WO2023165762A1 - VENTILVORRICHTUNG ZUM ÖFFNEN UND/ODER SCHLIEßEN EINES BEHÄLTERS - Google Patents

VENTILVORRICHTUNG ZUM ÖFFNEN UND/ODER SCHLIEßEN EINES BEHÄLTERS Download PDF

Info

Publication number
WO2023165762A1
WO2023165762A1 PCT/EP2023/051551 EP2023051551W WO2023165762A1 WO 2023165762 A1 WO2023165762 A1 WO 2023165762A1 EP 2023051551 W EP2023051551 W EP 2023051551W WO 2023165762 A1 WO2023165762 A1 WO 2023165762A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
piston
valve body
main valve
control
chamber
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/051551
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Eckhart Festerling
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
Publication of WO2023165762A1 publication Critical patent/WO2023165762A1/de

Links

Classifications

    • 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
    • F17C13/00—Details of vessels or of the filling or discharging of vessels
    • F17C13/04—Arrangement or mounting of 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
    • 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
    • F17C2205/0326—Valves electrically actuated
    • 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
    • F17C2205/0382—Constructional details of valves, regulators
    • 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
    • F17C2221/00—Handled fluid, in particular type of fluid
    • F17C2221/01—Pure fluids
    • F17C2221/012—Hydrogen
    • 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
    • F17C2223/00—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/01—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the phase
    • F17C2223/0107—Single phase
    • F17C2223/0123—Single phase gaseous, e.g. CNG, GNC
    • 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
    • F17C2223/00—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/03—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the pressure level
    • F17C2223/036—Very high pressure (>80 bar)
    • 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
    • F17C2270/0168—Applications for fluid transport or storage on the road by vehicles
    • 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

Definitions

  • Valve device for opening and/or closing a container
  • the invention relates to a valve device for opening and/or closing a container, in particular a high-pressure container.
  • Valve devices for opening and/or closing pressurized containers are known in principle
  • Some valve devices are designed as electromagnetic valve devices. Particularly in the case of high pressure differences between the container and the space to be supplied, such electromagnetic valve devices must provide high magnetic forces in order to be able to open against the high pressure in the container.
  • valve devices are designed with pressure support. Such valve devices require the pressure support to remain open. They therefore close again when there is no pressure support.
  • the present invention provides: a valve device for opening and/or closing a container, in particular a high-pressure container, wherein the valve device can preferably be designed in the form of a shut-off device, with the features of the independent claim.
  • the present invention provides: a valve device for opening and/or closing a container, in particular a high-pressure container, the valve device preferably being in the form of a shut-off device and/or a shut-off valve, comprising: a valve housing in which the following spaces are formed: a control space for pressure support of the valve device when opening and/or closing the container, a supply space which can be fluidically connected to the container, and a consumer space which can be fluidically connected to a consumer, e.g. to an anode system of a fuel cell system is, a main valve body, which is arranged in the supply space movably between at least two positions, namely:
  • an open position in which the main valve body fluidly connects the supply space and the consumer space
  • a servo valve for actuating the main valve body between the closed position and the open position
  • the servo valve having a piston that is movable, in particular with respect to the main valve body, for mechanical action on the main valve body, in particular when transferring the main valve body from the closed position to the open position.
  • the valve device according to the invention can be used in particular in connection with high-pressure containers that can be used, for example, in fuel cell systems.
  • the high-pressure containers can have a pressure of about 700 bar.
  • the high-pressure tanks can be specially Storage of fuel such. As hydrogen, are used.
  • the high-pressure containers can serve to provide the fuel, in particular hydrogen, to an anode system of a fuel cell system.
  • the valve device according to the invention can serve in particular as a shut-off device or a shut-off valve for the high-pressure container.
  • a pressure support using a control chamber and a servo valve such as. B. an electromagnetically controllable servo valve can be used.
  • Pressure assist reduces the demands on the servo valve.
  • the servo valve does not need to provide excessive magnetic forces in order to be able to open the valve device, since the pressure support can support the opening of the valve device in an advantageous manner.
  • the servo valve can be made smaller.
  • the pressure support can use the pressures in the container, the pressure support can act independently of the prevailing system pressures.
  • control chamber can be formed directly in the piston of the servo valve, for example in the form of a servo valve.
  • the piston of the servo valve may function as an armature of the servo valve.
  • valve device does not require any external pressure support to keep the container open.
  • a throttle point can advantageously be formed between the supply space and the control space, for example with the aid of a correspondingly dimensioned guide for the piston in the valve housing.
  • a control bore can be provided in the main valve body, which can fluidically connect the consumer space and the control space.
  • the pilot orifice can be closed or unblocked using the servovalve piston.
  • a two-phase actuation of the valve device can be made possible.
  • the piston can release the control bore.
  • the servo valve can be activated.
  • the pressure in the control chamber can be lowered in the direction of the pressure in the consumer chamber.
  • the second phase can be as follows. After the pressure in the control chamber has been reduced, the pressure in the supply chamber can be used to press the piston and, with the help of the piston, also the main valve body in the direction of the open position. The pressure in the supply chamber can thus support the piston when it acts on the main valve body in order to transfer the main valve body from the closed position to the open position. In the second phase, the pressure support is made possible.
  • the piston can serve as a driver for the main valve body.
  • the piston can include a driver for the main body, which can grip an undercut in the main valve body in order to press the main valve body in the direction of the open position.
  • a control bore is formed in the main valve body, through which a fluid connection can be produced between the consumer chamber and the control chamber, in particular when the main valve body is in the open position.
  • the pressure in the control chamber can be adjusted through the control bore. In particular, this allows the pressure in the control chamber to be reduced when the control bore is released by the piston.
  • the piston which in turn is actuated by the servo valve, can be used to close and release the control bore. After the control bore is uncovered by the piston, the pressure assist engages to push the piston toward an actuated position.
  • the piston can grip the main valve body, for example with the aid of a driver, and pull the main valve body in the direction of the open position.
  • the piston is designed in such a way, in particular with a driver, and is movably mounted with respect to the main valve body in such a way that the piston can be moved between at least two positions with respect to the main valve body, namely: a rest position in which the piston, in particular the driver closes a control bore in the main valve body, and an active position in which the piston, in particular the driver, releases the control bore in the main valve body.
  • the driver can be guided between the rest position and the active position so that it can move with respect to the main valve body.
  • the driver can be guided in a receptacle in the main valve body.
  • the piston is designed in such a way, in particular with a driver, and is mounted such that it can be moved with respect to the valve housing in such a way that the piston can be moved between at least three positions with respect to the valve housing, namely: a rest position in which the piston, in particular the driver, closes a control bore in the main valve body and in which the main valve body is in the closed position, an active position in which the piston, in particular the driver, releases the control bore in the main valve body, in which the main valve body is in the closed position and in which the piston acts on the main valve body in the direction of the open position, and an operating position in which the piston, in particular the driver, releases the control bore in the main valve body, in which the main valve body is in the open position and in which the piston holds the main valve body in the open position.
  • the driver can be guided between the rest position and the active position so that it can move with respect to the main valve body and the valve housing.
  • the driver can be guided in a receptacle in the main valve body. Between the active position and the operating position, the driver can be guided together with the main valve body with respect to the valve housing.
  • the first phase in the actuation of the valve device in particular when transferring the main valve body from the closed position in the direction of the open position, can be made possible.
  • the piston can be moved by the servo valve.
  • the second phase in the actuation of the valve device in particular when transferring the main valve body from the closed position to the open position, can be made possible.
  • the piston In the second phase, the piston can be moved by the pressure support.
  • the piston is designed and accommodated in the valve housing, in particular in a guide in the valve housing, in such a way that the piston is transferred between the active position and the actuated position with the aid of a pressure in the supply chamber, in particular when the control bore is opened and a control pressure in the control space becomes smaller than the pressure in the supply space.
  • pressure support can be enabled when the valve device is actuated, in particular when the main valve body is transferred from the closed position to the open position.
  • the servo valve can have a bobbin.
  • the coil body can advantageously be designed in the shape of a cylinder jacket.
  • the coil body can be arranged coaxially with the piston.
  • the piston can be designed as a movable armature of the servo valve. In this way, a simple, compact and easily controllable design of the servo valve can be provided.
  • the piston can, for example, using a spring such. B. a compression spring in the direction of the rest position. The spring force can serve to transfer the piston from the actuated position to the rest position when the servo valve is switched off and thus to open the valve device.
  • valve housing has a guide for the piston.
  • a throttle point can be formed between the supply space and the control space with the aid of a suitably dimensioned guide. The throttle point can be used to enable pressure equalization between the supply space and the control space.
  • a throttle channel for a fluidic connection between the supply chamber and the control chamber is formed in the piston.
  • a pressure equalization between the supply space and the control space can be made possible with the aid of the throttle channel.
  • the supply space and/or the guide are/is designed in such a way that in the closed position of the main valve body the supply space and the control space are fluidly connected by the piston guide, and that in the open position of the main valve body the consumer space and the control space are fluidly connected are connected through the control bore.
  • the closed position of the main valve body when the supply space and the control space are fluidically connected by the piston guide, pressure equalization can be initiated between the supply space and the control space for the first phase when the valve device is actuated.
  • the fluidic connection can be prevented by the piston guide between the supply chamber and the control chamber.
  • the pressure in the supply space can reliably keep the valve device open. If the valve device needs to be closed, the servo valve can be switched off.
  • the piston which is preferably resilient can be acted upon in the rest position can be converted back into the rest position using the spring force. The piston can pull the main valve body into the closed position with the help of the driver.
  • FIG. 1 shows an exemplary sectional view of a valve device in a rest position of a piston and in a closed position of a main valve body
  • FIG. 2 shows an exemplary sectional view of a valve device in an active position of a piston and in a closed position of a main valve body
  • FIG. 3 shows an exemplary sectional view of a valve device in an actuated position of a piston and in an open position of a main valve body
  • FIG. 4 shows an exemplary sectional view of a valve device in an actuated position of a piston and in an open position of a main valve body
  • FIG. 5 shows an exemplary sequence of pressures and forces when actuating a valve device
  • FIG. 6 shows an exemplary sectional illustration of a valve device according to a further possible embodiment.
  • Figures 1 to 6 show a valve device 100 within the scope of the invention.
  • the valve device 100 is used to open and/or close a container, in particular a high-pressure container.
  • the valve device 100 can, for example, be designed as a shut-off device and/or be referred to as a shut-off valve.
  • the valve device 100 comprising: a valve housing 110, in which the following spaces are formed:
  • control chamber 101 for pressure-supporting the valve device 100 when opening and/or closing the container
  • a supply chamber 102 which can be fluidically connected to the container, for example through one or more bores in the ring channel shown, and
  • a consumer space 103 which is fluidly connected to a consumer, z. B. with an anode system of a fuel cell system, a main valve body 10, which is arranged in the supply space 102 movable between at least two positions I, II, namely:
  • I a closed position I (see FIGS. 1 and 2), in which the main valve body 10 separates the supply space 102 from the consumer space 103, and
  • an open position II in which the main valve body 10 fluidly connects the supply chamber 102 and the consumer chamber 103, and a servo valve 20 for actuating the main valve body 10 between the closed position I and the open position II
  • the servo valve 20 has a piston 21 that is movable, in particular with respect to the main valve body 10, for mechanical action on the main valve body 10, in particular when the main valve body 10 is transferred from the closed position I into the open position II.
  • the valve device 100 is advantageously designed in such a way to combine pressure support using a control chamber 101 and a servo valve 20 .
  • the pressure support can be used to meet the requirements for the servo valve
  • an electromagnetically controllable servo valve with a movable piston 21 and a bobbin 22 can be reduced.
  • the servo valve, in particular the coil body 22, can thus be made smaller since it does not have to provide excessive magnetic forces in order to be able to open the valve device 100.
  • the pressure support can be provided independently of an external or separate pressure support, since it can use the pressure p1 from the supply space 102 to keep the valve device 100 open.
  • control chamber 101 can be formed directly in the piston 21 of the servo valve 20, in particular the servo valve.
  • the piston 21 of the servo valve 20 can be actuated as an armature of the servo valve.
  • the piston 21 can also be elastically loaded with the help of a spring 23, in particular a compression spring, in particular in the rest position 1.
  • a spring 23 in particular a compression spring, in particular in the rest position 1.
  • the armature When the current is switched off, the armature can be moved out of the coil body 22 with the help of a spring force of the spring 23 .
  • a throttle point can be formed between the supply chamber 102 and the control chamber 101, for example with the aid of an appropriately dimensioned guide 104 for the piston 21 in the valve housing 110, as is shown in FIGS.
  • a throttle channel 21b can be provided between the supply chamber 102 and the control chamber 101, for example with the aid of a bore in the piston
  • a sealing element 21c for example in the form of a ring element, can be provided on the piston 21 in order to seal the guide 104 for the piston 21 in the valve housing 110.
  • a control bore 11 can be provided in the main valve body 10 and can fluidly connect the consumer chamber 103 and the control chamber 101 . The control bore 11 can be closed or opened using the piston 21 of the servo valve 20 .
  • a two-phase actuation of the valve device 100 can advantageously be made possible, as illustrated in FIGS.
  • the piston 21 can release the control bore 11.
  • the servo valve 20 can be activated.
  • FIG. 1 shows the situation after the servo valve 20 has been energized.
  • FIG. 2 shows the situation after the servo valve 20 has been energized.
  • the pressure pSR in the control chamber 101 can be lowered in the direction of the pressure p2 in the consumer chamber 103 (cf. FIG. 2).
  • the second phase can proceed as follows.
  • FIG. 2 shows that the piston 21 initially releases the control bore 11 .
  • the pressure pSR in the control chamber 101 is lowered through the control bore 11 .
  • the pressure p1 in the supply chamber 102 can be used to push the piston 21 and, with the help of the piston 21, also the main valve body 10 in the direction of an open position II (cf. the arrow in the figure 3).
  • the pressure p1 in the supply chamber 102 can thus support the piston 21 in mechanically acting on the main valve body 10 in order to transfer the main valve body 10 from the closed position I into the open position II.
  • the pressure support is made possible by the pressure p1 in the supply space 102 .
  • the piston 21 can have a driver 21a for the main valve body 10.
  • FIG. The driver 21 a can at one Undercut 10a engage in the main valve body 10 to pull the main valve body 10 in the direction of the open position II.
  • seals 30 can be provided at all transitions between the spaces 101, 102, 103.
  • the piston 21 can be designed in such a way, in particular with a driver 21a, and can be movably mounted with respect to the main valve body 10 in such a way that the piston 21 can be moved between at least two positions 1, 2 with respect to the main valve body 10 is, namely:
  • the driver 21a on the piston 21 can be guided in a receptacle 11 in the main valve body 10 until it comes to rest on an undercut 10a in the main valve body 10 .
  • the first phase in the actuation of the valve device 100 in particular when transferring the main valve body 10 from the closed position I in the direction of the open position II , be made possible.
  • Figures 1 to 4 show that the piston 21 is designed in such a way, in particular with a driver 21a, and is mounted so that it can move with respect to the valve housing 110 in such a way that the piston 21 can move between at least three positions 1, 2, 3 with respect to the valve housing 110 is movable, namely:
  • a rest position 1 (see FIG. 1), in which the piston 21, in particular the driver 21a, closes the control bore 11 in the main valve body 10 and in which the main valve body 10 is in the closed position I
  • an active position 2 (see Figure 2), in which the piston 21, in particular the driver 21a, releases the control bore 11 in the main valve body 10, in which the main valve body 10 is in the closed position I and in which the piston 21 den Main valve body 10 applied in the direction of the open position II, and
  • FIG. 4 shows the valve device 100 in the open state.
  • the pressure p1 in the container or in the supply chamber 102 keeps the valve device 100 in the open state without external pressure sources having to be switched on.
  • the piston 21 can be transferred back to the position according to FIG. 1 with the aid of the spring force of the spring 23 .
  • Figure 5 shows an example of the course of pressure p1 in supply chamber 102, pressure pSR in control chamber 101 and pressure p2 in consumer chamber 103.
  • Figure 5 also shows forces F SV on piston 21 and F_HV on main valve body 10 5 also shows the stroke H of the piston 21 .
  • FIG. 5 shows the current value I SOV when the servo valve is actuated.
  • FIG. 6 shows the embodiment of the valve device 100 described above with a throttle channel 21b and a sealing element 21c.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fluid-Driven Valves (AREA)
  • Lift Valve (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ventilvorrichtung (100) zum Öffnen und/oder Schließen eines Behälters, aufweisend: - ein Ventilgehäuse (110), umfassend: - einen Steuerraum (101) zum Druckunterstützen der Ventilvorrichtung (100) beim Öffnen und/oder Schließen des Behälters, - einen Versorgungsraum (102), welcher fluidisch mit dem Behälter verbindbar ist, und - einen Verbraucherraum (103), welcher fluidisch mit einem Verbraucher verbindbar ist, - einen Hauptventilkörper (10), welcher in dem Versorgungsraum (102) bewegbar angeordnet ist, zwischen: - einer Schließstellung (I), in welcher der Hauptventilkörper (10) den Versorgungsraum (102) von dem Verbraucherraum (103) trennt, und - einer Öffnungsstellung (II), in welcher der Hauptventilkörper (10) den Versorgungsraum (102) und den Verbraucherraum (103) fluidisch verbindet, - und ein Servoventil (20) zum Betätigen des Hauptventilkörpers (10) zwischen der Schließstellung (I) und der Öffnungsstellung (II), wobei das Servoventil (20) einen bewegbaren Kolben (21) zum mechanischen Einwirken auf den Hauptventilkörper (10) aufweist.

Description

Beschreibung
Titel
Ventilvorrichtung zum Öffnen und/oder Schließen eines Behälters
Die Erfindung betrifft eine Ventilvorrichtung zum Öffnen und/oder Schließen eines Behälters, insbesondere eines Hochdruckbehälters.
Stand der Technik
Ventilvorrichtungen zum Öffnen und/oder Schließen von unter Druck stehenden Behältern sind grundsätzlich bekannt
Manche Ventilvorrichtungen sind als elektromagnetische Ventilvorrichtungen ausgeführt. Insbesondere bei hohen Druckdifferenzen zwischen dem Behälter und dem zu versorgenden Raum, müssen solche elektromagnetischen Ventilvorrichtungen hohe Magnetkräfte bereitstellen, um gegen den hohen Druck in dem Behälter öffnen zu können.
Manche Ventilvorrichtungen sind mit einer Druckunterstützung ausgeführt. Solche Ventilvorrichtungen benötigen die Druckunterstützung, um geöffnet zu bleiben. Sie schließen demnach wieder, wenn keine Druckunterstützung vorliegt.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung sieht vor: eine Ventilvorrichtung zum Öffnen und/oder Schließen eines Behälters, insbesondere eines Hochdruckbehälters, wobei die Ventilvorrichtung vorzugsweise in Form einer Absperrvorrichtung ausgeführt sein kann, mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruches. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit unterschiedlichen Ausführungsformen und/oder Aspekten der Erfindung beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit den anderen Ausführungsformen und/oder Aspekten und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Ausführungsformen und/oder Aspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
Die vorliegende Erfindung sieht gemäß dem ersten Aspekt vor: eine Ventilvorrichtung zum Öffnen und/oder Schließen eines Behälters, insbesondere eines Hochdruckbehälters, wobei die Ventilvorrichtung vorzugsweise in Form einer Absperrvorrichtung und/oder als ein Absperrventil bezeichnet werden kann, aufweisend: ein Ventilgehäuse, in welchem folgende Räume ausgebildet sind: ein Steuerraum zum Druckunterstützen der Ventilvorrichtung beim Öffnen und/oder Schließen des Behälters, einen Versorgungsraum, welcher fluidisch mit dem Behälter verbindbar ist, und einen Verbraucherraum, welcher fluidisch mit einem Verbraucher, bspw. mit einem Anodensystem eines Brennstoffzellensystems, verbindbar ist, einen Hauptventilkörper, welcher in dem Versorgungsraum bewegbar zwischen zumindest zwei Stellungen angeordnet ist, nämlich:
I. einer Schließstellung, in welcher der Hauptventilkörper den Versorgungsraum von dem Verbraucherraum trennt, und
II. einer Öffnungsstellung, in welcher der Hauptventilkörper den Versorgungsraum und den Verbraucherraum fluidisch verbindet, und ein Servoventil zum Betätigen des Hauptventilkörpers zwischen der Schließstellung und der Öffnungsstellung, wobei das Servoventil einen, insbesondere bezüglich des Hauptventilkörpers, bewegbaren Kolben zum mechanischen Einwirken auf den Hauptventilkörper, insbesondere beim Überführen des Hauptventilkörpers von der Schließstellung in die Öffnungsstellung, aufweist.
Die erfindungsgemäße Ventilvorrichtung kann insbesondere in Verbindung mit Hochdruckbehältern verwendet werden, die bspw. in Brennstoffzellensystemen eingesetzt werden können. Die Hochdruckbehälter können dabei einen Druck von ung. 700 bar aufweisen. Die Hochdruckbehälter können speziell zur Speicherung von Brennstoff, wie z. B. Wasserstoff, dienen. Die Hochdruckbehälter können dazu dienen, den Brennstoff, insbesondere Wasserstoff, an ein Anodensystem eines Brennstoffzellensystems bereitzustellen. Dabei kann die erfindungsgemäße Ventilvorrichtung insbesondere als eine Absperrvorrichtung bzw. ein Absperrventil für den Hochdruckbehälter dienen.
Der Erfindungsgedanke liegt dabei darin, dass in der Ventilvorrichtung eine Druckunterstützung mithilfe eines Steuerraumes und ein Servoventil, wie z. B. ein elektromagnetisch steuerbares Servoventil, eingesetzt werden.
Mithilfe der Druckunterstützung werden die Anforderungen an das Servoventil herabgesetzt. Das Servoventil braucht dabei keine zu hohen Magnetkräfte bereitstellen, um die Ventilvorrichtung öffnen zu können, da die Druckunterstützung die Öffnung der Ventilvorrichtung auf eine vorteilhafte Weise unterstützen kann. Somit kann das Servoventil kleiner ausgelegt werden.
Ferner kann die Druckunterstützung unabhängig von den herrschenden Systemdrücken agieren, da die Druckunterstützung die Drücke in dem Behälter nutzen kann.
Vorteilhafterweise kann der Steuerraum direkt in dem Kolben des Servoventils, bspw. in der Form eines Servoventils, ausgebildet werden. Der Kolben des Servoventils kann bspw. als ein Anker des Servoventils arbeiten.
Nach einem weiteren Vorteil der Erfindung benötigt die Ventilvorrichtung keine externe Druckunterstützung, um den Behälter offen zu halten.
Vorteilhafterweise kann zwischen dem Versorgungsraum und dem Steuerraum eine Drosselstelle gebildet werden, bspw. mithilfe einer entsprechend dimensionierten Führung für den Kolben im Ventilgehäuse. In dem Hauptventilkörper kann eine Steuerbohrung bereitgestellt werden, die den Verbraucherraum und den Steuerraum fluidisch verbinden kann. Die Steuerbohrung kann mithilfe des Kolbens des Servoventils geschlossen oder freigegeben werden. Vorteilhafterweise, insbesondere mithilfe der Steuerbohrung und der Drosselstelle, kann eine zweiphasige Betätigung der Ventilvorrichtung ermöglicht werden.
Bei der ersten Phase kann der Kolben die Steuerbohrung freigeben. Um den Kolben entsprechend zu bewegen, kann das Servoventil aktiviert werden. Durch die Freigabe der Steuerbohrung kann der Druck in dem Steuerraum in Richtung des Druckes in dem Verbraucherraum abgesenkt werden.
Die zweite Phase kann wie folgt ablaufen. Nachdem der Druck in dem Steuerraum abgesenkt wurde, kann der Druck in dem Versorgungsraum genutzt werden, um den Kolben und mithilfe des Kolbens auch den Hauptventilkörper in Richtung der Öffnungsstellung zu drücken. Der Druck in dem Versorgungsraum kann somit den Kolben beim Einwirken auf den Hauptventilkörper unterstützen, um den Hauptventilkörper aus der Schließstellung in die Öffnungsstellung zu überführen. Bei der zweiten Phase wird also die Druckunterstützung ermöglicht. Der Kolben kann dabei als ein Mitnehmer für den Hauptventilkörper dienen. Der Kolben kann dabei einen Mitnehmer für den Hauptkörper umfassen, welcher an einem Hinterschnitt im Hauptventilkörper greifen kann, um den Hauptventilkörper in Richtung der Öffnungsstellung zu drücken.
Vorteilhafterweise kann ferner vorgesehen sein, dass in dem Hauptventilkörper eine Steuerbohrung ausgebildet ist, durch welche eine fluidische Verbindung zwischen dem Verbraucherraum und dem Steuerraum, insbesondere in der Öffnungsstellung des Hauptventilkörpers, herstellbar ist. Durch die Steuerbohrung kann der Druck in dem Steuerraum angepasst werden. Insbesondere kann dadurch der Druck im Steuerraum herabgesenkt werden, wenn die Steuerbohrung durch den Kolben freigegeben wird. Zum Schließen und Freigeben der Steuerbohrung kann der Kolben dienen, der wiederum durch das Servoventil betätigt wird. Nachdem die Steuerbohrung durch den Kolben freigegeben wird, greift die Druckunterstützung, um den Kolben in Richtung einer Betätigungsstellung zu drücken. Der Kolben kann, bspw. mithilfe eines Mitnehmers an dem Hauptventilkörper greifen, und den Hauptventilkörper in Richtung der Öffnungsstellung ziehen. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der Kolben derart, insbesondere mit einem Mitnehmer, ausgeführt ist und derart bewegbar bezüglich des Hauptventilkörpers gelagert ist, dass der Kolben zwischen zumindest zwei Stellungen bezüglich des Hauptventilkörpers bewegbar ist, nämlich: einer Ruhestellung, in welcher der Kolben, insbesondere der Mitnehmer, eine Steuerbohrung im Hauptventilkörper verschließt, und einer Wirkstellung, in welcher der Kolben, insbesondere der Mitnehmer, die Steuerbohrung im Hauptventilkörper freigibt.
Der Mitnehmer kann dabei zwischen der Ruhestellung und der Wirkstellung bewegbar bezüglich des Hauptventilkörpers geführt werden. Der Mitnehmer kann dabei in einer Aufnahme im Hauptventilkörper geführt werden. Mithilfe der Bewegung des Kolbens, insbesondere des Mitnehmers, zwischen der Ruhestellung und der Wirkstellung bezüglich des Hauptventilkörpers kann die erste Phase bei der Betätigung der Ventilvorrichtung, insbesondere beim Überführen des Hauptventilkörpers von der Schließstellung in Richtung der Öffnungsstellung, ermöglicht werden. Bei der ersten Phase kann der Kolben durch das das Servoventil bewegt werden.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass der Kolben derart, insbesondere mit einem Mitnehmer, ausgeführt ist und derart bewegbar bezüglich des Ventilgehäuses gelagert ist, dass der Kolben zwischen zumindest drei Stellungen bezüglich des Ventilgehäuses bewegbar ist, nämlich: einer Ruhestellung, in welcher der Kolben, insbesondere der Mitnehmer, eine Steuerbohrung im Hauptventilkörper verschließt und in welcher sich der Hauptventilkörper in der Schließstellung befindet, einer Wirkstellung, in welcher der Kolben, insbesondere der Mitnehmer, die Steuerbohrung im Hauptventilkörper freigibt, in welcher sich der Hauptventilkörper in der Schließstellung befindet und in welcher der Kolben den Hauptventilkörper in Richtung der Öffnungsstellung beaufschlagt, und einer Betätigungsstellung, in welcher der Kolben, insbesondere der Mitnehmer, die Steuerbohrung im Hauptventilkörper freigibt, in welcher sich der Hauptventilkörper in der Öffnungsstellung befindet und in welcher der Kolben den Hauptventilkörper in der Öffnungsstellung hält. Der Mitnehmer kann dabei zwischen der Ruhestellung und der Wirkstellung bewegbar bezüglich des Hauptventilkörpers und des Ventilgehäuses geführt werden. Der Mitnehmer kann dabei in einer Aufnahme im Hauptventilkörper geführt werden. Zwischen der Wirkstellung und der Betätigungsstellung kann der Mitnehmer zusammen mit dem Hauptventilkörper bezüglich des Ventilgehäuses geführt werden. Mithilfe der Bewegung des Kolbens, insbesondere des Mitnehmers, zwischen der Ruhestellung und der Wirkstellung bezüglich des Hauptventilkörpers kann die erste Phase bei der Betätigung der Ventilvorrichtung, insbesondere beim Überführen des Hauptventilkörpers von der Schließstellung in Richtung der Öffnungsstellung, ermöglicht werden. Bei der ersten Phase kann der Kolben durch das Servoventil bewegt werden. Mithilfe der Bewegung des Kolbens, insbesondere des Mitnehmers, zwischen der Wirkstellung und der Betätigungsstellung bezüglich des Ventilgehäuses kann die zweite Phase bei der Betätigung der Ventilvorrichtung, insbesondere beim Überführen des Hauptventilkörpers von der Schließstellung in die Öffnungsstellung, ermöglicht werden. Bei der zweiten Phase kann der Kolben durch die Druckunterstützung bewegt werden.
Zudem kann vorgesehen sein, dass der Kolben derart ausgeführt ist und derart in dem Ventilgehäuse, insbesondere in einer Führung im Ventilgehäuse, aufgenommen ist, dass der Kolben zwischen der Wirkstellung und der Betätigungsstellung mithilfe eines Druckes in dem Versorgungsraum überführt wird, insbesondere wenn die Steuerbohrung geöffnet ist und ein Steuerdruck in dem Steuerraum kleiner als der Druck in dem Versorgungsraum wird. Auf diese Weise kann eine Druckunterstützung beim Betätigen der Ventilvorrichtung, insbesondere beim Überführen des Hauptventilkörpers von der Schließstellung in die Öffnungsstellung, ermöglicht werden.
Ferner kann das Servoventil einen Spulenkörper aufweisen. Der Spulenkörper kann vorteilhafterweise zylindermantelförmig ausgeführt sein. Dabei kann der Spulenkörper koaxial zum Kolben angeordnet sein. Vorteilhafterweise kann der Kolben als ein bewegbarer Anker des Servoventils ausgeführt sein. Auf diese Weise kann eine einfache, kompakte und einfach steuerbare Ausführung des Servoventils bereitgestellt werden. Der Kolben kann bspw. mithilfe einer Feder, wie z. B. einer Druckfeder in Richtung der Ruhestellung beaufschlagt sein. Die Federkraft kann dabei dazu dienen, bei dem ausgeschalteten Servoventil den Kolben aus der Betätigungsstellung in die Ruhestellung zu überführen und somit die Ventilvorrichtung zu öffnen.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass das Ventilgehäuse eine Führung für den Kolben aufweist. Vorteilhafterweise kann mithilfe einer entsprechend dimensionierten Führung eine Drosselstelle zwischen dem Versorgungsraum und dem Steuerraum gebildet werden. Mithilfe der Drosselstelle kann ein Druckausgleich zwischen dem Versorgungsraum und dem Steuerraum ermöglicht werden.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass in dem Kolben ein Drosselkanal für eine fluidische Verbindung zwischen dem Versorgungsraum und dem Steuerraum ausgebildet ist. Mithilfe des Drosselkanals kann ein Druckausgleich zwischen dem Versorgungsraum und dem Steuerraum ermöglicht werden.
Zudem kann vorgesehen sein, dass der Versorgungsraum und/oder die Führung derart ausgeführt sind/ist, dass in der Schließstellung des Hauptventilkörpers der Versorgungsraum und der Steuerraum fluidisch durch die Kolbenführung verbunden sind, und dass in der Öffnungsstellung des Hauptventilkörpers der Verbraucherraum und der Steuerraum fluidisch durch die Steuerbohrung verbunden sind. In der Schließstellung des Hauptventilkörpers, wenn der Versorgungsraum und der Steuerraum fluidisch durch die Kolbenführung verbunden sind, kann ein Druckausgleich zwischen dem Versorgungsraum und dem Steuerraum für die erste Phase bei der Betätigung der Ventilvorrichtung eingeleitet werden. In der Öffnungsstellung des Hauptventilkörpers, wenn der Verbraucherraum und der Steuerraum fluidisch durch die Steuerbohrung verbunden sind, kann die fluidische Verbindung durch die Kolbenführung zwischen dem Versorgungsraum und dem Steuerraum unterbunden werden. Der Druck in dem Versorgungsraum kann die Ventilvorrichtung zuverlässig geöffnet halten. Wenn die Ventilvorrichtung geschlossen werden muss, kann das Servoventil ausgeschaltet werden. Der Kolben, der vorzugsweise federelastisch in die Ruhestellung beaufschlagt sein kann, kann mithilfe der Federkraft zurück in die Ruhestellung überführt werden. Der Kolben kann dabei mithilfe des Mitnehmers den Hauptventilkörper in die Schließstellung mitziehen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele:
Die Erfindung und deren Weiterbildungen sowie deren Vorteile werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:
Fig. 1 eine beispielhafte Schnittdarstellung einer Ventilvorrichtung in einer Ruhestellung eines Kolbens und in einer Schließstellung eines Hauptventilkörpers,
Fig. 2 eine beispielhafte Schnittdarstellung einer Ventilvorrichtung in einer Wirkstellung eines Kolbens und in einer Schließstellung eines Hauptventilkörpers,
Fig. 3 eine beispielhafte Schnittdarstellung einer Ventilvorrichtung in einer Betätigungsstellung eines Kolbens und in einer Öffnungsstellung eines Hauptventilkörpers,
Fig. 4 eine beispielhafte Schnittdarstellung einer Ventilvorrichtung in einer Betätigungsstellung eines Kolbens und in einer Öffnungsstellung eines Hauptventilkörpers,
Fig. 5 einen beispielhaften Ablauf von Drücken und Kräften bei der Betätigung einer Ventilvorrichtung, und
Fig. 6 eine beispielhafte Schnittdarstellung einer Ventilvorrichtung gemäß einer weiteren möglichen Ausführungsform.
In den unterschiedlichen Figuren sind gleiche Teile der Erfindung stets mit denselben Bezugszeichen versehen, weshalb diese i. d. R. nur einmal beschrieben werden. Die Figuren 1 bis 6 zeigen eine Ventilvorrichtung 100 im Rahmen der Erfindung. Die Ventilvorrichtung 100 dient zum Öffnen und/oder Schließen eines Behälters, insbesondere eines Hochdruckbehälters. Die Ventilvorrichtung 100 kann bspw. als eine Absperrvorrichtung ausgeführt sein und/oder als ein Absperrventil bezeichnet werden.
Die Ventilvorrichtung 100 aufweisend: ein Ventilgehäuse 110, in welchem folgende Räume ausgebildet sind:
101 ein Steuerraum 101 zum Druckunterstützen der Ventilvorrichtung 100 beim Öffnen und/oder Schließen des Behälters,
102 einen Versorgungsraum 102, welcher fluidisch mit dem Behälter verbindbar ist, bspw. durch eine oder mehrere Bohrungen in dem gezeigten Ringkanal, und
103 einen Verbraucherraum 103, welcher fluidisch mit einem Verbraucher, z. B. mit einem Anodensystem eines Brennstoffzellensystems, verbindbar ist, einen Hauptventilkörper 10, welcher in dem Versorgungsraum 102 bewegbar zwischen zumindest zwei Stellungen I, II angeordnet ist, nämlich:
I. einer Schließstellung I (s. Figuren 1 und 2), in welcher der Hauptventilkörper 10 den Versorgungsraum 102 von dem Verbraucherraum 103 trennt, und
II. einer Öffnungsstellung II (s. Figuren 3 und 4), in welcher der Hauptventilkörper 10 den Versorgungsraum 102 und den Verbraucherraum 103 fluidisch verbindet, und ein Servoventil 20 zum Betätigen des Hauptventilkörpers 10 zwischen der Schließstellung I und der Öffnungsstellung II, wobei das Servoventil 20 einen, insbesondere bezüglich des Hauptventilkörpers 10, bewegbaren Kolben 21 zum mechanischen Einwirken auf den Hauptventilkörper 10, insbesondere beim Überführen des Hauptventilkörpers 10 von der Schließstellung I in die Öffnungsstellung II, aufweist.
Die Ventilvorrichtung 100 ist vorteilhafterweise derart ausgebildet, um eine Druckunterstützung mithilfe eines Steuerraumes 101 und ein Servoventil 20 zu kombinieren. Mithilfe der Druckunterstützung können die Anforderungen an das Servoventil
20, wie z. B. ein elektromagnetisch steuerbares Servoventil mit einem bewegbaren Kolben 21 und einem Spulenkörper 22, herabgesetzt werden. Das Servoventil, insbesondere der Spulenkörper 22, kann somit kleiner ausgelegt werden, da es keine zu hohen Magnetkräftebereitstellen muss, um die Ventilvorrichtung 100 öffnen zu können.
Ferner kann die Druckunterstützung unabhängig von einer externen bzw. separaten Druckunterstützung bereitgestellt werden, da sie den Druck p1 aus dem Versorgungsraum 102 nutzen kann, um die Ventilvorrichtung 100 offen zu halten.
Wie es die Figuren 1 bis 6 verdeutlichen, kann der Steuerraum 101 direkt in dem Kolben 21 des Servoventils 20, insbesondere des Servoventils, ausgebildet sein.
Ferner ist in den Figuren 1 bis 6 gezeigt, dass der Kolben 21 des Servoventils 20 als ein Anker des Servoventils betätigt werden kann. Der Kolben 21 kann weiterhin mithilfe einer Feder 23, insbesondere einer Druckfeder, federelastisch beaufschlagt sein, insbesondere in die Ruhestellung 1. Beim Bestromen des Spulenkörpers 22 kann der Anker in den Spulenkörper 22 eingezogen werden.
Beim Ausschalten des Stroms kann der Anker mithilfe einer Federkraft der Feder 23 aus dem Spulenkörper 22 herausgefahren werden.
Weiterhin kann zwischen dem Versorgungsraum 102 und dem Steuerraum 101 eine Drosselstelle gebildet werden, bspw. mithilfe einer entsprechend dimensionierten Führung 104 für den Kolben 21 im Ventilgehäuse 110, wie dies in den Figuren 1 bis 5 gezeigt ist.
Zudem kann zwischen dem Versorgungsraum 102 und dem Steuerraum 101 ein Drosselkanal 21 b vorgesehen sein, bspw. mithilfe einer Bohrung in dem Kolben
21 , wie dies die Figur 6 andeutet. Dabei kann ein Dichtelement 21c, bspw. in Form eines Ringelementes, an dem Kolben 21 vorgesehen sein, um die Führung 104 für den Kolben 21 im Ventilgehäuse 110 abzudichten. In dem Hauptventilkörper 10 kann eine Steuerbohrung 11 bereitgestellt werden, die den Verbraucherraum 103 und den Steuerraum 101 fluidisch verbinden kann. Die Steuerbohrung 11 kann mithilfe des Kolbens 21 des Servoventils 20 geschlossen oder freigegeben werden.
Vorteilhafterweise, insbesondere mithilfe der Steuerbohrung 11 und der Drosselstelle (s. Figuren 1 bis 5) bzw. des Drosselkanals 21 b (s. Figur 6), kann eine zweiphasige Betätigung der Ventilvorrichtung 100 ermöglicht werden, wie dies die Figuren 1 bis 4 verdeutlichen.
Bei der ersten Phase (siehe die Figuren 1 bis 2) kann der Kolben 21 die Steuerbohrung 11 freigeben. Um den Kolben 21 entsprechend zu bewegen, kann das Servoventil 20 aktiviert werden. Die Figur 1 zeigt die Situation von der Bestromung des Servoventils 20. Die Figur 2 zeigt die Situation nach der Bestromung des Servoventils 20. Der Kolben 21 ist dabei in den Spulenkörper 22 eingezogen und gibt dadurch die Steuerbohrung 11 frei. Durch die Freigabe der Steuerbohrung 11 kann der Druck pSR in dem Steuerraum 101 in Richtung des Druckes p2 in dem Verbraucherraum 103 abgesenkt werden (vgl. Figur 2).
Die zweite Phase (siehe die Figuren 2 bis 4) kann wie folgt ablaufen. In der Figur 2 ist gezeigt, dass der Kolben 21 zunächst die Steuerbohrung 11 freigibt. Durch die Steuerbohrung 11 wird der Druck pSR in dem Steuerraum 101 abgesenkt. Nach dem der Druck in dem Steuerraum 101 abgesenkt wurde, kann der Druck p1 in dem Versorgungsraum 102 genutzt werden, um den Kolben 21 und mithilfe des Kolbens 21 auch den Hauptventilkörper 10 in Richtung einer Öffnungsstellung II zu drücken (vgl. den Pfeil in der Figur 3). Der Druck p1 in dem Versorgungsraum 102 kann somit den Kolben 21 beim mechanischen Einwirken auf den Hauptventilkörper 10 unterstützen, um den Hauptventilkörper 10 aus der Schließstellung I in die Öffnungsstellung II zu überführen. Bei der zweiten Phase wird also die Druckunterstützung durch den Druck p1 in dem Versorgungsraum 102 ermöglicht.
Wie es die Figuren 1 bis 6 verdeutlichen, kann der Kolben 21 einen Mitnehmer 21 a für den Hauptventilkörper 10 aufweisen. Der Mitnehmer 21 a kann an einem Hinterschnitt 10a im Hauptventilkörper 10 greifen, um den Hauptventilkörper 10 in Richtung der Öffnungsstellung II zu ziehen.
Wie es die Figuren 1 bis 6 verdeutlichen, können an sämtlichen Übergängen zwischen den Räumen 101 , 102, 103 Dichtungen 30 vorgesehen sein.
Wie es die Figuren 1 und 2 weiterhin verdeutlichen, kann der Kolben 21 derart, insbesondere mit einem Mitnehmer 21a, ausgeführt sein und derart bewegbar bezüglich des Hauptventilkörpers 10 gelagert sein, dass der Kolben 21 zwischen zumindest zwei Stellungen 1 , 2 bezüglich des Hauptventilkörpers 10 bewegbar ist, nämlich:
1) einer Ruhestellung 1 (vgl. Figur 1), in welcher der Kolben 21 , insbesondere der Mitnehmer 21 a, die Steuerbohrung 11 im Hauptventilkörper 10 verschließt, und
2) einer Wirkstellung 2 (vgl. Figur 2), in welcher der Kolben 21 , insbesondere der Mitnehmer 21 a, die Steuerbohrung 11 im Hauptventilkörper 10 freigibt.
Der Mitnehmer 21 a am Kolben 21 kann dabei in einer Aufnahme 11 im Hauptventilkörper 10 geführt werden, bis es an einem Hinterschnitt 10a im Hauptventilkörper 10 zur Auflage kommt. Mithilfe der Bewegung des Kolbens 21 , insbesondere des Mitnehmers 21a, zwischen der Ruhestellung 1 und der Wirkstellung 2 bezüglich des Hauptventilkörpers 10 kann die erste Phase bei der Betätigung der Ventilvorrichtung 100, insbesondere beim Überführen des Hauptventilkörpers 10 von der Schließstellung I in Richtung der Öffnungsstellung II, ermöglicht werden.
Des Weiteren zeigen die Figuren 1 bis 4, dass der Kolben 21 derart, insbesondere mit einem Mitnehmer 21 a, ausgeführt ist und derart bewegbar bezüglich des Ventilgehäuses 110 gelagert ist, dass der Kolben 21 zwischen zumindest drei Stellungen 1 , 2, 3 bezüglich des Ventilgehäuses 110 bewegbar ist, nämlich:
1) einer Ruhestellung 1 (vgl. Figur 1), in welcher der Kolben 21 , insbesondere der Mitnehmer 21 a, die Steuerbohrung 11 im Hauptventilkörper 10 verschließt und in welcher sich der Hauptventilkörper 10 in der Schließstellung I befindet, 2) einer Wirkstellung 2 (vgl. Figur 2), in welcher der Kolben 21 , insbesondere der Mitnehmer 21 a, die Steuerbohrung 11 im Hauptventilkörper 10 freigibt, in welcher sich der Hauptventilkörper 10 in der Schließstellung I befindet und in welcher der Kolben 21 den Hauptventilkörper 10 in Richtung der Öffnungsstellung II beaufschlagt, und
3) einer Betätigungsstellung 3 (vgl. Figur 3), in welcher der Kolben 21 , insbesondere der Mitnehmer 21 a, die Steuerbohrung 11 im Hauptventilkörper 10 freigibt, in welcher sich der Hauptventilkörper 10 in der Öffnungsstellung II befindet und in welcher der Kolben 21 den Hauptventilkörper 10 in der Öffnungsstellung II hält.
Die Figur 4 zeigt schließlich die Ventilvorrichtung 100 in dem geöffneten Zustand. Dabei hält der Druck p1 in dem Behälter bzw. in dem Versorgungsraum 102 die Ventilvorrichtung 100 in dem geöffneten Zustand, ohne dass dabei externe Druckquellen zugeschaltet werden müssen.
Zurück in die Stellung gemäß der Figur 1 kann der Kolben 21 mithilfe der Federkraft der Feder 23 überführt werden.
Die Figur 5 zeigt beispielhaft den Verlauf des Druckes p1 in dem Versorgungsraum 102, des Druckes pSR in dem Steuerraum 101 und des Druckes p2 in dem Verbraucherraum 103. Auch zeigt die Figur 5 die Kräfte F SV an dem Kolben 21 und F_HV an dem Hauptventilkörper 10. Zudem zeigt die Figur 5 den Hub H des Kolbens 21 . Außerdem zeigt die Figur 5 den Stromwert I SOV bei der Betätigung des Servoventils.
Die Figur 6 zeigt die oben beschriebene Ausführungsform der Ventilvorrichtung 100 mit einem Drosselkanal 21 b und einem Dichtelement 21 c.
Die voranstehende Beschreibung der Figuren beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern es technisch sinnvoll ist, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Claims

Ansprüche
1 . Ventilvorrichtung (100) zum Öffnen und/oder Schließen eines Behälters, aufweisend: ein Ventilgehäuse (110), in welchem folgende Räume (101 , 102, 103) ausgebildet sind: ein Steuerraum (101) zum Druckunterstützen der
Ventilvorrichtung (100) beim Öffnen und/oder Schließen des Behälters, ein Versorgungsraum (102), welcher fluidisch mit dem Behälter verbindbar ist, und ein Verbraucherraum (103), welcher fluidisch mit einem Verbraucher verbindbar ist, einen Hauptventilkörper (10), welcher in dem Versorgungsraum (102) bewegbar zwischen zumindest zwei Stellungen (I, II) angeordnet ist, nämlich: einer Schließstellung (I), in welcher der Hauptventilkörper (10) den Versorgungsraum (102) von dem Verbraucherraum (103) trennt, und einer Öffnungsstellung (II), in welcher der Hauptventilkörper
(10) den Versorgungsraum (102) und den Verbraucherraum
(103) fluidisch verbindet, und ein Servoventil (20) zum Betätigen des Hauptventilkörpers (10) zwischen der Schließstellung (I) und der Öffnungsstellung (II), wobei das Servoventil (20) einen bewegbaren Kolben (21) zum mechanischen Einwirken auf den Hauptventilkörper (10) aufweist.
2. Ventilvorrichtung (100) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerraum (101) in dem Kolben (21) des Servoventils (20) ausgebildet ist. Ventilvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Hauptventilkörper (10) eine Steuerbohrung (11) ausgebildet ist, durch welche eine fluidische Verbindung zwischen dem Verbraucherraum (103) und dem Steuerraum (101) herstellbar ist Ventilvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (21) derart, insbesondere mit einem Mitnehmer (21 a), ausgeführt ist und derart bewegbar bezüglich des Hauptventilkörpers (10) gelagert ist, dass der Kolben (21) zwischen zumindest zwei Stellungen (1 , 2) bezüglich des Hauptventilkörpers (10) bewegbar ist, nämlich: einer Ruhestellung (1), in welcher der Kolben (21), insbesondere der Mitnehmer (21 a), eine Steuerbohrung (11) im Hauptventilkörper (10) verschließt, und einer Wirkstellung (2), in welcher der Kolben (21), insbesondere der Mitnehmer (21 a), die Steuerbohrung (11) im Hauptventilkörper (10) freigibt. Ventilvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (21) derart, insbesondere mit einem Mitnehmer (21a), ausgeführt ist und derart bewegbar bezüglich des Ventilgehäuses (110) gelagert ist, dass der Kolben (21) zwischen zumindest drei Stellungen (1 , 2, 3) bezüglich des Ventilgehäuses (110) bewegbar ist, nämlich: einer Ruhestellung (1), in welcher der Kolben (21), insbesondere der Mitnehmer (21 a), eine Steuerbohrung (11) im Hauptventilkörper (10) verschließt und in welcher sich der Hauptventilkörper (10) in der Schließstellung (I) befindet, einer Wirkstellung (2), in welcher der Kolben (21), insbesondere der Mitnehmer (21 a), die Steuerbohrung (11) im Hauptventilkörper (10) freigibt, in welcher sich der Hauptventilkörper (10) in der Schließstellung (I) befindet und in welcher der Kolben (21) den Hauptventilkörper (10) in Richtung der Öffnungsstellung (II) beaufschlagt, und einer Betätigungsstellung (3), in welcher der Kolben (21), insbesondere der Mitnehmer (21 a), die Steuerbohrung (11) im Hauptventilkörper (10) freigibt, in welcher sich der Hauptventilkörper (10) in der Öffnungsstellung (II) befindet und in welcher der Kolben (21) den Hauptventilkörper (10) in der Öffnungsstellung (II) hält Ventilvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (21) derart ausgeführt ist und derart in dem Ventilgehäuse (110) aufgenommen ist, dass der Kolben (21) zwischen der Wirkstellung (2) und der Betätigungsstellung (3) mithilfe eines Druckes (p1) in dem Versorgungsraum (102) überführbar ist, insbesondere wenn die Steuerbohrung (11) geöffnet ist und ein Steuerdruck (pSR) in dem Steuerraum (101) kleiner als der Druck (p1) in dem Versorgungsraum (102) wird. Ventilvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Servoventil (20) einen Spulenkörper (22) aufweist, und/oder dass der Kolben (21) federelastisch, insbesondere in die Ruhestellung (1), beaufschlagt ist. Ventilvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse (110) eine Führung (104) für den Kolben (21) aufweist, wobei insbesondere mithilfe einer entsprechend dimensionierten Führung (104) eine Drosselstelle zwischen dem Versorgungsraum (102) und dem Steuerraum (101) gebildet werden kann. Ventilvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Kolben (21) ein Drosselkanal (21 b) für eine fluidische Verbindung zwischen dem Versorgungsraum (102) und dem Steuerraum (101) ausgebildet ist. 10. Ventilvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Versorgungsraum (102) und/oder die Kolbenführung (104) derart ausgeführt sind/ist, dass in der Schließstellung (I) des Hauptventilkörpers (10) der Versorgungsraum (102) und der Steuerraum (101) fluidisch durch die
Kolbenführung (104) verbunden sind, und dass in der Öffnungsstellung (II) des Hauptventilkörpers (10) der Verbraucherraum (103) und der Steuerraum (101) fluidisch durch die Steuerbohrung (11) verbunden sind.
PCT/EP2023/051551 2022-03-03 2023-01-23 VENTILVORRICHTUNG ZUM ÖFFNEN UND/ODER SCHLIEßEN EINES BEHÄLTERS WO2023165762A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022202173.8 2022-03-03
DE102022202173.8A DE102022202173A1 (de) 2022-03-03 2022-03-03 Ventilvorrichtung zum Öffnen und/oder Schließen eines Behälters

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023165762A1 true WO2023165762A1 (de) 2023-09-07

Family

ID=85076381

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2023/051551 WO2023165762A1 (de) 2022-03-03 2023-01-23 VENTILVORRICHTUNG ZUM ÖFFNEN UND/ODER SCHLIEßEN EINES BEHÄLTERS

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102022202173A1 (de)
WO (1) WO2023165762A1 (de)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5048790A (en) * 1990-07-18 1991-09-17 Target Rock Corporation Self-modulating control valve for high-pressure fluid flow
EP2857727A1 (de) * 2012-06-04 2015-04-08 Youngdo Ind. Co., Ltd. Ventilbaugruppe zur flüssigkeitssteuerung

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5048790A (en) * 1990-07-18 1991-09-17 Target Rock Corporation Self-modulating control valve for high-pressure fluid flow
EP2857727A1 (de) * 2012-06-04 2015-04-08 Youngdo Ind. Co., Ltd. Ventilbaugruppe zur flüssigkeitssteuerung

Also Published As

Publication number Publication date
DE102022202173A1 (de) 2023-09-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102017213736B3 (de) Pneumatisches Ventil
WO2008040542A1 (de) Verschlussvorrichtung für einen mit druckgas befüllbaren druckbehälter eines kaltgasgenerators
EP0681128A1 (de) Magnetventil
DE2512480B2 (de) Ventilvorrichtung für einen hydraulisch betätigbaren elektrischen Leistungsschalter
WO2001038720A1 (de) Ventil zum steuern von flüssigkeiten
EP1860009A2 (de) Vorgesteuertes Ventil
AT500672A1 (de) Hydraulischer antrieb zum verlagern eines stellgliedes
WO2021239320A1 (de) Absperrventil für einen druckgasbehälter, druckgasbehälter
WO2023165762A1 (de) VENTILVORRICHTUNG ZUM ÖFFNEN UND/ODER SCHLIEßEN EINES BEHÄLTERS
DE2740646C2 (de) Elektromagnetisch direkt gesteuertes Sicherheitsabsperrventil
DE2909504A1 (de) Magnetventil
DE3239119A1 (de) Ventileinrichtung zur steuerung von druckmittel
EP0182053B1 (de) Elektromagnetisch betätigbares Druckregelventil
DE102020107544A1 (de) Hydraulikanordnung
EP3070383A1 (de) Servoventil
DE102022110517B4 (de) Hybridwirkendes 3/2-Wege-(Magnet-)Ventil mit einem Eingang und zwei Ausgängen und Thermo- / Wärme-Management-Modul mit Ventil
DE102018209665A1 (de) Differenzdruckventil und Bremsanlage mit einem solchen Ventil
DE19627095C1 (de) Elektromagnetisches Ventil
DE2837019A1 (de) Steuerventil fuer eine bremsanlage
DE102021108617B4 (de) 3/2 Wegeventil-Konzept
DE10066102B4 (de) Steuerventil für einen Einspritzinjektor
EP1018460A2 (de) Mehrkreisschutzventil für Druckluftbeschaffungsanlagen von Kraftfahrzeugen
WO2023166073A1 (de) Ventil
WO2023160891A1 (de) Absperrventil sowie wasserstofftanksystem mit absperrventil
WO2022253495A1 (de) Absperrventil für wasserstofftanksysteme, wasserstofftanksystem sowie verwendung eines absperrventils in einem wasserstofftanksystem

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: 23701920

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1