DE102017209125A1

DE102017209125A1 - metering valve

Info

Publication number: DE102017209125A1
Application number: DE102017209125.8A
Authority: DE
Inventors: Jochen Wessner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-05-31
Filing date: 2017-05-31
Publication date: 2018-12-06

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Dosierventil (1) zum Zuführen von Gas an eine Brennstoffzelle, wobei eine Düse (14) eine Einlassöffnung (31) zum Zuführen von Gas an ein Dosierventil (1) und eine Auslassöffnung (32) zum Abführen von Gas an die Brennstoffzelle aufweist, und wobei der erste Dichtsitz (20) und der zweite Dichtsitz (28) von einem durch die Einlassöffnung (31) eintretenden Gasstrom unabhängig anströmbar und unabhängig öffenbar sind.The invention relates to a metering valve (1) for supplying gas to a fuel cell, wherein a nozzle (14) has an inlet opening (31) for supplying gas to a metering valve (1) and an outlet opening (32) for discharging gas to the fuel cell and wherein the first sealing seat (20) and the second sealing seat (28) can be independently flowed on and independently opened by a gas flow entering through the inlet opening (31).

Description

Die Erfindung betrifft ein Dosierventil zum Zuführen von Gas an eine Brennstoffzelle.The invention relates to a metering valve for supplying gas to a fuel cell.

Stand der TechnikState of the art

Brennstoffzellensysteme umfassen herkömmlicherweise eine Brennstoffzelle, die einen Kathodenraum und einen von dem Kathodenraum durch eine Membran getrennten Anodenraum aufweist, weiterhin umfassend eine Anodengasquelle, eine mit der Anodengasquelle und dem Anodenraum verbundene Gaszuführung, eine mit dem Anodenraum verbundene Abluftleitung, eine Kathodengasquelle, eine mit der Kathodengasquelle und dem Kathodenraum verbundene Gaszuführung und eine mit dem Kathodenraum verbundene Abluftleitung.Fuel cell systems conventionally include a fuel cell having a cathode compartment and an anode compartment separated from the cathode compartment by a membrane, further comprising an anode gas source, a gas supply connected to the anode gas source and the anode compartment, an exhaust duct connected to the anode compartment, a cathode gas source, one with the cathode gas source and the cathode compartment connected gas supply and connected to the cathode compartment exhaust duct.

In der Gaszuführung des Anodenraums ist herkömmlicherweise ein Dosierventil angeordnet.In the gas supply of the anode chamber, a metering valve is conventionally arranged.

DE 10 2013 226 820 A1 offenbart eine Steuereinheit, welche einen Betriebszustand der Brennstoffzelle erkennt und in Abhängigkeit des Betriebsstatus das Dosierventil ansteuert, also insbesondere einen Durchflussquerschnitt bzw. einen Druck variiert. DE 10 2013 226 820 A1 discloses a control unit which detects an operating state of the fuel cell and, depending on the operating status, actuates the metering valve, ie in particular varies a flow cross section or a pressure.

Eine wesentliche Anforderung an die Weiterentwicklung des Dosierventils ist die Anhebung des Druckes vor dem Dosierventil, d.h. die erforderliche Schließfederkraft muss entsprechend erhöht werden. Mit Erhöhung der Federkraft nimmt die Belastung des Dichtsitzes zu, was an der ohnehin kritisch zu bewertenden Abdichtung zu einem erhöhten Verschleißaufkommen führt. Des Weiteren ist eine Optimierung der Dichtheit des Dosierventils bei gleichzeitiger Optimierung einer Öffnungskraft des Ventils wünschenswert.An essential requirement for the further development of the metering valve is the increase of the pressure upstream of the metering valve, i. the required closing spring force must be increased accordingly. As the spring force increases, the load on the sealing seat increases, which leads to increased wear on the already critically evaluated seal. Furthermore, an optimization of the tightness of the metering valve while optimizing an opening force of the valve is desirable.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die vorliegende Erfindung schafft ein Dosierventil zum Zuführen von Gas an eine Brennstoffzelle, mit einem Grundkörper, in welchem ein Elektromagnet angeordnet ist, und einer Düse, welche mit dem Grundkörper verbunden ist, wobei in der Düse ein erster Anker zum Betätigen eines ersten Verschlusselements angeordnet ist, wobei das erste Verschlusselement dazu ausgebildet ist, einen ersten Dichtsitz des Dosierventils zu öffnen und zu schließen, wobei in der Düse ein von dem Grundkörper durch eine in der Düse ausgebildete Bohrung in die Düse geführter zweiter Anker zum Betätigen eines zweiten Verschlusselements angeordnet ist, wobei das zweite Verschlusselement dazu ausgebildet ist, einen zweiten Dichtsitz des Dosierventils zu öffnen und zu schließen, wobei der erste Anker und der zweite Anker von dem Elektromagnet betätigbar sind, wobei die Düse eine Einlassöffnung zum Zuführen von Gas an das Dosierventil und eine Auslassöffnung zum Abführen von Gas an die Brennstoffzelle aufweist, und wobei der erste Dichtsitz und der zweite Dichtsitz von einem durch die Einlassöffnung eintretenden Gasstrom unabhängig anströmbar und unabängig öffenbar sind.The present invention provides a metering valve for supplying gas to a fuel cell, comprising a base body in which an electromagnet is arranged, and a nozzle which is connected to the base body, wherein in the nozzle a first armature for actuating a first closure element is arranged wherein the first closure member is adapted to open and close a first sealing seat of the metering valve, wherein in the nozzle from the base body through a bore formed in the nozzle in the nozzle guided second anchor for actuating a second closure element is arranged the second closure member is adapted to open and close a second sealing seat of the metering valve, the first armature and the second armature being actuatable by the solenoid, the nozzle having an inlet port for supplying gas to the metering valve and an outlet port for discharging Gas to the fuel elle, and wherein the first sealing seat and the second sealing seat of an entering through the inlet opening gas stream are independently vorströmbar and unabängig openable.

Eine Idee der vorliegenden Erfindung ist es, dass aufgrund der sequentiellen Anströmung des ersten Dichtsitzes und des zweiten Dichtsitzes, wobei der erste Dichtsitz zuerst angeströmt wird, eine Dichtkraft jeweiliger den ersten Anker und den zweiten Anker mit einer Federkraft beaufschlagenden Federelementen durch eine Druckkraft des durch die Einlassöffnung eintretenden Gasstroms unterstützt werden kann. Bei höherem Druck steigt die durch den Gasstrom erzeugte Druckkraft in vorteilhafter Weise an. Somit entsteht ein selbstregulierendes System.An idea of the present invention is that due to the sequential flow of the first sealing seat and the second sealing seat, wherein the first sealing seat is first flown, a sealing force of respective the first armature and the second armature with a spring force acting spring elements by a pressing force of the Inlet opening entering gas stream can be supported. At higher pressure, the pressure force generated by the gas flow increases in an advantageous manner. This creates a self-regulating system.

Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren.Advantageous embodiments and further developments emerge from the dependent claims and from the description with reference to the figures.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der erste Dichtsitz durch die in Radialrichtung eines Gehäuses des Dosierventils in dem Gehäuse des Dosierventils ausgebildete Einlassöffnung anströmbar ist, wobei der erste Dichtsitz und der zweite Dichtsitz fluidisch miteinander verbunden sind. Somit kann ein Öffnen des ersten Dichtsitzes ein Öffnen des zweiten Dichtsitzes unterstützen.According to a preferred development it is provided that the first sealing seat can be flowed through by the inlet opening formed in the housing of the metering valve in the radial direction of a housing of the metering valve, wherein the first sealing seat and the second sealing seat are fluidically connected to one another. Thus, opening the first sealing seat may assist in opening the second sealing seat.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Auslassöffnung der Düse zum Abführen von Gas an die Brennstoffzelle im Bereich des zweiten Dichtsitzes ausgebildet ist, wobei der zweite Dichtsitz mit dem ersten Verschlusselement des ersten Dichtsitzes über eine erste Bohrung fluidisch kommuniziert, und wobei der zweite Dichtsitz eine mit dem zweiten Verschlusselement des zweiten Dichtsitzes fluidisch kommunizierende zweite Bohrung aufweist. Somit kann der Gasmassenstrom von dem ersten Dichtsitz an den zweiten Dichtsitz sowohl über den Hohlraum der Düse als auch über die mit dem zweiten Dichtsitz fluidisch kommunizierende erste Bohrung strömen.According to a further preferred development, it is provided that the outlet opening of the nozzle for discharging gas to the fuel cell is formed in the region of the second sealing seat, wherein the second sealing seat fluidically communicates with the first closure element of the first sealing seat via a first bore, and wherein the second Sealing seat has a fluidically communicating with the second closure element of the second sealing seat second bore. Thus, the gas mass flow can flow from the first sealing seat to the second sealing seat both via the cavity of the nozzle and via the fluidically communicating with the second sealing seat first bore.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass zwischen dem ersten Anker und einem ersten Gehäuseelement des Dosierventils ein erster Luftspalt und zwischen dem zweiten Anker und einem Magnetkern des Dosierventils ein zweiter Luftspalt ausgebildet ist, wobei der erste Luftspalt eine geringere Abmessung als der zweite Luftspalt aufweist. Somit weist der erste Anker in vorteilhafter Weise eine hohe Magnetkraft auf, welche mit einem geringen Ansteuerstrom erzeugbar ist. According to a further preferred development, it is provided that a first air gap is formed between the first armature and a first housing element of the metering valve and a second air gap is formed between the second armature and a magnetic core of the metering valve, wherein the first air gap has a smaller dimension than the second air gap , Thus, the first armature advantageously has a high magnetic force, which can be generated with a low drive current.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass bei Anlegen eines Ansteuerstroms an eine Magnetspule des Elektromagnets, welcher kleiner oder gleich einem vorgegebenen Schwellwert ist, der erste Anker dazu ausgebildet ist, den ersten Dichtsitz zumindest abschnittsweise zu öffnen, und der zweite Anker dazu ausgebildet ist, in einer Schließstellung zu verbleiben. Somit kann durch das zumindest abschnittsweise Öffnen des ersten Dichtsitzes eine Druckentlastung erzeugt und der zweite Dichtsitz mit geringerer Kraft geöffnet werden. Zudem ist ein schnelles Öffnen und Schließen des ersten Dichtsitzes möglich, wodurch beispielsweise geringe Volumen von Gas förderbar sind.According to a further preferred development, it is provided that upon application of a drive current to a solenoid of the electromagnet, which is smaller than or equal to a predetermined threshold, the first armature is adapted to at least partially open the first sealing seat, and the second armature is formed to remain in a closed position. Thus, by the at least partially opening the first sealing seat creates a pressure relief and the second sealing seat can be opened with less force. In addition, a fast opening and closing of the first sealing seat is possible, whereby, for example, small volumes of gas can be conveyed.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der erste Dichtsitz und der zweite Dichtsitz unabhängig öffenbar sind, wobei bei Anlegen eines Ansteuerstroms an die Magnetspule des Elektromagnets, welcher größer dem vorgegebenen Schwellwert ist, der erste Anker dazu ausgebildet ist, in geöffnetem Zustand zu verbleiben und der zweite Anker dazu ausgebildet ist, den zweiten Dichtsitz zumindest abschnittsweise zu öffnen. Somit weist der erste Dichtsitz in vorteilhafter Weise die Funktion der Druckentlastung des zweiten Dichtsitzes und der zweite Dichtsitz die Funktion der Regelung eines Massenstroms des Gases auf.According to a further preferred development, it is provided that the first sealing seat and the second sealing seat are independently openable, wherein upon application of a drive current to the solenoid of the electromagnet, which is greater than the predetermined threshold, the first armature is adapted to remain in the open state and the second anchor is adapted to at least partially open the second sealing seat. Thus, the first sealing seat advantageously has the function of depressurizing the second sealing seat and the second sealing seat has the function of regulating a mass flow of the gas.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der erste Anker durch ein erstes Federelement und der zweite Anker durch ein zweites Federelement rückstellbar sind, wobei das erste Federelement eine größere Federkraft als das zweite Federelement aufweist. Aufgrund der hohen Magnetkraft bei geringem Ansteuerstrom des ersten Ankers ist hierfür ein stärkeres Federelement zum Rückstellen des Ankers im Vergleich zu dem zweiten Anker, welcher einen größeren Ansteuerstrom benötigt, erforderlich.According to a further preferred embodiment, it is provided that the first armature can be reset by a first spring element and the second armature by a second spring element, wherein the first spring element has a greater spring force than the second spring element. Due to the high magnetic force at low drive current of the first armature for this purpose a stronger spring element for resetting the armature compared to the second armature, which requires a larger drive current required.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das erste Verschlusselement durch den ersten Anker oder mit dem ersten Anker integral ausgebildet ist, wobei eine Anlagefläche des ersten Verschlusselements am ersten Dichtsitz ein Dichtelement aufweist, welches vorzugsweise aus einem Elastomerwerkstoff ausgebildet ist. Somit kann in vorteilhafter Weise eine gute Dichtigkeit des Dichtsitzes erreicht werden.According to a further preferred development, it is provided that the first closure element is integrally formed by the first armature or with the first armature, wherein a contact surface of the first closure element on the first sealing seat has a sealing element, which is preferably formed from an elastomer material. Thus, a good tightness of the sealing seat can be achieved in an advantageous manner.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass zwischen dem ersten Anker und dem ersten Gehäuseelement des Dosierventils eine Restluftspaltscheibe zum Verhindern eines magnetischen Haftens des ersten Ankers an dem ersten Gehäuseelement angeordnet ist. Somit kann in vorteilhafter Weise gewährleistet werden, dass der erste Anker stets von dem ersten Gehäuseelement beabstandet angeordnet ist.According to a further preferred development, it is provided that a residual air gap disk for preventing a magnetic adhesion of the first armature to the first housing element is arranged between the first armature and the first housing element of the metering valve. Thus, it can be advantageously ensured that the first armature is always arranged at a distance from the first housing element.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass zwischen dem zweiten Anker und dem ersten Gehäuseelement des Gehäuses des Dosierventils eine vorzugsweise aus einem nicht-magnetischen Werkstoff ausgebildete Hülse angeordnet ist, wobei die Hülse dazu ausgebildet ist, den Magnetkern von dem ersten Gehäuseelement des Gehäuses magnetisch zu trennen. Durch Vorsehen der Hülse kann somit in vorteilhafter Weise eine magnetische Trennung des Magnetkerns von dem ersten Gehäuseelement vorgesehen werden.According to a further preferred embodiment, it is provided that between the second armature and the first housing member of the housing of the metering valve, a preferably formed of a non-magnetic material sleeve is arranged, wherein the sleeve is adapted to the magnetic core of the first housing element of the housing magnetically to separate. By providing the sleeve, a magnetic separation of the magnetic core from the first housing element can thus advantageously be provided.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Hülse dazu ausgebildet ist, ein benachbart zu dem ersten Gehäuseelement des Gehäuses angeordnetes zweites Gehäuseelement des Gehäuses des Dosierventils zu halten, und wobei der erste Anker eine Öffnung aufweist, durch welche sich ein Vorsprung des zweiten Gehäuseelements des Gehäuses erstreckt. Somit kann das zweite Gehäuseelement des Gehäuses in vorteilhafter Weise durch die Hülse gehalten werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der erste Anker zwischen einer Innenoberfläche eines benachbart zu dem ersten Gehäuseelement des Gehäuses angeordneten zweiten Gehäuseelements des Gehäuses und einem Vorsprung des zweiten Gehäuseelements des Gehäuses angeordnet, und an der Innenoberfläche des zweiten Gehäuseelements oder an dem Vorsprung des zweiten Gehäuseelements führbar ist. Somit ist der erste Anker in vorteilhafter Weise wahlweise an verschiedenen Flächen führbar.According to a further preferred development, it is provided that the sleeve is designed to hold a second housing element of the housing of the metering valve arranged adjacent to the first housing element of the housing, and wherein the first armature has an opening through which a projection of the second housing element of the housing extends. Thus, the second housing member of the housing can be advantageously held by the sleeve.
According to a further preferred refinement, it is provided that the first armature is arranged between an inner surface of a second housing element of the housing arranged adjacent to the first housing element of the housing and a projection of the second housing element of the housing, and on the inner surface of the second housing element or on the projection of the housing second housing element is feasible. Thus, the first anchor is advantageously feasible either on different surfaces.

Die beschriebenen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich beliebig miteinander kombinieren.The described embodiments and developments can be combined with each other as desired.

Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung.Further possible refinements, developments and implementations of the invention also include combinations, not explicitly mentioned, of features of the invention described above or below with regard to the exemplary embodiments.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung.The accompanying drawings are intended to provide further understanding of the embodiments of the invention. They illustrate embodiments and, together with the description, serve to explain principles and concepts of the invention.

Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die dargestellten Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.Other embodiments and many of the stated advantages will become apparent with reference to the drawings. The illustrated elements of the drawings are not necessarily shown to scale to each other.

Es zeigen:

1 eine Querschnittsansicht eines Dosierventils zum Zuführen von Gas an eine Brennstoffzelle gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
2 eine Schnittansicht A-A des in 1 gezeigten Dosierventils gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung; und
3 eine Detailansicht eines ersten Dichtsitzes des Dosierventils zum Zuführen von Gas an eine Brennstoffzelle gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.

Show it:

1 a cross-sectional view of a metering valve for supplying gas to a fuel cell according to a preferred embodiment of the invention;
2 a sectional view AA of in 1 shown metering valve according to the preferred embodiment of the invention; and
3 a detailed view of a first sealing seat of the metering valve for supplying gas to a fuel cell according to another preferred embodiment of the invention.

In den Figuren der Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Elemente, Bauteile oder Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.In the figures of the drawings, like reference characters designate like or functionally identical elements, components or components unless otherwise indicated.

1 zeigt eine Querschnittsansicht eines Dosierventils zum Zuführen von Gas an eine Brennstoffzelle gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. 1 shows a cross-sectional view of a metering valve for supplying gas to a fuel cell according to a preferred embodiment of the invention.

Das Dosierventil 1 zum Zuführen von Gas an eine Brennstoffzelle weist einen Grundkörper 10 auf. In dem Grundkörper 10 ist ein Elektromagnet 12 angeordnet. Das Dosierventil 1 weist des Weiteren eine Düse 14 auf. Die Düse 14 ist mit dem Grundkörper 10 verbunden. In der Düse 14 ist ein erster Anker 16 zum Betätigen eines ersten Verschlusselements 18 angeordnet. Das erste Verschlusselement 18 ist dazu ausgebildet, einen ersten Dichtsitz 20 des Dosierventils 1 zu öffnen und zu schließen.
In der Düse 14 ist des Weiteren ein von dem Grundkörper 10 durch eine in der Düse 14 ausgebildete Bohrung 22 in die Düse 14 geführter zweiter Anker 24 zum Betätigen eines zweiten Verschlusselements 26 angeordnet. Das zweite Verschlusselement 26 ist dazu ausgebildet, einen zweiten Dichtsitz 28 des Dosierventils 1 zu öffnen und zu schließen.The metering valve 1 for supplying gas to a fuel cell has a main body 10 on. In the main body 10 is an electromagnet 12 arranged. The metering valve 1 further includes a nozzle 14 on. The nozzle 14 is with the main body 10 connected. In the nozzle 14 is a first anchor 16 for actuating a first closure element 18 arranged. The first closure element 18 is designed to be a first sealing seat 20 of the metering valve 1 to open and close.
In the nozzle 14 is further one of the main body 10 through one in the nozzle 14 trained hole 22 in the nozzle 14 led second anchor 24 for actuating a second closure element 26 arranged. The second closure element 26 is adapted to a second sealing seat 28 of the metering valve 1 to open and close.

Der erste Anker 16 und der zweite Anker 24 sind von dem Elektromagnet 12 betätigbar. Die Düse 14 weist eine Einlassöffnung 31 zum Zuführen von Gas an das Dosierventil 1 und eine Auslassöffnung 32 zum Abführen von Gas an die Brennstoffzelle auf. Der erste Dichtsitz 20 und der zweite Dichtsitz 28 sind von einem durch die Einlassöffnung 31 eintretenden Gasstrom unabhängig anströmbar und unabhängig offenbar.The first anchor 16 and the second anchor 24 are from the electromagnet 12 actuated. The nozzle 14 has an inlet opening 31 for supplying gas to the metering valve 1 and an outlet opening 32 for discharging gas to the fuel cell. The first sealing seat 20 and the second sealing seat 28 are from one through the inlet opening 31 entering gas stream independently flowing and apparently independent.

Der erste Dichtsitz 20 ist durch die in Radialrichtung R eines Gehäuses 35 des Dosierventils 1 in dem Gehäuse 35 des Dosierventils 1 ausgebildete Einlassöffnung 31 anströmbar. Der der erste Dichtsitz 20 und der zweite Dichtsitz 28 sind fluidisch miteinander verbunden.The first sealing seat 20 is through the radial direction R a housing 35 of the metering valve 1 in the case 35 of the metering valve 1 trained inlet opening 31 flow against. The first sealing seat 20 and the second sealing seat 28 are fluidly connected.

Die Auslassöffnung 32 der Düse 14 ist zum Abführen von Gas an die Brennstoffzelle im Bereich des zweiten Dichtsitzes 28 ausgebildet. Der zweite Dichtsitz 28 kommuniziert mit dem ersten Verschlusselement 18 des ersten Dichtsitzes 20 über eine erste Bohrung 34 fluidisch. Der zweite Dichtsitz 28 weist eine mit dem zweiten Verschlusselement 26 des zweiten Dichtsitzes 28 fluidisch kommunizierende zweite Bohrung 37 auf.The outlet opening 32 the nozzle 14 is for discharging gas to the fuel cell in the region of the second sealing seat 28 educated. The second sealing seat 28 communicates with the first closure element 18 of the first sealing seat 20 over a first hole 34 fluidly. The second sealing seat 28 has one with the second closure element 26 of the second sealing seat 28 fluidically communicating second bore 37 on.

Zwischen dem ersten Anker 16 und an dem ersten Gehäuseelement 36 des Gehäuses des Dosierventils 1 ist ein erster Luftspalt 38 und zwischen dem zweiten Anker 24 und einem Magnetkern 40 des Dosierventils 1 ist ein zweiter Luftspalt 42 ausgebildet. Der erste Luftspalt 38 weist eine geringere Abmessung als der zweite Luftspalt 42 auf.Between the first anchor 16 and on the first housing element 36 the housing of the metering valve 1 is a first air gap 38 and between the second anchor 24 and a magnetic core 40 of the metering valve 1 is a second air gap 42 educated. The first air gap 38 has a smaller dimension than the second air gap 42 on.

Bei Anlegen eines Ansteuerstroms an eine Magnetspule 44 des Elektromagnets 12, welcher kleiner oder gleich einem vorgegebenen Schwellwert ist, ist der erste Anker 16 dazu ausgebildet, den ersten Dichtsitz 20 zumindest abschnittsweise zu öffnen, und der zweite Anker 24 ist dazu ausgebildet, in einer Schließstellung zu verbleiben.When applying a drive current to a solenoid 44 of the electromagnet 12 , which is less than or equal to a predetermined threshold, is the first anchor 16 designed to be the first sealing seat 20 at least partially open, and the second anchor 24 is designed to remain in a closed position.

Der erste Dichtsitz 20 und der zweite Dichtsitz 28 sind unabhängig öffenbar. Bei Anlegen eines Ansteuerstroms an die Magnetspule 44 des Elektromagnets 12, welcher größer dem vorgegebenen Schwellwert ist, ist der erste Anker 16 dazu ausgebildet, in geöffnetem Zustand zu verbleiben und der zweite Anker 24 ist dazu ausgebildet, den ersten Dichtsitz 20 zumindest abschnittsweise zu öffnen.The first sealing seat 20 and the second sealing seat 28 are independently openable. When applying a drive current to the solenoid 44 of the electromagnet 12 which is greater than the predetermined threshold is the first anchor 16 adapted to remain in the open state and the second anchor 24 is designed to be the first sealing seat 20 to open at least in sections.

Der erste Anker 16 ist durch einen Plattenanker und der zweite Anker 24 durch einen Tauchanker ausgebildet. Der erste Anker 16 ist durch ein erstes Federelement 48 rückstellbar. Der zweite Anker 24 ist durch ein zweites Federelement 50 rückstellbar. Das erste Federelement 48 weist eine größere Federkraft als das zweite Federelement 50 auf.The first anchor 16 is by a plate anchor and the second anchor 24 formed by a plunger anchor. The first anchor 16 is by a first spring element 48 resettable. The second anchor 24 is by a second spring element 50 resettable. The first spring element 48 has a greater spring force than the second spring element 50 on.

Das erste Verschlusselement 18 ist durch den ersten Anker 16 oder mit dem ersten Anker 16 integral ausgebildet. Eine Anlagefläche 52 des ersten Verschlusselements 18 weist am ersten Dichtsitz 20 ein Dichtelement 54 auf. Das Dichtelement 54 ist vorzugsweise aus einem Elastomerwerkstoff ausgebildet.The first closure element 18 is through the first anchor 16 or with the first anchor 16 integrally formed. An investment area 52 of the first closure element 18 points at the first sealing seat 20 a sealing element 54 on. The sealing element 54 is preferably formed of an elastomeric material.

Zwischen dem ersten Anker 16 und dem ersten Gehäuseelement 36 des Gehäuses 35 des Dosierventils 1 ist eine Restluftspaltscheibe 56 zum Verhindern eines magnetischen Haftens des ersten Ankers 16 an dem ersten Gehäuseelement 36 des Gehäuses 35 angeordnet.Between the first anchor 16 and the first housing element 36 of the housing 35 of the metering valve 1 is a residual air gap disk 56 for preventing magnetic adhesion of the first armature 16 on the first housing element 36 of the housing 35 arranged.

Zwischen dem zweiten Anker 24 und dem ersten Gehäuseelement 36 des Gehäuses 35 des Dosierventils 1 ist eine aus einem nicht-magnetischen Werkstoff ausgebildete Hülse 58 angeordnet. Die Hülse 58 ist dazu ausgebildet, den Magnetkern 40 von dem ersten Gehäuseelement 36 des Gehäuses 35 magnetisch zu trennen.Between the second anchor 24 and the first housing element 36 of the housing 35 of metering 1 is a sleeve formed of a non-magnetic material 58 arranged. The sleeve 58 is designed to the magnetic core 40 from the first housing element 36 of the housing 35 to separate magnetically.

Die Hülse 58 ist dazu ausgebildet, ein benachbart zu dem ersten Gehäuseelement 36 des Gehäuses 35 angeordnetes zweites Gehäuseelement 60 des Gehäuses 35 des Dosierventils 1 zu halten. Der erste Anker 16 weist eine Öffnung 62 auf, durch welche sich ein Vorsprung 64 des zweiten Gehäuseelements 60 des Gehäuses 35 erstreckt. The sleeve 58 is configured to be adjacent to the first housing element 36 of the housing 35 arranged second housing element 60 of the housing 35 of the metering valve 1 to keep. The first anchor 16 has an opening 62 on, by which a projection 64 of the second housing element 60 of the housing 35 extends.

2 zeigt eine Schnittansicht A-A des in 1 gezeigten Dosierventils gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Der erste Anker 16 weist eine Öffnung 62 auf. Durch die Öffnung 62 erstreckt sich ein Vorsprung 64 des zweiten Gehäuseelements 60. Der erste Anker 16 ist somit in vorteilhafter Weise entlang des Vorsprungs 64 des zweiten Gehäuseelements 60 führbar. 3 zeigt eine Detailansicht eines ersten Dichtsitzes des Dosierventils zum Zuführen von Gas an eine Brennstoffzelle gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. In der vorliegenden Ausführungsform weist der erste Anker 16 keine Öffnung zur Aufnahme des Vorsprungs des zweiten Gehäuseelements des Gehäuses auf. Stattdessen ist der erste Anker 16 bzw. Seitenwände des ersten Ankers 16 zwischen Wandflächen des zweiten Gehäuseelements 60 in Axialrichtung des Dosierventils 1 führbar. 2 shows a sectional view AA of in 1 shown metering valve according to the preferred embodiment of the invention. The first anchor 16 has an opening 62 on. Through the opening 62 extends a projection 64 of the second housing element 60 , The first anchor 16 is thus advantageously along the projection 64 of the second housing element 60 feasible. 3 shows a detailed view of a first sealing seat of the metering valve for supplying gas to a fuel cell according to another preferred embodiment of the invention. In the present embodiment, the first anchor 16 no opening for receiving the projection of the second housing element of the housing. Instead, the first anchor is 16 or side walls of the first anchor 16 between wall surfaces of the second housing element 60 in the axial direction of the metering valve 1 feasible.

Der erste Anker 16 ist zwischen einer Innenoberfläche eines benachbart zu dem ersten Gehäuseelement 36 des Gehäuses 35 angeordneten zweiten Gehäuseelements 60 des Gehäuses 35 und einem Vorsprung 64 des zweiten Gehäuseelements 60 des Gehäuses 35 angeordnet.The first anchor 16 is between an inner surface of an adjacent to the first housing member 36 of the housing 35 arranged second housing element 60 of the housing 35 and a lead 64 of the second housing element 60 of the housing 35 arranged.

Der erste Anker 16 ist an der Innenoberfläche des zweiten Gehäuseelements 60 führbar. Alternativ ist der erste Anker 16 an dem Vorsprung 64 des zweiten Gehäuseelements 60 führbar.The first anchor 16 is on the inner surface of the second housing member 60 feasible. Alternatively, the first anchor 16 at the projection 64 of the second housing element 60 feasible.

Die mit Bezug auf 2 beschriebene Öffnung des ersten Ankers 16 kann somit in vorteilhafter Weise entfallen. Das erste Federelement 48, welches den ersten Anker 16 mit einer Federkraft zum Rückstellen des ersten Ankers 16 beaufschlagt, stützt sich in vorteilhafter Weise an dem ersten Gehäuseelement 36 des Gehäuses 35 ab.The referring to 2 described opening of the first anchor 16 can thus be omitted in an advantageous manner. The first spring element 48 which is the first anchor 16 with a spring force to reset the first anchor 16 acted upon, supported in an advantageous manner to the first housing element 36 of the housing 35 from.

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. Insbesondere lässt sich die Erfindung in mannigfaltiger Weise verändern oder modifizieren, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen.Although the present invention has been described above with reference to preferred embodiments, it is not limited thereto but is modifiable in a variety of ways. In particular, the invention can be varied or modified in many ways without deviating from the gist of the invention.

Beispielsweise kann eine Form, Abmessung und/oder eine Beschaffenheit der Komponenten des Dosierventils entsprechend jeweiliger baulicher bzw. konstruktiver Anforderungen abgeändert werden.For example, a shape, size and / or nature of the components of the metering valve can be modified according to respective structural or constructive requirements.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102013226820 A1 [0004]

Claims

Dosing valve (1) for supplying gas to a fuel cell, comprising a base body (10) in which an electromagnet (12) is arranged; and a nozzle (14) which is connected to the base body (10), wherein in the nozzle (14) a first armature (16) for actuating a first closure element (18) is arranged, wherein the first closure element (18) formed thereto is to open and close a first sealing seat (20) of the metering valve (1), wherein in the nozzle (14) one of the base body (10) formed in the nozzle (14) bore (22) in the nozzle ( 14) guided second armature (24) for actuating a second closure element (26) is arranged, wherein the second closure element (26) is adapted to open and close a second sealing seat (28) of the metering valve (1), wherein the first Anchor (16) and the second armature (24) of the electromagnet (12) are actuated, wherein the nozzle (14) has an inlet opening (31) for supplying gas to the metering valve (1) and an outlet opening (32) for discharging Gas to the fuel cell, characterized in that the first sealing seat (20) and the second sealing seat (28) can be independently flowed on and independently opened by a gas flow entering through the inlet opening (31).

Dosing valve after Claim 1 , characterized in that the first sealing seat (20) by the radial direction (R) of a housing (35) of the metering valve (1) in the housing (35) of the metering valve (1) formed inlet opening (31) can be flowed, wherein the first Seal seat (20) and the second sealing seat (28) are fluidly interconnected.

Dosing valve after Claim 1 or 2 , characterized in that the outlet opening (32) of the nozzle (14) for discharging gas to the fuel cell in the region of the second sealing seat (28) is formed, wherein the second sealing seat (28) with the first closure element (18) of the first sealing seat (20) via a first bore (34) fluidly communicates, and wherein the second sealing seat (28) with the second closure element (26) of the second sealing seat (28) fluidly communicating second bore (37).

Dosing valve according to one of the preceding claims, characterized in that between the first armature (16) and a first housing member (36) of the housing (35) of the metering valve (1), a first air gap (38) and between the second armature (24) and a magnetic core (40) of the metering valve (1), a second air gap (42) is formed, wherein the first air gap (38) has a smaller dimension than the second air gap (42).

Dosing valve according to one of the preceding claims, characterized in that upon application of a drive current to a magnetic coil (44) of the electromagnet (12), which is smaller than or equal to a predetermined threshold, the first armature (16) is adapted to the first sealing seat ( 20) at least partially open, and the second armature (24) is adapted to remain in a closed position.

Dosing valve according to one of the preceding claims, characterized in that the first sealing seat (20) and the second sealing seat (28) are independently openable, wherein upon application of a drive current to the magnetic coil (44) of the electromagnet (12), which is greater than the predetermined threshold value is, the first armature (16) is adapted to remain in the open state and the second armature (24) is adapted to at least partially open the first sealing seat (20).

Dosing valve according to one of the preceding claims, characterized in that the first armature (16) by a plate anchor and the second armature (24) are formed by a plunger armature, wherein the first armature (16) by a first spring element (48) and the second Anchor (24) by a second spring element (50) are reset, wherein the first spring element (48) has a greater spring force than the second spring element (50).

Dosing valve according to one of the preceding claims, characterized in that the first closure element (18) by the first armature (16) or with the first armature (16) is integrally formed, wherein a contact surface (52) of the first closure element (18) on the first Sealing seat (20) has a sealing element (54), which is preferably formed of an elastomeric material.

Dosing valve according to one of the preceding claims, characterized in that between the first armature (16) and the first housing element (36) of the housing (35) of the metering valve (1) a residual air gap disc (56) for preventing magnetic adhesion of the first armature (16 ) is arranged on the first housing element (36) of the housing (35).

Dosing valve according to one of Claims 4 to 9 , characterized in that between the second armature (24) and the first housing member (36) of the housing (35) of the metering valve (1) a preferably formed of a non-magnetic material sleeve (58) is arranged, wherein the sleeve (58 ) is adapted to magnetically separate the magnetic core (40) from the first housing element (36) of the housing (35).

Dosing valve after Claim 10 characterized in that the sleeve (58) is adapted to hold a second housing member (60) of the housing (35) of the metering valve (1) disposed adjacent to the first housing member (36) of the housing (35), and wherein the first armature (16) has an opening (62) through which a projection (64) of the second housing element (60) of the housing (35) extends.

Dosing valve after Claim 10 characterized in that the first armature (16) is disposed between an inner surface of a second housing member (60) of the housing (35) adjacent to the first housing member (36) of the housing (35) and a projection (64) of the second housing member (60) ) of the housing (35), and on the inner surface of the second housing member (60) or on the projection (64) of the second housing member (60) is feasible.

Fuel cell assembly with a metering valve according to one of Claims 1 to 12 ,