FR2855234A1

FR2855234A1 - Gas e.g. hydrogen, control valve for use in fuel cell of motor vehicle, has silencer in tubular form with length greater than silencer diameter, where silencer passes through chafing sleeve in axial direction

Info

Publication number: FR2855234A1
Application number: FR0405466A
Authority: FR
Inventors: Udo Hafner; Ferdinand Reiter; Waldemar Hans; Frank Miller; Heinz Martin Krause; Guenther Bantleon; Thanh Hung Nguyen Schaefer; Franz Thoemmes; Martin Moeller; Norbert Krapp
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2003-05-21
Filing date: 2004-05-19
Publication date: 2004-11-26
Anticipated expiration: 2024-05-19
Also published as: FR2855234B1; DE10322918A1; CN1573182A; CN100359220C

Abstract

The control valve has a case (13) to receive an electromagnetic actuation unit (14) of a valve sealing unit (18). The sealing unit sliding axially in a chafing sleeve (15) cooperates with a valve seat (21) to control the gas flow via an orifice of a valve plate. A silencer in tubular form passes through the chafing sleeve in an axial direction. The silencer has a length greater than the silencer diameter.

Description

Domaine de l'inventionField of the invention

La présente invention concerne une soupape de commande d'un fluide, notamment pour commander un gaz, comprenant un boîtier recevant notamment une unité d'actionnement électromagnétique d'un 5 organe d'obturation de soupape coulissant axialement dans un manchon de guidage et coopérant avec un siège de soupape pour commander une veine de fluide à travers au moins un orifice d'une plaque de soupape suivie par un silencieux essentiellement tubulaire. The present invention relates to a valve for controlling a fluid, in particular for controlling a gas, comprising a housing receiving in particular an electromagnetic actuation unit of a valve shutter member sliding axially in a guide sleeve and cooperating with a valve seat for controlling a flow of fluid through at least one orifice of a valve plate followed by an essentially tubular muffler.

On connaît une telle soupape utilisée par exemple comme l0 soupape de commande de gaz d'une pile à combustible ou d'un moteur à gaz pour réguler un débit d'hydrogène ou d'un gaz naturel sous pression (gaz CNG). Such a valve is known which is used for example as a gas control valve for a fuel cell or a gas engine for regulating a flow of hydrogen or of natural gas under pressure (CNG gas).

Etat de la technique La soupape connue comprend un boîtier logeant une unité 15 d'actionnement électromagnétique d'un organe d'obturation de soupape coulissant axialement dans un manchon de guidage. L'organe d'obturation de soupape coopère avec un siège de soupape réalisé sur la plaque de soupape sous la forme d'un siège plat. STATE OF THE ART The known valve comprises a housing housing an electromagnetic actuation unit of a valve closure member sliding axially in a guide sleeve. The valve closure member cooperates with a valve seat formed on the valve plate in the form of a flat seat.

La plaque de soupape comporte un canal de sortie relié au 20 côté de sortie de la soupape. En aval de la plaque de soupape il y a un silencieux qui se termine à niveau avec le manchon de guidage ou est constitué par la zone d'extrémité de celui-ci. The valve plate has an outlet channel connected to the outlet side of the valve. Downstream of the valve plate there is a silencer which ends at level with the guide sleeve or is formed by the end zone of the latter.

Ce silencieux réduit les bruits de fonctionnement mais cela malheureusement seulement de manière limitée. 25 Exposé et avantages de l'invention La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et concerne à cet effet une soupape de commande de fluide, définie ci-dessus, caractérisée en ce que le silencieux est une pièce qui dépasse le manchon de guidage dans la direction axiale. This silencer reduces operating noise, but unfortunately only to a limited extent. SUMMARY AND ADVANTAGES OF THE INVENTION The aim of the present invention is to remedy these drawbacks and to this end relates to a fluid control valve, defined above, characterized in that the silencer is a part which protrudes beyond the sleeve. guiding in the axial direction.

Cette soupape a l'avantage vis-à-vis de celle de l'état de la technique d'être d'un fonctionnement plus silencieux car l'élément tubulaire formant le silencieux selon cette réalisation a de préférence une longueur supérieure au diamètre de l'élément tubulaire, et du fait de sa plus grande longueur le silencieux a des caractéristiques d'amortissement plus 35 importantes. This valve has the advantage over that of the state of the art of being quieter in operation since the tubular element forming the silencer according to this embodiment preferably has a length greater than the diameter of l 'tubular element, and because of its greater length the muffler has more important damping characteristics.

La soupape selon l'invention convient notamment pour la régulation du débit massique de gaz tels que l'hydrogène et du gaz naturel et à cet effet elle peut s'utiliser dans une pile à combustible d'un véhicule automobile ou encore dans le cas d'un moteur à gaz pour un véhicule. The valve according to the invention is particularly suitable for regulating the mass flow rate of gases such as hydrogen and natural gas and for this purpose it can be used in a fuel cell of a motor vehicle or even in the case of '' a gas engine for a vehicle.

Dans ce mode de réalisation préférentiel de la soupape selon l'invention, le silencieux poursuit la pièce emboutie par emboutissage s profond et formant le siège de soupape. Le silencieux peut être fixé à cette pièce emboutie ou être réalisé en une seule partie avec cette pièce. In this preferred embodiment of the valve according to the invention, the silencer continues the deep-drawn part by deep-drawing and forming the valve seat. The silencer can be attached to this stamped part or be made in a single part with this part.

Dans le cas d'une réalisation en une seule partie, le silencieux est une pièce obtenue par emboutissage profond, ayant une forme de pot et comportant une plaque de fond constituant le siège plat du siège l0 de soupape. La paroi latérale de la pièce en forme de pot obtenue par emboutissage profond rejoint alors la plaque de fond et constitue le silencieux tubulaire. Une telle pièce obtenue par emboutissage profond peut être fixée par un mécanisme d'accrochage constitué par exemple d'une rainure annulaire et d'un bourrelet annulaire correspondant du manchon 15 de guidage pour l'organe d'obturation de soupape sur lequel se bloque le manchon de guidage de l'organe d'obturation de soupape. In the case of an embodiment in a single part, the silencer is a part obtained by deep drawing, having a pot shape and comprising a bottom plate constituting the flat seat of the valve seat 10. The side wall of the pot-shaped part obtained by deep drawing then joins the bottom plate and constitutes the tubular silencer. Such a part obtained by deep drawing can be fixed by a hooking mechanism consisting for example of an annular groove and a corresponding annular bead of the guide sleeve 15 for the valve closure member on which the guide sleeve of the valve closure member.

Le silencieux peut également être constitué par un simple élément tubulaire soudé à la plaque de soupape. Dans ce cas, la plaque de soupape est fabriquée de préférence en une seule partie avec le manchon 20 de guidage constituant la pièce obtenue par emboutissage profond pour l'organe d'obturation de soupape; cela correspond à une construction compacte. Le silencieux peut également être constitué par un élément tubulaire accroché par un bourrelet annulaire et une rainure annulaire correspondante sur la pièce obtenue par emboutissage profond, cette 25 dernière ayant une plaque de soupape avec un siège plat pour l'organe d'obturation de soupape et à cette pièce se fixe une autre pièce obtenue par emboutissage profond et formant le manchon de guidage de l'organe d'obturation de soupape. The muffler can also be constituted by a simple tubular element welded to the valve plate. In this case, the valve plate is preferably made in a single part with the guide sleeve 20 constituting the part obtained by deep drawing for the valve closure member; this corresponds to a compact construction. The silencer may also be constituted by a tubular element hooked by an annular bead and a corresponding annular groove on the part obtained by deep drawing, the latter having a valve plate with a flat seat for the valve closure member and another part obtained by deep drawing and forming the guide sleeve of the valve closure member is fixed to this part.

En variante, on peut également réaliser le silencieux en 30 matière plastique et/ou en métal et le fixer au côté extérieur du boîtier de soupape et cela par exemple par un mécanisme de serrage ou d'encliquetage. Si le silencieux est fixé au côté extérieur du boîtier, il peut par exemple comporter une collerette annulalre qui vient dans une cavité correspondante du boîtier pour s'y accrocher et venir contre un joint tori35 que. Alternatively, the muffler can also be made of plastic and / or metal and fixed to the outside of the valve housing, for example by a clamping or latching mechanism. If the silencer is fixed to the outside of the box, it can for example include an annular collar which comes into a corresponding cavity of the box to hang on and come against a tori35 seal.

Pour réduire encore plus le bruit, le silencieux peut être muni d'un enrobage de matière plastique constituant une couche d'isolation. To further reduce noise, the silencer may be provided with a plastic coating constituting an insulation layer.

Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide de quatre exemples de réalisation représentés schématiquement dans les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une coupe longitudinale d'une soupape à gaz équipée d'un silencieux, - la figure 2 est une vue à échelle agrandie de la zone II de la figure 1, - la figure 3 montre un second mode de réalisation d'un silencieux d'une soupape selon l'invention, - la figure 4 est une coupe longitudinale d'un troisième mode de réalisation d'une soupape selon l'invention, - la figure 5 montre un quatrième mode de réalisation d'une soupape avec un silencieux selon l'invention. Drawings The present invention will be described below in more detail with the aid of four embodiments represented schematically in the attached drawings in which: - Figure 1 is a longitudinal section of a gas valve fitted with a silencer , - Figure 2 is an enlarged view of the area II of Figure 1, - Figure 3 shows a second embodiment of a silencer of a valve according to the invention, - Figure 4 is a section longitudinal of a third embodiment of a valve according to the invention, - Figure 5 shows a fourth embodiment of a valve with a silencer according to the invention.

Description des modes de réalisation Description of the embodiments

La figure 1 montre une soupape à gaz 6 destinée à une pile à combustible ou à un moteur à gaz d'un véhicule automobile et servant à réguler le débit d'hydrogène ou d'un gaz naturel sous pression (gaz CNG) entre un côté d'entrée 1 et un côté de sortie 12. FIG. 1 shows a gas valve 6 intended for a fuel cell or a gas engine of a motor vehicle and used to regulate the flow of hydrogen or of a natural gas under pressure (CNG gas) between one side inlet 1 and one outlet side 12.

La soupape 10 comprend un boîtier 13 en plusieurs parties 20 recevant une bobine électromagnétique 14 entourant un manchon de guidage 15 obtenu par emboutissage profond. Un bouchon essentiellement tubulalre 16 est bloqué dans le manchon de guidage 15; il sert à la fixation d'un ressort hélicoïdal 17 fonctionnant comme ressort de précontrainte dont le côté opposé à celui du côté d'entrée 1l porte un induit 18 25 guidé en coulissement axial dans le manchon de guidage 15. The valve 10 comprises a housing 13 in several parts 20 receiving an electromagnetic coil 14 surrounding a guide sleeve 15 obtained by deep drawing. An essentially tubular plug 16 is blocked in the guide sleeve 15; it is used for fixing a helical spring 17 operating as a prestressing spring, the side opposite to that of the entry side 11 carries an armature 18 25 guided in axial sliding in the guide sleeve 15.

L'induit 18 est de forme tubulaire et constitue un organe d'obturation de soupape dont la face frontale coopère avec un siège de soupape 21 en forme de siège plat; ce siège est représenté de manière plus détaillée à la figure 2. L'organe d'obturation de soupape 18 comprend 30 également un volume intérieur 22 relié au côté d'entrée 1 1 de la soupape et d'o partent des perçages de sortie 23, dirigés radialement. Ces perçages communiquent avec un volume à haute pression 24 délimité radialement par le manchon de guidage 15. Dans la direction radiale de l'organe d'obturation de soupape 18, un perçage de sortie 20 relie le vo35 lume intérieur 22 à la face frontale de l'organe d'obturation de soupape 18 qui coopère avec le siège plat 21. The armature 18 is tubular in shape and constitutes a valve closure member whose front face cooperates with a valve seat 21 in the form of a flat seat; this seat is shown in more detail in Figure 2. The valve closure member 18 also includes an interior volume 22 connected to the inlet side 11 of the valve and from which exit outlet holes 23 , directed radially. These holes communicate with a high pressure volume 24 delimited radially by the guide sleeve 15. In the radial direction of the valve shutter member 18, an outlet hole 20 connects the inner lighter vo35 22 to the front face of the valve closure member 18 which cooperates with the flat seat 21.

Comme le montre de manière plus détaillée la figure 2, le siège de soupape 21 est réalisé sur la plaque de fond 25 d'une pièce es- sentiellement en forme de pot 26 obtenue par emboutissage profond. La plaque de fond 25 est munie d'orifices 27 en forme de buses de sorte que lorsque l'organe d'obturation de soupape 18 est ouvert, une veine de gaz passe de la chambre à haute pression 24 et de la face frontale de l'organe d'obturation de soupape 18 à travers les orifices 27 en forme de buses dans la direction du côté de sortie 12 de la soupape 10. La pièce en forme de pot 26 obtenue par emboutissage profond comprend en outre une zone cylindrique 28 qui se poursuit par un silencieux 29 de forme tubulaire ou qui fait partie de cette zone 28. Le silencieux 29 est réalisé en une seule 10 partie avec la pièce 26 obtenue par emboutissage profond. As shown in more detail in Figure 2, the valve seat 21 is formed on the bottom plate 25 of a substantially pot-shaped part 26 obtained by deep drawing. The bottom plate 25 is provided with orifices 27 in the form of nozzles so that when the valve closure member 18 is open, a gas stream passes from the high pressure chamber 24 and from the front face of the valve closure member 18 through the nozzle-shaped orifices 27 in the direction of the outlet side 12 of the valve 10. The pot-shaped part 26 obtained by deep drawing further comprises a cylindrical zone 28 which continues with a silencer 29 of tubular shape or which forms part of this zone 28. The silencer 29 is produced in a single part with the part 26 obtained by deep drawing.

Le côté extérieur de la zone cylindrique 28 comporte en outre une rainure annulaire 30 dans laquelle vient prendre un bourrelet annulaire 31 du manchon de guidage 15 de sorte que la pièce en forme de pot 26 obtenue par emboutissage profond est accrochée et bloquée dans le 15 manchon de guidage 15. Le silencieux a une longueur correspondant sensiblement à quatre fois son diamètre. The outer side of the cylindrical zone 28 further includes an annular groove 30 in which an annular bead 31 of the guide sleeve 15 takes hold so that the pot-shaped part 26 obtained by deep drawing is hooked and locked in the sleeve guide 15. The silencer has a length corresponding substantially to four times its diameter.

A la périphérie du manchon de guidage 15 et dans la zone du silencieux 29 qui dépasse du manchon de guidage 15, la soupape 10 est munie d'un enrobage injecté de matière plastique 32 qui sert à réduire 20 encore plus le bruit lors du fonctionnement de la soupape 10. At the periphery of the guide sleeve 15 and in the zone of the silencer 29 which protrudes from the guide sleeve 15, the valve 10 is provided with an injected coating of plastic material 32 which serves to reduce the noise even more during the operation of valve 10.

La figure 3 montre une variante de réalisation d'une zone de siège de soupape correspondant à une soupape telle que celle représentée à la figure 1. Cette zone de siège de soupape comprend également une pièce en forme de pot 35 obtenue par emboutissage profond et ayant une 25 plaque de fond 25 munie d'un siège de soupape 21 ainsi que d'orifices 27 en forme de buses; cette pièce est accrochée au manchon de guidage 15 de I'organe d'obturation de soupape 18. Figure 3 shows an alternative embodiment of a valve seat area corresponding to a valve such as that shown in Figure 1. This valve seat area also comprises a pot-shaped part 35 obtained by deep drawing and having a bottom plate 25 provided with a valve seat 21 as well as orifices 27 in the form of nozzles; this part is attached to the guide sleeve 15 of the valve closure member 18.

La pièce en forme de pot 35 obtenue par emboutissage profond comprend une zone cylindrique 36 dans laquelle est réalisée une rai30 nure annulaire 30. Un bourrelet annulaire 31 de forme correspondante du manchon de guidage 15 pénètre dans cette rainure annulaire. Le côté extérieur de la zone cylindrique 36 comporte un autre bourrelet annulaire 37 correspondant à la rainure annulaire 30. Un silencieux 38, 38' constitué par une pièce moulée en matière plastique est accroché à cet autre bourrelet annulaire par une rainure annulaire 39 de forme correspondante. Le côté intérieur du silencieux 38, 38' est soit parallèle à la zone cylindrique 36 de la pièce emboutie 35, c'est-à-dire également de forme cylindrique, ou encore il peut avoir une forme allant en s'évasant légère- ment en direction des orifices 27. Suivant la forme de réalisation des figures 1 et 2, la silencieux 38, 38' est constitué par une pièce qui dépasse le manchon de guidage 15 dans la direction axiale. The pot-shaped part 35 obtained by deep drawing comprises a cylindrical zone 36 in which an annular groove 30 is produced 30. An annular bead 31 of corresponding shape of the guide sleeve 15 penetrates this annular groove. The outer side of the cylindrical zone 36 has another annular bead 37 corresponding to the annular groove 30. A silencer 38, 38 'consisting of a molded plastic part is attached to this other annular bead by an annular groove 39 of corresponding shape . The inner side of the silencer 38, 38 ′ is either parallel to the cylindrical zone 36 of the stamped part 35, that is to say also of cylindrical shape, or it can have a shape which widens slightly in the direction of the orifices 27. According to the embodiment of FIGS. 1 and 2, the silencer 38, 38 ′ consists of a part which projects beyond the guide sleeve 15 in the axial direction.

La figure 4 montre un autre mode de réalisation d'une sou5 pape à gaz 40 qui pour l'essentiel correspond à la soupape à gaz de la figure 1 en s'en distinguant par la pièce en forme de pot 41 obtenue par emboutissage profond dont le bord se termine sensiblement au niveau du bord du manchon de guidage 15. La pièce emboutie 41 qui forme le siège de soupape 21 est fixée dans le manchon de soupape 15 à l'aide d'un diso0 positif d'accrochage non représenté. Une plaque de fond 42 de la pièce emboutie 41 servant de plaque de soupape comporte des orifices 27 qui peuvent être fermés à l'aide de l'organe d'obturation de soupape 18. Ces orifices permettent de commander le flux de gaz de la chambre à haute pression 24 vers le côté de sortie 12 de la soupape 40. Figure 4 shows another embodiment of a gas valve sou5 40 which essentially corresponds to the gas valve of Figure 1, distinguished by the pot-shaped part 41 obtained by deep drawing which the edge ends substantially at the edge of the guide sleeve 15. The stamped part 41 which forms the valve seat 21 is fixed in the valve sleeve 15 by means of a positive attachment device not shown. A bottom plate 42 of the stamped part 41 serving as a valve plate has orifices 27 which can be closed using the valve closure member 18. These orifices make it possible to control the flow of gas from the chamber at high pressure 24 towards the outlet side 12 of the valve 40.

Le côté extérieur du boîtier 13 de la soupape 40 comporte une cavité 45 de forme annulaire recevant un joint torique 43. Une collerette annulaire 46 d'un silencieux 44 tubulaire formé d'une pièce en matière plastique injectée s'appuie contre ce joint torique pour être accrochée au boîtier 13. Le silencieux 44 dépasse de la face frontale du manchon de 20 guidage 15 dans la direction axiale et cela d'une longueur correspondant sensiblement à trois fois le diamètre du manchon de guidage. The outer side of the housing 13 of the valve 40 has an annular cavity 45 receiving an O-ring 43. An annular flange 46 of a tubular silencer 44 formed from a piece of injected plastic material bears against this O-ring to be hooked to the housing 13. The silencer 44 protrudes from the front face of the guide sleeve 15 in the axial direction and this has a length corresponding substantially to three times the diameter of the guide sleeve.

La figure 5 montre une autre variante de réalisation d'une soupape à gaz représentée simplement de manière partielle. Cette soupape à gaz est réalisée comme la soupape à gaz de la figure 1 en s'en distin25 guant toutefois en ce que le manchon de guidage en forme de pot 51 est constitué par une pièce obtenue par emboutissage profond, pour l'organe d'obturation de soupape ou I'induit 18, dont la zone de fond forme une plaque de soupape 52 servant de siège de soupape 21 pour l'organe d'obturation de soupape 18. La plaque de fond 52 est réalisée en une 30 seule pièce avec le manchon de guidage 51. Figure 5 shows another alternative embodiment of a gas valve shown simply partially. This gas valve is produced like the gas valve of FIG. 1, with the distinction, however, that the pot-shaped guide sleeve 51 is constituted by a part obtained by deep drawing, for the valve shutter or armature 18, the bottom area of which forms a valve plate 52 serving as valve seat 21 for the valve shutter member 18. The bottom plate 52 is made in one piece with the guide sleeve 51.

Dans la zone du bord de la plaque de fond 52, le manchon de guidage en forme de pot 51 est soudé par un cordon de soudure 54 à un silencieux tubulaire 53 qui est lui-même en saillie par rapport au manchon de guidage 51 et a une longueur correspondant sensiblement au 35 double du diamètre. In the area of the edge of the bottom plate 52, the pot-shaped guide sleeve 51 is welded by a weld bead 54 to a tubular muffler 53 which itself projects from the guide sleeve 51 and has a length corresponding substantially to twice the diameter.

Le manchon de guidage 51 et le silencieux 53 sont munis d'un même enrobage en matière plastique injectée 55. The guide sleeve 51 and the silencer 53 are provided with the same coating of injected plastic 55.

Claims

1) valve for controlling a fluid, in particular for controlling a gas, comprising a housing (13) receiving in particular an electromagnetic actuation unit (14) of a shutter member for the pope (18) sliding axially in a guide sleeve (15, 51) and cooperating with a valve seat (21) for controlling a flow of fluid through at least one orifice (27) of a valve plate (25, 42, 52) followed by a silencer essentially tubular (29, 38, 38 ', 44, 53), characterized in that the silencer (29, 38, 38', 44, 53) is a part which projects beyond the guide sleeve (15, 51) in the direction axial.

2) valve according to claim 1, characterized in that l5 the silencer (29, 38, 38 ', 53) continues with a part obtained by deep drawing (26, 35, 53) forming the valve plate (25, 52 ).

3) Valve according to claim 2, characterized in that the silencer (29) is made in a single part with the part obtained by deep drawing (26).

4) Valve according to claim 2, characterized in that the silencer (38, 38 ') is attached to an annular bead (37) or to an annular groove of the part obtained by deep drawing (35).

5) Valve according to claim 1, characterized in that the silencer (53) is welded to the valve plate (52).

6) Valve according to claim 1, characterized in that the silencer (44) is fixed to the outer side of the valve housing (13). 7) Valve according to claim 1, characterized in that the silencer (29, 53) is provided at least by zones of injected plastic (32, 55).