DE102024205896A1

DE102024205896A1 - Tank valve for a fuel gas tank and fuel gas tank

Info

Publication number: DE102024205896A1
Application number: DE102024205896.3A
Authority: DE
Inventors: Thomas Breitbach
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2024-06-25
Filing date: 2024-06-25
Publication date: 2026-01-08

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Tankventil (1) für einen Brenngastank, aufweisend einen Grundkörper (2), in dem ein Entnahmepfad (3) und ein Betankungspfad (4) ausgebildet sind, sowie ein in den Grundkörper (2) integriertes 3/2-Wegeventil (5), über das der Entnahmepfad (3) und der Betankungspfad (4) miteinander verschaltet sind, wobei das 3/2-Wegeventil (5) ein Pilotventil (6) mit einem zwischen zwei Dichtsitzen (7, 8) hin und her beweglichen Ventilelement (9) sowie ein über das Pilotventil (6) steuerbares Hauptventil (10) aufweist, und wobei der Entnahmepfad (3) über den ersten Dichtsitz (7) des Pilotventils (6) geführt ist und der Betankungspfad (4) über den zweiten Dichtsitz (8) des Pilotventils (6) geführt ist.
Die Erfindung betrifft ferner einen Brenngastank mit einem erfindungsgemäßen Tankventil (1). The invention relates to a tank valve (1) for a fuel gas tank, comprising a base body (2) in which a withdrawal path (3) and a refueling path (4) are formed, and a 3/2-way valve (5) integrated into the base body (2), via which the withdrawal path (3) and the refueling path (4) are interconnected, wherein the 3/2-way valve (5) comprises a pilot valve (6) with a valve element (9) movable back and forth between two sealing seats (7, 8) and a main valve (10) controllable via the pilot valve (6), and wherein the withdrawal path (3) is guided via the first sealing seat (7) of the pilot valve (6) and the refueling path (4) is guided via the second sealing seat (8) of the pilot valve (6).
The invention further relates to a fuel gas tank with a tank valve according to the invention (1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Tankventil, über das ein Brenngastank mit Brenngas befüllbar und Brenngas aus dem Brenngastank entnehmbar ist. Darüber hinaus betrifft die Erfindung einen Brenngastank mit einem erfindungsgemäßen Tankventil. Bei dem Brenngas kann es sich insbesondere um Wasserstoff oder Erdgas handeln.The invention relates to a tank valve through which a fuel gas tank can be filled with fuel gas and fuel gas can be withdrawn from the fuel gas tank. Furthermore, the invention relates to a fuel gas tank with a tank valve according to the invention. The fuel gas can be, in particular, hydrogen or natural gas.

Bevorzugter Anwendungsbereich der Erfindung sind mobile Brenngastanks bzw. Tanksysteme zum Speichern von Wasserstoff oder Erdgas.The preferred application area of the invention is mobile fuel gas tanks or tank systems for storing hydrogen or natural gas.

Stand der TechnikState of the art

Um den Beitrag des Verkehrs zum weltweiten Kohlendioxid-Ausstoß zu mindern, werden seit geraumer Zeit Anstrengungen unternommen, die fossilen Kraftstoffe durch Alternativen abzulösen. Zu diesen Alternativen gehören u.a. gasförmige Kohlenwasserstoffe und Wasserstoff selbst. Um solche Gase für den Betrieb eines Fahrzeugs zu speichern, werden üblicherweise mehrere Druckgastanks im Fahrzeug verbaut. Diese Tanks sind mit einem multifunktionalen Tankventil bestückt, dessen Hauptfunktion darin besteht, den Tank abzuschließen, wenn das Fahrzeug nicht benutzt wird. Hierzu wird üblicherweise ein pilot-gesteuertes Magnetventil eingesetzt, da die Magnetkraft für ein direktes Öffnen aufgrund der hohen Betriebsdrücke in der Regel nicht ausreicht. Eine weitere Funktion des Tankventils besteht darin, frischen Wasserstoff in den Tank einzuleiten. Im Markt sind hierfür derzeit zwei unterschiedliche Lösungen zu beobachten. Entweder erfolgen das Betanken und die Entnahme über zwei vollständig voneinander getrennte Pfade, was allerdings einen erhöhten Leitungs- und Anschlussaufwand erfordert, oder es werden eine gemeinsame Leitung und ein gemeinsamer Hochdruckanschluss in Verbindung mit einem Tankventil genutzt, in dem dann die beiden Pfade getrennt werden. Letzteres ist deutlich kostengünstiger, erfordert aber zusätzliche Maßnahmen, um zu verhindern, dass ein Druckausgleich zwischen zwei Tanks mit ungleichem Tankstand stattfindet, der letztlich zur Beschädigung des Tanks führen kann.To reduce the transportation sector's contribution to global carbon dioxide emissions, efforts have been underway for some time to replace fossil fuels with alternatives. These alternatives include gaseous hydrocarbons and hydrogen itself. To store such gases for vehicle operation, several pressurized gas tanks are typically installed. These tanks are equipped with a multifunctional tank valve, whose primary function is to close the tank when the vehicle is not in use. A pilot-operated solenoid valve is usually used for this purpose, as the magnetic force is generally insufficient for direct opening due to the high operating pressures. Another function of the tank valve is to introduce fresh hydrogen into the tank. Two different solutions are currently available on the market. Either refueling and withdrawal occur via two completely separate lines, which requires more complex piping and connections, or a common line and high-pressure connection are used in conjunction with a tank valve that separates the two lines. The latter is significantly more cost-effective, but requires additional measures to prevent pressure equalization between two tanks with unequal levels, which can ultimately lead to damage to the tank.

Die vorliegende Erfindung ist mit der Aufgabe befasst, eine weitere Maßnahme zur Verriegelung des Betankungspfads aufzuzeigen, um im Entnahmefall eine unerwünschte Rückbefüllung über den Betankungspfad zu verhindern. Die Maßnahme soll zudem möglichst einfach umzusetzen sein.The present invention aims to provide a further measure for locking the refueling path in order to prevent unwanted backfilling via the refueling path during withdrawal. The measure should also be as simple to implement as possible.

Zur Lösung der Aufgabe wird das Tankventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Des Weiteren wird ein Brenngastank mit einem erfindungsgemäßen Tankventil angegeben.To solve the problem, a tank valve with the features of claim 1 is proposed. Advantageous embodiments of the invention are described in the dependent claims. Furthermore, a fuel gas tank with a tank valve according to the invention is described.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vorgeschlagen wird ein Tankventil für einen Brenngastank, aufweisend einen Grundkörper, in dem ein Entnahmepfad und ein Betankungspfad ausgebildet sind, sowie ein in den Grundkörper integriertes 3/2-Wegeventil, über das der Entnahmepfad und der Betankungspfad miteinander verschaltet sind. Das 3/2-Wegeventil weist ein Pilotventil mit einem zwischen zwei Dichtsitzen hin und her beweglichen Ventilelement sowie ein über das Pilotventil steuerbares Hauptventil auf. Der Entnahmepfad ist dabei über den ersten Dichtsitz des Pilotventils geführt und der Betankungspfad ist über den zweiten Dichtsitz des Pilotventils geführt.A proposed design is a tank valve for a fuel gas tank, comprising a base body with integrated extraction and refueling paths, and a 3/2-way valve integrated into the base body, connecting the extraction and refueling paths. The 3/2-way valve includes a pilot valve with a valve element movable back and forth between two sealing seats, and a main valve controllable via the pilot valve. The extraction path is routed through the first sealing seat of the pilot valve, and the refueling path is routed through the second sealing seat of the pilot valve.

Bei dem vorgeschlagenen Tankventil wird über das 3/2-Wegeventil entweder der Entnahmepfad oder der Betankungspfad freigegeben, da das Ventilelement des Pilotventils beim Öffnen des einen Dichtsitzes den jeweils anderen Dichtsitz verschließt. Ist der über den ersten Dichtsitz führende Entnahmepfad freigegeben, ist der über den zweiten Dichtsitz führende Betankungspfad verschlossen, so dass ein Rückströmen von Brenngas über den Betankungspfad während der Entnahme ausgeschlossen ist.In the proposed tank valve, either the withdrawal path or the refueling path is opened via the 3/2-way valve, as the pilot valve element closes the other sealing seat when one sealing seat opens. If the withdrawal path via the first sealing seat is open, the refueling path via the second sealing seat is closed, thus preventing backflow of fuel gas via the refueling path during withdrawal.

Da der Betankungspfad auch dann gesperrt sein sollte, wenn weder Brenngas entnommen noch Brenngas getankt wird, ist vorzugsweise in Betankungsrichtung stromabwärts des 3/2-Wegeventils ein Rückschlagventil in den Betankungspfad integriert. Das Rückschlagventil sperrt den Betankungspfad zusätzlich, und zwar unabhängig von der Schaltposition des 3/2-Wegeventils. Das heißt, dass der Betankungspfad auch dann gesperrt ist, wenn keine Entnahme von Brenngas über den Entnahmepfad erfolgt. Das Sperren des Betankungspfads ist demnach vorrangig die Aufgabe des Rückschlagventils, während die in das 3/2-Wegeventil integrierte Sperrfunktion in Bezug auf den Betankungspfad auf den Entnahmefall beschränkt bleibt.Since the refueling path should be blocked even when neither fuel gas is being withdrawn nor refueled, a check valve is preferably integrated into the refueling path downstream of the 3/2-way valve in the refueling direction. The check valve additionally blocks the refueling path, regardless of the switching position of the 3/2-way valve. This means that the refueling path is blocked even when no fuel gas is being withdrawn via the withdrawal path. Blocking the refueling path is therefore primarily the function of the check valve, while the blocking function integrated into the 3/2-way valve remains limited to the withdrawal scenario.

Die Integration des 3/2-Wegeventils in das Tankventil erfordert keinen zusätzlichen Bauraum, da das 3/2-Wegeventil ein Schaltventil ersetzt, das üblicherweise zum Steuern der Entnahme vorgesehen ist. Mit Hilfe des 3/2-Wegeventil kann darüber hinaus eine zusätzliche Sperrfunktion integriert werden, die während der Entnahme von Brenngas sicherstellt, dass eine Rückbefüllung über den Betankungspfad ausgeschlossen ist. Das neue Konzept ist demnach auch einfach umsetzbar.Integrating the 3/2-way valve into the tank valve requires no additional installation space, as the 3/2-way valve replaces a switching valve typically used to control the withdrawal process. Furthermore, the 3/2-way valve allows for the integration of an additional shut-off function, ensuring that backflow via the refueling path is prevented during fuel gas withdrawal. The new concept is therefore also easy to implement.

Das Hauptventil des 3/2-Wegeventils weist vorzugsweise ein mit einem Ventilsitz zusammenwirkendes Ventilschließelement auf, das in Öffnungsrichtung von der Federkraft einer Feder beaufschlagt ist. Bei geschlossenem Pilotventil bewirken die am Ventilschließelement des Hauptventils anliegenden pneumatischen Druckverhältnisse eine in Schließstellung wirkende pneumatische Kraft, die größer als die Federkraft der in Öffnungsrichtung wirkenden Feder ist. Das Hauptventil wird demnach entgegen der Federkraft der Feder über die anliegenden pneumatischen Druckverhältnisse geschlossen gehalten. Da bei geöffnetem Pilotventil ein Druckausgleich erfolgt, der zu einem pneumatischen Kräftegleichgewicht am Ventilschließelement führt, reicht bereits eine geringe Federkraft der Feder aus, um das Hauptventil zu öffnen.The main valve of the 3/2-way valve preferably has a valve seat that is connected to a valve seat. The pilot valve's closing element is acted upon by the spring force of a spring in the opening direction. When the pilot valve is closed, the pneumatic pressure conditions acting on the main valve's closing element create a pneumatic force acting in the closed position that is greater than the spring force of the spring acting in the opening direction. The main valve is therefore held closed against the spring force by the applied pneumatic pressure conditions. Since pressure equalization occurs when the pilot valve opens, leading to a pneumatic equilibrium at the closing element, even a small spring force is sufficient to open the main valve.

Das Pilotventil weist vorzugsweise eine Feder auf, deren Federkraft das Ventilelement in Richtung des ersten Dichtsitzes beaufschlagt. Im stromlosen Zustand drückt demnach die Feder das Ventilelement des Pilotventils in den ersten Dichtsitz, so dass der Entnahmepfad sicher verschlossen ist, während der Betankungspfad geöffnet ist. Dies ist jedoch unproblematisch, wenn in den Betankungspfad - wie vorgeschlagen - ein Rückschlagventil integriert ist, das den Betankungspfad sperrt.The pilot valve preferably has a spring whose spring force acts on the valve element in the direction of the first sealing seat. In the de-energized state, the spring thus presses the valve element of the pilot valve into the first sealing seat, so that the extraction path is securely closed while the refueling path is open. However, this is not a problem if a check valve is integrated into the refueling path – as proposed – which blocks the refueling path.

Der Entnahmepfad bzw. der erste Dichtsitz des Pilotventils muss aktiv geöffnet werden. In Weiterbildung der Erfindung wird daher vorgeschlagen, dass das 3/2-Wegeventil eine Magnetspule zum Einwirken auf einen mit dem Ventilelement des Pilotventils gekoppelten Magnetanker aufweist. Das aktive Öffnen des ersten Dichtsitzes erfolgt demnach mittels Magnetkraft, die der Federkraft der das Ventilelement in Richtung des ersten Dichtsitzes beaufschlagenden Feder entgegenwirkt. Da das Pilotventil nur das Öffnen des Hauptventils steuern muss, kann der Sitzdurchmesser des den Entnahmepfad freigebenden ersten Dichtsitzes vergleichsweise klein gewählt werden. Entsprechend verringert sich die zum Öffnen des ersten Dichtsitzes erforderliche Magnetkraft. Die eigentliche Entnahme von Brenngas erfolgt erst mit Öffnen des Hauptventils, dessen Ventilsitz einen deutlich größeren Sitzdurchmesser aufweisen kann, da das Öffnen des Hauptventils nicht mittels Magnetkraft, sondern über die anliegenden Druckverhältnisse erfolgt.The extraction path, or first sealing seat, of the pilot valve must be actively opened. In a further development of the invention, it is therefore proposed that the 3/2-way valve has a solenoid coil for acting on a magnetic armature coupled to the valve element of the pilot valve. The active opening of the first sealing seat thus occurs by means of a magnetic force that counteracts the spring force of the spring acting on the valve element in the direction of the first sealing seat. Since the pilot valve only needs to control the opening of the main valve, the seat diameter of the first sealing seat that releases the extraction path can be chosen to be comparatively small. Accordingly, the magnetic force required to open the first sealing seat is reduced. The actual extraction of fuel gas only occurs when the main valve opens, the valve seat of which can have a significantly larger diameter, since the opening of the main valve is not achieved by magnetic force, but rather via the applied pressure conditions.

Bevorzugt weist das 3/2-Wegeventil einen Steuerraum zum Steuern des Hauptventils auf, der über den ersten Dichtsitz des Pilotventils mit dem Entnahmepfad verbindbar ist. Das heißt, dass mit Öffnen des Pilotventils Brenngas über den Entnahmepfad und den ersten Dichtsitz in den Steuerraum strömt, so dass sich im Steuerraum der Druck erhöht. Dies führt zum Druckausgleich und damit zu einem Gleichgewicht der auf das Ventilschließelement des Hauptventils wirkenden pneumatischen Kräfte, so dass die in Öffnungsrichtung wirkende Feder das Ventilschließelement aus dem Ventilsitz hebt und das Hauptventil öffnet. Der Betankungspfad ist während dieser ganzen Zeit durch das den zweiten Dichtsitz verschließende Ventilelement des Pilotventils gesperrt.Preferably, the 3/2-way valve has a control chamber for controlling the main valve, which can be connected to the extraction path via the first sealing seat of the pilot valve. This means that when the pilot valve opens, fuel gas flows into the control chamber via the extraction path and the first sealing seat, causing the pressure in the control chamber to increase. This leads to pressure equalization and thus to an equilibrium of the pneumatic forces acting on the valve closing element of the main valve, so that the spring acting in the opening direction lifts the valve closing element out of the valve seat and opens the main valve. The refueling path is blocked throughout this entire process by the valve element of the pilot valve, which closes the second sealing seat.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist im Grundkörper ein das 3/2-Wegeventil umgehender Bypasspfad ausgebildet, in den vorzugsweise eine Drossel integriert ist. Der Bypasspfad ermöglicht bei aktiviertem 3/2-Wegeventil einen Druckausgleich zwischen mehreren Brenngastanks eines Brenngastanksystems. Über die in den Bypasspfad integrierte Drossel erfolgt der Druckausgleich in kontrollierter Weise. Alternativ zu einem Bypasspfad mit integrierter Drossel kann der zweite Dichtsitz des 3/2-Wegeventils gezielt undicht ausgeführt werden.According to a preferred embodiment of the invention, a bypass path bypassing the 3/2-way valve is formed in the base body, preferably in which a throttle is integrated. When the 3/2-way valve is activated, the bypass path enables pressure equalization between several fuel gas tanks of a fuel gas tank system. The pressure equalization is controlled via the throttle integrated into the bypass path. Alternatively, instead of a bypass path with an integrated throttle, the second sealing seat of the 3/2-way valve can be designed to be leaking.

Bevorzugt ist in Entnahmerichtung stromaufwärts des 3/2-Wegeventils ein Rückschlagventil in den Entnahmepfad integriert. Sollte das 3/2-Wegeventil den Entnahmepfad nicht sicher schließen, verhindert das Rückschlagventil, dass Brenngas über den Entnahmepfad in den Brenngastank strömt.Preferably, a check valve is integrated into the withdrawal path upstream of the 3/2-way valve in the direction of withdrawal. Should the 3/2-way valve fail to close the withdrawal path reliably, the check valve prevents fuel gas from flowing into the fuel gas tank via the withdrawal path.

Ferner bevorzugt ist in den Grundkörper des Tankventils mindestens ein weiteres Ventil und/oder ein Sensor und/oder ein Filter integriert. Über das mindestens eine weitere Ventil, das beispielsweise als manuell betätigbares Ventil ausgeführt sein kann, kann bei Bedarf der Brenngastank manuell entleert werden. Das mindestens eine weitere Ventil kann auch als thermische Druckentlastungsvorrichtung (TPRD) ausgeführt sein, über die beispielsweise im Brandfall Brenngas abgelassen werden kann. Der in den Grundkörper integrierte Sensor kann insbesondere ein Temperatursensor sein, der die Temperatur im Brenngastank erfasst. Mit Hilfe des Filters kann der Eintrag von Partikeln in das 3/2-Wegeventil verhindert werden.Preferably, at least one additional valve and/or a sensor and/or a filter is integrated into the base body of the tank valve. The fuel gas tank can be manually emptied via the at least one additional valve, which can, for example, be designed as a manually operated valve. The at least one additional valve can also be designed as a thermal pressure relief device (TPRD), through which fuel gas can be released, for example, in the event of a fire. The sensor integrated into the base body can, in particular, be a temperature sensor that detects the temperature in the fuel gas tank. The filter prevents particles from entering the 3/2-way valve.

Darüber hinaus wird ein Brenngastank mit einem erfindungsgemäßen Tankventil vorgeschlagen. Bei dem Brenngastank kann es sich insbesondere um einen Druckgastank handeln, in dem Wasserstoff oder Erdgas gespeichert werden. Der Brenngastank kann beispielsweise flaschenförmig gestaltet sein und einen Hals aufweisen, über den das Tankventil mit dem Brenngastank verbunden ist.Furthermore, a fuel gas tank with a tank valve according to the invention is proposed. The fuel gas tank can, in particular, be a pressurized gas tank in which hydrogen or natural gas is stored. The fuel gas tank can, for example, be bottle-shaped and have a neck through which the tank valve is connected to the fuel gas tank.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Tankventils,
2 einen schematischen Längsschnitt durch ein 3/2-Wegeventil für ein erfindungsgemäßes Tankventil, a) beim Betanken, b) zu Beginn der Entnahme, während das Magnetventil geöffnet wird c) während einer längeren Entnahmephase, und
3 eine schematische Darstellung eines weiteren erfindungsgemäßen Tankventils.

Preferred embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the accompanying drawings. These show:

1 a schematic representation of a tank valve according to the invention,
2 a schematic longitudinal section through a 3/2-way valve for a tank valve according to the invention, a) during refueling, b) at the beginning of the Withdrawal while the solenoid valve is open c) during a longer withdrawal phase, and
3 a schematic representation of another tank valve according to the invention.

Ausführliche Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings

Der 1 ist ein erfindungsgemäßes Tankventil 1 für einen Brenngastank (nicht dargestellt) zu entnehmen. Das Tankventil 1 weist einen Grundkörper 2 auf, in dem ein Entnahmepfad 3 und ein Betankungspfad 4 ausgebildet sind. Der Entnahmepfad 3 und der Betankungspfad 4 sind über ein in den Grundkörper 2 integriertes 3/2-Wegeventil 5 miteinander verschaltet. Auf diese Weise benötigt das Tankventil 1 nur einen Hochdruckanschluss 28. Über den Hochdruckanschluss 28 erfolgt sowohl die Entnahme von Brenngas aus dem Brenngastank als auch das Betanken des Brenngastanks mit Brenngas.The 1 A tank valve 1 according to the invention for a fuel gas tank (not shown) can be removed. The tank valve 1 has a base body 2 in which a withdrawal path 3 and a refueling path 4 are formed. The withdrawal path 3 and the refueling path 4 are interconnected via a 3/2-way valve 5 integrated into the base body 2. In this way, the tank valve 1 requires only one high-pressure connection 28. Fuel gas is withdrawn from the fuel gas tank and the fuel gas tank is refueled via the high-pressure connection 28.

Neben dem 3/2-Wegeventil 5 sind in den Grundkörper 2 des Tankventils 1 weitere Ventile 11, 21, 22, 23, 24, 25 und Komponenten integriert. Die weiteren Ventile umfassen ein in den Entnahmepfad 3 integriertes Rückschlagventil 21 sowie ein Strömungsbegrenzungsventil 22. Diese sind zwischen dem 3/2-Wegeventil 5 und dem Brenngastank angeordnet. In den Betankungspfad 4 ist ferner ein Rückschlagventil 11 integriert, das beim Betanken aufgedrückt wird und in allen anderen Fällen verhindert, dass Brenngas aus dem Brenngastank strömt. Über weitere manuell betätigbare Ventile 23, 24 kann das Tankventil 1 manuell abgesperrt und/oder Brenngas bei Bedarf manuell abgelassen werden. Des Weiteren ist eine thermische Druckentlastungsvorrichtung (TPRD) in Form eines Ventils 25 vorgesehen. Die weiteren Komponenten umfassen vorliegend einen Sensor 26, bei dem es sich um einen Temperatursensor handelt, sowie Filter 27, die verhindern sollen, das mit dem Brenngas Partikel eingetragen werden. Der Sensor 26 und das 3/2-Wegeventil 5 weisen elektrische Leitungen auf, die aus dem Grundkörper 2 des Tankventils 1 herausgeführt werden und elektrische Anschlüsse 29 ausbilden.In addition to the 3/2-way valve 5, further valves 11, 21, 22, 23, 24, 25 and components are integrated into the base body 2 of the tank valve 1. These additional valves include a check valve 21 integrated into the withdrawal path 3 and a flow limiting valve 22. These are located between the 3/2-way valve 5 and the fuel gas tank. A check valve 11 is also integrated into the refueling path 4. This check valve is forced open during refueling and, in all other cases, prevents fuel gas from flowing out of the fuel gas tank. The tank valve 1 can be manually shut off and/or fuel gas can be manually released as needed via further manually operated valves 23 and 24. A thermal pressure relief device (TPRD) in the form of a valve 25 is also provided. The other components include a sensor 26, which is a temperature sensor, and filters 27, which are intended to prevent particles from being introduced with the fuel gas. The sensor 26 and the 3/2-way valve 5 have electrical leads that extend from the base body 2 of the tank valve 1 and form electrical connections 29.

Den 2a) bis 2c) ist ein Ausführungsbeispiel eines 3/2-Wegeventils 5 für ein erfindungsgemäßes Tankventil 1 zu entnehmen, wobei die 2a) bis 2c) jeweils unterschiedliche Schaltzustände zeigen.The 2a) to 2c Figure 1 shows an embodiment of a 3/2-way valve 5 for a tank valve 1 according to the invention, wherein the 2a) to 2c ) each show different switching states.

Das dargestellte 3/2-Wegeventil 5 umfasst ein Pilotventil 6 und ein Hauptventil 10, wobei das Hauptventil 10 über das Pilotventil 6 gesteuert wird. Das Pilotventil 6 weist ein zwischen einem ersten Dichtsitz 7 und einem zweiten Dichtsitz 8 hin und her bewegliches Ventilelement 9 auf, das in Richtung des ersten Dichtsitzes 7 von der Federkraft einer Feder 15 beaufschlagt ist. Das Ventilelement 9 ist mit einem Magnetanker 17 gekoppelt, auf den mit einer Magnetspule 16 eingewirkt werden kann. Das Hauptventil 10 weist ein mit einem Ventilsitz 12 zusammenwirkendes Ventilschließelement 13 auf, das in Öffnungsrichtung von der Federkraft einer Feder 14 beaufschlagt ist. Die bei geschlossenem Pilotventil 6 am Hauptventil 10 anliegenden pneumatischen Druckverhältnisse bzw. pneumatischen Kräfte halten das Hauptventil 10 entgegen der Federkraft der Feder 14 geschlossen.The illustrated 3/2-way valve 5 comprises a pilot valve 6 and a main valve 10, the main valve 10 being controlled via the pilot valve 6. The pilot valve 6 has a valve element 9 that is movable back and forth between a first sealing seat 7 and a second sealing seat 8 and is acted upon in the direction of the first sealing seat 7 by the spring force of a spring 15. The valve element 9 is coupled to a magnetic armature 17, which can be acted upon by a solenoid coil 16. The main valve 10 has a valve closing element 13 that interacts with a valve seat 12 and is acted upon in the opening direction by the spring force of a spring 14. When the pilot valve 6 is closed, the pneumatic pressure conditions or pneumatic forces acting on the main valve 10 hold the main valve 10 closed against the spring force of the spring 14.

Beim Betanken bleibt die Magnetspule 16 unbestromt (siehe 2a)), so dass das Ventilelement 9 des Pilotventils 6 den ersten Dichtsitz 7 verschließt. Der zweite Dichtsitz 8 ist dagegen geöffnet. In Betankungsrichtung BR strömt nun Brenngas über den zweiten Dichtsitz 8 in den Betankungspfad 4, so dass das hierin angeordnete Rückschlagventil 11 öffnet.During refueling, the solenoid coil 16 remains unenergized (see 2a) ), so that the valve element 9 of the pilot valve 6 closes the first sealing seat 7. The second sealing seat 8, however, is open. In the refueling direction BR, fuel gas now flows over the second sealing seat 8 into the refueling path 4, so that the check valve 11 located therein opens.

Um Brenngas aus dem Brenngastank zu entnehmen, muss die Magnetspule 16 bestromt werden, so dass sich ein Magnetfeld aufbaut, dessen Magnetkraft den Magnetanker 17 einschließlich des Ventilelements 9 in Richtung der Magnetspule 16 zieht. Dabei öffnet der erste Dichtsitz 7 und der zweite Dichtsitz 8 schließt (siehe 2b)). In Entnahmerichtung ER strömt nun Brenngas aus dem Brenngastank in den Entnahmepfad 3 und über den ersten Dichtsitz 7 in einen Steuerraum 18, der dem Ventilsitz 12 des Hauptventils 10 vorgelagert ist. Der steigende Druck im Steuerraum 18 führt zu einem Druckausgleich, so dass die in Öffnungsrichtung auf das Ventilschließelement 13 wirkende Feder 14 das Hauptventil 10 zu öffnen vermag. Bei geöffnetem Hauptventil 10 (siehe 2c)) strömt Brenngas über den Ventilsitz 12 des Hauptventils 10, so dass ein ausreichend hoher Massenstrom erzielbar ist. Ein Rückströmen von Brenngas über den Betankungspfad 4 in den Brenngastank 1 wird während der Entnahme wirksam dadurch verhindert, dass der zweite Dichtsitz 8 über das Ventilelement 9 des Pilotventils 6 geschlossen ist.To draw fuel gas from the fuel gas tank, the solenoid coil 16 must be energized, so that a magnetic field builds up, the magnetic force of which pulls the magnetic armature 17, including the valve element 9, towards the solenoid coil 16. This opens the first sealing seat 7 and closes the second sealing seat 8 (see 2b) In the extraction direction ER, fuel gas now flows from the fuel gas tank into the extraction path 3 and via the first sealing seat 7 into a control chamber 18, which is located upstream of the valve seat 12 of the main valve 10. The increasing pressure in the control chamber 18 leads to a pressure equalization, so that the spring 14, acting on the valve closing element 13 in the opening direction, is able to open the main valve 10. With the main valve 10 open (see 2c Fuel gas flows over the valve seat 12 of the main valve 10, ensuring a sufficiently high mass flow rate. Backflow of fuel gas via the refueling path 4 into the fuel gas tank 1 is effectively prevented during withdrawal by the fact that the second sealing seat 8 is closed via the valve element 9 of the pilot valve 6.

Der 3 ist ein weiteres erfindungsgemäßes Tankventil 1 zu entnehmen. Dieses unterscheidet sich von dem der 1 im Wesentlichen dadurch, dass ein Bypasspfad 19 mit integrierter Drossel 20 zur Umgehung des 3/2-Wegeventils 5 vorgesehen ist, wenn dieses aktiviert ist. Das heißt, dass trotz geschlossenem zweiten Dichtsitz 8 Brenngas in den Betankungspfad 4 strömen kann, um einen Druckausgleich zwischen mehreren Brenngastanks zu ermöglichen. Wobei die in den Bypasspfad 19 integrierte Drossel 20 für einen kontrollierten Druckausgleich sorgt.The 3 Another tank valve 1 according to the invention can be seen. This differs from that of the 1 This is achieved primarily by providing a bypass path 19 with an integrated throttle 20 to bypass the 3/2-way valve 5 when it is activated. This means that, despite the second sealing seat 8 being closed, fuel gas can flow into the refueling path 4 to allow pressure equalization between multiple fuel gas tanks. The throttle 20 integrated into the bypass path 19 ensures controlled pressure equalization.

Claims

Tank valve (1) for a fuel gas tank, comprising a base body (2) in which a withdrawal path (3) and a refueling path (4) are formed, and a 3/2-way valve (5) integrated into the base body (2), via which the withdrawal path (3) and the refueling path (4) are interconnected, wherein the 3/2-way valve (5) comprises a pilot valve (6) with a valve element (9) movable back and forth between two sealing seats (7, 8) and a main valve (10) controllable via the pilot valve (6), and wherein the withdrawal path (3) is guided via the first sealing seat (7) of the pilot valve (6) and the refueling path (4) is guided via the second sealing seat (8) of the pilot valve (6).

Tank valve (1) after Claim 1 , characterized in that a check valve (11) is integrated into the refueling path (4) downstream of the 3/2-way valve (5) in the refueling direction (BR).

Tank valve (1) after Claim 1 or 2 , characterized in that the main valve (10) has a valve closing element (13) cooperating with a valve seat (12), which is acted upon in the opening direction by the spring force of a spring (14).

Tank valve (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the pilot valve (6) has a spring (15) whose spring force acts on the valve element (9) in the direction of the first sealing seat (7).

Tank valve (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the 3/2-way valve (5) has a solenoid coil (16) for acting on a magnetic armature (17) coupled to the valve element (9) of the pilot valve (6).

Tank valve (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the 3/2-way valve (5) has a control chamber (18) for controlling the main valve (10), which can be connected to the extraction path (3) via the first sealing seat (7) of the pilot valve (6).

Tank valve (1) according to one of the preceding claims, characterized in that a bypass path (19) bypassing the 3/2-way valve (5) is formed in the base body (2), in which a throttle (20) is preferably integrated.

Tank valve (1) according to one of the preceding claims, characterized in that a check valve (21) is integrated into the withdrawal path (3) upstream of the 3/2-way valve (5) in the withdrawal direction (ER).

Tank valve (1) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one further valve (22, 23, 24, 25) and/or a sensor (26) and/or a filter (27) is integrated into the base body (2).

Fuel gas tank with a tank valve (1) according to one of the preceding claims.