WO2024028012A1 - Absperrventil, verfahren zum betreiben eines absperrventils und magnetbaugruppe - Google Patents

Absperrventil, verfahren zum betreiben eines absperrventils und magnetbaugruppe Download PDF

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WO2024028012A1
WO2024028012A1 PCT/EP2023/068233 EP2023068233W WO2024028012A1 WO 2024028012 A1 WO2024028012 A1 WO 2024028012A1 EP 2023068233 W EP2023068233 W EP 2023068233W WO 2024028012 A1 WO2024028012 A1 WO 2024028012A1
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WO
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shut
valve
armature
movement
axis
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PCT/EP2023/068233
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Daniel Fischer
Andreas Rau
Marco Beier
Joachim Soubari
Axel Schnaufer
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Robert Bosch Gmbh
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Publication date
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    • 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
    • F16K31/0658—Armature and valve member being one single element
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • 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

Definitions

  • Stop valve method of operating a stop valve and solenoid assembly
  • the invention relates to a shut-off valve with a magnet assembly, which comprises a magnetic actuator with a magnetic coil and an armature, which is biased by a spring element with a biasing force acting in a closing direction, the armature being used to open the shut-off valve via a magnetic flux against the biasing force of the spring element a movement axis can be moved in an opening direction in order to release a fluid connection between a fluid inlet and a fluid outlet that is blocked without the magnetic flux by a magnetic force acting on the armature.
  • the invention further relates to a method for operating such a shut-off valve and a magnet assembly, in particular an individual part of a magnet assembly, for such a shut-off valve.
  • the shut-off valve is preferably a safety solenoid valve, which is also referred to as a shut-off valve.
  • a device for storing compressed gas for example hydrogen or natural gas, comprising a storage line to which at least one compressed gas container is connected, with a safety solenoid valve, also known as a shut-off valve, being inserted into the Storage line is integrated.
  • a safety solenoid valve also known as a shut-off valve
  • the object of the invention is to functionally improve a shut-off valve according to the preamble of claim 1.
  • the task is in a shut-off valve with a magnet assembly, which includes a magnetic actuator with a magnetic coil and an armature, which is biased by a spring element with a biasing force acting in a closing direction, the armature for opening the shut-off valve via a magnetic flux against the biasing force of the spring element can be moved along a movement axis in an opening direction in order to release a fluid connection between a fluid inlet and a fluid outlet that is blocked without the magnetic flux by a magnetic force acting on the armature, solved in that the magnet assembly is designed in such a way that, based on the Axis of movement of the armature, resulting in a targeted asymmetrical magnetic force distribution.
  • the magnetic force applied to the armature to open the shut-off valve is a pulling force.
  • the asymmetric magnetic force distribution particularly advantageously causes the armature to tilt when opening. Therefore, the magnetic actuator of the shut-off valve in question can also be referred to as a tilt-pull actuator.
  • a preferred embodiment of the shut-off valve is characterized in that the armature, which can be moved along its axis of movement, can also be tilted relative to its axis of movement due to the asymmetric magnetic force distribution.
  • the tilting of the anchor can be achieved, for example, by a correspondingly large guide play between the anchor and a guide geometry.
  • the magnetic force for opening the shut-off valve advantageously does not act centrally on the armature in the axis of movement.
  • the magnetic force advantageously acts laterally offset from the axis of movement.
  • the asymmetric magnetic force distribution can be realized in different parts of the magnet assembly.
  • a further preferred embodiment of the shut-off valve is characterized in that the armature, which is guided in a guide geometry along its axis of movement, has a convex armature boundary surface which faces the guide geometry and enables a desired tilting movement of the armature when the armature is subjected to the asymmetrically acting magnetic force.
  • the guide geometry for the anchor for example, has the shape of a straight circular cylindrical shell.
  • the convex anchor boundary surface gives the anchor, which otherwise essentially has the shape of an annular disk or a circular cylinder, a spherical contour.
  • the anchor is preferably designed to be rotationally symmetrical in relation to its axis of movement, which is also referred to as the anchor axis. At its ends, the anchor is bounded by circular areas, for example.
  • a further preferred embodiment of the shut-off valve is characterized in that the armature has an asymmetrical shape with respect to its axis of movement.
  • the asymmetrical shape of the armature ensures that the magnetic force does not act centrally in the armature axis, but is offset laterally and thus generates a torque on the armature. This ensures in a simple manner that the armature carries out the desired tilting movement when the shut-off valve is opened.
  • a further preferred embodiment of the shut-off valve is characterized in that the armature has at least one material recess in order to realize the asymmetrical magnetic force distribution when opening the shut-off valve.
  • the material recess can be designed as a step or flat at an anchor end.
  • the material recess can also include at least one depression on one side of the anchor.
  • the depression can be round or rectangular.
  • the size and shape of the material recess and possibly also the number of several material recesses are designed with regard to the asymmetry of the magnetic force when opening the shut-off valve.
  • a further preferred embodiment of the shut-off valve is characterized in that the material recess is in a opposite pole Magnet assembly facing end face of the armature is provided. In this way, the desired asymmetry of the magnetic force can be easily achieved in terms of production technology.
  • a further preferred embodiment of the shut-off valve is characterized in that the shut-off valve has a central outlet channel and a decentralized inlet channel.
  • the terms decentralized and centralized refer to the axis of movement of the anchor. Central means in particular that the outlet channel is arranged coaxially to the axis of movement. Decentralized, on the other hand, means that the inlet channel runs parallel or obliquely to the axis of movement of the armature.
  • the claimed arrangement of the outlet channel and the inlet channel have proven to be advantageous with regard to the desired tilting movement of the armature when opening the shut-off valve. It is particularly advantageous that flow forces through the fluid connection released when the anchor is tilted support or reinforce the tilting movement of the anchor initiated by the asymmetrical magnetic force distribution.
  • a further preferred embodiment of the shut-off valve is characterized in that the shut-off valve is designed as a seat valve with a closed position in which the armature is arranged symmetrically with respect to its axis of movement.
  • the shut-off valve is closed, the armature or a closing element coupled to the armature is brought symmetrically into the closed position or held in the closed position by the biasing force of the spring element and by a differential pressure acting on the armature or on the closing element coupled to the armature. This safely prevents the shut-off valve from opening unintentionally during operation.
  • the above-mentioned task is alternatively or additionally achieved in that the armature is tilted by the asymmetrical magnetic force distribution when the shut-off valve is opened in order to realize a larger fluid flow.
  • the larger fluid flow is advantageously achieved with only one sealing seat and with only one magnetic actuator.
  • the invention may also relate to a fuel cell system with a shut-off valve described above.
  • the shut-off valve is advantageously arranged in an anode path of the fuel cell system.
  • the invention may also relate to a magnet assembly, in particular an individual part of a magnet assembly, preferably an armature, for a shut-off valve described above.
  • a magnet assembly in particular an individual part of a magnet assembly, preferably an armature, for a shut-off valve described above.
  • the parts mentioned can be traded separately.
  • Figure 1 shows a schematic representation of a shut-off valve with a magnet assembly that includes a tiltable armature, in longitudinal section;
  • Figures 2 to 4 show three exemplary embodiments of the anchor from Figure 1, each in a front view and in a top view;
  • Figure 5 shows schematic representations of the magnet assembly from Figure 1 with different arrows to illustrate the function of the shut-off valve with the tilting of the armature when opening;
  • Figure 6 is a schematic representation of a conventional fuel cell system.
  • FIG. 6 shows a schematic representation of a conventional fuel cell system 101.
  • the fuel cell system 101 includes an anode path 104, which has a hydrogen tank 128 with an anode 112 Fuel cell stacks 120 connects At least two valves 132, 134 are arranged within the anode path 104.
  • the first valve 132 is designed as a shut-off valve or shut-off valve 132.
  • the shut-off valve 132 is open during operation of the fuel cell system 101. When the fuel cell system 101 is shut down, the shut-off valve 132 is closed, so that no Hydrogen from the hydrogen tank 128 can flow more to the anode 112.
  • the second valve 134 is designed as an HGI valve 134 and can meter the amount of hydrogen required by the fuel cell stack 120 depending on the respective operating state to the anode 112.
  • a connecting line 108 is arranged between the first valve 132 and the second valve 134. There is a sensor 110 in the connecting line 108, which can determine the pressure within the connecting line 108.
  • the hydrogen is usually stored under high pressure in the hydrogen tank 128.
  • a pressure control valve 130 can be located between the hydrogen tank 128 and the first valve 132, which reduces the pressure before the hydrogen flows to the HGI valve 134 or to the anode 112.
  • the fuel cell system 101 further has a cathode gas supply line 115, which supplies a cathode 116 of the fuel cell stack 120 with air, and a cathode gas discharge line 117, which drains the used air and exhaust gases from the fuel cell stack 120.
  • hydrogen is delivered to the anode path 104 via the hydrogen tank 128, the first valve 132 and to the anode 112 via the second valve 134. Because the hydrogen of the anode 112 is supplied overstoichiometrically for reasons of performance and component protection, the unused hydrogen is returned via an anode gas return line 114 and reintroduced into the anode path 104 at a hydrogen return point 122.
  • a recirculation pump 142 and other valves and components can be arranged within the anode gas return line 114.
  • this can be done via a purge valve 141, which is arranged in the anode gas return line 114.
  • a purge valve 141 which is arranged in the anode gas return line 114.
  • a water separator, a water reservoir and a drain valve can also be arranged within the anode gas return line 114, which are not explicitly shown in the drawing because they are not essential to the invention.
  • the fuel cell system 101 has a measuring arrangement for checking at least one valve 132, 134.
  • the measuring arrangement includes a sensor 110 for detecting measured values to determine a current pressure at a position within the connecting line 108 of the anode path 104.
  • the sensor 110 can also detect the current temperature of the gas at this position.
  • a control unit 111 is connected to the sensor 110 in a wired or wireless manner in order to record measured values, in particular pressure values and/or temperature values, and to evaluate them according to the method according to the invention in order to check whether there is a leak in the first valve (shut-off valve) 132 or the second valve (HGI valve) 134 is present.
  • the control unit 111 is also connected to other components of the fuel cell system 101.
  • the control unit 111 can also have a connection to the first valve 132 and/or second valve 134 in order to record the time of opening and closing of the first valve 132 and second valve 134 and to incorporate this into the calculation of a leakage rate.
  • a shut-off valve 1 is shown schematically in longitudinal section.
  • the shut-off valve 1 can also be referred to as a shut-off valve.
  • the shut-off valve 1 is, for example, a shut-off valve, as designated by 132 in FIG.
  • the shut-off valve 1 serves to close a tank system in a controlled and safe manner when it is switched off, for example in an emergency. Depending on the operating state, high pressure differences and large flows can occur, which must be quickly interrupted using the shut-off valve 1.
  • 1 to 5 illustrate how, with a given installation space and/or with the maximum available supply energy, rapid and stable closing can be ensured even with a maximum pressure difference and a maximum flow in the open state of the shut-off valve 1.
  • the shut-off valve 1 advantageously comprises only one sealing seat 11 and only one magnetic actuator 12. With the one sealing seat 11 and the one magnetic actuator 12, large pressure differences and flow rates can advantageously be realized during operation of the opened shut-off valve 1.
  • the shut-off valve 1 comprises a magnet assembly 2 with a pole tube 3, a magnetic coil 6, an armature 7 and a counterpole 8.
  • the armature 7 can be moved translationally back and forth along a movement axis 10, that is to say up and down in Figure 1.
  • the armature 7 is biased away from the counterpole 8 by a spring element 9, that is, downwards in Figure 1.
  • a fluid inlet 4 and a fluid outlet 5 are indicated at the lower end of the pole tube 3 in FIG. 1, a fluid inlet 4 and a fluid outlet 5 are indicated.
  • the fluid outlet 5 comprises, for example, a central outlet channel 17.
  • the central outlet channel 17 is arranged coaxially to the movement axis 10 of the armature 7, which is also referred to as the armature axis 10.
  • the fluid inlet 4 comprises a decentralized inlet channel 16.
  • the inlet channel 16 runs obliquely to the anchor axis 10.
  • a sealing seat 11 is indicated in Figure 1 by two circles.
  • the sealing seat 11 is closed by the anchor 7.
  • the anchor 7 can also be combined with an actuator and/or closing body.
  • it is essential that the sealing seat 11 is held in its closed state shown in FIG.
  • the magnetic actuator 12 can also be referred to as a pulling magnetic actuator 12.
  • the anchor is movably guided in the pole tube 3 not only in the axial direction, that is to say up and down in FIG.
  • the anchor 7 includes a convex anchor boundary surface 14, which enables the anchor 7 to be tilted in a guide geometry 13 of the pole tube 3.
  • the guide geometry 13 has the shape of a straight circular cylinder jacket.
  • the anchor 7 essentially has the shape of a straight circular cylinder, with the anchor 7 having a barrel-shaped shape due to the convex anchor boundary surface 14.
  • the anchor 7 can be rotated radially about its center by the convex anchor boundary surface 14, at least to a limited extent Scope. This radial rotation, which is also recorded as tilting, is illustrated in Figure 5.
  • FIGS. 2 to 4 show how an asymmetrical design of the armature 7 ensures that the magnetic force generated by the magnet assembly 2 when opening the shut-off valve 1 does not act centrally in the armature axis 10, but is laterally offset and thus a torque on the Anchor 7 created.
  • the asymmetry of the magnetic force does not necessarily have to be realized in the armature 7, but can also be taken into account in other parts of the magnet assembly 2, for example in the counterpole 8 or in the excitation system of the magnet assembly 2 with the magnet coil 6.
  • Figures 2 to 4 show how the asymmetry of the magnetic force can be realized with the help of a targeted change in the geometry of the armature 7.
  • the anchor 7 is provided with a material recess 15 to realize the asymmetry of the magnetic force.
  • the material recess 15 can be designed differently. It is essential that the material recess 15 gives the anchor 7 an asymmetrical shape in relation to the anchor axis 10.
  • the material recess 15 is designed as a flattening.
  • the material recess 15 is designed as a rectangular depression.
  • the material recess 15 is designed as a circular depression.
  • FIG. 1 A force distribution in the closed state of the shut-off valve is shown under a rectangular symbol 21.
  • the force distribution when opening the shut-off valve is shown under an arrow symbol 22.
  • the force distribution in the open state of the shut-off valve is shown under a rectangular symbol 23.
  • the force distribution when closing the shut-off valve is shown under an arrow symbol 24.
  • An arrow 31 shows a spring force of the spring element designated 9 in FIG. 1.
  • a differential pressure force is represented by an arrow 32, which is caused by different pressures in the fluid inlet 4 and in Fluid outlet 5 is generated and acts on the anchor 7.
  • Left and right bearing forces are shown by arrows 33 and 34.
  • Magnetic forces generated by the magnet assembly 2 for opening the shut-off valve on the armature 7 are indicated by arrows 41 and 42.
  • the spring element which is also referred to as a spring, presses with its spring force 31 and the differential pressure force
  • the anchor 7 symmetrically into its sealing seat, which is also referred to as a seat for short. Due to the symmetry in the closed state, the left bearing force 33 and the right bearing force 34 are the same size and there is a central point of application for the pressure difference force 32.
  • the magnetic coil which is referred to as a coil for short
  • a magnetic flux builds up through the armature 7.
  • the magnetic flux causes a magnetic force 41, 42 to be built up via a working air gap in the opposite pole of the magnet assembly. Due to the asymmetry of the armature 7, the magnetic force 41, 42 does not act centrally on the armature 7, but rather with a moment, as indicated in Figure 5 below the arrow symbol 22 by the arrows 41 and 42 of different lengths.
  • the force application point of the pressure differential force 32 moves to the left in FIG. 5, in the direction of a tipping point or a tilting axis on the sealing seat.
  • the tipping point is designated 40 in Figure 5.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Absperrventil (1) mit einer Magnetbaugruppe (2), die einen Magnetaktor (12) mit einer Magnetspule (6) und einem Anker (7) umfasst, der durch ein Federelement (9) mit einer in einer Schließrichtung wirkenden Vorspannkraft vorgespannt ist, wobei der Anker (7) zum Öffnen des Absperrventils (1) über einen Magnetfluss gegen die Vorspannkraft des Federelements (9) entlang einer Bewegungsachse (10) in einer Öffnungsrichtung bewegbar ist, um eine ohne den Magnetfluss abgesperrte Fluidverbindung zwischen einem Fluideinlass (4) und einem Fluidauslass (5) durch eine auf den Anker (7) ziehend wirkende Magnetkraft freizugeben. Um das Absperrventil (1) funktionell zu verbessern, ist die Magnetbaugruppe (2) konstruktiv so ausgeführt, dass sich eine, bezogen auf die Bewegungsachse (10) des Ankers (7), gezielt asymmetrische Magnetkraftverteilung ergibt.

Description

Beschreibung
Titel
Absperrventil, Verfahren zum Betreiben eines Absperrventils und Magnetbaugruppe
Die Erfindung betrifft ein Absperrventil mit einer Magnetbaugruppe, die einen Magnetaktor mit einer Magnetspule und einem Anker umfasst, der durch ein Federelement mit einer in einer Schließrichtung wirkenden Vorspannkraft vorgespannt ist, wobei der Anker zum Öffnen des Absperrventils über einen Magnetfluss gegen die Vorspannkraft des Federelements entlang einer Bewegungsachse in einer Öffnungsrichtung bewegbar ist, um eine ohne den Magnetfluss abgesperrte Fluidverbindung zwischen einem Fluideinlass und einem Fluidauslass durch eine auf den Anker ziehend wirkende Magnetkraft freizugeben. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Absperrventils sowie einer Magnetbaugruppe, insbesondere ein Einzelteil einer Magnetbaugruppe, für ein derartiges Absperrventil. Bei dem Absperrventil handelt es sich vorzugsweise um ein Sicherheitsmagnetventil, das auch als Shut-Off-Ventil bezeichnet wird.
Stand der Technik
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2020 201 172 A1 ist eine Vorrichtung zum Speichern von Druckgas, beispielsweise Wasserstoff oder Erdgas, bekannt, umfassend eine Speicherleitung, an die mindestens ein Druckgasbehälter angeschlossen ist, wobei ein auch als Shut-Off-Ventil bezeichnetes Sicherheitsmagnetventil in die Speicherleitung integriert ist.
Offenbarung der Erfindung Aufgabe der Erfindung ist es, ein Absperrventil gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 funktionell zu verbessern.
Die Aufgabe ist bei einem Absperrventil mit einer Magnetbaugruppe, die einen Magnetaktor mit einer Magnetspule und einem Anker umfasst, der durch ein Federelement mit einer in einer Schließrichtung wirkenden Vorspannkraft vorgespannt ist, wobei der Anker zum Öffnen des Absperrventils über einen Magnetfluss gegen die Vorspannkraft des Federelements entlang einer Bewegungsachse in einer Öffnungsrichtung bewegbar ist, um eine ohne den Magnetfluss abgesperrte Fluidverbindung zwischen einem Fluideinlass und einem Fluidauslass durch eine auf den Anker ziehend wirkende Magnetkraft freizugeben, dadurch gelöst, dass die Magnetbaugruppe konstruktiv so ausgeführt ist, dass sich eine, bezogen auf die Bewegungsachse des Ankers, gezielt asymmetrische Magnetkraftverteilung ergibt Durch die asymmetrische Magnetkraftverteilung können mit nur einen Dichtsitz und nur einem Magnetaktor große Druckdifferenzen und Durchflüsse durch die geöffnete Fluidverbindung realisiert werden. Bei der Magnetkraft, die zum Öffnen des Absperrventils auf den Anker aufgebracht wird, handelt es sich um eine Zugkraft. Durch die asymmetrische Magnetkraftverteilung wird besonders vorteilhaft ein Verkippen des Ankers beim Öffnen bewirkt. Daher kann der Magnetaktor des beanspruchten Absperrventils auch als Kipp-Zug-Aktor bezeichnet werden.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Absperrventils ist dadurch gekennzeichnet, dass der entlang seiner Bewegungsachse bewegbare Anker durch die asymmetrische Magnetkraftverteilung zusätzlich relativ zu seiner Bewegungsachse kippbar ist. Das Kippen des Ankers kann zum Beispiel durch ein entsprechend großes Führungsspiel zwischen dem Anker und einer Führungsgeometrie realisiert werden. Die Magnetkraft zum Öffnen des Absperrventils wirkt vorteilhaft nicht zentrisch in der Bewegungsachse auf den Anker. Die Magnetkraft wirkt vorteilhaft seitlich versetzt zu der Bewegungsachse. Dadurch wird beim Öffnen des Absperrventils über die asymmetrische Magnetkraftverteilung ein Drehmoment auf den Anker aufgebracht. Dieses Drehmoment bewirkt das gewünschte Verkippen des Ankers beim Öffnen des Absperrventils. Die asymmetrische Magnetkraftverteilung kann in verschiedenen Teilen der Magnetbaugruppe realisiert werden. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Absperrventils ist dadurch gekennzeichnet, dass der in einer Führungsgeometrie entlang seiner Bewegungsachse geführte Anker eine konvexe Ankerbegrenzungsfläche aufweist, die der Führungsgeometrie zugewandt ist und eine gewünschte Kippbewegung des Ankers ermöglicht, wenn der Anker mit der asymmetrisch wirkenden Magnetkraft beaufschlagt wird. Die Führungsgeometrie für den Anker hat zum Beispiel die Gestalt eines geraden Kreiszylindermantels. Durch die konvexe Ankerbegrenzungsfläche bekommt der Anker, der ansonsten im Wesentlichen die Gestalt einer Kreisringscheibe oder eines Kreiszylinders hat, eine ballige Kontur. Der Anker ist, bezogen auf seine Bewegungsachse, die auch als Ankerachse bezeichnet wird, vorzugsweise rotationssymmetrisch ausgeführt. An seinen Enden wird der Anker zum Beispiel von Kreisflächen begrenzt.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Absperrventils ist dadurch gekennzeichnet, dass der Anker eine, bezogen auf seine Bewegungsachse, asymmetrische Gestalt aufweist. Durch die asymmetrische Gestalt des Ankers wird erreicht, dass die Magnetkraft nicht zentrisch in der Ankerachse wirkt, sondern seitlich versetzt und somit ein Drehmoment auf den Anker erzeugt. Dadurch wird auf einfache Art und Weise erreicht, dass der Anker beim Öffnen des Absperrventils die gewünschte Kippbewegung ausführt.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Absperrventils ist dadurch gekennzeichnet, dass der Anker mindestens eine Materialausnehmung aufweist, um die asymmetrische Magnetkraftverteilung beim Öffnen des Absperrventils zu realisieren. Die Materialausnehmung kann als Stufe oder Abflachung an einem Ankerende ausgeführt sein. Die Materialausnehmung kann auch mindestens eine Vertiefung auf einer Seite des Ankers umfassen. Die Vertiefung kann rund oder rechteckig ausgeführt sein. Die Größe und die Gestalt der Materialausnehmung und gegebenenfalls auch die Anzahl von mehreren Materialausnehmungen sind im Hinblick auf die Asymmetrie der Magnetkraft beim Öffnen des Absperrventils ausgelegt.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Absperrventils ist dadurch gekennzeichnet, dass die Materialausnehmung in einer einem Gegenpol der Magnetbaugruppe zugewandten Stirnfläche des Ankers vorgesehen ist. So kann die gewünschte Asymmetrie der Magnetkraft fertigungstechnisch einfach realisiert werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Absperrventils ist dadurch gekennzeichnet, dass das Absperrventil einen zentralen Auslasskanal und einen dezentralen Einlasskanal aufweist. Die Begriffe dezentral und zentral beziehen sich auf die Bewegungsachse des Ankers. Zentral bedeutet insbesondere, dass der Auslasskanal koaxial zu der Bewegungsachse angeordnet ist. Dezentral bedeutet demgegenüber, dass der Einlasskanal parallel oder schräg zu der Bewegungsachse des Ankers verläuft. Die beanspruchte Anordnung des Auslasskanals und des Einlasskanals haben sich im Hinblick auf die gewünschte Kippbewegung des Ankers beim Öffnen des Absperrventils als vorteilhaft erwiesen. Dabei ist besonders vorteilhaft, dass Strömungskräfte durch die beim Kippen des Ankers freigegebene Fluidverbindung die durch die asymmetrische Magnetkraftverteilung initiierte Kippbewegung des Ankers unterstützen oder verstärken.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Absperrventils ist dadurch gekennzeichnet, dass das Absperrventil als Sitzventil mit einer Schließstellung ausgeführt ist, in welcher der Anker, bezogen auf seine Bewegungsachse, symmetrisch angeordnet ist. Bei geschlossenem Absperrventil wird der Anker beziehungsweise ein mit dem Anker gekoppeltes Schließelement durch die Vorspannkraft des Federelements und durch einen auf den Anker beziehungsweise auf das mit dem Anker gekoppelte Schließelement wirkenden Differenzdruck symmetrisch in die Schließstellung gebracht beziehungsweise in der Schließstellung gehalten. So wird ein unerwünschtes Öffnen des Absperrventils im Betrieb sicher verhindert.
Bei einem Verfahren zum Betreiben eines vorab beschriebenen Absperrventils, vorzugsweise in einem Brennstoffzellensystem, ist die oben angegebene Aufgabe alternativ oder zusätzlich dadurch gelöst, dass der Anker beim Öffnen des Absperrventils durch die asymmetrische Magnetkraftverteilung verkippt wird, um einen größeren Fluiddurchfluss zu realisieren. Der größere Fluiddurchfluss wird vorteilhaft mit nur einem Dichtsitz und mit nur einem Magnetaktor realisiert. Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch ein Brennstoffzellensystem mit einem vorab beschriebenen Absperrventil. Das Absperrventil ist vorteilhaft in einem Anodenpfad des Brennstoffzellensystems angeordnet.
Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch einer Magnetbaugruppe, insbesondere ein Einzelteil einer Magnetbaugruppe, vorzugsweise einen Anker, für ein vorab beschriebenes Absperrventil. Die genannten Teile sind separat handelbar.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines Absperrventils mit einer Magnetbaugruppe, die einen kippbaren Anker umfasst, im Längsschnitt; die
Figuren 2 bis 4 drei Ausführungsbeispiele des Ankers aus Figur 1 jeweils in einer Vorderansicht und in einer Draufsicht;
Figur 5 schematische Darstellungen der Magnetbaugruppe aus Figur 1 mit verschiedenen Pfeilen, um die Funktion des Absperrventils mit dem Verkippen des Ankers beim Öffnen zu veranschaulichen; und
Figur 6 eine schematische Darstellung eines herkömmlichen Brennstoffzellensystems.
Figur 6 zeigt eine schematische Darstellung eines herkömmlichen Brennstoffzellensystems 101. Das Brennstoffzellensystem 101 umfasst einen Anodenpfad 104, welcher einen Wasserstofftank 128 mit einer Anode 112 eines Brennstoffzellenstacks 120 verbindet Innerhalb des Anodenpfades 104 sind mindestens zwei Ventile 132, 134 angeordnet.
Das erste Ventil 132, ist als Absperrventil oder Shut-Off-Ventil 132 ausgebildet Das Shut-Off-Ventil 132 ist im Betrieb des Brennstoffzellensystems 101 geöffnet Wenn das Brennstoffzellensystem 101 heruntergefahren wird, wird das Shut-Off- Ventil 132 geschlossen, so dass kein Wasserstoff aus dem Wasserstofftank 128 mehr zur Anode 112 strömen kann.
Das zweite Ventil 134 ist als HGI-Ventil 134 ausgebildet und kann die Menge an Wasserstoff, welche abhängig von dem jeweiligen Betriebszustand vom Brennstoffzellenstack 120 benötigt wird, zur Anode 112 zu dosieren.
Zwischen dem ersten Ventil 132 und dem zweiten Ventil 134 ist eine Verbindungsleitung 108 angeordnet. In der Verbindungsleitung 108 befindet sich ein Sensor 110, welcher den Druck innerhalb der Verbindungsleitung 108 bestimmen kann.
Im Wasserstofftank 128 ist der Wasserstoff meist unter hohen Druck bevorratet. Um den Druck zu reduzieren, kann sich zwischen dem Wasserstofftank 128 und dem ersten Ventil 132 ein Druckregelventil 130 befinden, welches den Druck reduziert, bevor der Wasserstoff zum HGI-Ventil 134 beziehungsweise zur Anode 112 strömt. Der Druck am Eingang des ersten Ventils 132, welcher dem Tankdruck entspricht oder durch das Druckregelventil 130 reduziert wurde, wird Versorgungsdruck genannt.
Das Brennstoffzellensystem 101 weist des Weiteren eine Kathodengaszuführleitung 115, auf, welche eine Kathode 116 des Brennstoffzellenstacks 120 mit Luft versorgt, sowie eine Kathodengasabführleitung 117, welche die verbrauchte Luft und Abgase vom Brennstoffzellenstack 120 ableitet.
Im Betrieb des Brennstoffzellensystems 101 wird dem Anodenpfad 104 Wasserstoff über den Wasserstofftank 128, das erste Ventil 132 und über das zweite Ventil 134 an die Anode 112 abgegeben. Da der Wasserstoff der Anode 112 aus Performance- und Komponentenschutzgründen überstöchiometrisch zugeführt wird, wird der nicht verbrauchte Wasserstoff über eine Anodengasrückführleitung 114 zurückgeführt und an einer Wasserstoffrückführstelle 122 wieder in den Anodenpfad 104 eingeleitet.
Innerhalb der Anodengasrückführleitung 114 können eine Rezirkulationspumpe 142, sowie weitere Ventile und Komponenten angeordnet sein.
Weil während der Brennstoffzellenreaktion Stickstoff von der Kathode 116 zur Anoden 112 diffundiert und sich über die Anodengasrückführleitung 114 mit steigendem Anteil innerhalb des Anodenpfades 104 ansammelt, muss der innerhalb des Anodenpfades 104 angesammelte Stickstoff von Zeit zu Zeit aus dem Brennstoffzellensystem 101 entfernt werden.
Dies kann vorliegend über ein Purge-Ventil 141 erfolgen, welches in der Anodengasrückführleitung 114 angeordnet ist. Zur Abführung eines Wasserüberschusses aus der Anode 112 beziehungsweise dem Anodenpfad 104 kann ferner ein Wasserabscheider, ein Wasserreservoir sowie ein Drain- Ventil innerhalb des Anodengasrückführleitung 114 angeordnet sein, welche in der Zeichnung nicht explizit dargestellt sind, da sie nicht erfindungswesentlich sind.
Das Brennstoffzellensystem 101 weist eine Messanordnung zur Überprüfung mindestens eines Ventils 132, 134 auf. Die Messanordnung umfasst einen Sensor 110 zum Erfassen von Messwerten zur Bestimmung eines aktuellen Druckes an einer Position innerhalb der Verbindungsleitung 108 des Anodenpfades 104. In einer alternativen Ausführungsform kann der Sensor 110 zusätzlich auch die aktuelle Temperatur des Gases an dieser Position erfassen.
Eine Steuereinheit 111 ist kabelgebunden oder kabellos mit dem Sensor 110 verbunden, um Messwerte, insbesondere Druckwerte und/oder Temperaturwerte, zu erfassen und gemäß des erfindungsgemäßen Verfahren auszuwerten, um zu überprüfen, ob eine Leckage des ersten Ventils (Shut-Off- Ventil) 132 oder des zweiten Ventils (HGI-Ventils) 134 vorliegt. Die Steuereinheit 111 ist auch mit weiteren Komponenten des Brennstoffzellensystems 101 verbunden. Die Steuereinheit 111 kann auch eine Verbindung zum ersten Ventil 132 und/oder zweiten Ventil 134 aufweisen, um den Zeitpunkt des Öffnens und Schließens des ersten Ventils 132 und zweiten Ventils 134 zu erfassen und in die Berechnung einer Leckage-Rate einfließen zu lassen.
In Figur 1 ist ein Absperrventil 1 schematisch im Längsschnitt dargestellt. Das Absperrventil 1 kann auch als Shut-Off-Ventil bezeichnet werden. Bei dem Absperrventil 1 handelt es sich zum Beispiel um ein Shut-Off-Ventil, wie es in Figur 6 mit 132 bezeichnet ist.
Das Absperrventil 1 dient in einem Wasserstoffsystem, insbesondere in einem Brennstoffzellensystem, dazu, ein Tanksystem beim Abstellen, zum Beispiel in einem Notfall, kontrolliert und sicher zu verschließen. Dabei können je nach Betriebszustand hohe Druckdifferenzen und große Durchflüsse auftreten, die mit dem Absperrventil 1 schnell unterbrochen werden müssen.
In den Figuren 1 bis 5 ist veranschaulicht, wie bei einem vorgegebenen Bauraum und/oder bei maximal zur Verfügung stehender Versorgungsenergie auch bei einer maximalen Druckdifferenz und einem maximalen Durchfluss im geöffneten Zustand des Absperrventils 1 ein schnelles und stabiles Schließen sichergestellt werden kann.
Das Absperrventil 1 umfasst vorteilhaft nur einen Dichtsitz 11 und nur einen Magnetaktor 12. Mit dem einen Dichtsitz 11 und dem einen Magnetaktor 12 können vorteilhaft auch große Druckdifferenzen und Durchflüsse im Betrieb des geöffneten Absperrventils 1 realisiert werden.
Das Absperrventil 1 umfasst eine Magnetbaugruppe 2 mit einem Polrohr 3, einer Magnetspule 6, einem Anker 7 und einem Gegenpol 8. Der Anker 7 ist entlang einer Bewegungsachse 10 translatorisch hin und her bewegbar, das heißt in Figur 1 nach oben und nach unten. Durch ein Federelement 9 ist der Anker 7 von dem Gegenpol 8 weg vorgespannt, das heißt in Figur 1 nach unten. An dem in Figur 1 unteren Ende des Polrohrs 3 sind ein Fluideinlass 4 und ein Fluidauslass 5 angedeutet. Der Fluidauslass 5 umfasst zum Beispiel einen zentralen Auslasskanal 17. Der zentrale Auslasskanal 17 ist koaxial zur Bewegungsachse 10 des Ankers 7, die auch als Ankerachse 10 bezeichnet wird, angeordnet. Der Fluideinlass 4 umfasst einen dezentralen Einlasskanal 16. Der Einlasskanal 16 verläuft schräg zur Ankerachse 10.
Durch zwei Kreise ist in Figur 1 ein Dichtsitz 11 angedeutet. Der Dichtsitz 11 ist durch den Anker 7 verschlossen. Selbstverständlich kann der Anker 7 auch mit einem Stellglied und/oder Schließkörper kombiniert sein. In der schematischen Darstellung kommt es wesentlich darauf an, dass der Dichtsitz 11 durch eine Federvorspannkraft des Federelements 9, die den Anker 7 in Figur 1 nach unten beaufschlagt, in seinem in Figur 1 dargestellten geschlossenen Zustand gehalten wird.
Wenn die Magnetspule 6 des Magnetaktors 12 bestromt wird, dann wird der Anker 7 in Figur 1 nach oben gezogen, wobei ein Fluiddurchgang zwischen dem Fluideinlass 4 und dem Fluidauslass 5 an dem Dichtsitz 11 freigegeben wird. Bei geöffnetem Absperrventil 1 wird der Anker 7 durch einen in Figur 1 nicht dargestellten Magnetfluss oder Magnetkreis der Magnetbaugruppe 2 in Figur 1 nach oben gezogen. Daher kann der Magnetaktor 12 auch als ziehender Magnetaktor 12 bezeichnet werden.
Der Anker ist jedoch gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung nicht nur in axialer Richtung, das heißt in Figur 1 nach oben und nach unten, bewegbar in dem Polrohr 3 geführt. Der Anker 7 umfasst eine konvexe Ankerbegrenzungsfläche 14, die ein Verkippen des Ankers 7 in einer Führungsgeometrie 13 des Polrohrs 3 ermöglicht. Die Führungsgeometrie 13 hat die Gestalt eines geraden Kreiszylindermantels.
Der Anker 7 hat im Wesentlichen die Gestalt eines geraden Kreiszylinders, wobei der Anker 7 durch die konvexe Ankerbegrenzungsfläche 14 eine tonnenförmige Gestalt bekommt. Der Anker 7 ist durch die konvexe Ankerbegrenzungsfläche 14 um seinen Mittelpunkt radial verdrehbar, zumindest in einem begrenzten Umfang. Diese radiale Verdrehung, die auch als Verkippen verzeichnet wird, ist in Figur 5 veranschaulicht.
In den Figuren 2 bis 4 ist gezeigt, wie durch eine asymmetrische Gestaltung des Ankers 7 erreicht wird, dass die durch die Magnetbaugruppe 2 erzeugte Magnetkraft beim Öffnen des Absperrventils 1 nicht zentrisch in der Ankerachse 10 wirkt, sondern seitlich versetzt und somit ein Drehmoment auf den Anker 7 erzeugt. Die Asymmetrie der Magnetkraft muss dabei nicht zwingend im Anker 7 realisiert werden, sondern kann auch in anderen Teilen der Magnetbaugruppe 2 berücksichtigt werden, zum Beispiel in dem Gegenpol 8 oder in dem Erregersystem der Magnetbaugruppe 2 mit der Magnetspule 6.
Die Figuren 2 bis 4 zeigen wie die Asymmetrie der Magnetkraft mit Hilfe einer gezielten Änderung der Geometrie des Ankers 7 realisiert werden kann. Der Anker 7 ist zur Realisierung der Asymmetrie der Magnetkraft mit einer Materialausnehmung 15 versehen. Die Materialausnehmung 15 kann unterschiedlich gestaltet sein. Wesentlich ist, dass die Materialausnehmung 15 dem Anker 7 bezogen auf die Ankerachse 10 eine asymmetrische Gestalt verleiht.
In Figur 2 ist die Materialausnehmung 15 als Abflachung ausgeführt. In Figur 3 ist die Materialausnehmung 15 als rechteckige Vertiefung ausgeführt. In Figur 4 ist die Materialausnehmung 15 als kreisrunde Vertiefung ausgeführt.
In Figur 5 ist die Funktionsweise des Absperrventils 1 veranschaulicht. Unter einem Rechtecksymbol 21 ist eine Kräfteverteilung im geschlossenen Zustand des Absperrventils dargestellt. Unter einem Pfeilsymbol 22 ist die Kräfteverteilung beim Öffnen des Absperrventils dargestellt. Unter einem Rechtecksymbol 23 ist die Kräfteverteilung im geöffneten Zustand des Absperrventils dargestellt. Unter einem Pfeilsymbol 24 ist die Kräfteverteilung beim Schließen des Absperrventils dargestellt.
Durch einen Pfeil 31 ist eine Federkraft des in Figur 1 mit 9 bezeichneten Federelements dargestellt. Durch einen Pfeil 32 ist eine Differenzdruckkraft dargestellt, die durch unterschiedliche Drücke im Fluideinlass 4 und im Fluidauslass 5 erzeugt wird und auf den Anker 7 wirkt. Durch Pfeile 33 und 34 sind linke und rechte Lagerkräfte dargestellt. Durch Pfeile 41 und 42 sind von der Magnetbaugruppe 2 erzeugte Magnetkräfte zum Öffnen des Absperrventils auf den Anker 7 angedeutet.
Der Grundgedanke des in Figur 5 veranschaulichten Funktionsprinzips des Absperrventils ist dem Öffnen eines Einweckglases entlehnt. Für die vereinfachte Darstellung der Figur 5 sind die Kräfte jeweils in eine linke und eine rechte Hälfte aufgeteilt. In der Realität handelt es sich um Ringflächen und demzufolge natürlich um Ringkräfte.
Bei geschlossenem Absperrventil drücken das Federelement, das verkürzt auch als Feder bezeichnet wird, mit seiner Federkraft 31 und der Differenzdruckkraft
32 den Anker 7 symmetrisch in seinen Dichtsitz, der verkürzt auch als Sitz bezeichnet wird. Durch die Symmetrie im geschlossenen Zustand sind die linke Lagerkraft 33 und die rechte Lagerkraft 34 gleich groß und es ergibt sich ein zentrischer Angriffspunkt für die Druckdifferenzkraft 32.
Wenn die Magnetspule, die verkürzt als Spule bezeichnet wird, bestromt wird, dann baut sich ein Magnetfluss durch den Anker 7 auf. Der Magnetfluss führt dazu, dass über einen Arbeitsluftspalt in dem Gegenpol der Magnetbaugruppe eine Magnetkraft 41 , 42 aufgebaut wird. Durch die Asymmetrie des Ankers 7 greift die Magnetkraft 41 , 42 aber nicht zentrisch an dem Anker 7 an, sondern mit einem Moment, wie in Figur 5 unterhalb des Pfeilsymbols 22 durch die unterschiedlich langen Pfeile 41 und 42 angedeutet ist.
Das Moment erzeugt ein Verkippen des Ankers 7, wodurch die in Figur 5 rechte Seite des Sitzes entlastet wird. Das wird durch die unterschiedlich langen Pfeile
33 und 34 in Figur 5 unter dem Pfeilsymbol 22 angedeutet. Dabei wandert der Kraftangriffspunkt der Druckdifferenzkraft 32 in Figur 5 nach links, in Richtung eines Kipppunkts beziehungsweise einer Kippachse am Dichtsitz. Der Kipppunkt ist in Figur 5 mit 40 bezeichnet.
Wenn die Verkippung des Ankers 7 so stark ist, dass der Sitz auf der einen Seite undicht wird, dann strömt Gas von einem Tank über den Fluideinlass und den Fluidauslass in ein nachgelagertes System, wie in Figur 5 unter dem Pfeilsymbol 22 in der Mitte durch einen gestrichelten Pfeil 36 angedeutet ist Das wiederum führt zu einer Reduzierung des Druckunterschieds und damit der Druckdifferenzkraft, wie in Figur 5 durch einen Pfeil 37 und den Pfeil 32 angedeutet ist
Wenn die Summe der Druckdifferenzkraft 32 und der Federkraft 31 kleiner oder gleich der axialen Gesamtmagnetkraft 41 , 42 ist, dann bewegt sich der Anker 7 in Richtung Gegenpol 8. Bei Auftreffen des Ankers 7 am Gegenpol 8 ergibt sich an diesem ebenfalls ein Kipppunkt, der durch einen Pfeil 38 in Figur 5 unterhalb des Pfeilsymbols 22 rechts angedeutet ist
Da dieser Kipppunkt idealerweise außerhalb der Magnetkraftangriffspunkte der Magnetkräfte 41 , 42 liegt, drehen die Magnetkräfte 41 , 42 entgegengesetzt der vorherigen Drehbewegung den Anker 7 wieder in seine Ankerachse 10. Beim Schließen wirkt die Feder, wie in Figur 5 unterhalb des Pfeilsymbols 24 veranschaulicht ist, wieder zentrisch auf den Anker 7. Ohne die Magnetkraft wird der Anker 7 bei abgeschalteter Magnetbaugruppe in Figur 5 nach unten bewegt und schließt den Dichtsitz.

Claims

Ansprüche
1. Absperrventil (1) mit einer Magnetbaugruppe (2), die einen Magnetaktor (12) mit einer Magnetspule (6) und einem Anker (7) umfasst, der durch ein Federelement (9) mit einer in einer Schließrichtung wirkenden Vorspannkraft vorgespannt ist, wobei der Anker (7) zum Öffnen des Absperrventils (1) über einen Magnetfluss gegen die Vorspannkraft des Federelements (9) entlang einer Bewegungsachse (10) in einer Öffnungsrichtung bewegbar ist, um eine ohne den Magnetfluss abgesperrte Fluidverbindung zwischen einem Fluideinlass (4) und einem Fluidauslass (5) durch eine auf den Anker (7) ziehend wirkende Magnetkraft freizugeben, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetbaugruppe (2) konstruktiv so ausgeführt ist, dass sich eine, bezogen auf die Bewegungsachse (10) des Ankers (7), gezielt asymmetrische Magnetkraftverteilung ergibt
2. Absperrventil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der entlang seiner Bewegungsachse (10) bewegbare Anker (7) durch die asymmetrische Magnetkraftverteilung zusätzlich relativ zu seiner Bewegungsachse (10) kippbar ist
3. Absperrventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der in einer Führungsgeometrie (13) entlang seiner Bewegungsachse (10) geführte Anker (7) eine konvexe Ankerbegrenzungsfläche (14) aufweist, die der Führungsgeometrie (13) zugewandt ist und eine gewünschte Kippbewegung des Ankers (7) ermöglicht, wenn der Anker (7) mit der asymmetrisch wirkenden Magnetkraft beaufschlagt wird.
4. Absperrventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (7) eine, bezogen auf seine Bewegungsachse (10), asymmetrische Gestalt aufweist.
5. Absperrventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (7) mindestens eine Materialausnehmung (15) aufweist, um die asymmetrische Magnetkraftverteilung beim Öffnen des Absperrventils (1) zu realisieren. Absperrventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialausnehmung (15) in einer einem Gegenpol (8) der Magnetbaugruppe (2) zugewandten Stirnfläche des Ankers (7) vorgesehen ist Absperrventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Absperrventil (1) einen zentralen Auslasskanal
(17) und einen dezentralen Einlasskanal (16) aufweist. Absperrventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Absperrventil (1) als Sitzventil mit einer Schließstellung ausgeführt ist, in welcher der Anker (7), bezogen auf seine Bewegungsachse (10), symmetrisch angeordnet ist Verfahren zum Betreiben eines Absperrventils (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (7) beim Öffnen des Absperrventils (1) durch die asymmetrische Magnetkraftverteilung verkippt wird, um einen größeren Fluiddurchfluss zu realisieren. Magnetbaugruppe (2), insbesondere Einzelteil einer Magnetbaugruppe (2), vorzugsweise Anker (7), für ein Absperrventil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE112011105801T5 (de) * 2011-11-04 2014-08-07 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Elektromagnetisches Linearventil
DE102018206549A1 (de) * 2018-04-27 2019-10-31 Conti Temic Microelectronic Gmbh Pneumatisches Magnetventil
DE102020201172A1 (de) 2020-01-31 2021-08-05 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Vorrichtung zum Speichern von Druckgas, Fahrzeug

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080289695A1 (en) 2007-05-21 2008-11-27 Holzer Robert C Heat activated automatic gas shut-off valve
DE102013201800A1 (de) 2013-02-05 2014-08-07 Robert Bosch Gmbh Anker eines Ventils, Ventil sowie Verfahren zum Betreiben eines Ventils

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE112011105801T5 (de) * 2011-11-04 2014-08-07 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Elektromagnetisches Linearventil
DE102018206549A1 (de) * 2018-04-27 2019-10-31 Conti Temic Microelectronic Gmbh Pneumatisches Magnetventil
DE102020201172A1 (de) 2020-01-31 2021-08-05 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Vorrichtung zum Speichern von Druckgas, Fahrzeug

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