston 5 in one of its control positions at least partially on or is over.

Wie sich des Weiteren aus der 2 ergibt, mündet das der Steueröffnung 15, 17 gegenüberliegende Ende des jeweiligen Stichkanals 11, 13 in einen gemeinsamen Ringkanal 19 aus, der nutartig in Form einer Vertiefung den Führungseinsatz 3 umfasst und über eine stichartige Kanalverbindung 21 an die Fluidanschlussstelle für die Messleitung P3 angeschlossen ist. Dabei erweitert sich die Kanalverbindung 21 konisch in Richtung der Messleitung P3 an deren Anschlussstelle in das Ventilgehäuse 1. Die dahingehende Kanalverbindung 21 ist im Durchmesser größer bemessen als der freie Durchmesser des jeweiligen Stichkanals 11, 13. Dem Grunde nach genügt bei der Ausführungsform nach der 2 nur ein Stichkanal 11 oder 13; es ist jedoch eine bessere Messwertauflösung bei zwei Stichkanälen 11, 13 gegeben, wobei es für eine verbesserte Messwertauflösung weiter vorteilhaft sein kann, wenn, wie in der 2 gezeigt, in Verfahrrichtung des Steuerkolbens 5 gesehen nach oben hin der Stichkanal 13 mit dem größeren Durchmesser dem Stichkanal 11 mit dem kleineren Durchmesser vorangeht, wobei der Beginn der Steueröffnung 15 des nachfolgenden Stichkanals 11, in Blickrichtung auf die 2 gesehen, vorzugsweise in einer horizontalen Ebene zu dem Ende der Steueröffnung 17 des vorausgehenden Stichkanals 13 liegt. Insgesamt ist so ein besonders gutes Ansprech- und Steuerverhalten mit dem Ventil erreicht, was den Medienabzweig vom Nebenstrom P2 in die Messleitung P3 anbelangt unter Einbezug der Druck-Referenzgröße im Hauptstrom P1 des Ventiles 28.As further from the 2 results in the control port 15, 17 opposite end of the respective branch channel 11 . 13 in a common annular channel 19 from, the groove-like in the form of a depression the leadership use 3 includes and via a stitch-like channel connection 21 is connected to the fluid connection point for the measuring line P3. This extends the channel connection 21 conical in the direction of the measuring line P3 at its junction in the valve housing 1 , The pertinent channel connection 21 is dimensioned larger in diameter than the free diameter of the respective branch channel 11 . 13 , Basically enough in the embodiment of the 2 only one stitch channel 11 or 13 ; however, it is a better measurement resolution with two stitch channels 11 . 13 given, it may be further advantageous for an improved measurement resolution, if, as in the 2 shown in the direction of travel of the control piston 5 seen at the top of the stitch channel 13 with the larger diameter the stitch channel 11 precedes the smaller diameter, the beginning of the control port 15 of the subsequent branch channel 11 , in view of the 2 seen, preferably in a horizontal plane to the end of the control port 17 of the preceding branch channel 13 lies. Overall, a particularly good response and control behavior is achieved with the valve, as far as the media branch from the secondary flow P2 in the measuring line P3 is concerned, taking into account the pressure reference variable in the main flow P1 of the valve 28 ,

Wie des Weiteren die 2 zeigt, besteht das Ventilgehäuse 1 aus zwei miteinander verschraubbaren flanschartigen Gehäuseteilen 23, 25, wobei das obere Gehäuseteil 23 die Fluid-Anschlussstellen für den Nebenstrom P2 sowie für die Messleitung P3 aufweist. Das untere Gehäuseteil 25 weist demgegenüber die Fluid-Anschlussstelle für den Hauptstrom P1 auf. Die Fluid-Anschlussstellen für den Hauptstrom P1 und den Nebenstrom P2 sind koaxial zueinander in einer gemeinsamen Längsachse 27 der Ventilkonstruktion angeordnet, wohingegen die Fluid-Anschlussstelle für die Messleitung P3 radial von der rechten Seite her in das obere Gehäuseteil 23 eingebracht ist. Um das schraubenartige Verbinden und wieder voneinander Lösen der beiden Gehäuseteile 23, 25 zu erleichtern, weisen diese insbesondere gemäß der Darstellung nach der 4 voneinander abgewandte Angriffsflächen 29 für den Angriff eines geeigneten Werkzeugs, beispielsweise in Form eines Schraubenschlüssels (nicht dargestellt), auf.Like the others 2 shows, there is the valve body 1 made of two screwed together flange-like housing parts 23 . 25 , wherein the upper housing part 23 having the fluid connection points for the secondary flow P2 and for the measuring line P3. The lower housing part 25 In contrast, has the fluid connection point for the main flow P1. The fluid connection points for the main flow P1 and the secondary flow P2 are coaxial with each other in a common longitudinal axis 27 arranged the valve construction, whereas the fluid connection point for the measuring line P3 radially from the right side into the upper housing part 23 is introduced. To the screw-like connection and again loosening of the two housing parts 23 . 25 to facilitate, they have in particular according to the illustration of the 4 facing away from attack surfaces 29 for the attack of a suitable tool, for example in the form of a wrench (not shown) on.

Des Weiteren weist das obere Gehäuseteil 23, entlang der Längsachse 27 ausgerichtet, eine zylindrische Mittenausnehmung auf, in die der zylindrische Führungseinsatz 3 passgenau nach unten hin abschließend eingesetzt ist. Zum Abdichten sind in entsprechenden Nuten des Führungseinsatzes 3 hochfeste und temperaturstabile O-Dichtringe 31 aufgenommen, die sowohl in axialer als auch in radialer Richtung eine sichere Abdichtung des Ventilinneren gegenüber der Umgebung ermöglichen. Für eine sichere Führung des Ventil- oder Steuerkolbens 5 in dem ihn umgebenden Führungseinsatz 3 weist dieser in Ringnuten übereinander angeordnete metallische Kolbenringe 33 auf, wie man sie vom Motorenbau her kennt.Furthermore, the upper housing part 23 , along the longitudinal axis 27 aligned, a cylindrical center recess into which the cylindrical guide insert 3 fitting downwards is finally used. For sealing are in corresponding grooves of the guide insert 3 recorded high-strength and temperature-stable O-rings 31, which allow both in the axial and in the radial direction a secure seal of the valve interior from the environment. For safe guidance of the valve or control piston 5 in the surrounding leadership use 3 this has metal rings arranged one above the other in annular grooves 33 on, as one knows her from engine construction ago.

Neben einer sicheren Längsführung des Steuerkolbens 5 im Führungseinsatz 3 ist darüber hinaus eine funktionssichere Abdichtung zwischen den beiden Verfahrräumen 35 und 37 erreicht, die im Führungseinsatz 3 aufgenommen sind und durch den Steuerkolben 5 voneinander separiert sind. Je nach Verfahrstellung des Steuerkolbens 5 im Führungseinsatz 3 ergeben sich unterschiedliche Volumina für die beiden Verfahrräume 35 und 37. Zwischen der Anschlussstelle für den Hauptstrom P1 und dem zugeordneten oberen Verfahrraum 35 ist in das obere Gehäuseteil 23 ein plattenförmiges Blenden- oder Drosselstück 39 eingesetzt. Ebenso ist ein solches baugleiches Stück 39 zwischen dem Hauptstrom P1 und dem unteren Verfahrraum 37 in das untere Gehäuseteil 25 bündig eingesetzt. Der zylindrische Führungseinsatz 3 übergreift dabei von seinem Innenumfang her die beiden Stücke 39 und hält diese somit in Position in dem jeweils zuordenbaren Gehäuseteil 23 bzw. 25.In addition to a secure longitudinal guide of the control piston 5 in leadership use 3 is also a functionally reliable seal between the two travels 35 and 37 achieved that in leadership use 3 are recorded and by the spool 5 are separated from each other. Depending on the travel position of the control piston 5 in leadership use 3 Different volumes result for the two travel spaces 35 and 37 , Between the connection point for the main flow P1 and the assigned upper traversing space 35 is in the upper housing part 23 a plate-shaped aperture or choker 39 used. Likewise, such an identical piece 39 between the main flow P1 and the lower traversing space 37 in the lower housing part 25 used flush. The cylindrical guide insert 3 overlaps the two pieces from its inner circumference 39 and thus holds them in position in the respectively assignable housing part 23 respectively. 25 ,

Dank dieser Blenden- oder Drosselstücke 39 lässt sich dergestalt noch ein weiter verbessertes Ansteuerverhalten für den Steuerkolben 5 erreichen und mithin für die genaue Medienführung des Wasserstoff-Gasstroms von dem Nebenstrom P2 in Richtung der Messleitung P3. Die beiden Stücke 39 sind als Gleichteile ausgebildet, so dass eine kostengünstige Fertigung erreicht ist. Das jeweilige Stück 39 trägt mittig eine Vorwölbung 41, wobei, in Blickrichtung auf die 2 gesehen, die obere Vorwölbung 41 mit einer entsprechend ausgebildeten Vorwölbung 43 am oberen Ende 9 des Steuerkolbens 5 zusammenwirkt. Durch die beiden Vorwölbungen 41 und 43 kommt es in der oberen Endlage (nicht dargestellt) des Steuerkolbens 5, bei dem die Fluidverbindung vom Nebenstrom P2 zur Messleitung P3 getrennt ist, zu einer verkleinerten Anhaftfläche, was das Lösen des Steuerkolbens 5 von dem oberen Blenden- oder Drosselstück 39 erleichtern hilft, sofern der Steuerkolben 5 in seine in der 2 gezeigte untere Steuer- oder Regelposition verfährt, bei dem der Fluidstrom vom Nebenstrom P2 in Richtung der Messleitung P3 unter dem Einfluss der Referenzgröße im Hauptstrom P1 gesteuert, respektive geregelt wird.Thanks to these aperture or choker pieces 39 can still be such a further improved control behavior for the control piston 5 reach and therefore for the accurate media guidance of the hydrogen gas stream from the secondary flow P2 in the direction of the measuring line P3. The two pieces 39 are designed as equal parts, so that a cost-effective production is achieved. The particular piece 39 has a bulge in the middle 41 , being, in the direction of the 2 seen, the upper protrusion 41 with a correspondingly formed protrusion 43 at the upper end 9 of the control piston 5 interacts. Through the two protrusions 41 and 43 it comes in the upper end position (not shown) of the control piston 5 , in which the fluid connection is separated from the secondary flow P2 to the measuring line P3, to a reduced adhesion surface, which is the release of the control piston 5 from the upper orifice or choke piece 39 helps facilitate, provided the control piston 5 in his in the 2 shown lower control or regulating position, in which the fluid flow from the secondary flow P2 in the direction of the measuring line P3 under the influence of the reference variable in the main flow P1 is controlled or regulated.

Ferner bedingen die beiden oberen Vorwölbungen 41 und 43, dass bei deren Aneinanderlage zwischen ihnen ein kleiner Fluidraum geschaffen ist, der über die Nebenleitung P2 sofort befüllbar einen Ansteuervorgang mit Verfahren des druckausgeglichenen Steuerkolbens 5 nach unten hin auslöst. Um eine weitere rasche Füllung und damit Ansteuerung des Steuerkolbens 5 vonseiten des Hauptstrom P1 zu erreichen, ist dieser als Hohlkolben konzipiert. Ferner weisen die Stücke 39 zur Realisierung ihrer Blenden- oder Drosselfunktion im Durchmesser verkleinerte Stichkanäle auf, die eine fluid- oder medienführende Verbindung zwischen dem Nebenstrom P2 und dem Verfahrraum 35 herstellen sowie zwischen dem Hauptstrom P1 und dem Verfahrraum 37.Furthermore, the two upper protrusions require 41 and 43 in that, in the juxtaposition between them, a small fluid space is created, which via the secondary line P2 can be filled immediately with a driving process with a method of the pressure-compensated control piston 5 triggers downwards. In order to achieve a further rapid filling and thus control of the control piston 5 on the part of the main flow P1, this is designed as a hollow piston. Further, the pieces show 39 for the realization of their orifice function or throttling function in the reduced diameter branch channels, which has a fluid or media-carrying connection between the secondary flow P2 and the traversing space 35 and between the main flow P1 and the traversing space 37 ,

Dabei hat es sich strömungstechnisch als günstig erwiesen, den jeweiligen Stichkanal außermittig im Blenden- oder Drosselstück 39 anzuordnen, so dass es zu einer teilweise seitlichen Anströmung des Steuerkolbens 5 an seinem jeweiligen Ende 7 bzw. 9 kommt. Wie sich weiter aus der 2 ergibt, weist der Steuerkolben 5 zumindest an seinem oberen Ende 9, das den Steueröffnungen 15, 17 der Stichkanäle 11, 13 zugewandt ist, in Richtung der zugeordneten Anschlussstelle für den Nebenstrom P2 eine konische Verjüngung 45 auf zur Verbesserung des Steuerkantenverhaltens an der jeweiligen Steueröffnung 15, 17 der Stichkanäle 11 bzw. 13. Im Sinne einer Gleichbauweise weist der Steuerkolben 5 auch an seinem unteren Ende die konische Verjüngung auf, so dass der Steuerkolben 5 auch ohne weiteres wie in 3 dargestellt, umgekehrt eingebaut werden kann, wenn auf der Nebenstromseite P2 durch die Hohlkolbengestaltung ein vergrößertes Gas-Füllvolumen benötigt wird.It has proven to be favorable in terms of flow, the respective branch channel off-center in the aperture or choker 39 to arrange, so that there is a partial lateral flow of the control piston 5 at its respective end 7 respectively. 9 comes. As is further from the 2 results, the control piston points 5 at least at its upper end 9 that the control openings 15 . 17 the branch channels 11 . 13 facing, in the direction of the associated connection point for the secondary flow P2, a conical taper 45 to improve the control edge behavior at the respective control port 15 . 17 the branch channels 11 respectively. 13 , In the sense of a Gleichbauweise, the control piston 5 also at its lower end, the conical taper, so that the spool 5 also without further ado like in 3 shown, conversely, can be installed if on the side stream P2 through the hollow piston design an increased gas filling volume is needed.

Die gegenüber der 2 geänderte Ausführungsform nach der 3 ist darüber hinaus konstruktiv einfacher aufgebaut. So sind bei der Lösung nach der 3 die Blenden- oder Drosselstücke 39 entfallen. Auch weist der Steuerkolben 5 zur Abdichtung und Führung außenumfangsseitig keine Kolbenringe 33 mehr auf; vielmehr ist bei der Lösung nach der 3 der Steuerkolben 5 unter Bildung einer Art Spaltdichtung entlang der Innenumfangsseite des Führungseinsatzes 3 geführt. Des Weiteren weist die Hohlraumöffnung des Steuerkolbens 5 wie bereits vorstehend erwähnt in Richtung des Nebenstroms P2 und nicht, gemäß der Ausführungsform nach der 2, in Richtung des Hauptstroms P1. Ferner hat die Lösung nach der 3 nur noch einen Stichkanal 11 jedoch mit sehr großem Durchmesser, der mit seinem einen äußeren Ende wiederum in den Ringkanal 19 ausmündet, der diesmal über eine stichartige Kanalverbindung 21 mit sehr kleinem Durchmesser mit dem Messanschluss P3 verbunden ist. Die konische Verjüngung 45 am oberen Kolbenende trägt wiederum vergleichbar mit der Lösung nach der 2 zu einem verbesserten Ansteuerverhalten des einzuregelnden Medienstroms zwischen dem Nebenstrom P2 und der Messleitung P3 mit bei. In jedem Fall ist aber der Steuerkolben 5 bei beiden Lösungen druckausgeglichen im Führungseinsatz 3 geführt und kann sehr rasch Regelvorgänge durchführen.The opposite to the 2 modified embodiment according to the 3 is also structurally simpler in design. So are in the solution after the 3 the iris or choke pieces 39 omitted. Also, the control piston points 5 for sealing and guiding outer circumference no piston rings 33 more on; rather, in the solution after the 3 the control piston 5 forming a kind of gap seal along the inner peripheral side of the guide insert 3 guided. Furthermore, the cavity opening of the control piston 5 as already mentioned above in the direction of the secondary flow P2 and not, according to the embodiment of the 2 , in the direction of the main stream P1. Furthermore, the solution after the 3 only one stitch channel 11 however, with a very large diameter, the turn with its one outer end in the annular channel 19 opens out, this time on a stitch-like channel connection 21 with very small diameter connected to the measuring port P3. The conical rejuvenation 45 at the upper end of the piston in turn bears comparable to the solution according to the 2 to an improved control behavior of einzuregelnden media flow between the secondary flow P2 and the measuring line P3 with at. In any case, but the spool 5 in both solutions pressure balanced in the guide insert 3 guided and can perform very quickly control operations.

Die 5 und 6 zeigen im Längsschnitt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ventils 28 in zwei unterschiedlichen Funktionszuständen. Sofern für die weitere Ausführungsform dieselben Bauteile verwendet sind, wie vorstehend bereits beschrieben, werden dieselben, aber um 100 erhöhten Bezugszeichen verwendet; die insoweit zu den einzelnen Bauteilen getroffenen Ausführungen gelten dann entsprechend auch für die Bauteile der weiteren Ausführungsform.The 5 and 6 show in longitudinal section a further embodiment of the valve according to the invention 28 in two different functional states. If the same components are used for the further embodiment, as already described above, the same, but increased by 100 reference numerals are used; The comments made to the individual components so far apply accordingly also for the components of the further embodiment.

Das in den 5 und 6 gezeigte Ventil 28 weist ein einstückig ausgebildetes Ventilgehäuse 101 auf, in dem insgesamt vier Fluid-Anschlussstellen vorgesehen sind, nämlich eine Fluid-Anschlussstelle für den Hauptstrom P1, zwei Fluid-Anschlussstellen für den Nebenstrom P2 und eine Fluid-Anschlussstelle für die Messleitung P3. Innerhalb des Ventilgehäuses 101 ist ein gegenüber diesem abgedichteter Führungseinsatz 103 vorhanden, in dem teilweise längsverfahrbar ein erster Teil 156 eines zweiteiligen Steuerkolbens 105 geführt ist, der mit einem zweiten Teil 158 des zweiteiligen Steuerkolbens 105 zusammenwirkt, der unmittelbar im Ventilgehäuse 101 längsverfahrbar geführt ist. Die beiden Kolbenteile 156, 158 sind an ihren freien, einander zugewandten Stirnseiten 162, 164 im Funktionszustand in axialer Verfahrrichtung der Kolbenteile 156, 158 gesehen, über eine vorzugsweise wieder lösbare Kupplung 168 in dieser Verfahrrichtung fest miteinander gekuppelt, so dass Verfahrbewegungen des Hauptkolbens in Form des Kolbenteils 158 ruck- und verzögerungsfrei auf den Regelkolben in Form des weiteren Kolbenteils 156 übertragen werden können. Quer zur jeweiligen Verfahrrichtung erlaubt die Kupplung 168, bedingt durch eine Art Hinterschnitt-Eingriffslösung, jedoch eine Ausgleichsbewegung der beiden Kolbenteile 156, 158 zueinander, so dass eine Art Gelenkstelle entsteht, die einem hemmnisfreien Betrieb des Steuerkolbens 105 als Ganzem zugutekommt.That in the 5 and 6 shown valve 28 has an integrally formed valve housing 101 in which a total of four fluid connection points are provided, namely a fluid connection point for the main flow P1, two fluid connection points for the secondary flow P2 and a fluid connection point for the measuring line P3. Inside the valve housing 101 is a sealed lead in relation to this 103 present, in the partially longitudinally movable a first part 156 a two-piece control piston 105 is guided, with a second part 158 of the two-part control piston 105 interacts directly in the valve body 101 is guided longitudinally movable. The two piston parts 156 . 158 are at their free, facing ends 162 . 164 in the functional state in the axial direction of travel of the piston parts 156 . 158 seen, via a preferably releasable coupling 168 firmly coupled together in this direction of travel, so that movements of the main piston in the form of the piston part 158 jerk-free and delay-free on the control piston in the form of the further piston part 156 can be transmitted. Transverse to the respective direction of travel allows the coupling 168 , due to a kind of undercut engagement solution, but a compensating movement of the two piston parts 156 . 158 to each other, so that a kind of joint arises, which is a trouble-free operation of the control piston 105 benefits as a whole.

Auch erlaubt die wieder lösbare Kupplung einen zwanglosen Zusammenbau der beiden Kolbenteile 156, 158 außerhalb des Ventilgehäuses 101, so dass ein konstruktiv zwangsläufig gegebener, geringer Bohrungsversatz bei der Herstellung der beiden Aufnahmebohrungen für die Kolbenteile 156, 158 im Führungseinsatz 103 bzw. im Ventilgehäuse 101 durch die Relativeinstellung der beiden Kolbenteile 156, 158 zueinander in deren Einbauzustand ohne weiteres ausgeglichen werden kann, was die Herstellung der Gesamtanordnung deutlich erleichtert. Hierfür ist, wie bereits angedeutet, in der dem ersten Steuerkolben 156 zugewandten Stirnseite des zweiten Steuerkolbens 158 eine Art Hinterschnitt mit einer Vertiefung 161 eingebracht, den ein stegartig verbreitertes Eingriffsteil 163 des ersten Steuerkolbens 156 im Funktionszustand hintergreift, das an dessen dem zweiten Steuerkolbenteil 158 zugewandten Ende ausgebildet ist.Also allows the re-releasable coupling a casual assembly of the two piston parts 156 . 158 outside the valve body 101 So that a structurally inevitably given, low bore offset in the production of the two mounting holes for the piston parts 156 , 158 in the leadership role 103 or in the valve housing 101 by the relative setting of the two piston parts 156 . 158 each other in the installed state can be easily compensated, which greatly facilitates the production of the overall arrangement. For this purpose, as already indicated, in the first control piston 156 facing end face of the second control piston 158 a kind of undercut with a depression 161 introduced, a web-like widened engagement part 163 of the first control piston 156 engages behind in the functional state, at the second control piston part 158 is formed facing the end.

Das zweite Steuerkolbenteil 158 ist mit seinem dem ersten Steuerkolbenteil 156 abgewandten Ende 166, das eine druckwirksame Fläche A3 bildet, dem Druck des Hauptstroms P1 an der diesbezüglichen Anschlussstelle im stirnseitigen Abschlussbereich des Ventilgehäuses 101 ausgesetzt. Das erste Steuerkolbenteil 156 steuert hingegen mit seinem den zweiten Steuerkolbenteil 158 abgewandten Ende 160 mit einer druckwirksamen Fläche A1 den Durchfluss zwischen der Messleitung P3 und dem Nebenstrom P2 über die zugehörige Anschlussstelle, die, in Blickrichtung auf die 5 gesehen, am oberen freien Ende des Ventilgehäuses 101 eingebracht ist. Des Weiteren bildet die freie stirnseitige Fläche des Steuerkolbenteils 158, bis auf den angesprochenen Hinterschnitt mit der Eingriffsmöglichkeit für das weitere Steuerkolbenteil 156 eine druckwirksame Fläche A2 aus, an der insbesondere der Druck ansteht, der über die radial in das Ventilgehäuse 101 eingebrachte Fluidanschlussstelle mit dem Nebenanschluss P2 zugeführt ist. Damit gilt, dass die Summe der druckwirksamen Flächen A1 + A2 im Wesentlichen gleich groß ist der druckwirksamen Fläche A3. Ferner gilt, dass der Durchmesser D2 des zweiten Steuerkolbens 158 in etwa dem 20-fachen Durchmesser D1 des ersten Steuerkolbenteils 156 und die axiale Einbaulänge L1 des ersten Steuerkolbens 156 dem 3-bis 4-fachen der axialen Einbaulänge L2 des zweiten Steuerkolbenteils 158 entspricht.The second control piston part 158 is with its first control piston portion 156 facing away from the end 166 , which forms a pressure-effective area A3, the pressure of the main flow P1 at the relevant connection point in the front-side end region of the valve housing 101 exposed. The first control piston part 156 on the other hand controls with his the second control piston part 158 opposite end 160 with a pressure-effective surface A1, the flow between the measuring line P3 and the secondary flow P2 via the associated connection point, which, in the direction of the 5 seen at the upper free end of the valve body 101 is introduced. Furthermore, the free end face of the control piston part forms 158 , Except for the mentioned undercut with the possibility of intervention for the other control piston part 156 a pressure-effective area A2, at which in particular the pressure is present, via the radially into the valve housing 101 introduced fluid connection point is supplied to the auxiliary port P2. This means that the sum of the pressure-effective areas A1 + A2 is substantially the same as the pressure-effective area A3. Furthermore, it holds that the diameter D2 of the second control piston 158 about 20 times the diameter D1 of the first control piston part 156 and the axial insertion length L1 of the first control piston 156 3 to 4 times the axial installation length L2 of the second control piston part 158 equivalent.

Wie des Weiteren die 5 und 6 zeigen, weist das Ventilgehäuse 101 des Ventils 28, von seinem jeweiligen Ende 170 ausgehend, sich koaxial zu seiner Längsachse 127 in das Innere des Ventilgehäuses 101 erstreckende Ausnehmungen 172, 174 auf, die voneinander beabstandet sind, wobei in der Ausnehmung 172 gegenüber dem Ventilgehäuse 101 entsprechend abgedichtet der zylindrische und gestuft ausgebildete Führungseinsatz 103 aufgenommen ist und in der zweiten Ausnehmung 174 ist das zweite Steuerkolbenteil 158 im Ventilgehäuse 101 geführt. Die Stirnseite 164 des zweiten Steuerkolbenteils 158 begrenzt im Ventilgehäuse 101 mit dem zylindrischen Teil der Innenwände der zweiten Ausnehmung 174 einen Ringraum 176 und zwischen den Ausnehmungen 172, 174 erstreckt sich koaxial zur Längsachse 127 des Ventilgehäuses 101 eine Durchführung 178, in der das erste Steuerkolbenteil 156 teilweise längsverfahrbar angeordnet ist. Das Ventilgehäuse 101 weist eine weitere Fluid-Anschlussstelle für den Nebenstrom P2 auf, die in der Bildebene radial von der rechten Seite her, insbesondere im Bereich der zweiten Ausnehmung 174, in das Ventilgehäuse 101 eingebracht ist, und über einen im Ventilgehäuse 101 ausgebildeten Stichkanal 180 an den Ringraum 176 permanent angeschlossen ist, wobei der Stichkanal 180 eine konische Erweiterung aufweist, die in Richtung der zugehörigen Fluid-Anschlussstelle fluid- und medienführend in diese übergeht.Like the others 5 and 6 show, the valve housing has 101 of the valve 28 , from its respective end 170 proceeding, coaxial with its longitudinal axis 127 into the interior of the valve housing 101 extending recesses 172 . 174 on, which are spaced apart, wherein in the recess 172 opposite the valve housing 101 according sealed the cylindrical and stepped guide insert 103 is received and in the second recess 174 is the second control piston part 158 in the valve housing 101 guided. The front side 164 of the second control piston part 158 limited in the valve body 101 with the cylindrical part of the inner walls of the second recess 174 an annular space 176 and between the recesses 172 . 174 extends coaxially to the longitudinal axis 127 of the valve housing 101 an implementation 178 in which the first control piston part 156 is arranged partially longitudinally movable. The valve housing 101 has a further fluid connection point for the secondary flow P2, which in the image plane radially from the right side, in particular in the region of the second recess 174 , is inserted into the valve housing 101, and one in the valve housing 101 trained stitch channel 180 to the annulus 176 permanently connected, with the branch channel 180 has a conical enlargement, which merges in the direction of the associated fluid connection point fluid and media leading into this.

Des Weiteren weist das Ventilgehäuse 101 eine Fluid-Anschlussstelle für die Messleitung P3 auf, deren Fluid-Anschlussstelle in der Bildebene radial von der linken Seite her, im Bereich der ersten Ausnehmung 172 in das Ventilgehäuse 101 eingebracht ist. An die Messleitung P3 mit ihrer Kanalverbindung 121 ist ein Stichkanal 111 mit demgegenüber geringerem Durchflussquerschnitt angeschlossen, der quer zur Verfahrrichtung des ersten Steuerkolbenteils 156 verlaufend, zumindest teilweise den holzylindrischen Führungseinsatz 103 bis zu einem Längskanal 106 im Einsatz 103 durchgreift, in dem das Steuerkolbenteil 156 längsverfahrbar geführt ist. Das in den Längskanal 106 einmündende freie Ende 115 des Stichkanals 111 bildet insoweit eine Steueröffnung aus, die in Verbindung mit dem freien Ende des ersten Steuerkolbenteils 156 die wirksame Regelkante für den Medienstrom zwischen dem zentral, dem Kolben 156 zugeführten Nebenstrom P2 und dem Messanschluss P3 bildet. Im Sinne einer Feinabstufung für die Regelkante und mithin für die Regelung selbst weist das erste Kolbenteil 156 an seinem freien oberen Ende eine kalottenförmige Kontur 192 auf.Furthermore, the valve housing 101 a fluid connection point for the measuring line P3, whose fluid connection point in the image plane radially from the left side, in the region of the first recess 172 in the valve body 101 is introduced. To the measuring line P3 with its channel connection 121 is a stitch channel 111 connected with the opposite smaller flow area, the transverse to the direction of travel of the first control piston part 156 running, at least partially the wooden cylindrical guide insert 103 up to a longitudinal channel 106 in use 103 engages in which the control piston part 156 is guided longitudinally movable. That in the longitudinal channel 106 opening free end 115 of the branch channel 111 forms in this respect a control opening, which in conjunction with the free end of the first control piston part 156 the effective control edge for the media flow between the central, the piston 156 supplied bypass stream P2 and the measuring port P3 forms. In the sense of a fine gradation for the control edge and thus for the control itself has the first piston part 156 at its free upper end a dome-shaped contour 192 on.

Wie sich des Weiteren aus den 5 und 6 ergibt, mündet das der Steueröffnung 115 gegenüberliegende Ende des Stichkanals 111 in einen Ringkanal 119 aus, der nutartig in Form einer Vertiefung den Führungseinsatz 103 umfasst und über die im Ventilgehäuse 101 ausgebildete stichartige Kanalverbindung 121 an die Fluid-Anschlussstelle für die Messleitung P3 angeschlossen ist. Dabei erweitert sich die Kanalverbindung 121 in einem Abschnitt konisch in Richtung der Messleitung P3 mit ihrer Anschlussstelle und an diese angrenzend in dem Ventilgehäuse 101. Die dahingehende Kanalverbindung 121 ist, wie bereits dargelegt, aus Gründen einer verbesserten Strömungsführung im Durchmesser geringfügig größer bemessen als der freie Durchmesser des Stichkanals 111.As further from the 5 and 6 results, the opens the tax opening 115 opposite end of the branch channel 111 in a ring channel 119 from, the groove-like in the form of a depression the leadership use 103 includes and over in the valve body 101 trained stitch-like channel connection 121 is connected to the fluid connection point for the measuring line P3. This extends the channel connection 121 in a section conical in the direction of the measuring line P3 with its connection point and adjacent to this in the valve housing 101 , The pertinent channel connection 121 is, as already stated, sized slightly larger than the free diameter of the branch channel for reasons of improved flow control in diameter 111 ,

Jede der Ausnehmungen 172, 174 ist durch einen in dem Ventilgehäuse 101 stirnseitig eingreifenden Einsatz in Form eines einsatz- oder deckelartigen Gehäuseanschlusses 182, 186 bis auf die gezeigten Fluiddurchführungen verschlossen, der in die jeweilige Ausnehmung 172, 174 des Ventilgehäuses 101 teilweise eingreift. In den Gehäuseanschlusseinsatz 182 zum Verschließen der ersten Ausnehmung 172 ist koaxial zur Längsachse dieses Einsatzes 182 eine Fluid-Anschlussstelle für den Nebenstrom P2 eingebracht, von der ausgehend sich ebenfalls koaxial zu der Längsachse dieses Einsatzes 182 ein weiterer Stichkanal 184 durch diesen erstreckt, wobei sich der Stichkanal 184 konisch in Richtung der Fluid-Anschlussstelle an dieser erweitert. Diese Fluid-Anschlussstelle für den Nebenstrom P2 greift somit, wenn der Gehäuseeinsatz 182 zum Verschließen der ersten Ausnehmung 172 in das Ventilgehäuse 101 eingesetzt, insbesondere eingeschraubt, ist, axial in das Ventilgehäuse 101 ein und mündet medien- oder fluidführend in das Innere des hohlzylindrischen Führungseinsatzes 103 in Form seines Längskanals 106 ein. Die beiden in das Ventilgehäuse 101 einmündenden Fluid-Anschlussstellen für den Nebenstrom P2 kommunizieren vorzugsweise über mindestens eine - in den 5 und 6 nicht näher dargestellte - Verbindungsleitung miteinander, die in dem Ventilgehäuse 101 oder außerhalb des Ventilgehäuses 101 gelegen ist. Über die untere Öffnung im Ventilgehäuse 101 lassen sich die beiden vormontierten Kolbenteile 156, 158 in das Ventilgehäuse 101 und über die obere Öffnung im Ventilgehäuse 101 der Führungseinsatz 103 einbauen, bevor anschließend die Öffnungen über die Gehäuseanschlusseinsätze 182, 186 geschlossen werden.Each of the recesses 172 . 174 is by a in the valve housing 101 frontally engaging insert in the form of a use or cover-like housing connection 182 . 186 closed except for the fluid passages shown in the respective recess 172 . 174 of the valve housing 101 partially intervenes. In the housing connection insert 182 for closing the first recess 172 is coaxial with the longitudinal axis of this insert 182 introduced a fluid connection point for the secondary flow P2, starting from which also coaxial with the longitudinal axis of this insert 182 another branch channel 184 extends through this, being the branch channel 184 conically widened towards the fluid connection point at this. This fluid connection point for the secondary flow P2 thus engages when the housing insert 182 for closing the first recess 172 in the valve body 101 used, in particular screwed, is, axially into the valve body 101 and discharges media or fluid leading into the interior of the hollow cylindrical guide insert 103 in the form of its longitudinal channel 106 one. The two in the valve body 101 opening fluid junctions for the secondary flow P2 communicate preferably via at least one - in the 5 and 6 not shown - connecting line with each other, in the valve housing 101 or outside of the valve housing 101 is located. Over the lower opening in the valve body 101 let the two pre-assembled piston parts 156 . 158 in the valve body 101 and over the top opening in the valve body 101 the leadership assignment 103 then insert the openings over the housing fitting inserts 182 . 186 getting closed.

In den in der Art eines Einsatzes ausgebildeten Gehäusedeckel 186 zum Verschließen der zweiten Ausnehmung 174 ist eine zur Längsachse 127 parallel, jedoch achsversetzt angeordnete Fluid-Anschlussstelle für den Hauptstrom P1 eingebracht, von der ausgehend sich ein weiterer Stichkanal 188 durch den Gehäuseeinsatz 186 erstreckt und auf der der Fluid-Anschlussstelle gegenüberliegenden Seite des Gehäuseeinsatzes 186, vorzugsweise unter Zwischenschalten eines Rückschlagventils 190, aus diesem ausmündet, das in Richtung des Raumes 137 öffnet, der in der in 5 gezeigten Stellung des Kolbenteils 158 von einem vorspringenden Anschlagteil des Deckels 186 und einer Ausnehmung im Hohlkolben 158 im Wesentlichen begrenzt ist. Der Ventilgehäuseeinsatz 186 verfügt als Anschlag über eine Vorwölbung 187 (6), die eine Punktberührung zwischen dem anderen Kolbenteil 158 und dem Ventilgehäuseeinsatz 186 ermöglicht. Sobald das Kolbenteil 158 sich von seiner in der 5 gezeigten Anschlagstellung wegbewegt, beispielsweise in Richtung einer weiteren Anschlag- oder Endstellung, wie sie in der Fig. 6 für das weitere Steuerkolbenteil 156 gezeigt ist, vergrößert sich der Raum 137 zwangsläufig und ist von den Innenwandteilen der Ausnehmung 174 mit begrenzt. Der Stichkanal 188 ist vergleichbar den Stichkanälen 111, 180 und 184 ausgebildet.In the trained in the manner of an insert housing cover 186 for closing the second recess 174 is one to the longitudinal axis 127 parallel, but off-axis arranged fluid connection point for the main flow P1 introduced from the starting a further branch channel 188 through the housing insert 186 extends and on the fluid connection point opposite side of the housing insert 186 , preferably with interposition of a check valve 190 , out of this opens, in the direction of the room 137 opens in the in 5 shown position of the piston part 158 from a projecting stopper part of the lid 186 and a recess in the hollow piston 158 is essentially limited. The valve body insert 186 has as a stop on a protrusion 187 ( 6 ), which makes a point contact between the other piston part 158 and the valve housing insert 186 allows. Once the piston part 158 away from his in the 5 shown stop position moved away, for example in the direction of another stop or end position, as shown in FIG. 6 for the other control piston part 156 is shown, the space increases 137 inevitably and is of the inner wall parts of the recess 174 with limited. The stitch channel 188 is similar to the puncture channels 111 . 180 and 184 educated.

Zum Vermeiden eines Leckölstromes zwischen den beiden Fluid-Anschlussstellen für den Nebenstrom P2 entlang des Führungseinsatzes 103 sind zum Abdichten des Führungseinsatzes 103 gegenüber dem Ventilgehäuse 101 in entsprechenden Nuten des Führungseinsatzes 103, vorzugsweise hochfeste und temperaturstabile, O-Dichtringe 131 aufgenommen, die darüber hinaus eine sichere Abdichtung des Ventilinneren gegenüber der Umgebung ermöglichen. Zur weiteren Abdichtung weist der Führungseinsatz 103 an seinen einander gegenüberliegenden Stirnseiten zwei Flachdichtungen 133 auf, von denen die Flachdichtung 133, die das Steuerkolbenteil 156 in dichtender Weise umfasst, nicht zwingend vorzusehen ist.To avoid a leakage flow between the two fluid junctions for the secondary flow P2 along the guide insert 103 are for sealing the guide insert 103 opposite the valve housing 101 in corresponding grooves of the leadership use 103 , preferably high-strength and temperature-stable, O-rings 131 added, which also allow a secure seal of the valve interior from the environment. For further sealing, the guide insert 103 at its opposite ends two flat gaskets 133 on, of which the flat gasket 133 that the control piston part 156 in a sealed manner, is not mandatory.

Nach vollständigem Überfahren des Stichkanals 111, an den die Fluid-Anschlussstelle für die Messleitung P3 angeschlossen ist, durch das zumindest teilweise im Führungseinsatz 103 geführte erste Steuerkolbenteil 156, verschließt das erste Steuerkolbenteil 156 mit seinem dem zweiten Steuerkolbenteil 158 abgewandten freien Ende 160 die Fluid-Anschlussstelle für den Nebenstrom P2. Bei einem weiteren Verfahren des teilweise im Führungseinsatz 103 geführten ersten Steuerkolbenteils 156 in eine maximale Verfahr- oder Endstellung in Richtung des Gehäuseeinsatzes 182 stößt das erste Steuerkolbenteil 156, wie 6 zeigt, mit seinem dem zweiten Steuerkolbenteil 158 abgewandten Ende 160 an diesen Gehäuseeinsatz 182 an. In dieser Position begrenzt das Kolbenteil 158 einen einen Teil des Raumes 137 bildenden Zwischenraum 179, dessen axiale Erstreckung parallel zur Längsachse 127 derart gewählt ist, dass der Stichkanal 180 der radial eingreifenden Anschlussstelle für den Nebenstrom P2 in diesen, begrenzt von der freien Stirnseite 164 des Kolbens 158, ausmündet.After completely crossing the branch canal 111 to which the fluid connection point for the measuring line P3 is connected, at least partially in the guide insert 103 guided first control piston part 156 , closes the first control piston part 156 with his the second control piston part 158 opposite free end 160 the fluid connection point for the secondary flow P2. In a further method of partially in leadership use 103 guided first control piston part 156 in a maximum traversing or end position in the direction of the housing insert 182 pushes the first control piston part 156 , as 6 shows, with his the second control piston part 158 opposite end 160 to this housing insert 182 at. In this position limits the piston part 158 a space forming part of the space 137 179 whose axial extent is parallel to the longitudinal axis 127 is chosen such that the stitch channel 180 the radially engaging junction for the secondary flow P2 in this, limited by the free end face 164 of the piston 158 , flows out.

In einer weiteren maximalen Verfahrstellung des ersten Steuerkolbenteils 156, in eine der Richtung zum Gehäuseeinsatz 182 hin entgegengesetzte Richtung, nämlich in Richtung des Gehäuseeinsatzes 186 zum Verschließen der zweiten Ausnehmung 174, fährt das zweite Steuerkolbenteil 158 mit seinem dem ersten Steuerkolbenteil 156 abgewandten Ende 166 den Gehäuseeinsatz 186 zum Verschließen der zweiten Ausnehmung 174 als Anschlag an. In dieser weiteren maximalen Verfahrstellung gelangt das dem zweiten Steuerkolbenteil 158 abgewandte Ende 160 des ersten Steuerkolbenteils 156 mit einem, vorzugsweise kalottenartigen, Vorsprung 192 in Eingriffshöhe mit dem Stichkanal 111, an den die Fluid-Anschlussstelle für die Messleitung P3 angeschlossen ist.In a further maximum displacement position of the first control piston part 156, in one of the direction to the housing insert 182 towards the opposite direction, namely in the direction of the housing insert 186 for closing the second recess 174 , moves the second control piston part 158 with its the first control piston part 156 opposite end 166 the housing insert 186 for closing the second recess 174 as a stop. In this further maximum travel position that reaches the second control piston part 158 opposite end 160 of the first control piston part 156 with a, preferably dome-like, projection 192 in engagement height with the stitch channel 111 to which the fluid connection point for the measuring line P3 is connected.

Mit dem erfindungsgemäßen Ventil 28 nach den Fig. 2 bis 6 lässt sich mit einer Messvorrichtung gemäß der Darstellung nach der 1 ein Verfahren zum Ermitteln einer mittels der Abgabeeinrichtung 26 abgebbaren Gasmenge, insbesondere in Form einer Wasserstoff-Gasmenge, mittels des Gaszählers 36 durchführen, wobei mittels des der Abgabeeinrichtung 26, in Richtung des Gasmengenstroms gesehen, vorgeschalteten Mengenteilers 20 ein Teil des zu der Abgabeeinrichtung (Zapfpistole 26) strömenden Hauptstroms P1 für die Mengenmessung im Nebenstrom P2 mittels des Gaszählers 36 abgezweigt ist. Die gegenüber dem Hauptstrom P1 kleinere Gasmenge im Nebenstrom P2 wird dann mittels des vorgestellten Ventils 28 gemäß den 2 bis 6 auf dessen Ausgangsseite in Form der Messleitung P3 auf den jeweils herrschenden Druck im Hauptstrom P1, unabhängig vom jeweiligen Betätigungszustand der Abgabeeinrichtung 26, eingeregelt, so dass mittels des Gaszählers 36 eine genaue Gasmengenbestimmung der Abgabemenge an der Abgabeeinrichtung 26 in Form der Zapfpistole erreicht ist.With the valve according to the invention 28 2 to 6 can be with a measuring device according to the illustration of the 1 a method for determining a means of the dispenser 26 deliverable amount of gas, in particular in the form of a quantity of hydrogen gas, by means of the gas meter 36 perform, by means of the dispenser 26 , seen in the direction of the gas flow rate, upstream flow divider 20 a part of the to the dispenser (fuel nozzle 26 ) flowing main flow P1 for the flow rate measurement in the secondary flow P2 by means of the gas meter 36 is branched off. The opposite to the main flow P1 smaller amount of gas in the secondary flow P2 is then by means of the valve presented 28 according to the 2 to 6 on its output side in the form of the measuring line P3 to the prevailing pressure in the main flow P1, regardless of the respective operating state of the dispenser 26 , adjusted, so that by means of the gas meter 36 an accurate gas quantity determination of the discharge quantity at the delivery device 26 achieved in the form of the fuel nozzle.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102014018099 A1 [0004, 0016, 0017, 0021]DE 102014018099 A1 [0004, 0016, 0017, 0021]

Claims (21)

Ventil, insbesondere Differentialregelventil (28) für den Einsatz bei hohen Drücken und niederen Temperaturen, wie sie bei Wasserstoff auftreten, bestehend aus mindestens einem Ventilgehäuse (1, 101), das zumindest Fluid-Anschlussstellen für einen Hauptstrom (P1), einen Nebenstrom (P2) und eine Messleitung (P3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Ventilgehäuses (1, 101) ein gegenüber diesem abgedichteter Führungseinsatz (3, 103) vorhanden ist, in dem zumindest teilweise längsverfahrbar ein ein- oder mehrteiliger Steuerkolben (5, 105) angeordnet ist, der an seinem einen Ende (7, 166) dem Druck des Hauptstroms (P1) ausgesetzt ist und mit seinem anderen Ende (9, 160) den Durchfluss zwischen dem Nebenstrom (P2) und der Messleitung (P3) steuert.Valve, in particular differential control valve (28) for use at high pressures and low temperatures, as they occur in hydrogen, consisting of at least one valve housing (1, 101), the at least fluid connection points for a main flow (P1), a secondary flow (P2 ) and a measuring line (P3), characterized in that inside the valve housing (1, 101) there is a guide insert (3, 103) sealed with respect thereto, in which at least partially longitudinally displaceable a one-part or multi-part control piston (5, 105) is arranged, which at one end (7, 166) is exposed to the pressure of the main flow (P1) and with its other end (9, 160) controls the flow between the secondary flow (P2) and the measuring line (P3). Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an die Messleitung (P3) mindestens ein Stichkanal (11, 13, 111) angeschlossen ist, der jeweils quer zur Verfahrrichtung des Steuerkolbens (5, 105) verlaufend zumindest teilweise den Führungseinsatz (3, 103) durchgreift und mit seinem einen freien Ende (15, 17, 115) eine Steueröffnung ausbildet, die von dem Steuerkolben (5, 105) in einer seiner Regelstellungen zumindest teilweise an- oder überfahrbar ist.Valve after Claim 1 , characterized in that at least one branch channel (11, 13, 111) is connected to the measuring line (P3) extending transversely to the direction of movement of the control piston (5, 105) extends at least partially through the guide insert (3, 103) and with his a free end (15, 17, 115) forms a control opening which is at least partially on or over by the control piston (5, 105) in one of its control positions. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das der Steueröffnung (15, 17, 115) gegenüberliegende Ende des jeweiligen Stichkanals (11, 13, 111) in einen Ringkanal (19, 119) ausmündet, der am Außenumfang des Führungseinsatzes (3, 103) angeordnet ist und in den die Messleitung (P3) mit einer Kanalverbindung (21, 121) einmündet, die bei großen Durchflussquerschnitten des jeweiligen Stichkanals (11, 13, 111) demgegenüber im Durchmesser kleiner bemessen und bei kleinerem Durchflussquerschnitt des jeweiligen Stichkanals (11, 13, 111) demgegenüber im Durchmesser größer bemessen ist.Valve after Claim 1 or 2 , characterized in that the control opening (15, 17, 115) opposite end of the respective branch channel (11, 13, 111) in an annular channel (19, 119) opens, which is arranged on the outer circumference of the guide insert (3, 103) and in which the measuring line (P3) opens with a channel connection (21, 121), which in comparison with larger flow cross sections of the respective branch channel (11, 13, 111) dimensioned smaller in diameter and smaller flow cross section of the respective branch channel (11, 13, 111) in contrast, is sized larger in diameter. Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei voneinander im Durchmesser verschiedene Stichkanäle (11, 13) im Führungseinsatz (3) vorhanden sind, dass in Verfahrrichtung des Steuerkolbens (5) gesehen in Richtung der Anschlussstelle mit dem Nebenstrom (P2) der Stichkanal (13) mit dem größeren Durchmesser dem Stichkanal (11) mit dem kleineren Durchmesser vorangeht, und dass der Beginn der Steueröffnung (15) des nachfolgenden Stichkanals (11) in einer Ebene zu dem Ende der Steueröffnung (17) des vorausgehenden Stichkanals (13) liegt.Valve according to one of the preceding claims, characterized in that at least two mutually different diameter puncture channels (11, 13) in the guide insert (3) are provided that in the direction of travel of the control piston (5) seen in the direction of the junction with the secondary flow (P2) the larger diameter branch passage (13) precedes the smaller diameter branch passage (11), and the beginning of the control port (15) of the succeeding branch passage (11) in a plane to the end of the control port (17) of the preceding branch passage ( 13) is located. Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Anschlussstellen für den Hauptstrom (P1) und den Nebenstrom (P2) und dem jeweiligen Verfahrraum (35, 37) für den Steuerkolben (5) in dem Führungseinsatz (5) jeweils Blenden- oder Drosselstücke (39) in das Ventilgehäuse (1) eingesetzt sind.Valve according to one of the preceding claims, characterized in that between the connection points for the main flow (P1) and the secondary flow (P2) and the respective traversing space (35, 37) for the control piston (5) in the guide insert (5) or throttle pieces (39) are inserted into the valve housing (1). Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkolben (5) als Hohlkolben konzipiert ist und mit seinem Hohlraum in Richtung der Anschlussstelle für den Hauptstrom (P1) oder den Nebenstrom (P2) ausmündet.Valve according to one of the preceding claims, characterized in that the control piston (5) is designed as a hollow piston and opens with its cavity in the direction of the connection point for the main flow (P1) or the secondary flow (P2). Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkolben (5) an seinem der Anschlussstelle für den Nebenstrom (P2) zugewandten Seite eine Vorwölbung (43) aufweist, die eine Punktberührung mit den angrenzenden Gehäuseteilen (23) und/oder Drossel- oder Blendenstücken (39) ermöglicht, die vorzugsweise hierfür über eine entsprechend ausgebildete Vorwölbung (39) verfügen.Valve according to one of the preceding claims, characterized in that the control piston (5) at its the connection point for the secondary flow (P2) side facing a protrusion (43) which makes a point contact with the adjacent housing parts (23) and / or throttle or aperture pieces (39), which preferably have a correspondingly formed protrusion (39) for this purpose. Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkolben (5) vorzugsweise an seinen gegenüberliegenden Endbereichen außenumfangsseitig Paare von Kolbenringen (33) zur Führung und Abdichtung trägt.Valve according to one of the preceding claims, characterized in that the control piston (5) preferably carries at its opposite end portions on the outer peripheral side pairs of piston rings (33) for guiding and sealing. Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkolben (5), insbesondere an dem Ende (9), das der Steueröffnung (15, 17) des jeweiligen Stichkanals (11, 13) zugewandt ist, in Richtung der zugeordneten Anschlussstelle für den Nebenstrom (P2) konisch verjüngt ist.Valve according to one of the preceding claims, characterized in that the control piston (5), in particular at the end (9) facing the control opening (15, 17) of the respective branch channel (11, 13), in the direction of the associated connection point for the secondary flow (P2) is conically tapered. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkolben (105) aus zwei miteinander zusammenwirkenden Kolbenteilen (156, 158) gebildet ist, von denen ein Kolbenteil (156) zumindest teilweise im Führungseinsatz (103) und ein Kolbenteil (158) im Ventilgehäuse (101) geführt ist.Valve after one of the Claims 1 to 3 , characterized in that the control piston (105) consists of two mutually cooperating piston parts (156, 158), of which a piston part (156) at least partially in the guide insert (103) and a piston part (158) in the valve housing (101) is guided , Ventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kolbenteile (156, 158) des Steuerkolbens (105) an ihren freien einander zugewandten Stirnseiten (162, 164) über eine wiederlösbare Kupplung (168), im Funktionszustand in axialer Verfahrrichtung der Kolbenteile gesehen, fest miteinander gekuppelt sind.Valve after Claim 10 , characterized in that the two piston parts (156, 158) of the control piston (105) at their free facing end faces (162, 164) via a releasable coupling (168), seen in the functional state in the axial direction of travel of the piston parts, are firmly coupled together , Ventil nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass nach Überfahren des jeweiligen Stichkanals (111), an den die Fluid-Anschlussstelle für die Messleitung (P3) angeschlossen ist, durch den zumindest teilweise im Führungseinsatz (103) geführten einen Kolbenteil (156), dieser mit seinem freien Ende (160) eine Fluid-Anschlussstelle für den Nebenstrom (P2) verschließt, die in axialer Verfahrrichtung des Steuerkolbens (105) gesehen in das Ventilgehäuse (101) eingreift.Valve after Claim 10 or 11 , characterized in that after passing over the respective branch channel (111) to which the fluid connection point for the measuring line (P 3 ) is connected, by the at least partially guided in the guide insert (103) a piston part (156), this with its free End (160) closes a fluid connection point for the secondary flow (P 2 ), in axial Moving direction of the control piston (105) seen in the valve housing (101) engages. Ventil nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass in einer maximalen Verfahrstellung des einen, im Führungseinsatz (103) geführten Kolbenteils (156), bei dem dieser an einen im Ventilgehäuse (101) eingreifenden Einsatz (182), der die Fluid-Anschlussstelle für den Nebenstrom (P2) aufweist, anstößt, das andere Kolbenteil (158) im Ventilgehäuse (101) einen Zwischenraum (179) begrenzt, in den eine weitere Fluid-Anschlussstelle für den Nebenstrom (P2) ausmündet.Valve after one of the Claims 10 to 12 , characterized in that in a maximum displacement position of the one, in the guide insert (103) guided piston part (156) in which this in the valve housing (101) engaging insert (182), the fluid connection point for the secondary flow (P 2 ) abuts, the other piston part (158) in the valve housing (101) defines a gap (179) into which opens a further fluid connection point for the secondary flow (P 2 ). Ventil nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass beide in das Ventilgehäuse (101) einmündenden Fluid-Anschlussstellen für den Nebenstrom (P2) über mindestens eine Verbindungsleitung in oder außerhalb des Ventilgehäuses (101) gelegen miteinander kommunizieren.Valve after one of the Claims 10 to 13 , characterized in that both in the valve housing (101) opening fluid junctions for the secondary flow (P 2 ) via at least one connecting line in or outside the valve housing (101) communicate with each other. Ventil nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zur Vermeidung eines Leckölstromes zwischen den beiden Fluid-Anschlussstellen für den Nebenstrom (P2) entlang des Führungseinsatzes (103) dieser ein zumindest radial wirkendes Abdichtsystem zwischen sich und dem Ventilgehäuse (101) aufweist.Valve after one of the Claims 10 to 14 , characterized in that to avoid leakage oil flow between the two fluid connection points for the secondary flow (P 2 ) along the guide insert (103) of this at least radially acting sealing between itself and the valve housing (101). Ventil nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass in einer weiteren maximalen Verfahrstellung, die entgegengesetzt zu der maximalen Verfahrstellung des einen Kolbenteils (156) ist, das andere Kolbenteil (158) einen Anschlag im Ventilgehäuse (101) anfährt, der durch einen Gehäuseeinsatz (186) gebildet ist, der von der Fluid-Anschlussstelle für den Hauptstrom (P1) durchgriffen ist und der über eine Vorwölbung (187) verfügt, die als Anschlag eine Punktberührung zwischen dem anderen Kolbenteil (158) und dem Ventilgehäuseeinsatz (186) ermöglicht.Valve after one of the Claims 10 to 15 characterized in that in a further maximum travel position opposite to the maximum travel position of one piston member (156), the other piston member (158) abuts a stop in the valve housing (101) formed by a housing insert (186), which is penetrated by the fluid connection point for the main flow (P 1 ) and which has a protrusion (187) which allows a stopper point contact between the other piston part (158) and the valve housing insert (186). Ventil nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass in dieser weiteren maximalen Verfahrstellung das freie Ende (160) des einen Kolbenteils (156) mit einem, vorzugsweise kalottenartigen, Vorsprung (192) in Eingriffshöhe mit dem Stichkanal (111) gelangt, an den die Fluid-Anschlussstelle für die Messleitung (P3) angeschlossen ist.Valve after one of the Claims 10 to 16 , characterized in that in this further maximum displacement position, the free end (160) of the one piston part (156) with a, preferably dome-like, projection (192) in engagement height with the branch passage (111), to which the fluid connection point for the Test lead (P 3 ) is connected. Ventil nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die druckwirksamen Flächen (A1, A2) der beiden Kolbenteile (156, 158) im Bereich ihrer einander zugewandten Stirnseiten (162, 164) gleich ist zu der druckwirksamen Fläche (A3) des anderen Kolbenteils (158), die dem Anschlag oder Gehäuseeinsatz (186) zugewandt ist.Valve after one of the Claims 10 to 17 , characterized in that the pressure-effective surfaces (A 1 , A 2 ) of the two piston parts (156, 158) in the region of their mutually facing end faces (162, 164) is equal to the pressure-effective surface (A 3 ) of the other piston part (158) that faces the stop or housing insert (186). Ventil nach einem der Ansprüche 10 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser (D1) des einen Kolbenteils (156) 10- bis 30-mal, vorzugsweise 20-mal kleiner ist als der Durchmesser (D2) des anderen Kolbenteils (158) des Steuerkolbens (105).Valve after one of the Claims 10 to 18 , characterized in that the diameter (D1) of the one piston part (156) is 10 to 30 times, preferably 20 times smaller than the diameter (D2) of the other piston part (158) of the control piston (105). Ventil nach einem der Ansprüche 10 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Einbaulänge (L1) des einen Kolbenteils (156) drei- bis viermal länger ist als die axiale Einbaulänge (L2) des anderen Kolbenteils (158) des Steuerkolbens (105).Valve after one of the Claims 10 to 19 , characterized in that the axial installation length (L1) of the one piston part (156) is three to four times longer than the axial installation length (L2) of the other piston part (158) of the control piston (105). Verfahren zum Ermitteln einer mittels einer Abgabeeinrichtung (26) abgebbaren Gasmenge, insbesondere in Form einer Wasserstoff-Gasmenge, mittels eines Gaszählers (36), wobei mittels eines der Abgabeeinrichtung (26) in Richtung des Gasmengenstroms gesehen vorgeschalteten Mengenteilers (20) ein Teil des zu der Abgabeeinrichtung (26) strömenden Hauptstroms (P1) für eine Mengenmessung im Nebenstrom (P2) mittels des Gaszählers (36) abgezweigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die gegenüber dem Hauptstrom (P1) kleinere Gasmenge im Nebenstrom (P2) mittels eines Ventils nach einem der vorstehenden Ansprüche auf dessen Ausgangsseite in Form der Messleitung (P3) auf den jeweils herrschenden Druck im Hauptstrom (P1), unabhängig vom jeweiligen Betätigungszustand der Abgabeeinrichtung (26), eingeregelt wird.Method for determining a quantity of gas which can be dispensed by means of a dispensing device (26), in particular in the form of a quantity of hydrogen gas, by means of a gas meter (36), wherein a part of the valve connected upstream of the dispensing device (26) in the direction of the gas flow rate the main flow (P1) of the discharge device (26) for a flow rate measurement in the secondary flow (P2) is branched off by means of the gas meter (36), characterized in that the smaller amount of gas in the secondary flow (P2) compared to the main flow (P1) by means of a valve after a the preceding claims on the output side in the form of the measuring line (P3) to the prevailing pressure in the main stream (P1), regardless of the respective operating state of the dispenser (26), is adjusted.
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