DE102018221111A1

DE102018221111A1 - Druckregler für Brennstoffzellensystem

Info

Publication number: DE102018221111A1
Application number: DE102018221111.6A
Authority: DE
Inventors: Se Kwon Jung
Original assignee: Hyundai Motor Co; Kia Motors Corp
Current assignee: Hyundai Motor Co; Kia Corp
Priority date: 2018-09-18
Filing date: 2018-12-06
Publication date: 2020-03-19
Also published as: KR102602414B1; CN110906034B; US20210072774A1; CN110906034A; KR20200032314A; US20200089260A1; US11209841B2; US10852753B2

Abstract

Ein Druckregler für ein Brennstoffzellensystem kann Folgendes beinhalten: ein Gehäuse mit einer Einlassöffnung, in die Gas eingeleitet wird, einer Auslassöffnung, durch die Gas abgegeben wird, und einer geregelten Druckkammer, die mit einer Außenseite über die Auslassöffnung verbunden ist; einen Kolben, der sich im Gehäuse auf und ab bewegt, mit einem Hauptströmungsweg, der durch eine Innenseite des Gehäuses hindurchgeht, und einem druckbeaufschlagenden Abschnitt, der einen Gasdruck in der geregelten Druckkammer des Gehäuses aufbringt und selektiv zwischen der Einlassöffnung und der geregelten Druckkammer des Gehäuses durch den Hauptströmungsweg hindurch kommuniziert, wenn sich der Kolben auf und ab bewegt; und eine Feder, die im Gehäuse vorgesehen ist, um den druckbeaufschlagenden Abschnitt des Kolbens auf einer gegenüberliegenden Seite der geregelten Druckkammer elastisch zu stützen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf einen Druckregler für ein Brennstoffzellensystem, insbesondere auf einen Druckregler für ein Brennstoffzellensystem, das einen Druck von Hochdruckwasserstoff regelt.
HINTERGRUND
Die Aussagen in diesem Abschnitt stellen lediglich Hintergrundinformationen im Zusammenhang mit der vorliegenden Offenbarung dar und stellen möglicherweise keinen Stand der Technik dar.
Brennstoffzellen sind eine Art von Stromerzeugern, die chemische Energie eines Brennstoffs in elektrische Energie umwandeln, indem sie ein Brennstoffgas elektrochemisch mit einem Oxidationsgas reagieren lassen, und werden häufig als Stromversorgung für Industrie, Haushalt und Automobil verwendet, und können auch zur Stromversorgung von kleinen elektrischen / elektronischen Geräten und tragbaren Geräten verwendet werden.
Eine Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzelle (PEMFC) mit einer hohen Leistungsdichte wurde hauptsächlich als Brennstoffzelle für ein Fahrzeug verwendet und als Energiequelle (elektrische Energiequelle), die einen Motor zum Antreiben eines Fahrzeugs und verschiedene Arten von elektrischen Vorrichtungen mit Strom versorgt.
Eine solche Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzelle verwendet Wasserstoff als Brennstoffgas und Sauerstoff oder Sauerstoff, der in Luft enthalten ist, als Oxidationsgas.
Die Brennstoffzelle beinhaltet eine Einheitszelle, die elektrische Energie erzeugt, indem sie das Brennstoffgas mit dem Oxidationsgas reagiert, und ist typischerweise in einer Stapelform verwendet worden, bei der eine Vielzahl von Einheitszellen gestapelt und zusammengesetzt werden, indem sie in Reihe miteinander verbunden werden, um einen Ausgangsbedarf zu decken.
Da selbst die Brennstoffzelle für das Automobil eine hohe Leistung benötigt, werden Hunderte von Einheitszellen, die einzeln elektrische Energie erzeugen, in Stapelform gestapelt, um die Anforderungen zu erfüllen.
Andererseits beinhaltet ein Brennstoffzellensystem zum Erzeugen von elektrischer Energie unter Verwendung einer Brennstoffzelle in einem Fahrzeug einen Brennstoffzellenstapel, in dem Einheitenzellen gestapelt sind, ein Brennstoffzuführungssystem zum Zuführen von Wasserstoff als Brennstoffgas zum Brennstoffzellenstapel, ein Luftzuführungssystem zum Zuführen von Luft als Oxidationsgas, das für die elektrochemische Reaktion benötigt wird, auf den Brennstoffzellenstapel, und ein Kühlsystem zum Abgeben einer Reaktionswärme des Brennstoffzellenstapels an eine Außenseite des Systems, um eine Betriebstemperatur des Brennstoffzellenstapels zu steuern.
Das typische Brennstoffzellensystem für ein Fahrzeug verwendet ein Verfahren zum Verdichten von Wasserstoff unter hohem Druck und zum Speichern des verdichteten Wasserstoffs in einem Druckbehälter zum Speichern von Wasserstoff, und daher beinhaltet das Brennstoffversorgungssystem den Druckbehälter, der in der Lage ist, Wasserstoff unter hohem Druck zu speichern.
Darüber hinaus besteht zur Erhöhung der Wasserstoffspeicherkapazität ein Trend zur kontinuierlichen Erhöhung des Drucks des im Druckbehälter, also im Wasserstofftank, gespeicherten Wasserstoffs. Derzeit wird im Allgemeinen ein Hochdruck-Wasserstofftank eingesetzt, der Wasserstoff bis zu 875 bar mit einem maximalen zulässigen Betriebsdruck (MAWP) laden kann.
Daher ist der Druckregler vorgesehen, um den Druck des Wasserstoffs zu senken und den Druck dem Brennstoffzellenstapel zuzuführen. Dabei ist der Druckregler eine Komponente, die den Druck des im Wasserstoffhochdrucktank im Brennstoffversorgungssystem gespeicherten Wasserstoffs auf ein bestimmtes Druckniveau (ca. 5 bis 20 barg) für das Brennstoffzellensystem regelt.
Mit der jüngsten Massenproduktion von Brennstoffzellenfahrzeugen steigt die Menge des eingesetzten Wasserstoffs, da die Fahrzeugleistung erhöht werden muss. Dementsprechend steigt die Nachfrage nach einem Druckregler, der stabil Wasserstoff mit hohem Durchfluss liefern kann und eine ausgezeichnete Haltbarkeit und Langlebigkeit aufweist.
Tritt eine Fehlfunktion, wie beispielsweise ein internes Leck im Druckregler auf, kann der Hochdruckwasserstoff, der ein geeignetes Niveau überschreitet, auf das Brennstoffzellensystem angewendet werden, was zu Systemschäden und zum Starten des Fahrzeugs führt. Da ein Sicherheitsventil bzw. Entlastungsventil zum Abführen von Wasserstoff nach außen arbeitet, besteht die Gefahr von Sicherheitsunfällen, und daher wird ein Hochspannungsregler für ein Fahrzeug mit ausgezeichneter Sicherheit und Haltbarkeit gewünscht.
Dokumente zum Stand der Technik im Zusammenhang mit einem Hochspannungsregler für ein Brennstoffzellensystem können das US-Patent Nr. 7,828,009 (09. November 2010) und das koreanische Patent Nr. 10-1808712 (07. Dezember 2017) umfassen.
Unter diesen hat der in dem US-Patent Nr. 7,828,009 offenbarte Regler einen Nachteil dahingehend, dass er nicht nur die komplizierte Konfiguration und Struktur hat, sondern auch hohe Kosten und schlechte Betriebsstabilität und Haltbarkeit, da viele Teile präzise bearbeitet werden müssen.
Insbesondere ist festgestellt worden, dass der Regler eine Struktur bzw. einen Aufbau aufweist, bei der bzw. bei dem sich ein Kolben zwischen einem Gehäuse und einer Auslassöffnung hin- und herbewegt wird, oder Schwierigkeiten hat, die gleiche Achse zu halten, da das Gehäuse und die Auslassöffnung über ein Gewinde miteinander verbunden sind, so dass eine schlechte Betriebsstabilität hervorgerufen wird.
Da außerdem ein Bereich eines Einlassabschnitts, auf den ein hoher Druck ausgeübt wird, relativ größer ist als der eines Abschnitts des Kolbens, auf den ein Druck ausgeübt wird, wird eine Variationsbreite eines Abgabedrucks (Auslassdrucks) entsprechend einem Eingangsdruck des Reglers erhöht, und da eine gleitende luftdichte Struktur zwischen einem Hochdruckabschnitt und einer geregelten Druckkammer angewendet wird, verringert sich die Lebensdauer des Reglers, wenn der Regler über einen langen Zeitraum betrieben wird (ein inneres Leck tritt durch Abrieb eines gleitenden luftdichten Abschnitts auf).
Im Falle des im koreanischen Patent Nr. 10-1808712 offenbarten Hochdruckreglers wird ein Ausgleichsloch angebracht, so dass der Einlassdruck des Reglers den Abgabedruck nicht beeinflusst, aber es ist festgestellt worden, dass die gleitende luftdichte Struktur auf den Ausgleichslochabschnitt aufgebracht werden muss, so dass die Lebensdauer des Reglers reduziert wird, wenn der Regler über einen langen Zeitraum betrieben wird (ein internes Leck tritt durch Abrieb eines gleitenden luftdichten Abschnitts auf).
Darüber hinaus ist festgestellt worden, dass, da der Regler eine Struktur hat, in der eine Welle durch einen internen Strömungspfad (Öffnung) verläuft, es notwendig ist, eine Größe der Öffnung zu vergrößern, um eine Querschnittsfläche des Strömungspfades zu sichern, so dass der Regler vom Einlassdruck beeinflusst wird, wenn das Ausgleichsloch nicht angelegt wird.
Die oben genannten Informationen, die in diesem Hintergrundabschnitt offenbart werden, dienen nur der Verbesserung des Verständnisses des Hintergrunds der vorliegenden Offenbarung und können daher Informationen enthalten, die nicht den Stand der Technik darstellen, der einem Durchschnittsfachmann in dem technischen Gebiet bereits bekannt ist.
ZUSAMMENFASSUNG
Die vorliegende Offenbarung sieht einen Druckregler für ein Brennstoffzellensystem vor, der weniger von einem Auslassdruck entsprechend einem Eingangsdruck beeinflusst werden kann, eine einfache Konfiguration und Struktur sowie eine ausgezeichnete Haltbarkeit und Betriebsstabilität aufweist und stabil Wasserstoff mit hohem Durchfluss liefert.
In einem Aspekt stellt die vorliegende Offenbarung einen Druckregler für ein Brennstoffzellensystem bereit, der umfasst: ein Gehäuse mit einer Einlassöffnung, in die Gas eingeleitet wird, einer Auslassöffnung, durch die Gas, dessen Druck gesteuert wird, abgegeben wird, und eine geregelte Druckkammer, die über die Auslassöffnung mit einer Außenseite verbunden ist; einen Kolben, der sich im Gehäuse auf und ab bewegt, mit einem Hauptströmungsweg, der durch eine Innenseite des Gehäuses hindurchgeht, und einem druckbeaufschlagenden Abschnitt, der einen Gasdruck in der geregelten Druckkammer des Gehäuses aufbringt und selektiv zwischen der Einlassöffnung und der geregelten Druckkammer des Gehäuses durch den Hauptströmungsweg hindurch kommuniziert, wenn sich der Kolben auf und ab bewegt; und eine Feder, die im Gehäuse vorgesehen ist, um den druckbeaufschlagenden Abschnitt des Kolbens auf einer gegenüberliegenden Seite der geregelten Druckkammer elastisch zu halten.
Dadurch kann der Druckregler für ein Brennstoffzellensystem nach der vorliegenden Offenbarung weniger stark vom Auslassdruck entsprechend dem Einlassdruck beeinflusst werden, kann die einfache Konfiguration und Struktur sowie die ausgezeichnete Haltbarkeit und Betriebsstabilität aufweisen und kann den strömungsreichen Wasserstoff stabil zuführen.
Das heißt, es ist möglich, die Fläche des druckbeaufschlagenden Abschnitts, der den Differenzdruck zwischen dem mittleren Druck und dem atmosphärischen Druck in Bezug auf den Hochdruck-Anwendungsbereich im Gasströmungsweg anlegt, zu maximieren, um den Einfluss des Abgabedrucks (Auslasssdrucks) als Folge des Einlassdrucks ohne Ausgleichsloch zu minimieren oder zu reduzieren und dadurch die Genauigkeit des vom Druckregler geregelten Auslassdrucks zu verbessern.
Darüber hinaus gibt es keinen luftdichten Hochdruck-Gleitabschnitt, so dass auch bei längerem Betrieb des Reglers keine Möglichkeit des Wasserstofflecks besteht und die Drehung des Kolbens durch die Säulen bzw. Stangen verhindert werden kann, so dass das Gasleck aufgrund des Anpassungsfehlers zwischen dem geschlossenen Abschnitt des Kolbens und der Öffnungslochs des Sitzes minimiert oder reduziert werden kann.
Darüber hinaus, da der Druckregler nach der vorliegenden Offenbarung leicht Komponenten herstellen und montieren kann, um die Herstellungszeit zu verkürzen, kann er mit geringen Kosten in Serie hergestellt werden kann.
Insbesondere ist es möglich, die gesamte Höhe und Größe des Druckreglers zu reduzieren und die Höhe und Größe des Gehäuses und des Kolbens zu reduzieren, die die größten Faktoren sind, um die Kosten des Druckreglers zu erhöhen, indem die Einbaulage der Feder von der Innenseite des Gehäuses auf die Außenseite des Gehäuses geändert wird, und insbesondere durch Positionierung der Feder und des Halteelements, das die Feder im Totraum haltert, außerhalb des Gehäuses.
Da die Feder außerhalb des Gehäuses vorgesehen ist, wird das Volumen im Inneren des Gehäuses gegenüber dem Stand der Technik reduziert, so dass die zu bearbeitenden Abschnitte zum Zeitpunkt der Herstellung des Gehäuses reduziert werden können und der äußere Teil des Gehäuses durch Verfahren wie Gießen und Schmieden einfach geformt werden kann, wodurch die Kosten reduziert werden.
Da die Feder, der Federsitz, das Halteelement und dergleichen außerhalb des Gehäuses vorgesehen und vor der Montage des Deckels der Außenseite ausgesetzt sind, können die Installations- und Montagearbeiten dieser Komponenten einfach durchgeführt werden, was die Produktivität erhöht.
Darüber hinaus ist es möglich, die Kraft der Feder nur durch Drehen des Halteelements auf das gewünschte Niveau entsprechend zu regeln.
Die oben genannten und andere Merkmale der vorliegenden Offenbarung werden im Folgenden erläutert.
Weitere Anwendungsbereiche ergeben sich aus der hier enthaltenen Beschreibung. Es ist zu verstehen, dass die Beschreibung und die konkreten Beispiele nur zur Veranschaulichung dienen und nicht dazu dienen, den Umfang der vorliegenden Offenbarung einzuschränken.
Figurenliste
Damit die Offenbarung gut verstanden werden kann, werden nun verschiedene Formen davon beschrieben, beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen. In den Zeichnungen zeigen:

1 und 2 sind Querschnittsansichten, die eine interne Konfiguration eines Druckreglers gemäß einer Form der vorliegenden Offenbarung zeigen, und sind Diagramme, die Betriebszustände separat darstellen;
3 ist eine perspektivische Schnittansicht einiger Komponenten im Druckregler in einer Form der vorliegenden Offenbarung;
4 ist eine perspektivische Schnittansicht eines Kolbens im Druckregler in einer Form der vorliegenden Offenbarung; und
5 ist eine Querschnittsansicht, die einen Druckregler in einer anderen Form der vorliegenden Offenbarung darstellt.

Die hier beschriebenen Zeichnungen dienen nur der Veranschaulichung und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung in keiner Weise einschränken.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung ist lediglich exemplarischer Natur und soll die vorliegende Offenbarung, Anwendung oder Verwendung nicht einschränken. Es ist zu verstehen, dass in den Zeichnungen entsprechende Bezugszeichen gleichartige oder entsprechende Teile und Merkmale angeben.
Es ist zu verstehen, dass die beigefügten Zeichnungen nicht unbedingt maßstabsgetreu sind und eine etwas vereinfachte Darstellung verschiedener Merkmale darstellen, die die Grundprinzipien der vorliegenden Offenbarung veranschaulichen. Die spezifischen Designmerkmale der vorliegenden Offenbarung, wie sie hier offenbart werden, einschließlich beispielsweise spezifischer Abmessungen, Ausrichtungen, Positionen und Formen, werden teilweise durch die jeweilige beabsichtigte Anwendung und Einsatzumgebung bestimmt.
Während die vorliegende Offenbarung in Verbindung mit exemplarischen Formen beschrieben wird, versteht es sich, dass die vorliegende Beschreibung nicht dazu gedacht ist, die vorliegende Offenbarung auf diese beispielhaften Formen zu beschränken. Im Gegenteil, die vorliegende Offenbarung soll nicht nur die beispielhaften Formen abdecken, sondern auch verschiedene Alternativen, Modifikationen, Äquivalente und andere Formen, die in den Grundgedanken und Umfang der vorliegenden Offenbarung, wie sie durch die beigefügten Ansprüche definiert sind, einbezogen werden können.
Im Folgenden werden beispielhafte Formen der vorliegenden Offenbarung, die für einen Fachmann der Technik, auf die sich die vorliegende Offenbarung bezieht, leicht umsetzbar sind, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht auf beispielhafte Formen beschränkt, sondern kann in anderen Formen umgesetzt werden.
In der vorliegenden Beschreibung wird, sofern nicht ausdrücklich anders beschrieben, verstanden, dass „umfassend“ alle Komponenten die Einbeziehung anderer Elemente und nicht den Ausschluss anderer Elemente bedeutet.
Es versteht sich, dass der hierin verwendete Begriff „Fahrzeug“ oder „fahrzeuggebunden“ oder ein anderer ähnlicher Begriff Kraftfahrzeuge im Allgemeinen umfasst, wie Personenkraftwagen einschließlich Geländewagen (SUV), Busse, Lastkraftwagen, verschiedene Nutzfahrzeuge, Wasserfahrzeuge einschließlich einer Vielzahl von Booten und Schiffen, Flugzeuge und dergleichen, und umfasst Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Plug-in-Hybridfahrzeuge, wasserstoffbetriebene Fahrzeuge und andere Fahrzeuge mit alternativen Kraftstoffen (z.B. Kraftstoffe, die aus anderen Ressourcen als Erdöl stammen). Wie hier erwähnt, ist ein Hybridfahrzeug ein Fahrzeug, das zwei oder mehr Energiequellen aufweist, zum Beispiel Fahrzeuge mit sowohl einem Benzinantrieb als auch einem elektrischem Antrieb.
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf einen Druckregler zum Regeln eines Wasserstoffdrucks in einem Brennstoffzellensystem und zum Zuführen des geregelten Drucks ans einem Brennstoffzellenstapel.
Insbesondere bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf einen Druckregler für ein Brennstoffzellensystem, der durch einen Auslassdruck entsprechend einem Einlassdruck weniger beeinflusst werden kann, eine einfache Konfiguration und Struktur sowie eine ausgezeichnete Haltbarkeit und Betriebsstabilität aufweisen kann und stabil Wasserstoff mit hohem Durchfluss liefern kann.
Darüber hinaus regelt der Druckregler der vorliegenden Offenbarung den Druck des aus einem Wasserstofftank im Brennstoffversorgungssystem zugeführten Wasserstoffs und kann als Hochdruckregler zum Regeln eines Drucks von Hochdruckwasserstoff als Brennstoffgas auf einen in einem Brennstoffzellensystem verwendbaren Druck verwendet werden.
Im Folgenden wird eine Konfiguration des Druckreglers gemäß einer Form der vorliegenden Offenbarung anhand der Zeichnungen näher beschrieben.
Die 1 und 2 sind Querschnittsansichten, die eine interne Konfiguration des Druckreglers in einer Form der vorliegenden Offenbarung zeigen, und sind Diagramme, die Betriebszustände separat darstellen, wobei 1 einen geschlossenen Zustand und 2 einen offenen Zustand darstellt.
Darüber hinaus ist 3 eine perspektivische Schnittansicht einiger Komponenten im Druckregler in einer Form der vorliegenden Offenbarung und 4 ist eine perspektivische Schnittansicht eines Kolbens im Druckregler in einer Form der vorliegenden Offenbarung.
Zunächst beinhaltet ein Druckregler 100 gemäß einer exemplarischen Form der vorliegenden Offenbarung: ein hohles Gehäuse 110 mit einem Innenraum und einer Einlassöffnung 101, in die Gas eingeleitet wird, und Auslassöffnungen 103 und 105, durch die Gas, dessen Druck gesteuert wird, abgegeben wird; und eine geregelte Druckkammer C2, die mit der Außenseite über die Auslassöffnungen 103 und 105 verbunden ist. Der Druckregler 100 beinhaltet weiterhin einen Kolben 130, der sich im Gehäuse auf und ab bewegt, und eine im Gehäuse vorgesehene Feder.
Im Einzelnen ist der Kolben 130 im Innenraum des Gehäuses 110 auf- und abwärts beweglich eingesetzt.
Dabei beinhaltet der Kolben 130 einen druckbeaufschlagenden Abschnitt 132, der einen Gasdruck in einer geregelten Druckkammer C2 des Gehäuses 110 anlegt, wie später beschrieben wird, und selektiv zwischen der Einlassöffnung 101 und der Zwischendruckkammer C2 des Gehäuses 110 über einen Hauptströmungsweg 183, der durch das Gehäuse 110 hindurchgeht, während sich der Kolben 130 im Gehäuse 110 auf und ab bewegt, kommuniziert.
Darüber hinaus ist auf einer Seite des Gehäuses 110, beispielsweise an einem unteren Ende des Gehäuses 110, die Einlassöffnung 101 gebildet, in die Gas, das heißt Wasserstoff als Brennstoff, eingeleitet wird, gebildet, und ein Hauptströmungsweg und ein Hauptströmungsweg 103 des Kolbens 130 und eine erste Ausgangsöffnung 103 mit einem horizontalen Auslassweg, durch den das durch den Innenraum des Gehäuses 110 strömende Gas in horizontaler Richtung abgeführt bzw. abgegeben wird, ist auf der anderen Seite des Gehäuses 110 vorgesehen.
Dabei kann die erste Auslassöffnung 103 ein Loch 104 beinhalten, das wie abgebildet durch eine Oberseite des Gehäuses 110 hindurchgeht.
Obwohl eine erste Auslassöffnung 103 in den 1 bis 3 dargestellt ist, kann eine Vielzahl von ersten Auslassöffnungen 103 vorgesehen werden.
Im Druckregler 100 in einer Form der vorliegenden Offenbarung öffnet und schließt der Kolben 130 selektiv die Einlassöffnung 101 des Gehäuses 110, während er sich durch den Gasdruck auf und ab bewegt.
Eine Kappe 120 zum Abdichten eines Innenraums ist an einem oberen Ende des Gehäuses 110 befestigt, und die Kappe 120 kann mit der zweiten Auslassöffnung 105 versehen werden, die durch Bilden des Lochs 106, das durch die Kappe 120 hindurchgeht, konfiguriert ist.
Die Kappe 120 ist eine Komponente, die die geregelte Druckkammer C2 im Gehäuse 110 schließt und zur ersten Auslassöffnung 103 wird, die im Gehäuse 110 gebildet wird, und die zweite Auslassöffnung 105, die in der Kappe 120gebildet ist, wird zur Ausgangsöffnung, die die geregelte Druckkammer C2 nach außen verbindet.
Darüber hinaus weist das Gehäuse 110 einen oberen ersten Zylinderabschnitt 111 mit einem relativ größeren Innendurchmesser und Außendurchmesser und einen unteren zweiten Zylinderabschnitt 111 mit einem Innendurchmesser und einem Außendurchmesser, die relativ kleiner als die des ersten Zylinderabschnitts 111 sind, auf, und ein Innenraum des ersten Zylinderabschnitts 111 und ein Innenraum des zweiten Zylinderabschnitts 113 bilden einen Innenraum im Gehäuse 110, während sie miteinander kommunizieren.
Dabei beinhaltet die Einlassöffnung 101 des Gehäuses 110 ein Loch 102, das so ausgebildet ist, dass es durch ein unteres Ende des zweiten Zylinderabschnitts 113 entlang der gesamten Länge auf und ab dringt.
Die erste Auslassöffnung 103 ist auf einer Seitenfläche des ersten Zylinderabschnitts 111 ausgebildet, und die Kappe 120 ist an einem oberen Ende des ersten Zylinderabschnitts 111 befestigt.
Da der Innenraum des ersten Zylinderabschnitts 111 im Gehäuse 110 ein größeres Volumen aufweist als der Innenraum des zweiten Zylinderabschnitts 113, so dass der Innendurchmesser und Außendurchmesser des ersten Zylinderabschnitts 111 jeweils relativ größer sind als der Innendurchmesser und der Außendurchmesser des Zylinderabschnitts 113.
In dieser Struktur bzw. bei diesem Aufbau kann das Gehäuse 110 eine Form aufweisen, bei der der zweite Zylinderabschnitt 113 lang nach unten aus einer Mitte des Bodenteils 112 des ersten Zylinderabschnitts 111 ragt und sich um eine vorbestimmte Länge erstreckt.
Im Druckregler 100 kann das Gehäuse 110 durch Präzisionsmaßbearbeitung hergestellt werden, um zunächst durch Verfahren wie Gießen und Schmieden in eine gewünschte Form geformt und dann so geformt zu werden, dass für jeden Teil des Gehäuses nach dem Formen eine beabsichtigte Abmessung erreicht wird.
Andererseits ist an einem Bodenteil 112 des ersten Zylinderabschnitts 111 eine Abdeckung 140 vorgesehen, die den Umfang des zweiten Zylinderabschnitts 113 umschließt, und da die Abdeckung 140 eine zylindrische Form mit dem Innenraum aufweist, wird der Innenraum der Abdeckung 140 zum zweiten Zylinderabschnitt 113, der der untere Teil des Gehäuses 110 und eine Federkammer C4 ist, in der eine Feder 150 und ein Federsitz und ein Halteelement 151 aufgenommen werden.
Das heißt, der zweite Zylinderabschnitt 113 ist in der Federkammer C4 positioniert, die der Innenraum des Deckels 140 ist, das Halteelement 151 ist mit einer äußeren Umfangsfläche des unteren Endes des zweiten Zylinderabschnitts 113 verschraubt, und das Halteelement 151 ist ebenfalls im Innenraum des Deckels 140 positioniert.
Der Deckel 140 ist am unteren Teil des Gehäuses 110 vorgesehen, um Komponenten wie die Säulen bzw. Stäbe 160, die Feder 150, den Federsitz 153 und das innenliegende Halteelement 151 zu schützen.
Das Halteelement 151 ist in einer Ringform, insbesondere einer Mutterform, ausgebildet, in der Gewinde 152 auf einer inneren Umfangsfläche davon ausgearbeitet sind.
Auf der Unterseite des Deckels 1401 ist ein Loch 141 vorgesehen, und die im zweiten Zylinderabschnitt 113 gebildete Einlassöffnung 101 kann durch das Loch 141 mit der Außenseite des Deckels 140 verbunden werden.
Darüber hinaus beinhaltet der Druckregler 100 die im Gehäuse 110 vorgesehene Feder 150, die den druckbeaufschlagenden Abschnitt 132 des Kolbens 130 auf einer gegenüberliegenden Seite der geregelten Druckkammer C2 und die mit dem druckbeaufschlagenden Abschnitt 132 des Kolbens 130 gekoppelten Stäbe 160 elastisch stützt bzw. hält, um eine Kraft zwischen der Feder 150 und dem druckbeaufschlagenden Abschnitt 132 des Kolbens 130 zu übertragen.
In einer Form kann der Druckregler 100 ferner den zwischen der Feder 150 und den Stäben 160 vorgesehenen Federsitz 153 beinhalten.
In dieser Konfiguration kann die Feder 150 außerhalb des Gehäuses 110 vorgesehen werden. Dabei können die Stäbe 160 durch das Gehäuse 110 hindurchdringen, während sie von der Feder 150 elastisch gestützt bzw. gehalten werden, um mit dem druckbeaufschlagenden Abschnitt 132 des Kolbens 130 gekoppelt zu werden.
Zu diesem Zweck sind im Gehäuse 110 in gleichen Abständen entlang der Umfangsrichtung eine Vielzahl von Durchgangslöchern 115 angeordnet, und jeder in jedes Durchgangsloch 115 eingesetzter Stab 160 ist zwischen dem Federsitz 153 und dem druckbeaufschlagenden Abschnitt 132 des Kolbens 130 in einem Zustand angeordnet, in dem jeder Stab 160 in jede der Durchgangslöcher 115 eingesetzt ist.
Wenn man die voranstehend erwähnte Konfiguration näher beschreibt, ist die Feder 150 in dem zweiten Zylinderabschnitt des Gehäuses 110 so vorgesehen, um um den zweiten Zylinderabschnitt 113 herum in dem Innenraum der Abdeckung 140 positioniert zu sein, und der ringförmige Federsitz 153 ist auf der oberen Seite der Feder 150 vorgesehen, um um den zweiten Zylinderabschnitt 113 herum positioniert zu sein.
Die Feder 150 stützt bzw. hält den druckbeaufschlagenden Abschnitt 132 des Kolbens 130 auf der gegenüberliegenden Seite der geregelten Druckkammer C2 elastisch ab, während er am Gehäuse 110 durch das Halteelement 151 vorgesehen ist.
Dabei ist die außerhalb des zweiten Zylinders 113 positionierte Feder 150 zwischen dem unteren Halteelement 151 und dem oberen Federsitz 153 positioniert, die Stäbe bzw. Pfosten 160 sind auf der Oberseite des in den Innenraum des ersten Zylinderabschnitts 111 einzusetzenden Federsitzes 153 positioniert und die Feder 150 trägt bzw. hält die Säulen 160 elastisch durch den Federsitz 153.
Das Halteelement 151 dient zum Einstellen der Kraft der Feder 150 und kann die Kraft der Feder 150 durch Drehen des Halteelements 151 in eine beliebige Richtung oder in die entgegengesetzte Richtung entsprechend auf das gewünschte Niveau einstellen.
Wie vorstehend beschrieben, wird das Halteelement 151 mit dem Gehäuse 110 verschraubt und die Feder 150 mit dem Halteelement 151 abgestützt, so dass die Feder 150 im Gehäuse 110 durch das Halteelement 151 abgestützt bzw. gehalten werden kann.
Der Innenraum der Abdeckung 140 ist ein Raum mit atmosphärischem Druck, in dem ein hoher Druck nicht durch Gas (Wasserstoffgas als Brennstoff) gebildet wird. Ein kommunizierender Strömungspfad 114 durchdringt den unteren Teil des Gehäuses 110, um zwischen der Innenseite und der Außenseite des Gehäuses 110 zu kommunizieren und dadurch Luft ein- und auszuleiten.
Insbesondere dringt der kommunizierende Strömungspfad 114 durch den ersten Zylinderabschnitt 111 hindurch und kann zur Kommunikation zwischen der Kammer C2 mit atmosphärischem Druck, der ein Raum am unteren Teil des druckbeaufschlagenden Abschnitts 132 des Kolbens 130 ist, der später beschrieben werden soll, und dem Außenraum des Gehäuses 110 gebildet werden.
Hier kann der Außenraum des Gehäuses 110, der mit der Atmosphärendruckkammer C3 durch den Kommunikationskanal 114 verbunden ist, der Innenraum der Abdeckung 140 sein, der der Atmosphärendruckraum ist, d.h. die Federkammer C4, wie in den 1 und 2 dargestellt.
Zu diesem Zweck kann der kommunizierende Strömungspfad 114 durch das Bodenteil 112 des ersten Zylinderabschnitts 111 hindurchdringen, so dass der kommunizierende Strömungspfad 114 zwischen der Atmosphärendruckkammer C3 im Innenraum des ersten Zylinderabschnitts 111, in dem der Kolben 130 positioniert ist, und dem Innenraum der Abdeckung 140, der ein Raum ist, in dem die Feder 150 und der Federsitz 153 positioniert sind, d.h. der Außenraum des Gehäuses 110, verbindet.
Obwohl in dem veranschaulichten Beispiel ein Kommunikationskanal 114 gebildet ist, kann eine Vielzahl von kommunizierenden Strömungspfaden 114 am Bodenteil 112 des ersten Zylinders nach Wunsch vorgesehen werden. In der vorliegenden Offenbarung ist die Anzahl der kommunizierenden Strömungswege 114 nicht besonders beschränkt.
In einer Form, wie in den 1 bis 3 dargestellt, sind die Feder 150 und der Federsitz 153 um den Außenraum des Gehäuses 110 herum angeordnet, insbesondere um die Außenseite des zweiten Zylinderabschnitts 113 des Gehäuses 110 herum. In diesem Fall wird das die Feder 150 tragende bzw. haltende Halteelement 151 an die äußere Umfangsfläche des unteren Endes des zu montierenden zweiten Zylinderabschnitts 113 verschraubt, so dass die Feder 150 und das Halteelement 151 im Totvolumen des Hochdruckströmungswegabschnitts positioniert sind, um die Gesamthöhe und -größe des Reglers 100 zu reduzieren und die Höhen und Größen des Gehäuses 110 und des Kolbens 130 zu reduzieren, die die größten Faktoren zur Erhöhung der Kosten des Druckreglers 100 sind.
Da die Feder 150 außerhalb des Gehäuses 150 vorgesehen ist, ist das Volumen im Inneren des Gehäuses im Vergleich zum Stand der Technik reduziert, so dass die zu bearbeitenden Teile zum Zeitpunkt der Herstellung des Gehäuses reduziert werden können, und der äußere Teil des Gehäuses 110 kann einfach durch Verfahren wie Gießen und Schmieden geformt werden, wodurch die Kosten reduziert werden.
Da in dieser Konfiguration die Feder 150, der Federsitz 153, das Halteelement 151 und dergleichen vor der Montage des Deckels 140 alle der Außenseite ausgesetzt sind, hat dies den Vorteil, dass der Montagevorgang erleichtert wird.
Insbesondere ist der Druckregler 100 nach der vorliegenden Offenbarung in seiner Konstruktion einfacher als der bekannte Druckregler 100, so dass nicht nur die Anzahl der Komponenten reduziert wird, sondern auch die gesamte Feder 150 und das Halteelement 151, die Komponenten sind, die ein Drehmoment erzeugen, der Außenseite des Druckreglers 100 ausgesetzt sind, was den Montageprozess einfach macht und die Produktivität erhöht.
Zudem sind die Stäbe 160 so vorgesehen, dass sie von der Feder 150 elastisch abgestützt werden, wobei der Federsitz 153 dazwischen angeordnet ist. Dazu sind die Säulen bzw. Stäbe 160 über dem Innenraum und dem Außenraum des Gehäuses 110 angeordnet, indem sie durch das Gehäuse 110 hindurchgehen.
Das heißt, die Stäbe bzw. Säulen 160 sind zwischen dem im Innenraum des Gehäuses 110 positionierten Kolben 130 durch Durchdringen des Gehäuses 110 und der im Außenraum des Gehäuses 110 (Innenraum des Deckels) positionierten Feder 150 vorgesehen und sind eine Komponente, die die Kraft der Feder 150 über den Federsitz 153 aufnimmt und die empfangene Kraft auf den Kolben 130 überträgt und aufbringt.
In Form der vorliegenden Offenbarung können im Gehäuse 110 in vorgegebenen Abständen entlang der Umfangsrichtung eine Vielzahl von Stäben 160 vorgesehen werden. Die Vielzahl der Stäben 160 kann in einem vorbestimmten Abstand entlang der Umfangsrichtung angeordnet werden.
Dazu können die Stäbe 160 durch das Bodenteil 112 des ersten Zylinderabschnitts 111 hindurchragen. Zu diesem Zweck ist an den Einbaupositionen jeder Säule am Bodenteil 112 des ersten Zylinderabschnitts 111 das Durchgangloch 115 vorgesehen.
Die Durchgangslöcher 115 können auf dem Bodenteil 112 des ersten Zylinderabschnitts 111 in gleichen Abständen entlang der Umfangsrichtung in Bezug auf den zweiten Zylinderabschnitt 113 positioniert werden, und die Stäbe 160 sind zwischen dem Federsitz 153 und dem Kolben 130 angeordnet, während sie einzeln in jedes Durchgangsloch 115 eingesetzt werden.
Dadurch trägt die Vielzahl von Stäben 160 den Kolben stabil, während sie in gleichen Abständen entlang der Umfangsrichtung angeordnet sind, und die Kraft der Feder 150 kann gleichmäßig auf den gesamten Kolben 130 entlang der Umfangsrichtung durch die Vielzahl von Säulen 160 angelegt werden.
Gemäß der Form der vorliegenden Offenbarung sind, wenn die Vielzahl von Stäben 160 durch das Bodenteil 112 des ersten Zylinderabschnitts 111 hindurchdringt, die Vielzahl von Stäben 160 um den zweiten Zylinderabschnitt 113 angeordnet.
Zudem wird die Vielzahl der Säulen 160 getragen, indem sie mit der Unterseite des druckbeaufschlagenden Abschnitts 132 des Kolbens 130 in Kontakt stehen. Dabei wird an den Einbaupositionen jedes Stabs auf der Unterseite des druckbeaufschlagenden Abschnitts 132 eine Kupplungsnut 136 gebildet.
Die Kupplungsnuten 136 können auf der Unterseite des druckbeaufschlagenden Abschnitts 132 des Kolbens 130 beispielsweise in gleichen Abständen entlang der Umfangsrichtung gebildet werden, und das obere Ende jedes Stabs 160 wird in die Innenseiten jeder Kupplungsnut 136 eingesetzt und mit diesen gekoppelt.
Wie vorstehend beschrieben, wird jeder Stab 160 in die Kupplungsnut 136 des Kolbens 130 eingesetzt, so dass die Stäbe 160 die Drehung des Kolbens 130 sperren oder verhindern.
Ein geschlossener Abschnitt 137 des Kolbens 130 und eine Öffnung 171 der Seite des Gehäuses 110 im Druckregler 100 halten die Luftdichtigkeit des geschlossenen Zustands durch einen Linienkontakt oder einen Oberflächenkontakt aufrecht, und wenn der Kolben 130 in einem Zustand gedreht wird, in dem die Kontaktabschnitte auf beiden Seiten miteinander in Eingriff stehen, während sie aufgrund der verarbeiteten Robustheit des geschlossenen Abschnitts 137 und der Öffnung 171 verformt werden, kann der Eingriffsabschnitt verformt oder verformt werden, so dass ein Mikroleck auftreten kann.
Da jedoch in den exemplarischen Formen der vorliegenden Offenbarung die Drehung des Kolbens 130 durch die mit der Kupplungsnut 136 gekoppelten Stäbe 160 gehemmt oder verhindert wird, kann die Möglichkeit eines Mikrolecks durch den oben beschriebenen Grund reduziert werden.
Die Öffnung 171 kann auf dem Sitz 170, der im zweiten Zylinderabschnitt 113 des Gehäuses 110 vorgesehen ist, wie nachfolgend beschrieben, als ein Loch gebildet werden, das mit der Einlassöffnung 101 im Gehäuse 110 verbunden ist.
Wie in 4 dargestellt, beinhaltet der Kolben 130 einen Wellenabschnitt 131 und den druckbeaufschlagenden Abschnitt 132, der integral mit dem Wellenabschnitt 131 ausgebildet ist, so dass er eine Scheibenform aufweist, die sich in radialer Richtung in Bezug auf den Wellenabschnitt 131 erstreckt.
Insbesondere ist der Wellenabschnitt 131 integral mit einem zentralen Teil des druckbeaufschlagenden Abschnitts 132 des Kolbens 130 ausgebildet und beinhaltet einen ersten Wellenabschnitt 131a, der ein Abschnitt ist, der sich in Bezug auf den druckbeaufschlagenden Abschnitt 132 lang nach oben erstreckt, und einen zweiten Wellenabschnitt 131b, der ein Abschnitt in Richtung einer gegenüberliegenden Seite des ersten Wellenabschnitts 131a im druckbeaufschlagenden Abschnitt 132 ist, d.h. sich lang nach unten erstreckt.
Darüber hinaus ist der Wellenabschnitt 131 lang ausgebildet und über den Innenraum des Gehäuses 110, d.h. über den Innenraum des ersten Zylinderabschnitts 111 und des zweiten Zylinderabschnitts 113, lang auf und ab angeordnet und weist eine Hohlstruktur auf, so dass der darin entlang der Axialrichtung lang ausgebildete Hohlabschnitt zum Hauptströmungsweg 133 des Kolbens 130 wird.
Der druckbeaufschlagende bzw. druckbeaufschlagte Abschnitt 132 des Kolbens 130 kann integral ausgebildet sein, um eine Scheibenform zu haben, die sich in radialer Richtung in einem Längsmittelabschnitt des im Wesentlichen axialen Abschnitts 131 erstreckt, und ist im Innenraum des ersten Zylinders 111 mit dem relativ größeren Innendurchmesser angeordnet. Dabei ist der druckbeaufschlagende Abschnitt 132 des Kolbens 130 horizontal im Innenraum des ersten Zylinderabschnitts 111 angeordnet.
Eine Umfangsfläche eines Umfangskantenteils im druckbeaufschlagenden Abschnitt 132 wird zu einer Fläche, die mit einer inneren Umfangsfläche des Gehäuses 110 und einer Fläche, die entlang der inneren Umfangsfläche des Gehäuses 110 gleitet, wenn sich der Kolben 130 auf und ab bewegt, in Kontakt kommt.
Wenn sich der Kolben 130 auf und ab bewegt, kann dabei die Umfangsfläche des druckbeaufschlagenden Abschnitts 132 auf der Innenumfangsfläche des Gehäuses 110 gleiten, aber die Luftdichtigkeit kann zwischen der Umfangsfläche des druckbeaufschlagenden Abschnitts 132 und der Umfangsfläche des Gehäuses 110 aufrechterhalten werden, so dass der Innenraum des Gehäuses 110 auf seiner Oberseite und der Innenraum des Gehäuses 110 auf seiner Unterseite zu einem von einander getrennten Raum wird.
Darüber hinaus sind der druckbeaufschlagte Abschnitt 132 und der erste Wellenabschnitt 131a auf seiner Oberseite im Innenraum des ersten Zylinderabschnitts 111 und insbesondere im Innenraum der geregelten Druckkammer C2 des ersten Zylinderabschnitts 111 angeordnet, aber der zweite Wellenabschnitt 131b auf der Unterseite des druckbeaufschlagenden Abschnitts 132 ist in den Innenraum des zweiten Zylinderabschnitts 113 mit Ausnahme eines Teils auf der Seite des druckbeaufschlagenden Abschnitts 132 eingesetzt.
Der zweite Wellenabschnitt 131 b gleitet entlang der inneren Umfangsfläche des zweiten Zylinderabschnitts 113, wenn sich der Kolben 130 auf und ab bewegt. Dabei wird die Luftdichtigkeit zwischen der äußeren Umfangsfläche des zweiten Wellenabschnitts 131b und der inneren Umfangsfläche des zweiten Zylinderabschnitts 113 aufrechterhalten, während die gesamten Oberflächen eng miteinander in Kontakt stehen.
Auf diese Weise gleitet die Umfangsfläche des druckbeaufschlagenden Abschnitts 132 unter Beibehaltung der Luftdichtheit gegenüber der inneren Umfangsfläche des ersten Zylinderabschnitts 111 und die äußere Umfangsfläche des zweiten Wellenabschnitts 131b gleitet ebenfalls in Kontakt mit der inneren Umfangsfläche des zweiten Zylinderabschnitts, so dass sie entlang der inneren Umfangsfläche des Gehäuses 110 auf beiden Seiten des druckbeaufschlagenden Abschnitts 132 und des zweiten Wellenabschnitts 131b gleiten.
Dementsprechend kann sich der Kolben 130 stabil auf und ab bewegen, ohne in einem Zustand zu rütteln, in dem der druckbeaufschlagende Abschnitt 132 genau eine horizontale Position beibehält und der Wellenabschnitt 131 genau eine vertikale Position und lang auf und ab hält.
Darüber hinaus kann der Kolben 130 in einem Zustand bewegt werden, in dem der Kolben 130 immer konzentrisch zum Gehäuse 110 gehalten wird, ohne zu einer Seite im Gehäuse 110 gekippt zu werden, so dass dan, wenn sich der Kolben 130 nach unten bewegt, um die Einlassöffnung 101 des Gehäuses 110 zu schließen, der geschlossene Abschnitt 137, der das untere Ende des Kolbens 130 ist, genau auf der Öffnung 171 des Sitzes 170 sitzen kann und die Öffnung 171 des Sitzes 170 zuverlässig verstopft.
Das heißt, es ist möglich, das Sitzversagen des Sitzes 170 als Folge der Neigung des Kolbens 130 zu verhindern, und die separate Konfiguration und Struktur zur Aufrechterhaltung des Konzentrizität und der Koaxialität sind nicht notwendig, wodurch die Massenproduktion des Druckreglers 100 ermöglicht und die Kosten des Druckreglers 100 reduziert werden.
Darüber hinaus haben die zum Durchdringen durch den ersten Zylinder 111 vorgesehenen Stäbe oder Säulen 160 nicht die Form, in der sie den im ersten Zylinderabschnitt 111 angeordneten druckbeaufschlagenden Abschnitt 132 des Kolbens 130 einfach berühren und abstützen, sondern wie vorstehend beschrieben, die Stäbe 160 haben die Kupplungsform, in der sie in jede im druckbeaufschlagenden Abschnitt 132 gebildete Kupplungsnut 136 eingesetzt werden, so dass eine Drehung des Kolbens 130 zuverlässig verhindert werden kann, auch wenn sich der Kolben 130 auf und ab bewegt oder mit dem Druck des Hochdruckgases beaufschlagt wird.
Da jede Säule 160 in die Kupplungsnut 136 des Kolbens 130 eingesetzt ist, kann der Kolben 130 eine stabilere und genauere Haltung einnehmen, ohne in einer konzentrischen Position mit dem Gehäuse 110 geneigt oder geschoben zu werden, und kann sich auf und ab bewegen.
In einer Ausbildung wird auf der Umfangsfläche des druckbeaufschlagenden Abschnitts 132 eine Ringnut 134 mit einer durchgehenden bzw. kontinuierlichen Form entlang des gesamten Umfangs in Umfangsrichtung lang ausgebildet und ein O-Ring 134 zur Abdichtung ist in die Innenseite der Ringnut 134 eingesetzt.
Der O-Ring 134a ist dicht zwischen der Umfangsfläche des druckbeaufschlagenden Abschnitts 132 und der inneren Umfangsfläche des ersten Zylinderabschnitts 111 des Gehäuses 110 angeordnet, um die Luftdichtheit aufrechtzuerhalten. Sogar im Innenraum des ersten Zylinderabschnitts 111 sind der Raum auf der Oberseite des druckbeaufschlagenden Abschnitts 132 des Kolbens 130 und der Raum auf der Unterseite des druckbeaufschlagenden Abschnitts 132 vollständig voneinander getrennt.
Infolgedessen wird der Innenraum des Gehäuses (der Innenraum des ersten Zylinderabschnitts) auf seiner Oberseite in Bezug auf den scheibenförmigen druckbeaufschlagenden Abschnitt 132 zur geregelten Druckkammer C2 und der Innenraum (der Innenraum des ersten Zylinderabschnitts) des Gehäuses 110 auf der Unterseite des druckbeaufschlagenden Abschnitts 132 wird zur atmosphärischen Druckkammer C3, die über den Verbindungsströmungsweg 114 mit der Außenseite des Gehäuses 110 (der Innenraum des Deckels) verbunden ist.
Das heißt, ein O-Ring 134a sorgt für Luftdichtigkeit zwischen dem druckbeaufschlagenden Abschnitt 132 des Kolbens 130 und der inneren Umfangsfläche des Gehäuses 110 (erster Zylinderabschnitt), so dass die geregelte Druckkammer C2 und die Atmosphärendruckkammer C3 in Bezug auf den druckbeaufschlagenden Abschnitt 132 im Innenraum des Gehäuses 110 räumlich vollständig voneinander getrennt sein können.
In ähnlicher Weise ist die Ringnut 135 mit einer Form, die entlang des gesamten Umfangs der Umfangsrichtung fortgesetzt ist, sogar auf der Außenumfangsfläche des zweiten Wellenabschnitts 131b, der in den zweiten Zylinderabschnitt 113 eingesetzt ist, lang ausgebildet, und der O-Ring 135a zur Abdichtung ist in die Ringnut 135 eingesetzt.
Der O-Ring 135a ist fest bzw. dicht bzw. eng zwischen der inneren Seitenfläche des zweiten Zylinderabschnitts 113 und der äußeren Umfangsfläche des zweiten Wellenabschnitts 131b angeordnet, um die Luftdichtheit aufrechtzuerhalten.
Außerdem ist die Einlassöffnung 101, die durch das lange Innere des Gehäuses 110 dringt, am unteren Ende des Gehäuses 110 und insbesondere am unteren Ende des zweiten Zylinderabschnitts 113 gebildet, und die Einlassöffnung 101 ist mit dem Innenraum des oberen zweiten Zylinderabschnitts 113 verbunden, in den der zweite Wellenabschnitt 131 b des Kolbens 130 durch das Loch 102 eingeführt wird.
Der ringförmige Sitz 170 und die Zylinderblattführung 172 sind fest im Innenraum des oberen zweiten Zylinderabschnitts 113, der mit der Einlassöffnung 101 kommuniziert, vorgesehen, der Sitz 170 ist auf der Bodenfläche des Innenraumes des zweiten Zylindertranks 113 in dem Zustand, in dem der O-Ring 173 eingesetzt ist, gestapelt und die Sitzführung 172 ist darauf gestapelt.
Das Blatt bzw. Blech 170 wird unterstützt bzw. gehalten, indem es von der auf der Oberseite angeordneten Blattführung 172 nach unten gedrückt wird, und das Öffnungsloch 171 die Mitte des Blatts 170 durchdringt.
Die Öffnung 171 ist ein Loch, das mit dem Loch 102 der Einlassöffnung 101 im Gehäuse 110 verbunden ist und als Durchgang dient, durch den die Einlassöffnung 101 und der Innenraum der Blattführung 172 miteinander verbunden sind und der Einlassabschnitt 101 und der Innenraum des zweiten Zylinderabschnitts 113 miteinander verbunden sind.
Das untere Ende des Kolbens 130, genauer gesagt, das untere Ende des zweiten Wellenabschnitts 131b kann, wie in 4 dargestellt, in einer konischen Form geformt sein. Das untere Ende des zweiten Wellenabschnitts 131b kann in die zylindrische Sitzführung 172 eingesetzt werden.
Die Blattführung 172 weist eine Innenform auf, in der das untere Ende des zweiten Wellenabschnitts 131b aufgenommen werden kann, und wenn das untere Ende des zweiten Wellenabschnitts 131b eine konische Form aufweist, kann die Innenseite der Sitzführung 172 auch die Form aufweisen, in der der Kegel aufgenommen werden kann, wie in 1 und 2 gezeigt.
Der geschlossene Abschnitt 137, der die Öffnung 171 des Sitzes 170 selektiv öffnet und schließt, ist am unteren Ende des zweiten Wellenabschnitts 131 b entsprechend der vertikalen Position des Kolbens 130 ausgebildet.
Der geschlossene Abschnitt 137 kann ein Endabschnitt der Mitte des unteren Endes des zweiten Wellenabschnitts 131b sein, der allgemein die konische Form aufweist, und der geschlossene Abschnitt 137 kann ebenfalls eine konische Form aufweisen.
Der geschlossene Abschnitt 137 schließt das Öffnungsloch 171 des Sitzes 170, wenn sich der Kolben 130 nach unten bewegt, und wird von der Öffnung 171 des Sitzes 170 getrennt, um die Öffnung 171 zu öffnen, wenn sich der Kolben 130 nach oben bewegt.
Darüber hinaus ist der Teilströmungsweg 138, der von seiner Oberfläche mit dem Hauptdurchgang 133 im Kolben 130 verbunden ist, am unteren Ende des zweiten Wellenabschnitts 131b ausgebildet, um durch dessen Innenseite zu dringen, und der Einlass des Teilströmungswegs 138 kann auf der Oberfläche um den geschlossenen Abschnitt 137 herum am unteren Ende des zweiten Wellenabschnitts 131 b positioniert werden.
Gemäß den Formen der vorliegenden Offenbarung kann die Vielzahl von Teilströmungspfaden 138 am unteren Ende des zweiten Wellenabschnitts gebildet werden, um durch dessen Innenseite zu dringen. Dabei können die Teilströmungspfade 138 jeweils individuell mit dem Hauptströmungspfad 133 auf der Oberfläche des unteren Endes des zweiten Wellenabschnitts 131b verbunden sein.
Darüber hinaus können die Einlässe der Teilströmungspfade 138 alle auf der Oberfläche um den geschlossenen Abschnitt 137 herum am unteren Ende des zweiten Wellenabschnitts 131b angeordnet sein. Dabei können die Teilströmungswege 138 und seine Einlässe können am unteren Ende des zweiten Wellenabschnitts 131b in einem vorbestimmten Intervall entlang der Umfangsrichtung angeordnet sein.
Der Hauptströmungspfad 133 ist ein Pfad, der so ausgebildet ist, dass er lang entlang der Mitte des Inneren des Kolbens 130 eindringt, und die Teilströmungspfade 138 zweigen vom Hauptströmungspfad 133 ab, um die Abzweigströmungspfade zu werden, die mit der Oberfläche des unteren Endes des zweiten Wellenabschnitts 131b verbunden sind.
Wie vorstehend beschrieben, kann in der Konfiguration, in der das untere Ende des Hauptströmungsweges 133 mit den Teilströmungswegen 138 verbunden ist, der Auslass des Hauptströmungsweges 133, der das obere Ende ist, so gebildet sein, dass er die geöffnete Struktur aufweist, ohne auf der Endfläche des oberen Endes des Kolbens 130, d.h. dem oberen Ende des ersten Wellenabschnitts 131a, gestopft zu sein.
Darüber hinaus kann ein separates Auslassloch 139, das mit dem Hauptströmungspfad 133 verbunden ist, am oberen Ende des Kolbens 130, d.h. einer Seite des ersten Wellenabschnitts 131a, die auf dem druckbeaufschlagenden Abschnitt 132 angeordnet ist, vorgesehen sein, und das sich entlang des Hauptströmungspfades 133 des Kolbens 130 nach oben bewegende Gas wird in den Innenraum des Gehäuses 110 auf der Oberseite des druckbeaufschlagenden Abschnitts 132, d.h. die geregelten Druckkammer C2 durch das Auslassloch 139, abgeleitet bzw. abgegeben.
Wie vorstehend beschrieben, sind die Teilströmungspfade 138 mit dem Hauptpfad 133 verbunden, der ein hohler Strömungspfad im Kolben 130 ist, und wenn sich der Kolben 130 nach oben bewegt, um die Einlassöffnung 101 des Gehäuses 110 in einen offenen Zustand zu versetzen, ist der Gaspfad, durch den Gas im Innenraum der Einlassöffnung 101 strömt, an die ein hoher Druck angelegt wird, das heißt, von der Hochdruckkammer C1 zum Hauptströmungsweg 138 im Kolben 130 durch die Öffnung 171 und den Teilströmungsweg 138 des Sitzes 170 strömt und dann in die geregelte Druckkammer C2 durch das Auslassloch 139 strömt, so gebildet, dass ein Bereich, auf den ein hoher Druck ausgeübt wird, minimiert oder reduziert werden kann und die Wirkung der geregelten Druckkammer C2 maximiert oder erhöht werden kann.
Da die Hochdruckkammer C1 und die geregelte Druckkammer C2 durch den Sitz 170 und den Kolben 130 getrennt sind, gibt es in dem wie vorstehend beschriebenen Druckregler 100 keinen anderen luftdichten Hochdruck-Gleitabschnitt außer dem Kontaktabschnitt zwischen dem Kolben 130 und dem Sitz 170, d.h. dem geschlossenen Abschnitt 137 des Kolbens 130 und der Öffnung 171 des Sitzes 170.
In 1 und 2 sind die Hochdruckkammer C1 und die geregelte Druckkammer C2 mit den Bezugszeichen C1 bzw. C2 bezeichnet, und der Innenraum des Gehäuses 110 ist durch den Kolben 130 in die Hochdruckkammer C1 und die geregelte Druckkammer C2 unterteilt.
Darüber hinaus strömt das Gas im Druckregler 100 entlang des Weges der Hochdruckkammer C1 des Gehäuses 110 → das Loch 102 der Einlassöffnung 101 → die Öffnung 171 des Sitzes 170 → den Innenraum der Sitzführung 172 → den Teilströmungsweg 138 des Kolbens 130 und der Hauptkanal 133 → die geregelte Druckkammer C2 → die Wege der Auslassöffnungen 103 und 105.
Auf diese Weise wurde die Konfiguration des Druckreglers 100 gemäß der Form der vorliegenden Offenbarung anhand der Zeichnungen ausführlich beschrieben. Der Druckregler 100 gemäß der vorstehend beschriebenen Form bzw. Ausbildung der vorliegenden Offenbarung weist eine einfachere Konfiguration und eine geringere Anzahl von Komponenten auf als der bekannte Druckregler für das Brennstoffzellensystem.
Darüber hinaus gibt es im Vergleich zum bekannten Druckregler beim Druckregler 100 gemäß einer Form der vorliegenden Offenbarung kein Teil, das eine Präzisionsbearbeitung erfordert, außer dem Kupplungsabschnitt zwischen dem Gehäuse 110 und dem Kolben 130, um die Kosten der Komponenten zu senken und die Komponenten schnell herzustellen und so den Druckregler mit niedrigem Preis und in Massenproduktion zu liefern.
Darüber hinaus ist es möglich, das Flächenverhältnis des Bereichs, auf den der Hochdruck angewendet wird, und des Bereichs, der den Differenzdruck zwischen der geregelten Druckkammer C2 und der Atmosphärendruckkammer C3 erzeugt, zu vergrößern, indem man die Fläche des Bereichs, auf den der Hochdruck angewendet wird, verkleinert, wodurch der Einfluss des Auslassdrucks durch den Einlassdruck reduziert wird.
Im Folgenden wird ein Betriebszustand mit Bezug auf die 1 und 2 beschrieben.
Wenn kein Druck auf der Einlass- und Auslassseite des Druckreglers 100 vorhanden ist, überträgt die Feder 150 zunächst eine Aufwärtskraft auf den Kolben 130 durch den Federsitz 153 und die Säulen 160. Zu diesem Zeitpunkt bewegt sich der Kolben 130 nach oben.
Dadurch wird der geschlossene Abschnitt 137 des Kolbens 130 vom Sitz 170 getrennt und der Strömungspfad im Druckregler 10 ist im geöffneten Zustand, während die durch den geschlossenen Abschnitt 137 verschlossene Öffnung 171 des Sitzes 170 geöffnet wird.
Darüber hinaus wird das Wasserstoffgas beim Anlegen des Wasserstoffhochdrucks an die Einlassöffnung 101 durch die Öffnung 171 des Sitzes 170 und den Teilströmungsweg 138 und den Hauptströmungsweg 133 des Kolbens 130 in die geregelte Druckkammer C2 eingeleitet, so dass sich der Druck in der geregelten Druckkammer C2 erhöht.
Wie vorstehend beschrieben, wird bei einer Erhöhung des Drucks in der Regeldruckkammer C2 der Differenzdruck zwischen der Regeldruckkammer C2 und der Atmosphärendruckkammer C2 gebildet, und bei einer Erhöhung des Drucks in der Regeldruckkammer C2 wird der Differenzdruck erhöht. Dabei wirkt der Differenzdruck als eine Kraft, die den druckbeaufschlagenden Abschnitt 132 des Kolbens 130 nach unten drückt.
Wenn die auf den druckbeaufschlagenden Abschnitt 132 des Kolbens 130 durch den Differenzdruck wirkende Kraft größer ist als die Summe der Kraft der Feder 150, d.h. der von der Feder 150 durch die Säulen 160 übertragenen Kraft, um auf den druckbeaufschlagenden Abschnitt 132 mit der Kraft einzuwirken, damit der Druck des Hochdruckgases in der Einlassöffnung 101 den Wellenabschnitt 131 (Abschnitt mit dem geschlossenen Abschnitt 137 des zweiten Wellenabschnitts 131b) des Kolbens 130 nach oben drücken kann, bewegt sich der Kolben 130 nach unten, um den geschlossenen Abschnitt 137 des zweiten Wellenabschnitts 131b wieder mit dem Sitz 170 in Kontakt zu bringen. Zu diesem Zeitpunkt verstopft der geschlossene Abschnitt 137 die Öffnung 171 des Sitzes 170, um den Gasströmungsweg im Druckregler 100 zu schließen.
Das heißt, unter der Bedingung (der Druck im Hochdruckgas in der Einlassöffnung x die Fläche des zweiten Wellenabschnitts, auf die der Gasdruck wirkt, + die Kraft der Feder) > (der Differenzdruck zwischen der geregelten Druckkammer und der atomsphärischen Druckkammer x der Fläche des Kolbens wie der druckbeaufschlagende Abschnitt, auf den der Differenzdruck wirkt)“, bewegt sich der der Kolben 130 nach unten, damit der geschlossene Abschnitt 137 die Öffnung 171 verstopfen kann, so dass die Gasströmung im Druckregler 100 geschlossen wird.
Darüber hinaus wird das Gas in der geregelten Druckkammer C2 über die Auslassöffnungen 103 und 105 abgegeben und der Druck in der geregelten Druckkammer C2 wird abgesenkt und der Differenzdruck zwischen dem Druck in der geregelten Druckkammer C2 und dem atmosphärischen Druck wird reduziert, und damit im Gegensatz zu dem obigen, wenn die Kraft der Feder 150 und der Druck des Hochdruckgases kleiner werden als die Summe der Kräfte, die den Wellenabschnitt 130 des Kolbens 130 nach oben drücken, bewegt sich der Kolben 130 wieder nach oben, um die Öffnung 171 des durch den geschlossenen Abschnitt 137 geschlossenen Sitzes 170 wieder zu öffnen, so dass sich der Gasströmungsweg im Druckregler 100 im geöffneten Zustand befindet, wodurch das Gas durch den Druckregler 100 strömt.
Der Prozess zum Öffnen und Schließen der Öffnung 171 im Druckregler 100 wird wiederholt, während sich der Kolben 130 wie vorstehend beschrieben auf und ab bewegt, der Druck in der geregelten Druckkammer C2 wird innerhalb eines bestimmten Bereichs konstant gehalten, so dass das Hochdruckgas auf den geregelten Druck im Druckregler 100, der angegeben werden soll, geregelt werden kann.
5 ist eine Querschnittsansicht, die einen Druckregler in einer anderen Form bzw. Ausbildung der vorliegenden Offenbarung darstellt.
Wie in den 1 bis 3 dargestellt, sind die Feder 150 und der Federsitz 153 außerhalb des Gehäuses 110 angeordnet und die durch das Gehäuse 110 eindringenden Säulen bzw. Stäbe 160 stützen sich auf den von der Feder 150 getragenen Federsitz 153 und die Säulen 160 sind mit dem Kolben 130 gekoppelt, um eine Kraft auf den Kolben 130 innerhalb des Gehäuses 110 zu übertragen.
Im Gegensatz zu dieser Konfiguration veranschaulicht 5, dass die Feder 150 und der Federsitz 153 zusammen mit dem Kolben 130 im Gehäuse 110 angeordnet sind und die Vielzahl der Säulen 160 vorgesehen ist, um durch die Bodenfläche des Innenraumes des Gehäuses 110 zu dringen.
Hier wird jede Säule 160 in die Durchgangslöcher 115 eingesetzt, die an den Einbaupositionen jeder Säule 160 am Bodenteil 112 des ersten Zylinderabschnitts 111 ausgebildet sind.
Darüber hinaus ist die Tatsache, dass das Gehäuse 110 den oberen ersten Zylinderabschnitt 111 mit einem relativ größeren Innendurchmesser und Außendurchmesser und den unteren zweiten Zylinderabschnitt 111 mit einem Innendurchmesser und einem Außendurchmesser, der relativ kleiner als der des ersten Zylinderabschnitts 111 ist, aufweist, und die Tatsache, dass der Innenraum des ersten Zylinderabschnitts 111 und der Innenraum des zweiten Zylinderabschnitts 113 einen Innenraum im Gehäuse 110 bilden, während sie miteinander kommunizieren, kein Unterschied zu den Formen/Ausbildungen der 1 bis 3 aufweisen.
Im Gegensatz zu den Formen/Ausbildungen der 1 bis 3, bei denen der zweite Zylinderabschnitt 113 unter dem ersten Zylinderabschnitt 111 angeordnet ist, sind die übrigen Abschnitte des zweiten Zylinderabschnitts 113 außer der Einlassöffnung 101 und dergleichen jedoch innerhalb des ersten Zylinderabschnitts 111 positioniert und mit dem ersten Zylinderabschnitt 111 integral ausgebildet, um so eine konzentrische und koaxiale Struktur aufzuweisen.
Daher sind die Feder 150 und der Federsitz 153 im Raum zwischen dem zweiten Zylinderabschnitt 113 und dem ersten Zylinderabschnitt 111 positioniert. Dabei sind die Feder 150 und der Federsitz 153 um die Außenseite des zweiten Zylinderabschnitts 113 herum vom ersten Zylinderabschnitt 113 angeordnet.
Darüber hinaus steht das obere Ende der Feder 150 in Kontakt mit dem druckbeaufschlagenden Abschnitt 132 des Kolbens 130, so dass die Feder 150 den oberen Kolben 130 auf dessen Unterseite stützt, und die Säulen 160 sind auf der unteren Seite der Feder 150 in dem Zustand angeordnet, bei dem der Federsitz 153 dazwischen angeordnet ist, so dass die Feder 150 von den Säulen 160 auf der unteren Seite davon über den Federsitz 153 gestützt wird.
Darüber hinaus stehen die Säulen 160 in direktem Kontakt mit dem Halteelement 151, das mit der Außenumfangsfläche des unteren Endes des zweiten Zylinderabschnitts 113 verschraubt ist, und werden darauf gehalten.
Das heißt, das mutterförmige Halteelement 151 wird in dem Zustand getragen, bei dem die Säulen 160 auf der Oberseite des Halteelements 151 sitzen, während das Halteelement 151 mit der Außenumfangsfläche des unteren Endes des zweiten Zylinderabschnitts 113 verschraubt ist, und die Säulen 160 sind mit dem Federsitz 153 und der Feder 150 im kraftübertragenden Zustand verbunden, während sie durch das Bodenteil 112 des ersten Zylinderabschnitts 111 hindurchdringen.
Darüber hinaus ist der erste Zylinderabschnitt 111 mit einem Abdeckteil 116 ausgebildet, der sich vom Seitenteil nach unten erstreckt und das geöffnete Unter- bzw. Bodenteil aufweist, und das Halteelement 151, die Einlassöffnung 101 des zweiten Zylinderabschnitts 113 und dergleichen sind im Innenraum des Abdeckabschnitts 116 aufgenommen.
In der Ausbildung von 5, wie vorstehend beschrieben, dienen die Säulen 160 der Kraftübertragung zwischen dem Halteelement 151 und dem Federsitz 153 und der Feder 150, so dass mit Ausnahme der Erstmontage die Bewegung der Säulen 160 reduziert werden kann.
Dadurch kann das Zusammenbauverhalten der Säulen 160 verbessert werden, und in der Ausbildung der 5 ist der Abdeckabschnitt 116 integral mit dem Gehäuse 110 ausgebildet. Wie in den 1 bis 3 kann die separat mit dem Gehäuse 110 zusammengebaute Abdeckung 140 weggelassen werden, so dass die Anzahl der Komponenten und der Zusammenbauprozesse reduziert werden können.
Darüber hinaus gibt es keine Reibung zwischen den Säulen 160 und dem Gehäuse 110, da während des Betriebs keine Bewegung der Säulen 160 stattfindet und somit ein Vorteil dahingehend besteht, dass eine separate Schmierung nicht benötigt wird.
Der Betriebszustand des Druckreglers nach der Ausbildung von 5 unterscheidet sich nicht von dem der Ausbildung von 1 bis 3 und der Betriebszustand des Druckreglers wurde bereits ausführlich beschrieben. Um eine wiederholte Beschreibung zu vermeiden, entfällt daher die Beschreibung des Betriebszustandes des Druckreglers gemäß der Form von 5.
Obwohl die Formen bzw. Ausbildungen der vorliegenden Offenbarung vorstehend ausführlich beschrieben sind, ist der Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung nicht darauf beschränkt. Daher gehören verschiedene Änderungen und verbesserte Ausbildungen durch Durchschnittsfachleute in dem technischen Gebiet unter Verwendung grundlegender Konzepte der in den folgenden Ansprüchen definierten vorliegenden Offenbarung zum Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

KR 101808712 [0014, 0018]
US 7828009 [0015]

Claims

Druckregler für ein Brennstoffzellensystem, umfassend: ein Gehäuse, das Folgendes beinhaltet: eine Einlassöffnung, in die Gas eingeleitet wird, eine Auslassöffnung, durch die das Gas abgeleitet wird, und eine geregelte Druckkammer, die über die Auslassöffnung mit einer Außenseite verbunden ist, einen Kolben, der sich im Gehäuse auf und ab bewegt und Folgendes beinhaltet: einen Hauptströmungsweg, der durch eine Innenseite des Gehäuses hindurchdringt, und einen druckbeaufschlagenden Abschnitt, der einen Gasdruck in der geregelten Druckkammer des Gehäuses anwendet und selektiv zwischen der Einlassöffnung und der geregelten Druckkammer des Gehäuses über den Hauptströmungsweg kommuniziert, wenn sich der Kolben auf und ab bewegt; und eine Feder, die im Gehäuse vorgesehen und konfiguriert ist, um den druckbeaufschlagenden Abschnitt des Kolbens auf einer gegenüberliegenden Seite der geregelten Druckkammer elastisch zu halten.
Druckregler nach Anspruch 1, ferner umfassend; Säulen, die elastisch durch die Feder bereitgestellt und mit dem druckbeaufschlagenden Abschnitt des Kolbens gekoppelt sind, wobei die Säulen konfiguriert sind, um eine Kraft zwischen der Feder und dem druckbeaufschlagenden Abschnitt des Kolbens zu übertragen.
Druckregler nach Anspruch 2, ferner umfassend: einen Federsitz, der zwischen der Feder und den Säulen vorgesehen ist.
Druckregler nach Anspruch 2, wobei die Feder an der Außenseite des Gehäuses angeordnet ist, wobei die Säulen das Gehäuse in einem Zustand durchdringen, in dem die Säulen durch die zu koppelnde Feder elastisch abgestützt sind, um mit dem druckbeaufschlagenden Abschnitt des Kolbens gekoppelt zu sein.
Druckregler nach Anspruch 4, wobei das Gehäuse mit einer Vielzahl von Durchgangslöchern versehen ist, die entlang einer Umfangsrichtung angeordnet sind, und jede der eingesetzten Säulen zwischen einem Federsitz und dem druckbeaufschlagenden Abschnitt des Kolbens in einem Zustand angeordnet ist, bei dem jede Säule in jedes Durchgangsloch der Vielzahl von Durchgangslöchern eingesetzt ist.
Druckregler nach Anspruch 2, wobei der druckbeaufschlagende Abschnitt des Kolbens mit einer Kupplungsnut versehen ist und die Säulen in die Kupplungsnut eingesetzt und mit dieser gekoppelt sind.
Druckregler nach Anspruch 1, wobei der Kolben ferner Folgendes beinhaltet einen geschlossenen Abschnitt, der konfiguriert ist, um ein mit der Einlassöffnung verbundenes Öffnungsloch zu öffnen und zu schließen, während sich der Kolben auf und ab bewegt, wobei, wenn der geschlossene Abschnitt das Öffnungsloch öffnet, der Hauptströmungsweg mit der Einlassöffnung durch das Öffnungsloch innerhalb des Gehäuses kommuniziert.
Druckregler nach Anspruch 7, wobei der Kolben mit einem Auslassloch versehen ist und der Hauptströmungsweg des Kolbens mit der geregelten Druckkammer des Gehäuses durch das Auslassloch kommunizert.
Druckregler nach Anspruch 1, wobei der Kolben einen Wellenabschnitt beinhaltet und der Hauptströmungspfad durch eine Innenseite des Wellenabschnitts hindurchtritt, wobei der Wellenabschnitt integral mit dem druckbeaufschlagenden Abschnitt ausgebildet ist, der eine Scheibenform aufweist, die sich radial von dem Wellenabschnitt erstreckt.
Druckregler nach Anspruch 9, wobei das Gehäuse beinhaltet: einen ersten Zylinderabschnitt mit der geregelten Druckkammer; und einen zweiten Zylinderabschnitt mit einem Innendurchmesser, der relativ kleiner als ein Innendurchmesser des ersten Zylinderabschnitts ist und mit der Einlassöffnung versehen ist, wobei eine Umfangsfläche des druckbeaufschlagenden Abschnitts entlang einer inneren Umfangsfläche des ersten Zylinderabschnitts gleitet, wenn sich der Kolben in einem Zustand auf und ab bewegt, bei dem der druckbeaufschlagende Abschnitt des Kolbens im ersten Zylinderabschnitt positioniert ist, und wobei der Wellenabschnitt des Kolbens entlang einer inneren Umfangsfläche des zweiten Zylinderabschnitts gleitet, während sich der Kolben auf und ab bewegt.
Druckregler nach Anspruch 10, wobei der Wellenabschnitt des Kolbens Folgendes beinhaltet; einen ersten Wellenabschnitt, der sich vom druckbeaufschlagenden Abschnitt nach oben erstreckt und in einem Innenraum des ersten Zylinderabschnitts positioniert ist; und einen zweiten Wellenabschnitt, der sich in einer entgegengesetzten Richtung zu dem ersten Wellenabschnitt vom druckbeaufschlagenden Abschnitt erstreckt und in den zweiten Zylinderabschnitt eingefügt ist, wobei der zweite Wellenabschnitt konfiguriert ist, um entlang der inneren Umfangsfläche des zweiten Zylinderabschnitts zu gleiten.
Druckregler nach Anspruch 11, wobei der Hauptströmungsweg des Kolbens durch eine Innenseite des ersten Wellenabschnitts und des zweiten Wellenabschnitts entlang einer axialen Richtung des Wellenabschnitts hindurchgeht, mit der geregelten Druckkammer im Innenraum des ersten Zylinderabschnitts durch ein am ersten Wellenabschnitt vorgesehene Auslassloch kommuniziert, der zweite Wellenabschnitt des Kolbens mit dem geschlossenen Abschnitt versehen ist, der das mit der Einlassöffnung verbundene Öffnungsloch öffnet und schließt, während sich der Kolben auf und ab bewegt, und wenn der geschlossene Abschnitt das Öffnungsloch öffnet, der Hauptströmungsweg des Kolbens mit der Einlassöffnung durch das Öffnungsloch innerhalb des zweiten Zylinderabschnitts kommuniziert.
Druckregler nach Anspruch 12, wobei der zweite Wellenabschnitt mindestens einen Teilströmungsweg beinhaltet, der mit dem Hauptströmungsweg verbunden und konfiguriert ist, um von einer Oberfläche um den geschlossenen Abschnitt herum durch das Innere des zweiten Wellenabschnitts hindurch zu dringen, und wobei der mindestens eine Teilströmungsweg eine Vielzahl von Teilströmungswegen umfasst, die individuell mit dem Hauptströmungsweg verbunden sind.
Druckregler nach Anspruch 10, wobei ein Innenraum des ersten Zylinderabschnitts durch den druckbeaufschlagenden Abschnitt in die geregelte Druckkammer und eine Atmosphärendruckkammer unterteilt ist und der erste Zylinderabschnitt einen Verbindungsweg aufweist, durch den die Atmosphärendruckkammer und ein Außenraum des Gehäuses miteinander kommunizieren.
Druckregler nach Anspruch 10, worin ein O-Ring zur Luftdichtheit komprimiert und zwischen dem druckbeaufschlagenden Abschnitt des Kolbens und der inneren Umfangsfläche des ersten Zylinderabschnitts und zwischen dem Wellenabschnitt des Kolbens und der inneren Umfangsfläche des zweiten Zylinderabschnitts angeordnet ist.
Druckregler nach Anspruch 10, ferner umfassend: Säulen, die elastisch von der Feder getragen und mit dem druckbeaufschlagenden Abschnitt des Kolbens gekoppelt sind, wobei die Säulen konfiguriert sind, um eine Kraft zwischen der Feder und dem druckbeaufschlagenden Abschnitt des Kolbens zu übertragen; und einen Federsitz, der zwischen der Feder und den Säulen vorgesehen ist, wobei der druckbeaufschlagende Abschnitt des Kolbens mit einer Kupplungsnut versehen ist, und die Säulen in die Kupplungsnut eingesetzt und mit dieser gekoppelt sind.
Druckregler nach Anspruch 16, ferner umfassend: ein Halteelement, das auf eine äußere Umfangsfläche des zweiten Zylinderabschnitts verschraubt ist, wobei die Feder durch das Halteelement getragen und zwischen dem Halteelement und dem Federsitz positioniert ist, und wobei die Feder um den zweiten Zylinderabschnitt herum positioniert ist, der Federsitz um den zweiten Zylinderabschnitt herum positioniert ist, und der erste Zylinderabschnitt mit einer Abdeckung versehen ist, an der der zweite Zylinderabschnitt, die Säulen, der Federsitz, die Feder und das Halteelement in eine Innenseite der Abdeckung eingesetzt sind.
Druckregler nach Anspruch 16, wobei die Feder um den zweiten Zylinderabschnitt herum angeordnet ist, der Federsitz um den zweiten Zylinderabschnitt herum positioniert ist, und die Säulen mit dem druckbeaufschlagenden Abschnitt des Kolbens gekoppelt sind, indem sie durch den ersten Zylinderabschnitt in einem Zustand durchdringen, in dem die Säulen durch die Feder elastisch gestützt werden, und wobei ein Bodenteil des ersten Zylinderabschnitts mit einer Vielzahl von Durchgangslöchern versehen ist, die in gleichen Abständen entlang einer Umfangsrichtung in Bezug auf den zweiten Zylinderabschnitt angeordnet sind, und jede Säule der eingesetzten Säulen zwischen dem Federsitz und dem druckbeaufschlagenden Abschnitt des Kolbens in einem Zustand angeordnet ist, bei dem jede Säule jeweils in ein entsprechendes Durchgangsloch eingesetzt ist.
Druckregler nach Anspruch 10, ferner umfassend: ein Halteelement, das auf eine äußere Umfangsfläche des zweiten Zylinderabschnitts verschraubt ist; Säulen, die vorgesehen sind, um auf dem Halteelement abgestützt zu werden; und einen Federsitz, der zwischen den Säulen und der Feder angeordnet ist.
Druckregler nach Anspruch 19, wobei die Feder um den zweiten Zylinderabschnitt herum angeordnet ist, der Federsitz um den zweiten Zylinderabschnitt herum positioniert ist, und die Säule vorgesehen ist, um die Feder zu stützen, indem sie durch den ersten Zylinderabschnitt hindurchdringt und wenn der Federsitz zwischen dem Halteelement und den Säulen angeordnet ist, und wobei ein Bodenteil des ersten Zylinderabschnitts mit einer Vielzahl von Durchlöchern versehen ist, die in gleichen Abständen entlang einer Umfangsrichtung in Bezug auf den zweiten Zylinderabschnitt angeordnet sind, und jede Säule der eingesetzten Säulen jeweils zwischen den eingesetzten Halteelementen und dem Federsitz in einem Zustand positioniert ist, bei dem jede Säule jeweils in ein entsprechendes Durchgangsloch eingesetzt ist.
Druckregler nach Anspruch 10, wobei die Innenseite des zweiten Zylinderabschnitts umfasst: einen mit dem Öffnungsloch ausgebildeten Sitz, und eine zylindrische Sitzführung, die über dem Sitz angeordnet und mit dem Wellenabschnitt des Kolbens eingesetzt ist.
Druckregler nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse mit einer Kappe versehen ist, die die geregelte Druckkammer abdichtet, und eine Seitenfläche des Gehäuses und die Kappe jeweils mit der Auslassöffnung versehen sind, und wobei das Gehäuse durch ein Gieß- oder Schmiedeverfahren geformt und dann durch Dimensionsverarbeitung hergestellt wird, so dass jeder Abschnitt des Gehäuses eine gezielte Dimension aufweist.