WO2020237274A1 - Kombinationsventil - Google Patents

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WO2020237274A1
WO2020237274A1 PCT/AT2020/060215 AT2020060215W WO2020237274A1 WO 2020237274 A1 WO2020237274 A1 WO 2020237274A1 AT 2020060215 W AT2020060215 W AT 2020060215W WO 2020237274 A1 WO2020237274 A1 WO 2020237274A1
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flow
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Andreas Zieger
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Andreas Zieger
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    • F16K39/02—Devices for relieving the pressure on the sealing faces for lift valves
    • F16K39/024—Devices for relieving the pressure on the sealing faces for lift valves using an auxiliary valve on the main valve

Definitions

  • the invention relates to a combination valve comprising an electromagnetic shut-off valve and a pipe burst protection device for gases and / or liquids according to the preamble of claim 1.
  • Container valves for pressurized gas containers for storing gaseous fuels such as Natural gas or hydrogen are among others with an electromagnetic shut-off valve, a pipe rupture protection device, a manual shut-off valve, a manual drain valve and a temperature-controlled safety valve (TPRD), whereby the
  • Electromagnetic shut-off valve at least opens the extraction path in the energized state or closes it in the de-energized state, the pipe rupture safety device prevents container access in the case of large withdrawal quantities, e.g. a broken pipe, the manual shut-off valve closes the container access during refueling and removal, the manual drain valve opens the container access for emergency emptying and the temperature-controlled one
  • Safety valve a container access at high temperatures, e.g. opens in a fire.
  • DE102016008107 discloses a separate component for each function, i.e. the electromagnetic shut-off valve, the pipe burst safety device, the manual shut-off valve, the manual drain valve and the temperature-controlled safety valve are included as an independent component
  • EP01235012 discloses a direct switching valve, US6142128 a pilot operated valve with connection between armature and sealing body, DE 24 39271 a pilot operated valve with a movable counter pole and DE19533400 a pilot operated valve with an opening spring.
  • the common goal of the different designs is to open the flow path with low power consumption and to provide a specific flow cross section with a low pressure drop.
  • mechanical pipe burst protection devices are i.a. known from EP1533551 or WO02 / 084423 and consist of a closure body and a hold-open spring, which the closure body in
  • the flow path closes automatically at a fixed flow rate at which the closing force is greater than the opening force of the hold-open spring due to the pressure drop in the flow through and / or around the flow.
  • Such electrified pipe burst protection devices are i.a. from DE2553011A1 or
  • JP2005147255A known and consist of a closure body, an opening spring and an electromagnet for influencing the position of the closure body.
  • the object of the invention is to create a combination valve that
  • the task is made by a combination valve from an electromagnetic
  • the combination valve according to the invention is designed as an indirectly controlled electromagnetic valve and comprises an inlet and an outlet, between which a first flow path is defined, a sealing surface arranged in the first flow path, a sealing body movable between an open position and a closed position with a main seat and a pilot seat between where a pilot bore is defined as a second flow path, a closing spring, an armature with a sealing surface and a solenoid.
  • the sealing body In the closed position, the sealing body is designed to close the first flow path by contacting the main seat on the sealing surface and to close the second flow path by contacting the sealing surface on the pilot seat.
  • the main seat In the open position, the main seat is at a distance from the sealing surface.
  • the armature is arranged between the closing spring and the sealing body, and the closing spring is for this purpose
  • the combination valve comprises an opening spring which is designed to press the sealing body into the open position by means of a spring force, the closing spring having a higher spring force than the opening spring.
  • the spring force of the opening spring is set so that the pressure drop at a specified flow of the medium in the first flow path presses the sealing body from the open position into the closed position against the spring force of the opening spring, the second flow path being opened in the closed position when the armature is tightened.
  • This embodiment of the combination valve according to the invention creates both an indirectly controlled electromagnetic valve on the one hand and both a pipe burst safety device and a reset function of the pipe burst safety device on the other hand.
  • the electrified pipe burst safety devices mentioned at the beginning are direct switching valves, i.e. there is only one flow path from the inlet side to the outlet side with a valve seat.
  • the position of the armature directly influences the position of the sealing body.
  • Pipe rupture protection and / or in a closed position with a closed, i.e. triggered pipe rupture protection can be brought.
  • the sealing body of some of the known valves can after activation of the pipe rupture protection, i. after closing the flow path as a result of a pressure drop and after a broken pipe has been repaired, do not return to the open position independently, since after closing the
  • a direct switching valve has a very simple structure and is used for small
  • Valve sizes and / or used with low pressure differences The space required and the electrical power consumption of a directly switching valve increase with the valve size and with the differential pressure, so that at higher pressures, indirectly switching valves are used without exception.
  • the electromagnet opens not the first flow path, but first a second flow path with a very small valve size and thus a low electrical power consumption (and size). According to the invention, via the second flow path (ie the
  • the medium flows from the inlet to the outlet and compensates for any pressure difference on the sealing body.
  • the main seat can subsequently be opened, this opening process being carried out by the armature or by a spring or by a differential pressure.
  • the task of the pipe rupture protection device is to close the flow path in the event of a rupture of a component (e.g. a pipe) located downstream of the valve seat in the direction of flow, so that no more medium can flow out of the upstream container.
  • a component e.g. a pipe
  • the pressure difference between the inlet and the outlet presses the sealing body onto the valve seat and ensures sufficient tightness.
  • the damaged area must first be repaired with a mechanical pipe burst safety device and then the pressure must be increased from the outlet side until the mechanical pipe burst safety device is shortly before the pressure equilibrium between the outlet and the inlet is reached
  • Opening spring is opened again (this process is referred to as "reset” or “reset”).
  • the mechanical pipe burst protection reacts to any pressure drop, e.g. also to a strong acceleration of the flow, as often occurs in a tank system for a motor vehicle.
  • the reset process is very complex and cannot be carried out by the operator of a motor vehicle.
  • the present invention basically provides an electromagnetic valve in which a mechanical pipe rupture safety device is also installed. This valve is for
  • Pipe rupture protection can be integrated without additional equipment, by only coordinating the opening force of the spring with the closing force of the pressure drop generated during flow so that the valve closes at a certain flow rate (and a certain pressure drop associated with it). No additional components or sealing surfaces that are complex to machine are required.
  • the first flow path preferably runs along the sealing body and optionally through the armature and / or the opening spring.
  • pilot bore has sections with different diameters, there is the advantage of an easily adjustable flow and weight savings if the majority of the pilot bore has a large diameter and only a short section has the small diameter necessary for setting the flow.
  • a section of the second flow path is through a free space between the sealing body and a housing of the electromagnetic shut-off valve surrounding the sealing body, or through a groove extending on the outside of the sealing body or through a bore extending inside the sealing body is formed.
  • the sealing body can flow around and / or through a device arranged in the first flow path
  • the armature in order to generate / increase the pressure drop from the inlet to the outlet, is provided with a pressure drop surface arranged in the first flow path and / or through which there is flow.
  • the opening spring is arranged in the first flow path and designed to generate a pressure drop. This embodiment of the invention also increases the pressure drop from the inlet to the outlet.
  • a section of the first flow path is through the housing of the electromagnetic Shut-off valve and / or defined by a container valve housing, the section of the first flow path preferably being shaped in such a way that it generates a pressure drop from the inlet to the outlet.
  • the opening spring is an elastic component made of metal, polymer or elastomer or a resilient section on the sealing body.
  • Fig. 1 shows a possible embodiment of the combination valve in the closed state
  • Fig. 2 shows a possible embodiment of the combination valve in the open state
  • Fig. 3 shows a possible embodiment of the combination valve in the event of a pipe rupture shortly before the sealing body is closed
  • Fig. 5 shows a further possible embodiment of the combination valve in
  • Fig. 6 shows a further possible embodiment of the combination valve in
  • FIG. 1 shows a possible embodiment of the combination valve (100) as a screw-in screwdriver with a pressure-bearing housing in the closed state in a section of a
  • Container valve housing (1) including an inlet (2) for supplying the gas from a
  • an electromagnetic shut-off valve (5) with a pressure-bearing housing (7) including a spring support (8) to support the opening spring (9), an opening spring (9) to lift the sealing body (4) from the housing (1) under suitable pressure conditions on the Sealing body (4), an axially movable sealing body (4) including a main seat (10) for sealing against the sealing surface (3) in the housing (1), a pilot seat (11) for
  • Spring support (16) to support the opening spring (9), as well as an axially movable armature (13) with a sealing surface (12) for sealing against the pilot seat (11), a closing spring (17) for closing the electromagnetic shut-off valve (5) when de-energized State, an immovable opposite pole (18) as a counterpart to the armature (13), a magnetic yoke (19) for closing the magnetic circuit and a
  • Magnet coil (20) for generating the electromagnetic field.
  • Sealing body (4) with its main seat (10) against the sealing surface (3) of the housing (1) and thus closes the two flow paths between the inlet (2) and the outlet (6), i.e. closes the first flow path between the main seat (10) of the sealing body (4) and the sealing surface (3) of the housing (1) and the second flow path via the
  • the sealing effect is improved by the differential pressure on the sealing body (4) and armature (13).
  • the opening spring (9) lifts the sealing body (4) from the sealing surface (3) in the housing ( 1) and opens the main seat (10) of the electromagnetic valve (5) as shown in FIG.
  • the flow around the sealing body (4) causes a pressure drop in the flow limiter, mainly at the pressure drop surface (15) around which the flow is flowing
  • Fig. S pushes in the axial direction to the sealing surface (S) in the housing (1).
  • Fig. 5 shows a further possible embodiment of the combination valve (100) as an inline variant without a pressure-bearing housing in the closed state with an inner
  • the pressure drop at the armature (13) is caused by the flow deflection when flowing through the holes in the armature (13), which act as pressure drop surfaces (15b).
  • the pressure drop at the sealing element (4) is caused by the flow against the pressure drop surface (15a) as the rear edge of the sealing element (4), by the flow deflection when flowing through the external grooves of the sealing element (4), which act as pressure drop surfaces (15), and by the flow deflection when passing through or flow around the opening spring (9), which acts as a pressure drop surface (15c).
  • Fig. 6 shows a further possible embodiment of the combination valve (100) as a screw-in screwdriver with pressure-bearing housing (7) in the closed state, the housing (7) of the electromagnetic valve (5) sealing against the housing (1) and the sealing body (4) with its main seat (10) seals against the sealing surface (3) in the housing (7).
  • the sealing body (4) is guided in the armature (13), resilient sections on the sealing body (4) acting as an opening spring (9a) in conjunction with a conical receiving bore (22) in the armature (13) as a spring support (8a).
  • the gap between the housing (7) and the sealing body (4) forms the pressure drop surface (15) around which the flow flows to generate the pressure drop.
  • the first flow rate corresponds to the nominal flow rate of the open electromagnetic valve (5).
  • the second flow rate is greatly reduced compared to the first flow rate, but is high enough to prevent the pipe rupture when the valve is closed downstream
  • Reset flow path i.e. the pressure ratios between the inlet (S) and the outlet (4) via the pilot bore (14) at downstream
  • the closing point of the pipe burst safety device is determined by the force of the opening spring (9) and the design of the flow path between the inlet (2) and the outlet (6) to generate the required pressure drop at a defined flow rate.
  • a pressure drop is essential for the function of the pipe rupture protection when flow around and / or through the electromagnetic valve (5) or when flow around and / or through individual components of the electromagnetic valve (5) between the inlet (2) and the outlet (6) by flow deflection and / or
  • Sealing body (4) takes place by deflecting the flow and / or accelerating the flow when the flow passes through all the extensive surfaces of the flow path between the inlet (2) and the outlet (6), i.e. the pressure drop for moving and / or closing the sealing body (4) and / or the armature (IS) can optionally be achieved by deflecting the flow and / or accelerating the flow on the pressure drop surface (15) on the outside or grooves of the sealing body (4) and / or the Anchor (13)
  • Flow acceleration can be generated on a component that is mechanically and / or fluidly connected to the sealing body (4) and / or the armature (13) and / or the opening spring (9).
  • the sealing body (4) and / or the armature (13) and / or the housing (7) and other parts of the electromagnetic valve (5) are made in one or more parts.
  • the opening spring (9) is optionally arranged between the sealing body (4) and the armature (13) or between the sealing body (4) and the housing (1) or between the sealing body (4) and the housing (7).
  • the opening spring (9) is optionally a spiral spring,
  • Diaphragm spring, plate spring or spiral spring made of a suitable material, a resilient polymer or elastomer component or the like, with a compression spring or a tension spring is possible.
  • several opening springs (9) can be used. The opening spring (9) is optionally protected against the flow around or through it.
  • the opening spring (9) is preferably designed in interaction with the pressure drop surface (15) around which the flow is flowing, including the flow path, so that the pipe rupture safety device is activated at 1.5 times the nominal amount at the minimum operating pressure and the sealing body (4) of the electromagnetic shut-off valve (5) closes.

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Abstract

Ein Kombinationsventil (100) aus elektromagnetischem Absperrventil (5) und integrierter Rohrbruchsicherung umfasst einen Zulauf (2) und einen Ablauf (6), zwischen denen ein erster Strömungspfad definiert ist, eine im ersten Strömungspfad angeordnete Dichtfläche (3), einen beweglichen Dichtkörper (4) mit einem Hauptsitz (10) und einem Vorsteuersitz (11), zwischen denen eine Vorsteuerbohrung (14) als zweiter Strömungspfad definiert ist, eine Schließfeder (17), einen Anker (13) mit einer Dichtfläche (12) und eine Magnetspule (20). Der Dichtkörper (4) verschließt in der Schließposition durch Anlagern des Hauptsitzes (10) an der Dichtfläche (3) den ersten Strömungspfad und durch Anlagern der Dichtfläche (12) am Vorsteuersitz (12) den zweiten Strömungspfad. Der Anker (13) ist zwischen der Schließfeder (17) und dem Dichtkörper (4) angeordnet. Die Schließfeder (17) drückt die Dichtfläche (12) des Ankers (13) gegen den Vorsteuersitz (14) des Dichtkörpers (4) und den Hauptsitz (10) des Dichtkörpers (4) gegen die Dichtfläche (3). Eine Öffnungsfeder (9) drückt den Dichtkörper (4) in die Offenposition.

Description

Kombinationsventil
Die Erfindung betrifft ein Kombinationsventil aus einem elektromagnetischen Absperrventil und einer Rohrbruchsicherung für Gase und/oder Flüssigkeiten nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Behälterventile für Druckgasbehälter zur Speicherung von gasförmigen Kraftstoffen wie z.B. Erdgas oder Wasserstoff sind u.a. mit einem elektromagnetischen Absperrventil, einer Rohrbruchsicherung, einem manuellen Absperrventil, einem manuellen Entleerventil und einem temperaturgesteuerten Sicherheitsventil (TPRD) ausgeführt, wobei das
elektromagnetische Absperrventil zumindest den Entnahmepfad im bestromten Zustand öffnet oder stromlos verschließt, die Rohrbruchsicherung den Behälterzugang bei großen Entnahmemengen wie z.B. einem Rohrabriss verschließt, das manuelle Absperrventil den Behälterzugang bei der Betankung und Entnahme verschließt, das manuelle Entleerventil den Behälterzugang für die Notentleerung öffnet und das temperaturgesteuerte
Sicherheitsventil einen Behälterzugang bei hohen Temperaturen wie z.B. bei einem Feuer öffnet.
Derartige Behälterventile sind u.a. aus DE102016008107 bekannt: DE102016008107 offenbart für jede Funktion ein eigenes Bauteil, d.h. das elektromagnetische Absperrventil, die Rohrbruchsicherung, das manuelle Absperrventil, das manuelle Entleerventil und das temperaturgesteuerten Sicherheitsventil sind als eigenständiges Bauteil mit
entsprechendem Aufwand für Einzelteilfertigung und Montage ausgeführt. Derartige elektromagnetische Absperrventile sind u.a. aus EP01235012, US6142128, DE2439271 oder DE19533400 bekannt: EP01235012 offenbart ein direktschaltendes Ventil, US6142128 ein vorgesteuertes Ventil mit Verbindung zwischen Ankers und Dichtkörper, DE 24 39271 ein vorgesteuertes Ventil mit einem beweglichen Gegenpol und DE19533400 ein vorgesteuertes Ventil mit Öffnungsfeder. Gemeinsames Ziel der unterschiedlichen Konstruktionen ist es, den Strömungspfad mit geringer Leistungsaufnahme zu öffnen und einen bestimmten Strömungsquerschnitt mit geringem Druckabfall bereitzustellen. Derartige mechanische Rohrbruchsicherungen sind u.a. aus EP1533551 oder WO02/084423 bekannt und bestehen aus einem Verschlusskörper und einer Offenhaltefeder, die den Verschlusskörper im
Normalbetrieb gegen den bei der Durch- und/oder Umströmung infolge Strömungsumlenkung auftretenden Druckabfall in der geöffneten Position hält, den
Strömungspfad aber bei einer festgelegten Durchflussrate, bei der die Schließkraft infolge des Druckabfalles bei der Durch- und/oder Umströmung größer als die Öffnungskraft der Offenhaltefeder ist, automatisch verschließt.
Derartige elektrifizierte Rohrbruchsicherungen sind u.a. aus DE2553011A1 oder
JP2005147255A bekannt und bestehen aus einem Verschlusskörper, einer Öffnungsfeder und einem Elektromagnet zur Lagebeeinflussung des Verschlusskörpers.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Kombinationsventils, das das
elektromagnetische Absperrventil und die mechanische Rohrbruchsicherung mit
zuverlässigen Einzelfunktionen in einfacher Bauweise und auf kleinem Bauraum in einer Baugruppe zusammenführt.
Die Aufgabe wird durch ein Kombinationsventil aus einem elektromagnetischen
Absperrventil und einer in das elektromagnetische Absperrventil integrierten
Rohrbruchsicherung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Das erfindungsgemäße Kombinationsventil ist als indirekt gesteuertes elektromagnetisches Ventil ausgebildet und umfasst einen Zulauf und einen Ablauf, zwischen denen ein erster Strömungspfad definiert ist, eine im ersten Strömungspfad angeordnete Dichtfläche, einen zwischen einer Offenposition und einer Schließposition beweglichen Dichtkörper mit einem Hauptsitz und einem Vorsteuersitz, zwischen denen eine Vorsteuerbohrung als zweiter Strömungspfad definiert ist, eine Schließfeder, einen Anker mit einer Dichtfläche und eine Magnetspule. Der Dichtkörper ist dazu ausgebildet in der Schließposition durch Anlagern des Hauptsitzes an der Dichtfläche den ersten Strömungspfad zu verschließen und durch Anlagern der Dichtfläche am Vorsteuersitz den zweiten Strömungspfad zu verschließen. In der Offenposition ist der Hauptsitz von der Dichtfläche beabstandet. Der Anker ist zwischen der Schließfeder und dem Dichtkörper angeordnet, und die Schließfeder ist dazu
ausgebildet, mittels einer Federkraft die Dichtfläche des Ankers gegen den Vorsteuersitz des Dichtkörpers und den Hauptsitz des Dichtkörpers gegen die Dichtfläche zu drücken. Die Magnetspule ist dazu ausgebildet, den Anker entgegen der Federkraft der Schließfeder anzuziehen. Das Kombinationsventil umfasst eine Öffnungsfeder, welche dazu ausgebildet ist, mittels einer Federkraft den Dichtkörper in die Offenposition zu drücken, wobei die Schließfeder eine höhere Federkraft als die Öffnungsfeder aufweist. Im ersten Strömungspfad befindliche Teile des elektromagnetischen Absperrventils sind so geformt, dass sie eine Strömungsumlenkung und/oder Strömungsbeschleunigung des darin strömenden Mediums und daraus resultierend einen Druckabfall vom Zulauf zum Ablauf hin generieren. Die Federkraft der Öffnungsfeder ist so eingestellt, dass der Druckabfall bei einem festgelegten Durchfluss des Mediums im ersten Strömungspfad den Dichtkörper entgegen der Federkraft der Öffnungsfeder von der Offenposition in die Schließposition drückt, wobei in der Schließposition bei angezogenem Anker der zweite Strömungspfad geöffnet ist.
Durch diese Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kombinationsventils wird einerseits sowohl ein indirekt gesteuertes elektromagnetisches Ventil geschaffen und andererseits sowohl eine Rohrbruchsicherung als auch eine Reset-Funktion der Rohrbruchsicherung verwirklicht.
Die eingangs genannten elektrifizierten Rohrbruchsicherungen sind direkt schaltende Ventile, d.h. es gibt nur einen Strömungspfad von der Zulaufseite zur Ablaufseite mit einem Ventilsitz. Die Lage des Ankers beeinflusst unmittelbar die Lage des Dichtkörpers. Einige der eingangs genannten Ventile weisen mechanische Rohrbruchsicherungen auf, die durch Hinzufügen eines Elektromagneten in eine Arbeitsposition mit einer arbeitsfähigen
Rohrbruchsicherung und/oder in eine Verschlussposition mit einer geschlossenen, d.h. ausgelösten Rohrbruchsicherung gebracht werden können. Der Dichtkörper von einigen der bekannten Ventile kann nach Aktivierung der Rohrbruchsicherung, d.h. nach Verschließen des Strömungspfades infolge eines Druckabfalls und nach repariertem Rohrbruch, nicht selbständig in die Offenposition zurückkehren, da nach dem Verschließen des
Strömungspfades kein Medium mehr vom Zulauf zum Ablauf fließen und dadurch der Differenzdruck am Dichtkörper nicht abgebaut werden kann. Nur der Elektromagnet oder ein auf der Ablaufseite aufgebrachter Druck kann den Dichtkörper teils mit Unterstützung einer Öffnungsfeder in die Offenposition bewegen.
Ein direkt schaltendes Ventil hat einen sehr einfachen Aufbau und wird bei kleinen
Ventilgrößen und/oder bei geringen Druckdifferenzen eingesetzt. Der Raumbedarf und die elektrische Leistungsaufnahme eines direkt schaltenden Ventils steigen mit der Ventilgröße und mit dem Differenzdruck, sodass bei höheren Drücken ausnahmslos indirekt schaltende Ventile eingesetzt werden. Bei einem indirekt schaltenden Ventil öffnet der Elektromagnet nicht den ersten Strömungspfad, sondern zuerst einen zweiten Strömungspfad mit einer sehr kleinen Ventilgröße und somit einer geringen elektrischen Leistungsaufnahme (und Baugröße). Gemäß der Erfindung kann über den zweiten Strömungspfad (d.h. die
Vorsteuerbohrung des Dichtkörpers) im geöffneten Zustand des Ventils (d.h. bei bestromter Magnetspule) Medium vom Zulauf zum Ablauf strömen und eine vorhandene Druckdifferenz am Dichtkörper ausgleichen. Bei (beinahe ausgeglichener) Druckdifferenz kann in weiterer Folge der Hauptsitz geöffnet werden, wobei dieser Öffnungsvorgang durch den Anker oder durch eine Feder oder durch einen Differenzdruck erfolgen kann.
Die Aufgabe der Rohrbruchsicherung ist das Verschließen des Strömungspfades bei einem Bruch eines in Strömungsrichtung nach dem Ventilsitz liegenden Bauteiles (z.B. eines Rohres), sodass kein Medium mehr aus dem stromaufwärtigen Behälter ausströmen kann. Die Druckdifferenz zwischen dem Zulauf und dem Ablauf (bei einem Rohrbruch ist das der Umgebungsdruck) drückt den Dichtkörper auf den Ventilsitz und sorgt für eine ausreichende Dichtheit. Zur Entleerung des Behälters nach der Aktivierung der Rohrbruchsicherung muss bei einer mechanischen Rohrbruchsicherung zuerst die Schadensstelle repariert und danach von der Ablaufseite her der Druck erhöht werden, bis die mechanische Rohrbruchsicherung kurz vor dem Erreichen der Druckgleichheit zwischen Ablauf und Zulauf durch die
Öffnungsfeder wieder geöffnet wird (dieser Vorgang wird als„zurücksetzen" oder„reset" bezeichnet). Die mechanische Rohrbruchsicherung reagiert auf jeden Druckabfall, u.a. auch auf eine starke Beschleunigung der Strömung, wie sie häufig in einem Tanksystem für ein Kraftfahrzeug auftritt. Der reset-Vorgang ist sehr aufwendig und für den Betreiber eines Kraftfahrzeuges nicht ausführbar.
Die vorliegende Erfindung stellt grundsätzlich ein elektromagnetisches Ventil bereit, in das zusätzlich eine mechanische Rohrbruchsicherung eingebaut ist. Dieses Ventil ist für
Hochdruckanwendung vorgesehen, weshalb aufgrund der Baugröße nur ein indirekt schaltendes Ventil in Frage kommt. Erfindung wurde ein indirekt schaltendes Ventil mit einer Öffnungsfeder gewählt, wobei der (im Normalfall nicht gewollte) Druckabfall bei der Durchströmung in Schließrichtung durch eine geeignete Umlenkung und/oder
Durchströmung erhöht wird. Da das indirekt schaltende Ventil über eine kleine Bohrung zum Druckausgleich über die Vorsteuerbohrung verfügt, kann diese vorhandene Bohrung zum Zurücksetzen verwendet werden. In das erfindungsgemäße indirekt schaltende elektromagnetische Ventil mit Federvorsteuerung konnte die Funktion der
Rohrbruchsicherung ohne zusätzlichen apparativen Aufwand integriert werden, indem nur die Öffnungskraft der Feder so mit der Schließkraft des bei der Durchströmung erzeugten Druckabfalls abgestimmt wird, dass das Ventil bei einem bestimmten Durchflusswert (und damit verbunden einem bestimmten Druckabfall) schließt. Es sind keine zusätzlichen Bauteile oder aufwendig zu bearbeitende Dichtflächen erforderlich.
Vorzugsweise verläuft der erste Strömungspfad entlang des Dichtkörpers und optional durch den Anker und/oder die Öffnungsfeder.
Wenn die Vorsteuerbohrung Abschnitte mit unterschiedlichen Durchmessern aufweist, so ergibt sich der Vorteil einer gut einstellbaren Durchströmung und einer Gewichtsersparnis, wenn der überwiegende Teil der Vorsteuerbohrung einen großen Durchmesser aufweist und nur ein kurzer Abschnitt den für die Einstellung der Durchströmung notwendigen kleinen Durchmesser besitzt.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kombinationsventils ist ein Abschnitt des zweiten Strömungspfads durch einen Freiraum zwischen dem Dichtkörper und einem den Dichtkörper umgebenden Gehäuse des elektromagnetischen Absperrventils, oder durch eine sich an der Außenseite des Dichtkörpers erstreckende Nut oder durch eine sich im Inneren des Dichtkörpers erstreckende Bohrung gebildet ist.
Zur Erzeugung/Erhöhung des Druckabfalls vom Zulauf zum Ablauf kann der Dichtkörper mit einer im ersten Strömungspfad angeordneten um- und/oder durchströmten
Druckabfallfläche versehen sein.
In einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kombinationsventils ist zur Erzeugung/Erhöhung des Druckabfalls vom Zulauf zum Ablauf der Anker mit einer im ersten Strömungspfad angeordneten um- und/oder durchströmten Druckabfallfläche versehen.
In wiederum einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kombinationsventils ist die Öffnungsfeder im ersten Strömungspfad angeordnet und dazu ausgebildet, einen Druckabfall zu generieren. Auch durch diese Ausführungsform der Erfindung wird der Druckabfall vom Zulauf zum Ablauf erhöht.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kombinationsventils ist ein Abschnitt des ersten Strömungspfads durch das Gehäuse des elektromagnetischen Absperrventils und/oder durch ein Behälterventilgehäuse definiert, wobei vorzugsweise der Abschnitt des ersten Strömungspfads so geformt ist, dass er einen Druckabfall vom Zulauf zum Ablauf hin generiert.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kombinationsventils ist die Öffnungsfeder ein elastisches Bauteil aus Metall, Polymer oder Elastomer oder ein federnder Abschnitt am Dichtkörper. Der Vorteil dieser Ausführungen liegt in hoher
Funktionsverlässlichkeit und geringen Herstellungskosten, insbesondere wenn der federnde Abschnitt am Dichtkörper ausgebildet ist.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung möglicher Ausführungsformen und anhand der Zeichnungen.
Fig. 1 zeigt eine mögliche Ausführungsform des Kombinationsventils im geschlossenen Zustand
Fig. 2 zeigt eine mögliche Ausführungsform des Kombinationsventils im geöffneten Zustand
Fig. 3 zeigt eine mögliche Ausführungsform des Kombinationsventils bei einem Rohrbruch kurz vor dem Schließen des Dichtkörpers
Fig. 4 zeigt eine mögliche Ausführungsform des Kombinationsventils mit verschlossenem Dichtkörper nach einem Rohrbruch.
Fig. 5 zeigt eine weitere mögliche Ausführungsform des Kombinationsventils im
geschlossenen Zustand.
Fig. 6 zeigt eine weitere mögliche Ausführungsform des Kombinationsventils im
geschlossenen Zustand.
Fig. 1 zeigt eine mögliche Ausführungsform des Kombinationsventils (100) als Einschrauber mit drucktragendem Gehäuse im geschlossenen Zustand in einem Ausschnitt eines
Behälterventil-Gehäuses (1) samt einem Zulauf (2) zur Zufuhr des Gases aus einem
Speicherbehälter, einer Dichtfläche (3) zur Abdichtung gegen den Dichtkörper (4) des elektromagnetischen Absperrventils (5) und einem Ablauf (6) zur Abfuhr des Gases. Weiters ein elektromagnetisches Absperrventil (5) mit drucktragendem Gehäuse (7) samt einer Federabstützung (8) zur Abstützung der Öffnungsfeder (9), einer Öffnungsfeder (9) zum Anheben des Dichtkörpers (4) vom Gehäuse (1) bei geeigneten Druckverhältnissen am Dichtkörper (4), einem axial beweglichen Dichtkörper (4) samt einem Hauptsitz (10) zur Abdichtung gegen die Dichtfläche (3) im Gehäuse (1), einem Vorsteuersitz (11) zur
Abdichtung gegen eine Dichtfläche (12) am Anker (13) mit einer Vorsteuerbohrung (14) als interne Verbindung zwischen dem Vorsteuersitz (11) und dem Hauptsitz (10) , einer umströmten Druckabfallfläche (15) als Durchflussbegrenzer zur Erzeugung eines
Druckabfalles bei der Durchströmung vom Zulauf (2) zum Ablauf (6) und einer
Federabstützung (16) zur Abstützung der Öffnungsfeder (9), sowie einem axial beweglichen Anker (13) mit einer Dichtfläche (12) zur Abdichtung gegen den Vorsteuersitz (11), einer Schließfeder (17) zum Schließen des elektromagnetischen Absperrventils (5) im stromlosen Zustand, einem unbeweglichen Gegenpol (18) als Gegenstück zum Anker (13), einem magnetischen Rückschluss (19) zum Schließen des magnetischen Kreises und einer
Magnetspule (20) zur Erzeugung des elektromagnetischen Feldes.
Gemäß Fig. 1 drückt im geschlossenen Zustand bei unbestromter Magnetspule (20) die Schließfeder (17) entgegen der Kraft der Öffnungsfeder (9) den Anker (13) mit seiner Dichtfläche (12) gegen den Vorsteuersitz (11) des Dichtkörpers (4) und somit den
Dichtkörpers (4) mit seinem Hauptsitz (10) gegen die Dichtfläche (3) des Gehäuses (1) und verschließt somit die beiden Strömungspfade zwischen dem Zulauf (2) und dem Ablauf (6), d.h. verschließt den ersten Strömungspfad zwischen dem Hauptsitz (10) des Dichtkörpers (4) und der Dichtfläche (3) des Gehäuses (1) und den zweiten Strömungspfad über die
Vorsteuerbohrung (14) zwischen dem Vorsteuersitz (11) des Dichtkörpers (4) und der Dichtfläche (12) des Ankers (13). Die Dichtwirkung wird hierbei durch den Differenzdruck am Dichtkörper (4) und Anker (13) verbessert.
Bei bestromter Magnetspule (20) zieht die Magnetkraft den Anker (13) in axialer Richtung entgegen der Kraft der Schließfeder (17) zum Gegenpol (18) und hebt den Anker (13) mit seiner Dichtfläche (12) vom Vorsteuersitz (11) des Dichtkörpers (4) ab, bis der Anker (13) am Gegenpol (18) anliegt. In diesem Betriebszustand ist der Vorsteuersitz (11) geöffnet, Gas strömt vom Zulauf (2) über die Vorsteuerbohrung (14) zum Ablauf (6) und verringert die Druckdifferenz am Dichtkörper (4), wenn der Entnahmepfad stromabwärts verschlossen ist. Wenn die Differenz aus der Schließkraft am Dichtkörper (4) infolge der Druckdifferenz am Dichtkörper (4) und der Kraft der Öffnungsfeder (9) Null ist, hebt die Öffnungsfeder (9) den Dichtkörper (4) von der Dichtfläche (3) im Gehäuse (1) ab und öffnet gemäß Fig. 2 den Hauptsitz (10) des elektromagnetischen Ventils (5). Bei geöffnetem Ventil entsteht durch die Umströmung des Dichtkörpers (4) hauptsächlich an der umströmten Druckabfallfläche (15) als Durchflussbegrenzer ein Druckabfall in
Strömungsrichtung am Dichtkörper (4) und erzeugt somit eine axial wirkende Schließkraft, die entgegen der Öffnungskraft der Öffnungsfeder (9) wirkt und den Dichtkörper (4) gern.
Fig. S in axialer Richtung zur Dichtfläche (S) im Gehäuse (1) drückt.
Infolge des verringerten Abstandes zwischen Dichtkörper (4) und Dichtfläche (S) steigt der Druckabfall in Strömungsrichtung weiter an bis die Schließkraft aus der Differenzdruck am Dichtkörper (4) größer als die Öffnungskraft der Öffnungsfeder (9) ist, den Dichtkörper (4) gegen die Dichtfläche (S) im Gehäuse (1) drückt und somit den Hauptsitz (10) des
elektromagnetischen Absperrventils gern. Fig. 4 schließt. In diesem Betriebszustand ist vorerst der Vorsteuersitz (11) weiterhin geöffnet und wirkt als Reset-Funktion der
Rohrbruchsicherung. Bei Bedarf wird der Vorsteuersitz (11) des elektromagnetischen Ventils (5) durch Unterbrechen der Stromversorgung zur Magnetspule (20) verschlossen.
Fig. 5 zeigt eine weitere mögliche Ausführungsform des Kombinationsventils (100) als Inline- Variante ohne drucktragendes Gehäuse im geschlossenem Zustand mit innerer
Durchströmung des Ankers (13), des Dichtkörpers (4) und der Öffnungsfeder (9), die sich am Gehäuse (1) abstützt. Der Druckabfall am Anker (13) entsteht durch Strömungsumlenkung beim Durchströmen der Bohrungen des Ankers (13), die als Druckabfallflächen (15b) wirken. Der Druckabfall am Dichtelement (4) entsteht durch Anströmung der Druckabfallfläche (15a) als Hinterkante des Dichtelements (4), durch Strömungsumlenkung beim Durchströmen der außenliegenden Nuten des Dichtelements (4), die als Druckabfallflächen (15) wirken und durch die Strömungsumlenkung beim Durch- bzw. Umströmen der Öffnungsfeder (9), die als Druckabfallfläche (15c) wirkt.
Fig. 6 zeigt eine weitere mögliche Ausführungsform des Kombinationsventils (100) als Einschrauber mit drucktragendem Gehäuse (7) im geschlossenen Zustand, wobei das Gehäuse (7) des elektromagnetischen Ventils (5) gegen da Gehäuse (1) dichtet und der Dichtkörper (4) mit seinem Hauptsitz (10) gegen die Dichtfläche (3) im Gehäuse (7) dichtet. Der Dichtkörper (4) ist im Anker (13) geführt, wobei federnde Abschnitte am Dichtkörper (4) als Öffnungsfeder (9a) im Zusammenspiel mit einer konischer Aufnahmebohrung (22) des Ankers (13) als Federabstützung (8a) wirken. Der Spalt zwischen dem Gehäuse (7) und dem Dichtkörper (4) bildet die umströmte Druckabfallfläche (15) zur Erzeugung des Druckabfalles. Zwischen dem Dichtkörper (4) und dem Anker (13) besteht keine mechanische Verbindung, und der Dichtkörper (4) kann sich in axialer Richtung entsprechend den vorherrschenden Druckverhältnissen bzw. Strömungskräften, der Kraft der Öffnungsfeder (9) und dem
Zustand der Magnetspule (20) (bestromt oder unbestromt mit zugehöriger Lage des Ankers (IS)) bewegen und eine ersten Endlage bei geöffnetem Hauptsitz (10) und geöffnetem Vorsteuersitz (11) mit einer ersten Durchflussrate, eine zweite Endlage bei geschlossenem Hauptsitz (10) und geöffnetem Vorsteuersitz (11) mit einer zweiten Durchflussrate, eine zweite Endlage bei geschlossenem Hauptsitz (10) und geschlossenem Vorsteuersitz (11) mit einer dritten Durchflussrate sowie beliebige Lagen mit zugehöriger Durchflussrate zwischen der ersten und der zweiten Endlage in Abhängigkeit der Kraftverhältnisse (resultierende Kraft aus der Schließkraft am Dichtkörper (4) infolge der Druckdifferenz am Dichtkörper (4) und der Kraft der Öffnungsfeder (9) am Dichtkörper (4)) einnehmen. Die erste Durchflussrate entspricht dem nominellen Durchfluss des geöffneten elektromagnetischen Ventils (5). Die zweite Durchflussrate ist gegenüber der ersten Durchflussrate stark reduziert, aber ausreichend hoch, um die Rohrbruchsicherung bei stromabwärts geschlossenem
Strömungspfad zurückzustellen (Reset-Funktion), d.h. die Druckverhältnisse zwischen dem Zulauf (S) und dem Ablauf (4) über die Vorsteuerbohrung (14) bei stromabwärts
geschlossenem Strömungspfad und offenem Vorsteuersitz (11) infolge bestromter
Magnetspule (20) anzugleichen, sodass die Öffnungsfeder (9) den Dichtkörper (4) vom Gehäuse (1) abhebt und den Strömungspfad zwischen dem Zulauf (2) und den Ablauf (6) wieder freigibt. Die dritte Durchflussrate bei geschlossenem elektromagnetischem Ventil (5) beträgt Null.
Der Schließpunkt der Rohrbruchsicherung wird durch die Kraft der Öffnungsfeder (9) und durch die Gestaltung des Strömungspfades zwischen dem Zulauf (2) und den Ablauf (6) zur Erzeugung des erforderlichen Druckabfalles bei einer definierten Durchflussmenge festgelegt. Wesentlich für die Funktion der Rohrbruchsicherung ist ein Druckabfall bei der Um- und/oder Durchströmung des elektromagnetischen Ventils (5) oder bei der Um- und/oder Durchströmung von einzelnen Komponenten des elektromagnetischen Ventils (5) zwischen dem Zulauf (2) und dem Ablauf (6) durch Strömungsumlenkung und/oder
Strömungsbeschleunigung, da die axial wirkende Schließkraft aus diesem Differenzdruck bei einem festgelegten Durchfluss den Dichtkörper (4) und/oder weitere Komponenten des elektromagnetischen Ventils (5) entgegen der Öffnungskraft der Öffnungsfeder (9) und je nach Ausführung entgegen der Magnetkraft von der Offenposition in die Schließposition bewegt. Der erforderliche Druckabfall zum Verschieben und/oder Schließen des
Dichtkörpers (4) erfolgt durch Strömungsumlenkung und/oder Strömungsbeschleunigung bei der Durchströmung aller umfassenden Flächen des Strömungspfades zwischen dem Zulauf (2) und den Ablauf (6), d.h. der Druckabfall zum Verschieben und/oder Schließen des Dichtkörpers (4) und/oder des Ankers (IS) kann wahlweise durch Strömungsumlenkung und/oder Strömungsbeschleunigung an der umströmten Druckabfallfläche (15) an der Außenseite oder Nuten des Dichtkörpers (4) und/oder des Ankers (13) , durch
Strömungsumlenkung und/oder Strömungsbeschleunigung in Bohrungen im Inneren des Dichtkörpers (4) und/oder des Ankers (13) , durch Strömungsumlenkung und/oder
Strömungsbeschleunigung beim Durchströmen der Öffnungsfeder (9), durch
Strömungsumlenkung und/oder Strömungsbeschleunigung im Gehäuse (1) z.B. durch konische Flächen, durch Strömungsumlenkung und/oder Strömungsbeschleunigung im Gehäuse (7) z.B. durch konische Flächen oder durch Strömungsumlenkung und/oder
Strömungsbeschleunigung an einem mit dem Dichtkörper (4) und/oder dem Anker (13) und/oder der Öffnungsfeder (9) in mechanischer und/oder fluidtechnischer Verbindung stehenden Bauteil erzeugt werden.
Ist die umströmte Druckabfallfläche (15) am Anker (13) ausgeführt, drückt der Anker (13) den Dichtkörper (4) gegen die Dichtfläche (3) im Gehäuse (1) und schließt somit den
Hauptsitz (10) und den Vorsteuersitz (11) des elektromagnetischen Absperrventils (5), wenn die Schließkraft aus dem Differenzdruck am Anker (13) infolge dem Druckabfall am Anker (13) in Strömungsrichtung größer als die resultieren Öffnungskraft aus der Öffnungskraft der Öffnungsfeder (9) und der Magnetkraft zwischen dem Anker (13) und dem Gegenpol (18) ist.
Wahlweise sind der Dichtkörper (4) und/oder der Anker (13) und/oder das Gehäuse (7) sowie andere Teile des elektromagnetischen Ventils (5) ein- oder mehrteilig ausgeführt.
Wahlweise ist die Öffnungsfeder (9) zwischen dem Dichtkörper (4) und dem Anker (13) oder zwischen dem Dichtkörper (4) und dem Gehäuse (1) oder zwischen dem Dichtkörper (4) und dem Gehäuse (7) angeordnet. Wahlweise ist die Öffnungsfeder (9) eine Spiralfeder,
Membranfeder, Tellerfeder oder Biegefeder aus geeignetem Werkstoff, ein federnder Polymer- oder Elastomerbauteil oder dergleichen, wobei eine Druckfeder oder eine Zugfeder möglich ist. Wahlweise werden mehrere Öffnungsfedern (9) eingesetzt. Wahlweise ist die Öffnungsfeder (9) vor der Um- oder Durchströmung geschützt.
Bevorzugt wird die Öffnungsfeder (9) im Zusammenspiel mit der ausgeführten umströmten Druckabfallfläche (15) samt Strömungspfad so ausgelegt, dass bei minimalem Betriebsdruck die Rohrbruchsicherung bei der 1,5-fachen Nennmenge aktiviert wird und den Dichtkörper (4) des elektromagnetischen Absperrventils (5) schließt.

Claims

Ansprüche:
1. Kombinationsventil (100) aus einem elektromagnetischen Absperrventil (5) und einer in das elektromagnetische Absperrventil (5) integrierten Rohrbruchsicherung,
wobei das Kombinationsventil (100) einen Zulauf (2) und einen Ablauf (6), zwischen denen ein erster Strömungspfad definiert ist, eine im ersten Strömungspfad angeordnete
Dichtfläche (S), einen zwischen einer Offenposition und einer Schließposition beweglichen Dichtkörper (4) mit einem Hauptsitz (10) und einem Vorsteuersitz (11), zwischen denen eine Vorsteuerbohrung (14) als zweiter Strömungspfad definiert ist, eine Schließfeder (17), einen Anker (IS) mit einer Dichtfläche (12) und eine Magnetspule (20) umfasst, wobei der
Dichtkörper (4) dazu ausgebildet ist, in der Schließposition durch Anlagern des Hauptsitzes (10) an der Dichtfläche (3) den ersten Strömungspfad zu verschließen, durch Anlagern der Dichtfläche (12) am Vorsteuersitz (11) den zweiten Strömungspfad zu verschließen und in der Offenposition der Hauptsitz (10) von der Dichtfläche (3) beabstandet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Anker (13) zwischen der Schließfeder (17) und dem Dichtkörper (4) angeordnet und die Schließfeder (17) dazu ausgebildet ist, mittels einer Federkraft die Dichtfläche (12) des Ankers (13) gegen den Vorsteuersitz (11) des Dichtkörpers (4) und den Hauptsitz (10) des Dichtkörpers (4) gegen die Dichtfläche (3) zu drücken, und die Magnetspule (20) dazu ausgebildet ist, den Anker (13) entgegen der Federkraft der Schließfeder (10) anzuziehen, wobei das Kombinationsventil (100) eine Öffnungsfeder (9) umfasst, welche dazu
ausgebildet ist, mittels einer Federkraft den Dichtkörper (4) in die Offenposition zu drücken, wobei die Schließfeder (10) eine höhere Federkraft als die Öffnungsfeder (9) aufweist, wobei im ersten Strömungspfad befindliche Teile des elektromagnetischen Absperrventils (5) so geformt sind, dass sie eine Strömungsumlenkung und/oder Strömungsbeschleunigung des darin strömenden Mediums und daraus resultierend einen Druckabfall vom Zulauf (2) zum Ablauf (6) hin generieren und die Federkraft der Öffnungsfeder (9) so eingestellt ist, dass der Druckabfall bei einem festgelegten Durchfluss des Mediums im ersten Strömungspfad den Dichtkörper (4) entgegen der Federkraft der Öffnungsfeder (9) von der Offenposition in die Schließposition drückt, wobei in der Schließposition bei angezogenem Anker (13) der zweite Strömungspfad geöffnet ist.
2. Kombinationsventil (100) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Strömungspfad entlang des Dichtkörpers (4) und optional durch den Anker und/oder die Öffnungsfeder (9) verläuft.
3. Kombinationsventil (100) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsteuerbohrung (14) Abschnitte mit unterschiedlichen Durchmessern aufweist.
4. Kombinationsventil (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abschnitt des zweiten Strömungspfads durch einen Freiraum zwischen dem Dichtkörper (4) und einem den Dichtkörper (4) umgebenden Gehäuse (7) des elektromagnetischen Absperrventils (5), oder durch eine sich an der Außenseite des Dichtkörpers (4) erstreckende Nut oder durch eine sich im Inneren des Dichtkörpers (4) erstreckende Bohrung gebildet ist.
5. Kombinationsventil (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtkörper (4) mit einer im ersten Strömungspfad angeordneten um- und/oder durchströmten Druckabfallfläche (15, 15a) versehen ist.
6. Kombinationsventil (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (13) mit einer im ersten Strömungspfad angeordneten um- und/oder durchströmten Druckabfallfläche (15b) versehen ist.
7. Kombinationsventil (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungsfeder (9) im ersten Strömungspfad angeordnet und dazu ausgebildet ist, einen Druckabfall zu generieren.
8. Kombinationsventil (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abschnitt des ersten Strömungspfads durch das Gehäuse (7) des elektromagnetischen Absperrventils (5) und/oder durch ein Behälterventilgehäuse (1) definiert ist, wobei vorzugsweise der Abschnitt des ersten Strömungspfads so geformt ist, dass er einen Druckabfall vom Zulauf (2) zum Ablauf (6) hin generiert.
9. Kombinationsventil (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungsfeder (9) ein elastisches Bauteil aus Metall, Polymer oder Elastomer oder ein federnder Abschnitt (9a) am Dichtkörper (4) ist.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT524094B1 (de) * 2020-08-04 2022-05-15 Andreas Zieger Dipl Ing Elektromagnetisch betätigbares Ventil

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2439271A1 (de) 1974-08-16 1976-03-11 Herion Werke Kg Durchgangsmagnetventil
DE2553011A1 (de) 1975-11-26 1977-06-02 Gerdts Gustav F Kg Rohrbruchventil
WO1996015926A1 (de) * 1994-11-24 1996-05-30 Robert Bosch Gmbh Elektromagnetisch steuerbare ventilanordnung
DE19533400A1 (de) 1994-11-24 1996-05-30 Bosch Gmbh Robert Elektromagnetisch steuerbare Ventilanordnung
DE19529363A1 (de) * 1995-08-10 1997-02-13 Bosch Gmbh Robert Steuerbares Ventil
US6142128A (en) 1997-10-20 2000-11-07 Emer S.R.L. Means for controlling the delivery of gas in self-propulsion gas systems
WO2002084423A1 (en) 2001-04-16 2002-10-24 Advanced Safety Technologies, Inc. Combination surge suppressor and safety shut-off valve
EP1533551A1 (de) 2003-11-18 2005-05-25 Emer S.r.l. Durchflussbegrenzungsventil
JP2005147255A (ja) 2003-11-14 2005-06-09 Aisan Ind Co Ltd 電磁リリーフ弁、及びシステムの運転及び停止方法
DE69922468T2 (de) * 1998-10-30 2005-12-15 Kelsey-Hayes Co., Livonia Zufuhrventil für eine hydraulische Steuereinheit eines Fahrzeugbremssystems
DE102011076556A1 (de) * 2011-05-26 2012-11-29 Continental Teves Ag & Co. Ohg Elektromagnetventil, insbesondere für schlupfgeregelte Kraftfahrzeugbremsanlagen
DE102016008107A1 (de) 2016-07-01 2018-01-04 Daimler Ag Tankventil

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2964286A (en) * 1957-08-23 1960-12-13 I V Pressure Controllers Ltd Solenoid-operated valve mechanism
DE2729570C2 (de) * 1977-06-30 1985-01-24 Bürkert GmbH, 7118 Ingelfingen Kombiniertes Absperr- und Rohrbruchsicherheitsventil
US4223692A (en) * 1977-10-19 1980-09-23 Perry Landis H Recreational vehicle safety system
US4848721A (en) * 1989-01-03 1989-07-18 Stanislav Chudakov Hydraulic valve with integrated solenoid
US5529387A (en) * 1994-09-06 1996-06-25 Valcor Engineering Corporation Solenoid operated discharging orifice shutoff valve
DE19757475C2 (de) * 1997-12-23 1999-10-14 Danfoss As Servogesteuertes Magnetventil
DE10137307A1 (de) * 2001-01-25 2002-08-01 Martin Rolf Wagner Rohr (bruch) ventil
ITTO20010160A1 (it) * 2001-02-23 2002-08-23 Fiat Ricerche Valvola di intercettazione per un sistema di iniezione di gas, in particolare di metano, per un motore a combustione interna.
DE10200979A1 (de) * 2002-01-12 2003-08-07 Danfoss As Ventilanordnung zum Einsetzen in Vakuumanlagen
DE102007031981B4 (de) * 2007-07-10 2023-01-12 Robert Bosch Gmbh Magnetventil
DE102007037220A1 (de) * 2007-08-07 2009-02-12 Robert Bosch Gmbh Magnetventil
DE102012206604A1 (de) * 2012-04-20 2013-10-24 Hyptec Gmbh Elektromagnetisches Ventil für ein Behälterventil einer Kraftstoffversorgungsanlage

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2439271A1 (de) 1974-08-16 1976-03-11 Herion Werke Kg Durchgangsmagnetventil
DE2553011A1 (de) 1975-11-26 1977-06-02 Gerdts Gustav F Kg Rohrbruchventil
WO1996015926A1 (de) * 1994-11-24 1996-05-30 Robert Bosch Gmbh Elektromagnetisch steuerbare ventilanordnung
DE19533400A1 (de) 1994-11-24 1996-05-30 Bosch Gmbh Robert Elektromagnetisch steuerbare Ventilanordnung
DE19529363A1 (de) * 1995-08-10 1997-02-13 Bosch Gmbh Robert Steuerbares Ventil
US6142128A (en) 1997-10-20 2000-11-07 Emer S.R.L. Means for controlling the delivery of gas in self-propulsion gas systems
DE69922468T2 (de) * 1998-10-30 2005-12-15 Kelsey-Hayes Co., Livonia Zufuhrventil für eine hydraulische Steuereinheit eines Fahrzeugbremssystems
WO2002084423A1 (en) 2001-04-16 2002-10-24 Advanced Safety Technologies, Inc. Combination surge suppressor and safety shut-off valve
JP2005147255A (ja) 2003-11-14 2005-06-09 Aisan Ind Co Ltd 電磁リリーフ弁、及びシステムの運転及び停止方法
EP1533551A1 (de) 2003-11-18 2005-05-25 Emer S.r.l. Durchflussbegrenzungsventil
DE102011076556A1 (de) * 2011-05-26 2012-11-29 Continental Teves Ag & Co. Ohg Elektromagnetventil, insbesondere für schlupfgeregelte Kraftfahrzeugbremsanlagen
DE102016008107A1 (de) 2016-07-01 2018-01-04 Daimler Ag Tankventil

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