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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ventil zur Sauerstoffregulierung in einem Brennstoffzellensystem, aufweisend ein Ventilgehäuse mit einem Ventilsitz und einer Durchgangsöffnung am Ventilsitz, und einen Ventilschaft mit einem daran ausgestalteten Ventilteller zum Verschließen der Durchgangsöffnung am Ventilsitz in einem Verschlusszustand des Ventils und zum Freigeben der Durchgangsöffnung in einem Freigabezustand des Ventils. Die Erfindung betrifft ferner ein Brennstoffzellensystem mit einem solchen Ventil.
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Stand der Technik
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Gattungsgemäße Ventile werden in einem Brennstoffzellensystem in Verbindung mit einem Luftzuführsystem zum Regulieren der Sauerstoff- bzw. Luftzufuhr zu einem Brennstoffzellenstapel des Brennstoffzellensystems verwendet. Die Ventile sind wichtiger Bestandteil eines Schutzsystems zum Verhindern einer übermäßigen Sauerstoff- bzw. Luftzufuhr zum Brennstoffzellenstapel, bspw. beim Herunterfahren und/oder Stoppen des Brennstoffzellensystems. Während des Betriebs des Brennstoffzellensystems sind die Ventile für die Sauerstoffzufuhr zum Brennstoffzellenstapel verantwortlich und im ausgeschalteten und/oder deaktivierten Zustand des Brennstoffzellensystems ist mittels der Ventile sicherzustellen, dass kein Sauerstoff oder möglichst wenig Sauerstoff zum Brennstoffzellenstapel gelangt.
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In bekannten Brennstoffzellensystemen werden in der Regel einfache Stell- bzw. Sperrventile verwendet, bei welchen der Ventilteller entlang einer Linearbewegung auf den Ventilsitz gedrückt wird, um das Ventil in den Verschlusszustand zu schalten, und bei welchen der Ventilteller entlang einer entgegengesetzten Linearbewegung vom Ventilsitz beabstandet wird, um das Ventil in den Freigabezustand zu schalten. Diese Ventile müssen zur Realisierung eines geringen Druckabfalls einen langen linearen Hub ausführen können, um einen ausreichenden Durchflussquerschnitt freizugeben. Dies führt zu einem großen Bauraum, insbesondere für ein Ventil mit großem Nenndurchmesser.
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Für die Sauerstoffregulierung in bekannten Brennstoffzellensystemen sind ferner Schmetterlingsventile und/oder entsprechende Drosselklappen bekannt. Der Vorteil dieser Ventilart besteht darin, dass das Ventil in einer Freigabeposition einen großen Leitungsquerschnitt freigibt. Außerdem können diese Ventile relativ kompakt gebaut werden. Während des Betriebs dieser Ventile wirken allerdings große Scherspannungen auf die verwendeten Dichtungen. Dies führt zur Verschmutzung des Luftkreislaufes durch Reibpartikel und zu einer relativ kurzen Produktlebenszeit. Darüber hinaus ist es schwierig und/oder kostspielig, Schmetterlingsventile mit einer hohen Dichtigkeit herzustellen.
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Offenbarung der Erfindung
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden nun ein verbessertes Ventil und ein Brennstoffzellensystem mit solch einem Ventil zur Verfügung gestellt. Insbesondere werden ein Ventil gemäß Anspruch 1 und ein zugehöriges Brennstoffzellensystem nach Anspruch 10 vorgeschlagen. Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren. Dabei gelten Merkmale, die im Zusammenhang mit dem Ventil beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystem und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird und/oder werden kann.
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Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Ventil zur Sauerstoffregulierung in einem Brennstoffzellensystem zur Verfügung gestellt. Das Ventil weist ein Ventilgehäuse mit einem Ventilsitz und einer Durchgangsöffnung am Ventilsitz, und einen Ventilschaft mit einem daran ausgestalteten Ventilteller zum Verschließen der Durchgangsöffnung am Ventilsitz in einem Verschlusszustand des Ventils und zum Freigeben der Durchgangsöffnung in einem Freigabezustand des Ventils, auf. Das Ventil umfasst außerdem ein Verstellmittel für eine Linearbewegung des Ventiltellers zwischen einer Öffnungsposition in einem Öffnungszustand, in welchem der Ventilteller beabstandet vom Ventilsitz positioniert ist, und einer Verschlussposition im Verschlusszustand, in welchem der Ventilteller am Ventilsitz positioniert ist, sowie für eine Drehbewegung des Ventilschafts zum Verschwenken des Ventiltellers zwischen der Öffnungsposition und einer Freigabeposition im Freigabezustand, in welchem wenigstens ein Teil des Ventiltellers weiter vom Ventilsitz beabstandet ist als in der Öffnungsposition.
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Durch die Kombination aus der Linearbewegung und der Verschwenkbewegung mittels des erfindungsgemäßen Verstellmittels können im Freigabezustand ein relativ großer Durchgangsquerschnitt durch die Durchgangsöffnung und im Verschlusszustand ein hoher Anpressdruck durch den Ventilteller am Ventilsitz für eine entsprechend hohe Dichtwirkung geschaffen werden. Eine solche Kombination war mit bekannten Ventilen zumindest mit vergleichbarem Kosten- und/oder Komplexitätsaufwand bislang nicht möglich. Bislang konzentrierte man sich bei gattungsgemäßen Ventilen für die Sauerstoffregulierung bei Brennstoffzellensystemen stets auf die eine oder die andere Bewegungsart des Ventiltellers. Im Vergleich zu bekannten Schmetterlingsventilen, bei welchen der Ventilteller bzw. eine Drosselklappe um eine zentrale Achse und/oder Welle rotiert bzw. gedreht wird, wird der Ventilteller durch das vorgeschlagene Verstellmittel bevorzugt durch eine dezentral zum Ventilteller und/oder beabstandet vom Ventilteller angeordnete Schwenkachse verschwenkt. D. h., das Ventil kann eine dezentral zum Ventilteller positionierte und/oder eine zum Ventilteller beabstandete Schwenkachse aufweisen, um welche der Ventilteller zwischen dem Öffnungszustand bzw. einer entsprechenden Öffnungsposition und dem Freigabezustand bzw. einer entsprechenden Freigabeposition verschwenkbar positioniert und/oder ausgestaltet ist. Dadurch kann verhindert werden, dass der Ventilteller im Freigabezustand mittig in der Durchgangsöffnung positioniert ist und dort für Verwirbelungen des im Ventil geführten Fluids führt. Der Ventilteller des vorliegenden Ventils kann vielmehr in einen Randbereich der Durchgangsöffnung verschwenkt werden. Durch das Verschwenken des Ventiltellers in den Freigabezustand bzw. die Freigabeposition kann der bereits vorhandene Öffnungsbereich im Öffnungszustand noch weiter vergrößert werden.
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Unter der Sauerstoffregulierung kann die Regulierung eines sauerstoffhaltigen Fluids, insbesondere Luft, verstanden werden. Das Ventil ist demnach insbesondere zur Luftregulierung in einem Brennstoffzellensystem konfiguriert und ausgestaltet. Unter der Regulierung kann ein Steuern und/oder Regeln der Sauerstoffzufuhr von einer Sauerstoffquelle zu einem Brennstoffzellenstapel des Brennstoffzellensystems und/oder ein Steuern und/oder Regeln einer Sauerstoffabfuhr aus dem Brennstoffzellenstapel zurück zur Sauerstoffquelle und/oder in die Umgebung des Brennstoffzellenstapels verstanden werden.
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Darunter, dass das Verstellmittel für eine Linearbewegung des Ventiltellers zwischen dem Öffnungszustand bzw. einer Öffnungsposition und dem Verschlusszustand bzw. einer Verschlussposition konfiguriert und ausgestaltet ist kann verstanden werden, dass das Verstellmittel zum Beabstanden des Ventiltellers vom Ventilsitz zum Freigeben der Durchgangsöffnung und/oder zum Verstellen des Ventils vom Verschlusszustand in den Öffnungszustand sowie zum Positionieren und/oder Andrücken des Ventiltellers an den Ventilsitz zum Verschließen der Durchgangsöffnung und/oder zum Verstellen des Ventils vom Öffnungszustand in den Verschlusszustand, konfiguriert und ausgestaltet ist. Unter dem Freigeben der Durchgangsöffnung kann ein Beabstanden des Ventiltellers vom Ventilsitz verstanden werden, wodurch Sauerstoff oder sauerstoffhaltiges Fluid wie Luft durch die Durchgangsöffnung strömen kann. Unter dem Verschließen der Durchgangsöffnung kann ein Andrücken des Ventiltellers an den Ventilsitz verstanden werden, wodurch eine Strömung von Sauerstoff oder eines sauerstoffhaltigen Fluids, wie Luft, durch die Durchgangsöffnung verhindert werden kann.
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Das Ventilgehäuse weist ein Gehäusevolumen auf, wobei der Ventilteller und der Ventilschaft im Gehäusevolumen positioniert sind. Insbesondere der Ventilschaft befindet sich bevorzugt vollständig im Gehäusevolumen und/oder erstreckt sich nicht über eine Außenwandung des Ventilgehäuses hinaus.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es möglich, dass bei einem Ventil das Verstellmittel ein Zahnrad aufweist und der Ventilschaft einen Zahnstangenabschnitt aufweist, wobei das Zahnrad für die Linearbewegung des Ventiltellers mit dem Zahnstangenabschnitt in Eingriff steht. Dadurch kann eine einfache und kostengünstige Lösung zur Realisierung der gewünschten Linearbewegung geschaffen werden. Darüber hinaus lässt sich eine solche Lösung platzsparend realisieren. Das Ventil kann eine Welle aufweisen, an welcher das Zahnrad drehfest montiert ist und durch welche sich das Zahnrad im Ventil drehen lässt. Zum Drehen des Zahnrads kann das Zahnrad über die Welle mit einem Antriebsmotor in Wirkverbindung stehen. Unter dem Zahnstangenabschnitt ist ein sich linear und/oder gerade erstreckender Zahnabschnitt zu verstehen. Der Zahnstangenabschnitt muss deshalb nicht zwangsläufig stangenförmig ausgestaltet sein.
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Ferner ist es möglich, dass das Verstellmittel bei einem erfindungsgemäßen Ventil einen Grundkörper für die Drehbewegung des Ventilschafts, ein Führungsmittel zum Führen des Ventilschafts während der Linearbewegung sowie zum Fixieren des Ventilschafts während der Drehbewegung, und ein Arretierungsmittel zum Arretieren des Zahnrads am Grundkörper für die Drehbewegung, aufweist. Damit können die Linearbewegung und die Drehbewegung platzsparend und mit einfachen mechanischen Mitteln realisiert werden. Der Grundkörper und der Ventilschaft können jeweils plattenförmig ausgestaltet und aneinander, insbesondere direkt aneinander und/oder flächenbündig in Kontakt miteinander, ausgestaltet sein. Eine Außenfläche des Grundkörpers und eine Außenfläche des Ventilschafts können parallel zueinander angeordnet sein. Das Führungsmittel kann mehrere, voneinander beabstandete Führungselemente aufweisen. Besonders bevorzugt weist das Führungsmittel vier Führungsbolzen auf, die ein imaginäres Rechteck aufspannen. Der Abstand zwischen zwei Führungsbolzenpaaren entspricht jeweils bevorzugt einer Breite bzw. geringfügig mehr als einer Breite des Ventilschafts. Unter dem Fixieren des Ventilschafts während der Drehbewegung kann ein Verhindern einer Relativbewegung des Ventilschafts zum Grundkörper und/oder zum Zahnrad während der Drehbewegung verstanden werden.
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Weiterhin ist es möglich, dass bei einem Ventil gemäß der vorliegenden Erfindung das Arretierungsmittel bolzenförmig ausgestaltet ist. Damit kann das Arretierungsmittel besonders platzsparend und kostengünstig im Ventil ausgestaltet werden. Das Arretierungsmittel erstreckt sich bevorzugt vorsprungartig von einer Seitenfläche des Zahnrads parallel zur vorstehend beschriebenen Schwenkachse und/oder parallel zu einer vorstehend beschriebenen Drehachse der Welle. D. h., eine Längsachse des Arretierungsmittels kann sich parallel und/oder beabstandet zu einer Drehachse des Zahnrads erstrecken. Das Arretierungsmittel ist zum Arretieren des Zahnrads bevorzugt in der Längsrichtung des Arretierungsmittels und/oder in einer Längsrichtung der vorstehend beschriebenen Schwenkachse hin und her verschiebbar. Hierfür kann das Ventil ein Verschiebungsmittel zum Verschieben, insbesondere zum automatischen Verschieben des Arretierungsmittels entlang der Längsrichtung des Arretierungsmittels, zum Arretieren des Zahnrads am Grundkörper für die Drehbewegung, aufweisen. Die vorstehend beschriebene Welle kann sich wenigstens durch einen Teil einer Durchgangsöffnung des Grundkörpers hindurch erstrecken. Das Zahnrad kann ebenfalls in der Durchgangsöffnung angeordnet sein. Damit kann das Ventil besonders kompakt ausgestaltet sein.
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Darüber hinaus kann das Führungsmittel bei einem Ventil gemäß der vorliegenden Erfindung vorsprungartig vom Grundkörper hervorstehen. Das Führungsmittel weist insbesondere mehrere, voneinander beabstandete Führungsbolzen auf, die vorsprungartig von einer Außenfläche eines Grundkörpers des Verstellmittels hervorstehen. Damit lässt sich das Führungsmittel einfach und entsprechend kostengünstig realisieren. Das Führungsmittel ist vorzugsweise am Grundkörper befestigt. Insbesondere kann das Führungsmittel, bspw. in Form der mehreren Führungsbolzen, als integraler und/oder monolithischer Bestandteil des Grundkörpers ausgestaltet sein.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltungsvariante der vorliegenden Erfindung kann das Verstellmittel bei einem Ventil für eine Drehbewegung des Ventilschafts zum Verschwenken des Ventiltellers in einem Bereich zwischen 30° und maximal 180° konfiguriert sein. Durch diese Begrenzung können ein Überdrehen des Ventiltellers und damit Schäden am und/oder im Ventil verhindert werden. Insbesondere kann das Verstellmittel bei einem Ventil für eine Drehbewegung des Ventilschafts zum Verschwenken des Ventiltellers in einem Bereich zwischen 80° und maximal 100° konfiguriert und ausgestaltet sein. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung kann das Ventil hierzu ein Blockiermittel zum Blockieren der Drehbewegung des Ventiltellers in der Verschlussposition des Ventiltellers aufweisen. Damit können sowohl ein Überdrehen bzw. ein übermäßiges Verschwenken des Ventiltellers über den maximalen Verschwenkwinkel sowie ein versehentliches Verdrehen des Ventiltellers, wenn sich der Ventilteller noch am Ventilsitz befindet, verhindert werden. Folglich kann durch das Blockiermittel eine erhöhte Betriebssicherheit für das Ventil geschaffen werden. Weiterhin kann durch das Blockiermittel eine stabile Positionierung des Ventiltellers am Ventilsitz geschaffen werden, wenn sich das Ventil im Verschlusszustand befindet. Das Blockiermittel ist bevorzugt zum Blockieren der Drehbewegung im Verschlusszustand des Ventiltellers und hierbei bzw. gleichzeitig zum Ermöglichen der Linearbewegung, konfiguriert und ausgestaltet.
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Weiterhin kann bei einem erfindungsgemäßen Ventil am Ventilschaft eine Blockiermittel-Aufnahme für eine kraft- und/oder formschlüssige Verbindung mit dem Blockiermittel zum Blockieren der Drehbewegung ausgestaltet sein. Damit können die vorstehend zum Blockiermittel beschriebenen Funktionen noch verbessert werden. Insbesondere kann der Ventilteller im Verschlusszustand damit besonders sicher am Ventilsitz gehalten werden. Die Blockiermittelaufnahme kann als Hinterschneidung, Nut, Rille und/oder Vertiefung im und/oder am Ventilschaft ausgestaltet sein. An der Blockiermittelaufnahme kann eine Führungsfläche mit einem Führungsradius zum Einführen des Blockiermittels in die Blockiermittelaufnahme während des Verschwenkens des Ventiltellers ausgestaltet sein.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltungsvariante der vorliegenden Erfindung ist es möglich, dass sich bei einem Ventil im Freigabezustand wenigstens ein Teil des Ventiltellers durch eine Ventilsitzebene hindurch und in die Durchgangsöffnung hinein erstreckt. Damit kann der Ventilteller als effektive Fluidleitfläche zum verbesserten Leiten des Sauerstoffs und/oder des sauerstoffhaltigen Fluids durch das Ventilgehäuse verwendet werden. Der Ventilteller kann damit eine entsprechende Doppelfunktion erfüllen. Darunter, dass sich bei einem Ventil im Freigabezustand wenigstens ein Teil des Ventiltellers durch eine Ventilsitzebene hindurch und in die Durchgangsöffnung hinein erstreckt kann verstanden werden, dass sich in einem Freigabezustand, in welchem der Ventilschaft gedreht und der Ventilteller zum Erstellen einer möglichst großen Durchgangsöffnung bzw. eines möglichst großen Fluid-Durchgangsquerschnitts maximal verschwenkt ist, wenigstens ein Teil des Ventiltellers durch die Ventilsitzebene hindurch in die Durchgangsöffnung hinein und/oder vom Verstellmittel weg über die Ventilsitzebene hinaus erstreckt.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Brennstoffzellensystem mit einem Brennstoffzellenstapel, einer Sauerstoffquelle und wenigstens einem wie vorstehend im Detail beschriebenen Ventil zur Regulierung des Sauerstofftransports zwischen dem Brennstoffzellenstapel und der Sauerstoffquelle zur Verfügung gestellt. Damit bringt das erfindungsgemäße Brennstoffzellensystem die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf das erfindungsgemäße Ventil beschrieben worden sind. Das Brennstoffzellensystem weist insbesondere zwei der in Rede stehenden Ventile auf, wobei ein Ventil für eine Sauerstoffzufuhr von der Sauerstoffquelle zum Brennstoffzellenstapel und das andere Ventil für eine Sauerstoffabfuhr vom Brennstoffzellenstapel zur Sauerstoffquelle bereitgestellt sind.
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Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zu verschiedenen Ausführungsbeispielen der Erfindung, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Figuren hervorgehende Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten und räumlicher Anordnungen können sowohl für sich als auch in den verschiedenen Kombinationen erfindungswesentlich sein.
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Es zeigen jeweils schematisch:
- 1 eine perspektivische Darstellung eines Ventils gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem Freigabezustand,
- 2 eine perspektivische Darstellung eines Ventils gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem Verschlusszustand,
- 3 bis 6 Schnittdarstellungen zum Erläutern eines Verstellvorgangs zum Verstellen eines erfindungsgemäßen Ventils vom Verschlusszustand in den Freigabezustand und vom Freigabezustand in den Verschlusszustand, und
- 7 ein Blockschaltbild zum Darstellen eines erfindungsgemäßen Bren nstoffzel lensystems.
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Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt ein Ventil 10 zur Sauerstoffregulierung in einem in 7 dargestellten Brennstoffzellensystem 11 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform. Das gezeigte Ventil 10 weist ein Ventilgehäuse 12 mit einem Ventilsitz 13 und einer Durchgangsöffnung 14 am Ventilsitz 13 auf. Das Ventil 10 weist ferner einen Ventilschaft 15 mit einem daran ausgestalteten Ventilteller 16 zum Verschließen der Durchgangsöffnung 14 am Ventilsitz 13 in einem Verschlusszustand des Ventils 10 und zum Freigeben der Durchgangsöffnung 14 in einem Freigabezustand des Ventils 10 auf. Außerdem umfasst das Ventil 10 ein Verstellmittel 17 für eine Linearbewegung des Ventiltellers 16 zwischen einer Öffnungsposition in einem Öffnungszustand, in welchem der Ventilteller 16 beabstandet vom Ventilsitz 13 positioniert ist, und einer Verschlussposition im Verschlusszustand, in welchem der Ventilteller 16 am Ventilsitz 13 positioniert ist, sowie für eine Drehbewegung des Ventilschafts 15 zum Verschwenken des Ventiltellers 16 zwischen der Öffnungsposition und einer Freigabeposition im Freigabezustand, in welchem wenigstens ein Teil des Ventiltellers 16 weiter vom Ventilsitz 13 beabstandet ist als in der Öffnungsposition. Das gezeigte Ventil 10 weist zudem ein Zahnrad 18 auf, das an einer Welle 20 befestigt ist.
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Das in 1 dargestellte Ventil 10 befindet sich im Freigabezustand, in welchem sich der Ventilteller 16 in der Freigabeposition, also beabstandet vom Ventilsitz 13, befindet. Das in 2 dargestellte Ventil 10 befindet sich im Verschlusszustand, in welchem sich der Ventilteller 16 in der Verschlussposition, also am Ventilsitz 13, befindet.
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Mit Bezug auf die 3 bis 6 werden anschließend zwei verschiedene Verstellvorgänge beschrieben. Zunächst ein Verstellen den Ventils 10 vom Verschlusszustand in den Freigabezustand und anschließend ein Verstellen des Ventils 10 vom Freigabezustand zurück in den Verschlusszustand.
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In 3 befindet sich das Ventil 10 im Verschlusszustand. Wie in 3 ferner zu erkennen, weist das Verstellmittel 17 ein Zahnrad 18 auf und der Ventilschaft 15 weist einen Zahnstangenabschnitt 19 auf, wobei das Zahnrad 18 für die Linearbewegung des Ventiltellers 16 mit dem Zahnstangenabschnitt 19 in Eingriff steht. Das Verstellmittel 17 weist ferner einen Grundkörper 23 für die Drehbewegung des Ventilschafts 15, ein Führungsmittel 21 mit vier Führungsbolzen zum Führen des Ventilschafts 15 während der Linearbewegung sowie zum Fixieren des Ventilschafts 15 während der Drehbewegung, und ein bolzenförmiges Arretierungsmittel 22 zum Arretieren des Zahnrads 18 am Grundkörper 23 für die Drehbewegung auf. Weiterhin weist das Ventil 10 ein bolzenförmiges Blockiermittel 24 zum Blockieren der Drehbewegung des Ventiltellers 16 in der Verschlussposition des Ventiltellers 16 auf. Außerdem ist am Ventilschaft 15 eine Blockiermittel-Aufnahme 25 in Form einer Hinterschneidung mit einer Führungsfläche mit Kurvenradius für eine kraft- und formschlüssige Verbindung mit dem Blockiermittel 24 zum Blockieren der Drehbewegung ausgestaltet.
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Zum Verstellen des Ventils 10 in den Öffnungszustand wird der Ventilteller 16, wie in 4 gezeigt, durch ein Drehen des Zahnrads 18 zunächst vom Ventilsitz 13 angehoben. D. h., der Ventilteller 16 wird aus der in 3 gezeigten Verschlussposition linear in die in 4 gezeigte Öffnungsposition bewegt. Hierbei wird das Blockiermittel 24 aus der Blockiermittel-Aufnahme 25 bewegt bzw. die Blockiermittel-Aufnahme 25 wird zur Freigabe des Ventilschafts 15 für die Drehbewegung des Ventilschafts 15 vom Blockiermittel 24 bewegt. Nun wird das Zahnrad 18 durch das Arretierungsmittel 22 am Grundkörper 23 fixiert. Der Grundkörper 23, der bislang nur locker auf der Welle 20 gelagert war, kann nun ebenfalls durch die Welle gedreht werden. Durch ein Drehen der Welle 20, insbesondere mittels eines Antriebsmotors, werden nun nicht nur das Zahnrad 18 und der Grundkörper 23, sondern über das Führungsmittel 21 auch der Ventilschaft 15 gedreht und damit der Ventilteller 16, wie in 5 dargestellt, aus der Öffnungsposition um ca. 90° in die Freigabeposition verschwenkt. Der schließlich erreichte Freigabezustand des Ventils ist in 6 dargestellt. Wie in 6 gezeigt, erstreckt sich im Freigabezustand ein Teil des Ventiltellers 16 durch eine Ventilsitzebene 26 hindurch und in die Durchgangsöffnung 14 hinein.
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Soll das Ventil 10 nun wieder in den Verschlusszustand verstellt werden, wird der Ventilteller 16 zunächst wieder aus der Freigabeposition zurück in die Öffnungsposition geschwenkt, bis der Ventilschaft 15 an einer Anschlagposition des Ventilschafts 15 am Blockiermittel 24 anschlägt und/oder dort anliegt. Nun wird, beim Weiterdrehen des Zahnrades 18 über die Welle 20, das Arretierungsmittel 22 für die Linearbewegung gegen eine Kante bzw. eine passende Fläche des Grundkörpers 23 gedrückt und infolgedessen wird das Arretierungsmittel 22 vom Grundkörper 23 gelöst bzw. wird die mechanische Verbindung zwischen dem Grundkörper 23 und dem Zahnrad 18 durch das Arretierungsmittel 22 durch eine Linearbewegung des Arretierungsmittels 22 in einer Längsrichtung des Arretierungsmittels 22 aufgehoben. Daraufhin wird das Zahnrad 18 über die Welle 20 und den Antriebsmotor gedreht, woraus eine Linearbewegung des Ventiltellers 16 aus der Öffnungsposition zurück in die Verschlussposition resultiert. Das Blockiermittel 24 bewegt sich hierbei wieder zurück in die Blockiermittel-Aufnahme 25.
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In 7 ist ein Brennstoffzellensystem 11 mit einem Brennstoffzellenstapel 27, einer Sauerstoffquelle 28 und zwei wie vorstehend im Detail beschriebenen Ventilen 10 zur Regulierung des Sauerstofftransports zwischen dem Brennstoffzellenstapel 27 und der Sauerstoffquelle 28 dargestellt. Das eine Ventil 10 ist als Einlassventil zum geregelten Zuführen von sauerstoffhaltigem Fluid, insbesondere Luft, zum Brennstoffzellenstapel 27 bereitgestellt und das andere Ventil 10 ist als Auslassventil zum geregelten Auslassen von sauerstoffhaltigem Fluid aus dem Brennstoffzellenstapel 27 bereitgestellt.
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Die Erfindung lässt neben den dargestellten Ausführungsformen weitere Gestaltungsgrundsätze zu. D.h., die Erfindung soll nicht auf die mit Bezug auf die Figuren erläuterten Ausführungsbeispiele beschränkt betrachtet werden.
