DE112016006365T5

DE112016006365T5 - Stromregelventil

Info

Publication number: DE112016006365T5
Application number: DE112016006365.2T
Authority: DE
Inventors: Makoto Fukui; Mamoru Yoshioka; Naruto Ito; Takashige INAGAKI; Kasumi Mishima
Original assignee: Aisan Industry Co Ltd
Current assignee: Aisan Industry Co Ltd
Priority date: 2016-02-04
Filing date: 2016-12-22
Publication date: 2018-10-11
Also published as: JP2017137942A; CN108603604A; US10408352B2; US20180320790A1; WO2017134956A1; JP6612142B2; CN108603604B

Abstract

Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Stromregelventil, das einen Ventilsitz mit einer Ventilöffnung und eine an einem Rand der Ventilöffnung ausgebildeten Sitzfläche umfasst, ein Ventilelement, das an einem Außenumfang mit einer der Sitzfläche entsprechenden Dichtfläche ausgebildet ist, und eine sich drehende Welle, mit der das Ventilelement integral bereitgestellt ist, wobei die Mittelachse der sich drehenden Welle exzentrisch von der Mittelachse der Ventilöffnung in der radialen Richtung der Ventilöffnung angeordnet ist, und wobei die Dichtfläche exzentrisch von der Mittelachse der sich drehenden Welle in Richtung der Erstreckungsrichtung der Mittelachse des Ventilelements angeordnet ist, wobei: das Stromregelventil ein die Bewegungsrichtung des Ventilelements regulierendes Teil aufweist, um die Drehung des Ventilelements, das sich zusammen mit der sich drehenden Welle um die Mittelachse der sich drehenden Welle dreht, zu stoppen und danach das Ventilelement zum Ventilsitz hin zu bewegen und zugleich die relative Drehung des Ventilelements um die exzentrische Achse, die exzentrisch von der Mittelachse der sich drehenden Welle ist, in Bezug auf die sich drehende Welle, die sich um die Mittelachse der sich drehenden Welle dreht, zu bewirken.

Description

Name der Erfindung
Stromregelventil
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Stromregelventil, in dem ein Ventilelement untergebracht ist, welches ein Drehzentrum (eine drehbare Welle) aufweist, das exzentrisch von einer Mitte einer Ventilöffnung angeordnet ist und wobei eine Dichtfläche des Ventilelements exzentrisch von der drehbaren Welle angeordnet ist.
Stand der Technik
Patentdokument 1 zeigt eine Absperrklappe, die so ausgebildet ist, dass die Drehung einer drehbaren Welle die Drehung eines Exzenters um 180 Grad bewirkt, so dass durch eine Schraubenfeder Druck auf eine Ventilwelle ausgeübt wird, um eine Ventilplatte gegen einen Ventilsitz zu drücken, während das Ventil aus einer vollständig geöffneten Position geschlossen wird.
Dokumente des Standes der Technik
Patentdokumente
Patentdokument 1: Japanische Gebrauchsmusteranmeldung mit der Veröffentlichungsnummer S50(1975)-23733A
Zusammenfassung der Erfindung
Mit der Erfindung zu lösende Aufgaben
Bei der in Patentdokument 1 offenbarten Absperrklappe wird die Ventilplatte jedoch gedreht und gegen den Ventilsitz gedrückt, und diese Drehung der Ventilplatte auf dem Ventilsitz und dessen Umgebung kann zu einem Abrieb zwischen dem Ventilsitz und der Ventilplatte führen.
Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht der Umstände zur Lösung des oben genannten Problems gemacht und hat den Zweck, ein Stromregelventil bereitzustellen, das das Auftreten von Abrieb zwischen dem Ventilsitz und dem Ventilelement, der durch die Drehung des Ventilelements auf dem Ventilsitz und dessen Umgebung verursacht wird, einschränken kann.
Lösung der Aufgabe
Um die oben genannte Aufgabe zu lösen, sieht ein Aspekt der Erfindung ein Stromregelventil (auch als Durchflussventil bezeichnet) vor, das umfasst: einen Ventilsitz mit einer Ventilöffnung und einer an einem Rand der Ventilöffnung ausgebildeten Sitzfläche; ein Ventilelement, das an einem Außenumfang mit einer der Sitzfläche entsprechenden Dichtfläche ausgebildet ist; und eine drehbare Welle, die mit dem Ventilelement integral bereitgestellt ist, wobei die drehbare Welle eine Mittelachse aufweist, die exzentrisch von einer Mittelachse der Ventilöffnung in einer radialen Richtung der Ventilöffnung angeordnet ist, und wobei die Dichtfläche exzentrisch von der Mittelachse der drehbaren Welle hin zu einer Erstreckungsrichtung einer Mittelachse des Ventilelements angeordnet ist, wobei das Stromregelventil weiter ein die Bewegungsrichtung des Ventilelements beschränkendes Teil aufweist, das ausgebildet ist die Drehung des Ventilelements, das zusammen mit der drehbaren Welle um die Mittelachse der drehbaren Welle drehbar ist, zu stoppen und danach das Ventilelement um eine exzentrische Achse, die exzentrisch von der Mittelachse der drehbaren Welle angeordnet ist, relativ in Bezug auf die drehbaren Welle zu drehen, die um die Mittelachse der drehbaren Welle drehbar ist, so dass sich das Ventilelement zum Ventilsitz hin bewegt.
Gemäß dem obigen Aspekt kann sich das Ventilelement, während ein geöffneter Ventilzustand in einen vollständig geschlossenen Zustand geändert wird, zu dem Ventilsitz hin bewegen, nachdem das Ventilelement aufhört sich zu drehen. Dadurch wird eine Einschränkung des Abriebs zwischen dem Ventilsitz und dem Ventilelement erzielt, der durch Drehung des Ventilelementes auf dem Ventilsitz und dessen Umgebung verursacht wird. Weiterhin wird das Ventilelement fest gegen den Ventilsitz gepresst, wodurch die Dichtwirkung zwischen dem Ventilsitz und dem Ventilelement verbessert wird. Dementsprechend ist ein Durchflusskanal im vollständig geschlossenen Zustand sicher abgedichtet.
Bei dem obigen Aspekt umfasst das Stromregelventil vorzugsweise: einen Anschlag zum Definieren eines Bereichs einer relativen Drehung des Ventilelementes, das dazu ausgebildet ist, sich um die exzentrische Achse in Bezug auf die drehbare Welle zu drehen; und eine Feder, die zwischen der drehbaren Welle und dem Ventilelement vorgesehen ist, um das Ventilelement in Richtung des Anschlags zu drücken, wobei das die Bewegungsrichtung des Ventilelements beschränkende Teil einen Teil des Ventilsitzes bildet und einen Lippenabschnitt aufweist, der so ausgebildet ist, dass er durch das Ventilelement gedrückt und gebogen wird wenn sich das Ventilelement zum Ventilsitz hin bewegt, und wobei eine Federkraft, die in dem Lippenabschnitt erzeugt wird wenn der Lippenabschnitt gebogen wird, größer ist als eine Drückkraft der Feder, die das Ventilelement in Richtung des Anschlags drückt.
Gemäß obigen Aspekt kann sich das Ventilelement unter Beibehaltung seiner Stellung zum Ventilelement hin bewegen. Dadurch wird die Dichtwirkung zwischen dem Ventilsitz und dem Ventilelement verbessert.
Vorzugsweise ist bei obigen Aspekt zu einem Drehstoppzeitpunkt, wenn das die Bewegungsrichtung des Ventilelements beschränkende Teil die Drehung des Ventilelementes stoppt, die exzentrische Achse in einer ersten Position angeordnet, die eine dem Ventilsitz gegenüberliegende Seite bezüglich einer horizontalen Geraden, die sich durch die Mittelachse der drehbaren Welle und parallel zu einer radialen Richtung des Ventilelements erstreckt, ist, und zu einem Anschlagskontaktzeitpunkt nach dem Drehstoppzeitpunkt, wenn das die Bewegungsrichtung des Ventilelements beschränkende Teil das Ventilelement zum Ventilsitz bringt, um das Ventilelement mit dem Anschlag in Kontakt zu bringen, ist die exzentrische Achse in einer zweiten Position auf einer Seite nahe dem Ventilsitz bezüglich der horizontalen Geraden angeordnet.
Gemäß obigen Aspekt kann das Ventilelement weiter sicher gegen den Ventilsitz gepresst werden, wodurch die Dichtwirkung zwischen dem Ventilsitz und dem Ventilelement weiter verbessert wird.
Bei obigen Aspekt umfasst das Stromregelventil vorzugsweise ein Lager zum Abstützen der drehbaren Welle und die drehbare Welle weist einen zulässigen Bewegungsbetrag einer relativen Bewegung in radialer Richtung der drehbaren Welle bezüglich des Lagers auf, wobei der zulässige Bewegungsbetrag größer ist als ein Bewegungsbetrag bei Bewegung der drehbaren Welle in radialer Richtung der drehbaren Welle wenn sich die exzentrische Achse zwischen der ersten Position und der zweiten Position bewegt.
Gemäß obigen Aspekt kann sich die drehbare Welle ohne Einschränkung durch das Lager in der radialen Richtung der drehbaren Welle bewegen. Somit schränkt die Bewegung der drehbaren Welle die Bewegung des Ventilelements ein und verhindert so ein Verrutschen des Ventilelements mit dem Ventilsitz.
Vorzugsweise ist der Anschlag bei obigen Aspekt ein integral mit der drehbaren Welle ausgebildeter Vorsprung.
Gemäß obigen Aspekt verringert sich die Anzahl der Komponenten und eine Kostenreduzierung wird erzielt.
Vorzugsweise ist bei obigen Aspekt das die Bewegungsrichtung des Ventilelements beschränkende Teil ein vorstehendes Teil, das von einer Seite des Ventilsitzes zu dem Ventilelement hin vorsteht, und das vorstehende Teil umfasst einen Führungsabschnitt, der dazu ausgebildet ist, mit einem distalen Ende in einer Drehrichtung des Ventilelements in Kontakt zu stehen, wenn das Ventilelement, das sich zusammen mit der drehbaren Welle um die Mittelachse der drehbaren Welle gedreht hat, aufhört zu drehen, und der dazu ausgebildet ist, das Ventilelement in seiner Bewegung zum Ventilsitz führen, während sich das Ventilelement um die exzentrische Achse relativ in Bezug auf die drehbare Welle dreht und sich zum Ventilsitz bewegt.
Gemäß obigen Aspekt führt der Führungsabschnitt eine Bewegung des Ventilelements und schränkt so den Abrieb zwischen dem Ventilsitz und dem Ventilelement, welcher durch die Drehung des Ventilelements auf dem Ventilsitz und dessen Umgebung verursacht wird, ein.
Wirkungen der Erfindung
Ein Stromregelventil gemäß vorliegender Erfindung kann eine Einschränkung des Abriebs zwischen einem Ventilsitz und einem Ventilelement, welcher durch Drehung des Ventilelements auf dem Ventilsitz und dessen Umgebung verursacht wird, bewirken.
Figurenliste

1 zeigt eine Ansicht eines Stromregelventils der vorliegenden Ausführungsform von vorne;
2 zeigt eine Ansicht des Stromregelventils der vorliegenden Ausführungsform von oben;
3 zeigt eine perspektivische, teilweise im Schnitt dargestellte Ansicht einer Ventileinheit in einem vollständig geschlossenen Zustand;
4 zeigt eine perspektivische, teilweise im Schnitt dargestellte Ansicht einer Ventileinheit in einem geöffneten Zustand;
5 zeigt eine Ansicht eines Ventilsitzes, eines Ventilelements und einer drehbaren Welle in dem vollständig geschlossenen Zustand von der Seite;
6 zeigt eine im Schnitt dargestellte Ansicht entlang der Linie A-A in 5;
7 zeigt eine im Schnitt dargestellte Ansicht entlang der Linie B-B in 1;
8 zeigt eine im Schnitt dargestellte Ansicht entlang der Linie C-C in 1;
9 zeigt eine im Schnitt dargestellte Ansicht entlang der Linie D-D in 8;
10 ist eine schematische Ansicht, die den geöffneten Zustand in einer Querschnittsposition entlang der Linie E-E in 8 zeigt;
11 ist eine schematische Ansicht, die einen gesetzten Zustand in der Querschnittsposition entlang einer Linie E-E in 8 zeigt;
12 ist eine schematische Ansicht, die den vollständig geschlossenen Zustand in der Querschnittsposition entlang einer Linie E-E in 8 zeigt;
13 ist eine erläuternde Ansicht, die eine Position einer exzentrischen Achse in dem gesetzten Zustand und dem vollständig geschlossenen Zustand zeigt;
14 zeigt schematisch eine strukturelle Ansicht eines Brennstoffzellensystems; und
15 zeigt schematisch eine Ansicht eines Brennstoffzellensystems gemäß einer beispielhaften Weiterbildung.

Ausführungsform der Erfindung
Eine detaillierte Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform eines Stromregelventils 1 wird erläutert. Wie unten beschrieben, ist das Stromregelventil 1 beispielsweise als ein Einbauventil 181 (siehe 14) in einem Luftsystem 113 eines Brennstoffzellensystems 101 ausgebildet.
Wie in 1 und 2 gezeigt, umfasst das Stromregelventil 1 eine Ventileinheit 2 und eine Antriebsmechanismuseinheit 3. Die Antriebseinheit 2 umfasst einen Rohrabschnitt 12 (siehe 7), der mit einem Durchflusskanal 11 versehen ist, der ein Durchströmen eines Fluids durch diesen hindurch erlaubt. In diesem Durchflusskanal 11 sind ein Ventilsitz 13, ein Ventilelement 14 und eine drehbare Welle 15 (siehe 3 und weitere) angeordnet. Die Antriebsmechanismuseinheit 3 ist mit einem Motor 32 und einer Geschwindigkeitsverringerungsvorrichtung 33 versehen (siehe 7). Die Antriebsmechanismuseinheit 3 überträgt eine Antriebskraft von dem Motor 32 auf die drehbare Welle 15.
Wie in 3 und 4 gezeigt, ist der Durchflusskanal 11 mit einem gestuften Abschnitt 10 ausgebildet, in dem der Ventilsitz 13 durch Presspassung fixiert ist. Der Ventilsitz 13 hat eine ringförmige Form mit einer Ventilöffnung 16 in der Mitte. An einem Rand der Ventilöffnung 16 ist eine ringförmige Sitzfläche 17 ausgebildet. Das Ventilelement 14 weist eine runde Scheibenform auf mit einer ringförmigen Dichtfläche 18 an einem Außenumfang des Ventilelements 14, wobei die Dichtfläche 18 der Sitzfläche 17 entspricht. Das Ventilelement 14 ist an der drehbaren Welle 15 befestigt und zusammen mit der drehbaren Welle 15 bewegbar.
Wie in 5 und 6 gezeigt, erstreckt sich eine Wellenachse Ls als eine Mittelachse der drehbaren Welle 15 parallel zu einer Durchmesserrichtung des Ventilelements 14 (insbesondere in einer Durchmesserrichtung eines kreisscheibenförmigen Teils des Ventilelements 14) und ist exzentrisch oder versetzt von einer Mittelachse Lh der Ventilöffnung 16 in einer radialen Richtung der Ventilöffnung 16 angeordnet. Die Dichtfläche 18 des Ventilelementes 14 ist exzentrisch von der Wellenachse Ls in Richtung einer Erstreckungsrichtung der Mittelachse Lv des Ventilelementes 14 angeordnet. Das Stromregelventil 1 besteht somit aus einem doppelt exzentrischen Ventil.
Wie in 7 und 8 gezeigt, ist ein Ventilgehäuse 35 aus Metall oder Kunstharz mit dem Durchflusskanal 11 und dem Rohrabschnitt 12 bereitgestellt. Ein Endrahmen 36 aus Metall oder Kunstharz verschließt ein offenes Ende des Ventilgehäuses 35. Das Ventilelement 14 und die drehbare Welle 15 sind in dem Ventilgehäuse 35 vorgesehen. Die drehbare Welle 15 weist an ihrem distalen Ende einen Stift 15a auf. Genauer gesagt ist der Stift 15a an einem Ende der drehbaren Welle 15 (auf einer Seite nahe dem Ventilelement 14) in Richtung der Wellenachse Ls vorgesehen. Ein Durchmesser des Stiftes 15a ist kleiner als ein Durchmesser eines von dem Stift 15a verschiedenen Abschnitts der drehbaren Welle 15. Am anderen Ende der drehbaren Welle 15 (auf einer Seite nahe dem Hauptgetriebe 41) in Richtung der Wellenachse Ls ist ein proximaler Endabschnitt 15b vorgesehen.
Die drehbare Welle 15 hat ein freies Ende an der distalen Endseite, wo der Stift 15a vorgesehen ist, so dass das distale Ende in den Durchflusskanal 11 des Rohrabschnitts 12 eingebracht und vorgesehen ist. Die drehbare Welle 15 wird von einer freitragenden Konstruktion mit einem ersten Lager 37 und einem zweiten Lager 38 und gegenüber dem Ventilgehäuse 35 durch das erste Lager 37 und das zweite Lager 38 drehbar getragen. Das erste Lager 37 und das zweite Lager 38 bestehen jeweils aus einem Kugellager. Das erste Lager 37 und das zweite Lager 38 sind an entsprechenden Stellen zwischen dem Ventilelement 14 und dem Hauptgetriebe 41 entlang der Wellenachse Ls vorgesehen, um die drehbare Welle 15 drehbar zu lagern. Das erste Lager 37 liegt näher am Hauptgetriebe 41 als das zweite Lager 38. Das Ventilelement 14 ist an dem Stift 15a, der an dem distalen Ende der drehbaren Welle 15 ausgebildeten ist, befestigt und ist in dem Durchflusskanal 11 angeordnet.
Wie in 7 und 8 gezeigt, ist das Hauptgetriebe 41 am proximalen Endabschnitt 15b der drehbaren Welle 15 befestigt. Zwischen dem Ventilgehäuse 35 und dem Hauptgetriebe 41 ist eine Rückstellfeder 40 zum Erzeugen einer Rückstellfederkraft vorgesehen. Die Rückstellfederkraft ist eine Kraft zum Drehen der drehbaren Welle 15 in eine Ventilschließrichtung, sowie eine Kraft zum Drücken des Ventilelements 14 in die Ventilschließrichtung. Weiterhin ist das Hauptgetriebe 41 integral mit der drehbaren Welle 15 ausgebildet, um die im Motor 32 erzeugte Antriebskraft aufzunehmen.
Der Motor 32 erzeugt eine Antriebskraft, um die drehbare Welle 15 um die Wellenachse Ls zu drehen. Wie in 7 gezeigt, ist der Motor 32 über die Geschwindigkeitsverringerungsvorrichtung 33 an die drehbare Welle 15 antreibend gekoppelt, um die Antriebskraft auf die drehbare Welle 15 zu übertragen. Genauer gesagt ist ein Motorgetriebe 43 am Motor 32 befestigt. Um die Antriebskraft zu übertragen ist dieses Motorgetriebe 43 über ein Zwischengetriebe 42 mit dem Hauptgetriebe 41 gekoppelt.
Das Zwischengetriebe 42 wird vom Ventilgehäuse 35 über eine Stiftachse 44 drehbar gelagert. Das Zwischengetriebe 42 ist antriebsmäßig mit dem Hauptgetriebe 41 und dem Motorgetriebe 43 verbunden. Das Hauptgetriebe 41, das Zwischengetriebe 42 und das Motorgetriebe 43, die die Geschwindigkeitsverringerungsvorrichtung 33 bilden, sind jeweils aus Harz gefertigt.
Bei dem wie oben ausgebildeten Stromregelventil 1 dreht sich die drehbare Welle 15 um die Wellenachse Ls, wenn die Antriebskraft vom Motor 32 über die Geschwindigkeitsverringerungsvorrichtung 33 auf die drehbare Welle 15 übertragen wird. Diese Konfiguration bringt das Stromregelventil 1 in den vollständig geschlossenen Zustand, in dem die Dichtfläche 18 des Ventilelements 14 mit der Sitzfläche 17 des Ventilsitzes 13 in Berührung kommt (siehe 3) oder in den geöffneten Zustand (den vollständig geöffneten Zustand), in dem die Dichtfläche 18 des Ventilelements 14 am weitesten von der Sitzfläche 17 entfernt liegt (siehe 4).
Das Stromregelventil 1 der vorliegenden Ausführungsform umfasst eine Lippendichtung 51, wie in 6 und weiteren Figuren gezeigt. Die Lippendichtung 51 bildet einen Teil des Ventilsitzes 13 und umfasst einen mit der Sitzfläche 17 ausgebildeten Lippenabschnitt 52. Wie weiter unten ausgeführt, wird dieser Lippenabschnitt 52 durch das Ventilelement 14 gedrückt und gebogen, wenn sich das Ventilelement 14 zu dem Ventilsitz 13 bewegt. Die Lippendichtung 51 entspricht einem Beispiel für „ein die Bewegungsrichtung des Ventilelements beschränkendes Teil“ gemäß vorliegender Erfindung.
Das Ventilelement 14 kann sich relativ zur drehbaren Welle 15 um eine exzentrische Achse Le drehen (siehe 6 und weitere), die als Mittelachse des Stifts 15a exzentrisch von der Wellenachse Ls vorgesehenen ist. Die drehbare Welle 15 ist, wie in 9 gezeigt, mit einem Anschlag 53 versehen, der ein einstückig mit der drehbaren Welle 15 ausgebildeter Vorsprung ist und der aus einem säulenförmigen Abschnitt der drehbaren Welle 15, der von dem ersten Lager 37 und dem zweiten Lager 38 getragen wird, in Richtung des Stifts 15a vorsteht. Der Anschlag 53 weist eine erste Seite 61 und eine zweite Seite 62 auf, die dazu ausgebildet sind, dem Ventilelement 14 zugewandt zu sein. Der Anschlag 53 definiert einen zulässigen Bereich einer relativen Drehung des Ventilelementes 14 um die exzentrische Achse Le in Bezug auf die drehbare Welle 15. Genauer gesagt wird das Ventilelement 14 in seiner weiteren Drehung um die exzentrische Achse Le in Bezug auf die drehbare Welle 15 eingeschränkt, wenn das Ventilelement 14 mit der ersten Seite 61 oder der zweiten Seite 62 des Anschlags 53 in Berührung kommt. Mit anderen Worten kann sich das Ventilelement 14 relativ um die exzentrische Achse Le in Bezug auf die drehbare Welle 15 in einem Bereich zwischen einer Stellung, in der das Ventilelement 14 mit der ersten Seite 61 des Anschlags 53 in Berührung kommt, und einer Stellung, in der das Ventilelement 14 mit der zweiten Seite 62 des Anschlags 53 in Berührung kommt, drehen. 9 zeigt einen Zustand, in dem das Ventilelement 14 mit der zweiten Seite 62 des Anschlags 53 in Berührung ist.
Wie in 5 und 6 gezeigt, umfasst das Stromregelventil 1 eine Feder 54 als eine Schraubenfeder aus Draht, der spiralförmig aufgewickelt ist. Die Feder 54 ist zwischen dem Ventilelement 14 und der drehbaren Welle 15 vorgesehen. Genauer gesagt ist ein Endabschnitt des die Feder 54 bildenden Drahtes mit dem Ventilelement 14 und der andere Endabschnitt des die Feder 54 bildenden Drahtes mit der drehbaren Welle 15 verbunden. Die Feder 54 drückt das Ventilelement 14 zum Anschlag 53.
Bei dem Stromregelventil 1 mit der obigen Konfiguration der vorliegenden Ausführungsform wird im Folgenden der Betrieb des Ventils während des Wechsels vom geöffneten in den vollständig geschlossenen Zustand beschrieben.
Im geöffneten Zustand wird das Ventilelement 14 durch eine Drückkraft Fs der Feder 54 in Richtung der ersten Seite 61 des Anschlags 53 der drehbaren Welle 15 gedrückt, wie in 10 gezeigt. Somit ist eine Stirnfläche 14a des Ventilelementes 14 mit der ersten Seite 61 des Anschlags 53 in Kontakt. Wie in 10 gezeigt, ist die Stirnfläche 14a des Ventilelementes 14 eine Stirnfläche eines scheibenartigen Teils des Ventilelementes 14, die dem Stift 15a der Drehwelle 15 zugewandt ist.
Wenn sich die Drehwelle 15 durch eine Antriebskraft Fm des Motors 32 um die Wellenachse Ls dreht, dreht sich das Ventilelement 14 integral mit der drehbaren Welle 15 um die Wellenachse Ls. Danach wird das Ventilelement 14 mit dem Lippenabschnitt 52 der Lippendichtung 51 in Kontakt gebracht, wie in 11 gezeigt. Das Ventilelement 14 ist entsprechend in seiner integralen Drehung mit der drehbaren Welle 15 um die Wellenachse Ls eingeschränkt. Die Lippendichtung 51 stoppt somit die Drehung des Ventilelements 14, das sich zusammen mit der Drehachse 15 um die Wellenachse Ls gedreht hat, wenn das Ventilelement 14 mit dem Lippenabschnitt 52 in Berührung kommt. Das Stromregelventil 1 ist sich zu diesem Zeitpunkt im gesetzten Zustand, und dieser Zustand entspricht einem „Drehstoppzeitpunkt“ der vorliegenden Erfindung.
Zu diesem Drehstoppzeitpunkt ist die Stirnfläche 14a des Ventilelements in Kontakt mit der ersten Seite 61 des Anschlags 53 der drehbaren Welle 15 und die exzentrische Achse Le ist in einer ersten Position P1 auf einer dem Ventilsitz 13 abgewandten Seite (eine dem Ventilsitz 13 gegenüberliegende Seite) in Bezug auf eine horizontale Gerade Lx, die sich durch die Wellenachse Ls und parallel zu einer radialen Richtung des Ventilelementes 14 erstreckt. Weiterhin ist eine Gerade L1, die die Wellenachse Ls und die exzentrische Achse Le verbindet, um einen Winkel θ1 zur horizontalen Geraden Lx geneigt.
Wenn sich die drehbare Welle 15 durch die Antriebskraft Fm des Motors 32 weiter um die Wellenachse Ls dreht, dreht sich das Ventilelement 14 nicht integral mit der drehbaren Welle 15 um die Wellenachse Ls, sondern bewegt sich zu dem Ventilsitz 13, wie in 12 gezeigt. Durch diese Bewegung kommt die Stirnseite 14a des Ventilelementes 14 mit der zweiten Seite 62 des Anschlags 53 der drehbaren Welle 15 in Berührung. Genauer gesagt verhindert die Lippendichtung 51, dass sich das Ventilelement 14 integral mit der drehbaren Welle 15 um die Wellenachse Ls dreht, so dass sich das Ventilelement 14 stattdessen um die exzentrische Achse Le relativ in Bezug auf die sich um die Wellenachse Ls drehenden Welle 15 dreht. Die Drehung der drehbaren Welle 15 um die Wellenachse Ls führt zu einer Bewegung der exzentrischen Achse Le in Richtung Ventilsitz 13. Diese Bewegung führt dazu, dass sich das Ventilelement 14 zum Ventilsitz 13 hin bewegt und somit kommt die Stirnseite 14a des Ventilelements 14 mit der zweiten Seite 62 des Anschlags 53 in Kontakt. Das Stromregelventil 1 ist zu diesem Zeitpunkt im vollständig geschlossenen Zustand, und dieser Zustand entspricht einem „Anschlagskontaktzeitpunkt“ der vorliegenden Erfindung.
Die Lippendichtung 51 stoppt somit die Drehung des Ventilelements 14, das sich zusammen mit der Drehwelle 15 um die Wellenachse Ls gedreht hat. Anschließend dreht sich das Ventilelement 14 um die exzentrische Achse Le relativ in Bezug auf die sich um die Wellenachse Ls drehende drehbare Welle 15, so dass sich das Ventilelement 14 zum Ventilsitz 13 hin bewegt.
Während des obigen Vorgangs ist eine Federkraft des Lippenabschnitts 52, die beim Drücken und Biegen des Lippenabschnitts 52 durch das Ventilelement 14 entsteht, größer als die Drückkraft Fs der Feder 54, die das Ventilelement 14 zum Anschlag 53 hin drückt. Entsprechend bewegt sich das Ventilelement 14 unter Beibehaltung seiner Stellung auf den Ventilsitz 13 zu, wenn das Ventilelement 14 mit der Lippendichtung 51 in Berührung kommt. Die Drückkraft Fs wird zu diesem Zeitpunkt in eine Richtung entgegengesetzt zu einer in 10 und 11 gezeigten Richtung aufgebracht.
Des Weiteren ist die exzentrische Achse Le in einer zweiten Position P2 auf einer dem Ventilsitz 13 zugewandten Seite bezüglich der horizontalen Geraden Lx, wie in 12 gezeigt. Die die Wellenachse Ls und die exzentrischen Achse Le verbindende Gerade L1 ist um einen Winkel θ2 zur horizontalen Geraden Lx geneigt. Der Winkel θ1 ist vorzugsweise gleich dem Winkel θ2.
Wie in 13 gezeigt, wird eine theoretische Bahn TRo der exzentrischen Achse Le während eines Zeitraums vom gesetzten Zustand (ein in 11 gezeigter Zustand), in dem das Ventilelement 14 mit dem Lippenabschnitt 52 der Lippendichtung 51 in Kontakt ist, bis zum vollständig geschlossenen Zustand (ein in 12 gezeigter Zustand) des Stromregelventils 1 als eine Kreisbogenform erachtet. Dies bedeutet genauer gesagt, dass sich das Ventilelement 14 theoretisch relativ zur Lippendichtung 51 bewegt und mit der Lippendichtung 51 um einen Bewegungsbetrag X in Richtung der horizontalen Geraden Lx in 13 rutscht. Tatsächlich aber verhindert das Auftreten einer Reibungskraft zwischen dem Ventilelement 14 und der drehbaren Welle 15 das Rutschen des Ventilelements 14 mit der drehbaren Welle 15.
In der vorliegenden Ausführungsform ist ein Spielbetrag δ (siehe 13) des ersten Lagers 37 und des zweiten Lagers 38, der als ein relativer Bewegungsbetrag der sich in radialer Richtung der drehbaren Welle 15 bewegenden drehbaren Welle 15 in Bezug auf das erste Lager 37 und das zweite Lager 38 definiert ist, größer als der Bewegungsbetrag X gewählt. Dies führt zu einer Beschränkung des Rutschens des Ventilelements 14 und der Lippendichtung 51 und führt auch zu einer Gegenbewegung der drehbaren Welle 15 in radialer Richtung um den Bewegungsbetrag X in der vorliegenden Ausführung. Dementsprechend ist eine tatsächliche Bahn TR der exzentrischen Achse Le, wenn sich die exzentrische Achse Le von der ersten Position P1 in die zweite Position P2 bewegt, nicht kreisförmig, sondern geradlinig dargestellt, wie in 13 gezeigt. Das Ventilelement 14 und die Lippendichtung 51 werden somit vom Rutschen abgehalten. In 13 entspricht ein Abstand zwischen der ersten Position P1 und der zweiten Position P2 einem Drückbetrag, um den das Ventilelement 14 auf den Ventilsitz 13 (genauer gesagt die Lippendichtung 51) drückt.
Das Stromregelventil 1 der vorliegenden Ausführungsform umfasst zwei Lager, das erste Lager 37 und das zweite Lager 38, aber alternativ kann auch ein Lager anstelle des ersten Lagers 37 und des zweiten Lagers 38 bereitgestellt sein, oder es können drei oder mehr Lager bereitgestellt sein.
Das Stromregelventil 1 der vorliegenden Ausführungsform umfasst wie oben beschriebene die Lippendichtung 51. Diese Lippendichtung 51 ist dazu ausgebildet, die Drehung des sich zusammen mit der drehbaren Welle 15 um die Wellenachse Ls drehenden Ventilelements 14 zu stoppen und das Ventilelement 14 dazu zu bringen, sich relativ in Bezug auf die drehbare Welle 15, welche sich um die Wellenachse Ls gedreht hat, um die exzentrische Achse Le zu drehen. Entsprechend bewegt sich das Ventilelement 14 zu dem Ventilsitz 13 hin.
Wie oben erwähnt, hört das Ventilelement 14 bei dem Übergang vom geöffneten in den vollständig geschlossenen Zustand auf sich zu drehen und bewegt sich dann zu dem Ventilsitz 13 hin. Dadurch wird eine Einschränkung des Abriebs zwischen dem Ventilsitz 13 (insbesondere der Lippendichtung 51) und dem Ventilelement 14, der durch die Drehbewegung des Ventilelements 14 auf dem Ventilsitz 13 und dessen Umgebung verursacht wird, erzielt. Weiterhin kann das Ventilelement 14 fest gegen den Ventilsitz 13 gedrückt werden, wodurch die Dichtwirkung zwischen dem Ventilsitz 13 und dem Ventilelement 14 verbessert wird. Daher ist der Durchflusskanal 11 im vollständig geschlossenen Zustand sicher abgedichtet.
In der vorliegenden Ausführungsform umfasst das Stromregelventil 1 den Anschlag 53, um einen zulässigen Bereich zu definieren, in dem sich das Ventilelemente 14 um die exzentrische Achse Le relativ in Bezug auf die drehbare Welle 15 drehen kann, sowie die zwischen dem Ventilelement 14 und der drehbaren Welle 15 vorgesehene Feder 54, um das Ventilelement 14 in Richtung des Anschlags 53 zu drücken. Die Lippendichtung 51 ist mit dem Lippenabschnitt 52 ausgebildet, der durch das Ventilelement 14 gedrückt und gebogen wird, während sich das Ventilelement 14 zum Ventilsitz 13 hin bewegt. Die beim Biegen des Lippenabschnitts 52 erzeugte Federkraft des Lippenabschnitts 52 ist größer als die Drückkraft Fs der Feder 54, die das Ventilelement 14 in Richtung des Anschlags 53 drückt. Somit bewegt sich das Ventilelement 14 unter Beibehaltung seiner Stellung zum Ventilsitz 13 hin, wenn das Ventilelement 14 mit der Lippendichtung 51 in Kontakt kommt. Dadurch wird die Dichtwirkung zwischen dem Ventilsitz 13 und dem Ventilelement 14 erhöht.
In der vorliegenden Ausführungsform ist die exzentrische Achse Le zu dem Drehstoppzeitpunkt, wenn die Lippendichtung 51 die Drehung des Ventilelements 14 stoppt, d.h. im gesetzten Zustand, in der ersten Position P1 auf einer dem Ventilsitz 13 gegenüberliegenden Seite bezüglich der horizontalen Geraden Lx. Zu dem Anschlagskontaktzeitpunkt nach dem Drehstoppzeitpunkt, wenn die Lippendichtung 51 das Ventilelement 14 in Richtung Ventilsitz 13 bringt und das Ventilelement 14 mit der zweiten Seite 62 des Anschlags 53 in Kontakt kommt, d.h. im vollständig geschlossenen Zustand, ist die exzentrische Achse Le in der zweiten Position P2 auf einer Seite nahe dem Ventilsitz 13 in Bezug auf die horizontale Gerade Lx. Das Ventilelement 14 bewegt sich somit weiter zum Ventilsitz 13, nachdem es mit der Lippendichtung 51 in Kontakt kommt. Dadurch wird eine Verbesserung der Dichtwirkung zwischen dem Ventilsitz 13 und dem Ventilelement 14 erzielt.
In der vorliegenden Ausführungsform ist der Spielbetrag δ des ersten Lagers 37 und des zweiten Lagers 38 größer als der Bewegungsbetrag der drehbaren Welle 15, die sich in radialer Richtung bewegt während sich die exzentrische Achse von der ersten Position P1 zur zweiten Position P2 bewegt. Dadurch wird eine Bewegung der drehbaren Welle 15 in radialer Richtung ohne Einschränkung durch das erste Lager 37 und das zweite Lager 38 erzielt, wenn das Stromregelventil 1 aus dem gesetzten Zustand in den vollständig geschlossenen Zustand gebracht wird. Folglich wird eine durch die Bewegung der drehbaren Welle 15 verursachte Bewegung des Ventilelementes 14 verhindert und somit das Verrutschen des Ventilelementes 14 mit der Lippendichtung 51 verhindert.
Weiterhin ist der Anschlag 53 in der vorliegenden Ausführungsform ein einstückig mit der drehbaren Welle 15 ausgebildeter Vorsprung. Dieser integrale Aufbau verringert die Anzahl der Komponenten, wodurch eine Kostenreduzierung erzielt wird.
Im Folgenden wird ein Anwendungsbeispiel für das Stromregelventil 1 der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Das Stromregelventil 1 der vorliegenden Ausführungsform ist z.B. als ein Einbauventil 181 eines Luftsystems 113 in einem Brennstoffzellensystem 101 ausgebildet, das weiter unten erklärt wird. Das Brennstoffzellensystem 101 wird im Folgenden beschrieben.
Das Brennstoffzellensystem 101 ist in einem Elektroauto eingebaut und dient zur Stromversorgung eines Antriebsmotors (nicht gezeigt) für das Elektroauto. Das Brennstoffzellensystem 101 umfasst eine Brennstoffzelle (einen Brennstoffzellenstapel, FC-stack) 11, ein Wasserstoffsystem 112 und das Luftsystem 113, wie in 14 gezeigt.
Die Brennstoffzelle 111 erzeugt Strom bei Erhalt der zugeführten Brenngases und des zugeführten Oxidationsgases. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Brenngas Wasserstoffgas und das Oxidationsgas ist Luft. Genauer gesagt ist die Brennstoffzelle 111 so ausgebildet, dass sie bei Erhalt von von dem Wasserstoffsystem 112 zugeführtem Wasserstoffgas und von dem Luftsystem 113 zugeführter Luft elektrischen Strom erzeugt. Die in der Brennstoffzelle 111 erzeugte elektrische Energie wird über einen Wechselrichter (nicht gezeigt) einem Antriebsmotor (nicht gezeigt) zugeführt.
Das Wasserstoffsystem 112 ist an einer Anodenseite der Brennstoffzelle 111 vorgesehen. Dieses Wasserstoffsystem 112 umfasst einen Wasserstoffzufuhrkanal 121, einen Wasserstoffabfuhrkanal 122 und einen Füllkanal 123. Der Wasserstoffzufuhrkanal 121 ist ein Durchflusskanal zum Zuführen von Wasserstoffgas aus einem Wasserstofftank 131 in die Brennstoffzelle 111. Der Wasserstoffabfuhrkanal 122 ist ein Durchflusskanal zum Abführen von abzuführendem Wasserstoffgas aus der Brennstoffzelle 111 (im Folgenden entsprechend „Wasserstoff-Abgas“ genannt). Der Füllkanal 123 ist ein Durchflusskanal zum Einfüllen von Wasserstoffgas in den Wasserstofftank 131 durch eine Einfüllöffnung 151.
Das Wasserstoffsystem 112 umfasst am Wasserstoffzufuhrkanal 121 ein Hauptabsperrventil 132, einen Hochdruckregler 133, ein Mitteldrucküberströmventil 134, einen Drucksensor 135, einen Injektorabschnitt 136, ein Niederdrucküberströmventil 137 und einen Drucksensor 138, die in dieser Reihenfolge von dem Wasserstofftank 131 her angeordnet sind. Das Hauptabsperrventil 132 ist ein Ventil zum Ein- und Ausschalten des Zuführens von Wasserstoffgas aus dem Wasserstofftank 131 zum Wasserstoffzufuhrkanal 121. Der Hochdruckregler 133 ist ein Druckregelventil um den Druck des Wasserstoffgases zu verringern. Das Mitteldrucküberströmventil134 ist ein Ventil, das dazu ausgebildet ist sich zu öffnen wenn der Druck im Wasserstoffzufuhrkanal 121 zwischen dem Hochdruckregler 133 und dem Injektorabschnitt 136 einen vorgegebenen Druck erreicht oder überschreitet, um den Druck unter den vorgegebenen Druck einzustellen. Der Drucksensor 135 ist ein Sensor zur Erfassung des Drucks im Wasserstoffzufuhrkanal 121 zwischen dem Hochdruckregler 133 und dem Injektorabschnitt 136. Der Injektorabschnitt 136 ist ein Mechanismus zur Regelung der Durchflussmenge von Wasserstoffgas. Das Niederdrucküberströmventil 137 ist ein Ventil, das dazu ausgebildet ist, sich zu öffnen, wenn der Druck im Wasserstoffzufuhrkanal 121 zwischen dem Injektorabschnitt 136 und der Brennstoffzelle 111 einen vorbestimmten Druck erreicht oder überschreitet, um den Druck unter den vorgegebenen Druck einzustellen. Der Drucksensor 138 ist ein Sensor zur Erfassung des Drucks im Wasserstoffzufuhrkanal 121 zwischen dem Injektorabschnitt 136 und der Brennstoffzelle 111.
Das Wasserstoffsystem 112 umfasst weiter am Wasserstoffabfuhrkanal 122 einen Gas-Flüssigkeitsabscheider 141 und ein Abgasablassventil 142, die in dieser Reihenfolge von der Seite der Brennstoffzelle 111 her angeordnet sind. Der Gas-Flüssigkeitsabscheider 141 ist eine Vorrichtung zum Abtrennen von Feuchtigkeit aus dem Wasserstoffabgas. Das Abgasablassventil 142 ist ein Ventil zum Ein- und Ausschalten des Ableitens von Wasserstoffgas und Feuchtigkeit aus dem Gas-Flüssigkeitsabscheider 141 zu einem Verdünner 182 des Luftsystems 113.
Das Luftsystem 113 ist an einer Kathodenseite der Brennstoffzelle 111 vorgesehen. Dieses Luftsystem 113 umfasst einen Luftzufuhrkanal 161, einen Luftabfuhrkanal 162 und einen Umgehungskanal 163. Der Luftzufuhrkanal 161 ist ein Durchflusskanal zum Zuführen von Luft von der Außenseite des Brennstoffzellensystems 101 in die Brennstoffzelle 111. Der Luftabfuhrkanal 162 ist ein Durchflusskanal zum Abführen von aus der Brennstoffzelle 111 abzuführender Luft (im Folgenden entsprechend „Luft-Abgas“ genannt). Der Umgehungskanal 163 ist ein Durchflusskanal, der ermöglicht, dass Luft vom Luftzufuhrkanal 161 zum Luftabfuhrkanal 162 strömt, ohne die Brennstoffzelle 111 zu passieren.
Das Luftsystem 113 umfasst weiter am Luftzufuhrkanal 161 eine Luftpumpe 172, einen Zwischenkühler 173 und ein Dichtventil 174, die in dieser Reihenfolge von einer Seite eines Luftfilters 171 her angeordnet sind. Der Luftfilter 171 ist eine Vorrichtung zum Reinigen von Luft, die extern in das Brennstoffzellensystem 101 aufgenommen wird. Die Luftpumpe 172 ist eine Vorrichtung zum Einstellen einer Durchflussmenge der Luft. Der Zwischenkühler 173 ist eine Vorrichtung zum Kühlen von Luft. Das Dichtventil 174 ist ein Ventil zum Ein- und Ausschalten des Zuführens von zur Brennstoffzelle 111 strömender Luft.
Das Luftsystem 113 umfasst weiterhin am Luftabfuhrkanal 162 ein Einbauventil 181 und einen Verdünner 182, die in dieser Reihenfolge von der Seite der Brennstoffzelle 111 her angeordnet sind.
Das Einbauventil 181 ist ein Ventil zum Ein- und Ausschalten des Ableitens von Luft-Abgas aus der Brennstoffzelle 111 (ein Ventil mit Luftdichtfunktion), sowie ein Ventil zur Regelung der aus der Brennstoffzelle 111 abgeführten Menge von Luft-Abgas (ein Ventil mit Stromregelfunktion). In der vorliegenden Ausführungsform wird das oben beschriebene Stromregelventil 1 als Einbauventil 181 verwendet. In 3 und 4 ist der Durchflusskanal 11 auf einer dem Ventilelement 14 und der drehbaren Welle 15 in Bezug auf den Ventilsitz 13 gegenüberliegenden Seite nahe der Brennstoffzelle 111 vorgesehen und der Durchflusskanal 11 ist in Bezug auf den Ventilsitz 13 auf einer Seite des Ventilelements 14 und der drehbaren Welle 15 nahe dem Verdünner 182 angeordnet. Genauer gesagt strömt Luft in dem Durchflusskanal 11 durch das Einbauventil 181 von einer Seite des Ventilsitzes 13 hin zu dem Ventilelement 14 (der drehbaren Welle 15).
Der Verdünner 182 ist eine Vorrichtung zum Verdünnen von aus dem Wasserstoffabfuhrkanal 122 austretendem Wasserstoff-Abgas mittels des Luft-Abgases und der durch den Umgehungskanal 163 strömenden Luft.
Das Luftsystem 113 umfasst weiter ein Umgehungsventil 191 am Umgehungskanal 163. Das Umgehungsventil 191 ist ein Ventil zur Regelung eines Luftdurchsatzes im Umgehungskanal 163.
Das Brennstoffzellensystem 101 ist weiterhin mit einer Steuerung 201 zum Steuern des Systems ausgestattet. Genauer gesagt ist die Steuerung 201 dazu ausgebildet, jede Komponente oder Vorrichtung des Brennstoffzellensystems 101 zu steuern. Zusätzlich umfasst das Brennstoffzellensystem 101 ein Kühlsystem (nicht gezeigt) um die Brennstoffzelle 111 zu kühlen.
In dem wie oben beschrieben ausgebildeten Brennstoffzellensystem 101 wird das der Brennstoffzelle 111 durch den Wasserstoffzufuhrkanal 121 zugeführtes Wasserstoffgas in der Brennstoffzelle 111 zur Stromerzeugung verbraucht und dann als Wasserstoff-Abgas aus der Brennstoffzelle 111 über den Wasserstoffabfuhrkanal 122 und den Verdünner 182 an die Außenseite des Brennstoffzellensystems 101 abgegeben. Die der Brennstoffzelle 111 durch den Luftzufuhrkanal 161 zugeführte Luft wird in der Brennstoffzelle 111 zur Stromerzeugung verbraucht und dann als Luft-Abgas aus der Brennstoffzelle 111 über den Luftabfuhrkanal 162 und den Verdünner 182 an die Außenseite des Brennstoffzellensystems 101 abgegeben.
Bei dem oben beschriebenen Brennstoffzellensystem 101 kann durch Verwendung des Stromregelventils 1 der vorliegenden Ausführungsform als Einbauventil 181 im Luftsystem 113 eine Einschränkung des Abriebs zwischen dem Ventilsitz 13 und dem Ventilelement 14, der durch eine Drehbewegung des Ventilelements 14 auf dem Ventilsitz 13 und dessen Umgebung verursacht wird, erzielt werden. Das Einbauventil 181 kann somit im vollständig geschlossenen Zustand eine sichere Dichtwirkung haben. Dies führt zu einer verbesserten luftdichten Abdichtung der Brennstoffzelle 111 im vollständig geschlossenen Zustand des Einbauventils 181 wenn die Stromerzeugung in der Brennstoffzelle 111 unterbrochener ist. In der Brennstoffzelle 111 finden demnach weniger Reaktionen statt und somit wird die oxidationsbedingte Verschlechterung der Brennstoffzelle 111 verhindert.
Das Stromregelventil 1 der vorliegenden Ausführungsform kann in dem Brennstoffzellensystem 101 als Dichtventil 174 und als Umgehungsventil 191 des Luftsystems 113 verwendet werden.
Gemäß einer beispielhaften Weiterbildung kann das Stromregelventil 1 mit einem vorstehenden Teil 71 bereitgestellt sein, das vom Ventilsitz 13 in Richtung des Ventilelements 14 vorsteht, wie in 15 gezeigt. Das vorstehende Teil 71 hat eine Seitenfläche 72 (einen Führungsabschnitt). Die Seitenfläche 72 kommt mit einem distalen Ende 14b, das sich in Drehrichtung des Ventilelementes 14 erstreckt, in Berührung wenn sich das Ventilelement 14 zusammen mit der drehbaren Welle 15 um die Wellenachse Ls gedreht hat und aufhört sich zu drehen. Die Seitenfläche 72 führt dann das Ventilelement 14 in seiner Bewegung zum Ventilsitz 13, während sich das Ventilelement 14 relativ zur drehbaren Welle 15 um die exzentrische Achse Le dreht und zum Ventilsitz 13 hin bewegt. Das vorstehende Teil 71 entspricht einem Beispiel des „die Bewegungsrichtung des Ventilelements beschränkendes Teil“ der vorliegenden Erfindung. Der Ventilsitz 13 ist mit einem Dichtelement 81 versehen, um die Dichtwirkung des Ventilelements 14 im vollständig geschlossenen Zustand zu sichern. Das Stromregelventil 1 der beispielhaften Weiterbildung ist somit so ausgebildet, dass die Seitenfläche 72 des vorstehenden Teils 71 die Bewegung des Ventilelementes 14 führt und damit den Abrieb zwischen dem Ventilsitz 13 (Dichtelement 81) und dem Ventilelement 14, der durch die Drehbewegung des Ventilelementes 14 auf dem Ventilsitz 13 und dessen Umgebung verursacht wird, begrenzt.
Die oben beschriebene Ausführungsform ist nur beispielhaft und die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt. Die vorliegende Erfindung kann mit verschiedenen Änderungen und Verbesserungen angewendet werden, ohne von ihrem Gegenstand abzuweichen.
Bezugszeichenliste

1: Stromregelventil
13: Ventilsitz
14: Ventilelement
15: drehbare Welle
15a: Stift
16: Ventilöffnung
17: Sitzfläche
18: Dichtfläche
32: Motor
37: Erstes Lager
38: Zweites Lager
51: Lippendichtung
52: Lippenabschnitt
53: Anschlag
54: Feder
61: erste Seite
62: zweite Seite
71: Vorstehendes Teil
72: Seitenfläche
101: Brennstoffzellensystem
111: Brennstoffzelle
112: Wasserstoffsystem
113: Luftsystem
162: Luftabfuhrkanal
174: Dichtventil
181: Einbauventil
191: Umgehungsventil
Ls: Wellenachse
Lh: Mittelachse (der Ventilöffnung)
Lv: Mittelachse (des Ventilelements)
Le: exzentrische Achse
L1: Gerade (die die Wellenachse und die exzentrische Achse verbindet)
Lx: horizontale Gerade
Fs: Drückkraft
Fm: Antriebskraft des Motors
P1: erste Position
P2: zweite Position
θ1: Winkel
θ2: Winkel
X: Bewegungsbetrag
δ: Spiel

Claims

Stromregelventil, umfassend: einen Ventilsitz mit einer Ventilöffnung und einer an einem Rand der Ventilöffnung ausgebildeten Sitzfläche; ein Ventilelement, das an einem Außenumfang mit einer der Sitzfläche entsprechenden Dichtfläche ausgebildet ist; und eine drehbare Welle, die mit dem Ventilelement integral bereitgestellt ist, wobei die drehbare Welle eine Mittelachse aufweist, die exzentrisch von einer Mittelachse der Ventilöffnung in einer radialen Richtung der Ventilöffnung angeordnet ist, und wobei die Dichtfläche exzentrisch von der Mittelachse der drehbaren Welle in Richtung einer Erstreckungsrichtung einer Mittelachse des Ventilelements angeordnet ist, wobei das Stromregelventil weiter ein die Bewegungsrichtung des Ventilelements beschränkendes Teil aufweist, das dazu ausgebildet ist, die Drehung des Ventilelements, das zusammen mit der drehbaren Welle um die Mittelachse der drehbaren Welle drehbar ist, zu stoppen und danach das Ventilelement um eine exzentrische Achse, die exzentrisch von der Mittelachse der drehbaren Welle angeordnet ist, relativ in Bezug auf die drehbaren Welle zu drehen, die um die Mittelachse der drehbaren Welle drehbar ist, so dass sich das Ventilelement zum Ventilsitz hin bewegt.
Stromregelventil nach Anspruch 1, umfassend: einen Anschlag zum Definieren eines Bereichs einer relativen Drehung des Ventilelementes, das dazu ausgebildet ist, sich um die exzentrische Achse in Bezug auf die drehbare Welle zu drehen; und eine Feder, die zwischen der drehbaren Welle und dem Ventilelement vorgesehen ist, um das Ventilelement in Richtung des Anschlags zu drücken, wobei das die Bewegungsrichtung des Ventilelements beschränkende Teil einen Teil des Ventilsitzes bildet und einen Lippenabschnitt aufweist, der so ausgebildet ist, dass er durch das Ventilelement gedrückt und gebogen wird wenn sich das Ventilelement zum Ventilsitz hin bewegt und wobei eine Federkraft, die in dem Lippenabschnitt erzeugt wird wenn der Lippenabschnitt gebogen wird, größer ist als eine Drückkraft der Feder, die das Ventilelement in Richtung des Anschlags drückt.
Stromregelventil nach Anspruch 2, wobei zu einem Drehstoppzeitpunkt, wenn das die Bewegungsrichtung des Ventilelements beschränkende Teil die Drehung des Ventilelements stoppt, die exzentrische Achse in einer ersten Position angeordnet ist, die eine dem Ventilsitz gegenüberliegende Seite bezüglich einer horizontalen Geraden, die sich durch die Mittelachse der drehbaren Welle und parallel zu einer radialen Richtung des Ventilelements erstreckt, ist und zu einem Anschlagskontaktzeitpunkt nach dem Drehstoppzeitpunkt, wenn das die Bewegungsrichtung des Ventilelements beschränkende Teil das Ventilelement zum Ventilsitz bringt, um das Ventilelement mit dem Anschlag in Kontakt zu bringen, ist die exzentrische Achse in einer zweiten Position auf einer Seite nahe dem Ventilsitz bezüglich der horizontalen Geraden angeordnet.
Stromregelventil nach Anspruch 3, wobei das Stromregelventil ein Lager zum Abstützen der drehbaren Welle umfasst und die drehbare Welle einen zulässigen Bewegungsbetrag einer relativen Bewegung in radialer Richtung der drehbaren Welle bezüglich des Lagers aufweist, wobei der zulässige Bewegungsbetrag größer ist als ein Bewegungsbetrag der drehbaren Welle bei Bewegung in radialer Richtung der drehbaren Welle wenn die exzentrische Achse sich zwischen der ersten Position und der zweiten Position bewegt.
Stromregelventil nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei der Anschlag ein integral mit der drehbaren Welle ausgebildeter Vorsprung ist.
Stromregelventil nach Anspruch 1, wobei das die Bewegungsrichtung des Ventilelements beschränkende Teil ein vorstehendes Teil ist, das von einer Seite des Ventilsitzes zu dem Ventilelement hin vorsteht, und wobei das vorstehende Teil einen Führungsabschnitt umfasst, der dazu ausgebildet ist, mit einem distalen Ende in einer Drehrichtung des Ventilelements in Kontakt zu sein, wenn das Ventilelement, das sich zusammen mit der drehbaren Welle um die Mittelachse der drehbaren Welle gedreht hat, aufhört zu drehen, und der dazu ausgebildet ist, das Ventilelement in seiner Bewegung zum Ventilsitz führen, während sich das Ventilelement um die exzentrische Achse relativ in Bezug auf die drehbare Welle dreht und sich zum Ventilsitz bewegt.