具有阀装置的、用于储存气态介质的罐装置的制作方法

本发明涉及一种具有阀装置的罐装置，尤其用于储存氢气，例如应用于具有燃料电池驱动器的车辆或具有氢气燃烧器作为驱动器的车辆。

背景技术：

1、de 10 2018 201 055 a1描述了具有至少一个储存单元的罐装置，所述储存单元具有控制阀，所述储存单元通过管路系统与输出管路连接。在此，至少一个储存单元的至少一个控制阀构造为主阀，并且至少一个储存单元的至少一个控制阀构造为辅助阀，其中，主阀和辅助阀不同地构造。

2、用于这样的罐装置的安全装置是标准化的。在此，每个罐装置都必须有这样的截止阀。因此，在由于例如具有燃料电池驱动器的车辆发生事故而损坏罐装置或在罐装置的管路破裂时，截止阀可以封闭罐容器，使得没有气体能够从罐装置中逸出。

3、由于对截止阀的高安全性要求和由于例如800bar或更大的高系统压力，这种截止阀在结构设计方面非常具有挑战性的并且具有大的结构空间。这又增加了整个罐装置的总重量，这在例如具有燃料电池驱动器的车辆发生事故时可能导致出现大的加速力和导致阀装置或罐装置的可能变形。

技术实现思路

1、与此相对地，根据本发明的具有权利要求1特征部分的特征的罐装置具有以下优点：以简单和节约成本的方式提供罐装置，该罐装置具有紧凑设计的、具有低打开力的安全阀。

2、为此，用于储存气体介质、尤其是氢气的罐装置具有阀装置和罐容器。阀装置具有阀壳体，在该阀壳体中布置有沿着罐装置的纵轴线可运动的预控制阀元件。预控制阀元件为了打开和关闭通孔而与第一密封座共同作用，因此形成预控制阀。此外，阀装置包括电磁线圈，通过该电磁线圈使预控制阀元件能够沿着罐装置的纵轴线运动。在阀壳体中布置有主阀元件，该主阀元件为了打开和关闭通孔而与第二密封座共同作用，因此形成主阀，其中，第二密封座构造为在阀壳体上的锥形凸肩。此外，预控制阀元件具有垂直于罐装置的纵轴线的横向孔。预控制阀元件的该横向孔通到主阀元件的垂直于罐装置的纵轴线布置的横向孔中。此外，携动元件至少部分地布置在预控制阀元件的横向孔和主阀元件的横向孔中。

3、因此，可以以简单的方式优化阀装置的效率和工作方式，同时通过使用于打开阀装置所需的磁力最小化来节约成本。此外，通过磁通量的优化设计由于优化的材料选择、横截面尺寸设计和阀装置的表面结构的构型改善磁回路，因此实现紧凑且成本有利的阀装置。

4、在第一有利的扩展方案中，携动元件销形地构造。携动元件的几何构型相应于所要求的功能地匹配，从而实现整个阀装置的最优工作方式。

5、在有利的扩展方案中，在预控制阀元件的一端部上布置有永磁体，该永磁体如此布置在阀装置中，使得永磁体的正极元件朝阀装置的壳体盖的方向布置，而永磁体的负极元件朝罐容器的方向布置。此外，永磁体在电磁线圈通电时布置在由电磁线圈产生的永磁场的正极区域中。

6、因此，可以以简单的方式实现磁通量的优化形成。此外，两级的打开过程仅需要用于打开阀装置的很小的磁力。因此实现低的电流和能量需求和从而实现正的能量平衡。

7、在本发明的另外的构型中有利地设置，阀装置在电磁线圈通电时能够朝罐容器的方向打开。因此，实现了结构设计简单且成本有利的罐装置。该构型还允许将电动导向件以及磁体从介质冲刷的区域移除，而不必应用复杂的密封方案。

8、在本发明的另外的构型中有利地设置，在阀壳体和主阀元件的成型部之间形成节流通道，该成型部为了打开和关闭通孔而与第二密封座共同作用，所述节流通道与第二密封座的方向相反地具有锥形扩宽部，由此形成节流作用。

9、在本发明的有利的扩展方案中设置，通孔在阀壳体中构造在节流通道的高度上并且通到节流通道中。有利地，在阀壳体中形成腔室，该腔室借助通孔与节流通道连接。因此，以结构设计上简单的方式有利于阀装置的打开过程。

10、在本发明的有利的扩展方案中有利地设置，阀装置布置在罐装置的颈部区域中并且在颈部区域内压抵着罐底部。由于阀装置在颈部区域内的结构设计，实现较小的压力作用面，这导致较小的轴向压力。在高压下，较小的压力作用面构成在构件负载方面的高卸载，这反映在较低的变形、更少的磨损和密封性影响以及整个罐装置和阀装置的提高的使用寿命中。

11、在本发明的另外的构型中有利地设置，在罐底部中形成取出开口，该取出开口将罐容器内部空间和腔室相互流体连接。以结构设计上简单的方式，阀装置的内部因此可以与罐装置的罐内部空间连接。

12、在本发明的有利扩展方案中设置，预控制阀元件具有凸肩，在该凸肩上支撑有弹簧，并且该弹簧对预控制阀元件朝预控制阀元件的一端部的方向加载力。

13、在本发明的有利扩展方案中设置，主阀元件借助弹簧朝罐容器内部空间的方向加载力，由此，主阀元件朝第一密封座的方向并且与第二密封座的方向相反地被加载力。

14、在本发明的另外的构型中有利地设置，在阀壳体中形成内部空间，该内部空间被主阀元件划分为第一子内部空间和第二子内部空间。

15、在本发明的有利扩展方案中设置，第一子内部空间借助在阀壳体中形成的溢流通道与流入管路连接，该流入管路能够与消耗装置系统的流入区域连接。

16、由此，可以有利于阀装置的打开过程，该打开过程需要小的磁力，因为打开过程由于阀装置的结构设计通过气动力支持。

17、所描述的罐装置优选适用于燃料电池系统中，该罐装置用于储存用于运行燃料电池的氢气。

18、所描述的用于储存用于运行燃料电池的氢气的罐装置还有利地适用于燃料电池运行的车辆。

19、所描述的用于储存氢气的装置还有利地适用于氢气运行的车辆，即适用于具有氢气燃烧器作为驱动器的车辆。

技术特征：

1.一种用于储存气体介质、尤其是氢气的罐装置(1)，具有阀装置(100)和罐容器(200)，其中，所述阀装置(100)包括阀壳体(102)，在所述阀壳体(102)中布置有沿着所述罐装置(100)的纵轴线(48)可运动的预控制阀元件(24)，所述预控制阀元件(24)为了打开和关闭通孔(20)而与第一密封座(18)共同作用并且因此形成预控制阀(240)，其中，所述阀装置(2)包括电磁线圈(32)，通过所述电磁线圈(32)使所述预控制阀元件(24)能够沿着所述纵轴线(48)运动，其中，在所述阀壳体(102)中布置有主阀元件(12)，所述主阀元件(12)为了打开和关闭通孔(8)而与第二密封座(6)共同作用并且因此形成主阀(120)，其中，所述第二密封座(6)构造为在所述阀壳体(102)上的锥形凸肩(36)，其特征在于，所述预控制阀元件(24)具有垂直于所述罐装置(1)的纵轴线(48)的横向孔(241)，所述预控制阀元件(24)的横向孔(241)通到所述主阀元件(12)的垂直于所述罐装置(1)的纵轴线(48)布置的横向孔(121)中，其中，携动元件(66)至少部分地布置在所述预控制阀元件(24)的横向孔(241)中和在所述主阀元件(120)的横向孔(121)中。

2.根据权利要求1所述的罐装置(1)，其特征在于，所述携动元件(66)销形地构造。

3.根据权利要求1或2所述的罐装置(1)，其特征在于，在所述预控制阀元件(24)的一端部(42)上布置有永磁体(17)，所述永磁体(17)布置在所述阀装置(100)中，使得所述永磁体(17)的正极元件(170)朝所述阀装置(100)的壳体盖(28)的方向布置，而所述永磁体(17)的负极元件(171)朝所述罐容器(200)的方向布置，其中，所述永磁体(17)在电磁线圈(32)通电时布置在由所述电磁线圈(32)产生的永磁场(52)的正极区域(51)中。

4.根据前述权利要求中任一项所述的罐装置(1)，其特征在于，所述阀装置(2)在电磁线圈(32)通电时能够朝所述罐容器(200)的方向打开。

5.根据前述权利要求中任一项所述的罐装置(1)，其特征在于，在所述阀壳体(102)和所述主阀元件(12)的成型部(37)之间形成节流通道(38)，所述成型部(37)为了打开和关闭通孔(8)而与所述第二密封座(6)共同作用，所述节流通道(38)与所述第二密封座(6)的方向相反地具有锥形扩宽部，由此形成节流作用。

6.根据前述权利要求所述的罐装置(1)，其特征在于，所述通孔(8)在所述阀壳体(102)中构造在所述节流通道(38)的高度上并且通到所述节流通道(38)中。

7.根据权利要求5或6所述的罐装置(1)，其特征在于，在所述阀壳体(102)中形成腔室(35)，所述腔室(35)借助所述通孔(8)与所述节流通道(38)连接。

8.根据前述权利要求所述的罐装置(1)，其特征在于，所述阀装置(100)布置在所述罐装置(1)的颈部区域(203)中，并且在所述颈部区域(203)内压抵着罐底部(140)。

9.根据前述权利要求所述的罐装置(1)，其特征在于，在所述罐底部(140)中形成取出开口(14)，所述取出开口将罐容器内部空间(201)和所述腔室(35)相互流体连接。

10.根据前述权利要求中任一项所述的罐装置(1)，其特征在于，所述预控制阀元件(24)具有凸肩(43)，在所述凸肩(43)上支撑有弹簧(16)，并且该弹簧对所述预控制阀元件(24)朝所述预控制阀元件(24)的一端部(42)的方向加载力。

11.根据前述权利要求中任一项所述的罐装置(1)，其特征在于，所述主阀元件(12)借助弹簧(22)朝所述罐容器内部空间(201)的方向加载力，由此，所述主阀元件(12)朝所述第一密封座(18)的方向被加载力并且与所述第二密封座(6)的方向相反地被加载力。

12.根据前述权利要求中任一项所述的罐装置(1)，其特征在于，在所述阀壳体(102)中形成内部空间(45)，所述内部空间(45)被所述主阀元件(12)划分为第一子内部空间(450)和第二子内部空间(451)。

13.根据前述权利要求所述的罐装置(1)，其特征在于，所述第一子内部空间(450)借助在所述阀壳体(102)中形成的溢流通道(2)与流入管路(40)连接，所述流入管路(40)能够与消耗装置系统的流入区域连接。

14.一种燃料电池系统，具有根据权利要求1至13中任一项所述的罐装置(1)，所述罐装置用于储存用于运行燃料电池的氢气。

15.一种燃料电池运行的车辆，具有根据权利要求1至13中任一项所述的罐装置(1)，所述罐装置用于储存用于运行燃料电池的氢气。

技术总结
本发明涉及一种用于储存气体介质、尤其是氢气的罐装置(1)，具有阀装置(100)和罐容器(200)，其中，所述阀装置具有阀壳体(102)，所述阀壳体具有在其中可运动的预控制阀元件(24)，所述预控制阀元件(24)与第一密封座(18)共同作用并且因此形成预控制阀(240)，其中，所述预控制阀元件能够通过电磁线圈(32)运动。此外，在所述阀壳体(102)中布置有主阀元件(12)，其中，第二密封座(6)构造为在所述阀壳体(102)上的锥形凸肩(36)。此外，所述预控制阀元件具有垂直于所述罐装置(1)的纵轴线(48)的横向孔(241)，所述预控制阀元件(24)的横向孔(241)通到所述主阀元件(12)的垂直于所述罐装置(1)的纵轴线(48)布置的横向孔(121)中，其中，携动元件(66)至少部分地布置在所述预控制阀元件的横向孔中和在所述主阀元件的横向孔中。

技术研发人员：U·沙伊希
受保护的技术使用者：罗伯特·博世有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13