DE102017216132A1 - Dosing device for controlling a gaseous medium - Google Patents

Dosing device for controlling a gaseous medium Download PDF

Info

Publication number
DE102017216132A1
DE102017216132A1 DE102017216132.9A DE102017216132A DE102017216132A1 DE 102017216132 A1 DE102017216132 A1 DE 102017216132A1 DE 102017216132 A DE102017216132 A DE 102017216132A DE 102017216132 A1 DE102017216132 A1 DE 102017216132A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
elastic sealing
sealing element
metering device
dosing device
thermal expansion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102017216132.9A
Other languages
German (de)
Inventor
Jochen Wessner
Martin Katz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE102017216132.9A priority Critical patent/DE102017216132A1/en
Priority to JP2020513913A priority patent/JP6902674B2/en
Priority to PCT/EP2018/069263 priority patent/WO2019052717A1/en
Priority to CN201880059499.XA priority patent/CN111094816B/en
Publication of DE102017216132A1 publication Critical patent/DE102017216132A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/02—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
    • F16K31/06—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid
    • F16K31/0644—One-way valve
    • F16K31/0655—Lift valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K1/00—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces
    • F16K1/32—Details
    • F16K1/34—Cutting-off parts, e.g. valve members, seats
    • F16K1/36—Valve members
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K25/00—Details relating to contact between valve members and seat
    • F16K25/005—Particular materials for seats or closure elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04201—Reactant storage and supply, e.g. means for feeding, pipes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Abstract

Dosiervorrichtung (1) zum Steuern eines gasförmigen Mediums, insbesondere Wasserstoff, mit einem Ventilgehäuse (2), in welchem ein Innenraum (18) ausgebildet ist. In dem Innenraum (18) ist ein hubbeweglicher Anker (10) mit einem elastischen Dichtelement (12) angeordnet, das zum Öffnen oder Schließen mindestens einer Durchlassöffnung (3) mit einem Ventilsitz (14) zusammenwirkt. Weiterhin ist an dem Anker (10) ein Rahmenelement (11) angeordnet und mit diesem fest verbunden, wobei das elastische Dichtelement (12) in einer Ausnehmung (27) des Rahmenelements (11) so aufgenommen ist, dass die thermische Ausdehnung des elastischen Dichtelements (12) und die thermische Ausdehnung des Rahmenelements (11) an einer Berührungsfläche (30) gleich sind. Das Rahmenelement (11) weist in radialer Richtung (20) bezüglich einer Längsachse (15) der Dosiervorrichtung (1) einen höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten auf als in axialer Richtung (21) bezüglich der Längsachse (15) der Dosiervorrichtung (1).

Figure DE102017216132A1_0000
Dosing device (1) for controlling a gaseous medium, in particular hydrogen, with a valve housing (2), in which an interior space (18) is formed. In the interior (18) a liftable armature (10) with an elastic sealing element (12) is arranged, which cooperates with at least one passage opening (3) with a valve seat (14) for opening or closing. Furthermore, a frame element (11) is arranged on the armature (10) and firmly connected thereto, wherein the elastic sealing element (12) is received in a recess (27) of the frame element (11) such that the thermal expansion of the elastic sealing element (11) 12) and the thermal expansion of the frame member (11) on a contact surface (30) are equal. The frame element (11) has a higher coefficient of thermal expansion in the radial direction (20) relative to a longitudinal axis (15) of the metering device (1) than in the axial direction (21) with respect to the longitudinal axis (15) of the metering device (1).
Figure DE102017216132A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft eine Dosiervorrichtung zum Steuern eines gasförmigen Mediums, insbesondere Wasserstoff, beispielsweise zur Anwendung in Fahrzeugen mit Brennstoffzellenantrieb.The invention relates to a metering device for controlling a gaseous medium, in particular hydrogen, for example for use in vehicles with fuel cell drive.

Stand der TechnikState of the art

Die DE 10 2012 204 565 A1 beschreibt eine Dosiervorrichtung, hier als Proportionalventil ausgebildet, zum Steuern eines gasförmigen Mediums, insbesondere Wasserstoff, wobei das Proportionalventil einen Düsenkörper, ein Schließelement und ein elastisches Dichtelement umfasst. In dem Düsenkörper ist wenigstens eine Durchlassöffnung ausgebildet, welche durch das Schließelement an einem Ventilsitz freigegeben oder verschlossen werden kann. Das elastische Dichtelement dichtet dabei am Ventilsitz ab.The DE 10 2012 204 565 A1 describes a metering device, designed here as a proportional valve, for controlling a gaseous medium, in particular hydrogen, wherein the proportional valve comprises a nozzle body, a closing element and an elastic sealing element. In the nozzle body, at least one passage opening is formed, which can be released or closed by the closing element on a valve seat. The elastic sealing element seals on the valve seat.

Die in der Dosiervorrichtung auftretenden Temperaturänderungen haben jedoch Einfluss auf die Verformung des elastischen Dichtelements. Dadurch kann der Öffnungsvorgang der Dosiervorrichtung beeinträchtigt werden, da die Hubbewegung des Schließelements nicht mehr präzise eingestellt werden kann.However, the temperature changes occurring in the metering device have an influence on the deformation of the elastic sealing element. As a result, the opening process of the metering device can be impaired, since the lifting movement of the closing element can no longer be set precisely.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die erfindungsgemäße Dosiervorrichtung zum Steuern eines gasförmigen Mediums, insbesondere Wasserstoff, weist diesbezüglich den Vorteil auf, dass trotz der Temperaturabhängigkeit des elastischen Dichtelements eine optimale Funktionsweise der Dosiervorrichtung erzielt wird.The metering device according to the invention for controlling a gaseous medium, in particular hydrogen, has the advantage in this respect that, despite the temperature dependence of the elastic sealing element, optimum functioning of the metering device is achieved.

Dazu weist die Dosiervorrichtung zum Steuern eines gasförmigen Mediums, insbesondere Wasserstoff, ein Ventilgehäuse auf, in welchem ein Innenraum ausgebildet ist. In dem Innenraum ist ein hubbeweglicher Anker mit einem elastischen Dichtelement angeordnet, das zum Öffnen oder Schließen mindestens einer Durchlassöffnung mit einem Ventilsitz zusammenwirkt. Weiterhin ist an dem Anker ein Rahmenelement angeordnet und mit diesem fest verbunden, wobei das elastische Dichtelement in einer Ausnehmung des Rahmenelements so aufgenommen ist, dass die thermische Ausdehnung des elastischen Dichtelements und die thermische Ausdehnung des Rahmenelements an einer Berührungsfläche gleich sind, wobei das Rahmenelement in radialer Richtung bezüglich einer Längsachse der Dosiervorrichtung einen höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist als in axialer Richtung bezüglich der Längsachse der Dosiervorrichtung.For this purpose, the metering device for controlling a gaseous medium, in particular hydrogen, a valve housing, in which an interior space is formed. In the interior of a liftable armature is arranged with an elastic sealing element, which cooperates for opening or closing at least one passage opening with a valve seat. Furthermore, a frame element is arranged and firmly connected to the armature, wherein the elastic sealing element is received in a recess of the frame member so that the thermal expansion of the elastic sealing member and the thermal expansion of the frame member are equal at a contact surface, wherein the frame member in radial direction with respect to a longitudinal axis of the metering device has a higher coefficient of thermal expansion than in the axial direction with respect to the longitudinal axis of the metering device.

Dadurch wird durch Überlagerung der thermischen axialen und radialen Ausdehnung eine Verringerung der axialen Ausdehnung des elastischen Dichtelements erzielt, so dass keine Veränderung in Hubrichtung des elastischen Dichtelements erfolgt. So ist trotz thermischer Ausdehnung des elastischen Dichtelements eine präzise Einstellung des Öffnungshubs der Dosiervorrichtung möglich, wodurch eine bedarfsgerechte Einstellung an gasförmigem Medium in einen Anodenbereich einer Brennstoffzelle gewährleistet ist.As a result, a reduction of the axial extent of the elastic sealing element is achieved by superposition of the thermal axial and radial expansion, so that no change takes place in the stroke direction of the elastic sealing element. Thus, despite thermal expansion of the elastic sealing element, a precise adjustment of the opening stroke of the metering device is possible, whereby an appropriate adjustment of gaseous medium is ensured in an anode region of a fuel cell.

In erster vorteilhafter Weiterbildung ist es vorgesehen, dass das Rahmenelement aus einem kohlefaserverstärktem Kunststoff hergestellt ist. Dadurch kann das elastische Dichtelement in einfacher Weise in dem Rahmenelement aufgenommen und an der Berührungsfläche an die thermische Ausdehnung des Rahmenelements angepasst werden.In a first advantageous embodiment, it is provided that the frame element is made of a carbon fiber reinforced plastic. As a result, the elastic sealing element can be accommodated in the frame element in a simple manner and adapted to the thermal expansion of the frame element at the contact surface.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteilhaft vorgesehen, dass der Anker mittels eines Elektromagneten hubbewegbar ist und mittels einer Schließfeder in Richtung des Ventilsitzes kraftbeaufschlagt ist. Vorteilhafterweise ist die Schließfeder zwischen dem Ventilgehäuse und dem Anker angeordnet und in einer Ausnehmung des Elektromagneten aufgenommen. Dadurch kann die Schließfeder in einfacher konstruktiver Weise in der Dosiervorrichtung angeordnet werden.In a further embodiment of the invention, it is advantageously provided that the armature can be moved by means of an electromagnet and is subjected to force by means of a closing spring in the direction of the valve seat. Advantageously, the closing spring between the valve housing and the armature is arranged and received in a recess of the electromagnet. As a result, the closing spring can be arranged in a simple constructive manner in the metering device.

In vorteilhafter Weiterbildung ist der Ventilsitz an einer Erhebung des Ventilgehäuses als Flachsitz ausgebildet. Durch die Verwendung eines flachen Ventilsitzes in Kombination eines elastischen Dichtelements kann in einfacher Weise und ohne große konstruktive Veränderungen die Dichtheit der Dosiervorrichtung sichergestellt werden, so dass beispielsweise kein Wasserstoff aus der Dosiervorrichtung austreten kann.In an advantageous embodiment of the valve seat is formed on a survey of the valve housing as a flat seat. By using a flat valve seat in combination with an elastic sealing element, the tightness of the metering device can be ensured in a simple manner and without major structural changes, so that, for example, no hydrogen can escape from the metering device.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteilhaft vorgesehen, dass in dem Ventilgehäuse ein Durchlasskanal ausgebildet ist, durch welchen der Innenraum mit gasförmigem Medium befüllbar ist.In a further embodiment of the invention, it is advantageously provided that in the valve housing, a passage channel is formed, through which the interior is filled with gaseous medium.

Die beschriebene Dosiervorrichtung eignet sich vorzugsweise in einer Brennstoffzellenanordnung zum Steuern einer Wasserstoffzufuhr zu einem Anodenbereich einer Brennstoffzelle. Vorteile sind die geringen Druckschwankungen im Anodenpfad und ein leiser Betrieb.The metering device described is preferably suitable in a fuel cell arrangement for controlling a hydrogen supply to an anode region of a fuel cell. Advantages are the low pressure fluctuations in the anode path and a quiet operation.

Figurenlistelist of figures

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung zur Steuerung einer Gaszufuhr, insbesondere Wasserstoff zu einer Brennstoffzelle, dargestellt. Es zeigt in

  • 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung mit einem Rahmenelement im Längsschnitt,
  • 2 das Rahmenelement aus der 1 im Querschnitt, wobei nur die rechte Hälfte gezeigt ist.
In the drawing, embodiments of a metering device according to the invention for controlling a gas supply, in particular hydrogen to a fuel cell, are shown. It shows in
  • 1 An embodiment of a metering device according to the invention with a frame member in longitudinal section,
  • 2 the frame element from the 1 in cross-section, with only the right half is shown.

Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment

Fig.l zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung 1 im Längsschnitt. Die Dosiervorrichtung 2 weist ein Ventilgehäuse 2 auf, in dem ein Innenraum 18 ausgebildet ist. In dem Innenraum 18 ist ein Elektromagnet 50 angeordnet, der eine Magnetspule 5 mit einem Magnetspulengehäuse 6 und einen Magnetkern 7 umfasst.Fig.l shows an embodiment of the metering device according to the invention 1 in longitudinal section. The dosing device 2 has a valve housing 2 in which an interior 18 is trained. In the interior 18 is an electromagnet 50 arranged, which is a magnetic coil 5 with a solenoid housing 6 and a magnetic core 7 includes.

Weiterhin ist in dem Innenraum 18 ein hubbeweglicher Anker 10 angeordnet, an dem ein Rahmenelement 11 angeordnet und mit diesem fest verbunden ist. In dem Rahmenelement 11 ist in einer Ausnehmung 27 ein elastisches Dichtelement 12 angeordnet. Das elastische Dichtelement 12 wirkt mit einem Ventilsitz 14 zum Öffnen und Schließen einer Durchlassöffnung 3 zusammen. Der Dichtsitz 14 ist dabei als Flachsitz an einer Erhebung 16 des Ventilgehäuses 2 ausgebildet.Furthermore, in the interior 18 a lifting anchor 10 arranged on which a frame element 11 arranged and firmly connected to this. In the frame element 11 is in a recess 27 an elastic sealing element 12 arranged. The elastic sealing element 12 acts with a valve seat 14 for opening and closing a passage opening 3 together. The seal seat 14 is doing as a flat seat on a survey 16 of the valve housing 2 educated.

Radial zu einer Längsachse 15 der Dosiervorrichtung 1 ist in dem Ventilgehäuse 2 ein Durchlasskanal 4 ausgebildet, wodurch der Innenraum 18 der Dosiervorrichtung 1 mit gasförmigem Medium, beispielsweise Wasserstoff, befüllbar ist. Über die Durchlassöffnung 3 kann das gasförmige Medium aus der Dosiervorrichtung 1 in Richtung einem Anodenbereich einer Brennstoffzellenanordnung austreten.Radial to a longitudinal axis 15 the dosing device 1 is in the valve body 2 a passageway 4 formed, whereby the interior 18 the dosing device 1 with gaseous medium, for example hydrogen, can be filled. About the passage opening 3 can the gaseous medium from the metering device 1 exit in the direction of an anode region of a fuel cell assembly.

Zwischen dem Ventilgehäuse 2 und dem Anker 10 in einer Ausnehmung 9 des Magnetkerns 7 ist eine Schließfeder 8 angeordnet, die den Anker 10 in Richtung des Ventilsitzes 14 kraftbeaufschlagt, so dass das elastische Dichtelement 12 in einer Schließstellung der Dosiervorrichtung 1 gegen den Ventilsitz 14 gedrückt wird. Der Anker 10 kann dabei beispielsweise über das Ventilgehäuse 2 in der Dosiervorrichtung 1 geführt sein, so dass Verkippungen bezüglich des Dichtsitzes 14 minimiert sind.Between the valve body 2 and the anchor 10 in a recess 9 of the magnetic core 7 is a closing spring 8th arranged the anchor 10 in the direction of the valve seat 14 subjected to force, so that the elastic sealing element 12 in a closed position of the metering device 1 against the valve seat 14 is pressed. The anchor 10 can, for example, via the valve housing 2 in the metering device 1 be guided, so that tilting with respect to the sealing seat 14 are minimized.

Die Funktionsweise der Dosiervorrichtung 1 ist wie folgt:The operation of the metering device 1 is as follows:

Bei nicht bestromter Magnetspule 5 wird das elastische Dichtelement 12 über die Schließfeder 8 an den Ventilsitz 14 gedrückt, so dass kein gasförmiges Medium aus der Dosiervorrichtung 1 in Richtung der Durchlassöffnung 3 erfolgt.When the solenoid is not energized 5 becomes the elastic sealing element 12 over the closing spring 8th to the valve seat 14 pressed so that no gaseous medium from the metering device 1 in the direction of the passage opening 3 he follows.

Wird die Magnetspule 5 bestromt, so wird eine magnetische Kraft auf den Anker 10 erzeugt, welcher der Schließkraft der Schließfeder 8 entgegengerichtet ist und diese überkompensiert. Das elastische Dichtelement 12 hebt vom Ventilsitz 14 ab. Ein Gasdurchfluss durch die Dosiervorrichtung 1 ist freigegeben.Will the solenoid coil 5 energized, then a magnetic force on the anchor 10 generates, which the closing force of the closing spring 8th is opposite and this overcompensates. The elastic sealing element 12 lifts from the valve seat 14 from. A gas flow through the metering device 1 is released.

Der Hub des Ankers 10 kann über die Höhe der Stromstärke an der Magnetspule 5 eingestellt werden. Je höher die Stromstärke an der Magnetspule 5, desto größer ist der Hub des Ankers 10 und desto höher ist auch der Gasdurchfluss in der Dosiervorrichtung 1, da die Kraft der Schließfeder 8 hubabhängig ist. Wird die Stromstärke an der Magnetspule 5 reduziert, wird auch der Hub des Ankers 10 reduziert und somit der Gasdurchfluss gedrosselt.The stroke of the anchor 10 can be about the amount of amperage at the solenoid coil 5 be set. The higher the current at the solenoid 5 , the larger the stroke of the anchor 10 and the higher the gas flow in the metering device 1 because the force of the closing spring 8th is stroke-dependent. Is the current at the solenoid coil 5 also reduces the stroke of the anchor 10 reduced and thus throttled the gas flow.

Wird der Strom an der Magnetspule 5 unterbrochen, wird die magnetische Kraft auf den Anker 10 abgebaut. Das elastische Dichtelement 12 bewegt sich in Richtung des Ventilsitzes 14 und dichtet an diesem wieder ab. Der Gasdurchfluss in der Dosiervorrichtung 1 ist unterbrochen.Is the current at the solenoid coil 5 interrupted, the magnetic force is on the anchor 10 reduced. The elastic sealing element 12 moves in the direction of the valve seat 14 and seal on this again. The gas flow in the metering device 1 is interrupted.

In der Dosiervorrichtung 1 auftretende Temperaturänderungen führen zu thermischen Ausdehnungen an dem elastischen Dichtelement 12. Dadurch wird der Hub des Ankers 10 beeinflusst, was zu unpräzisen Hubeinstellungen führen kann. Durch den Einsatz des Rahmenelements 11, in welchem das elastische Dichtelement 12 aufgenommen ist, können diese thermischen Ausdehnungen kompensiert werden.In the dosing device 1 occurring temperature changes lead to thermal expansion of the elastic sealing element 12 , This will be the stroke of the anchor 10 influences, which can lead to imprecise stroke settings. Through the use of the frame element 11 in which the elastic sealing element 12 is absorbed, these thermal expansions can be compensated.

2 zeigt das Rahmenelement 11 aus dem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung 1 der 1 im Querschnitt, wobei nur die rechte Hälfte gezeigt ist. Das elastische Dichtelement 12 ist in der Ausnehmung 27 des Rahmenelements 11 angeordnet. Dabei ist das elastische Dichtelement 12 an einer Berührungsfläche 30 fest mit dem Rahmenelement 11 verbunden. 2 shows the frame element 11 from the embodiment of the metering device according to the invention 1 of the 1 in cross-section, with only the right half is shown. The elastic sealing element 12 is in the recess 27 of the frame element 11 arranged. Here is the elastic sealing element 12 at a contact surface 30 firmly with the frame element 11 connected.

Das Rahmenelement 11 weist weiterhin in einer radialen Richtung 20 einen höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten auf als in einer axialen Richtung 21 zu der Längsachse 15 der Dosiervorrichtung 1. Durch die feste Verbindung des elastischen Dichtelements 12 mit dem Rahmenelement 11 über die Berührungsfläche 30 weist das elastische Dichtelement 12 in einer radialen Richtung 24 dieselbe thermische Ausdehnung auf wie das Rahmenelement 11. Weist das elastische Dichtelement 12 dennoch einen höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten in einer axialen Richtung 25 auf als in radialer Richtung 24 bezüglich der Längsachse 15 der Dosiervorrichtung 1, wird durch die Berührungsfläche 30 und die dadurch entstehende Überlagerung der thermischen axialen und radialen Ausdehnung des elastischen Dichtelements 12 eine Verringerung der thermischen Ausdehnung des elastischen Dichtelements 12 in axialer Richtung 25 bezüglich der Längsachse 15 bewirkt.The frame element 11 continues to point in a radial direction 20 a higher thermal expansion coefficient than in an axial direction 21 to the longitudinal axis 15 the dosing device 1 , Due to the firm connection of the elastic sealing element 12 with the frame element 11 over the contact surface 30 has the elastic sealing element 12 in a radial direction 24 the same thermal expansion as the frame element 11 , Indicates the elastic sealing element 12 nevertheless a higher thermal expansion coefficient in an axial direction 25 on than in the radial direction 24 with respect to the longitudinal axis 15 the dosing device 1 , gets through the touchpad 30 and the resulting superposition of the thermal axial and radial expansion of the elastic sealing element 12 a reduction in thermal expansion the elastic sealing element 12 in the axial direction 25 with respect to the longitudinal axis 15 causes.

Die erfindungsgemäße Dosiervorrichtung 1 kann beispielsweise in einer Brennstoffzellenanordnung Verwendung finden. Mittels der Dosiervorrichtung 1 kann einem Anodenbereich der Brennstoffzelle Wasserstoff aus einem Tank zugeführt werden. Je nach Höhe der Stromstärke an der Magnetspule 5 der Dosiervorrichtung 1, durch welche der Hub des elastischen Dichtelements 12 betätigt wird, wird damit ein Strömungsquerschnitt der Durchlassöffnung 3 derart verändert, dass kontinuierlich eine bedarfsgerechte Einstellung der der Brennstoffzelle zugeführten Gasströmung erfolgt.The metering device according to the invention 1 For example, it can be used in a fuel cell arrangement. By means of the metering device 1 For example, hydrogen can be supplied from a tank to an anode region of the fuel cell. Depending on the amount of current at the solenoid coil 5 the dosing device 1 through which the stroke of the elastic sealing element 12 is actuated, thus becomes a flow cross-section of the passage opening 3 changed so that a demand-adjusted adjustment of the gas flow supplied to the fuel cell continuously takes place.

Die Dosiervorrichtung 1 zum Steuern eines gasförmigen Mediums weist somit den Vorteil auf, dass hierbei die Zuführung des ersten gasförmigen Mediums und die Zudosierung von Wasserstoff in den Anodenbereich der Brennstoffzelle mittels elektronisch gesteuerten Anpassung des Strömungsquerschnitts der Durchlassöffnung 3 bei gleichzeitiger Regelung des Anodendrucks wesentlich exakter erfolgen kann. Hierdurch werden die Betriebssicherheit und Dauerhaltbarkeit der angeschlossenen Brennstoffzelle deutlich verbessert, da Wasserstoff immer in einem überstöchiometrischen Anteil zugeführt wird. Zudem können auch Folgeschäden, wie zum Beispiel Beschädigungen eines nachgeordneten Katalysators, verhindert werden.The dosing device 1 for controlling a gaseous medium thus has the advantage that in this case the supply of the first gaseous medium and the metered addition of hydrogen into the anode region of the fuel cell by means of electronically controlled adjustment of the flow cross section of the passage opening 3 can be done much more precisely with simultaneous control of the anode pressure. As a result, the reliability and durability of the connected fuel cell are significantly improved, since hydrogen is always supplied in a superstoichiometric proportion. In addition, consequential damage, such as damage to a downstream catalyst can be prevented.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102012204565 A1 [0002]DE 102012204565 A1 [0002]

Claims (7)

Dosiervorrichtung (1) zum Steuern eines gasförmigen Mediums, insbesondere Wasserstoff, mit einem Ventilgehäuse (2), in welchem ein Innenraum (18) ausgebildet ist, mit einem darin angeordneten hubbeweglichen Anker (10) und einem daran angeordneten elastischen Dichtelement (12), das zum Öffnen oder Schließen mindestens einer Durchlassöffnung (3) mit einem Ventilsitz (14) zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Anker (10) ein Rahmenelement (11) angeordnet und mit diesem fest verbunden ist, wobei das elastische Dichtelement (12) in einer Ausnehmung (27) des Rahmenelements (11) so aufgenommen ist, dass die thermische Ausdehnung des elastischen Dichtelements (12) und die thermische Ausdehnung des Rahmenelements (11) an einer Berührungsfläche (30) gleich sind, wobei das Rahmenelement (11) in radialer Richtung (20) bezüglich einer Längsachse (15) der Dosiervorrichtung (1) einen höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist als in axialer Richtung (21) bezüglich der Längsachse (15) der Dosiervorrichtung (1).Dosing device (1) for controlling a gaseous medium, in particular hydrogen, with a valve housing (2) in which an interior space (18) is formed, with a liftable armature (10) arranged therein and an elastic sealing element (12) arranged thereon for opening or closing at least one passage opening (3) cooperates with a valve seat (14), characterized in that on the armature (10) a frame member (11) is arranged and fixedly connected thereto, wherein the elastic sealing element (12) in one Recess (27) of the frame member (11) is accommodated so that the thermal expansion of the elastic sealing element (12) and the thermal expansion of the frame member (11) at a contact surface (30) are equal, wherein the frame member (11) in the radial direction (20) with respect to a longitudinal axis (15) of the metering device (1) has a higher coefficient of thermal expansion than in the axial direction (21) with respect to the Lä Ngsachse (15) of the metering device (1). Dosiervorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rahmenelement aus einem kohlefaserverstärkten Kunststoff hergestellt ist.Dosing device (1) after Claim 1 , characterized in that the frame element is made of a carbon fiber reinforced plastic. Dosiervorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (10) mittels eines Elektromagneten (50) hubbewegbar ist und mittels einer Schließfeder (8) in Richtung des Ventilsitzes (14) kraftbeaufschlagt ist.Dosing device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the armature (10) by means of an electromagnet (50) is höhenbewegbar and by means of a closing spring (8) in the direction of the valve seat (14) is subjected to force. Dosiervorrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schließfeder (8) zwischen dem Ventilgehäuse (2) und dem Anker (10) angeordnet ist und in einer Ausnehmung (9) des Elektromagneten (50) aufgenommen ist.Dosing device (1) after Claim 3 , characterized in that the closing spring (8) between the valve housing (2) and the armature (10) is arranged and in a recess (9) of the electromagnet (50) is accommodated. Dosiervorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitz (14) an einer Erhebung (16) des Ventilgehäuses (2) als Flachsitz ausgebildet ist.Dosing device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the valve seat (14) is formed on a protrusion (16) of the valve housing (2) as a flat seat. Dosiervorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Ventilgehäuse (2) ein Durchlasskanal (4) ausgebildet ist, durch welchen der Innenraum (18) mit gasförmigem Medium befüllbar ist.Dosing device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that in the valve housing (2) a passage channel (4) is formed, through which the interior space (18) can be filled with gaseous medium. Brennstoffzellenanordnung mit einer Dosiervorrichtung (1) zum Steuern einer Wasserstoffzufuhr zu einer Brennstoffzelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Fuel cell arrangement with a metering device (1) for controlling a hydrogen supply to a fuel cell according to one of the preceding claims.
DE102017216132.9A 2017-09-13 2017-09-13 Dosing device for controlling a gaseous medium Pending DE102017216132A1 (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017216132.9A DE102017216132A1 (en) 2017-09-13 2017-09-13 Dosing device for controlling a gaseous medium
JP2020513913A JP6902674B2 (en) 2017-09-13 2018-07-16 Metering device for controlling gaseous media
PCT/EP2018/069263 WO2019052717A1 (en) 2017-09-13 2018-07-16 Metering device for controlling a gaseous medium
CN201880059499.XA CN111094816B (en) 2017-09-13 2018-07-16 Dosing device for controlling a gaseous medium

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017216132.9A DE102017216132A1 (en) 2017-09-13 2017-09-13 Dosing device for controlling a gaseous medium

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102017216132A1 true DE102017216132A1 (en) 2019-03-14

Family

ID=63036017

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102017216132.9A Pending DE102017216132A1 (en) 2017-09-13 2017-09-13 Dosing device for controlling a gaseous medium

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP6902674B2 (en)
CN (1) CN111094816B (en)
DE (1) DE102017216132A1 (en)
WO (1) WO2019052717A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7440276B2 (en) 2020-01-28 2024-02-28 アズビル株式会社 diaphragm valve

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012204565A1 (en) 2012-03-22 2013-09-26 Robert Bosch Gmbh Proportional valve with improved sealing seat

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4202369A (en) * 1978-06-15 1980-05-13 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Gas relief valve design for low temperature
DE3041261A1 (en) * 1980-11-03 1982-06-09 Hans Sasserath & Co Kg, 4052 Korschenbroich THERMALLY CONTROLLED, INTRINSICALLY SAFE SAFETY VALVE
DE19640563B4 (en) * 1996-10-01 2005-10-13 Hydraulik-Ring Gmbh Hydraulic valve with an electromagnet and method for producing such a hydraulic valve
FR2845440B1 (en) * 2002-10-03 2006-03-31 Sagem DEVICE FOR CONTROLLING VALVES
JP5363569B2 (en) * 2008-06-30 2013-12-11 フィッシャー コントロールズ インターナショナル リミテッド ライアビリティー カンパニー Universal control valve system and method of configuring a control valve
US20100270487A1 (en) * 2009-04-22 2010-10-28 Eaton Corporation Electro-hydraulic poppet valve with supply pressure unloading function
JP5323659B2 (en) * 2009-12-04 2013-10-23 愛三工業株式会社 Pressure regulating valve
JP5182326B2 (en) * 2010-06-09 2013-04-17 トヨタ自動車株式会社 Flow control valve
CN102679001A (en) * 2011-03-07 2012-09-19 全龙浩 Temperature-presettable multi-drive self-operated fire valve
US20130248751A1 (en) * 2012-03-26 2013-09-26 Fisher Controls International Llc Control valve seal assembly energized by shape memory alloys and fluid valves comprising same
DE102012211575A1 (en) * 2012-07-04 2014-01-09 Robert Bosch Gmbh Valve e.g. proportional valve, for controlling supply of hydrogen to fuel cell in vehicle, has sealing element to seal passage opening of nozzle body, where sealing element is separate component arranged in form-fitting manner
DE102012019193A1 (en) * 2012-09-24 2014-03-27 Hydac Electronic Gmbh Valve
US9395009B2 (en) * 2013-10-18 2016-07-19 Fisher Controls International Llc Fluid flow device that provides a seal by exploiting differential thermal expansion
DE102014210431A1 (en) * 2014-06-03 2015-12-17 LESER GmbH & Co. KG safety valve
US9995400B2 (en) * 2015-02-04 2018-06-12 Fisher Controls International Llc Thermally compensated valve trim component
CN206329790U (en) * 2015-10-22 2017-07-14 日本电产东测有限公司 Electromagnetic valve device

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012204565A1 (en) 2012-03-22 2013-09-26 Robert Bosch Gmbh Proportional valve with improved sealing seat

Also Published As

Publication number Publication date
JP6902674B2 (en) 2021-07-14
CN111094816B (en) 2022-04-26
CN111094816A (en) 2020-05-01
WO2019052717A1 (en) 2019-03-21
JP2020532695A (en) 2020-11-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102017212726B3 (en) Jet pump unit for controlling a gaseous medium
DE102017212725A1 (en) Proportional valve for controlling a gaseous medium
DE102018200314A1 (en) Metering valve and jet pump unit for controlling a gaseous medium
DE102009012688B3 (en) Valve for injecting gas to internal-combustion engine of natural gas motor vehicle, has delivery opening opened in position of closing member that is provided with distance in open position in which delivery opening is completely opened
DE102017214506A1 (en) Proportional valve for controlling a gaseous medium
WO2015197245A1 (en) Gas valve
DE102016212075A1 (en) Valve for injecting gaseous fuel
DE3439378C2 (en)
EP2757246A2 (en) High pressure valve
DE102004057873B4 (en) poppet valve
DE102014217441A1 (en) Electromagnetically actuated proportional valve
DE102017216132A1 (en) Dosing device for controlling a gaseous medium
DE102017122624A1 (en) Expansion valve for a refrigeration or air conditioning cycle
WO2021156083A1 (en) Tank device for storing a gaseous medium
DE102017210362A1 (en) Proportional valve for controlling a gaseous medium
DE102017210355A1 (en) Proportional valve for controlling a gaseous medium
DE102017210364A1 (en) Proportional valve for controlling a gaseous medium
DE102019211730A1 (en) Tank device for storing a gaseous medium
DE102017216135A1 (en) Dosing device for controlling a gaseous medium
DE102017216141A1 (en) Dosing device for controlling a gaseous medium
DE102017210351A1 (en) Proportional valve for controlling a gaseous medium and fuel cell assembly
DE102017206389A1 (en) Proportional valve for controlling a gaseous medium
DE102017212201A1 (en) Dosing device for controlling a gaseous medium
DE102017209136A1 (en) Proportional valve for controlling a gaseous medium
DE102017210367A1 (en) Proportional valve for controlling a gaseous medium

Legal Events

Date Code Title Description
R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: F16K0001340000

Ipc: F16K0031060000

R163 Identified publications notified