用于压缩气体容器的截止阀、压缩气体容器的制作方法

1.本发明涉及一种具有权利要求1前序部分特征的用于压缩气体容器的截止阀。此外，本发明涉及一种具有这种截止阀的压缩气体容器。压缩气体容器应能够尤其用于储存氢气，优选用于移动应用，例如用于燃料电池车辆。


背景技术：

2.燃料电池车辆需要氢气和氧气用于运行燃料电池。虽然氧气可以从周围环境空气中获取，但氢气通常在车辆上的压缩气体容器中携带。这些容器中的压力通常高于500bar，下面称为高压。
3.从压缩气体容器中取出氢气通常通过压缩气体容器的可电操控的截止阀进行。该截止阀抵抗压缩气体容器中的高压打开。因为对于所需的流量必须打开相对较大的横截面，所以需要高的初始打开力。在直接接通的电磁操纵的截止阀情况下，这意味着必须施加大的磁力。替代地，可以使用间接接通的截止阀，该截止阀例如通过先导阀接通。通过首先打开小的横截面，可以引起压力平衡，从而对于随后完全打开截止阀需要很小的力。然而，与直接接通的阀相比，间接接通的阀具有明显更复杂的结构，这反映在大的零件数量上。


技术实现要素：

4.从上述现有技术出发，本发明所基于的任务是给出一种用于压缩气体容器的截止阀，该截止阀为了初始打开而能够实现大的执行力，同时构造简单。
5.为了解决上述任务，提出一种具有权利要求1特征的截止阀。本发明的有利扩展方案可以在从属权利要求中得出。此外，还给出具有这种截止阀的压缩气体容器。
6.对于压缩气体容器提出的截止阀包括一个可往复运动的阀关闭体，该阀关闭体通过关闭弹簧的弹簧力抵着阀座预紧，使得在阀关闭体的关闭位态中，阀入口与阀出口的连接中断。此外，截止阀还包括用于打开阀关闭体的促动装置。根据本发明，促动装置与操纵元件相互作用，该操纵元件与阀关闭体同轴地间隔开地布置，并且能够借助促动装置朝阀关闭体的方向运动，使得能够随着操纵元件止挡在阀关闭体上产生打开脉冲。
7.因此，提出的截止阀借助促动装置和操纵元件直接接通。在直接接通阀时的初始的大的打开力在所提出的截止阀中通过由操纵元件运动产生的脉冲引起。因为操纵元件的运动能在碰撞到阀关闭体上时转化为力，该力将阀关闭体抵抗高压从阀座抬起。因为在初始打开之后出现压力平衡，所以可以随后以明显减小的力引起完全打开。
8.操纵元件的用于产生打开脉冲所需的运动可以以相对较小的执行力引起，使得促动装置可以相应小地实现。同时，因为所提出的截止阀是直接接通的，因此减少了零件数量。
9.在本发明的扩展方案中提出，促动装置和/或操纵元件通过复位弹簧的弹簧力预紧。复位弹簧的弹簧力与促动装置的力方向相反作用。因此，借助复位弹簧可以引起所需的复位。因此，为了使操纵元件能够借助促动装置处于运动中并且操纵元件能够吸收足够的
运动能，必须在截止阀的关闭位态中保持阀关闭体和操纵元件之间的预给定的距离。
10.优选地，促动装置和操纵元件耦合或至少能够耦合，使得利用一个部件的预紧，而另一个部件也可以预紧或能够通过复位弹簧复位。
11.促动装置优选包括线性作用的促动器，例如磁铁、压电或涡流促动器。因此，促动器的力方向可以最优地定向到操纵元件的运动方向上。与促动器的类型无关地，该促动器可以对操纵元件具有“排斥”或“吸引”作用。促动器是布置在操纵元件之前还是之后又与作用类型相关。例如，促动器可以具有排斥作用。在这种情况下，促动器布置在操纵元件之后，即布置在操纵元件的背离阀关闭体的一侧上。
12.操纵元件尤其可以是一种具有至少区段的细长体的挺杆。对于促动器具有排斥作用的情况，则提出操纵元件是推杆。
13.替代地或附加地提出，操纵元件至少区域地或部分地由磁性材料制成。这使得能够使用磁性促动器。借助磁性促动器可以选择性地将排斥或吸引作用施加到操纵元件上。例如，操纵元件可以是永磁体或包含这样的永磁体。
14.优选地，促动装置包括促动器室，用于接收促动器。此外，在促动器室中可以布置有复位弹簧。为了避免促动器与压缩气体接触，促动器室可以相对于截止阀的压缩气体引导区域密封，并且能够通过排气通道排气。密封尤其可以在操纵元件的导向区域中实现。通过排气通道可以引起用于操纵元件的运动所需的体积或压力平衡。此外，压缩气体可以通过排气通道导出，压缩气体以泄漏方式进入促动器室中。然而替代地，促动器室也可以衔接于截止阀的压缩气体引导区域。在这种情况下，密封措施是不需要的。
15.阀关闭体的打开行程优选被止挡限制。止挡限定阀关闭体的终端位置。在该终端位置中，截止阀的开口横截面优选是最大的。在止挡区域中，还优选布置有电磁铁，借助该电磁铁可以将阀关闭体保持在打开位态中。因此，借助电磁铁的磁力可以克服关闭弹簧的弹簧力，该弹簧力将阀关闭体朝阀座的方向预紧。因为所需的保持力相对较小，所以可以使用相应小的电磁铁。
16.根据本发明的一个优选实施方式，阀关闭体和/或阀座至少区段地锥形实施。以这种方式，在关闭时引起阀关闭体相对于阀座的自对中，使得截止阀密封地关闭。
17.替代地或补充地，阀关闭体可以通过关闭弹簧和/或导向笼架引导。阀关闭体的引导确保阀关闭体相对于阀座的优化定向和从而截止阀的紧密关闭。
18.在优选地作为压缩气体容器的截止阀使用时，所提出的截止阀如此布置，使得阀入口与压缩气体容器连接或能够连接。因此，在截止阀的阀入口中存在高压。即截止阀抵抗高压打开。在该构型中，本发明的优点发挥最优作用。
19.此外，提出一种具有根据本发明的截止阀的压缩气体容器。截止阀的优点也延伸到压缩气体容器上。压缩气体容器例如可以用于储存氢气，使得借助压缩气体容器或借助压缩气体容器的截止阀解决上述问题。
附图说明
20.下面根据附图更详细地阐述本发明的优选实施方式。这些附图示出了：
21.图1：根据本发明的截止阀在关闭位态中的示意性纵截面，
22.图2：在激活促动器的情况下图1的截止阀的示意性纵截面，和
23.图3：图1的截止阀在打开位态中的示意性纵截面。
具体实施方式
24.在图1至3中所示的截止阀1具有阀关闭体2，该阀关闭体能够在阀座4和止挡13之间往复运动。借助关闭弹簧3的弹簧力，将阀关闭体2抵着阀座4预紧。在阀关闭体2的打开位态中，建立阀入口5与阀出口6的连接。阀入口5具有至高压接头15的连接，通过该连接将截止阀1与压缩气体容器(未示出)连接或能够连接。
25.此外，所示的截止阀1还具有促动装置7，其与操纵元件8相互作用。该操纵元件在截止阀1的关闭位态中并且在促动装置7无电流的情况下与阀关闭体2同轴地间隔开地布置。促动装置7布置在操纵元件8之后。如果促动装置的促动器7通电，则促动器力使操纵元件8朝阀关闭体2的方向运动(参见图2)。在此，操纵元件8吸收运动能，该运动能在碰撞到阀关闭体2上时转化为打开脉冲，该打开脉冲导致阀关闭体2抵抗关闭弹簧3的弹簧力和抵抗高压从阀座4抬起。在此，第一开口横截面被释放，这导致阀座4下游的压力与上游的压力平衡。由于剩余的通过脉冲引入到阀关闭体2中的运动能，该阀关闭体继续朝止挡13的方向运动。随着到达止挡13，形成止挡13的电磁铁14被通电，该电磁铁的磁力将阀关闭体2保持在该终端位置中(参见图3)。阀关闭体2现在释放截止阀1的最大的开口横截面。操纵元件8在该时间点已经再次占据其起始位置，因为促动器的通电结束，使得复位弹簧9能够使操纵元件8复位。
26.为了关闭截止阀1，结束对电磁阀14的通电，使得关闭弹簧3将阀关闭体2复位到阀座4中。然后，截止阀1再次处于图1所示的状态中。
27.在图1至3所示的实施例中，促动装置7的促动器和复位弹簧9布置在促动器室10中，该促动器室相对于压缩气体引导区域11密封。这意味着促动器不与压缩气体接触。密封通过操纵元件8的导向部16引起。为了促动器室10的排气，设置排气通道12。