WO2018103921A1 - Ventilvorrichtung - Google Patents

Ventilvorrichtung Download PDF

Info

Publication number
WO2018103921A1
WO2018103921A1 PCT/EP2017/076025 EP2017076025W WO2018103921A1 WO 2018103921 A1 WO2018103921 A1 WO 2018103921A1 EP 2017076025 W EP2017076025 W EP 2017076025W WO 2018103921 A1 WO2018103921 A1 WO 2018103921A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
closure
anchor element
valve device
anchor
unit
Prior art date
Application number
PCT/EP2017/076025
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jochen Wessner
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Priority to CN201780075380.7A priority Critical patent/CN110036227B/zh
Publication of WO2018103921A1 publication Critical patent/WO2018103921A1/de

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/02—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
    • F16K31/06—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid
    • F16K31/0644—One-way valve
    • F16K31/0655—Lift valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/02—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
    • F16K31/06—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid
    • F16K31/0675—Electromagnet aspects, e.g. electric supply therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04201—Reactant storage and supply, e.g. means for feeding, pipes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2205/00—Vessel construction, in particular mounting arrangements, attachments or identifications means
    • F17C2205/03—Fluid connections, filters, valves, closure means or other attachments
    • F17C2205/0302—Fittings, valves, filters, or components in connection with the gas storage device
    • F17C2205/0323—Valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2260/00—Purposes of gas storage and gas handling
    • F17C2260/02—Improving properties related to fluid or fluid transfer
    • F17C2260/024—Improving metering
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2270/00—Applications
    • F17C2270/01—Applications for fluid transport or storage
    • F17C2270/0165—Applications for fluid transport or storage on the road
    • F17C2270/0184—Fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Definitions

  • Valve devices with a closure element and an anchor element are known from the prior art.
  • the invention relates to a valve device, in particular a Brennstoffdosierventilvoriques, with at least one closure unit, which is provided in at least one, in particular designed as a closed position valve position to fluid-tightly close at least one fluid passage, and with an anchor unit which has at least one anchor element and is provided for movement of the closure element in a direction of movement.
  • the armature unit comprises at least one further armature element movable relative to the armature element.
  • the term "provided” is to be understood to mean in particular specially designed and / or equipped.Assuming that an object is intended for a specific function should in particular mean that the object fulfills this specific function in at least one application and / or operating state and / or performs.
  • valve device should be understood as meaning, in particular, at least one part, in particular a subassembly, of a valve, in particular of a fuel valve and advantageously of a fuel metering valve become.
  • the valve is designed as a gas valve and particularly preferably as a hydrogen gas metering valve and in particular for use in a fuel cell system, in particular a mobile fuel cell system provided.
  • the valve device is at least to a dosage of at least one fluid and / or to prevent a
  • valve device may comprise at least one, advantageously designed as an outer housing, valve housing, a reset unit, which is provided in particular for a provision of the closure unit in the, in particular as a closed position, valve position, and / or comprise a magnet unit, which in particular provided is to provide at least one magnetic field in at least one operating state and in particular by means of the at least one magnetic field to effect a movement of the armature unit, in particular of the armature element and / or the further An kerelement, and / or the closure unit.
  • a reset unit which is provided in particular for a provision of the closure unit in the, in particular as a closed position, valve position, and / or comprise a magnet unit, which in particular provided is to provide at least one magnetic field in at least one operating state and in particular by means of the at least one magnetic field to effect a movement of the armature unit, in particular of the armature element and / or the further An kerelement, and / or the closure unit.
  • valve device can in particular comprise at least one fluid passage, at least one further fluid passage and / or at least one fluid conduit and / or fluid chamber, which advantageously fluidly connects the fluid passage to the further fluid passage.
  • a fluid in particular a liquid and advantageously a gas, particularly preferably hydrogen gas, flows through the fluid line and / or fluid chamber and / or into the fluid line and / or fluid chamber.
  • a "closure unit” is to be understood as meaning, in particular, a unit movably mounted, and / or at least indirectly controllable, in at least one operating state, in particular a closure operating state, in particular with the fluid passage
  • the closure unit comprises at least one closure element for this purpose
  • Closing position formed valve position advantageously by means of the armature unit, in at least one, advantageously at least two and more preferably at least four different, in particular designed as open positions, further valve positions movable.
  • the closure unit is elongated formed and in particular has a longitudinal extension direction, which is preferably at least substantially parallel to the direction of movement.
  • the closure unit preferably comprises at least one stop element advantageously designed as a projection, which is advantageously integrally formed with the closure element and is intended in particular to contact the anchor unit in at least one operating state at least one closure ram, which is preferably non-positively and / or positively connected to the closure element and in particular is provided by means of a sealing element, the fluid passage in particular in the valve position designed as a closed position flow to be sealed properly.
  • the term "fluid-tight" is to be understood in the present case, in particular in the context of tolerable tolerances and / or production engineering possibilities fluid-tight.
  • an “anchor unit” should be understood to mean, in particular, a unit which is in particular operatively connected to the closure unit and is advantageously mounted at least partially movably relative to the closure unit, which unit is provided in particular for movement of the closure unit, in particular relative to the fluid passage.
  • the armature element is advantageously provided for a movement of the closure unit into at least one defined valve position, in particular an open position, and advantageously in a plurality, in particular different, defined valve positions, in particular open positions.
  • the further anchor element is preferred to a movement of the closure unit in at least one, advantageously exactly one, in particular by the defined valve position and / or by the defined valve positions 29 iedene, defined further valve position, in particular further open position provided.
  • the further anchor element in this case at least one further stop element, which in the defined further valve position with the valve housing is actively connected.
  • the anchor element and / or the further anchor element advantageously at least partially, preferably at least a large part and particularly preferably completely, of a magnetizable material, preferably a ferromagnetic material.
  • at least one of the anchor elements, preferably at least the anchor element is advantageously designed in one piece with at least one component of the closure unit, particularly preferably the closure element.
  • at least one of the anchoring elements is preferably arranged such that the anchoring element engages around the closure element at least partially, preferably at least to a large extent and particularly preferably completely in the circumferential direction.
  • the term "integral" should in particular be understood to mean at least materially bonded and / or formed with one another
  • the adhesive bond can be produced, for example, by an adhesive process, an injection process, a welding process, a soldering process and / or another process Piece and / or shaped in one piece.
  • anchoring element at least partially surrounds the closing element in the circumferential direction
  • anchoring element engages around and / or surrounds the closing element in the peripheral direction at least regionally and / or in sections
  • at least 55%, advantageously at least 65%, preferably at least 75%, particularly preferably at least 85%, and particularly advantageously at least 95% should be understood as meaning in particular.
  • an advantageous mobility, in particular of the closure element can be achieved.
  • a two-stage opening of the valve device can advantageously be achieved.
  • an advantageously high density of the valve device and in particular of the closure element in the closed position can be achieved.
  • advantageously a reliability can be improved.
  • the further anchor element is formed separately from the closure element. In this way, in particular, an advantageously independent movement of the anchor element and the further anchor element can be achieved,
  • the further anchor element surrounds the closure element at least to a large extent in the circumferential direction. As a result, a straight-line movement can advantageously be achieved.
  • the further anchor element could, for example, be disc-shaped.
  • the further anchor element is rotationally symmetrical, in particular with respect to a rotational axis aligned parallel to the direction of movement of the closure element, with an at least substantially U-shaped cross section.
  • a "at least substantially U-shaped cross section” is to be understood in particular as meaning a cross section which deviates from a U-shaped cross section by at most 30%, advantageously by not more than 20% and particularly advantageously by not more than 10%
  • the further anchor element is perpendicular to the direction of movement, it is designed as a preferably circular disk and advantageously has a concentric and / or annular elevation in an edge region, which extends in particular in the direction of movement
  • the elevation defines and / or forms the further one In this way, in particular, a movement of the closure unit can be advantageously controlled,
  • a stable guidance of the further anchor element, in particular in the direction of movement can advantageously be achieved.
  • the further anchor element is arranged at least partially and preferably at least to a large extent between the anchor element and the fluid passage. In this way, in particular, an almost space-neutral design can be achieved. In addition, in particular, an advantageous force transmission from the further anchor element to the closure unit can be achieved.
  • the further anchor element contacts the anchor element in at least one operating state, in particular an opening operating state.
  • "contacted” is to be understood in particular as meaning that a surface of the anchoring element and a surface of the further anchoring element are in contact, in particular such that a force transmission between the abutment kerelement and the further anchoring element takes place and / or can take place.
  • an advantageous force transmission between the anchor element and the further anchor element can be achieved, whereby in particular a coupled control of the anchor unit can take place.
  • the anchor element and the further anchor element have a different magnetization.
  • a magnetization should be understood to mean a magnetic moment, a magnetic flux and / or an exertion of a magnetic force.
  • the anchor element and the further anchor element for this purpose may have different shapes and / or at least partially consist of different materials. In this way, in particular a different influence by a magnetic field and preferably in particular a different strength movement of the anchor element and the further anchor element can be achieved.
  • the anchor element is provided for moving the closure unit into at least one defined open position and the further anchor element for moving the closure unit into at least one defined further open position.
  • the fluid passage is designed as a fluid inlet in at least one operating state and as a fluid outlet in at least one further operating state. This can advantageously be achieved a flow reversal.
  • the valve device comprises a restoring unit, in particular the restoring unit already mentioned above, which in particular comprises at least one restoring element and at least one further restoring element formed separately from the restoring element.
  • the restoring elements could be designed in particular as any elastic element, such as a silicone element and / or elastomer element.
  • the return element and the further return element However, designed as a spring element.
  • the restoring element advantageously has a different restoring force from the restoring element. As a result, in particular a particularly secure return and / or a particularly high density can be achieved.
  • the valve device has a restoring unit, in particular the previously mentioned restoring unit, which has at least one restoring element, which contacts the further armature element.
  • the restoring element is arranged in a contact region between the anchor element and the further anchor element.
  • the restoring element is provided to exert a restoring force on the further armature element and / or the closure element by means of a contacting of the further armature element and preferably to effect a movement in the direction of movement, in particular into the valve position designed as a closure position, and / or a closure force to exert the further anchor element and / or the closure element.
  • a secure return and / or a secure closing can be achieved.
  • the valve device comprises at least one shielding element which is provided to shield the anchor element and / or the further anchor element at least partially magnetically.
  • the shielding element advantageously consists at least partially and preferably at least to a large extent of a non-magnetizable material, preferably of a non-magnetizable metal and / or of a plastic.
  • a magnetization of the armature element and / or of the further armature element can be advantageously at least partially controlled.
  • valve device should not be limited to the application and embodiment described above.
  • the valve device may have a number different from a number of individual elements, components and units mentioned herein. drawing
  • Fig. 3 shows the valve with the valve device in a second operating state
  • FIG. 1 shows a valve 25 with a valve device.
  • the valve 25 is exemplified as Brennstoffdosierventil and in particular for metering a fluid, in the present case in particular of hydrogen gas, is provided.
  • the valve 25 is part of a fuel cell system and / or intended for use in a fuel cell system. In principle, however, a valve could also be designed, for example, as a fuel metering valve of an oil and / or gas burner and / or as a flow valve or the like.
  • the valve device comprises an enclosing valve housing 28.
  • the valve housing 28 is formed at least partially from a ferromagnetic material.
  • the valve housing 28 is further formed as a fluid housing.
  • the Ven Tilgephase 28 includes at least one fluid passage 12, at least one further fluid passage 34 and a fluid chamber 46, which fluidly connects the fluid passage 12 with the further fluid passage 34.
  • the valve housing 28 is provided to receive at least a major part needed for operation of the valve device.
  • the valve device comprises a magnet unit 48.
  • the magnet unit 48 comprises, by way of example, exactly one magnet element 30.
  • the magnet element 30 is designed as an electromagnetic magnet element.
  • the magnetic element 30 is formed as a hollow cylinder.
  • the magnetic element 30 is formed as a magnetic coil.
  • the magnetic element 30 is intended to provide a magnetic field by a circulating electrical current. The magnetic field is variable by adjusting the electric current.
  • a magnetic element could also be designed as a permanent magnet.
  • the magnet unit 48 includes a magnetic core element 44.
  • the magnetic core element 44 is substantially formed as a hollow cylinder.
  • the magnetic core member 44 is formed of a ferromagnetic material.
  • the magnet core element 44 is arranged in the valve housing 28.
  • the magnetic core element 44 is arranged centrally in the valve housing 28.
  • the magnetic core element 44 is arranged concentrically with the magnetic element 30.
  • the magnetic core member 44 is provided to amplify a magnetic field from the magnetic member 30.
  • the magnetic core member 44 is further provided to at least partially transmit a magnetic force of the magnetic member 30.
  • the valve device comprises a closure unit 9.
  • the closure unit 9 is arranged in the valve housing 28.
  • the closure unit 9 is arranged centrally in the valve housing 28.
  • the closure unit 9 is provided to close the fluid passage 12 in a fluid-tight manner in at least one closure position.
  • the closure unit 9 comprises a closing element 10, a stop element 26, a closing punch 36 and a sealing element 38.
  • the closure element 10 is formed as an elongated body.
  • the closure element 10 is formed as a cylindrical body.
  • the closure element 10 is formed in the present case as a solid cylinder.
  • the closure element 10 is formed from a metallic material.
  • the closure element 10 is arranged in the valve housing 28.
  • Closure element 10 is arranged centrally in the valve housing 28.
  • the closure element 10 contacts the fluid passage 12 in a closure operating state and closes it in a fluid-tight manner.
  • a closure element could also be designed as a hollow cylinder.
  • a closure element may be formed as any prism having a longitudinal extension direction.
  • the stop element 26 is formed as a projection.
  • the stop element 26 is formed integrally with the closure element 10.
  • the stop element 26 is circular.
  • the stop element 26 is formed as a disc. However, it is also possible for a stop element to have a surface which is different from a circle.
  • the stop element 26 surrounds the closure element 10 in the circumferential direction to at least a large part.
  • the stop member 26 is provided to provide a stop surface for power transmission. Alternatively, however, it is also conceivable to completely dispense with a stop element.
  • the closure punch 36 is shaped as a sleeve.
  • the closure punch 36 is formed of a metallic material. Alternatively, a closure punch can also be formed from another material, such as plastic.
  • the closing punch 36 is arranged in the valve housing 28.
  • the closing punch 36 is arranged centrally in the valve housing 28.
  • the closure punch 36 has an opening 50 at one end.
  • the opening 50 is adapted to the closure element 10.
  • the opening 50 is provided for receiving one end of the closure element 10.
  • the closure punch 36 is positively connected to the closure element 10.
  • the sealing element 38 is arranged on a side of the closure punch 36 opposite the opening 50.
  • the sealing element 38 is formed of a flexible, rubber-like material, for example of Viton. Alternatively, a sealing element may also be formed from another synthetic material, such as polyethylene.
  • the sealing element 38 is connected cohesively to the closure punch 36. Alternatively, a sealing element with a closing punch can also be operatively connected via another connection, such as a clamping connection.
  • the closure element 10 is provided together with the closure punch 36 and the sealing element 38 to close the fluid passage 12 fluid-tight. In principle, however, a sealing element could also be dispensed with. In this case, for example, it is conceivable to manufacture a closure stamp made of a flexible rubber-like material.
  • the valve device has an armature unit 13.
  • the armature unit 13 is arranged centrally in the valve housing 28.
  • the armature unit 13 is provided for a movement of the closure element 10 in a movement direction 16.
  • the armature unit 13 comprises an anchor element 14 and a further anchor element 18.
  • the anchor element 14 is arranged centrally in the valve housing 28. When viewed in the direction of movement 16, the anchor element 14 has a round shape and / or contour.
  • the anchor element 14 is formed as a hollow cylinder.
  • the anchor element 14 has a varying diameter. In the present case, the armature element 14 only has a varying diameter in regions.
  • an anchor element could be designed as a hollow cylinder with a constant diameter or as a hollow body with a shape and / or contour deviating from a round shape and / or contour.
  • the anchor member 14 is formed of a metallic material. In the present case, the anchor element 14 is formed of a ferromagnetic material, such as iron. In principle, however, an anchor element could also be formed from another ferromagnetic material.
  • the anchor element 14 is formed in the present case as a plunger anchor.
  • the anchor element 14 is connected to the closure element 10.
  • the kerelement 14 is connected to the closure element 10 non-positively and positively.
  • the anchor element 14 is formed integrally with the closure element 10.
  • the anchor element 14 completely surrounds the closure element 10 in the circumferential direction.
  • the anchor element 14 and the closure element 10 are made of different materials. It is also conceivable, however, that an anchor element and a closure element are made of the same material. It is also conceivable that a closure element is made of a ferromagnetic material.
  • the anchor element 14 is further arranged coaxially with the magnetic element 30.
  • the anchor element 14 is at least partially disposed within the magnetic element 30.
  • the anchor element 14 is arranged centrally within the magnetic element 30.
  • the magnetic element 30 and the magnetic core element 44 cause a magnetization of the armature element 14.
  • the magnetic core element 44 causes a movement of the armature element 14.
  • the direction of movement 16 runs along a direction of the magnetic field.
  • the direction of movement 16 runs along a
  • the anchor element 14 is provided for movement of the closure element 10 in a direction of movement 16.
  • the anchor element 14 is provided for a movement of the closure element 10 in a defined valve position, in particular in a plurality of defined opening positions.
  • the further anchor element 18 is arranged in the valve housing 28.
  • the further anchor element 18 is arranged centrally in the valve housing 28.
  • the further anchor element 18 is arranged offset in the direction of movement 16 to the anchor element 14.
  • the further anchor element 18 is formed separately from the anchor element 14.
  • the further anchor element 18 is arranged separately from the anchor element 14.
  • the further anchor element 18 is arranged at a distance from the anchor element 14.
  • the further anchor element 18 is arranged to be movable relative to the anchor element 14.
  • the further anchor element 18 is in the direction of movement 16 between the anchor element 14 and the fluid passage 12 arranged.
  • the further anchor element 18 is arranged concentrically to the closure element 10.
  • the further anchor element 18 is formed separately from the closure element 10.
  • the further anchor element 18 is arranged separately from the closure element 10.
  • the further anchor element 18 completely surrounds the closure element 10 in the circumferential direction.
  • the further armature element 18 is arranged rotationally symmetrical with respect to a rotation axis aligned parallel to the direction of movement 16 of the closure element 10.
  • the further anchor element 18 has an at least substantially U-shaped cross-section.
  • the further anchor element 18 is formed as a disc.
  • the further armature element 18 additionally has a concentric and annular elevation, formed on the edge of the disk, with a straight upper side. The annular elevation forms in the present case another stop element 42 of the other
  • the further anchor element 18 is formed from a ferromagnetic material. In the present case, the further anchor element 18 has a different magnetization to the first anchor element 14.
  • the further anchor element 18 is arranged coaxially with the magnetic element 30.
  • the further anchor element 18 is arranged offset along the direction of movement 16 to the magnetic element 30.
  • the further armature element 18 is arranged coaxially with the magnetic core element 44.
  • the further anchor element 18 is arranged offset along the direction of movement 16 to the magnetic core element 44.
  • the magnetic element 30 causes a magnetization of the further anchor element 18.
  • the magnetic element 30 causes a movement of the further anchor element 18, in particular in the direction of movement 16.
  • a magnetic force of the magnetic element 30 acts on the further anchor element 18 in the present case more than on the anchor element 14th It is alternatively also conceivable that a magnetic force acts equally strong on an anchor element and on another anchor element.
  • the further anchor element 18 is provided for movement of the anchor element 14 in the direction of movement 16.
  • the further anchor element 18 is provided for a movement of the closure element 10 into a defined valve position, in particular into a defined open position.
  • the further anchor element 18, as can be seen in particular in FIG. 2 has at least one recess 40.
  • the recess 40 is formed as a breakthrough.
  • the recess 40 penetrates the further anchor element 18 in the direction of movement 16.
  • the recess 40 has a cross section with a rectangular shape.
  • a cross-section of a recess of another anchor element could also have a different shape, for example a circular shape.
  • the further anchor element 18 has a plurality of recesses 40.
  • the recesses 40 are distributed along a fixed radius of the further anchor element 18.
  • the recesses 40 are distributed uniformly along a circle radius of the further anchor element 18.
  • the recesses 40 are each provided to surround at least one guide element 52 of the valve housing 28 and to stabilize a guide of the further anchor element 18 along the direction of movement 16.
  • the valve device comprises a reset unit 19.
  • the reset unit 19 is arranged in the valve housing 28.
  • the reset unit 19 is designed to be operatively connected to the closure unit 9.
  • the reset unit 19 is provided to provide at least one restoring force and to move the closure unit 9 back into a closed position.
  • the restoring unit 19 comprises at least one restoring element 20, 22.
  • the restoring unit 19 comprises two restoring elements 20, 22, in particular a restoring element 20 and a further restoring element 22 formed separately from the restoring element 20
  • Reset elements such as, for example, have at least three and / or at least four return elements.
  • the restoring element 20 is arranged on a further end of the closure element 10 opposite the free end of the closure element 10.
  • the return element 20 is arranged between the further end of the closure element 10 and an inner wall of the valve housing 28.
  • the return element 20 is non-positively and / or positively connected to the closure element 10.
  • the restoring element 20 exerts a restoring force on the closure element 10 and in particular the closure unit 9.
  • the reset item ment 20 is formed in the present case as a spring element.
  • the return element 20 is made of a metallic material.
  • another return element may be formed as any elastic element, such as a silicone element and / or as an elastomeric element.
  • the further return element 22 contacts the further anchor element 18.
  • the further return element 22 is arranged in a contact region of the anchor element 14 and of the further anchor element 18.
  • the further return element 22 is arranged between the further anchor element 18 and a component of the valve device, in the present case in particular a shielding element 24 of the valve device.
  • the further return element 22 is non-positively and / or positively formed with the further anchor element 18.
  • the further restoring element 22 exerts a further restoring force on the further armature element 18 and thereby in particular on the locking unit 9.
  • the further return element 22 is designed as a spring element.
  • the further return element 22 is made of a metallic material.
  • another return element may be formed as any elastic element, such as a silicone element and / or as an elastomeric element.
  • the further restoring force of the further restoring element 22 in the present case is greater than the restoring force of the restoring element 20, as a result of which an advantageous closure effect can be achieved. It is alternatively also conceivable that the restoring forces of two restoring elements are equal or the restoring force of a restoring element is greater than the restoring force of a further restoring element.
  • the valve device comprises a shielding element 24 in the present case.
  • the shielding element 24 is arranged inside the valve housing 28.
  • the shielding element 24 is substantially cylindrical in the present case.
  • the shielding element 24 is arranged concentrically to the closure element 10.
  • the shielding element 24 is arranged at a distance from the closure element 10.
  • the shielding element 24 is, in particular concentrically, between the first anchor element 14 and the magnetic element 30 and / or arranged the valve housing 28.
  • the shielding element 24 extends in the direction of movement 16.
  • the shielding element 24 surrounds the closure element 10 at least to a large extent and advantageously completely.
  • the shielding element 24 contacts the guide element 52 and / or the retaining elements 54 of the valve housing 28.
  • the shielding member 24 integrally formed with the guide member 52, the holding element 54 of the valve housing 28. Further, the shielding member 24 is formed integrally with the magnetic core member 44.
  • the shielding element 24 is made of a non-magnetic material, such as stainless steel, copper and / or plastic.
  • the shielding element 24 is provided for at least partial shielding of the magnetic field of the magnetic element 30.
  • the shielding element 24 is provided to shield the anchor element 14 and / or the further anchor element 18 at least partially magnetically.
  • the shielding element 24 is provided for at least partially holding and / or stabilizing the valve housing 28 and / or the magnetic core element 44.
  • a shutter operating state which is shown in FIG. 1, the magnetic field of the magnetic element 30 is switched off.
  • the magnetic element 30 does not form a magnetic field.
  • the magnetic element 30 and the magnetic core element 44 accordingly exert no magnetic force on the closure unit 9 and / or the armature unit 13.
  • the shutter operating state the shutter unit 9 is arranged in a closed position.
  • the further restoring element 22 exerts the further restoring force, which in particular is greater than the restoring force of the restoring element 20, on the further armature element 18.
  • the further armature element 18 makes contact with the stop element 26 of the closure element 10. As a result, the further armature element 18 transmits the same
  • the restoring element 20 exerts a restoring force on the closure element 10.
  • the return element 20 and the further return element 22 act together to close the closure unit 9.
  • the restoring forces of the restoring element 20 and of the further restoring element 22 cause the closure element 10, the closure punch 36 together with the sealing element 38 presses on the fluid passage 12.
  • the fluid passage 12 is closed in a fluid-tight manner by the closure element 10 and the closure punch 36 together with the sealing element 38.
  • FIG. 3 shows an opening operating state of the valve device.
  • the closure unit 9 is arranged in an open position.
  • the magnetic element 30 is supplied with a current and forms a magnetic field.
  • the armature element 14 is attracted by means of a magnetic force generated by the magnetic field from the magnetic element 30, in particular the magnetic core element 44.
  • the magnetic force acting on the armature element 14 is smaller than a sum of the restoring forces of the restoring element 20 and the further restoring element 22.
  • the magnetic force causes a reduction in a required opening force.
  • the further armature element 18 is attracted by the magnetic element 30 by means of a further magnetic force generated by the magnetic field.
  • the additional magnetic force acting on the further anchor element 18 is greater than the magnetic force acting on the anchor element 14.
  • the further magnetic force acting on the further armature element 18 is greater than the restoring force of the further restoring element 22.
  • the further magnetic force acting on the further armature element 18 causes the further armature element 18 to move in the direction of movement 16, in particular in the direction of the magnetic core element 44 the further armature element 18 contacts the armature element 14 and thereby causes a movement of the armature element 14 in the direction of movement 16, in particular in the direction of the magnetic core element 44.
  • the further armature element 14 presses the armature element 14 in the direction of movement 16.
  • the armature element 14 and the further armature element 18 thus cause a movement of the closure unit 9, in particular of the closure element 10 and in particular of the closure punch 36 and the sealing element 38, in the direction of movement 16, whereby the fluid passage 12 opens.
  • the anchor element 14 and the further anchor element 18 thus cooperate in a movement of the closure unit 9.
  • the further anchor element 18 and in particular the stop element 42 abuts against the holding element 54 of the valve housing 28, in the present case in particular a separating element 32 of the valve device.
  • the separating element 32 prevents magnetic bonding of the further anchor element 18 and in particular of the stop element 42 with the holding element 54 of the
  • the separator 32 is formed as a residual air gap disk.
  • the valve housing 28 and the stop element 42 are separated by the separating element 32.
  • the closure unit 9 remains without a further change of the magnetic field.
  • the further anchor element 18 thus causes a movement of the closure unit 9 in a defined first opening position.
  • the fluid passage 12 is formed as a fluid inlet. Furthermore, in the operating state, the further fluid passage 34 is designed as a fluid outlet. In the opening operating state, a first quantity of a fluid, for example a fuel for a fuel cell system, advantageously in the form of hydrogen gas, flows through the fluid passage 12 into the fluid chamber 46 and from there through the further fluid passage 34.
  • the fluid passage is 12 formed as a fluid outlet.
  • the further fluid passage 34 is formed as a fluid inlet. In the further operating state, a flow reversal can thus be achieved. In this case, a first quantity of the fluid flows through the further fluid passage 34 into the fluid chamber 46 and from there through the fluid passage 12.
  • FIG. 4 shows a further opening operating state of the valve device.
  • the closure unit 9 is arranged in a further open position.
  • the magnetic element 30 is acted upon by a further current and forms a further magnetic field, which is in particular greater than the magnetic field of the ⁇ réellesbe- operating state.
  • a greater magnetic force acts on the anchor element 14, which leads to a further movement of the anchor element 14 in the direction of movement 16, in particular in the direction of the magnetic core element 44.
  • the further movement of the Kerelements 14 causes a further movement of the closure unit 9 in the direction of movement 16, in particular in the direction of the magnetic core member 44.
  • the fluid passage 12 thereby opens on.
  • the anchor element 14 thus causes a movement of the closure unit 9 in at least one defined second open position, which is different in particular from the defined first open position.
  • a second amount of the fluid which is in particular greater than the first amount, flows through the fluid passage 12 into the fluid chamber 46 and from there through the further fluid passage 34.
  • a second amount of fluid which in particular larger is as a first quantity of the fluid, through the further fluid passage 34 into the fluid chamber 46 and from there through the fluid passage 12.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Magnetically Actuated Valves (AREA)

Abstract

Die Erfindung geht aus von Ventilvorrichtung, insbesondere Brennstoffdosierventilvorrichtung, mit zumindest einem Verschlusselement (10), welches in wenigstens einer Ventilstellung dazu vorgesehen ist, einen Fluiddurchlass (12) fluiddicht zu verschließen, und mit einer Ankereinheit (13), welche wenigstens ein Ankerelement (14) aufweist und zu einer Bewegung des Verschlusselements (10) in eine Bewegungsrichtung (16) vorgesehen ist. Es wird vorgeschlagen, dass die Ankereinheit (13) wenigstens ein relativ zu dem Ankerelement (14) bewegliches weiteres Ankerelement (18) umfasst.

Description

Beschreibung
Ventilvorrichtung
Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik sind Ventilvorrichtungen mit einem Verschlusselement und einem Ankerelement bekannt.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung geht aus von einer Ventilvorrichtung, insbesondere einer Brennstoffdosierventilvorrichtung, mit zumindest einer Verschlusseinheit, welche in wenigstens einer, insbesondere als Verschlussstellung ausgebildeten, Ventilstellung dazu vorgesehen ist, wenigstens einen Fluiddurchlass fluiddicht zu verschließen, und mit einer Ankereinheit, welche wenigstens ein Ankerelement aufweist und zu einer Bewegung des Verschlusselements in eine Bewegungsrichtung vorgesehen ist.
Es wird vorgeschlagen, dass die Ankereinheit wenigstens ein relativ zu dem Ankerelement bewegliches weiteres Ankerelement umfasst. Unter„vorgesehen" soll insbesondere speziell ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbe- sondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt.
Unter einer„Ventilvorrichtung" soll in diesem Zusammenhang insbesondere zumindest ein Teil, insbesondere eine Unterbaugruppe, eines Ventils, insbesondere eines Brennstoffventils und vorteilhaft eines Brennstoffdosierventils, verstanden werden. Bevorzugt ist das Ventil dabei als Gasventil und besonders bevorzugt als Wasserstoffgas-Dosierventil ausgebildet und insbesondere zu einem Einsatz in einem Brennstoffzellensystem, insbesondere einem mobilen Brennstoffzellensystem, vorgesehen. Im vorliegenden Fall ist die Ventilvorrichtung zumindest zu einer Dosierung wenigstens eines Fluids und/oder zu einer Verhinderung eines
Fluidstroms zwischen zumindest zwei voneinander getrennten Fluidvolumina vorgesehen. Insbesondere kann die Ventilvorrichtung dabei wenigstens ein, vorteilhaft als Außengehäuse ausgebildetes, Ventilgehäuse, eine Rückstelleinheit, welche insbesondere zu einer Rückstellung der Verschlusseinheit in die, insbe- sondere als Verschlussstellung ausgebildete, Ventilstellung vorgesehen ist, und/oder eine Magneteinheit umfassen, welche insbesondere dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Betriebszustand zumindest ein Magnetfeld bereitzustellen und insbesondere mittels des zumindest einen Magnetfelds eine Bewegung der Ankereinheit, insbesondere des Ankerelements und/oder des weiteren An- kerelements, und/oder der Verschlusseinheit zu bewirken. Ferner kann die Ventilvorrichtung insbesondere wenigstens einen Fluiddurchlass, wenigstens einen weiteren Fluiddurchlass und/oder wenigstens eine Fluidleitung und/oder Fluid- kammer umfassen, welche vorteilhaft den Fluiddurchlass mit dem weiteren Fluiddurchlass fluidtechnisch verbindet. Vorteilhaft strömt dabei in zumindest einem Betriebszustand, insbesondere einem Öffnungsbetriebszustand, ein Fluid, insbesondere eine Flüssigkeit und vorteilhaft ein Gas, besonders bevorzugt Wasserstoffgas, durch die Fluidleitung und/oder Fluidkammer und/oder in die Fluidleitung und/oder Fluidkammer. Unter einer„Verschlusseinheit" soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine, insbesondere in die Bewegungsrichtung be- weglich gelagerte und/oder zumindest indirekt steuerbare, Einheit verstanden werden, welche in zumindest einem Betriebszustand, insbesondere einem Ver- schlussbetriebszustand in Wirkverbindung mit dem Fluiddurchlass steht, insbesondere derart, dass ein Fluidstrom durch den Fluiddurchlass verhindert ist. Insbesondere umfasst die Verschlusseinheit dazu wenigstens ein Verschlussele- ment. Ferner ist die Verschlusseinheit vorteilhaft von der wenigstens einen als
Verschlussstellung ausgebildeten Ventilstellung, vorteilhaft mittels der Ankereinheit, in wenigstens eine, vorteilhaft wenigstens zwei und besonders bevorzugt wenigstens vier unterschiedliche, insbesondere als Öffnungsstellungen ausgebildete, weitere Ventilstellungen bewegbar. Die Verschlusseinheit ist dabei länglich ausgebildet und weist insbesondere eine Längserstreckungsrichtung auf, welche bevorzugt zumindest im Wesentlichen parallel zu der Bewegungsrichtung ist. Unter„zumindest im Wesentlichen parallel" soll insbesondere eine Ausrichtung einer Richtung relativ zu einer Bezugsrichtung, insbesondere in einer Ebene, verstanden werden, wobei die Richtung gegenüber der Bezugsrichtung eine Abweichung insbesondere kleiner als 7°, vorteilhaft kleiner als 4° und besonders vorteilhaft kleiner als 1 ° aufweist. Ferner umfasst die Verschlusseinheit bevorzugt wenigstens ein, vorteilhaft als Vorsprung ausgebildetes, Anschlagelement, welches vorteilhaft mit dem Verschlusselement einstückig ausgebildet ist und insbe- sondere dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Betriebszustand die Ankereinheit zu kontaktieren. Zudem umfasst die Verschlusseinheit besonders bevorzugt wenigstens einen Verschlussstempel, welcher bevorzugt kraft- und/oder formschlüssig mit dem Verschlusselement verbunden ist und insbesondere dazu vorgesehen ist, mittels eines Dichtungselements den Fluiddurchlass insbesondere in der als Verschlussstellung ausgebildeten Ventilstellung fluiddicht zu verschließen. Unter dem Ausdruck„fluiddicht" soll im vorliegenden Fall insbesondere im Rahmen tolerierbarer Toleranzen und/oder fertigungstechnischer Möglichkeiten fluiddicht verstanden werden.
Darüber hinaus soll unter einer„Ankereinheit" insbesondere eine, insbesondere mit der Verschlusseinheit in Wirkverbindung stehende und vorteilhaft zumindest teilweise beweglich relativ zu der Verschlusseinheit gelagerte, Einheit verstanden werden, welche insbesondere zu einer Bewegung der Verschlusseinheit, insbesondere relativ zu dem Fluiddurchlass, vorgesehen ist, vorteilhaft unter Einfluss eines Magnetfelds, besonders bevorzugt des Magnetfelds der Magneteinheit. Das Ankerelement ist dabei vorteilhaft zu einer Bewegung der Verschlusseinheit in zumindest eine definierte Ventilstellung, insbesondere eine Öffnungsstellung, und vorteilhaft in eine Vielzahl, insbesondere verschiedener, definierter Ventilstellungen, insbesondere Öffnungsstellungen, vorgesehen. Zudem ist das weitere Ankerelement bevorzugt zu einer Bewegung der Verschlusseinheit in zumindest eine, vorteilhaft genau eine, insbesondere von der definierten Ventilstellung und/oder von den definierten Ventilstellungen verschiedene, definierte weitere Ventilstellung, insbesondere weitere Öffnungsstellung, vorgesehen. Vorteilhaft weist das weitere Ankerelement dabei wenigstens ein weiteres Anschlagelement auf, welches in der definierten weiteren Ventilstellung mit dem Ventilgehäuse wirkverbunden ist. Ferner bestehen das Ankerelement und/oder das weitere Ankerelement vorteilhaft zumindest teilweise, vorzugsweise zu wenigstens einem Großteil und besonders bevorzugt vollständig, aus einem magnetisierbaren Material, bevorzugt einem ferromagnetischen Material. Vorteilhaft ist ferner wenigs- tens eines der Ankerelemente, bevorzugt zumindest das Ankerelement, einstückig mit wenigstens einem Bauteil der Verschlusseinheit, besonders bevorzugt dem Verschlusselement, ausgebildet. Darüber hinaus ist wenigstens eines der Ankerelemente bevorzugt derart angeordnet, dass das Ankerelement das Verschlusselement zumindest teilweise, vorzugsweise zu wenigstens einem Großteil und besonders bevorzugt vollständig in Umfangsrichtung umgreift. Unter„einstückig" soll insbesondere zumindest stoffschlüssig verbunden und/oder miteinander ausgebildet verstanden werden. Der Stoffschluss kann beispielsweise durch einen Klebeprozess, einen Anspritzprozess, einen Schweißprozess, einen Lötpro- zess und/oder einen anderen Prozess hergestellt werden. Vorteilhaft soll unter einstückig aus einem Stück und/oder in einem Stück geformt verstanden werden.
Darunter, dass„das Ankerelement das Verschlusselement zumindest teilweise in Umfangsrichtung umgreift", soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass das Ankerelement zumindest bereichsweise und/oder abschnittsweise das Verschlusselement in Umfangsrichtung umgreift und/oder formschlüssig umgibt. Unter dem Ausdruck„zu wenigstens einem Großteil" sollen dabei insbesondere zumindest 55 %, vorteilhaft zumindest 65 %, vorzugsweise zumindest 75 %, besonders bevorzugt zumindest 85 % und besonders vorteilhaft zumindest 95 % verstanden werden. Durch diese Ausgestaltung der Ventilvorrichtung kann insbesondere eine vorteilhafte Beweglichkeit, insbesondere des Verschlusselements, erreicht werden. Insbesondere kann dabei vorteilhaft ein zweistufiges Öffnen der Ventilvorrichtung erreicht werden. Außerdem kann insbesondere eine vorteilhaft hohe Dichtigkeit der Ventilvorrichtung und insbesondere des Verschlusselements in der Verschlussstellung erreicht werden. Ferner kann vorteilhaft eine Betriebssicherheit verbessert werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass das weitere Ankerelement getrennt von dem Verschlusselement ausgebildet ist. Hierdurch kann insbesondere eine vorteilhaft unabhängige Bewegung von dem Ankerelement und dem weiteren Ankerelement erreicht werden, Zudem wird vorgeschlagen, dass das weitere Ankerelement das Verschlusselement zu wenigstens einem Großteil in Umfangsrichtung umgreift. Dadurch kann vorteilhaft eine geradlinige Bewegung erreicht werden. Das weitere Ankerelement könnte beispielsweise scheibenförmig ausgebildet sein. Vorteilhaft wird jedoch vorgeschlagen, dass das weitere Ankerelement rotationssymmetrisch, insbesondere bezüglich einer parallel zu der Bewegungsrichtung des Verschlusselements ausgerichteten Rotationsachse, mit einem zumindest im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt ausgebildet ist. Unter einem„zu- mindest im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt" soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Querschnitt verstanden werden, welcher um höchstens 30 %, vorteilhaft um höchstens 20 % und besonders vorteilhaft um höchstens 10 % von einem U-förmigen Querschnitt abweicht. Vorteilhaft ist das weitere Ankerelement dabei senkrecht zur Bewegungsrichtung betrachtet als, vorzugsweise kreisrunde, Scheibe ausgebildet und weist vorteilhaft in einem Randbereich eine konzentrische und/oder ringförmige Erhöhung auf, welche sich insbesondere in die Bewegungsrichtung erstreckt. Vorteilhaft definiert und/oder bildet die Erhöhung dabei das weitere Anschlagelement des weiteren Ankerelements aus. Dadurch ist insbesondere eine Bewegung der Verschlusseinheit vorteilhaft steuerbar. Außerdem kann vorteilhaft eine stabile Führung des weiteren Ankerelements insbesondere in der Bewegungsrichtung erzielt werden.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass das weitere Ankerelement zumindest teilweise und vorzugsweise zu wenigstens einem Großteil zwischen dem Ankerelement und dem Fluiddurchlass angeordnet ist. Hierdurch kann insbesondere eine nahe- zu bauraumneutrale Ausgestaltung erreicht werden. Zudem kann insbesondere eine vorteilhafte Kraftübertragung von dem weiteren Ankerelement auf die Verschlusseinheit erreicht werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das weitere Ankerelement das Ankerelement in zumindest einem Betriebszustand, insbesondere einem Öffnungsbetriebszustand, kontaktiert. Unter„kontaktiert" soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass sich eine Oberfläche des Ankerelements und eine Oberfläche des weiteren Ankerelements berühren, insbesondere derart, dass eine Kraftübertragung zwischen dem An- kerelement und dem weiteren Ankerelement erfolgt und/oder erfolgen kann. Hierdurch kann insbesondere eine vorteilhafte Kraftübertragung zwischen dem Ankerelement und dem weiteren Ankerelement erzielt werden, wodurch insbesondere eine gekoppelte Ansteuerung der Ankereinheit erfolgen kann.
Zudem wird vorgeschlagen, dass das Ankerelement und das weitere Ankerelement eine unterschiedliche Magnetisierung aufweisen. Insbesondere soll unter einer Magnetisierung ein magnetisches Moment, ein magnetischer Fluss und/oder eine Ausübung einer magnetischen Kraft verstanden werden. Insbesondere können das Ankerelement und das weitere Ankerelement hierzu verschiedene Formen aufweisen und/oder zumindest teilweise aus unterschiedlichen Materialien bestehen. Hierdurch kann insbesondere eine unterschiedliche Beeinflussung durch ein magnetisches Feld und vorzugsweise insbesondere eine unterschiedlich starke Bewegung des Ankerelements und des weiteren Ankerelements erreicht werden.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Ankerelement zu einer Bewegung der Verschlusseinheit in wenigstens eine definierte Öffnungsstellung und das weitere Ankerelement zu einer Bewegung der Verschlusseinheit in wenigstens eine definierte weitere Öffnungsstellung vorgesehen ist. Hierdurch können vorteilhaft zumindest zwei, insbesondere voneinander verschiedene Ventilstellungen bereitgestellt werden.
Weiter wird vorgeschlagen, dass der Fluiddurchlass in zumindest einem Betriebszustand als Fluideinlass und in zumindest einem weiteren Betriebszustand als Fluidauslass ausgebildet ist. Dadurch kann vorteilhaft eine Strömungsumkehr erreicht werden.
Zudem wird vorgeschlagen, dass die Ventilvorrichtung eine Rückstelleinheit, insbesondere die bereits zuvor genannte Rückstelleinheit aufweist, welche insbesondere wenigstens ein Rückstellelement und wenigstens ein von dem Rückstellelement getrennt ausgebildetes weiteres Rückstellelement umfasst. Die Rückstellelemente könnten dabei insbesondere als beliebiges elastisches Element ausgebildet sein, wie beispielsweise als Silikonelement und/oder Elastomerelement. Vorteilhaft sind das Rückstellelement und das weitere Rückstellelement jedoch als Federelement ausgebildet. Zudem weist das Rückstellelement vorteilhaft eine von dem weiteren Rückstellelement verschiedene Rückstellkraft auf. Hierdurch kann insbesondere eine besonders sichere Rückstellung und/oder eine besonders hohe Dichtigkeit erreicht werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Ventilvorrichtung eine Rückstelleinheit, insbesondere die bereits zuvor genannte Rückstelleinheit, aufweist, welche wenigstens ein Rückstellelement aufweist, welches das weitere Ankerelement kontaktiert. Vorteilhaft ist das Rückstellelement dabei in einem Kontaktbereich zwischen dem Ankerelement und dem weiteren Ankerelement angeordnet. Besonders bevorzugt ist das Rückstellelement dazu vorgesehen, mittels einer Kontaktierung des weiteren Ankerelements eine Rückstellkraft auf das weitere Ankerelement und/oder das Verschlusselement auszuüben und vorzugsweise eine Bewegung in die Bewegungsrichtung, insbesondere in die als Verschlussstellung ausgebildete Ventilstellung, zu bewirken und/oder eine Verschlusskraft auf das weitere Ankerelement und/oder das Verschlusselement auszuüben. Dadurch kann insbesondere eine sichere Rückstellung und/oder ein sicheres Verschließen erreicht werden.
Zudem wird vorgeschlagen, dass die Ventilvorrichtung zumindest ein Abschirmelement umfasst, welches dazu vorgesehen ist, das Ankerelement und/oder das weitere Ankerelement zumindest teilweise magnetisch abzuschirmen. Das Abschirmelement besteht dabei vorteilhaft zumindest teilweise und vorzugsweise zu wenigstens einem Großteil aus einem nicht-magnetisierbaren Material, bevorzugt aus einem nicht magnetisierbaren Metall und/oder aus einem Kunststoff.
Dadurch kann vorteilhaft eine Magnetisierung des Ankerelements und/oder des weiteren Ankerelements zumindest teilweise gesteuert werden.
Die Ventilvorrichtung soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere kann die Ventilvorrichtung zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten abweichende Anzahl aufweisen. Zeichnung
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Ventil mit einer Ventilvorrichtung in einem ersten Betriebszustand,
Fig. 2 ein weiteres Ankerelement der Ventilvorrichtung in einer Detailaufsicht entlang der Linie II-II,
Fig. 3 das Ventil mit der Ventilvorrichtung in einem zweiten Betriebszustand und
Fig. 4 das Ventil mit der Ventilvorrichtung in einem dritten Betriebszustand.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In der Figur 1 ist ein Ventil 25 mit einer Ventilvorrichtung dargestellt. Das Ventil 25 ist beispielhaft als Brennstoffdosierventil ausgebildet und insbesondere zur Dosierung eines Fluids, im vorliegenden Fall insbesondere von Wasserstoffgas, vorgesehen. Das Ventil 25 ist dabei Teil eines Brennstoffzellensystems und/oder zum Einsatz in einem Brennstoffzellensystem vorgesehen. Grundsätzlich könnte ein Ventil jedoch auch beispielsweise als Brennstoffdosierventil eines Öl- und/oder Gasbrenners und/oder als Strömungsventil oder dergleichen ausgebildet sein.
Die Ventilvorrichtung umfasst ein umschließendes Ventilgehäuse 28. Das Ventilgehäuse 28 ist zumindest teilweise aus einem ferromagnetischen Material ausgebildet. Das Ventilgehäuse 28 ist ferner als Fluidgehäuse ausgebildet. Das Ven- tilgehäuse 28 umfasst wenigstens einen Fluiddurchlass 12, wenigstens einen weiteren Fluiddurchlass 34 und eine Fluidkammer 46, welche den Fluiddurchlass 12 mit dem weiteren Fluiddurchlass 34 fluidtechnisch verbindet. Das Ventilgehäuse 28 ist dazu vorgesehen, wenigstens einen Großteil für einen Betrieb der Ventilvorrichtung benötigten Bauteil aufzunehmen.
Die Ventilvorrichtung umfasst eine Magneteinheit 48. Die Magneteinheit 48 umfasst im vorliegenden Fall beispielhaft genau ein Magnetelement 30. Das Magnetelement 30 ist als ein elektromagnetisches Magnetelement ausgebildet. Das Magnetelement 30 ist als ein Hohlzylinder ausgebildet. In dem vorliegenden Fall ist das Magnetelement 30 als eine Magnetspule ausgebildet. Das Magnetelement 30 ist dazu vorgesehen, durch einen zirkulierenden elektrischen Strom ein magnetisches Feld bereitzustellen. Das magnetische Feld ist durch eine Einstellung des elektrischen Stroms variierbar. Alternativ könnte ein Magnetelement auch als ein Permanentmagnet ausgebildet sein.
Zudem umfasst die Magneteinheit 48 ein Magnetkernelement 44. Das Magnetkernelement 44 ist im Wesentlichen als Hohlzylinder ausgebildet. Das Magnetkernelement 44 ist aus einem ferromagnetischen Material ausgebildet. Das Mag- netkernelement 44 ist in dem Ventilgehäuse 28 angeordnet. Das Magnetkernelement 44 ist zentral in dem Ventilgehäuse 28 angeordnet. Das Magnetkernelement 44 ist konzentrisch zu dem Magnetelement 30 angeordnet. Das Magnetkernelement 44 ist dazu vorgesehen, ein magnetisches Feld von dem Magnetelement 30 zu verstärken. Das Magnetkernelement 44 ist weiter dazu vorgese- hen, eine magnetische Kraft des Magnetelements 30 zumindest teilweise zu übertragen. Alternativ ist jedoch auch denkbar, auf ein Magnetkernelement zu verzichten und/oder zumindest zwei Magnetkernelemente zu verwenden.
Weiter umfasst die Ventilvorrichtung eine Verschlusseinheit 9. Die Verschluss- einheit 9 ist in dem Ventilgehäuse 28 angeordnet. Die Verschlusseinheit 9 ist zentral in dem Ventilgehäuse 28 angeordnet. Die Verschlusseinheit 9 ist dazu vorgesehen, in zumindest einer Verschlussstellung den Fluiddurchlass 12 fluid- dicht zu verschließen. Dazu umfasst die Verschlusseinheit 9 ein Verschlusselement 10, ein Anschlagelement 26, einen Verschlussstempel 36 und ein Dich- tungselement 38. Das Verschlusselement 10 ist als ein länglicher Körper ausgebildet. In dem vorliegenden Fall ist das Verschlusselement 10 als ein zylinderförmiger Körper ausgebildet. Das Verschlusselement 10 ist im vorliegenden Fall als Vollzylinder ausgebildet. Das Verschlusselement 10 ist aus einem metallischen Material ausge- bildet. Das Verschlusselement 10 ist in dem Ventilgehäuse 28 angeordnet. Das
Verschlusselement 10 ist zentral in dem Ventilgehäuse 28 angeordnet. Das Verschlusselement 10 kontaktiert in einem Verschlussbetriebszustand den Flu- iddurchlass 12 und verschließt diesen fluiddicht. Alternativ könnte ein Verschlusselement jedoch auch als Hohlzylinder ausgebildet sein. Ferner kann ein Ver- Schlusselement als ein beliebiges Prisma mit einer Längsausdehnungsrichtung ausgebildet sein.
Das Anschlagelement 26 ist als Vorsprung ausgebildet. Das Anschlagelement 26 ist einstückig mit dem Verschlusselement 10 ausgebildet. Das Anschlagelement 26 ist kreisrund ausgebildet. Das Anschlagelement 26 ist als Scheibe ausgebildet. Es ist jedoch auch möglich, dass ein Anschlagelement eine, von einem Kreis verschiedene, Fläche aufweist. Das Anschlagelement 26 umgreift das Verschlusselement 10 in Umfangsrichtung zu wenigstens einem Großteil. Das Anschlagelement 26 ist dazu vorgesehen, eine Anschlagfläche zu einer Kraftübertragung bereitzustellen. Alternativ ist jedoch auch denkbar, auf ein Anschlagelement vollständig zu verzichten.
Der Verschlussstempel 36 ist als eine Hülse geformt. Der Verschlussstempel 36 ist aus einem metallischen Material ausgebildet. Alternativ kann ein Verschluss- Stempel auch aus einem anderen Material, wie beispielsweis Kunststoff ausgebildet sein. Der Verschlussstempel 36 ist in dem Ventilgehäuse 28 angeordnet. Der Verschlussstempel 36 ist zentral in dem Ventilgehäuse 28 angeordnet. Der Verschlussstempel 36 weist an einem Ende eine Öffnung 50 auf. Die Öffnung 50 ist an das Verschlusselement 10 angepasst. Die Öffnung 50 ist zu einer Aufnah- me eines Endes des Verschlusselements 10 vorgesehen. Im montierten Zustand ist der Verschlussstempel 36 formschlüssig mit dem Verschlusselement 10 verbunden. Alternativ ist jedoch auch denkbar, auf einen Verschlussstempel vollständig zu verzichten. Ferner ist an einer der Öffnung 50 gegenüberliegenden Seite des Verschlussstempels 36 das Dichtungselement 38 angeordnet. Das Dichtungselement 38 ist aus einem flexiblen, gummiähnlichen Material, beispielsweise aus Viton, ausgebildet. Alternativ kann ein Dichtungselement auch aus einem anderen Kunst- Stoffmaterial, wie beispielsweise Polyethylen, ausgebildet sein. Das Dichtungselement 38 ist mit dem Verschlussstempel 36 stoffschlüssig verbunden. Alternativ kann ein Dichtungselement mit einem Verschlussstempel auch über andere Verbindung, wie beispielsweise eine Klemmverbindung wirkverbunden sein. Das Verschlusselement 10 ist zusammen mit dem Verschlussstempel 36 und dem Dichtungselement 38 dazu vorgesehen, den Fluiddurchlass 12 fluiddicht zu verschließen. Prinzipiell könnte auf ein Dichtungselement jedoch auch verzichtet werden. In diesem Fall ist beispielsweise denkbar, einen Verschlussstempel aus einem flexiblen gummiähnlichen Material zu fertigen. Zudem weist die Ventilvorrichtung eine Ankereinheit 13 auf. Die Ankereinheit 13 ist zentral in dem Ventilgehäuse 28 angeordnet. Die Ankereinheit 13 ist zu einer Bewegung des Verschlusselements 10 in eine Bewegungsrichtung 16 vorgesehen. Dazu umfasst die Ankereinheit 13 ein Ankerelement 14 und ein weiteres Ankerelement 18.
Das Ankerelement 14 ist in dem Ventilgehäuse 28 zentral angeordnet. Das Ankerelement 14 weist bei einer Betrachtung in Bewegungsrichtung 16 eine runde Form und/oder Kontur auf. Das Ankerelement 14 ist als ein Hohlzylinder ausgebildet. Das Ankerelement 14 weist einen variierenden Durchmesser auf. Das An- kerelement 14 weist im vorliegenden Fall lediglich bereichsweise einen variierenden Durchmesser auf. Alternativ könnte ein Ankerelement als ein Hohlzylinder mit konstantem Durchmesser oder als ein Hohlkörper mit einer von einer runden Form und/oder Kontur abweichenden Form und/oder Kontur ausgebildet sein. Ferner ist das Ankerelement 14 aus einem metallischen Material gebildet. Im vorliegenden Fall ist das Ankerelement 14 aus einem ferromagnetischen Material, wie beispielsweise Eisen, ausgebildet. Grundsätzlich könnte ein Ankerelement jedoch auch aus einem anderen ferromagnetischen Material ausgebildet sein.
Das Ankerelement 14 ist im vorliegenden Fall als ein Tauchanker ausgebildet. Das Ankerelement 14 ist mit dem Verschlusselement 10 verbunden. Das An- kerelement 14 ist mit dem Verschlusselement 10 kraft- und formschlüssig verbunden. Im vorliegenden Fall ist das Ankerelement 14 einstückig mit dem Verschlusselement 10 ausgebildet. Das Ankerelement 14 umgreift das Verschlusselement 10 in Umfangsrichtung vollständig. Das Ankerelement 14 und das Ver- Schlusselement 10 sind aus unterschiedlichem Material gefertigt. Denkbar ist aber ebenfalls, dass ein Ankerelement und ein Verschlusselement aus gleichem Material gefertigt sind. Dabei ist ebenfalls denkbar, dass ein Verschlusselement aus einem ferromagnetischen Material gefertigt ist. Das Ankerelement 14 ist ferner koaxial zu dem Magnetelement 30 angeordnet.
Das Ankerelement 14 ist dabei zumindest teilweise innerhalb des Magnetelements 30 angeordnet. Das Ankerelement 14 ist innerhalb des Magnetelements 30 zentral angeordnet. Das Magnetelement 30 und das Magnetkernelement 44 bewirken eine Magnetisierung des Ankerelements 14. Das Magnetkernelement 44 bewirkt eine Bewegung des Ankerelements 14. Durch die Bewegung des Ankerelements 14 wird entsprechend auch das Verschlusselement 10 im magnetischen Feld des Magnetelements 30 bewegt. Die Bewegungsrichtung 16 verläuft entlang einer Rich- tung des magnetischen Felds. Die Bewegungsrichtung 16 verläuft entlang einer
Längsrichtung des Verschlusselements 10. Das Ankerelement 14 ist zu einer Bewegung des Verschlusselements 10 in eine Bewegungsrichtung 16 vorgesehen. Das Ankerelement 14 ist zu einer Bewegung des Verschlusselements 10 in eine definierte Ventilstellung, insbesondere in eine Vielzahl definierter Öffnungs- Stellungen, vorgesehen.
Das weitere Ankerelement 18 ist in dem Ventilgehäuse 28 angeordnet. Das weitere Ankerelement 18 ist zentral in dem Ventilgehäuse 28 angeordnet. Das weitere Ankerelement 18 ist in der Bewegungsrichtung 16 versetzt zu dem Ankerele- ment 14 angeordnet. Das weitere Ankerelement 18 ist getrennt vom Ankerelement 14 ausgebildet. Das weitere Ankerelement 18 ist getrennt vom Ankerelement 14 angeordnet. Das weitere Ankerelement 18 ist beabstandet vom Ankerelement 14 angeordnet. Das weitere Ankerelement 18 ist relativ zu dem Ankerelement 14 beweglich angeordnet. Das weitere Ankerelement 18 ist in der Bewegungsrichtung 16 zwischen dem Ankerelement 14 und dem Fluiddurchlass 12 angeordnet. Das weitere Ankerelement 18 ist konzentrisch zum Verschlusselement 10 angeordnet. Das weitere Ankerelement 18 ist getrennt vom Verschlusselement 10 ausgebildet. Das weitere Ankerelement 18 ist getrennt vom Verschlusselement 10 angeordnet. Das weitere Ankerelement 18 umgreift das Verschlusselement 10 vollständig in Umfangsrichtung. Das weitere Ankerelement
18 ist als ein Plattenanker ausgebildet.
Das weitere Ankerelement 18 ist rotationssymmetrisch bezüglich einer parallel zu der Bewegungsrichtung 16 des Verschlusselements 10 ausgerichteten Rotati- onsachse angeordnet. Dabei weist das weitere Ankerelement 18 einen zumindest im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt auf. Das weitere Ankerelement 18 ist als eine Scheibe ausgebildet. Das weitere Ankerelement 18 weist zusätzlich eine an dem Rand der Scheibe ausgebildete konzentrische sowie ringförmige Erhöhung mit einer gerade ausgebildeten Oberseite auf. Die ringförmige Erhö- hung bildet im vorliegenden Fall ein weiteres Anschlagelement 42 des weiteren
Ankerelements 18 aus.
Das weitere Ankerelement 18 ist aus einem ferromagnetischen Material ausgebildet. Im vorliegenden Fall weist das weitere Ankerelement 18 ein zu dem ersten Ankerelement 14 verschiedene Magnetisierung auf. Das weitere Ankerelement
18 ist koaxial zu dem Magnetelement 30 angeordnet. Das weitere Ankerelement 18 ist entlang der Bewegungsrichtung 16 versetzt zu dem Magnetelement 30 angeordnet. Das weitere Ankerelement 18 ist koaxial zu dem Magnetkernelement 44 angeordnet. Das weitere Ankerelement 18 ist entlang der Bewegungsrichtung 16 versetzt zu dem Magnetkernelement 44 angeordnet. Das Magnetelement 30 bewirkt eine Magnetisierung des weiteren Ankerelements 18. Das Magnetelement 30 bewirkt eine Bewegung des weiteren Ankerelements 18, insbesondere in die Bewegungsrichtung 16. Eine magnetische Kraft des Magnetelements 30 wirkt auf das weitere Ankerelement 18 im vorliegenden Fall stärker als auf das Ankerelement 14. Es ist alternativ auch denkbar, dass eine magnetische Kraft gleich stark auf ein Ankerelement und auf ein weiteres Ankerelement wirkt. Das weitere Ankerelement 18 ist zu einer Bewegung des Ankerelements 14 in die Bewegungsrichtung 16 vorgesehen. Hierdurch ist das weitere Ankerelement 18 zu einer Bewegung des Verschlusselements 10 in eine definierte Ventilstellung, insbesondere in eine definierte Öffnungsstellung, vorgesehen. Ferner weist das weitere Ankerelement 18, wie insbesondere in Figur 2 zu sehen ist, wenigstens eine Aussparung 40 auf. Die Aussparung 40 ist als Durchbruch ausgebildet. Die Aussparung 40 durchdringt das weitere Ankerelement 18 in Bewegungsrichtung 16. Die Aussparung 40 weist einen Querschnitt mit einer recht- eckigen Form auf. Alternativ könnte ein Querschnitt einer Aussparung eines weiteren Ankerelements auch eine andere Form, beispielsweise eine Kreisform ausweisen.
Im vorliegenden Fall weist das weitere Ankerelement 18 eine Mehrzahl von Aus- sparungen 40 auf. Die Aussparungen 40 sind entlang eines festen Radius des weiteren Ankerelements 18 verteilt. Die Aussparungen 40 sind gleichmäßig entlang eines Kreisradius des weiteren Ankerelements 18 verteilt. Die Aussparungen 40 sind jeweils dazu vorgesehen, zumindest ein Führungselement 52 des Ventilgehäuses 28 zu umschließen und eine Führung des weiteren Ankerele- ments 18 entlang der Bewegungsrichtung 16 zu stabilisieren.
Weiterhin umfasst die Ventilvorrichtung eine Rückstelleinheit 19. Die Rückstelleinheit 19 ist im Ventilgehäuse 28 angeordnet. Die Rückstelleinheit 19 ist mit der Verschlusseinheit 9 wirkverbunden ausgebildet. Die Rückstelleinheit 19 ist dazu vorgesehen, wenigstens eine Rückstellkraft bereitzustellen und die Verschlusseinheit 9 in eine Verschlussstellung zurückzubewegen. Dazu umfasst die Rückstelleinheit 19 zumindest ein Rückstellelement 20, 22. Im vorliegenden Fall umfasst die Rückstelleinheit 19 zwei Rückstellelemente 20, 22, insbesondere ein Rückstellelement 20 und ein von dem Rückstellelement 20 getrennt ausgebilde- tes weiteres Rückstellelement 22. Zusätzlich könnte eine Rückstelleinheit weitere
Rückstellelemente, wie beispielswiese zumindest drei und/oder zumindest vier Rückstellelemente aufweisen.
Das Rückstellelement 20 ist auf einem dem freien Ende des Verschlusselements 10 gegenüberliegenden weiteren Ende des Verschlusselements 10 angeordnet.
Das Rückstellelement 20 ist zwischen dem weiteren Ende des Verschlusselements 10 und einer Innenwand des Ventilgehäuses 28 angeordnet. Das Rückstellelement 20 ist kraft- und/oder formschlüssig mit dem Verschlusselement 10 verbunden. Das Rückstellelement 20 übt eine Rückstellkraft auf das Verschlus- selement 10 und insbesondere die Verschlusseinheit 9 aus. Das Rückstellele- ment 20 ist im vorliegenden Fall als ein Federelement ausgebildet. Im vorliegenden Fall ist das Rückstellelement 20 aus einem metallischen Material gefertigt. Alternativ kann ein weiteres Rückstellelement als beliebiges elastisches Element ausgebildet sein, wie beispielsweise als Silikonelement und/oder als Elastomerelement.
Das weitere Rückstellelement 22 kontaktiert das weitere Ankerelement 18. Das weitere Rückstellelement 22 ist in einem Kontaktbereich des Ankerelements 14 und des weiteren Ankerelements 18 angeordnet. Das weitere Rückstellelement 22 ist zwischen dem weiteren Ankerelement 18 und einem Bauteil der Ventilvorrichtung, im vorliegenden Fall insbesondere einem Abschirmelement 24 der Ventilvorrichtung, angeordnet. Das weitere Rückstellelement 22 ist kraft- und/oder formschlüssig mit dem weiteren Ankerelement 18 ausgebildet. Das weitere Rückstellelement 22 übt eine weitere Rückstellkraft auf das weitere Ankerelement 18 und hierdurch insbesondere auf die Verschlusseinheit 9 aus. Das weitere Rückstellelement 22 ist als ein Federelement ausgebildet. Im vorliegenden Fall ist das weitere Rückstellelement 22 aus einem metallischen Material gefertigt. Alternativ kann ein weiteres Rückstellelement als beliebiges elastisches Element ausgebildet sein, wie beispielsweise als Silikonelement und/oder als Elastomerelement.
Die weitere Rückstellkraft des weiteren Rückstellelements 22 ist im vorliegenden Fall größer als die Rückstellkraft des Rückstellelements 20, wodurch eine vorteilhafte Verschlusswirkung erreicht werden kann. Es ist alternativ auch denkbar, dass die Rückstellkräfte zweier Rückstellelemente gleich groß sind oder die Rückstellkraft eines Rückstellelements größer ist als die Rückstellkraft eines weiteren Rückstellelements.
Zudem umfasst die Ventilvorrichtung im vorliegenden Fall ein Abschirmelement 24. Das Abschirmelement 24 ist innerhalb des Ventilgehäuses 28 angeordnet. Das Abschirmelement 24 ist im vorliegenden Fall im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet. Das Abschirmelement 24 ist konzentrisch zum Verschlusselement 10 angeordnet. Das Abschirmelement 24 ist beabstandet vom Verschlusselement 10 angeordnet. Das Abschirmelement 24 ist, insbesondere konzentrisch, zwischen dem ersten Ankerelement 14 und dem Magnetelement 30 und/oder dem Ventilgehäuse 28 angeordnet. Das Abschirmelement 24 erstreckt sich in die Bewegungsrichtung 16. Das Abschirmelement 24 umgreift das Verschlusselement 10 zu wenigstens einem Großteil und vorteilhaft vollständig. Ferner kontaktiert das Abschirmelement 24 das Führungselement 52 und/oder die Halteele- mente 54 des Ventilgehäuses 28. Im vorliegenden Fall ist das Abschirmelement
24 einstückig mit dem Führungselement 52 dem Halteelement 54 des Ventilgehäuses 28 ausgebildet. Ferner ist das Abschirmelement 24 einstückig mit dem Magnetkernelement 44 ausgebildet. Das Abschirmelement 24 ist aus einem nicht-magnetischen Material, beispielsweise Edelstahl, Kupfer und/oder Kunststoff gefertigt. Das Abschirmelement 24 ist zu einer zumindest teilweisen Abschirmung des magnetischen Felds des Magnetelements 30 vorgesehen. Zusätzlich ist das Abschirmelement 24 dazu vorgesehen, das Ankerelement 14 und/oder das weitere Ankerelement 18 zu- mindest teilweise magnetisch abzuschirmen. Zudem ist das Abschirmelement 24 dazu vorgesehen, das Ventilgehäuse 28 und/oder das Magnetkernelement 44 zumindest teilweise zu halten und/oder zu stabilisieren.
In einem Verschlussbetriebszustand, welcher in Figur 1 gezeigt ist, ist das Mag- netfeld des Magnetelements 30 ausgeschaltet. Das Magnetelement 30 bildet kein magnetisches Feld aus. Das Magnetelement 30 und das Magnetkernelement 44 üben demnach keine magnetische Kraft auf die Verschlusseinheit 9 und/oder die Ankereinheit 13 aus. In dem Verschlussbetriebszustand ist die Verschlusseinheit 9 in einer Verschlussstellung angeordnet. In dem Verschlussbetriebszustand übt das weitere Rückstellelement 22 die weitere Rückstellkraft, welche insbesondere größer ist als die Rückstellkraft des Rückstellelements 20, auf das weitere Ankerelement 18 aus. Das weitere Ankerelement 18 kontaktiert dabei das Anschlagelement 26 des Verschlusselements 10. Dadurch überträgt das weitere Ankerelement 18 die
Rückstellkraft des weiteren Rückstellelements 22 auf das Verschlusselement 10. Zusätzlich übt das Rückstellelement 20 eine Rückstellkraft auf das Verschlusselement 10 aus. Das Rückstellelement 20 und das weitere Rückstellelement 22 wirken dabei zu einem Verschließen der Verschlusseinheit 9 zusammen. Die Rückstellkräfte des Rückstellelements 20 und des weiteren Rückstellelements 22 bewirken, dass das Verschlusselement 10 den Verschlussstempel 36 zusammen mit dem Dichtungselement 38 auf den Fluiddurchlass 12 drückt. In diesem Betriebszustand ist der Fluiddurchlass 12 fluiddicht von dem Verschlusselement 10 und dem Verschlussstempel 36 zusammen mit dem Dichtungselement 38 ver- schlössen.
In Figur 3 ist ein Öffnungsbetriebszustand der Ventilvorrichtung gezeigt. In dem Öffnungsbetriebszustand ist die Verschlusseinheit 9 in einer Öffnungsstellung angeordnet. Dabei wird das Magnetelement 30 mit einem Strom beaufschlagt und bildet ein magnetisches Feld aus. Das Ankerelement 14 wird mittels einer durch das magnetische Feld erzeugten magnetischen Kraft von dem Magnetelement 30, insbesondere dem Magnetkernelement 44, angezogen. Die auf das Ankerelement 14 wirkende magnetische Kraft ist kleiner als eine Summe der Rückstellkräfte des Rückstellelements 20 und des weiteren Rückstellelements 22. Die magnetische Kraft bewirkt eine Reduzierung einer benötigten Öffnungskraft.
Zudem wird das weitere Ankerelement 18 mittels einer durch das magnetische Feld erzeugten weiteren magnetischen Kraft von dem Magnetelement 30 ange- zogen. Die auf das weitere Ankerelement 18 wirkende weitere magnetische Kraft ist größer als die auf das Ankerelement 14 wirkende magnetische Kraft. Die auf das weitere Ankerelement 18 wirkende weitere magnetische Kraft ist größer als die Rückstellkraft des weiteren Rückstellelements 22. Die auf das weitere Ankerelement 18 wirkende weitere magnetische Kraft bewirkt eine Bewegung des weiteren Ankerelements 18 in die Bewegungsrichtung 16, insbesondere in Richtung des Magnetkernelements 44. Dabei kontaktiert das weitere Ankerelement 18 das Ankerelement 14 und bewirkt hierdurch eine Bewegung des Ankerelements 14 in die Bewegungsrichtung 16, insbesondere in Richtung des Magnetkernelements 44. Das weitere Ankerelement 14 drückt dabei das Ankerelement 14 in die Bewegungsrichtung 16. Das Ankerelement 14 und das weitere Ankerelement 18 bewirken somit eine Bewegung der Verschlusseinheit 9, insbesondere des Verschlusselements 10 und insbesondere des Verschlussstempels 36 sowie des Dichtungselements 38, in die Bewegungsrichtung 16, wodurch sich der Fluiddurchlass 12 öffnet. Das Ankerelement 14 und das weitere Ankerele- ment 18 wirken somit zu einer Bewegung der Verschlusseinheit 9 zusammen. Ferner schlägt das weitere Ankerelement 18 und insbesondere das Anschlagelement 42 an dem Halteelement 54 des Ventilgehäuse 28, im vorliegenden Fall insbesondere einem Trennelement 32 der Ventilvorrichtung, an. Das Trennelement 32 verhindert dabei ein magnetisches Kleben des weiteren Ankerelements 18 und insbesondere des Anschlagelements 42 mit dem Halteelement 54 des
Ventilgehäuses 28. Das Trennelement 32 ist als eine Restluftspaltscheibe ausgebildet. Das Ventilgehäuse 28 und das Anschlagelement 42 sind dabei durch das Trennelement 32 getrennt. In diesem Betriebszustand verharrt die Verschlusseinheit 9 ohne eine weitere Änderung des magnetischen Feldes. Das weitere Ankerelement 18 bewirkt somit eine Bewegung der Verschlusseinheit 9 in eine definierte erste Öffnungsstellung.
In diesem Betriebszustand der Ventilvorrichtung ist der Fluiddurchlass 12 als Fluideinlass ausgebildet. Ferner ist in dem Betriebszustand der weitere Flu- iddurchlass 34 als Fluidauslass ausgebildet. In dem Öffnungsbetriebszustand strömt eine erste Menge eines Fluids, beispielsweise eines Brennstoffs für eine Brennstoffzellensystem, vorteilhaft in Form von Wasserstoffgas, durch den Fluiddurchlass 12 in die Fluidkammer 46 und von dort aus durch den weiteren Fluiddurchlass 34. In einem weiteren Betriebszustand der Ventilvorrichtung ist der Fluiddurchlass 12 als Fluidauslass ausgebildet. Ferner ist in dem weiteren Betriebszustand der Ventilvorrichtung der weitere Fluiddurchlass 34 als Fluideinlass ausgebildet. In dem weiteren Betriebszustand kann somit eine Strömungsumkehr erreicht werden. Dabei strömt eine erste Menge des Fluids durch den weiteren Fluiddurchlass 34 in die Fluidkammer 46 und von dort aus durch den Fluiddurch- lass 12.
In Figur 4 ist ein weiterer Öffnungsbetriebszustand der Ventilvorrichtung gezeigt. In dem weiteren Öffnungsbetriebszustand ist die Verschlusseinheit 9 in einer weiteren Öffnungsstellung angeordnet. Dabei wird das Magnetelement 30 mit einem weiteren Strom beaufschlagt und bildet ein weiteres magnetisches Feld aus, welches insbesondere größer als das magnetische Feld des Öffnungsbe- triebszustands ist. In dem weiteren Öffnungsbetriebszustand wirkt somit eine größere magnetische Kraft auf das Ankerelement 14, was zu einer weiteren Bewegung des Ankerelements 14 in die Bewegungsrichtung 16, insbesondere in Richtung des Magnetkernelements 44, führt. Die weitere Bewegung des An- kerelements 14 bewirkt eine weitere Bewegung der Verschlusseinheit 9 in die Bewegungsrichtung 16, insbesondere in Richtung des Magnetkernelements 44. Der Fluiddurchlass 12 öffnet sich dadurch weiter. Das Ankerelement 14 bewirkt somit eine Bewegung der Verschlusseinheit 9 in zumindest eine definierte zweite Öffnungsstellung, welche insbesondere von der definierten ersten Öffnungsstellung verschieden ist.
Dabei strömt eine zweite Menge des Fluids, welche insbesondere größer ist als die erste Menge, durch den Fluiddurchlass 12 in die Fluidkammer 46 und von dort aus durch den weiteren Fluiddurchlass 34. In dem weiteren Betriebszustand strömt hingegen eine zweite Menge des Fluids, welche insbesondere größer ist als eine erste Menge des Fluids, durch den weiteren Fluiddurchlass 34 in die Fluidkammer 46 und von dort aus durch den Fluiddurchlass 12.
Mittels einer weiteren Veränderung des magnetischen Feldes des Magnetelements 30 sind viele zusätzliche zweite Öffnungsstellungen der Verschlusseinheit 9 realisierbar. Denkbar ist weiter eine automatische Ansteuerung des Magnetfelds mit einer hohen Wiederholrate zwischen der Verschlussstellung und der Öffnungsstellung und/oder zwischen einer Öffnungsstellung und zumindest einer weiteren Öffnungsstellung. Ferner ist ein automatisches und/oder manuelles langsames Dosieren durch kontinuierliches Variieren der Öffnungsstellungen möglich.

Claims

Ansprüche
1. Ventilvorrichtung, insbesondere Brennstoffdosierventilvorrichtung, mit zumindest einer Verschlusseinheit (9), welche in wenigstens einer Ventilstellung dazu vorgesehen ist, wenigstens einen Fluiddurchlass (12) fluiddicht zu verschließen, und mit einer Ankereinheit (13), welche wenigstens ein Ankerelement (14) aufweist und zu einer Bewegung des Verschlusselements (10) in eine Bewegungsrichtung (16) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankereinheit (13) wenigstens ein relativ zu dem Ankerelement (14) bewegliches weiteres Ankerelement (18) umfasst.
2. Ventilvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Ankerelement (18) getrennt von dem Verschlusselement (10) ausgebildet ist.
3. Ventilvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Ankerelement (18) das Verschlusselement (10) zu wenigstens einem Großteil in Umfangsrichtung umgreift.
4. Ventilvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Ankerelement (18) rotationssymmetrisch, insbesondere bezüglich einer parallel zu der Bewegungsrichtung (16) des Verschlusselements (10) ausgerichteten Rotationsachse, mit einem zumindest im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt ausgebildet ist.
5. Ventilvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Ankerelement (18) zumindest teilweise zwischen dem Ankerelement (14) und dem Fluiddurchlass (12) angeordnet ist.
6. Ventilvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Ankerelement (18) das Ankerelement (14) in zumindest einem Betriebszustand kontaktiert. Ventilvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ankerelement (14) und das weitere Ankerelement (18) eine unterschiedliche Magnetisierung aufweisen.
Ventilvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ankerelement (14) zu einer Bewegung der Verschlusseinheit (9) in wenigstens eine definierte Öffnungsstellung und das weitere Ankerelement (18) zu einer Bewegung der Verschlusseinheit (9) in wenigstens eine definierte weitere Öffnungsstellung vorgesehen ist.
Ventilvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluiddurchlass (12) in zumindest einem Betriebszustand als Fluideinlass und in zumindest einem weiteren Betriebszustand als Fluidauslass ausgebildet ist.
Ventilvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Rückstelleinheit (19), welche wenigstens ein Rückstellelement (20) und wenigstens ein von dem Rückstellelement (20) getrennt ausgebildetes weiteres Rückstellelement (22) umfasst.
Ventilvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Rückstelleinheit (19), welche wenigstens ein Rückstellelement (22) aufweist, welches das weitere Ankerelement (18) kontaktiert.
Ventilvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens ein Abschirmelement (24), welches dazu vorgesehen ist, das Ankerelement (14) und/oder das weitere Ankerelement (18) zumindest teilweise magnetisch abzuschirmen.
Ventil (25), insbesondere Brennstoffdosierventil, für ein Brennstoffzellensystem mit wenigstens einer Ventilvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
PCT/EP2017/076025 2016-12-06 2017-10-12 Ventilvorrichtung WO2018103921A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201780075380.7A CN110036227B (zh) 2016-12-06 2017-10-12 阀装置

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016224273.3A DE102016224273A1 (de) 2016-12-06 2016-12-06 Ventilvorrichtung
DE102016224273.3 2016-12-06

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018103921A1 true WO2018103921A1 (de) 2018-06-14

Family

ID=60083317

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2017/076025 WO2018103921A1 (de) 2016-12-06 2017-10-12 Ventilvorrichtung

Country Status (3)

Country Link
CN (1) CN110036227B (de)
DE (1) DE102016224273A1 (de)
WO (1) WO2018103921A1 (de)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019215500A1 (de) 2019-10-10 2021-04-15 Robert Bosch Gmbh Ventilvorrichtung, insbesondere zur Steuerung einer Gasströmung
DE102021202117B4 (de) * 2021-03-04 2023-10-26 Vitesco Technologies GmbH Vorrichtung zur regelbaren Dosierung von Wasserstoff und Verfahren zur Herstellung derselben
DE102022200494A1 (de) 2022-01-18 2023-07-20 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Ventilvorrichtung, insbesondere zur Steuerung einer Gasströmung, Brennstoffzellenanordnung und brennstoffzellenbetriebenes Fahrzeug

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0025382A1 (de) * 1979-09-04 1981-03-18 The Bendix Corporation Elektromagnetantrieb mit Solenoid
US4522372A (en) * 1983-01-18 1985-06-11 Nippondenso Co., Ltd. Electromagnetic valve
JP2005257003A (ja) * 2004-03-12 2005-09-22 Tgk Co Ltd 流量制御弁
US20140084195A1 (en) * 2012-09-27 2014-03-27 Honda Motor Co., Ltd. Electromagnetic actuator

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19525384C2 (de) * 1995-07-12 2003-07-10 Dungs Karl Gmbh & Co Doppel-Sicherheitsmagnetventil
DE102008011573B4 (de) * 2008-02-28 2013-02-14 Danfoss A/S Elektromagnetischer Aktuator und Ventil
DE102009012688B3 (de) * 2009-03-11 2010-07-22 Continental Automotive Gmbh Ventil zum Einblasen von Gas

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0025382A1 (de) * 1979-09-04 1981-03-18 The Bendix Corporation Elektromagnetantrieb mit Solenoid
US4522372A (en) * 1983-01-18 1985-06-11 Nippondenso Co., Ltd. Electromagnetic valve
JP2005257003A (ja) * 2004-03-12 2005-09-22 Tgk Co Ltd 流量制御弁
US20140084195A1 (en) * 2012-09-27 2014-03-27 Honda Motor Co., Ltd. Electromagnetic actuator

Also Published As

Publication number Publication date
DE102016224273A1 (de) 2018-06-07
CN110036227B (zh) 2021-02-09
CN110036227A (zh) 2019-07-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2633531B1 (de) Elektromagneteinrichtung sowie fahrerassistenzeinrichtung
DE60219726T2 (de) Elektromagnet für ein elektromagnetisches Ventil
WO2018103921A1 (de) Ventilvorrichtung
EP2365239A1 (de) Vorrichtung zur Durchflussregelung eines flüssigen oder gasförmigen Mediums
WO2018130340A1 (de) Befestigungseinrichtung und damit ausgestattete elektromagnetische antriebseinrichtung sowie magnetventileinrichtung
EP3696455A1 (de) Elektromagnetisch betätigtes ventil
EP1910722B1 (de) Magnetisch betätigbares ventil
DE102010031328B4 (de) Magnetventil sowie Fahrerassistenzeinrichtung
EP0012865B1 (de) Elektromagnetisch betätigbares 3/2-Wegeventil, insbesondere zur Fernsteuerung von einseitig mit einem Fluid beaufschlagbaren Vorrichtungen
EP0085298B1 (de) Mehrwegeventil, insbesondere zur Verwendung in Dialyse-Geräten
WO2014206601A1 (de) Druckregelventil mit führung im ventilkörper
WO2018007169A1 (de) Axial durchströmbares fluidventil
DE202008004843U1 (de) Ventil
DE102013111079B4 (de) Impulsmagnetventil
DE102016112409A1 (de) Axial durchströmbares Fluidventil
DE102012018566A1 (de) Ventileinrichtung
EP0742397B1 (de) Elektromagnetisches ventil
EP3694597A1 (de) Klemme
EP3643954A1 (de) Elektromagnetisches ventil, verfahren zum betrieb eines elektromagnetischen ventils
DE102013224286B3 (de) Magnetisch betätigbare Ventilvorrichtung
EP2338750B1 (de) Magnetventil sowie Fahrerassistenzeinrichtung
EP3714191B1 (de) Hülse für ein fluidventil und axial durchströmbares fluidventil
WO2017186449A1 (de) Elektromagnetventil sowie betriebsverfahren
EP2606496B1 (de) Elektromagneteinrichtung sowie fahrerassistenzeinrichtung
EP2716946B1 (de) Ventileinrichtung und Verfahren zu ihrer Herstellung

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17783838

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 17783838

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1