[发明专利]用于控制气体介质的比例阀

说明书

本发明涉及一种用于控制气体介质、尤其氢的比例阀(1)，具有阀壳体(2)，在所述阀壳体上构造有喷嘴体(20)。在阀壳体(2)中布置有关闭元件(18)，其中，关闭元件(18)在构造在喷嘴体(20)上的阀座(30)处释放或关闭至少一个构造在喷嘴体(20)上的通流开口(27)。此外，所述关闭元件(18)在喷嘴体(20)中在轴向导向部(16)中以能进行升降行程运动的方式被导向。

技术领域

本发明涉及一种用于控制气体介质、尤其氢的比例阀，例如用于在具有燃料电池驱动装置的车辆中。

背景技术

在车辆开发领域中，气态燃料、尤其氢是传统液态燃料的替代物。在此，在以燃料电池作为驱动器的车辆中必须控制氢气流，其中，气体流不是如在喷射液态燃料时那样被间歇地控制，而是例如使用比例阀，所述比例阀根据希望的驱动功率匹配开口横截面。

DE 10 2012 204 565 A1描述了一种用于控制气体介质、尤其氢的比例阀，其中，该比例阀包括喷嘴体、关闭元件和弹性密封元件。在喷嘴体中构造由至少一个通流开口，所述通流开口可被关闭元件在阀座上释放或封闭。在此，弹性密封元件在阀座上密封并且具有带有内壁区域的槽口。在比例阀的关闭状态中，内壁区域被加载以气体介质压力。

比例阀的优点在于，在使用比例阀时，在燃料电池的阳极路径中仅出现小的压力波动并且可以确保安静的运行。在比例阀的正常运行范围内出现频繁的打开和关闭过程。为了优化燃料电池的阳极路径中的冲洗过程或为了优化燃料电池组件中的抽吸射流泵的运行，也可能希望附加的关闭过程。比例阀的频繁打开和关闭导致阀座处的磨损，尤其当使用具有弹性密封元件的关闭元件时，如在DE 10 2012 204 565 A1中所示。

发明内容

与现有技术相比，用于控制气体介质、尤其氢的本发明比例阀具有以下优点：即使在比例阀具有频繁的打开和关闭过程的情况下也确保阀座的密封性并且实现阀座的磨损的减少。为此，该比例阀具有阀壳体，在所述阀壳体上构造喷嘴体。在阀壳体中布置关闭元件，其中，关闭元件在构造在喷嘴体上的阀座上释放或关闭至少一个构造在喷嘴体上的通流开口。根据本发明，关闭元件能够在喷嘴体中在轴向导向部中以升降行程运动的方式被导向。

为了改善阀的密封性并且为了减少阀座上的磨损，关闭元件被导向，其中，导向部有利地直接构造在构造有阀座的构件中，即喷嘴体。由此，除了比例阀的优化的功能方式外，还实现了比例阀的使用寿命的提高。

在本发明构思的第一的有利扩展方案中设置，阀座构造为平阀座。有利地，在关闭元件和阀座之间布置弹性密封元件，所述弹性密封元件在阀座上密封。通过使用平阀座与弹性密封元件相组合用于在阀座上密封，可以以简单的方式并且在无较大结构设计变化的情况下确保比例阀的密封性，使得例如没有氢从比例阀向燃料电池的阳极区域的方向被引导。

在进一步的有利实施方式中，在阀壳体中构造流入室和流出室，所述流入室和流出室可以通过至少一个通流开口彼此连接。因此可以确保通过比例阀向燃料电池阳极区域方向的气体通流、尤其氢气通流。

在有利的扩展方案中设置，流入室被关闭元件划分为第一流入分室和第二流入分室，其中，第一流入分室和第二流入分室通过在关闭元件中构造的纵向孔彼此连接。由此可以在关闭元件打开的情况下实现从比例阀向燃料电池阳极区域方向气体通流、尤其氢气通流。

在本发明的进一步构造中有利地设置，在阀壳体中在内极和外极之间布置电磁线圈，其中，被接收在内极和阀壳体中的电磁衔铁可以通过电磁线圈进行升降行程运动。有利地，电磁衔铁在电磁衔铁室中与第一连接元件固定连接，其中，第一连接元件与关闭元件作用连接。因此，在操控电磁线圈时，关闭元件可以借助电磁衔铁从阀座抬起并且释放所述至少一个通流开口。