DE102020212068A1 - Shut-off valve for a compressed gas tank, compressed gas tank - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Absperrventil (1) für einen Druckgasbehälter (21), umfassend ein Gehäuse (2), in dem ein axial bewegliches Schließelement (3) aufgenommen ist, das durch die Federkraft eines Federelements (4) in Richtung eines Dichtsitzes (5) axial vorgespannt ist, ferner umfassend eine Aktorik (6) zum Öffnen des Schließelements (3) entgegen der Federkraft des Federelements (4). Erfindungsgemäß begrenzt das Schließelement (3) in axialer Richtung einen ersten und einen zweiten Druckraum (7, 8) und ist von einer die beiden Druckräume (7, 8) verbindenden Axialbohrung (9) durchsetzt, so dass beidseits am Schließelement (3) der gleiche Druck anliegt. Der erste Druckraum (7, 8) ist dabei von einem das Schließelement (3) umgebenden weiteren Druckraum (10) durch einen Faltenbalg (11) getrennt, der vorzugsweise zugleich das Federelement (4) ausbildet.Die Erfindung betrifft ferner einen Druckgasbehälter (21) mit einem erfindungsgemä-ßen Absperrventil (1).The invention relates to a shut-off valve (1) for a compressed gas tank (21), comprising a housing (2) in which an axially movable closing element (3) is accommodated, which is pushed in the direction of a sealing seat (5) by the spring force of a spring element (4). is axially prestressed, further comprising an actuator (6) for opening the closing element (3) against the spring force of the spring element (4). According to the invention, the closing element (3) delimits a first and a second pressure chamber (7, 8) in the axial direction and is penetrated by an axial bore (9) connecting the two pressure chambers (7, 8), so that the same pressure is present. The first pressure chamber (7, 8) is separated from a further pressure chamber (10) surrounding the closing element (3) by a bellows (11), which preferably also forms the spring element (4). The invention also relates to a compressed gas tank (21). with a shut-off valve (1) according to the invention.

Description

Die Erfindung betrifft ein Absperrventil für einen Druckgasbehälter mit dem Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Darüber hinaus betrifft die Erfindung einen Druckgasbehälter mit einem derartigen Absperrventil. Der Druckgasbehälter soll insbesondere zur Bevorratung von Wasserstoff eingesetzt werden können, vorzugsweise in mobilen Anwendungen, beispielsweise in Brennstoffzellen-Fahrzeugen.The invention relates to a shut-off valve for a compressed gas tank with the features of the preamble of claim 1. The invention also relates to a compressed gas tank with such a shut-off valve. The compressed gas tank should be able to be used in particular for storing hydrogen, preferably in mobile applications, for example in fuel cell vehicles.

Stand der TechnikState of the art

Brennstoffzellen-Fahrzeuge benötigen zum Betrieb der Brennstoffzellen Wasserstoff und Sauerstoff. Während der Sauerstoff der Umgebungsluft entnommen werden kann, wird der Wasserstoff in der Regel in Druckgasbehältern an Bord des Fahrzeugs mitgeführt. Der Druck in diesen Behältern liegt üblicherweise über 500 bar.Fuel cell vehicles require hydrogen and oxygen to operate the fuel cells. While the oxygen can be taken from the ambient air, the hydrogen is usually carried on board the vehicle in pressurized gas tanks. The pressure in these containers is usually over 500 bar.

Die Entnahme von Wasserstoff aus einem Druckgasbehälter erfolgt in der Regel über ein elektrisch ansteuerbares Absperrventil des Druckgasbehälters. Dieses öffnet gegen den Druck im Druckgasbehälter. Da für den notwendigen Durchfluss ein vergleichsweise großer Querschnitt geöffnet werden muss, wird eine hohe initiale Öffnungskraft benötigt. Im Fall eines elektromagnetisch betätigten Absperrventils, das direkt geschaltet wird, bedeutet dies, dass große Magnetkräfte aufgebracht werden müssen. Alternativ kann ein indirekt geschaltetes Absperrventil verwendet werden, das beispielsweise über ein Pilotventil geschaltet wird. Durch Öffnen eines zunächst kleinen Querschnitts kann ein Druckausgleich bewirkt werden, so dass für das anschließende vollständige Öffnen des Absperrventils weniger Kraft benötigt wird.The removal of hydrogen from a compressed gas tank is usually done via an electrically controllable shut-off valve of the compressed gas tank. This opens against the pressure in the compressed gas tank. Since a comparatively large cross-section has to be opened for the necessary flow, a high initial opening force is required. In the case of an electromagnetically actuated shut-off valve that is switched directly, this means that large magnetic forces have to be applied. Alternatively, an indirectly switched shut-off valve can be used, which is switched, for example, via a pilot valve. By opening an initially small cross-section, a pressure equalization can be brought about, so that less force is required for the subsequent full opening of the shut-off valve.

Indirekt geschaltete Ventile weisen jedoch im Vergleich zu direkt geschalteten Ventilen den Nachteil auf, dass es aufgrund des zunächst herzustellenden Druckausgleichs in der Regel zu einem Zeitverzug kommt. Der Zeitverzug hängt dabei insbesondere vom Volumen stromabwärts des Absperrventils ab, das es zur Herstellung des Druckausgleichs zu befüllen gilt. Aufgrund des Zeitverzugs wird der erforderliche maximale Wasserstoffstrom den Brennstoffzellen verzögert zur Verfügung gestellt.However, in comparison to directly switched valves, indirectly switched valves have the disadvantage that there is usually a time delay due to the pressure equalization that has to be established first. The time delay depends in particular on the volume downstream of the shut-off valve, which has to be filled in order to establish pressure equalization. Due to the time delay, the required maximum hydrogen flow is made available to the fuel cells with a delay.

Die vorliegende Erfindung ist mit der Aufgabe befasst, den Zeitverzug beim Öffnen eines druckausgeglichenen Absperrventils zu minimieren. Zur Lösung der Aufgabe wird das Absperrventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Darüber hinaus wird ein Druckgasbehälter mit einem derartigen Absperrventil angegeben.The present invention is concerned with the task of minimizing the time delay when opening a pressure-balanced shut-off valve. To solve the problem, the shut-off valve with the features of claim 1 is proposed. Advantageous developments of the invention can be found in the dependent claims. In addition, a compressed gas tank with such a shut-off valve is specified.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention

Das für einen Druckgasbehälter vorgeschlagene Absperrventil umfasst ein Gehäuse, in dem ein axial bewegliches Schließelement aufgenommen ist, das durch die Federkraft eines Federelements in Richtung eines Dichtsitzes axial vorgespannt ist. Das Absperrventil umfasst ferner eine Aktorik zum Öffnen des Schließelements entgegen der Federkraft des Federelements. Erfindungsgemäß begrenzt das Schließelement in axialer Richtung einen ersten und einen zweiten Druckraum und ist von einer die beiden Druckräume verbindenden Axialbohrung durchsetzt, so dass beidseits am Schließelement der gleiche Druck anliegt. Der erste Druckraum ist dabei von einem das Schließelement umgebenden weiteren Druckraum durch einen Faltenbalg getrennt, der vorzugsweise zugleich das Federelement ausbildet.The shut-off valve proposed for a compressed gas tank comprises a housing in which an axially movable closing element is accommodated, which is axially prestressed in the direction of a sealing seat by the spring force of a spring element. The shut-off valve also includes an actuator for opening the closing element against the spring force of the spring element. According to the invention, the closing element delimits a first and a second pressure chamber in the axial direction and is traversed by an axial bore connecting the two pressure chambers, so that the same pressure is present on both sides of the closing element. The first pressure chamber is separated from a further pressure chamber surrounding the closing element by bellows, which preferably forms the spring element at the same time.

Da beidseits des Schließelements der gleiche Druck anliegt, herrscht ein Druckgleichgewicht. Das Schließelement ist somit druckausgeglichen. Zum Öffnen des Absperrventils muss im Wesentlichen nur noch die Federkraft der Schließfeder überwunden werden, so dass die zum Öffnen vorgesehene Aktorik entsprechend klein ausgelegt werden kann.Since the same pressure is present on both sides of the closing element, there is a pressure balance. The closing element is thus pressure-balanced. To open the shut-off valve, essentially only the spring force of the closing spring has to be overcome, so that the actuator system provided for opening can be designed to be correspondingly small.

Dadurch, dass das Druckgleichgewicht über zwei Druckräume erzielt wird, die permanent über eine Verbindungsbohrung verbunden sind, wird der Zeitverzug bis zum Darstellen eines maximalen Massenstroms minimiert.The fact that the pressure balance is achieved via two pressure chambers, which are permanently connected via a connecting hole, minimizes the time delay until a maximum mass flow is achieved.

Die Nutzung des Faltenbalgs als Trennelement und als Federelement reduziert die Teilezahl und ermöglicht eine kompakte Ausführung des Absperrventils.The use of the bellows as a separating element and as a spring element reduces the number of parts and enables a compact design of the shut-off valve.

Bevorzugt ist der Faltenbalg auf der dem Dichtsitz abgewandten Seite des Schließelements angeordnet und weist einen Innendurchmesser auf, der im Wesentlichen einem Sitzdurchmesser des Dichtsitzes entspricht. Durch den Faltenbalg und den Dichtsitz werden jeweils stirnseitig am Schließelement Wirkflächen definiert, an denen nicht nur der gleiche Druck anliegt, sondern die im Wesentlichen auch gleich groß sind. Da der Druck multipliziert mit der Fläche die Kraft ergibt, die auf das Schließelement wirkt, führen gleich große Wirkflächen zu einem Kraftausgleich. Das Schließelement ist somit druck- und kraftausgeglichen, so dass allein die Federkraft des Federelements das Schließelement in Schließstellung hält.The bellows is preferably arranged on the side of the closing element facing away from the sealing seat and has an inner diameter which essentially corresponds to a seat diameter of the sealing seat. The bellows and the sealing seat define effective surfaces on the face side of the closing element, on which not only the same pressure is applied, but which are also essentially of the same size. Since the pressure multiplied by the area results in the force that acts on the closing element, effective areas of equal size result in a force balance. The closing element is thus balanced in terms of pressure and force, so that the spring force of the spring element alone holds the closing element in the closed position.

Ferner bevorzugt ist im Gehäuse eine Stufenbohrung zur Aufnahme des Schließelements und zur Ausbildung des Dichtsitzes ausgebildet. Als Dichtsitz kann insbesondere eine Stufe der Stufenbohrung genutzt werden, da diese eine zur Ausbildung eines Dichtsitzes geeignete ringförmige Kontur aufweist. Die durch den Dichtsitz getrennten Bereiche innerhalb der Stufenbohrung bilden vorzugsweise unterschiedliche Druckräume aus.Furthermore, a stepped bore for receiving the closing element and for forming the sealing seat is preferably formed in the housing. A step of the steps can in particular be used as a sealing seat Bore can be used because this has an annular contour suitable for forming a sealing seat. The areas within the stepped bore that are separated by the sealing seat preferably form different pressure chambers.

Des Weiteren bevorzugt weist das Schließelement eine mit dem Dichtsitz zusammenwirkende Dichtfläche auf. Die Dichtfläche kann insbesondere stirnseitig ausgebildet sein, und zwar an der dem Dichtsitz zugewandten Stirnseite des Schließelements. An der anderen Stirnseite ist vorzugsweise der Faltenbalg abgestützt. Die Dichtfläche des Schließelements ist vorzugsweise konisch oder sphärisch geformt. In Kombination mit einem als ringförmige Kontur ausgebildeten Dichtsitz kann auf diese Weise eine hohe Dichtheit erzielt werden. Zugleich wird über eine konisch oder sphärisch geformte Dichtfläche eine Selbstzentrierung des Schließelements in Bezug auf den Dichtsitz erreicht.Furthermore, the closing element preferably has a sealing surface that interacts with the sealing seat. The sealing surface can in particular be formed on the front side, namely on the front side of the closing element facing the sealing seat. The bellows is preferably supported on the other end face. The sealing surface of the closing element is preferably conically or spherically shaped. In combination with a sealing seat designed as an annular contour, a high level of tightness can be achieved in this way. At the same time, the closing element is self-centering in relation to the sealing seat via a conically or spherically shaped sealing surface.

Die Aktorik umfasst vorzugsweise eine ringförmige Magnetspule zum Einwirken auf einen Magnetanker. Das heißt, dass das Absperrventil mittels Magnetkraft geöffnet wird. Da das Schließelement druckausgeglichen ist, wird zum Öffnen nur eine geringe Öffnungskraft benötigt. Entsprechend klein kann die Magnetspule der Aktorik ausgelegt werden. Der Magnetanker, auf den die Magnetspule einwirkt, kann mit dem Schließelement verbunden sein oder durch das Schließelement ausgebildet werden. Sofern der Magnetanker durch das Schließelement ausgebildet wird, kann die Teilezahl weiter reduziert werden. Im Ergebnis führt dies zu einem Absperrventil mit einem sehr einfachen Aufbau.The actuator preferably includes an annular magnet coil for acting on a magnet armature. This means that the shut-off valve is opened by means of magnetic force. Since the closing element is pressure-balanced, only a small opening force is required to open it. The magnetic coil of the actuator can be designed to be correspondingly small. The magnet armature, on which the magnetic coil acts, can be connected to the closing element or can be formed by the closing element. If the magnet armature is formed by the closing element, the number of parts can be further reduced. As a result, this leads to a check valve with a very simple structure.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind in Schließstellung des Schließelements der erste und der zweite Druckraum mit einem Ventileinlass verbunden und der das Schließelement umgebende weitere Druckraum ist mit einem Ventilauslass verbunden. Am Faltenbalg liegt somit innenumfangseitig der im Ventileinlass herrschende Druck und außenumfangseitig der im Ventilauslass herrschende Druck an. Der Ventilauslass wird vorzugsweise durch eine im Wesentlichen radial verlaufende Gehäusebohrung ausgebildet. Der Ventilauslass kann somit platzsparend in das Gehäuse integriert werden. Zudem kann der Ventilauslass als einfacher Abzweig von einer im Gehäuse ausgebildeten Stufenbohrung zur Aufnahme des Schließelements ausgebildet werden.According to a preferred embodiment of the invention, when the closing element is in the closed position, the first and second pressure chambers are connected to a valve inlet and the additional pressure chamber surrounding the closing element is connected to a valve outlet. The pressure prevailing in the valve inlet is thus applied to the bellows on the inner circumference and the pressure prevailing in the valve outlet is on the outer circumference. The valve outlet is preferably formed by a substantially radially extending housing bore. The valve outlet can thus be integrated into the housing to save space. In addition, the valve outlet can be designed as a simple branch from a stepped bore formed in the housing for receiving the closing element.

In Verbindung mit einem Druckgasbehälter für ein Medium, wie beispielsweise Wasserstoff, muss das Absperrventil in beide Richtungen durchströmbar sein. Denn einerseits muss Wasserstoff aus dem Druckgasbehälter entnehmbar sein, andererseits muss ein leerer Druckgasbehälter erneut mit Wasserstoff befüllbar sein. Zum erneuten Befüllen bzw. Betanken muss das Absperrventil überdrückt werden, so dass dieses öffnet. Um im Betankungsfall das Öffnen des Absperrventils zu erleichtern, kann der Sitzdurchmesser des Dichtsitzes geringfügig kleiner als der Innendurchmesser des Faltenbalgs gewählt werden. Denn in diesem Fall überwiegen die in Öffnungsrichtung auf das Schließelement wirkenden Kräfte, so dass das Absperrventil leichter überdrückt werden kann.In connection with a pressurized gas tank for a medium such as hydrogen, the shut-off valve must be able to flow through in both directions. On the one hand, hydrogen must be able to be removed from the compressed gas container, and on the other hand, an empty compressed gas container must be refillable with hydrogen. To fill or refuel again, the shut-off valve must be over-pressurized so that it opens. In order to make it easier to open the shut-off valve when refueling, the seat diameter of the sealing seat can be selected to be slightly smaller than the inner diameter of the bellows. In this case, the forces acting on the closing element in the opening direction predominate, so that the shut-off valve can be overridden more easily.

Alternativ oder ergänzend wird vorgeschlagen, dass der Ventilauslass über einen Verbindungskanal und ein Rückschlagventil mit dem zweiten Druckraum verbindbar ist, wobei das Rückschlagventil in Richtung des zweiten Druckraums öffnet. Bei der Entnahme von Wasserstoff aus dem Druckgasbehälter ist das Rückschlagventil geschlossen, so dass der zusätzliche Verbindungskanal die Wirkungsweise des Absperrventils nicht beeinflusst. Im Betankungsfall strömt Wasserstoff zusätzlich über das Rückschlagventil in den zweiten Druckraum, so dass die innerhalb des Sitzdurchmessers liegende Wirkfläche des Schließelements ebenfalls mit Wasserstoff beaufschlagt wird. In diesem Fall überwiegen die in Öffnungsrichtung auf das Schließelement wirkenden Kräfte deutlich, so dass das Absperrventil noch leichter überdrückt werden kann.Alternatively or additionally, it is proposed that the valve outlet can be connected to the second pressure chamber via a connecting channel and a check valve, with the check valve opening in the direction of the second pressure chamber. When hydrogen is removed from the compressed gas tank, the check valve is closed so that the additional connection channel does not affect the operation of the shut-off valve. When refueling, hydrogen also flows via the check valve into the second pressure chamber, so that the effective surface of the closing element lying within the seat diameter is also acted upon by hydrogen. In this case, the forces acting on the closing element in the opening direction clearly predominate, so that the shut-off valve can be pushed over even more easily.

Darüber hinaus wird ein Druckgasbehälter zur Bevorratung von Wasserstoff vorgeschlagen, der ein erfindungsgemäßes Absperrventil umfasst. Der Druckgasbehälter kann beispielsweise flaschenartig geformt sein und einen Halsbereich aufweisen, auf den das Absperrventil aufgesetzt, insbesondere aufgeschraubt ist. Bei dem erfindungsgemäßen Druckgasbehälter werden der erste und der zweite Druckraum des Absperrventils von einem Speicherdruck beaufschlagt, der in einem Speichervolumen des Druckgasbehälters herrscht. Da in beiden Druckräumen gleiche Druck herrscht bzw. beidseits des Schließelements der gleiche Druck anliegt, kann das Absperrventil unabhängig vom Speicherdruck im Druckgasbehälter geöffnet werden.In addition, a compressed gas tank for storing hydrogen is proposed, which includes a shut-off valve according to the invention. The pressurized gas container can be shaped like a bottle, for example, and have a neck region onto which the shut-off valve is placed, in particular screwed. In the compressed gas container according to the invention, the first and the second pressure chamber of the shut-off valve are acted upon by a storage pressure which prevails in a storage volume of the compressed gas container. Since the same pressure prevails in both pressure chambers or the same pressure is present on both sides of the closing element, the shut-off valve can be opened independently of the accumulator pressure in the compressed gas tank.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:

  • 1 einen schematischen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Absperrventil gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform in Schließstellung,
  • 2 einen schematischen Längsschnitt durch das Absperrventil der 1 in Offenstellung und
  • 3 einen schematischen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Absperrventil gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform in einer Schließstellung.
Preferred embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the accompanying drawings. These show:
  • 1 a schematic longitudinal section through a shut-off valve according to the invention according to a first preferred embodiment in the closed position,
  • 2 a schematic longitudinal section through the shut-off valve 1 in open position and
  • 3 a schematic longitudinal section through a shut-off valve according to the invention according to a second preferred embodiment in a closed position.

Ausführliche Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings

Das in den 1 und 2 dargestellte Absperrventil 1 für einen Druckgasbehälter 21 weist ein Gehäuse 2 mit einer Stufenbohrung 13 auf, in dem ein Schließelement 3 zum Herstellen und Unterbrechen einer Verbindung zwischen einem Ventileinlass 16 und einem Ventilauslass 17 hubbeweglich aufgenommen ist. Das Schließelement 3 ist in Richtung eines gehäuseseitigen Dichtsitzes 5 durch die Federkraft eines Federelements 4 vorgespannt. Das Federelement 4 hält somit das Schließelement 3 in Schließstellung (siehe 1). Zum Öffnen des Absperrventils 1 ist eine Aktorik 6 vorgesehen, die vorliegend eine ringförmige Magnetspule 14 umfasst. Wird die Magnetspule 14 bestromt, bildet sich ein Magnetfeld aus, dessen Magnetkraft auf einen Magnetanker 15 einwirkt, der vorliegend durch das Schließelement 3 ausgebildet wird. Aufgrund der Magnetkraft, die der Federkraft des Federelements 4 entgegengesetzt ist und zudem größer als die Federkraft des Federelements 4 ist, bewegt sich der Magnetaktor 15 bzw. das Schließelement 3 in Richtung eines Innenpolkörpers 22. Dabei öffnet das Schließelement 3 den Dichtsitz 5, so dass eine Verbindung zwischen dem Ventileinlas 16 und dem Ventilauslass 17 hergestellt ist (siehe 2).That in the 1 and 2 The shut-off valve 1 shown for a compressed gas tank 21 has a housing 2 with a stepped bore 13 in which a closing element 3 for making and breaking a connection between a valve inlet 16 and a valve outlet 17 is accommodated in a lifting manner. The closing element 3 is prestressed in the direction of a sealing seat 5 on the housing side by the spring force of a spring element 4 . The spring element 4 thus holds the closing element 3 in the closed position (see 1 ). An actuator system 6 is provided for opening the shut-off valve 1 , which in the present case comprises an annular magnetic coil 14 . If the magnet coil 14 is energized, a magnetic field is formed, the magnetic force of which acts on a magnet armature 15 which is formed by the closing element 3 in the present case. Due to the magnetic force, which opposes the spring force of the spring element 4 and is also greater than the spring force of the spring element 4, the magnetic actuator 15 or the closing element 3 moves in the direction of an inner pole body 22. The closing element 3 opens the sealing seat 5 so that a connection between the valve inlet 16 and the valve outlet 17 is established (see 2 ).

Bei einer Verbindung des Ventileinlasses 16 mit dem Ventilauslass 17 führt der Strömungspfad vom Ventileinlass 16 in einen ersten Druckraum 7, der oberhalb des Schließelements 3 angeordnet ist, und von dort über eine das Schließelement 3 durchsetzende Axialbohrung 9 in einen zweiten Druckraum 8, der unterhalb des Schließelements 3 angeordnet ist. In beiden Druckräumen 7, 8 herrscht somit der gleiche Druck, so dass das Schließelement 3 druckausgeglichen ist. In Offenstellung des Schließelements 3 ist über den Dichtsitz 5 eine Verbindung des zweiten Druckraums 8 mit einem dritten Druckraum 10 hergestellt, der das Schließelement 3 umgibt und mit dem Ventilauslass 17 verbunden ist. Dieser ist hierzu als eine radial verlaufende Gehäusebohrung 18 ausgeführt, die von der Stufenbohrung 13 abzweigt.When the valve inlet 16 is connected to the valve outlet 17, the flow path leads from the valve inlet 16 into a first pressure chamber 7, which is arranged above the closing element 3, and from there via an axial bore 9 penetrating the closing element 3 into a second pressure chamber 8, which is below the Closing element 3 is arranged. The same pressure thus prevails in both pressure chambers 7, 8, so that the closing element 3 is pressure-balanced. In the open position of the closing element 3 , the second pressure chamber 8 is connected via the sealing seat 5 to a third pressure chamber 10 which surrounds the closing element 3 and is connected to the valve outlet 17 . For this purpose, this is designed as a radially running housing bore 18 which branches off from the stepped bore 13 .

Die Stufenbohrung 13 bildet im Bereich einer Stufe eine ringförmige Kontur aus, die als Dichtsitz 5 dient. Um eine hohe Dichtheit zu erzielen, weist das Schließelement 3 eine mit dem Dichtsitz 5 zusammenwirkende Dichtfläche 12 auf, die vorliegend konisch geformt ist.The stepped bore 13 forms an annular contour in the area of a step, which serves as a sealing seat 5 . In order to achieve a high level of tightness, the closing element 3 has a sealing surface 12 which interacts with the sealing seat 5 and is conically shaped in the present case.

Auf der dem Dichtsitz 5 gegenüberliegenden Seite ist das Federelement 4 angeordnet, das vorliegend durch einen Faltenbalg 11 ausgebildet wird. Dieser trennt den ersten Druckraum 7 vom dritten Druckraum 10. Der Innendurchmesser DI des Faltenbalgs 11 ist dabei gleich groß wie der Sitzdurchmesser Ds des Dichtsitzes 5 gewählt, so dass das Schließelement 3 beidseits gleich große Wirkflächen aufweist, an denen der gleiche Druck anliegt. Zum Öffnen des Absperrventils 1 muss demnach nur die Federkraft des Federelements 4 bzw. des Faltenbalgs 11 überwunden werden.The spring element 4 , which is formed by a bellows 11 in the present case, is arranged on the side opposite the sealing seat 5 . This separates the first pressure chamber 7 from the third pressure chamber 10. The inner diameter D I of the bellows 11 is selected to be the same size as the seat diameter Ds of the sealing seat 5, so that the closing element 3 has active surfaces of the same size on both sides, on which the same pressure is applied. Accordingly, only the spring force of the spring element 4 or of the bellows 11 has to be overcome in order to open the shut-off valve 1 .

Das in den 1 und 2 dargestellte Absperrventil 1 ist mit einem Halsabschnitt 23 eines Druckgasbehälters 21 verbunden, beispielsweise verschraubt, so dass eine Verbindung des Ventileinlasses 16 mit einem Speichervolumen 24 des Druckgasbehälters 21 besteht. Der im Speichervolumen 24 herrschende Speicherdruck herrscht somit auch im Ventileinlass 16 sowie in den mit dem Ventileinlasse 16 verbundenen Druckräumen 7, 8. Das Öffnen des Absperrventils 1 kann jedoch unabhängig vom Speicherdruck im Druckgasbehälter 21 bewirkt werden, da über die beiden verbundenen Druckräume 7, 8 das Schließelement 3 druckausgeglichen ist.That in the 1 and 2 The shut-off valve 1 shown is connected to a neck section 23 of a compressed gas tank 21 , for example screwed, so that the valve inlet 16 is connected to a storage volume 24 of the compressed gas tank 21 . The accumulator pressure prevailing in the accumulator volume 24 thus also prevails in the valve inlet 16 and in the pressure chambers 7, 8 connected to the valve inlet 16. However, the shut-off valve 1 can be opened independently of the accumulator pressure in the compressed gas tank 21, since the two connected pressure chambers 7, 8 the closing element 3 is pressure-balanced.

Das in der 3 dargestellte Absperrventil 1 unterscheidet sich von dem zuvor beschriebenen lediglich dadurch, dass der Ventilauslass 17 über einen Verbindungskanal 19 und ein Rückschlagventil 20 mit dem zweiten Druckraum 8 unterhalb des Schließelements 3 verbindbar ist. Das Absperrventil 1 kann somit leichter überdrückt werden, da auf das Schließelement 3 zusätzliche Öffnungskräfte wirken.That in the 3 The shut-off valve 1 shown differs from that described above only in that the valve outlet 17 can be connected to the second pressure chamber 8 below the closing element 3 via a connecting channel 19 and a check valve 20 . The shut-off valve 1 can thus be pushed over more easily, since additional opening forces act on the closing element 3 .

Claims (8)

Absperrventil (1) für einen Druckgasbehälter (21), umfassend ein Gehäuse (2), in dem ein axial bewegliches Schließelement (3) aufgenommen ist, das durch die Federkraft eines Federelements (4) in Richtung eines Dichtsitzes (5) axial vorgespannt ist, ferner umfassend eine Aktorik (6) zum Öffnen des Schließelements (3) entgegen der Federkraft des Federelements (4), dadurch gekennzeichnet, dass das Schließelement (3) in axialer Richtung einen ersten und einen zweiten Druckraum (7, 8) begrenzt und von einer die beiden Druckräume (7, 8) verbindenden Axialbohrung (9) durchsetzt ist, so dass beidseits am Schließelement (3) der gleiche Druck anliegt, wobei der erste Druckraum (7, 8) von einem das Schließelement (3) umgebenden weiteren Druckraum (10) durch einen Faltenbalg (11) getrennt ist, der vorzugsweise zugleich das Federelement (4) ausbildet.Shut-off valve (1) for a compressed gas tank (21), comprising a housing (2) in which an axially movable closing element (3) is accommodated, which is axially pretensioned by the spring force of a spring element (4) in the direction of a sealing seat (5), further comprising an actuator (6) for opening the closing element (3) against the spring force of the spring element (4), characterized in that the closing element (3) delimits a first and a second pressure chamber (7, 8) in the axial direction and is The axial bore (9) connecting the two pressure chambers (7, 8) is penetrated, so that the same pressure is present on both sides of the closing element (3), the first pressure chamber (7, 8) being surrounded by a further pressure chamber (10 ) is separated by a bellows (11), which preferably forms the spring element (4) at the same time. Absperrventil (1) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Faltenbalg (11) auf der dem Dichtsitz (5) abgewandten Seite des Schließelements (3) angeordnet ist und einen Innendurchmesser (DI) aufweist, der im Wesentlichen einem Sitzdurchmesser (DS) des Dichtsitzes (5) entspricht.Shut-off valve (1) after claim 1 characterized in that the bellows (11) is arranged on the side of the closing element (3) facing away from the sealing seat (5) and has an inner diameter (D I ) which essentially corresponds to a seat diameter (D S ) of the sealing seat (5). Absperrventil (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse (2) eine Stufenbohrung (13) zur Aufnahme des Schließelements (3) und zur Ausbildung des Dichtsitzes (5) ausgebildet ist.Shut-off valve (1) after claim 1 or 2 , characterized in that in the housing (2) a stepped bore (13) for receiving the closing element (3) and for forming the sealing seat (5) is formed. Absperrventil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schließelement (3) eine mit dem Dichtsitz (5) zusammenwirkende Dichtfläche (12) aufweist, die vorzugsweise konisch oder sphärisch geformt ist.Shut-off valve (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the closing element (3) has a sealing surface (12) which interacts with the sealing seat (5) and is preferably conically or spherically shaped. Absperrventil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktorik (6) eine ringförmige Magnetspule (14) zum Einwirken auf einen Magnetanker (15) umfasst, der vorzugsweise mit dem Schließelement (3) verbunden ist oder durch das Schließelement (3) ausgebildet wird.Shut-off valve (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the actuator system (6) comprises an annular magnetic coil (14) for acting on a magnetic armature (15) which is preferably connected to the closing element (3) or is connected to the closing element ( 3) is trained. Absperrventil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Schließstellung des Schließelements (3) der erste und der zweite Druckraum (7, 8) mit einem Ventileinlass (16) verbunden sind und der das Schließelement (3) umgebende weitere Druckraum (10) mit einem Ventilauslass (17) verbunden ist, der vorzugsweise durch eine im Wesentlichen radial verlaufende Gehäusebohrung (18) ausgebildet wird.Shut-off valve (1) according to one of the preceding claims, characterized in that in the closed position of the closing element (3) the first and the second pressure chamber (7, 8) are connected to a valve inlet (16) and the further pressure chamber surrounding the closing element (3). (10) is connected to a valve outlet (17), which is preferably formed by a substantially radially extending housing bore (18). Absperrventil (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilauslass (17) über einen Verbindungskanal (19) und ein Rückschlagventil (20) mit dem zweiten Druckraum (8) verbindbar ist, wobei das Rückschlagventil (20) in Richtung des zweiten Druckraums (8) öffnet.Shut-off valve (1) after claim 6 , characterized in that the valve outlet (17) can be connected to the second pressure chamber (8) via a connecting channel (19) and a check valve (20), the check valve (20) opening in the direction of the second pressure chamber (8). Druckgasbehälter (21) zur Bevorratung von Wasserstoff, umfassend ein Absperrventil (1) nach einem der Ansprüche, wobei der erste und der zweite Druckraum (7, 8) des Absperrventils (1) von einem Speicherdruck beaufschlagt werden, der in einem Speichervolumen (24) des Druckgasbehälters (21) herrscht.Compressed gas tank (21) for storing hydrogen, comprising a shut-off valve (1) according to one of the claims, wherein the first and the second pressure chamber (7, 8) of the shut-off valve (1) are acted upon by a storage pressure which is present in a storage volume (24) of the compressed gas tank (21) prevails.
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