用于燃料供给设备的容器阀的电磁阀及其外壳的制作方法与工艺

本发明涉及一种用于燃料供给设备的容器阀的电磁阀，用于输送气态燃料到储存容器并且用于将气态燃料从这个储存容器供给消耗负载。本发明还涉及一种这样的容器阀和一种具有这种电磁阀的燃料供给设备。

背景技术：
可选择的气态能量载体、如天然气、甲烷、生物气和氢气在交通领域中由于其减少CO2能力并且由于供给安全性获得越来越重要的意义。这些能量载体为了实现所需的巡航里程一般以压缩的形式以最大至700bar的额定压力储存在压力罐中，并且以约10bar的工作压力供消耗负载使用。电磁阀在灌装时并且在行驶运行中控制气体流动并且是容器阀的主要组成部分，容器阀还包括保险元件(例如过压保险件和/或热保险件以针对不允许的高压或燃烧影响保护储存容器)、用于针对在外部的零部件裂开后不允许的大的气体流动进行保护的限流器、通断元件(如用于禁止气体流动的手动的截止阀)、用于手动排空储存容器的伺服阀、附加元件(如用于保护通断部件免受脏污的过滤元件)、用于保持压力的止回阀、用于测量容器中气体温度的温度传感器等，并且满足在外力作用时的高安全性要求。本领域技术人员已知电磁阀的不同实施方式，其工作原理和布置确定容器阀的形状和大小。由US5188017已知要安置在外部的预控制的电磁阀，其具有单件式的衔铁：优点是电磁阀的简单构造和容器阀的简单的孔结构。缺点是电磁阀和容器阀由于电磁线圈尺寸引起的结构尺寸、电磁阀由于单件式衔铁的功率消耗、缺少针对外力作用和防止不当操作的保护以及容器由于容器阀的大结构高度引起的更小的储存容积。由DE60102241已知一种容器阀，其具有要安置在内部的预控制的电磁阀，具有单件式的衔铁：优点是针对外力作用和防止不当操作的保护以及容器阀的简单的孔结构。缺点是由于电磁阀的零部件数量引起的结构费用和电磁阀的由于单件式衔铁引起的功率消耗。由DE10361781已知一种容器阀，其具有要安置在内部的预控制的电磁阀，该电磁阀具有运动的极：优点是在外力作用时的保护和电磁阀由于可运动对极引起的功率消耗。缺点是由于零部件数量引起的电磁阀的结构费用、由于需要的待封闭的横孔和从外部可接触的纵向结构引起的容器阀的结构尺寸以及缺少防止不当操作的保护。

技术实现要素：
本发明的目的是，避免现有技术的缺陷以及提供一种结构形式紧凑且简单的电磁阀或容器阀，其尤其具有以下几个或全部优点：-通过所选择的功能原理得到电磁阀的紧凑的结构形式和很小的功率消耗；-通过很少的零部件数量得到电磁阀的简单结构；-通过将电磁阀布置在储存容器内部得到针对外力作用和防止不当操作的保护；-通过将电磁阀布置在储存容器内部得到具有简单孔结构的容器阀的紧凑结构形式。本发明的技术目的由独立权利要求的内容实现。在从属权利要求中给出本发明的其它扩展结构。按照本发明的用于燃气机动车辆的燃料供给设备的容器阀的电磁阀包括具有内部轭铁的磁线圈和磁衔铁，该磁衔铁可在内部轭铁中轴向运动。所述磁衔铁由衔铁、密封元件和对极组成，该密封元件设置在衔铁与燃料入口之间，该对极贴靠在密封元件上。所述磁线圈优选包括固定组件、内部轭铁、外部轭铁和终端。所述电磁阀优选还包括弹性元件，该弹性元件在未激励磁线圈时使衔铁压靠密封元件并且使密封元件压靠密封面。换言之，所述目的例如通过具有可运动对极的、没有外壳的预控制的电磁阀实现，其可移动的磁衔铁只由密封元件、衔铁和对极组成，它通过磁线圈的内部轭铁导引，其中所述对极贴靠在密封元件上，并且相对于优选至少部分被密封元件包围的衔铁形成第一工作间隙，用于通过从预控制密封面上抬起衔铁来打开预控制孔，并且所述对极在轴向相对于内部轭铁形成第二工作间隙，用于通过从主密封面上抬起密封元件来打开入口。通过具有可运动对极的结构，用于打开预控制孔的预控制行程与用于打开主孔的主行程不相关，由此利用用于打开预控制孔的小的第一工作间隙需要很小的电功率，并且利用大的第二工作间隙实现具有微小节流损失的很大的流动横截面。通过在磁线圈的内部轭铁中直接导引磁衔铁(它使磁场有目的地朝向磁衔铁或离开磁衔铁导引)进一步减小电磁阀的功率消耗。通过在储存容器的高压室中安装电磁阀省去承压的外壳，这易于磁场传播，并且尽管如此也保证了在外力作用时的保护和防止不当操作。通过由三个部分(衔铁、密封元件、对极)构成磁衔铁的简单构造和省去承压的外壳，减轻了电磁阀的重量并降低成本。所述磁线圈和磁衔铁优选设置成，在激活磁线圈时首先通过朝向对极方向移动衔铁以及通过从密封元件释放衔铁来打开用于燃料的预控制孔，接着通过朝向磁线圈的终端方向移动磁衔铁以及通过从燃料入口释放密封元件来打开用于燃料的主孔。所述第一工作间隙优选小于第二工作间隙，由此使第一工作间隙例如为第二工作间隙长度的50％至0.5％且更加优选为25％至0.01％。所述预控制孔优选具有比主孔更小的流动横截面，它优选为主孔流动横截面的25％至0.05％且更加优选15％至1％。本发明还涉及一种这样的容器阀和具有这种电磁阀的燃料供给设备。本发明还涉及用于这种燃料供给设备的限流器，其由集成有过滤元件的阀体构成。附图说明下面借助附图解释本发明的不同示例的实施例：图1示意性示出气体为动力的机动车辆的燃料供给设备，图2示出在关闭状态的按照本发明的第一实施例的电磁阀，图2.1示出在预控制孔打开时的按照本发明的第一实施例的电磁阀，图2.2示出在入口打开时的按照本发明的第一实施例的电磁阀，图3示出在关闭状态的按照本发明的第二实施例的电磁阀，图4、5和6示出用于电磁阀的不同磁衔铁，图7、7.1和7.2示出按照第一实施例的容器阀，图8示出按照第二实施例的容器阀，图9示出按照第三实施例的容器阀，图10示出电磁阀，具有多件式的压力密封的外壳。具体实施方式如图1所示，特别是气体为动力的机动车辆的、用于以气态燃料(如天然气、甲烷、生物气、氢气等)供给消耗负载101的燃料供给设备100包括一个或多个具有容器阀103和电磁阀200的储存容器102，它在灌装时通过设置在灌装侧的、集成有止回阀和过滤器且其上连接有气态输送管道105的灌装离合器104供给燃料气体并且通过调节单元106以燃料气体供给消耗负载，该调节单元至少由调压器构成，该调压器使储存气体的压力从储存压力降低到工作压力。如图2所示，电磁阀200在一种优选的实施例中包括多件式的磁衔铁201、多件式的磁线圈202和优选作为弹性元件203的弹簧，用于关闭或打开朝向储存容器102的高压室102a的入口208c。磁衔铁201包括由适合的密封材料制成的密封元件204，该密封元件具有用于相对于阀固定体208的密封面208d密封的主密封面204a、用于相对于衔铁205的从属的预控制密封面205a密封的预控制密封面204b、和在预控制密封面204b与主密封面204a之间的孔204c以及用于在密封元件204上支承对极206的支承部204d；磁衔铁还包括可磁化的衔铁205，该衔铁具有用于相对于从属的预控制密封面204b密封的预控制密封面205a和用于容纳支承部204d的槽205b；磁衔铁还包括可磁化的可运动对极206，它贴靠在支承部204d上并且具有用于容纳弹性元件203的内孔206a。弹性元件203将衔铁205压靠在密封元件204上并且将密封元件204压靠在密封面208d上，并且在无电状态在磁线圈202未激励时关闭储存容器102的入口208c与高压室102a之间的流动路径。磁系统的第一工作间隙205c位于衔铁205与对极206之间，并且磁系统的第二工作间隙206b位于对极206与终端210之间。磁线圈202包括多件式的内部轭铁207，该内部轭铁由可磁化的阀固定体208、用于导引磁场的非磁性的间隔体209和可磁化的终端210构成，该阀固定体具有：适合的固定螺纹208a，该固定螺纹用于将电磁阀200固定在容器阀103的壳体中；槽208b，用于容纳适合的用于相对于入口208c密封高压室102a的密封件；密封面208d，用于相对于从属的主密封面204a密封；通至储存容器102高压室102a的流动路径208e。磁线圈202还包括注塑包封的磁绕组211，该磁绕组由用于容纳绕组(铜丝)的绕组体212和用于将磁线圈202的单独元件与电磁阀200连接的可磁化的外部轭铁214组成。如图2所示，在磁线圈202的无电流和未激励的状态中弹性元件203通过衔铁205将预控制密封面205a压靠在从属的预控制密封面204b上并且将主密封面204a压靠在密封面208d上并因此关闭储存容器102的高压室102a与入口208c之间的连接。在这个运行状态在衔铁205与对极206之间存在第一工作间隙205c。如图2.1所示，为了通过磁线圈202的通电开始抽气，通过磁衔铁201的可磁化部分、工作间隙205c、内部轭铁207的可磁化的部分和磁线圈202的外部轭铁214建立磁场。由于工作间隙205c上的磁力，衔铁205克服弹性元件203的力向着支承在密封元件204上的对极206被牵引并且使预控制密封面205a从从属的预控制密封面204b抬起。来自对极206的区域的高压气体可以直到压力平衡通过打开的预控制孔204c流出到入口208c中。如图2.2所示，通过高压气体经由打开的预控制孔204c从对极206的区域流出产生压力差，它使磁衔铁201克服弹性元件203的弹力压靠在终端210上并且使主密封面204a从从属的密封面208d抬起并且打开从储存容器102高压室102a到入口208c的流动路径。通过断开电流消除电磁阀200中的磁场并且弹性元件203使衔铁205连同密封元件204移动到按照图3的关闭位置，并且对极206通过还存在的磁力被带动到关闭位置。在通过在磁衔铁201上建立的压力差封闭孔204c的情况下增强了封闭效果。如图3所示，在另一实施例中的电磁阀200包括：阀固定体308，该阀固定体具有用于导引在阀固定体308中的流动的流动路径308e；阀终端310，具有用于导引在阀终端310中的流动的流动路径310a，该流动路径通到流动路径310b中；绕组体312，具有入口侧的收集部312a、流动路径312b和出口侧的收集部312c。在打开电磁阀300时高压气体从入口308c通过流动路径308e、312a、312b、312c、310a和310b流到储存容器102的高压室102a中。如图4所示，按照另一实施例的磁衔铁400包括由适合的密封材料制成的密封元件401，该密封元件具有用于相对于磁线圈202的从属的密封面208d密封的主密封面401a、用于相对于衔铁402的从属的预控制密封面402a密封的预控制密封面401b、在预控制密封面402a与主密封面402b之间的孔401c和用于在密封元件401上支承对极403的支承部401d；该磁衔铁400还包括可磁化的衔铁402，该可磁化的衔铁具有用于相对于从属的预控制密封面401b密封的预控制密封面402a；该磁衔铁400还包括一个可磁化的可运动对极406，它贴靠在支承部401d上并且具有用于容纳弹性元件203的内孔406a。如图5所示，按照另一实施例的磁衔铁500包括由适合的密封材料制成的密封元件501，该密封元件501具有用于相对于磁线圈202的从属的密封面208d密封的主密封面501a、用于相对于衔铁502的从属的预控制密封面502a密封的预控制密封面501b、在主密封面502a与预控制密封面502b之间的孔501c和用于容纳在支承部504中的凸部501d、用于容纳密封元件501和支承对极503的支承部504；该磁衔铁500还包括可磁化的衔铁502，该可磁化的衔铁具有用于相对于从属的预控制密封面501b密封的预控制密封面502a；该磁衔铁500还包括可磁化的可运动对极506，该可运动对极贴靠在支承部504上并且具有用于容纳弹性元件203的内孔506a。如图6所示，按照另一实施例的强制控制(zwangsgesteuert)的磁衔铁600包括由适合的密封材料制成的密封元件601，该密封元件具有用于相对于磁线圈202的从属的密封面208d密封的主密封面601a、用于相对于衔铁602的从属的预控制密封面602a密封的预控制密封面601b、在主密封面602a与预控制密封面602b之间的孔601c、用于在密封元件601上支承对极603的支承部601d和用于通过对极603进行带动的带动部601e；该磁衔铁600还包括可磁化的衔铁602，该可磁化的衔铁具有用于相对于从属的预控制密封面601b密封的预控制密封面602a；该磁衔铁600还包括可磁化的可运动对极606，该可运动对极贴靠在支承601d上并且具有用于容纳弹性元件203的内孔606a和用于带动密封元件601的带动部606b。在密封元件601与对极606之间构成第一工作间隙602c和带动部间隙606d，并且在对极606与终端210之间构成第二工作间隙206b。通过经由带动部601e和606b的强制控制，除了在磁衔铁600的单独元件上的压力之外，密封元件601通过现有的磁力从从属的密封面208c上抬起。本发明还包括具有凸部的电馈通装置，该凸部具有包括不同直径的密封形状的电插销。如图7、图7.1和图7.2所示，容器阀700包括外壳701，该外壳具有用于将容器阀700固定在储存容器102的适合的容纳体中的固定螺纹702。外壳701还具有用于容纳用于相对于环境密封储存容器102的高压室102a的适合的密封件704的槽703，其具有高压接头706a和706b，所述高压接头具有螺纹接头707a、707b和密封槽708a、708b。密封槽708a、708用于容纳适合的密封件709a、709b以直接连接高压管道并且相对于环境密封流动路径710a，其具有随后的流动路径710b和在进口部706a、706b与储存容器102的高压室102a之间的燃料入口710c以及具有位于其间的开口711，该开口具有从属的固定螺纹711a、密封面711b、密封面711c和用于容纳手动截止阀712的槽711d，该手动截止阀用于手动地封闭储存容器102。手动截止阀712包括阀体712a，该阀体具有：用于接合到固定螺纹711a中的固定螺纹712b；槽712c，用于容纳用于相对于环境在密封面711c上进行密封的适合的密封件712d；密封面712e，用于相对于燃料入口710c在密封面711b上密封流动路径710b；用于容纳用于装配、打开或关闭流动路径的工具容纳部712f，并且所述手动截止阀还包括用于在槽711d中的支承的保险环712g，防止手动截止阀712在打开时不期望地转出。外壳701还具有位于其间的开口713，该开口具有从属的阀固定体713a和密封面713b并且用于容纳电磁阀200、用于密封和用于电磁地打开储存容器102，从内部接触的流动路径715a和715b在环境与高压室102a之间具有从属的支承面715c和密封面715d，用于容纳用于避免容器由于热作用裂开的热保险件716。热保险件716包括流体充满的玻璃安瓿716a，该玻璃安瓿具有确定的开裂温度并且支承在支承面715c，该热保险件还包括阀体716b，该阀体利用支承面716c支承在玻璃安瓿716a上，该热保险件还包括槽716d，该槽716d用于容纳用于相对于环境在密封面715d上进行密封的适合的密封件716e，该热保险件还包括防止阀体716b从流动路径715a无意地移动出来的凸部716f。外壳701还包括在流动路径710a与高压室102a之间的流动路径717a和717b，其具有位于其间的开口718，该开口具有从属的固定螺纹718a、密封面718b、密封面718c和用于容纳手动伺服阀719的槽718d，该手动伺服阀用于手动排空储存容器并且与手动截止阀712相似。手动截止阀712包括阀体712a，该阀体具有：固定螺纹712b，用于接合到孔718的固定螺纹718a中；槽712c，用于容纳用于相对于环境在孔718的密封面718c上进行密封的适合的密封件712d；密封面712e，用于相对于717b在孔718的密封面718b上密封流动路径717a；用于容纳用于装配、打开或关闭流动路径的工具的工具容纳部712f，所述手动伺服阀还包括用于在孔718的槽718d中的支承的保险环712g，防止手动伺服阀719在打开时不期望地转出。外壳701还包括在环境与储存容器的高压室705之间的连接路径720a和720b，其具有内置的开口721、支承面721a和密封面721b，用于容纳压力密封的电馈通装置722。电馈通装置722包括：作为磁线圈的包封的部分的圆柱形的凸部722a，该凸部具有支承面722b，用于在连接路径720a的支承面721a上的可能的支承；密封面722c，具有用于相对于环境在密封面721b上密封高压室201a的密封722d；和嵌入到凸部722a中的单独的插销722e，该插销在两侧具有接头722f和722g用于固定电连接导线以将电信号传递到电磁阀200的磁线圈和到温度传感器717以及位于其间的密封构型件722h，该密封构型件借助于不同的直径形成曲折的泄漏路径并且补偿不同的热膨胀。所述外壳701还包括外置的开口723用于容纳电连接插头724。紧接着流动路径310b，电磁阀200包括开口713c，该开口具有密封面713d、横孔713e、用于容纳限流器715的过滤器容纳部713f，该限流器包括阀体715a，该阀体715a在孔713c中导引并且由两个弹性元件715b和715c保持就位，由此使限流器715的密封面715d不相对于密封面713d密封，打开通向开口713c的流动路径310b的连接并且通过阀体715a封闭开口713c的横孔713e。阀体715a还包括内孔715e，该内孔具有紧接着的横孔715f，作为压入到开口713f中的过滤器716与开口713c之间的连接。温度传感器717集成到磁线圈202中。如图8所示，用于容器阀800的外壳801的第二实施例包括用于径向密封的密封件804的槽803并且电磁阀与图2相反地不容纳在阀外壳的孔中，而是容纳在外壳801的位于储存容器内的端侧的固定体813a上。限流器815与限流器715类似包括阀体815a，该阀体具有用于容纳过滤器816的开口815e。限流器815的向后的弹簧815c支承在终端310的保险件818上。如图9所述，在另一实施例中容器阀900的外壳901包括用于在螺纹向从储存容器突出来的外壳部件的过渡部上的密封件904的槽903。电磁阀200包括用于导引流动的穿孔911b。片状的限流器915通过支承在限流器915的适合的槽915d中的弹性元件915c保持就位并且在需要时以密封面915b相对于阀固定体208的从属的密封面911d密封。电连接插头924在另一实施例中包括电馈通装置922，该电馈通装置实施为具有槽922i并且容纳密封件922d，该密封件相对于连接920b的从属的密封面921b密封。电连接插头通过保险环925固定在外壳901的适合的槽中。如图10所示，电磁阀1000包括按照上述的多件式的磁衔铁1001和多件式的压力密封的用于容器阀内部的或容器阀外部的结构的外壳1002，其包括用于轴向可运动地导引磁衔铁1001的壳体1003和密封的可磁化的终端1008。壳体1003在此包括：适于在容器阀103中装配阀的固定螺纹1004；用于容纳适合的密封环的槽1005，该密封环用于相对于容器阀103密封压力加载的阀内室；容纳孔1006，具有用于支承终端1008的支承部1007；用于容纳适合的密封件的密封槽1009，该密封件用于相对于终端1008的从属的密封面进行密封。在此壳体1003可以是不可磁化的壳体。薄壁的承压的壳体1003为了保持压力和传导磁场包括可磁化的第一加强体1010、不可磁化的第二加强体1011和可磁化的第三加强体1012，它们分别可以位于外部。第一加强体1010、第三加强体1012和终端1009与磁线圈的轭铁连接并且朝向或者离开磁衔铁1001导引磁场。在另一实施例中可以通过调节单元实现灌装。在另一实施例中灌装连接可以直接设置在容器阀上。在另一实施例中电磁阀可以由容器阀的外壳挤压。在另一实施例中电磁阀的密封元件可以密封容器阀外壳的适合的密封面。在另一实施例中在磁衔铁的密封元件上可以安装适合的密封件，用于减小阀固定体与密封元件之间的泄漏流。在另一实施例中可以安装第二弹性元件，该第二弹性元件支承在对极上并且朝向密封元件挤压对极。在另一实施例中终端的流动路径可以与限流器轴向平行地构成。在另一实施例中可以省去磁线圈的中间体。在另一实施例中磁线圈的绕组体可以没有接片地构成。在另一实施例中磁线圈可以注塑包封在外侧面上。在另一实施例中容器阀的外壳可以具有适合的通过螺纹固定的螺纹配件，用于连接高压管道。在另一实施例中容器阀的外壳可以具有高压接头。在另一实施例中手动截止阀可以在具有高压接头的容器阀的外壳的结构中与高压接头对置且平行地构成。在另一实施例中机械的截止阀多件式构造有适于封闭流动路径的密封元件。在另一实施例中容器阀的外壳可以构造有适于安全管道的接头，用于在打开流动路径以后通过热保险件排出储存器气体。在另一实施例中容器阀的外壳可以构造有固定螺纹和适合的密封面，用于安装外部的热保险件作为封闭的旋入元件。在另一实施例中电馈通装置可以实施为适合的部件。在另一实施例中电插销可以没有密封构型件。在另一实施例中电馈通装置的插销可以被压入。在另一实施例中温度传感器和磁绕组的电导线无需插销直接导引通过电馈通装置。在另一实施例中为了外部的信号传递，松动的线缆可以实施有安装的电插销。在另一实施例中限流器可以实施为独立的部件，它以适合的方式与电磁阀的出口连接。在另一实施例中限流器借助于弹簧定位。在另一实施例中过滤器实施为独立的部件，它以适合的方式与电磁阀的出口连接。在另一实施例中单独的元件可以在流动方向上替换地定位。在另一实施例中承压的阀外壳的终端可以通过固定螺纹固定在外壳中和/或包括密封槽。在另一实施例中承压的阀外壳包括可磁化的第一加强体和不可磁化的第二加强体。通过组合上述实施例得到其它实施例。