[发明专利]用于控制气态介质的比例阀

说明书

本发明涉及一种用于控制气态介质、尤其氢气的比例阀(1)，其具有阀壳体(2)，其中，在阀壳体(2)中构造有内室(3)。在内室(3)中布置有具有外极(14)和内极(15)的电磁线圈(16)。此外，内极(15)构造为两部分式并且包括第一内极元件(12)和第二内极元件(18)。

技术领域

本发明涉及一种用于控制气态介质、尤其氢气的比例阀，例如使用在具有燃料电池驱动装置的车辆中。

背景技术

在车辆研发的领域中，气态燃料、尤其氢气是对传统液态燃料的替代物。在具有燃料电池作为驱动装置的车辆中在此需要控制氢气流，其中，气体流不是如在喷射液态燃料时那样非连续地被控制，而是例如使用比例阀，所述比例阀根据所希望的驱动功率调整开口横截面。

由DE 10 2012 204 565已知一种用于控制气态介质的比例阀。该比例阀包括具有贯通开口的喷嘴体、具有弹性元件的关闭元件。通过关闭元件能够在阀座上释放和封闭所述贯通开口。弹性密封元件在阀座上密封并且具有凹槽，该凹槽具有内壁区域。该内壁区域在比例阀的关闭状态中下被加载以气态介质的压力。通过该布置实现密封元件在阀座上的改进的贴靠并且因此实现在阀座上的改进的密封性。

为了确保比例阀的有效的工作方式，在更高密封性的情况下也要求更高的磁力需求。这可能导致更大的结构空间并且因此导致整个比例阀的低效的结构形式。

发明内容

与此相反地，根据本发明的用于控制气态介质、尤其氢气的比例阀具有以下优点：尽管使用更大的磁力也可以实现尽可能小的结构空间。为此，比例阀具有阀壳体，在该阀壳体中构造有内室。在该内室中布置具有外极和内极的电磁线圈。此外，内极构造为两部分式并且包括第一内极元件和第二内极元件。

通过将内极分为第一内极元件和第二内极元件两部分可以实现，第一内极元件和第二内极元件这样地匹配比例阀中的条件，使得确保比例阀的最优的工作方式。

在本发明的第一有利构型中设置，第一内极元件和第二内极元件固定连接，例如通过压紧部。在此，可以通过第一内极元件和/或第二内极元件的阶梯状接触面实现大的面压力。此外，也可以是第一内极元件与第二内极元件焊接。通过第一内极元件和第二内极元件的连接有利于比例阀中的小结构空间。

在本发明的有利扩展方案中，第二内极元件被套筒元件包围。有利地，套筒元件由非磁性材料制成。因此，代替第二内极元件，套筒元件可以确保向外的、尤其朝向电磁线圈的密封性。

在本发明构思的另外构型中有利地设置，套筒元件与第一内极元件和/或阀壳体固定连接，例如通过焊缝。由此，第一内极元件可以优化地在内室中被定向。在此，套筒元件用作阀壳体和第一内极元件之间的间距保持装置。有利地，第二内极元件固定在套筒元件中，优选通过压紧部或焊缝。因此实现第二内极元件在比例阀中的优化定向。

在本发明的有利的扩展方案中，电磁线圈借助套筒元件相对于磁性衔铁室气密地密封，其中，内室包括磁性衔铁室。因此，套筒元件确保保护电磁线圈免受磨损。当电磁线圈与气态介质、在这里是氢气接触时，可能出现该磨损。

在本发明构思的另外构型中有利地设置，在磁性衔铁室中接收有可升降运动的、构造为插入式衔铁的磁性衔铁并且磁性衔铁的上方行程止挡构造在第二内极元件上。磁性衔铁借助电磁线圈能够升降运动，由此可以控制比例阀。

在有利的扩展方案中，第一内极元件和第二内极元件由磁性材料、优选铁钴合金制成。有利地，第二内极元件由与第一内极元件相比具有更高饱和极化的磁性材料制成。使用具有高饱和极化的磁性材料具有以下优点：在接通电磁线圈时可以提高磁力。因为这种磁性材料必须成本增加并且大规模地被加工，所以不是整个内极都由该材料制成。此外，该磁性材料并不那么强地耐受氢气，使得避免过多的使用。