[发明专利]用于控制气态介质的配量设备

说明书

本发明涉及一种用于控制气态介质、尤其氢气的配量设备(1)，该配量设备具有阀壳体(2)，在该阀壳体中构造有内部空间(50)。在该内部空间(50)中布置有加热元件(7)和能往复运动的关闭元件(13)。关闭元件(13)与阀座(12)共同作用用以打开或关闭至少一个贯通开口(17)。此外，在所述内部空间(50)中布置有双金属(15)，该双金属与所述加热元件(7)处于热接触中，其中，所述关闭元件(13)贴靠在所述双金属(15)上。

技术领域

本发明涉及一种用于控制气态介质、尤其氢气的配量设备，例如用于应用在具有燃料电池驱动装置的车辆中。

背景技术

DE 10 2012 204 565 A1描述了一种用于计量气态介质、尤其氢气的、呈比例阀形式的配量设备。该配量设备包括喷嘴体、关闭元件和弹性密封元件。在喷嘴体中构造有至少一个贯通开口，该贯通开口可以通过关闭元件在阀座上被释放或封闭。关闭元件可以通过电磁衔铁进行往复运动，该电磁衔铁可以由电磁体来操纵。

比例阀的特点在于，在使用它时在燃料电池的阳极路径中仅出现很小的压力波动并且可以确保安静运行。在比例阀的正常运行区域中，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实现燃料电池组件中的抽吸喷射泵的优化操作，也可能需要附加的开关过程。

发明内容

在此方面，用于控制气态介质、尤其氢气的本发明配量设备具有以下优点：该配量设备的打开和关闭过程通过主动地控制关闭元件来实现。

为此，用于控制气态介质、尤其氢气的配量设备具有阀壳体，在该阀壳体中构造有内部空间。在该内部空间中布置有加热元件和关闭元件。关闭元件与阀座共同作用用以打开或关闭至少一个贯通开口。此外，在该内部空间中布置有双金属，该双金属与加热元件处于热接触中。在此，关闭元件贴靠在双金属上。

双金属的特点在于，它们由两种不同金属构成的层制成，所述层材料锁合或形状锁合地相互连接。由于所述金属的热膨胀系数不同，因而在温度变化时双金属发生变形。

因此，双金属在关闭元件上的直接布置使得能够借助双金属的热调整主动地操控关闭元件的打开和关闭过程。由此可以调节气态介质的质量流量。此外，可以通过作用在加热元件上的加热电流以及通过气态介质的质量流量来求取配量设备内部中的介质温度。

在本发明的第一有利构型中设置，所述双金属在横截面方面构造为L形。有利地，阀壳体包括保持体和喷嘴体，其中，双金属固定在保持体的第一肩部和第二肩部之间并且平放在第二肩部上。由此，双金属能够以简单和紧凑的方式功能优化地布置在配量设备中。

在本发明的一个有利扩展方案中设置，所述加热元件包括加热线圈和线圈壳体，其中，双金属布置在线圈壳体上。有利地，在线圈壳体中布置有导热元件用于导热，并且双金属有利地至少部分接收在线圈壳体的凹槽中。由此，确保了快速且有效的操控，从而确保了双金属的热调整。这导致整个配量设备的紧凑结构和优化功能方式。

在一个有利的扩展方案中，在阀座和关闭元件之间布置有弹性密封元件。有利地，阀座构造为平座。通过将平坦的阀座与弹性密封元件结合使用以在阀座上进行密封，能够以简单的方式并在没有大的结构改变的情况下确保比例阀的密封性，使得例如氢气不会从比例阀中逸出。

在本发明构思的另一构型中，在阀壳体和关闭元件之间布置有关闭弹簧，其中，该关闭弹簧以弹簧力F将关闭元件压到双金属上。因此，关闭弹簧确保弹性密封元件座合在阀座上，使得实现配量设备的优化的密封性。因此，还确保了关闭元件直接布置在双金属上，使得可以直接通过双金属的热调整来控制关闭元件的往复运动。

在一个有利的扩展方案中，在阀壳体中构造有贯通通道，通过该贯通通道可以对阀壳体充注气态介质。

所描述的配量设备优选适用在用于对向燃料电池阳极区域的氢气供应进行控制的燃料电池组件中。优点是，阳极路径中的压力波动小并且运行安静。

附图说明