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Title:
HYDRAULICALLY ACTUATABLE VALVE FOR A HIGH-PRESSURE TANK
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2021/151562
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a valve (100), in particular a high-pressure switch valve or a blocking valve, preferably having an integrated function for pressure control and/or controlled pressure reduction, for a high-pressure tank (200), in particular for a hydrogen high-pressure tank, comprising: a high-pressure-region (10) which can be fluidically connected to a hydrogen tank (200); a valve outlet region (20) which can be fluidically connected to a supply line (L), in particular a fuel cell system; a closing body (11) which closes off the high-pressure region (10) from the valve outlet region (20), wherein the closing body (11) rests in a seat (16) in a closed position, in order to close a fluidic connection between the high-pressure region (10) and the valve outlet region (20), and wherein the closing body (11) can be moved out of the seat (16) in an open position in order to release the fluidic connection between the high-pressure region (10) and the valve outlet region (20); a pushrod (12) for moving the closing body (11) out of the closed position into the open position, wherein the pushrod (12) can be moved via an actuation body (14), wherein the actuation body (14) is mounted such that it can move between the valve outlet region (20) and a control region (30) via a hydraulic control pressure in the control region (30), and wherein the hydraulic control pressure can be provided through a control opening (31) in the control region (30), in particular from a hydraulic pressure source.

Inventors:
OHLHAFER OLAF (DE)
FREUDIGMANN HANS-ARNDT (DE)
STUKE BERND (DE)
Application Number:
PCT/EP2020/084598
Publication Date:
August 05, 2021
Filing Date:
December 04, 2020
Export Citation:
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Assignee:
BOSCH GMBH ROBERT (DE)
International Classes:
B60T17/00; B60T17/04; B60T17/06; F17C13/04
Domestic Patent References:
WO2012172499A12012-12-20
Foreign References:
US6149125A2000-11-21
CN104075003A2014-10-01
US5263679A1993-11-23
DE2063453A11972-07-06
DE2636921A11978-02-23
DE10214871A12003-04-24
EP1801475A12007-06-27
DE102017201580A12018-08-02
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Claims:
Ansprüche

1. Ventil (100) für einen Hochdrucktank (200), aufweisend: einen Hochdruckbereich (10), welcher fluidisch mit einem Wasserstofftank (200) verbindbar ist, einen Ventilausgangsbereich (20), welcher fluidisch an eine Versorgungsleitung (L), insbesondere eines Brennstoffzellensystems, anschließbar ist, einen Schließkörper (11), welcher den Hochdruckbereich (10) von dem Ventilausgangsbereich (20) abschließt, wobei der Schließkörper (11) in einer Schließstellung in einem Sitz (16) zur Auflage kommt, um eine fluidische Verbindung zwischen dem Hochdruckbereich (10) und dem Ventilausgangsbereich (20) zu schließen, und wobei der Schließkörper (11) in einer Offenstellung aus dem Sitz (16) herausbewegbar ist, um die fluidische Verbindung zwischen dem Hochdruckbereich (10) und dem Ventilausgangsbereich (20) freizugeben, einer Schubstange (12) zum Bewegen des Schließkörpers (11) aus der Schließstellung in die Offenstellung, wobei die Schubstange (12) über einen Betätigungskörper (14) bewegbar ist, wobei der Betätigungskörper (14) zwischen dem Ventilausgangsbereich (20) und einem Steuerbereich (30) durch einen hydraulischen Steuerdruck im Steuerbereich (30) bewegbar gelagert ist, und wobei der hydraulische Steuerdruck durch eine Steueröffnung (31) im Steuerbereich (30) bereitstellbar ist. 2. Ventil (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schließkörper (11) in Form einer Kugel ausgeführt ist, und/oder dass der Schließkörper (11) durch eine Feder (15) und/oder einen Führungskäfig (15a) zwischen der Schließstellung und der Offenstellung führbar ist.

3. Ventil (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungskörper (14) in Form einer Membran oder eines Kolbens ausgeführt ist.

4. Ventil (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinheit (2) vorgesehen ist, um den hydraulischen Steuerdruck von der hydraulischen Druckquelle zu steuern und/oder zu regeln.

5. Ventil (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Hochdruckbereich (10) und/oder im Ventilausgangsbereich (20) mindestens ein Drucksensor (P) vorgesehen ist.

6. Ventil (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochdruckbereich (10) mindestens einen Hochdruckausgang (Al, A2) aufweist.

7. Ventil (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine dichtende Lagerung (17; 18) des Betätigungskörpers (14) zwischen dem Ventilausgangsbereich (20) und dem Steuerbereich (30) vorgesehen ist. 8. Ventil (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungskörper (14) schwimmend und/oder flexibel an der Schubstange (12) befestigt ist.

9. Tanksystem (1) für ein Fahrzeug, mit mehreren Ventilen (100), wobei jedes Ventil (100) von den mehreren Ventilen (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8 ausgeführt ist, und mit mehreren Hochdrucktanks (200), wobei für jeden Hochdrucktank (200) von dem mehreren Hochdrucktanks (200) ein Ventil (100) von den mehreren Ventilen (100) vorgesehen ist.

10. Tanksystem (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein gemeinsames Rückschlagventil (400) zwischen den mehreren Hochdrucktanks (200) und den mehreren Ventilen (100) vorgesehen ist.

Description:
Beschreibung

Titel

Hydraulisch betätigbares Ventil für einen Hochdrucktank

Die Erfindung betrifft ein Ventil, insbesondere ein Hochdruckschaltventil bzw. ein Absperrventil, für einen Hochdrucktank, insbesondere für einen Wasserstoffhochdrucktank, nach dem unabhängigen Vorrichtungsanspruch. Ferner betrifft die Erfindung ein Tanksystem für ein Fahrzeug nach dem unabhängigen Systemanspruch. Zudem betrifft die Erfindung ein Fahrzeug, insbesondere ein Wasserstofffahrzeug, mit einem entsprechenden Ventil und/oder einem entsprechenden Tanksystem.

Stand der Technik

Wasserstoffventile sind grundsätzlich bekannt, die bspw. für den Einsatz für Brennstoffzellen in Fahrzeugen konzipiert wurden. Dabei wird der Wasserstoff in Hochdrucktranks bei einem hohen Druck (z. B. bis zu 500 bar oder sogar bis zur 700 bar) gespeichert. Diese Tanks sind typischerweise mit einem elektrisch betätigtem Schaltventil ausgestattet.

Offenbarung der Erfindung

Die Erfindung sieht gemäß einem ersten Aspekt ein Ventil, insbesondere ein Hochdruckschaltventil bzw. ein Absperrventil, vorzugsweise mit integrierter Druckreglung, für einen Hochdrucktank, insbesondere für einen Wasserstoffhochdrucktank, mit den Merkmalen des unabhängigen Vorrichtungsanspruches vor. Ferner sieht die Erfindung gemäß einem zweiten Aspekt ein Tanksystem für ein Fahrzeug nach dem unabhängigen Systemanspruch mit den Merkmalen des unabhängigen Systemanspruches vor. Zudem sieht die Erfindung gemäß einem dritten Aspekt ein Fahrzeug, insbesondere ein Wasserstofffahrzeug, mit einem entsprechenden Ventil und/oder einem entsprechenden Tanksystem vor. Weitere Vorteile, Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Ventil und/oder dem erfindungsgemäßen Tanksystem beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Fahrzeug und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.

Die vorliegende Erfindung sieht gemäß dem ersten Aspekt ein Ventil, insbesondere ein Hochdruckschaltventil oder mit anderen Worten ein Absperrventil, vorzugsweise mit einer integrierten Funktion der Druckregelung und/oder geregelten Druckminderung, für einen Hochdrucktank (bis zu 500 bar, 700 bar oder sogar bis zur 800 bar), insbesondere für einen Wasserstofftank, vorzugsweise einem Wasserstoffhochdrucktank, vor, aufweisend einen Hochdruckbereich, welcher fluidisch mit einem Wasserstofftank verbindbar ist, einen Ventilausgangsbereich, welcher fluidisch an eine Versorgungsleitung, insbesondere eines Brennstoffzellensystems, anschließbar ist, einen Schließkörper (bspw. eine Schließkugel), welcher den Hochdruckbereich von dem Ventilausgangsbereich abschließt, wobei der Schließkörper in einer Schließstellung in einem (bspw. schalenförmiger) Sitz zur Auflage kommt, welcher insbesondere zwischen dem Hochdruckbereich und dem Ventilausgangsbereich vorgesehen ist, vorzugsweise an einer Durchbruchsöffnung in einer Trennwand zwischen dem Hochdruckbereich und dem Ventilausgangsbereich, um eine fluidische Verbindung zwischen dem Hochdruckbereich und dem Ventilausgangsbereich zu schließen, und wobei der Schließkörper in einer Offenstellung aus dem Sitz herausbewegbar ist, um die fluidische Verbindung zwischen dem Hochdruckbereich und dem Ventilausgangsbereich freizugeben, einer Schubstange zum Bewegen des Schließkörpers aus der Schließstellung in die Offenstellung, wobei die Schubstange über einen Betätigungskörper bewegbar ist, wobei der Betätigungskörper zwischen dem Ventilausgangsbereich und einem Steuerbereich (der Betätigungskörper trennt dabei den Ventilausgleichbereich unmittelbar von dem Steuerbereich) durch einen hydraulischen Steuerdruck im Steuerbereich bewegbar gelagert ist, und wobei der hydraulische Steuerdruck durch eine Steueröffnung im Steuerbereich, insbesondere von einer hydraulischen Druckquelle, bereitstellbar ist bzw. bereitgestellt wird.

Auf der Rückseite der Membran wirkt der abgedrosselte Druck stromab des Schließkörpers. Der ausgangsseitige Druck wird somit abzüglich der Kräfte auf den Schließkörper auf den Wert des hydraulischen Steuerdrucks geregelt. Dabei ist es denkbar, dass der hydraulische Steuerdruck in Abhängigkeit des Tankdrucks (z.B. über einen Drucksensor gemessen) so eingestellt wird, dass der zusätzliche Kraftanteil durch den Schließkörper auf die Schubstange kompensiert wird. Denkbar ist es ferner, dass auf der Hochdruckseite im Hochdruckbereich und/oder im Ventilausgangsbereich Drucksensoren vorgesehen sein können, um den Steuerdruck in Abhängigkeit von dem Druck im Hochdruckbehälter und/oder im Ventilausgangsbereich anzupassen. Auf diese Weise kann eine Regelstrecke zwischen dem Druck im Hochdruckbereich und/oder dem Druck im Ventilausgangsbereich und dem Steuerdruck im Steuerbereich bereitgestellt werden. Bei einem gegeben Solldruck in der Steuerleitung (Hydraulik) regelt das Ventil den Druck des Wasserstoffs am Ventilausgang auf den ungefähr gleichen Druck wie der Steuerdruck in der Steuerleitung (Hydraulik). Durch den Kraftanteil des Schließkörpers liegt der geregelte Druck etwas unter dem Steuerdruck.

Der Erfindungsgedanke liegt dabei darin, dass ein einfaches Ventil, insbesondere ein Hochdruckschaltventil oder Absperrventil, vorzugsweise mit einer integrierten Druckregelung, für Wasserstoffhochdrucktanks bereitgestellt wird, welches mittels eines hydraulischen Steuerdrucks geschaltet wird. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Ventils liegt in der druckregelden bzw. druckmindernden Funktion des Ventils. Durch die Ausbildung des Ventils als ein hydraulisch betätigbares Ventil lassen sich erheblich Vorteile erreichen, wie:

- Die Kosten eines solchen hydraulisch betätigbaren Ventils können erheblich geringer ausfallen als bei einem elektrisch betätigbaren Ventil. Dies kann insbesondere dann von Vorteil sein, wenn eine größere Anzahl von Wasserstofftanks, bspw. in einem Fahrzeug, verbaut sind. - Werden die hydraulischen Steuerleitungen hydraulisch parallel verbunden, können eine Vielzahl von solchen Ventilen mit einer geringen Anzahl an hydraulischen Steuerventilen verschaltet werden.

- Durch Wegfall einer elektrischen Betätigung des Ventile wird die Gefährdung durch Funkenentstehung in der Nähe der Wasserstofftanks erheblich reduziert,

- Wird kein hydraulischer Steuerdruck aufgeprägt ist, das Ventil sicher geschlossen. Somit ist auch bei Ausfall des Steuerdrucks, z.B. aufgrund eines Defekts, das Ventil sicher geschlossen.

- Wird ein solches, hydraulisch gesteuerte Ventil in einem Fahrzeug verwendet ist es möglicherweise denkbar die Komponenten des hydraulischen Bremssystems des Fahrzeuges zur Steuerung der Ventile zu verwenden. Denkbar ist hier insbesondere die Verwendung von Steuergeräten, Ventilen und Leitungen des hydraulischen Bremssystems. Da solche Komponenten in hohen Stückzahlen gefertigt werden, können die notwendigen Komponenten für die hydraulische Ventilsteuerung kostenoptimiert zu Verfügung stehen. Dabei sind zum einen getrennte Hydraulikkreisläufe von Bremssystem und Ventilsteuerung und zum anderen gemeinsame Hydraulikkreisläufe denkbar.

Ferner kann die Erfindung bei einem Ventil vorsehen, dass der Schließkörper in Form einer, insbesondere massiven, Kugel ausgeführt ist. Mithilfe einer massiven Kugel kann ein stabil führbarer Schließkörper bereitgestellt werden.

Weiterhin kann die Erfindung bei einem Ventil vorsehen, dass der Schließkörper durch eine Feder und/oder einen Führungskäfig zwischen der Schließstellung und der Offenstellung führbar ist. Auf diese Weise kann die Führung des Schließkörpers besonders stabil gestaltet werden. Zudem ist es denkbar, dass die Feder den Schließkörper in die Auflage in dem Seitz federelastisch beaufschlagt, um sicherzustellen, dass die fluidische Verbindung zwischen dem Hochdruckbereich und dem Ventilausgangsbereich zuverlässig verschlossen wird, wenn kein Steuerdruck vorliegt.

Des Weiteren kann die Erfindung bei einem Ventil vorsehen, dass der Betätigungskörper in Form einer Membran oder eines Kolbens ausgeführt ist.

Eine Membran als Betätigungskörper kann vorteilhaft sein, um einen fein steuerbaren Druck auf die Schubstange aufzulegen. Ein weiterer Vorteil der Membran kann sein, dass sich die Fluide (Wasserstoff und Hydraulikflüssigkeit) nicht über Undichtigkeiten oder Leckagen, wie sie bspw. bei Kolbendichtungen auftreten, vermischen. Ein Kolben als Betätigungskörper könnte vorteilhaft sein, um eine stabile Bewegung der Schubstange zu ermöglichen.

Zudem kann die Erfindung bei einem Ventil vorsehen, dass eine Steuereinheit vorgesehen ist, um den hydraulischen Steuerdruck von der hydraulischen Druckquelle zu steuern und/oder zu regeln. Mithilfe der Steuereinheit kann eine einfache und sicherheitsoptimierte Betätigung des Ventils ermöglichen. Weiterhin kann es dabei vorteilhaft sein, dass der Druck in der Versorgungsleitung einfach und bequem auf den hydraulischen Steuerdruck eingeregelt werden kann. Des Weiteren kann es von Vorteil sein, wenn die Steuereinheit als eine gemeinsame Steuereinheit für mehrere Ventile im Sinne der Erfindung vorgesehen sein kann.

Außerdem kann die Erfindung bei einem Ventil vorsehen, dass im Hochdruckbereich und/oder im Ventilausgangsbereich mindestens ein Drucksensor vorgesehen ist. Der mindestens eine Drucksensor kann eine messbare Regelgröße bereitstellen, in Abhängigkeit von welcher der Druck in der Versorgungsleitung eingeregelt werden kann. Somit kann eine sensitive Regelung des Steuerdrucks bereitgestellt werden, um einen gewünschten Druck im Hochdruckbehälter und/oder im Ventilausgangsbereich anzupassen.

Ferner kann die Erfindung bei einem Ventil vorsehen, dass der Hochdruckbereich mindestens einen Hochdruckausgang aufweist. Durch den mindestens einen, vorzugsweise zwei, Hochdruckausgänge kann eine Verbindung zu weiteren Ventilen im Sinne der Erfindung hergestellt werden.

Des Weiteren kann die Erfindung bei einem Ventil vorsehen, dass eine dichtende Lagerung des Betätigungskörpers, bspw. in Form einer Kolbendichtung, zwischen dem Ventilausgangsbereich und dem Steuerbereich vorgesehen ist. Dadurch kann eine fluidische Trennung zwischen dem Steuerbereich und dem Ventilausgangsbereich ermöglicht werden.

Zudem kann die Erfindung bei einem Ventil vorsehen, dass der Betätigungskörper schwimmend und/oder flexibel, insbesondere automatisch beim Betanken lösbar und automatisch beim Anschließen verbindbar, an der Schubstange befestigt ist. Durch eine schwimmende Befestigung des Betätigungskörpers an der Schubstange kann der Betätigungskörper gegen Auslenkung geschützt werden. Durch eine flexible Befestigung des Betätigungskörpers an der Schubstange kann eine Betankungsmöglichkeit bereitgestellt werden, die über den Ventilausgang ermöglicht werden kann.

Außerdem sieht die Erfindung gemäß dem zweiten Aspekt ein Tanksystem für ein Fahrzeug, insbesondere ein Wasserstofffahrzeug, mit mehrere Ventilen vor, wobei jedes Ventil von den mehreren Ventilen wie oben beschrieben ausgeführt sein kann, und mit mehreren (korrespondierenden) Hochdrucktanks, insbesondere Wasserstofftanks, vorzugsweise Wasserstoffhochdrucktanks, wobei für jeden Hochdrucktank von dem mehreren Hochdrucktanks jeweils ein Ventil von den mehreren Ventilen vorgesehen ist, wobei insbesondere die mehreren Ventile hydraulisch parallel verbindbar sind. Ein solches Tanksystem ist insbesondere für den Fall vorteilhaft, wenn mehrere Hochdrucktanks gemeinsam zur Hochdruckspeicherung von Wasserstoff verwendet werden. Über eine hydraulische Steuerleitung können somit mehrere Hochdrucktanks geöffnet werden. Außerdem werden mithilfe des erfindungsgemäßen Tanksystems die gleichen Vorteile erreicht, die oben im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Ventil beschrieben wurden. Auf diese Vorteile wird vorliegend vollumfänglich Bezug genommen.

Es ist weiterhin denkbar, dass aufgrund der druckminderden Funktion des Ventils ein Druckminder zur Versorgung eines Brennstoffzellensystems entfallen kann.

Ferner kann die Erfindung bei einem Tanksystem vorsehen, dass ein gemeinsames Rückschlagventil zwischen den mehreren Hochdrucktanks und den mehreren Ventilen vorgesehen ist. Durch das Rückschlagventil kann eine gemeinsame Betankung der mehreren Hochdrucktanks ermöglicht werden.

Weiterhin sieht die Erfindung bei einem dritten Aspekt ein Fahrzeug, insbesondere ein Wasserstofffahrzeug, mit einem Ventil vor, welches wie oben beschrieben ausgeführt sein kann. Mithilfe des erfindungsgemäßen Fahrzeuges werden die gleichen Vorteile erreicht, die oben im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Ventil und/oder dem erfindungsgemäßen Tanksystem beschrieben wurden. Auf diese Vorteile wird vorliegend vollumfänglich Bezug genommen.

Das Fahrzeug kann weiterhin ein Tanksystem mit mehreren Ventilen und mehreren Hochdrucktanks aufweisen, welches wie oben beschrieben ausgeführt sein kann.

Im Rahmen eines Fahrzeuges im Sinne der Erfindung kann eine gemeinsame Steuerleitung und/oder eine gemeinsame Hydraulikversorgung und/oder eine gemeinsame Steuereinheit für die mehreren Ventile vorgesehen sein, insbesondere gemeinsam mit einem Bremssystem des Fahrzeuges. Auf diese Weise können die Systemkomponenten in einem Fahrzeug reduziert werden und eine vorteilhafte Weise mit mehreren Funktionalitäten versehen werden. Kosten, Bauraum und Gewichtsreduktion sind weitere Vorteile eines solchen Fahrzeuges.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele:

Die Erfindung und deren Weiterbildungen sowie deren Vorteile werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Ventils,

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Ventils aufgesetzt auf einem Hochdrucktank,

Fig. 3 ein Tanksystem im Sinne der Erfindung, und

Fig. 4 ein Tanksystem im Sinne der Erfindung.

In den unterschiedlichen Figuren sind gleiche Teile der Erfindung stets mit denselben Bezugszeichen versehen, weshalb diese in der Regel nur einmal beschrieben werden. Die Figur 1 zeigt ein Ventil 100, welches bspw. in Form eines Hochdruckschaltventils oder eines Absperrventils ausgeführt sein kann. Das Ventil 100 kann vorteilhafterweise für einen Hochdrucktank 200 (bis zu 500 bar, 700 bar oder sogar bis zur 800 bar) verwendet werden, welcher in der Figur 2 dargestellt ist und welcher bspw. in Form eines Wasserstofftanks, insbesondere eines Wasserstoffhochdrucktanks ausgeführt sein kann. Das Ventil 100 kann eine Aufnahmeöffnung 101 für einen Flaschenhals am Hochdrucktank 200 aufweisen, in welcher bspw. ein Innengewinde 102 für den Flaschenhals vorgesehen sein kann, um das Ventil 100 einfach auf dem Flaschenhals anzuschreiben. Selbstverständlich ist es aber auch denkbar, dass zusätzliche oder alternative Rastelemente (nicht gezeigt) vorgesehen sein können, um das Ventil auf dem Flaschenhals sicher zu befestigen.

Das Ventil 100 gemäß den Figuren 1 und 2 weist einen Hochdruckbereich 10, welcher fluidisch mit dem Wasserstofftank 200 verbindbar ist (vgl. die Figur 2), einen Ventilausgangsbereich 20, welcher fluidisch an eine Versorgungsleitung L, insbesondere eines Brennstoffzellensystems, vorzugsweise über einen Ventilausgang 21, anschließbar ist (s. die Figuren 3 und 4) und einen Steuerbereich 30 auf, welcher zum Bereitstellen eines hydraulischen Steuerdrucks dient. Bspw. zeigen die Figuren 1 und 2, dass zwei Ventilausgänge 21 vorgesehen sein können.

Das Ventil 100 weist ferner einen Schließkörper 11, bspw. in Form einer Schließkugel auf, welcher den Hochdruckbereich 10 von dem Ventilausgangsbereich 20 fluidisch trennt bzw. abschließt. Der Schließkörper 11 kommt in einer Schließstellung (gezeigt in den Figuren 1 und 2) in einem, bspw. schalenförmiger, Sitz 16 zur Auflage, welcher insbesondere an einer Durchbruchsöffnung in einer Trennwand zwischen dem Hochdruckbereich 10 und dem Ventilausgangsbereich 20 vorgesehen ist, um eine fluidische Verbindung zwischen dem Hochdruckbereich 10 und dem Ventilausgangsbereich 20 zu schließen. Der Schließkörper 11 wird in einer Offenstellung (aus Einfachheitsgründen in den Figuren 1 und 2 nicht gezeigt) aus dem Sitz 16 herausbewegt, um die fluidische Verbindung zwischen dem Hochdruckbereich 10 und dem Ventilausgangsbereich 20 freizugeben. Das Ventil 100 weist weiterhin eine Schubstange 12 zum Bewegen des Schließkörpers 11 aus der Schließstellung (s. die Figuren 1 und 2) in die (nicht gezeigte) Offenstellung auf, wobei die Schubstange 12 über einen Betätigungskörper 14 bewegbar ist, der zwischen dem Ventilausgangsbereich 20 und dem Steuerbereich 30 durch einen hydraulischen Steuerdruck bewegbar gelagert ist, und wobei der hydraulische Steuerdruck durch eine Steueröffnung 31 im Steuerbereich 30, insbesondere von einer hydraulischen Druckquelle, bereitstellbar ist bzw. bereitgestellt wird.

Der notwendige hydraulische Steuerdruck auf den Betätigungskörper 14 wird durch die Kräfte bestimmt, die auf den Schließkörper 11 und auf den Betätigungskörper 14 wirken. Der hydraulische Steuerdruck wird dabei von einer Steuereinheit 3 (vgl. die Figuren 3 und 4) so eingestellt, dass das Ventil 100 sicher geschaltet werden kann, um den Wasserstoff entsprechend den Erfordernissen eines Verbrauchers, bspw. eines Brennstoffzellensystems eines Fahrzeuges bereitzustellen. Weiterhin ist eine Regelstrecke zwischen dem Druck im Hochdruckbereich 10 und/oder im Ventilausgangsbereich 20 und dem Steuerdruck im Steuerbereich 30 denkbar. Hierzu können Drucksensoren P im Hochdruckbereich 10 und/oder im Ventilausgangsbereich 20 vorgesehen sein. Dies ist allerdings nicht zwingend notwendig, da alleine aufgrund des Aufbaus des Ventils 100 ein Regelkreis zwischen dem Steuerdruck und dem Ventilausgang besteht. Das Prinzip des Ventils 100 entspricht grundsätzlich dem Arbeitsprinzip eines Druckminderers, d.h. das Ventil 100 regelt alleine aufgrund seiner Konstruktion den Druck stromab des Ventils 100 auf den ungefähren Wert des Steuerdrucks ein. Dies geschieht prinzipiell unabhängig vom Volumenstrom.

Durch das erfindungsgemäße Ventil 100 können mehrere Vorteile erreicht werden, wie z. B. Kostenvorteile beim Bereitstellen der Systemkomponenten, Vorteile beim verschalten von mehreren solchen Ventilen 100 mit einer geringen Anzahl an hydraulischen Steuerventilen, Wegfall entzündbarer Komponenten einer elektrischen Betätigung, zuverlässige Schließstellung, wenn kein hydraulischer Steuerdruck anliegt, flexible Verwendung in einem Fahrzeug. Wie es weiterhin aus der Figur 1 erkennbar ist, kann der Schließkörper 11 durch eine Feder 15 und/oder einen Führungskäfig 15a zwischen der Schließstellung und der Offenstellung geführt werden.

Im Sinne der Figuren 1 und 2 ist es denkbar, dass der Betätigungskörper 14 in Form einer Membran oder eines Kolbens ausgeführt sein kann.

Wie es ferner aus den Figuren 1 und 2 erkennbar ist, kann der Hochdruckbereich 10 mindestens einen, vorzugsweise zwei, Hochdruckausgänge Al, A2 aufweisen, die zum Anbinden An weitere Ventile 100 im Sinne der Erfindung verwendet werden können.

Zudem kann eine dichtende Lagerung 17, 18 des Betätigungskörpers 14 (Befestigung im Falle einer Membran und Führung im Falle eines Kolbens) im Steuerbereich 30 vorgesehen sein.

Des Weiteren ist es im Rahmen der Erfindung denkbar, dass der Betätigungskörper 14 schwimmend, bspw. kippbar, und/oder flexibel, insbesondere automatisch beim Betanken lösbar und automatisch beim Anschließen an eine Steuerdruckleitung verbindbar, an der Schubstange befestigt ist. Für die flexible Verbindung des Betätigungskörpers 14 kann eine lösbare Verbindung FV, bspw. eine Rastverbindung vorgesehen sein, die automatisch beim Betanken lösbar und automatisch durch Steuerdruck herstellbar ist.

Die Figuren 3 und 4 zeigen jeweils ein mögliches Tanksystem 1 für ein Fahrzeug, insbesondere ein Wasserstofffahrzeug, im Sinne der Erfindung. Ein Fahrzeug ist im Ganzen aus Einfachheitsgründen nicht gezeigt.

Das Tanksystem 1 gemäß den Figuren 3 und 4 ist mit mehreren Ventilen 100 ausgeführt, wobei jedes Ventil 100 von den mehreren Ventilen 100 wie oben anhand der Figuren 1 und 2 beschrieben ausgeführt sein kann, und mit mehreren Hochdrucktanks 200, insbesondere Wasserstofftanks, vorzugsweise Wasserstoffhochdrucktanks, wobei für jeden Hochdrucktank 200 von dem mehreren Hochdrucktanks 200 jeweils ein Ventil 100 von den mehreren Ventilen 100 vorgesehen ist.

Wie es in der Figur 3 gezeigt ist, können die mehreren Ventile 100 hydraulisch parallel verbunden sein. Ein solches Tanksystem 1 ist insbesondere für den Fall vorteilhaft, wenn mehrere Hochdrucktanks 200 gemeinsam zur Hochdruckspeicherung von Wasserstoff verwendet werden. Über eine hydraulische Steuerleitung S können dabei mehrere Hochdrucktanks 200 geöffnet werden.

Wie es in der Figur 4 gezeigt ist, kann bei einem Tanksystem 1 im Sinne der Erfindung ein separater gemeinsamer Druckminderer 300 für die Versorgungsleitungen L von den mehreren Ventilen 100 entfallen.

Wie die Figur 3 beispielhaft andeutet, kann die Befüllung der Hochdrucktanks 200 bei geschlossenen Ventilen 100 erfolgen. In diesem Fall kann ein Rückschlagventil 400 für alle Ventile 100 vorgesehen sein.

Alternativ kann eine Befüllung auch bei geöffneten oder geschlossenen Ventilen 100 über den Ventilausgang 21 vorgesehen sein. Hierzu müsste der Schließkörper 11 bei einem höheren Druck auf der Ausgangsseite abheben und die Schubstange 12 mit dem Betätigungskörper 14 vorteilhafterweise nicht fest verbunden ist.

Die voranstehende Beschreibung der Figuren beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern es technisch sinnvoll ist, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.