DE602004001720T2

DE602004001720T2 - Hochdruckventil und Entspannungsvorrichtung für Wasserstoff

Info

Publication number: DE602004001720T2
Application number: DE200460001720
Authority: DE
Inventors: Hiroaki Suzuki; Yoshiyuki Takeuchi; Toshihiko Shima; Soichi Shirai
Original assignee: Toyoda Koki KK; Toyooki Kogyo Co Ltd
Current assignee: Toyoda Koki KK; Toyooki Kogyo Co Ltd
Priority date: 2003-06-30
Filing date: 2004-06-29
Publication date: 2007-10-18
Anticipated expiration: 2024-06-30
Also published as: US20040261866A1; JP2005023975A; US20080121288A1; EP1493962A2; EP1493962A3; JP4330943B2; DE602004001720D1; EP1493962B1; US7730905B2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Hochdruckventil für Wasserstoffgas und auf eine Entspannungsvorrichtung für Wasserstoffgas. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Hochdruckventil für Wasserstoffgas und eine Entspannungsvorrichtung für Wasserstoffgas, die in geeigneter Weise bei einem Hochdruckwasserstoffgasbehälter für Automobile verwendbar sind, die durch eine Brennstoffzelle angetrieben werden.
Bei dem Stand der Technik wird ein Hochdruckwasserstoffgasbehälter für ein Automobil, das durch eine Brennstoffzelle angetrieben wird, mit Wasserstoffgas bei einem Druck von 35 MPa gefüllt. Hinsichtlich eines Hochdruckventils für Wasserstoffgas, das an dem Hochdruckwasserstoffgasbehälter angebracht ist, wird zum Beispiel ein Elektromagnetventil oder ein Druckreduzierventil verwendet. Das Druckreduzierventil reduziert den Druck des Hochdruckwasserstoffgases, das aus dem Elektromagnetventil ausgelassen wird, auf einen bestimmten Druck (zum Beispiel 1 MPa). Hinsichtlich des Elektromagnetventils ist aus dem Stand der Technik ein Semi-Vorsteuer-Ventil bekannt. Das Semi-Vorsteuer-Ventil wird zwischen einem geöffneten Zustand und einem geschlossenen Zustand gemäß der Erregung oder Entregung eines Solenoiden geschaltet. In dem geöffneten Zustand ist ein Vorsteuerventil von einem Vorsteuerventilsitz getrennt. In dem geschlossenen Zustand ist das Vorsteuerventil mit dem Vorsteuerventilsitz in Kontakt. Wenn das Vorsteuerventil geöffnet wird, dann trennt sich ein Hauptventilkörper von einem Hauptventilsitz, um das Ventil zu öffnen.
Das Druckreduzierventil hat üblicher Weise ein Ventilloch, das mit einer Druckreduzierkammer verbunden ist, die zwischen einem Körper und einer Membran definiert ist. Ein derartiges Druckreduzierventil hat einen Ventilkörper, der wahlweise mit einem Ventilsitz in Kontakt gelangt, der um das Ventilloch angeordnet ist. Eine Ventilwelle ist mit der Mitte der Membran verbunden. Der Ventilkörper und die Ventilwelle sind Koaxial aneinander gesichert.
Das Material für das Vorsteuerventil und für den Vorsteuerventilsitz bei dem Elektromagnetventil und das Material für den Ventilkörper und für den Ventilsitz bei dem Druckreduzierventil werden je nach Bedarf ausgewählt, ohne dass es irgendeine konstruktive Beschränkung gibt. In diesem Fall können auch das Vorsteuerventil, der Vorsteuerventilsitz, der Ventilkörper und der Ventilsitz einen hohen Druck von 35 MPa stand halten, und sie halten die Dichtigkeitsfunktion aufrecht, auch wenn die Ventile geschlossen sind.
Jedoch ist bei dem Hochdruckwasserdruckgasbehälter für ein Automobil, das durch eine Brennstoffzelle angetrieben wird, heut zu Tage gewünscht, dass er mit Wasserstoffgas bei einem höheren Druck wie zum Beispiel einen Druck von 70 MPa gefüllt wird. Falls das Elektromagnetventil und das Druckreduzierventil aus dem Stand der Technik tatsächlich bei dem Behälter für das Wasserstoffgas mit einem höheren Druck verwendet wird, dann kann daher die ausreichende Dichtigkeitsfunktion nicht aufrecht erhalten werden.
Es ist dementsprechend die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Hochdruckventil für Wasserstoffgas und eine Entspannungsvorrichtung für Wasserstoffgas vorzusehen, die eine Ausreichende Dichtigkeitsfunktion vorsehen, auch wenn der Druck des Wasserstoffgases erhöht ist.
Um die genannte Aufgabe zu lösen, wird gemäß dem Zweck der vorliegenden Erfindung ein Hochdruckventil für Wasserstoffgas vorgesehen. Das Hochdruckventil hat einen Ventilsitz und ein Ventilelement. Das Ventilelement ist zum wahlweisen Öffnen und Schließen des Ventilsitzes bewegbar. Entweder das Ventilelement oder der Ventilsitz ist aus einem aus Zenit-Edelstahl ausgebildet, und das andere Element von dem Ventilelement und dem Ventilsitz ist aus einem flexiblen synthetischen Kunstharz oder aus einem Weichmetall ausgebildet.
Die vorliegende Erfindung sieht außerdem ein Druckreduzierventil vor, das zum Reduzieren des Druckes einen Behälter verwendet wird, der Wasserstoffgas enthält. Das Druckreduzierventil hat einen Ventilkörper, eine Membran und ein Ventilelement. Der Ventilkörper und die Membran definieren eine Druckreduzierkammer, die ein Ventilloch aufweist, das mit einem Ventilsitz versehen ist. Das Ventilelement wird so angeordnet, dass es wahlweise mit dem Ventilsitz in Kontakt gelangt. Das Ventilelement ist mit der Membran verbunden, und die Membran wird gemäß dem Druck in der Druckreduzierkammer versetzt. Das Ventilelement öffnet und schließt das Ventilloch wahlweise gemäß der Versetzung der Membran.
Bei einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht die vorliegende Erfindung eine Entspannungsvorrichtung für eine Verbindung mit einem Hochdruckwasserstoffbehälter vor. Die Entspannungsvorrichtung hat ein Elektromagnetventil, das mit einem Hochdruckwasserstoffbehälter verbindbar ist, und ein Druckreduzierventil, das mit dem Elektromagnetventil verbunden ist, um entspanntes Wasserstoffgas zur Außenseite über das Elektromagnetventil und das Druckreduzierventil auszulassen. Das Elektromagnetventil hat einen Solenoid, einen Hauptventilsitz, einen Vorsteuerventilsitz, einen Hauptventilkörper und einen Vorsteuerventilkörper. Der Hauptventilkörper ist zwischen einem geschlossenen Zustand, in dem der Hauptventilkörper mit dem Hauptventilsitz in Kontakt ist, und einem geöffneten Zustand schaltbar, in dem der Hauptventilkörper von dem Hauptventilsitz getrennt ist. Der Vorsteuerventilkörper ist zwischen einem geschlossenen Zustand, in dem der Vorsteuerventilkörper mit dem Vorsteuerventilsitz in Kontakt gelangt, und einem geöffneten Zustand schaltbar, in dem der Vorsteuerventilkörper von dem Vorsteuerventilsitz getrennt ist. Der Vorsteuerventilkörper wird zwischen dem geöffneten Zustand und dem geschlossenen Zustand gemäß einer Erregung und einer Entregung des Solenoiden geschaltet. Der Hauptventilkörper schaltet von dem geschlossenen Zustand zu dem geöffneten Zustand, wenn der Vorsteuerventilkörper von dem geschlossenen Zustand zu dem geöffneten Zustand geschaltet wird. Das Druckreduzierventil hat einen Ventilkörper und einen Membran. Der Ventilkörper und die Membran definieren eine Druckreduzierkammer. Die Druckreduzierkammer hat ein Ventilloch, das mit einem Ventilsitz versehen ist, und ein Ventilelement, das so angeordnet wird, dass es wahlweise mit dem Ventilsitz in Kontakt gelangt. Das Ventilelement ist mit der Membran verbunden. Die Membran wird gemäß dem Druck in der Druckreduzierkammer versetzt. Das Ventilelement öffnet und schließt wahlweise das Ventilloch gemäß der Versetzung der Membran.
Weitere Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich, die anhand von Beispielen die Prinzipien der Erfindung darstellen.
Die Erfindung wird zusammen mit ihren Merkmalen und Vorteilen aus der folgenden Beschreibung der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsbeispiele zusammen mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich, wobei:
1 zeigt eine schematische Schaltungsdarstellung einer Entspannungsvorrichtung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel;
2 zeigt eine Querschnittsansicht eines Elektromagnetventils;
3 zeigt eine ausschnittartige Querschnittsansicht eines Druckreduzierventils;
4 zeigt eine vergrößerte Querschnittsansicht des Elektromagnetventils, das in der 2 gezeigt ist;
5 zeigt eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Hauptventilkörpers und eines Vorsteuerventils des Elektromagnetventils, das in der 4 gezeigt ist;
6(a) zeigt eine vergrößerte Querschnittsansicht des Druckreduzierventils, das in der 6(a) gezeigt ist;
7 zeigt eine Querschnittsansicht eines Elektromagnetventils gemäß einem abgewandelten Ausführungsbeispiel; und
8 zeigt eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Hauptventilkörpers und eines Vorsteuerventils des Elektromagnetventils, das in der 7 gezeigt ist.
Ein Hochdruckventil für Wasserstoffgas und eine Entspannungsvorrichtung 10 für Wasserstoffgas (nachfolgend als eine Entspannungsvorrichtung bezeichnet) gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die 1 bis 6 beschrieben. Das Hochdruckventil für Wasserstoffgas wird bei einem Elektromagnetventil 100 und bei einem Druckreduzierventil 400 angewendet. Die Entspannungsvorrichtung hat das Elektromagnetventil 100 und das Druckreduzierventil 400.
Die Entspannungsvorrichtung 10, die in der 1 gezeigt ist, ist an einen Hochdruckwasserdruckgasbehälter angebracht, der ein Hochdruckwasserstoffbehälter T bei diesem Ausführungsbeispiel ist. Der Behälter T ist mit Wasserstoffgas unter einem hohen Druck gefüllt (70 MPa bei diesem Ausführungsbeispiel). Die Entspannungsvorrichtung 10 hat ein Elektromagnetventil 100, ein Stoppventil 300 und ein Druckreduzierventil 400. Das Stoppventil 300 wird dann geöffnet, wenn das Hochdruckwasserstoffgas verwendet wird.
Wenn das Elektromagnetventil 100 geöffnet wird, dann strömt das Hochdruckwasserstoffgas in den Behälter T zu dem Druckreduzierventil 400 durch das Stoppventil 300. Das Druckreduzierventil 400 reduziert den Druck des Hochdruckwasserstoffgases auf einen Druck, der kleiner oder gleich als 1 MPa ist, und es lässt das Wasserstoffgas aus.
(Elektromagnetventil 100)
Das Elektromagnetventil 100 wird nun beschrieben. Wie dies in den 2 und 4 gezeigt ist, befindet sich das Elektromagnetventil 100 an der Endwand des Hochdruckwasserstoffbehälters T. Ein Montageelement 101 ist an der Endwand des Hochdruckwasserstoffbehälters T angebracht und erstreckt sich durch die Endwand hindurch. Eine Hauptventilsitzanbringungsbohrung 102, eine Führungselementanbringungsbohrung 103, ein Tauchkolbenaufnahmeloch 104 und eine Elektromagnetabschnittaufnahmebohrung 105 sind coaxial an dem inneren Ende des Montageelements 101 entlang der axialen Richtung in dieser Reihenfolge von dem Bereich nahe der Außenseite des Behälters T zu der Innenseite des Behälters T hin ausgebildet. Die Innendurchmesser der Hauptventilsitzanbringungsbohrung 102, der Führungselementanbringungsbohrung 103, des Tauchkolbenaufnahmeloches 104 und der Elektromagnetabschnittaufnahmebohrung 105 vergrößern sich in dieser Reihenfolge.
Ein Spulenaufnahmeelemement 106 ist an der Elektromagnetabschnittaufnahmebohrung 105 gesichert. Das Spulenaufnahmeelement 106 hat einen Außenzylinderabschnitt 107 und einen Kern 108, der sich in dem Außenzylinderabschnitt 107 entlang der axialen Richtung erstreckt. Der Außenzylinderabschnitt 107 und der Kern 108 sind einstückig aus einem magnetischen Material ausgebildet. Eine Ringartige Aufnahmenut 109, die zwischen dem Außenzylinderabschnitt 107 und Dem Kern 108 ausgebildet ist, nimmt eine ringartige Solenoidspule 110 auf. Wie dies in der 2 gezeigt ist, ist die Solenoidspule 110 mit einem Stecker 111 elektrisch verbunden, der sich an dem äußeren Ende des Montageelements 101 befindet. Ein Steuerstrom wird in die Solenoidspule 110 von einer Steuervorrichtung (nicht gezeigt) durch den Stecker 111 eingespeist, um die Solenoidspule 110 zu erregen.
Ein Tauchkolben 112 ist in dem Tauchkolbenaufnahmeloch 104 so aufgenommen, dass es entlang der axialen Richtung frei verschiebbar ist. Das körpernahe Ende des Tauchkolbens 112, der sich in der Elektromagnetabschnittaufnahmebohrung 105 befindet, hat einen größeren Durchmesser als der Rest des Tauchkolbens 112. Federaufnahmebohrungen 113, 114 sind an dem körpernahen Ende des Tauchkolbens 112 beziehungsweise an der Mitte des Kernes 108 ausgebildet. Die Federaufnahmebohrungen 113, 114 liegen sich einander gegenüber. Die Enden einer Schraubenfeder 115 sind in den Federaufnahmebohrungen 113, 114 aufgenommen. Die Schraubenfeder 115 drückt den Tauchkolben 112 in einer Richtung zum Schließen des Ventils (bei Betrachtung der 2 und 4 nach links). Wenn die Solenoidspule 110 erregt wird, dann bewegt sich der Tauchkolben 112 in einer Richtung zum Öffnen des Ventils (bei Betrachtung der 2 und 4 nach rechts) gegen die Kraft der Schraubenfeder 115.
Wie dies in der 5 gezeigt ist, ist ein paar Vorsprünge 120 an dem entfernten Ende des Tauchkolbens 112 ausgebildet. Die Vorsprünge 120 sind voneinander getrennt. Die Vorsprünge 120 erstrecken sich durch einen Stützstift 121 und stützen diesen. Ein Ventilelement, das bei diesem Ausführungsbeispiel ein Vorsteuerventil 122 ist, ist durch den Stützstift 121 locker zwischen die Vorsprünge 120 eingefügt. Ein Stützloch 123 ist nämlich in dem Vorsteuerventil 122 ausgebildet und erstreckt sich in einer Richtung, die senkrecht zu der axialen Richtung des Vorsteuerventils 122 ist. Der Stützstift 121 ist in dem Stützloch 123 eingefügt. Der Durchmesser des Stützstiftes 121 ist kleiner als der Innendurchmesser des Stützloches 123. Auf diese Art und Weise wird das Vorsteuerventil 122 gegenüber dem Tauchkolben 121 gestützt, wobei entlang der Arbeitsrichtung des Tauchkolbens 112 ein Spiel vorhanden ist.
Das entfernte Ende des Vorsteuerventils 122 ist so ausgebildet, dass es ein runder Kegelstumpf ist, und es hat eine abgeschrägte Fläche 124. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Vorsteuerventil 122 aus einem SUS316L-Edelstahl ausgebildet, der in der Japanischen Norm JIS G 4304 spezifiziert ist (warm gewalzte Edelstahlplatten, Bleche und Streifen)-4305 (Kaltgewalzte Edelstahlplatten, Bleche und Streifen). SUS 316L ist ein aus tenitischer Edelstahl, der 16 bis 18% Chrom (Cr) 12 bis 15% Nickel (Ni), 2 bis 3% Molybden (Mo), und Kohlenstoff (C) Mit weniger oder gleich 0,03% enthält. SUS 316L ist ein Edelstahl, der eine hohe Beständigkeit gegenüber Wasserstoffversprühung aufweist, und der eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit aufweist. Die Maßtoleranz des Vorsteuerventils 122 ist kleiner oder gleich als ein μm, und die Oberflächenrauhigkeit ist kleiner oder gleich 1 μmRa.
Beide Enden des Stützstiftes 121, die von den Vorsprüngen 120 vorstehen, stützen ein Ventilelement, das bei diesem Ausführungsbeispiel ein Hauptventilkörper 130 ist. Das körpernahe Ende des Hauptventilkörpers 130 ist als ein Zylinderabschnitt 131 ausgebildet. Ein paar Stützlöcher 132 sind in dem Zylinderabschnitt 131 ausgebildet. Der Innendurchmesser des entsprechenden Stützloches 132 ist größer als der Außendurchmesser des Stützstiftes 121. Die Stützlöcher 132 sind einander gegenüberliegend ausgebildet. Daher wird der Hauptventilkörper 130 gegenüber dem Tauchkolben 112 mit einem Spiel entlang der Arbeitsrichtung des Tauchkolbens 112 gestützt.
Der Innendurchmesser des Zylinderabschnittes 131 ist größer als der Abstand zwischen den Außenflächen des Vorsprungspaares 120. Dies bildet einen Spalt G1 in dem Zylinderabschnitt 131, der als ein Stromkanal für Wasserstoffgas dient. Eine Kerbe (nicht gezeigt) ist in dem Außenumfang des Zylinderabschnittes 131 ausgebildet. Ein Spalt (nicht gezeigt) ist zwischen der Kerbe und der Innenumfangsfläche des Tauchkolbenaufnahmeloches 104 ausgebildet, der einen Strömungskanal für Wasserstoffgas bildet.
Die Differenz zwischen dem Außendurchmesser R1 des Stützstiftes 121 und dem Innendurchmesser R2 des äußeren Stützloches 132, oder die Differenz ΔR1, und die Differenz zwischen dem Außendurchmesser R1 des Stützstiftes 121 und dem Innendurchmesser R3 des inneren Stützloches 123 oder die Differenz Δr2 erfüllen die folgende Ungleichung. Δr1 > Δr2
Gemäß dieser Beziehung gelangt der Stützstift 121 vor dem Hauptventilkörper 130 mit dem Vorsteuerventil 122 in Kontakt, wenn der Tauchkolben 112 so betrieben wird, dass er das Ventil öffnet. Die Durchmesser des mittleren Bereiches und des entfernten Endes des Hauptventilkörpers 130 sind kleiner als bei dem körpernahen Ende, und sie erstrecken sich in die Führungselementandrängungsbohrung 103. Eine Vorsteuerbohrung 133 ist durch den Hauptventilkörper 130 hindurch ausgebildet und erstreckt sich in der axialen Richtung zwischen der inneren Bodenfläche des Zylinderabschnittes 131 und dem entfernten Ende des Hauptventilkörpers 130. Der Hauptventilkörper 130 ist aus SUS316L-Edelstahl ausgebildet. Das entfernte Ende des Hauptventilkörpers 130 ist als ein runder Kegelstumpf ausgebildet, und es hat eine abgeschrägte Fläche 139. Die Maßtoleranz des Hauptventilkörpers 130 ist kleiner oder gleich 1 μm, und die Oberflächenrauhigkeit ist kleiner oder gleich 1 μmRa.
Ein Absatz 138 ist in der Vorsteuerbohrung 133 nahe der inneren Bodenfläche des Zylinderabschnittes 131 ausgebildet. Der Durchmesser des Absatzes 138 ist größer als der Durchmesser der Vorsteuerbohrung 133. Ein Vorsteuerventilsitz 134 befindet sich in dem Absatz 138. bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Vorsteuerventilsitz 134 aus einem flexiblen Polyimid-Kunstharz ausgebildet. Hinsichtlich des Polyimid-Kunstharzes kann zum Beispiel handelsübliches VESPEL verwendet werden (eingetragene Marke von DuPont). Die Maßtoleranz des Vorsteuerventilsitzes 134 ist kleiner oder gleich 1 μm, und die Oberflächenrauhigkeit ist kleiner oder gleich 1 μmRa.
Der Vorsteuerventilsitz 134 hat eine Bohrung 135, deren Durchmesser gleich der Vorsteuerbohrung 133 ist, und ein Vorsteuerventilloch 137, das wahlweise mit der abgeschrägten Fläche 124 des Vorsteuerventils 122 in Kontakt gelangt. Das Vorsteuerventilloch 137 hat eine abgeschrägte Fläche 136, deren Innendurchmesser sich zu dem Vorsteuerventil 122 vergrößert.
Ein zylindrisches Führungselement 140 ist in den Innenumfang der Führungselementanbringungsbohrung 103 geschraubt. Der Innendurchmesser des Führungselements 140 ist größer als der Außendurchmesser des Hauptventilkörpers 130. Somit wird ein Spalt G2 zwischen dem Führungselement 140 und dem Hauptventilkörper 130 ausgebildet, der einen Strömungskanal für Wasserstoffgas bildet. Ein Hauptventilsitzstützelement 150 ist in die Hauptventilsitzanbringungsbohrung 102 eingefügt und darin gesichert.
Ein Durchgangsloch 151 erstreckt sich durch das Hauptventilsitzstützelement 150 in der axialen Richtung. Das Durchgangsloch 151 ist mit einem Kanal 160 verbunden, der entlang der Achse des Montageelementes 101 ausgebildet ist. Das stromabwärtige Ende des Kanales 160 entspricht einem Anschluss P2 an dem Ventilauslass des Elektromagnetventils 100 (siehe 2). Ein Absatz 161 ist in dem Durchgangsloch 151 an dem Ende des Hauptventilsitzstützelementes 150 ausgebildet, das dem Führungselement 140 zugewandt ist. Der Durchmesser des Absatzes 161 ist größer als der Durchmesser des Durchgangslochs 151. Ein Hauptventilsitz 162 befindet sich in dem Absatz 161. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Hauptventilsitz 162 aus einem Polyimid-Kunstharz ausgebildet, das flexibel ist und ein synthetisches Kunstharz ist, das weicher als der SUS316L-Edelstahl ist. Das Beispiel des Polyimid-Kunstharzes beinhaltet das vorstehend erwähnte VESPL (eingetragene Marke von DuPont). Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Maßtoleranz des Hauptventilsitzes 162 vorzugsweise kleiner oder gleich 1 μm, und die Oberflächenrauhigkeit ist vorzugsweise kleiner oder gleich 1 μmRa.
Ein Hauptventilloch 170 ist in dem Hauptventilsitz 162 ausgebildet. Das Hauptventilloch 170 hat eine Bohrung 163 und eine abgeschrägte Fläche 165. Der Durchmesser der Bohrung 163 ist kleiner als der Durchmesser des Durchgangslochs 151. der Innendurchmesser des Hauptventilloches 170 an der abgeschrägten Fläche 165 vergrößert sich zudem Hauptventilkörper 130. die abgeschrägte Fläche 165 gelangt wahlweise mit der abgeschrägten Fläche 139 des Hauptventilkörpers 130 in Kontakt.
Wie dies in der 4 gezeigt ist, ist ein Kanal 180 zwischen der Innenumfangsfläche des Tauchkolbenaufnahmeloches 104 des Montageelementes 101 und der Außenumfangsfläche des Montageelements 101 ausgebildet, der sich in der radialen Richtung erstreckt. Der Kanal 180 verbindet das Tauchkolbenaufnahmeloch 104 mit dem inneren des Hochdruckwasserstoffbehälters T. Die Außenumfangsfläche des inneren Endes des Montageelementes 101 und die Öffnung der Elektromagnetabschnittaufnahmebohrung 105 sind mit einer zylindrischen Abdeckung 190 abgedeckt. Die Abdeckung 190 ist durch eine Schraube 191 an das Spulenaufnahmeelement 106 befestigt. Eine Öffnung 180a, die den Einlass des Kanales 180 entspricht, ist an der Außenumfangsfläche des Montageelementes 101 ausgebildet. Löcher 192 sind in der Umfangsfläche der Abdeckung 190 entsprechend der Öffnung 180a ausgebildet, und ein Filter 193 ist so angeordnet, dass er die Löcher 192 abdeckt. Die Öffnung 180a entspricht einem Anschluss P1 an dem Ventileinlass des Elektromagnetventils 100 (siehe 2).
Eine Nut 112a ist in der Umfangsfläche eines Abschnittes des Tauchkolbens 112 ausgebildet, der in dem Tauchkolbenaufnahmeloch 104 aufgenommen ist. Die Nur 112a erstreckt sich entlang der axialen Richtung, sodass die Nut 112a immer dem inneren Ende des Kanals 180 entsprechend dem Auslass des Kanals 180 während der Ventilschließ- und Ventilöffnungsbetriebe zugewandt ist. Eine Kerbe (nicht gezeigt) ist in dem Tauchkolben 112 an einem Bereich ausgebildet, der näher an dem entfernten Ende als die Nut 112a ist, und die sich in der axialen Richtung erstreckt. Ein Spalt (nicht gezeigt) ist zwischen der Kerbe und der Innenumfangsfläche des Tauchkolbenaufnahmeloches 104 ausgebildet, der einen Strömungskanal für Wasserstoffgas bildet.
Infolgedessen kann das Wasserstoffgas in dem Hochdruckwasserstoffbehälter T durch den Filter 193, die Löcher 192, den Kanal 180, die Nut 112a, den Spalt zwischen dem Tauchkolben 112 und dem Tauchkolbenaufnahmeloch 104 und dem Spalt G1 strömen (siehe 5). Darüber hinaus kann das Wasserstoffgas in dem Hochdruckwasserstoffbehälter T durch den Spalt zwischen dem Tauchkolben 112 und dem Tauchkolbenaufnahmeloch 104, den Spalt zwischen dem Zylinderabschnitt 131 und dem Tauchkolbenaufnahmeloch 104 und den Spalt G2 strömen (siehe 5).
Der Betrieb des Elektromagnetventils 100 wird nun beschrieben.
Wenn die Solenoidspule 110 entregt ist, dann wird der Tauchkolben 112 durch die Kraft der Schraubenfeder 115 in der Ventilschließrichtung gedrückt. Die Kraft der Schraubenfeder 115 wird zudem Hauptventilkörper 130 über den Stützstift 121 übertragen. Somit ist der Hauptventilkörper 130 in einem geschlossenen Zustand, in dem der Hauptventilkörper 130 mit dem Hauptventilsitz 162 in Kontakt ist. Zu dieser Zeit ist das Vorsteuerventil 122 ebenfalls in einem geschlossenen Zustand, in dem das Vorsteuerventil 122 mit dem Vorsteuerventilsitz 134 in Kontakt ist. Wenn ein Steuerstrom in die Solenoidspule 110 von einer Steuervorrichtung (nicht gezeigt) durch den Stecker 111 in diesem Zustand eingespeist wird, dann wird die Solenoidspule 110 erregt. Infolgedessen bewegt sich der Tauchkolben 112 in einer Ventilöffnungsrichtung. Zu dieser Zeit, wenn sich der Stützstift 121 über eine Distanz entsprechend der Differenz Δr2 zwischen dem Außendurchmesser R1 des Stützstiftes 121 und dem Innendurchmesser R3 des Inneren Stützloches 123 bewegt, gelangt der Stützstift 121 mit dem Vorsteuerventil 122 in Kontakt. Das Vorsteuerventil 123 bewegt sich daher mit dem Stützstift 121, und es trennt sich von dem Vorsteuerventilsitz 134.
Wenn das Vorsteuerventil 122 geöffnet ist, dann strömt das Wasserstoffgas zu dem Vorsteuerventilloch 137 zum Beispiel durch den Spalt G1, und dann zu dem Hauptventilloch 170 durch das Vorsteuerventilloch 137 und die Vorsteuerbohrung 133. Wenn das Vorsteuerventil 122 gemäß der vorstehenden Beschreibung geöffnet ist, dann verringert sich die Differenz zwischen dem Druck, der auf den stromaufwärtigen Bereich des Hauptventilkörpers 130 aufgebracht wird, und dem Druck, der auf dem stromabwärtigen Bereich des Hauptventilkörpers 130 aufgebracht wird. Wenn sich der Tauchkolben 112 über eine Distanz entsprechend der Differenz Δr1 zwischen dem Außendurchmesser R1 des Stützstiftes 121 und dem Innendurchmesser R2 des äußeren Stützloches 132 aufgrund des nachfolgenden Betriebes des Tauchkolbens 112 in der Ventilöffnungsrichtung bewegt, dann gelangt der Stützstift 121 in diesem Zustand mit dem Hauptventilkörper 130 in Kontakt. Dadurch wird der Hauptventilkörper 130 bewegt. Der Hauptventilkörper 130 trennt sich nämlich von dem Hauptventilsitz 162. Infolgedessen strömt das Wasserstoffgas zu dem Hauptventilloch 170 zum Beispiel durch den Spalt G2.
Wenn die Solenoidspule 110 im Gegensatz dazu entregt ist, dann wird der Tauchkolben 112 durch die Kraft der Schraubenfeder 115 in die Ventilschließrichtung gedrückt. Die Kraft der Schraubenfeder 115 wird zu dem Vorsteuerventil 122 und den Hauptventilkörper 130 über den Stützstift 121 übertragen. Somit wird das Vorsteuerventil 122 in den geschlossenen Zustand wiederhergestellt, in dem das Vorsteuerventil 122 mit dem Vorsteuerventilsitz 134 in Kontakt ist, und der Hauptventilkörper 130 wird in dem geschlossenen Zustand wiederhergestellt, in dem der Hauptventilkörper 130 mit dem Hauptventilsitz 162 in Kontakt ist.
(Druckreduzierventil 400)
Das Druckreduzierventil 400 wird nun beschrieben.
Wie dies in den 3 und 6 gezeigt ist, befindet sich das Druckreduzierventil 400 an dem äußeren Ende des Montageelementes 101. Ein Ventilgehäuse 401 des Druckreduzierventils 400 ist mit einem entfernten Ende des Montageelementes 101 und einer Abdeckung 402 ausgebildet, die an der Seitenfläche des Montageelements 101 durch eine Schraube (nicht gezeigt) befestigt ist. Der Umfang einer Metallmembran 403 ist zwischen der Abdeckung 402 und dem Montageelement 101 gehalten. Eine Aussparung 405 mit einem runden Querschnitt ist an einer Seite eines Ventilkörpers ausgebildet, die bei diesem Ausführungsbeispiel das Montageelement 101 ist, und zwar entsprechend der Membran 403. Eine Druckreduzierkammer 404 ist zwischen der Membran 403 und der Aussparung 405 definiert.
Eine Montagebohrung 406 mit einer Bodenwand ist in dem Montageelement 101 ausgebildet. Die Montagebohrung 406 mündet in die Druckreduzierkammer 404. Die Montagebohrung 406 hat einen Innengewindeabschnitt 406a, der in dem innersten Bereich der Montagebohrung 406 ausgebildet ist, und eine Passbohrung 406b, die sich in der Nähe der Öffnung der Montagebohrung 406 befindet. Der Durchmesser der Passbohrung 406b ist größer als der Durchmesser des Innengewindeabschnitts 406a. Der Boden der Montagebohrung 406 ist mit einem Kanal 410 für Wasserstoffgas verbunden, das aus dem Stoppventil 300 ausgelassen wird.
Eine Ventilelementaufnahmekammer, die ein Ventilsitzhalteelement 407 bei diesem Ausführungsbeispiel ist, ist in den Innengewindeabschnitt 406a der Montagebohrung 406 geschraubt. Das Ventilsitzhalteelement 407 ist mit einer zylindrischen Form aus SUS316L-Edelstahl ausgebildet. Eine Ventilkammer 408 ist zwischen dem Ventilsitzhalteelement 407 und dem innersten Bereich der Montagebohrung 406 definiert. Die Ventilkammer 408 ist mit dem Kanal 410 verbunden. Ein Kontaktpunkt zwischen dem Kanal 410 und der Ventilkammer 408 entspricht einem Anschluss P3 an dem Ventileinlass des Druckreduzierventils 400. Ein Flansch 411 ist an dem Ende des Ventilsitzhalteelements 407 ausgebildet, und er befindet sich in der Druckreduzierkammer 404. Der Flansch 411 ist mit dem Umfangsabschnitt der Passbohrung 406b im Eingriff. Ein Dichtelement 412 ist in eine Nut gepasst, die in der Umfangsfläche des Ventilsitzhalteelements 407 ausgebildet ist, und zwar entsprechend der Passbohrung 406b. das Dichtelement 412 dichtet zwischen dem Ventilhalteelement 407 und der Innenumfangsfläche der Passbohrung 406b ab.
Ein Gewindeloch 413, eine Ventilsitzanbringungsbohrung 414, eine Gleitbohrung 415 und eine Öffnung 416 sind entlang der Mittelachse des Ventilsitzhalteelements 407 in einer Reihenfolge ausgebildet, die von dem Bereich nahe der Druckreduzierkammer 404 startet, und zu der Ventilkammer 408 hin. Ein Innengewinde ist an der Innenumfangsfläche der Gewindebohrung 413 ausgebildet. Ein zylindrisches Ventilwellenführungselement 407 ist in die Gewindebohrung 413 geschraubt.
Das Ventilwellenführungselement 417 hat ein Führungsloch 418 mit einem runden Querschnitt. Das Führungsloch 418 erstreckt sich in der axialen Richtung. Ein Verbindungsloch 420, das mit dem Führungsloch 418 verbunden ist, ist in einer Bodenwand 419 des Ventilwellenführungselements 417 ausgebildet. Der Durchmesser des Verbindungslochs 420 ist kleiner als der Durchmesser des Führungslochs 418. Ein Absatz 414a ist in der Ventilsitzanbringungsbohrung 414 ausgebildet. Daher hat die Ventilsitzanbringungsbohrung 414 einen Abschnitt mit großem Durchmesser, der näher an dem Ventilwellenführungselement 417 als der Absatz 414a ist, und einen Abschnitt mit kleinem Durchmesser, der näher an der Gleitbohrung 415 als der Absatz 414a ist. Ein Ventilsitz 421 ist in die Ventilsitzanbringungsbohrung 414 gepasst, und er ist mit dem Absatz 414a im Eingriff.
Wenn das Ventilwellenführungselement 417 in das Gewindeloch 413 geschraubt wird, dann drückt das Ventilwellenführungselement 417 ein ringartiges Element 422, das wiederum den Ventilsitz 421 so drückt, dass er mit dem Absatz 414a in Eingriff gelangt. Der Ventilsitz 421 hat ein Ventilloch 423, das mit dem Verbindungsloch 420 und einem mittleren Loch des ringartigen Elements 422 verbunden ist. Die Öffnung des Ventilloches 423 gegenüber der Gleitbohrung 415 weitet sich zu der Gleitbohrung 415 auf, wodurch ein abgeschrägter Sitzabschnitt 424 ausgebildet ist. Der Ventilsitz 421 ist aus einem Polyimid-Kunstharz ausgebildet, das ein synthetisches Kunstharz ist, welches weicher als der SUS316L-Edelstahl ist. Das Beispiel des Polyimid-Kunstharzes beinhaltet VESPEL (eingetragene Marke von DuPont). In diesem Fall ist die Maßtoleranz des Hauptventilsitzes 421 vorzugsweise kleiner oder gleich 1 μm, und die Oberflächenrauhigkeit ist vorzugsweise kleiner oder gleich 1 μmRa.
Ein Ventilkörper 425 ist in der Gleitbohrung 415 so aufgenommen, dass der Ventilkörper 425 in der Gleitbohrung 415 frei verschiebbar ist. Der Ventilkörper 425 dient als ein Ventilelement, das wahlweise mit dem Sitzabschnitt 424 in Kontakt gelangt. Der Außendurchmesser des Ventilkörpers 425 ist kleiner als der Innendurchmesser der Gleitbohrung 415. Daher ist ein Spalt zwischen der Innenumfangsfläche der Gleitbohrung 415 und der Außenumfangsfläche des Ventilkörpers 425 ausgebildet, der einen Kanal für Wasserstoffgas bildet (zur Vereinfachung der Beschreibung ist der Spalt nicht in der 6 gezeigt). Der Ventilkörper 425 ist mit einer zylindrischen Form aus SUS316L-Edelstahl ausgebildet. Die Maßtoleranz des Ventilkörpers 425 ist kleiner oder gleich 1 μm, und die Oberflächenrauhigkeit ist kleiner oder gleich 1 μmRa. Eine Beschichtung mit einem kleinen Reibungskoeffizienten aus TiN ist an der Oberfläche des Ventilkörpers 425 durch eine physikalische Dampfabscheidungsbeschichtung (PVD) ausgebildet.
Der charakteristische Aufbau des bevorzugten Ausführungsbeispiels wird nun beschrieben. Zwischen der Außenumfangsfläche des Ventilkörpers 425 und der Gleitbohrung 415 des Ventilsitzhaltelementes 407 ist keine Dichtung an einem Dichtabschnitt M ausgebildet, wie dies in der 6 gezeigt ist. Anders gesagt ist kein Dichtelement weder an dem Ventilkörper 425 noch an dem Ventilsitzhalteelement 407 an dem Dichtabschnitt M angebracht. Der Innendurchmesser der Öffnung 416 ist geringfügig größer als der Innendurchmesser der Gleitbohrung 415, und ein Sperrabsatz 426 ist in der Öffnung 416 ausgebildet. Ein C-Ring 427 ist mit der Öffnung 416 im Eingriff. Ein Filter 428 ist zwischen dem C-Ring 427 und dem Sperrabsatz 426 gesichert. Eine Schraubenfeder 430 befindet sich zwischen dem Filterelement 428 und dem Ventilkörper 425. Die Schraubenfeder 430 drückt den Ventilkörper 425 zu dem Sitzabschnitt 424. Das entfernte Ende des Ventilkörpers 425 ist so abgeschrägt, dass entfernte Ende in den abgeschrägten Sitzabschnitt 424 passt.
Eine Ventilwelle 431 ist in dem Führungsloch 418 des Ventilwellenführungselements 417 so aufgenommen, dass sie sich entlang der axialen Richtung frei verschiebt. Die Ventilwelle 431 ist einstückig mit dem entfernten Ende des Ventilkörpers 425 über eine Kupplungswelle 432 gekoppelt. Der Durchmesser der Kupplungswelle 432 ist kleiner als der Durchmesser des Ventillochs 432 und des Verbindungslochs 420. Die Ventilwelle 431 und der Ventilkörper 425 sind nämlich einstückig, wenn die Kupplungswelle 432, die sich von dem Ventilkörper 425 erstreckt, an die Ventilwelle 431 geschraubt wird.
Die Ventilwelle 431 hat einen rechteckigen Querschnitt. Daher ist ein Spalt zwischen der Ventilwelle 431 und dem Führungsloch 418 ausgebildet, der einen runden Querschnitt hat. Ein Flansch 433 ist an dem körpernahen Ende der Ventilwelle 431 ausgebildet. Ein Flansch 434 ist auch an dem Ende des Ventilwellenführungselements 417 ausgebildet, und er befindet sich in der Druckreduzierkammer 404. Die Flansche 433, 434 sind miteinander in Kontakt, wenn der Ventilkörper 425 geöffnet ist. Nuten (nicht gezeigt) sind an der Fläche des Flansches 434 so ausgebildet, dass sie sich in der radialen Richtung erstrecken. Die Nuten ermöglichen eine Strömung des Wasserstoffgases in die Druckreduzierkammer 404, auch wenn die Flansche 434, 433 miteinander in Kontakt sind.
Eine Federkammer 440 ist zwischen der Abdeckung 403 und der Membran 403 ausgebildet. Ein Paar bestehend aus einem ersten und einem zweiten Federstützelement 450, 451 befindet sich in der Federkammer 440. Das erste Federstützelement 450 ist an eine Schraube 452 geschraubt, die von der Ventilwelle 431 vorsteht und sich durch die Mitte der Membran 403 erstreckt. Ein Dichtelement 455 ist zwischen dem Flansch 433 und dem ersten Federstützelement 450 gehalten. Das Dichtelement 455 dichtet zwischen dem Flansch 433 und dem ersten Federstützelement 450 ab.
Das erste Federstützelement 450 hat einen flanschartigen Federaufnehmer 453, der sich in der radialen Richtung erstreckt. Eine Säule 456 ist an der Mitte des Federaufnehmers 453 ausgebildet, und sie erstreckt sich in der axialen Richtung. Eine Säule 458 ist an der Mitte des zweiten Federstützelements 451 ausgebildet, und sie erstreckt sich zu der Membran 403. Ein flanschartiger Federaufnehmer 459, der sich in der radialen Richtung erstreckt, ist an dem körpernahen Ende des zweiten Federstützelementes 451 ausgebildet. Eine Doppelschraubenfeder 460 befindet sich zwischen dem ersten und dem zweiten Federstützelement 450, 451.
Eine Einstellschraube 470 ist an die äußere Endfläche der Abdeckung 402 geschraubt. Das entfernte Ende der Einstellschraube 470 liegt an einer Aussparung 471 an, die in der Endfläche des zweiten Federstützelementes 451 ausgebildet ist. Die Position der Einstellschraube 470 hinsichtlich der Abdeckung 402 wird so eingestellt, dass die Federlast der Doppelschraubenfeder 460 gesteuert wird. Die Federlast der Doppelschraubenfeder 460 ist größer eingestellt als die Federlast der Schraubenfeder 430 für den Ventilkörper 425. Ein Durchgangsloch 472 ist in der Einstellschraube 470 ausgebildet, so dass die Federkammer 440 der Atmosphäre ausgesetzt ist. Die Druckaufnahmekammer 404 ist mit der Außenseite über einen Kanal 475 verbunden, der in dem Montageelement 101 ausgebildet ist, und über ein Rohr (nicht gezeigt).
Bei dem Druckreduzierventil 400, das gemäß der vorstehenden Beschreibung ausgebildet ist, wird der Druck in der Druckreduzierkammer 404 gleich dem Atmosphärendruck, wenn das Hochdruckwasserstoffgas nicht in die Ventilkammer 408 strömt. Zu dieser Zeit bewegt die Kraft der Doppelschraubenfeder 460 die Membran 403 zur Innenseite der Druckaufnahmekammer 404, bis der Flansch 433 der Ventilwelle 431 an den Flansch 434 des Ventilwellenführungselementes 417 anschlägt. In diesem Zustand ist der Ventilkörper 425 in dem geöffneten Zustand, in dem der Ventilkörper 425 von dem Sitzabschnitt 425 getrennt ist. Zu beachten ist die untere Hälfte der 6(b).
In diesem Zustand strömt das Wasserstoffgas in die Druckreduzierkammer 404 durch den Spalt zwischen dem Ventilkörper 425, der in dem geöffneten Zustand ist, und dem Ventilsitzhalteelement 407, den Spalt zwischen dem Ventilkörper 425 und dem Sitzabschnitt 424, das Ventilloch 423, das Verbindungsloch 420, den Spalt zwischen der Innenumfangsfläche des Führungsloches 418 und der Ventilwelle 431 und den Spalt zwischen den Flanschen 434, 433, falls das Hochdruckwasserstoffgas in die Ventilkammer 408 durch den Kanal 410 strömt.
Wenn Druck in der Druckreduzierkammer 404 erhöht wird, dann bewegt sich die Membran 403 zur Innenseite der Federkammer 440 gegen die Federkraft der Doppelschraubenfeder 460. Wenn der Ventilkörper 425 mit dem Sitzabschnitt 424 durch die Druckerhöhung in der Druckreduzierkammer 404 und durch die Druckkraft der Schraubenfeder 430 in Kontakt gelangt, dann wird das Druckreduzierventil 404 geschlossen. Wenn das Druckreduzierventil 400 geschlossen ist, dann wird das Hochdruckwasserstoffgas in der Druckreduzierkammer 404 durch den Kanal 475 zur Außenseite gefördert. Wenn der Druck in der Druckreduzierkammer 404 auf einen Druck reduziert wird, der kleiner ist als ein vorbestimmter Druck, und zwar durch die Förderung des Wasserstoffgases zur Außenseite, dann stellt die Doppelschraubenfeder 460 den Ventilkörper 425 in den geöffneten Zustand wieder her, wenn der Ventilkörper 425 von dem Sitzabschnitt 425 getrennt wird.
Das bevorzugte Ausführungsbeispiel, das vorstehend beschrieben ist, hat die folgenden Charakteristika.

(1) Bei dem Elektromagnetventil 100 gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Vorsteuerventil 122 aus dem SUS316L-Edelstahl ausgebildet, und der Vorsteuerventilsitz 134 ist aus dem flexiblem Polyimid-Kunstarz ausgeildet. Der Hauptventilkörper 130 ist aus dem SU5315L-Edelstahl ausgebildet, und der Hauptventilsitz 162 ist aus dem Polyimid-Kunstharz ausgebildet.

Falls das Vorsteuerventil 122 mit dem Vorsteuerventilsitz 134 in dem Wasserstoffgas mit einem hohen Druck von 70 MPa in Kontakt gelangt, dann wird in Folge dessen der Vorsteuerventilsitz 134 elastisch verformt, der aus dem Polyimid-Kunstharz besteht. Daher wird kein Spalt zwischen dem Vorsteuerventil 122 und dem Vorsteuerventilsitz 134 ausgebildet, wodurch die Dichtfunktion aufrechterhalten wird. Wenn der Hauptventilkörper 130 mit dem Hauptventilsitz 162 in dem Wasserstoffgas mit einem hohen Druck von 70 MPa in Kontakt gelangt, dann wird der Hauptventilsitz 162 in der gleichen Art und Weise elastisch verformt, der aus dem Polyimid-Kunstharz besteht. Daher wird die Dichtfunktion aufrechterhalten. Da die Oberflächenrauhigkeit des Vorsteuerventilsitzes 134, des Hauptventilsitzes 162, des Vorsteuerventils 122 und des Hauptventilkörpers 130 kleiner oder gleich 1 μmRa ist, gelangen der Vorsteuerventilsitz 134 und der Hauptventilsitz 162 in einen engen Kontakt mit dem Vorsteuerventil 122 beziehungsweise dem Hauptventilkörper 130 in dem geschlossenen Zustand. Da darüber hinaus die Maßtoleranz des Vorsteuerventilsitzes 134, des Hauptventilsitzes 162, des Vorsteuerventils 122 und des Hauptventilkörpers 130 so festgelegt ist, dass sie kleiner oder gleich 1 μm ist und die Bestandteile mit hoher Genauigkeit bearbeitet sind, ist die Dichtfunktion verbessert. Falls die Oberflächenrauhigkeit 1 μmRa überschreitet, dann wird die Dichtung während des Ventilschließvorganges bei dem hohen Druck von 70 MPa nicht aufrecht erhalten.

(2) Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Ventilkörper 425 des Druckreduzierventiles 400 aus dem SUS316L-Edelstahl ausgebildet, und der Ventilsitz 421 einschließlich des Sitzabschnittes 424 ist aus dem Polyimid-Kunstharz ausgebildet. In Folge dessen wird der Sitzabschnitt 424 elastisch verformt, der aus dem Polyimid-Kunstharz besteht, auch wenn der Ventilkörper 425 mit dem Sitzabschnitt 424 in dem Wasserstoffgas mit einem hohen Druck von 70 MPa in Kontakt gelangt. Daher wird die Dichtfunktion aufrecht erhalten.

Da die Oberflächenrauhigkeit des Ventilsitzes 421 und des Ventilkörpers 425 so festgelegt ist, dass sie kleiner oder gleich 1 μmRa ist, gelangt der Ventilsitz 421 in einen engen Kontakt mit dem Ventilkörper 425 während des Ventilschließvorganges. Da darüber hinaus die Maßtoleranz des Ventilsitzes 421 und des Ventilkörpers 425 so festgelegt ist, dass sie kleiner oder gleich 1 μm ist, und die Bauteile mit hoher Genauigkeit bearbeitet sind, ist die Dichtfunktion verbessert. Falls die Oberflächenrauhigkeit 1 μmRa überschreitet, dann wird die Dichtung während des Ventilschließvorganges bei einem hohen Druck von 70 MPa nicht aufrecht erhalten.

(3) Bei dem Elektromagnetventil 100 des bevorzugten Ausführungsbeispieles ist der Vorsteuerventilsitz 134 an einem Abschnitt des Hauptventilkörpers 130 ausgebildet, der mit dem Vorsteuerventil 122 in Kontakt ist. Der Vorsteuerventilsitz 134 ist aus dem flexiblem synthetischen Kunstharz ausgebildet, der das Polyimid-Kunstharz ist. Das Vorsteuerventil 122 ist aus dem SUS316L-Edelstahl ausgebildet. In dieser Art und Weise wird die Dichtfunktion lediglich durch Verwenden eines erforderlichen Materiales für die Kontaktabschnitte verbessert.
(4) Bei dem Druckreduzierventil 400 des bevorzugten Ausführungsbeispieles ist eine Beschichtung mit einem niedrigen Reibungskoeffizienten aus TiN an der Oberfläche des Ventilkörpers 425 durch eine physikalischen Dampfabscheidungsbeschichtung (PVD) ausgebildet. In Folge dessen gleitet der Ventilkörper 425 sanft entlang der Gleitbohrung 415 des Ventilsitzhalteelementes 407.

Es wird angenommen, dass ein Dichtelement wie zum Beispiel ein U-Ring oder eine Gleitdichtung an der Außenumfangsfläche des Ventilkörpers 425 bei einem hohen Druck von 70 MPa angeordnet ist. In diesem Fall ist der Gleitwiderstand des Dichtelementes (Ventilkörper 425) hinsichtlich der Gleitbohrung 415 sehr groß. Dies behindert die Bewegung des Ventilkörpers 425. Dies bewirkt eine große Hysterese der Änderung des sekundären Druckes (Druck in der Druckreduzierkammer 404). Im Gegensatz dazu wird bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel die Hysteresse des sekundären Druckes reduziert.
Wenn die Entspannungsvorrichtung 10 bei einem Fahrzeug angewendet wird, das ein Brennstoffzelle verwendet, dann werden in Folge dessen ein Verschleiß und ein Abrieb des Ventilkörpers 425 verhindert, auch wenn der Ventilkörper 425 für eine lange Zeitperiode verwendet wird.
Das Druckreduzierventil 400 des bevorzugten Ausführungsbeispieles hat den dichtungslosen Abschnitt M zwischen dem Ventilsitzhalteelement 407 (Ventilelementaufnahmeelement), das den Ventilkörper 425 (Ventilelement) aufnimmt, und dem Ventilkörper 425. In Folge dessen werden die vorstehend beschriebenen Vorteile nicht gemindert, da kein Dichtelement vorhanden ist.

(5) Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel hat das Elektromagnetventil 100 das Vorsteuerventil 122 und den Hauptventilkörper 130 als das Ventilelement, und den Vorsteuerventilsitz 134 und den Hauptventilsitz 162 als den Ventilsitz. Das Vorsteuerventil 122 schaltet zwischen dem geöffneten Zustand, in dem das Vorsteuerventil 122 von dem Vorsteuerventilsitz 134 getrennt ist, und dem geschlossenen Zustand, in dem das Vorsteuerventil 122 mit dem Vorsteuerventilsitz 134 in Kontakt ist, und zwar gemäß der Erregung und der Entregung der Solenoidspule 110 (Solenoid).

Darüber hinaus verwendet das bevorzugte Ausführungsbeispiel ein Semi-Vorsteuer-Elektromagnetventil, bei dem sich der Hauptventilkörper 130 von dem geschlossenen Zustand zu dem geöffneten Zustand verschiebt, wenn das Vorsteuerventil 122 geöffnet ist. Das gemäß der vorstehenden Beschreibung ausgebildete Elektromagnetventil 100 sorgt für die Betriebe und die Vorteile gemäß (1) bis (4).

(6) Das Elektromagnetventil 100 (des bevorzugten Ausführungsbeispieles) stützt das Vorsteuerventil 122 und den Hauptventilkörper 130 hinsichtlich des Tauchkolbens 112 so, dass das Vorsteuerventil 122 und der Hauptventilkörper 130 ein Spiel in der Arbeitsrichtung des Tauchkolbens 112 haben.

Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ermöglicht daher der schwimmende Aufbau des Hauptventilkörpers 130 und des Vorsteuerventils 122, das der Hauptventilkörper 130 und das Vorsteuerventil 122 zuverlässig zu der Form des Hauptventilsitzes 162 und des Vorsteuerventilsitzes 134 passen. Dementsprechend werden der Hauptventilkörper 130 und das Vorsteuerventil 122 zuverlässig abgedichtet, wenn sie geschlossen sind.
Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel müssen die Vorsteuerbohrung 133 und die Bohrung 135, die sehr kleine Durchmesser aufweisen, so abgedichtet werden, dass das Vorsteuerventil 122 bei einem hohen Druck von 70 MPa durch die Solenoidspule 110 mit geringer Leistung betrieben wird. Das Vorsteuerventil 122 und der Hauptventilkörper 130 sind so konstruiert, dass sie den schwimmenden Aufbau aufweisen, um die Druckaufnahmefläche um derartige kleine Bohrungen abzudichten. Dies verbessert den engen Kontakt zwischen dem Vorsteuerventil 122 und dem Vorsteuerventilsitz 134 sowie zwischen dem Hauptventilkörper 130 und dem Hauptventilsitz 162.

(7) Bei dem Elektromagnetventil 100 des bevorzugten Ausführungsbeispieles ist die abgeschrägte Fläche 124 an dem entfernten Ende des Vorsteuerventiles 122 so ausgebildet, dass sich der Durchmesser des entfernten Endes zu dem Vorsteuerventilsitz 134 hin verringert. Der Innendurchmesser des Vorsteuerventilsitzes 134 vergrößert sich zu dem Vorsteuerventil 122 entsprechend der Form der abgeschrägten Fläche 124 des Vorsteuerventils 122. wenn das Vorsteuerventil 122 geschlossen wird, dann vergrößert sich in Folge dessen die Kontaktfläche zwischen der abgeschrägten Fläche 124 und dem Vorsteuerventilsitz 134, wenn sich die abgeschrägte Fläche 124 dem Vorsteuerventilsitz 134 annähert.
(8) Bei dem Druckreduzierventil 400 des bevorzugten Ausführungsbeispieles ist die Druckreduzierkammer 404 zwischen dem Montageelement 101 (Ventilkörper) und der Membran 403 ausgebildet. Der Ventilsitz 421 ist an der Öffnung des Ventilloches 423 ausgebildet, das mit der Druckreduzierkammer 404 verbunden ist. Der Ventilkörper 425 ist so angeordnet, dass er wahlweise mit dem Ventilsitz 421 in Kontakt gelangt. Der Ventilkörper 425 ist koaxial an der Ventilwelle 431 gesichert, die mit der Membran 403 gekoppelt ist. In Folge dessen sorgt die Druckreduzierkammer 400, die gemäß der vorstehenden Beschreibung ausgebildet ist, für die Betriebe und die Vorteile gemäß (1) bis (4).
(9) Bei der Entspannunsvorrichtung 10 des bevorzugten Ausführungsbeispiels ist der Anschluss P1 an dem Ventileinlass des Elektromagnetventils 100 mit dem Hochdruckwasserstoffbehälter T verbunden (Hochdruckwasserstoffgasbehälter). Der Anschluss P2 an dem Ventilauslass des Elektromagnetventils 100 ist mit dem Anschluss P3 an dem Ventileinlass des Druckreduzierventils 400 verbunden. Die Entspannungsvorrichtung 10, die gemäß der vorstehenden Beschreibung ausgebildet ist, sorgt für die Betriebe und die Vorteile gemäß (1) bis (4).

Für den Durchschnittsfachmann ist offensichtlich, dass die vorliegende Erfindung in vielen anderen spezifischen Formen ausgeführt werden kann, ohne dass von dem Umfang der Erfindung abgewichen wird. Insbesondere sollte klar sein, dass die Erfindung in den folgenden Formen ausgeführt werden kann.

(1) Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Vorsteuerventil 122 des Elektromagnetventils 100 aus dem SUS316L-Edelstahl ausgebildet, und der Vorsteuerventilsitz 134 ist aus dem Polyimid-Kunstharz ausgebildet. Im Gegensatz dazu kann das Vorsteuerventil 122 aus einem Polyimid-Kunstharz ausgebildet sein, und der Vorsteuerventilsitz 134 kann aus dem SUS316L-Edelstahl ausgebildet sein. In diesem Fall ist die Maßtoleranz des Vorsteuerventils 122 und des Vorsteuerventilsitzes 134 vorzugsweise kleiner oder gleich 1 μm, und die Oberflächenrauhigkeit ist vorzugsweise kleiner oder gleich 1 μmRa. Darüber hinaus kann der Hauptventilkörper 130 des Elektromagnetventils 100 aus Polyimid-Kunstharz ausgebildet sein, und der Hauptventilsitz 122 kann aus dem SUS316L-Edelstahl ausgebildet sein. In diesem Fall ist die Maßtoleranz des Hauptventilkörpers 130 und des Hauptventilsitzes 162 vorzugsweise kleiner oder gleich 1 μm, und die Oberflächenrauhigkeit ist vorzugsweise kleiner oder gleich 1 μmRa.
(2) Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Ventilkörper 425 des Druckreduzierventiles 400 aus dem SUS316L-Edelstahl ausgebildet, und der Ventilsitz 421 ist aus einem Polyimid-Kunstharz ausgebildet. Im Gegensatz dazu kann der Ventilkörper 425 aus einem Polyimid-Kunstharz ausgebildet sein, und der Ventilsitz 421 kann aus dem SUS316L-Edelstahl ausgebildet sein. In diesem Fall ist die Maßtoleranz des Ventilkörpers 425 und des Ventilsitzes 421 vorzugsweise kleiner oder gleich 1 μm, und die Oberflächenrauhigkeit ist vorzugsweise kleiner oder gleich 1 μmRa.
(3) Es kann ein Kunstharz aus Polyether (Ether-Keton) (PEEK) als das flexible synthetische Kunstharz an Stelle von Polyimid-Kunstharz verwendet werden. Das PEEK-Kunstharz besteht aus kristallinen aromatischen Polyether, und es hat eine bessere Ermüdungsbeständigkeit bezüglich des Polyimid-Kunstharzes. An Stelle des flexiblen synthetischen Kunstharzes kann ein Weichmetall verwendet werden. Beispiele von Weichmetallen beinhalten Kupferlegierungen wie zum Beispiel Messing und Bronze. Eine Kupferlegierung wie Messing und Bronze ist weicher als der SUS316L-Edelstahl, und er kann sich elastisch verformen.
(4) Wenn der SUS316L-Edelstahl und das Polyimid-Kunstharz verwendet werden, dann muss das ganze Ventilelement oder der ganze Ventilsitz nicht aus diesen Materialien ausgebildet sein. Zum Beispiel können nur Abschnitte des Ventilelementes und des Ventilsitzes aus diesen Materialien ausgebildet sein, die miteinander in Kontakt gelangen.
(5) Anstelle des Polyimid-Kunstharzes können Polyfluorethylen-Kunstharze als das flexible Kunstharz verwendet werden. Hinsichtlich der Polyflourethylen-Kunstharze kann zum Beispiel Teflon (registrierte Marke) verwendet werden.
(6) Bei dem Druckreduzierventil 400 des bevorzugten Ausführungsbeispieles ist eine Beschichtung mit einem niedrigen Reibungskoeffizienten aus TiN an der Oberfläche des Ventilkörpers 425 ausgebildet. Jedoch muss die Beschichtung nicht aus TiN ausgebildet sein. Eine Beschichtung mit einem niedrigen Reibungskoeffizienten aus CRn, Au oder MoS₂ kann durch die Oberflächenbehandlung der PVD-Beschichtung ausgebildet sein. Eine amorphe harte Kohlenstoffbeschichtung, die eine diamantartige Kohlenstoffbeschichtung (DLC-Beschichtung) ist, kann als die Beschichtung mit niedrigem Reibungskoeffizienten ausgebildet sein. Außerdem kann eine Brennbehandlung an dem Ventilkörper 425 als die Oberflächenbehandlung durchgeführt werden, um eine Fluorkohlenstoff-Kunstharz-Beschichtung aufzubringen. Dann kann eine Beschichtung mit einem niedrigen Reibungskoeffizienten durch Polytetrafluorethylen (PTFE) ausgebildet werden. Darüber hinaus kann eine Au-Beschichtung, ein Ni-P-Überzug oder ein Ni-B-Überzug durch eine (galvanische) Beschichtungsbehandlung als eine Beschichtung ausgebildet werden, die einen niedrigen Reibungskoeffizienten aufweist.
(7) Das Elektromagnetventil 100 des bevorzugten Ausführungsbeispieles stützt das Vorsteuerventil 122 und den Hauptventilkörper 130 hinsichtlich des Tauchkolbens 112 derart, dass das Vorsteuerventil 122 und der Hauptventilkörper 130 ein Spiel in der Arbeitsrichtung des Tauchkolbens 112 haben. Statt dessen kann entweder das Vorsteuerventil 122 oder der Hauptventilkörper 130 hinsichtlich des Tauchkolbens 112 so gestützt sein, dass er ein Spiel in der Arbeitsrichtung des Tauchkolbens 112 hat. In diesem Fall ist ebenfalls der enge Kontakt zwischen dem Ventilelement und dem Ventilsitz verbessert, die den schwimmenden Aufbau aufweisen.
(8) Bei dem Elektromagnetventil 100 des bevorzugten Ausführungsbeispieles ist die abgeschrägte Fläche 124 an dem Vorsteuerventil 122 ausgebildet. Der Vorsteuerventilsitz 134 ist so ausgebildet, dass er wahlweise mit der abgeschrägten Fläche 124 des Vorsteuerventil 122 in Kontakt gelangt. An Stelle dieses Aufbaus kann der Aufbau verwendet werden, wie er in den 7 und 8 gezeigt ist. Es werden nur die Bestandteile beschrieben, die sich von dem bevorzugten Ausführungsbeispiel unterscheiden. Ähnliche Bauelemente sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, und eine detaillierte Beschreibung wird weggelassen.

Bei dem abgewandelten Ausführungsbeispiel ist die abgeschrägte Fläche 124 des Vorsteuerventils 122 weggelassen worden. Statt dessen ist eine ebene Fläche 122a an dem Ende des Vorsteuerventils 122 gegenüber dem Vorsteuerventilsitz 134 ausgebildet. Das Vorsteuerventil 122 ist aus einem Polyimid-Kunstharz ausgebildet. Ein Beispiel des Polyimid-Kunstharzes beinhaltet VESPEL (eingetragene Marke von DuPont). Der Vorsteuerventilsitz 134 hat einen Vorsprung 134a, dessen Außendurchmesser sich zu dem Vorsteuerventil 122 hin verringert. Die Endfläche des Vorsprungs 134a bildet eine ebene Fläche 134b, die so angeordnet ist, dass sie wahlweise mit der ebenen Fläche 122a des Vorsteuerventils 122 in Kontakt gelangt. Der Vorsteuerventilsitz 134 ist einstückig mit dem Hauptventilkörper 130 unter Verwendung von SUS316L-Edelstahl ausgebildet. Andere Aufbauten sind gleich dem Ausführungsbeispiel, das in der 4 gezeigt ist. In diesem Fall sind außerdem die Betriebe und die Vorteile gleich wie bei dem Ausführungsbeispiel, das in der 4 gezeigt ist.
Gemäß dem Aufbau des abgewandelten Ausführungsbeispieles wird darüber hinaus die Dichtfunktion aufrechterhalten, während der Druck des Wasserstoffgases in dem Bereich von 0 bis 70 MPa ist.
Darüber hinaus dienen die gegenwärtigen Beispiele und Ausführungsbeispiele der Darstellung, und sie sind nicht einschränkend, und die Erfindung ist nicht auf die hierbei vorgegebenen Einzelheiten beschränkt, sondern sie kann innerhalb des Umfanges und der Äquivalenz der beigefügten Ansprüche abgewandelt werden.
Ein Hochdruckventil für Wasserstoffgas hat einen Ventilsitz und ein Ventilelement, das bewegbar ist, um den Ventilsitz wahlweise zu öffnen und zu schließen. Entweder das Ventilelement oder der Ventilsitz ist aus einem austhenitischen Edelstahl ausgebildet, und das entsprechend andere Element von dem Ventilelement und dem Ventilsitz ist aus einem flexiblen synthetischen Kunstharz oder Weichmetall ausgebildet.

Claims

Hochdruckventil für Wasserstoffgas, wobei das Hochdruckventil einen Ventilsitz (162) und ein Ventilelement (130) aufweist, wobei das Ventilelement (130) so bewegbar ist, dass der Ventilsitz (162) wahlweise geöffnet und geschlossen wird, und das Hochdruckventil ist dadurch gekennzeichnet, dass entweder das Ventilelement (130) oder der Ventilsitz (162) aus einem austhenitischen Edelstahl ausgebildet ist, und dass das entsprechende andere Element von dem Ventilelement und dem Ventilsitz aus einem flexiblem synthetischen Kunstharz oder Weichmetall ausgebildet ist.
Hochdruckventil für Wasserstoffgas gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement und der Ventilsitz jeweils einen Kontaktabschnitt aufweisen, wobei die Kontaktabschnitte miteinander in Kontakt gelangen, wobei entweder der Kontaktabschnitt des Ventilelementes oder der Kontaktabschnitt des Ventilsitzes aus einem austhenitischen Edelstahl ausgebildet ist, und wobei der entsprechend andere Abschnitt von dem Kontaktabschnitt des Ventilelementes und dem Kontaktabschnitt des Ventilsitzes aus einem flexiblen synthetischen Kunstharz oder Weichmetall ausgebildet ist.
Hochdruckventil für Wasserstoffgas gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das synthetische Kunstharz aus einer Gruppe ausgewählt ist, die Polyimid-Kunstharz, Polyether-Ether-Keton-Kunstharz und Polyflourethylen-Kunstharz aufweist.
Hochdruckventil für Wasserstoffgas gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyimid-Kunstharz VESPEL ist.
Hochdruckventil für Wasserstoffgas gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenrauhigkeit des Ventilsitzes und des Ventilelementes kleiner oder gleich 1 μmRa ist.
Hochdruckventil für Wasserstoff gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Hochdruckventil des Weiteren eine Aufnahmekammer aufweist, in der das Ventilelement so angeordnet ist, dass es sich in der Aufnahmekammer frei verschiebt, und wobei eine Beschichtung an der Fläche des Ventilelementes ausgebildet ist, um eine Reibung zwischen dem Ventilelement und der Aufnahmekammer zu reduzieren.
Hochdruckventil für Wasserstoffgas gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung durch Behandlung mittels einer physikalischen Dampfabscheidungsbeschichtung, Brennens oder eines galvanischen Überziehens ausgebildet ist.
Hochdruckventil für Wasserstoffgas gemäß Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung aus einer Gruppe ausgewählt ist, die eine diamantartige Kohlenstoffbeschichtung, eine CrN-Beschichtung, eine TiN-Beschichtung, eine Au-Beschichtung, eine MoS₂-Beschichtung, eine Polytetraflourethylen-Beschichtung, einen galvanischen Ni-P-Überzug und einen galvanischen Ni-B-Überzug beinhaltet.
Hochdruckventil für Wasserstoffgas gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Hochdruckventil folgendes aufweist: einen Solenoid; einen Hauptventilsitz und einen Vorsteuerventilsitz; einen Hauptventilkörper, der zwischen einem geschlossenen Zustand, in dem der Hauptventilkörper mit dem Hauptventilsitz in Kontakt ist, und einem geöffneten Zustand schaltbar ist, in dem der Hauptventilkörper von dem Hauptventilsitz getrennt ist; und einen Vorsteuerventilkörper, der zwischen einem geschlossenen Zustand, in dem der Vorsteuerventilkörper mit dem Vorsteuerventilsitz in Kontakt ist, und einem geöffneten Zustand schaltbar ist, in dem der Vorsteuerventilkörper von dem Vorsteuerventilsitz getrennt ist, wobei der Vorsteuerventilkörper zwischen dem geöffneten Zustand und dem geschlossenen Zustand gemäß einer Erregung und Entregung des Solenoiden geschaltet wird, und wobei der Hauptventilkörper von dem geschlossenen Zustand zu dem geöffneten Zustand geschaltet wird, wenn der Vorsteuerventilkörper von dem geschlossenen Zustand zu dem geöffneten Zustand geschaltet wird.
Hochdruckventil gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Hochdruckventil des Weiteren einen Tauchkolben aufweist, der gemäß einer Erregung und Entregung des Solenoiden betrieben wird, wobei der Tauchkolben mit dem Vorsteuerventilkörper und dem Hauptventilkörper gekoppelt ist, der Hauptventilkörper eine Vorsteuerbohrung und den Vorsteuerventilsitz aufweist, der Vorsteuerventilsitz ein Vorsteuerventilloch aufweist, das mit der Vorsteuerbohrung verbunden ist, wobei zumindest der Vorsteuerventilkörper oder der Hauptventilkörper hinsichtlich des Tauchkolbens so gestützt ist, dass er in der Arbeitsrichtung des Tauchkolbens ein Spiel aufweist, wenn der Vorsteuerventilkörper mit dem Vorsteuerventilsitz in Kontakt gelangt, wobei das Vorsteuerventilloch und die Vorsteuerbohrung geschlossen sind.
Hochdruckventil gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsteuerventilkörper ein entferntes Ende mit einem Außendurchmesser aufweist, der sich zu dem Vorsteuerventilsitz hin verringert, und wobei das Vorsteuerventilloch des Vorsteuerventilsitzes einen Innendurchmesser aufweist, der gemäß dem Außendurchmesser des entfernten Endes des Vorsteuerventilkörpers festgelegt ist.
Hochdruckventil gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsteuerventilsitz einen Vorsprung mit einer entfernten Endfläche aufweist, das Vorsteuerventilloch an der entfernten Endfläche des Vorsprunges mündet und der Vorsteuerventilkörper eine ebene Fläche aufweist, die mit der entfernten Endfläche des Vorsprungs wahlweise in Kontakt gelangt, und wenn die ebene Fläche mit der entfernten Endfläche des Vorsprunges in Kontakt gelangt, dann ist das Vorsteuerventilloch geschlossen.
Hochdruckventil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Hochdruckventil ein Druckreduzierventil ist, das zum Reduzieren des Druckes in einem Behälter verwendbar ist, der Wasserstoffgas enthält, wobei das Druckreduzierventil folgendes aufweist: einen Ventilkörper und eine Membran, wobei der Ventilkörper und die Membran eine Druckreduzierkammer definieren, wobei die Druckreduzierkammer ein Ventilloch aufweist, das mit einem Ventilsitz versehen ist; und ein Ventilelement, das so angeordnet ist, dass es mit dem Ventilsitz wahlweise in Kontakt gelangt, wobei das Ventilelement mit der Membran verbunden ist und die Membran gemäß dem Druck in der Druckreduzierkammer versetzt wird, und wobei das Ventilelement das Ventilloch gemäß der Versetzung der Membran wahlweise öffnet und schließt.
Druckreduzierventil gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckreduzierventil des Weiteren folgendes aufweist: ein Aufnahmeelement, das das Ventilloch aufweist und das Ventilelement aufnimmt, wobei ein dichtungsloser Abschnitt zwischen dem Aufnahmeelement und dem Ventilelement vorgesehen ist.
Entspannungsvorrichtung für eine Verbindung mit einem Hochdruckwasserstoffbehälter, wobei die Entspannungsvorrichtung das Hochdruckventil gemäß Anspruch 9, das mit dem Hochdruckwasserstoffbehälter verwendbar ist, und das Druckreduzierventil gemäß Anspruch 13 aufweist, das mit dem Hochdruckventil verbunden ist, wobei die Entspannungsvorrichtung entspanntes Wasserstoffgas zur Außenseite durch das Hochdruckventil und das Druckreduzierventil auslässt.