Titel

Absperrventil, Verfahren zum Betreiben eines Absperrventils und Magnetbaugruppe

Die Erfindung betrifft ein Absperrventil mit einer Magnetbaugruppe, die einen Magnetaktor mit einer Magnetspule und einem Anker umfasst, der durch ein Federelement mit einer in einer Schließrichtung wirkenden Vorspannkraft vorgespannt ist, wobei der Anker zum Öffnen des Absperrventils über einen Magnetfluss gegen die Vorspannkraft des Federelements entlang einer Bewegungsachse in einer Öffnungsrichtung bewegbar ist, um eine ohne den Magnetfluss abgesperrte Fluidverbindung zwischen einem Fluideinlass und einem Fluidauslass durch eine auf den Anker ziehend wirkende Magnetkraft freizugeben. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Absperrventils sowie einer Magnetbaugruppe, insbesondere ein Einzelteil einer Magnetbaugruppe, für ein derartiges Absperrventil. Bei dem Absperrventil handelt es sich vorzugsweise um ein Sicherheitsmagnetventil, das auch als Shut-Off-Ventil bezeichnet wird.

Stand der Technik

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2020 201 172 A1 ist eine Vorrichtung zum Speichern von Druckgas, beispielsweise Wasserstoff oder Erdgas, bekannt, umfassend eine Speicherleitung, an die mindestens ein Druckgasbehälter angeschlossen ist, wobei ein auch als Shut-Off-Ventil bezeichnetes Sicherheitsmagnetventil in die Speicherleitung integriert ist.

Offenbarung der Erfindung Aufgabe der Erfindung ist es, ein Absperrventil gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 funktionell zu verbessern.

Die Aufgabe ist bei einem Absperrventil mit einer Magnetbaugruppe, die einen Magnetaktor mit einer Magnetspule und einem Anker umfasst, der durch ein Federelement mit einer in einer Schließrichtung wirkenden Vorspannkraft vorgespannt ist, wobei der Anker zum Öffnen des Absperrventils über einen Magnetfluss gegen die Vorspannkraft des Federelements entlang einer Bewegungsachse in einer Öffnungsrichtung bewegbar ist, um eine ohne den Magnetfluss abgesperrte Fluidverbindung zwischen einem Fluideinlass und einem Fluidauslass durch eine auf den Anker ziehend wirkende Magnetkraft freizugeben, dadurch gelöst, dass die Magnetbaugruppe konstruktiv so ausgeführt ist, dass sich eine, bezogen auf die Bewegungsachse des Ankers, gezielt asymmetrische Magnetkraftverteilung ergibt Durch die asymmetrische Magnetkraftverteilung können mit nur einen Dichtsitz und nur einem Magnetaktor große Druckdifferenzen und Durchflüsse durch die geöffnete Fluidverbindung realisiert werden. Bei der Magnetkraft, die zum Öffnen des Absperrventils auf den Anker aufgebracht wird, handelt es sich um eine Zugkraft. Durch die asymmetrische Magnetkraftverteilung wird besonders vorteilhaft ein Verkippen des Ankers beim Öffnen bewirkt. Daher kann der Magnetaktor des beanspruchten Absperrventils auch als Kipp-Zug-Aktor bezeichnet werden.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Absperrventils ist dadurch gekennzeichnet, dass der entlang seiner Bewegungsachse bewegbare Anker durch die asymmetrische Magnetkraftverteilung zusätzlich relativ zu seiner Bewegungsachse kippbar ist. Das Kippen des Ankers kann zum Beispiel durch ein entsprechend großes Führungsspiel zwischen dem Anker und einer Führungsgeometrie realisiert werden. Die Magnetkraft zum Öffnen des Absperrventils wirkt vorteilhaft nicht zentrisch in der Bewegungsachse auf den Anker. Die Magnetkraft wirkt vorteilhaft seitlich versetzt zu der Bewegungsachse. Dadurch wird beim Öffnen des Absperrventils über die asymmetrische Magnetkraftverteilung ein Drehmoment auf den Anker aufgebracht. Dieses Drehmoment bewirkt das gewünschte Verkippen des Ankers beim Öffnen des Absperrventils. Die asymmetrische Magnetkraftverteilung kann in verschiedenen Teilen der Magnetbaugruppe realisiert werden. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Absperrventils ist dadurch gekennzeichnet, dass der in einer Führungsgeometrie entlang seiner Bewegungsachse geführte Anker eine konvexe Ankerbegrenzungsfläche aufweist, die der Führungsgeometrie zugewandt ist und eine gewünschte Kippbewegung des Ankers ermöglicht, wenn der Anker mit der asymmetrisch wirkenden Magnetkraft beaufschlagt wird. Die Führungsgeometrie für den Anker hat zum Beispiel die Gestalt eines geraden Kreiszylindermantels. Durch die konvexe Ankerbegrenzungsfläche bekommt der Anker, der ansonsten im Wesentlichen die Gestalt einer Kreisringscheibe oder eines Kreiszylinders hat, eine ballige Kontur. Der Anker ist, bezogen auf seine Bewegungsachse, die auch als Ankerachse bezeichnet wird, vorzugsweise rotationssymmetrisch ausgeführt. An seinen Enden wird der Anker zum Beispiel von Kreisflächen begrenzt.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Absperrventils ist dadurch gekennzeichnet, dass der Anker eine, bezogen auf seine Bewegungsachse, asymmetrische Gestalt aufweist. Durch die asymmetrische Gestalt des Ankers wird erreicht, dass die Magnetkraft nicht zentrisch in der Ankerachse wirkt, sondern seitlich versetzt und somit ein Drehmoment auf den Anker erzeugt. Dadurch wird auf einfache Art und Weise erreicht, dass der Anker beim Öffnen des Absperrventils die gewünschte Kippbewegung ausführt.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Absperrventils ist dadurch gekennzeichnet, dass der Anker mindestens eine Materialausnehmung aufweist, um die asymmetrische Magnetkraftverteilung beim Öffnen des Absperrventils zu realisieren. Die Materialausnehmung kann als Stufe oder Abflachung an einem Ankerende ausgeführt sein. Die Materialausnehmung kann auch mindestens eine Vertiefung auf einer Seite des Ankers umfassen. Die Vertiefung kann rund oder rechteckig ausgeführt sein. Die Größe und die Gestalt der Materialausnehmung und gegebenenfalls auch die Anzahl von mehreren Materialausnehmungen sind im Hinblick auf die Asymmetrie der Magnetkraft beim Öffnen des Absperrventils ausgelegt.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Absperrventils ist dadurch gekennzeichnet, dass die Materialausnehmung in einer einem Gegenpol der Magnetbaugruppe zugewandten Stirnfläche des Ankers vorgesehen ist. So kann die gewünschte Asymmetrie der Magnetkraft fertigungstechnisch einfach realisiert werden.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Absperrventils ist dadurch gekennzeichnet, dass das Absperrventil einen zentralen Auslasskanal und einen dezentralen Einlasskanal aufweist. Die Begriffe dezentral und zentral beziehen sich auf die Bewegungsachse des Ankers. Zentral bedeutet insbesondere, dass der Auslasskanal koaxial zu der Bewegungsachse angeordnet ist. Dezentral bedeutet demgegenüber, dass der Einlasskanal parallel oder schräg zu der Bewegungsachse des Ankers verläuft. Die beanspruchte Anordnung des Auslasskanals und des Einlasskanals haben sich im Hinblick auf die gewünschte Kippbewegung des Ankers beim Öffnen des Absperrventils als vorteilhaft erwiesen. Dabei ist besonders vorteilhaft, dass Strömungskräfte durch die beim Kippen des Ankers freigegebene Fluidverbindung die durch die asymmetrische Magnetkraftverteilung initiierte Kippbewegung des Ankers unterstützen oder verstärken.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Absperrventils ist dadurch gekennzeichnet, dass das Absperrventil als Sitzventil mit einer Schließstellung ausgeführt ist, in welcher der Anker, bezogen auf seine Bewegungsachse, symmetrisch angeordnet ist. Bei geschlossenem Absperrventil wird der Anker beziehungsweise ein mit dem Anker gekoppeltes Schließelement durch die Vorspannkraft des Federelements und durch einen auf den Anker beziehungsweise auf das mit dem Anker gekoppelte Schließelement wirkenden Differenzdruck symmetrisch in die Schließstellung gebracht beziehungsweise in der Schließstellung gehalten. So wird ein unerwünschtes Öffnen des Absperrventils im Betrieb sicher verhindert.

Bei einem Verfahren zum Betreiben eines vorab beschriebenen Absperrventils, vorzugsweise in einem Brennstoffzellensystem, ist die oben angegebene Aufgabe alternativ oder zusätzlich dadurch gelöst, dass der Anker beim Öffnen des Absperrventils durch die asymmetrische Magnetkraftverteilung verkippt wird, um einen größeren Fluiddurchfluss zu realisieren. Der größere Fluiddurchfluss wird vorteilhaft mit nur einem Dichtsitz und mit nur einem Magnetaktor realisiert. Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch ein Brennstoffzellensystem mit einem vorab beschriebenen Absperrventil. Das Absperrventil ist vorteilhaft in einem Anodenpfad des Brennstoffzellensystems angeordnet.

Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch einer Magnetbaugruppe, insbesondere ein Einzelteil einer Magnetbaugruppe, vorzugsweise einen Anker, für ein vorab beschriebenes Absperrventil. Die genannten Teile sind separat handelbar.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung eines Absperrventils mit einer Magnetbaugruppe, die einen kippbaren Anker umfasst, im Längsschnitt; die

Figuren 2 bis 4 drei Ausführungsbeispiele des Ankers aus Figur 1 jeweils in einer Vorderansicht und in einer Draufsicht;

Figur 5 schematische Darstellungen der Magnetbaugruppe aus Figur 1 mit verschiedenen Pfeilen, um die Funktion des Absperrventils mit dem Verkippen des Ankers beim Öffnen zu veranschaulichen; und

Figur 6 eine schematische Darstellung eines herkömmlichen Brennstoffzellensystems.

Figur 6 zeigt eine schematische Darstellung eines herkömmlichen Brennstoffzellensystems 101. Das Brennstoffzellensystem 101 umfasst einen Anodenpfad 104, welcher einen Wasserstofftank 128 mit einer Anode 112 eines Brennstoffzellenstacks 120 verbindet Innerhalb des Anodenpfades 104 sind mindestens zwei Ventile 132, 134 angeordnet.

Das erste Ventil 132, ist als Absperrventil oder Shut-Off-Ventil 132 ausgebildet Das Shut-Off-Ventil 132 ist im Betrieb des Brennstoffzellensystems 101 geöffnet Wenn das Brennstoffzellensystem 101 heruntergefahren wird, wird das Shut-Off- Ventil 132 geschlossen, so dass kein Wasserstoff aus dem Wasserstofftank 128 mehr zur Anode 112 strömen kann.

Das zweite Ventil 134 ist als HGI-Ventil 134 ausgebildet und kann die Menge an Wasserstoff, welche abhängig von dem jeweiligen Betriebszustand vom Brennstoffzellenstack 120 benötigt wird, zur Anode 112 zu dosieren.

Zwischen dem ersten Ventil 132 und dem zweiten Ventil 134 ist eine Verbindungsleitung 108 angeordnet. In der Verbindungsleitung 108 befindet sich ein Sensor 110, welcher den Druck innerhalb der Verbindungsleitung 108 bestimmen kann.

Im Wasserstofftank 128 ist der Wasserstoff meist unter hohen Druck bevorratet. Um den Druck zu reduzieren, kann sich zwischen dem Wasserstofftank 128 und dem ersten Ventil 132 ein Druckregelventil 130 befinden, welches den Druck reduziert, bevor der Wasserstoff zum HGI-Ventil 134 beziehungsweise zur Anode 112 strömt. Der Druck am Eingang des ersten Ventils 132, welcher dem Tankdruck entspricht oder durch das Druckregelventil 130 reduziert wurde, wird Versorgungsdruck genannt.

Das Brennstoffzellensystem 101 weist des Weiteren eine Kathodengaszuführleitung 115, auf, welche eine Kathode 116 des Brennstoffzellenstacks 120 mit Luft versorgt, sowie eine Kathodengasabführleitung 117, welche die verbrauchte Luft und Abgase vom Brennstoffzellenstack 120 ableitet.

Im Betrieb des Brennstoffzellensystems 101 wird dem Anodenpfad 104 Wasserstoff über den Wasserstofftank 128, das erste Ventil 132 und über das zweite Ventil 134 an die Anode 112 abgegeben. Da der Wasserstoff der Anode 112 aus Performance- und Komponentenschutzgründen überstöchiometrisch zugeführt wird, wird der nicht verbrauchte Wasserstoff über eine Anodengasrückführleitung 114 zurückgeführt und an einer Wasserstoffrückführstelle 122 wieder in den Anodenpfad 104 eingeleitet.

Innerhalb der Anodengasrückführleitung 114 können eine Rezirkulationspumpe 142, sowie weitere Ventile und Komponenten angeordnet sein.

Weil während der Brennstoffzellenreaktion Stickstoff von der Kathode 116 zur Anoden 112 diffundiert und sich über die Anodengasrückführleitung 114 mit steigendem Anteil innerhalb des Anodenpfades 104 ansammelt, muss der innerhalb des Anodenpfades 104 angesammelte Stickstoff von Zeit zu Zeit aus dem Brennstoffzellensystem 101 entfernt werden.

Dies kann vorliegend über ein Purge-Ventil 141 erfolgen, welches in der Anodengasrückführleitung 114 angeordnet ist. Zur Abführung eines Wasserüberschusses aus der Anode 112 beziehungsweise dem Anodenpfad 104 kann ferner ein Wasserabscheider, ein Wasserreservoir sowie ein Drain- Ventil innerhalb des Anodengasrückführleitung 114 angeordnet sein, welche in der Zeichnung nicht explizit dargestellt sind, da sie nicht erfindungswesentlich sind.

Das Brennstoffzellensystem 101 weist eine Messanordnung zur Überprüfung mindestens eines Ventils 132, 134 auf. Die Messanordnung umfasst einen Sensor 110 zum Erfassen von Messwerten zur Bestimmung eines aktuellen Druckes an einer Position innerhalb der Verbindungsleitung 108 des Anodenpfades 104. In einer alternativen Ausführungsform kann der Sensor 110 zusätzlich auch die aktuelle Temperatur des Gases an dieser Position erfassen.

Eine Steuereinheit 111 ist kabelgebunden oder kabellos mit dem Sensor 110 verbunden, um Messwerte, insbesondere Druckwerte und/oder Temperaturwerte, zu erfassen und gemäß des erfindungsgemäßen Verfahren auszuwerten, um zu überprüfen, ob eine Leckage des ersten Ventils (Shut-Off- Ventil) 132 oder des zweiten Ventils (HGI-Ventils) 134 vorliegt. Die Steuereinheit 111 ist auch mit weiteren Komponenten des Brennstoffzellensystems 101 verbunden. Die Steuereinheit 111 kann auch eine Verbindung zum ersten Ventil 132 und/oder zweiten Ventil 134 aufweisen, um den Zeitpunkt des Öffnens und Schließens des ersten Ventils 132 und zweiten Ventils 134 zu erfassen und in die Berechnung einer Leckage-Rate einfließen zu lassen.

In Figur 1 ist ein Absperrventil 1 schematisch im Längsschnitt dargestellt. Das Absperrventil 1 kann auch als Shut-Off-Ventil bezeichnet werden. Bei dem Absperrventil 1 handelt es sich zum Beispiel um ein Shut-Off-Ventil, wie es in Figur 6 mit 132 bezeichnet ist.

Das Absperrventil 1 dient in einem Wasserstoffsystem, insbesondere in einem Brennstoffzellensystem, dazu, ein Tanksystem beim Abstellen, zum Beispiel in einem Notfall, kontrolliert und sicher zu verschließen. Dabei können je nach Betriebszustand hohe Druckdifferenzen und große Durchflüsse auftreten, die mit dem Absperrventil 1 schnell unterbrochen werden müssen.

In den Figuren 1 bis 5 ist veranschaulicht, wie bei einem vorgegebenen Bauraum und/oder bei maximal zur Verfügung stehender Versorgungsenergie auch bei einer maximalen Druckdifferenz und einem maximalen Durchfluss im geöffneten Zustand des Absperrventils 1 ein schnelles und stabiles Schließen sichergestellt werden kann.

Das Absperrventil 1 umfasst vorteilhaft nur einen Dichtsitz 11 und nur einen Magnetaktor 12. Mit dem einen Dichtsitz 11 und dem einen Magnetaktor 12 können vorteilhaft auch große Druckdifferenzen und Durchflüsse im Betrieb des geöffneten Absperrventils 1 realisiert werden.

Das Absperrventil 1 umfasst eine Magnetbaugruppe 2 mit einem Polrohr 3, einer Magnetspule 6, einem Anker 7 und einem Gegenpol 8. Der Anker 7 ist entlang einer Bewegungsachse 10 translatorisch hin und her bewegbar, das heißt in Figur 1 nach oben und nach unten. Durch ein Federelement 9 ist der Anker 7 von dem Gegenpol 8 weg vorgespannt, das heißt in Figur 1 nach unten. An dem in Figur 1 unteren Ende des Polrohrs 3 sind ein Fluideinlass 4 und ein Fluidauslass 5 angedeutet. Der Fluidauslass 5 umfasst zum Beispiel einen zentralen Auslasskanal 17. Der zentrale Auslasskanal 17 ist koaxial zur Bewegungsachse 10 des Ankers 7, die auch als Ankerachse 10 bezeichnet wird, angeordnet. Der Fluideinlass 4 umfasst einen dezentralen Einlasskanal 16. Der Einlasskanal 16 verläuft schräg zur Ankerachse 10.

Durch zwei Kreise ist in Figur 1 ein Dichtsitz 11 angedeutet. Der Dichtsitz 11 ist durch den Anker 7 verschlossen. Selbstverständlich kann der Anker 7 auch mit einem Stellglied und/oder Schließkörper kombiniert sein. In der schematischen Darstellung kommt es wesentlich darauf an, dass der Dichtsitz 11 durch eine Federvorspannkraft des Federelements 9, die den Anker 7 in Figur 1 nach unten beaufschlagt, in seinem in Figur 1 dargestellten geschlossenen Zustand gehalten wird.

Wenn die Magnetspule 6 des Magnetaktors 12 bestromt wird, dann wird der Anker 7 in Figur 1 nach oben gezogen, wobei ein Fluiddurchgang zwischen dem Fluideinlass 4 und dem Fluidauslass 5 an dem Dichtsitz 11 freigegeben wird. Bei geöffnetem Absperrventil 1 wird der Anker 7 durch einen in Figur 1 nicht dargestellten Magnetfluss oder Magnetkreis der Magnetbaugruppe 2 in Figur 1 nach oben gezogen. Daher kann der Magnetaktor 12 auch als ziehender Magnetaktor 12 bezeichnet werden.

Der Anker ist jedoch gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung nicht nur in axialer Richtung, das heißt in Figur 1 nach oben und nach unten, bewegbar in dem Polrohr 3 geführt. Der Anker 7 umfasst eine konvexe Ankerbegrenzungsfläche 14, die ein Verkippen des Ankers 7 in einer Führungsgeometrie 13 des Polrohrs 3 ermöglicht. Die Führungsgeometrie 13 hat die Gestalt eines geraden Kreiszylindermantels.

Der Anker 7 hat im Wesentlichen die Gestalt eines geraden Kreiszylinders, wobei der Anker 7 durch die konvexe Ankerbegrenzungsfläche 14 eine tonnenförmige Gestalt bekommt. Der Anker 7 ist durch die konvexe Ankerbegrenzungsfläche 14 um seinen Mittelpunkt radial verdrehbar, zumindest in einem begrenzten Umfang. Diese radiale Verdrehung, die auch als Verkippen verzeichnet wird, ist in Figur 5 veranschaulicht.

In den Figuren 2 bis 4 ist gezeigt, wie durch eine asymmetrische Gestaltung des Ankers 7 erreicht wird, dass die durch die Magnetbaugruppe 2 erzeugte Magnetkraft beim Öffnen des Absperrventils 1 nicht zentrisch in der Ankerachse 10 wirkt, sondern seitlich versetzt und somit ein Drehmoment auf den Anker 7 erzeugt. Die Asymmetrie der Magnetkraft muss dabei nicht zwingend im Anker 7 realisiert werden, sondern kann auch in anderen Teilen der Magnetbaugruppe 2 berücksichtigt werden, zum Beispiel in dem Gegenpol 8 oder in dem Erregersystem der Magnetbaugruppe 2 mit der Magnetspule 6.

Die Figuren 2 bis 4 zeigen wie die Asymmetrie der Magnetkraft mit Hilfe einer gezielten Änderung der Geometrie des Ankers 7 realisiert werden kann. Der Anker 7 ist zur Realisierung der Asymmetrie der Magnetkraft mit einer Materialausnehmung 15 versehen. Die Materialausnehmung 15 kann unterschiedlich gestaltet sein. Wesentlich ist, dass die Materialausnehmung 15 dem Anker 7 bezogen auf die Ankerachse 10 eine asymmetrische Gestalt verleiht.

In Figur 2 ist die Materialausnehmung 15 als Abflachung ausgeführt. In Figur 3 ist die Materialausnehmung 15 als rechteckige Vertiefung ausgeführt. In Figur 4 ist die Materialausnehmung 15 als kreisrunde Vertiefung ausgeführt.

In Figur 5 ist die Funktionsweise des Absperrventils 1 veranschaulicht. Unter einem Rechtecksymbol 21 ist eine Kräfteverteilung im geschlossenen Zustand des Absperrventils dargestellt. Unter einem Pfeilsymbol 22 ist die Kräfteverteilung beim Öffnen des Absperrventils dargestellt. Unter einem Rechtecksymbol 23 ist die Kräfteverteilung im geöffneten Zustand des Absperrventils dargestellt. Unter einem Pfeilsymbol 24 ist die Kräfteverteilung beim Schließen des Absperrventils dargestellt.

Durch einen Pfeil 31 ist eine Federkraft des in Figur 1 mit 9 bezeichneten Federelements dargestellt. Durch einen Pfeil 32 ist eine Differenzdruckkraft dargestellt, die durch unterschiedliche Drücke im Fluideinlass 4 und im Fluidauslass 5 erzeugt wird und auf den Anker 7 wirkt. Durch Pfeile 33 und 34 sind linke und rechte Lagerkräfte dargestellt. Durch Pfeile 41 und 42 sind von der Magnetbaugruppe 2 erzeugte Magnetkräfte zum Öffnen des Absperrventils auf den Anker 7 angedeutet.

Der Grundgedanke des in Figur 5 veranschaulichten Funktionsprinzips des Absperrventils ist dem Öffnen eines Einweckglases entlehnt. Für die vereinfachte Darstellung der Figur 5 sind die Kräfte jeweils in eine linke und eine rechte Hälfte aufgeteilt. In der Realität handelt es sich um Ringflächen und demzufolge natürlich um Ringkräfte.

Bei geschlossenem Absperrventil drücken das Federelement, das verkürzt auch als Feder bezeichnet wird, mit seiner Federkraft 31 und der Differenzdruckkraft

32 den Anker 7 symmetrisch in seinen Dichtsitz, der verkürzt auch als Sitz bezeichnet wird. Durch die Symmetrie im geschlossenen Zustand sind die linke Lagerkraft 33 und die rechte Lagerkraft 34 gleich groß und es ergibt sich ein zentrischer Angriffspunkt für die Druckdifferenzkraft 32.

Wenn die Magnetspule, die verkürzt als Spule bezeichnet wird, bestromt wird, dann baut sich ein Magnetfluss durch den Anker 7 auf. Der Magnetfluss führt dazu, dass über einen Arbeitsluftspalt in dem Gegenpol der Magnetbaugruppe eine Magnetkraft 41 , 42 aufgebaut wird. Durch die Asymmetrie des Ankers 7 greift die Magnetkraft 41 , 42 aber nicht zentrisch an dem Anker 7 an, sondern mit einem Moment, wie in Figur 5 unterhalb des Pfeilsymbols 22 durch die unterschiedlich langen Pfeile 41 und 42 angedeutet ist.

Das Moment erzeugt ein Verkippen des Ankers 7, wodurch die in Figur 5 rechte Seite des Sitzes entlastet wird. Das wird durch die unterschiedlich langen Pfeile

33 und 34 in Figur 5 unter dem Pfeilsymbol 22 angedeutet. Dabei wandert der Kraftangriffspunkt der Druckdifferenzkraft 32 in Figur 5 nach links, in Richtung eines Kipppunkts beziehungsweise einer Kippachse am Dichtsitz. Der Kipppunkt ist in Figur 5 mit 40 bezeichnet.

Wenn die Verkippung des Ankers 7 so stark ist, dass der Sitz auf der einen Seite undicht wird, dann strömt Gas von einem Tank über den Fluideinlass und den Fluidauslass in ein nachgelagertes System, wie in Figur 5 unter dem Pfeilsymbol 22 in der Mitte durch einen gestrichelten Pfeil 36 angedeutet ist Das wiederum führt zu einer Reduzierung des Druckunterschieds und damit der Druckdifferenzkraft, wie in Figur 5 durch einen Pfeil 37 und den Pfeil 32 angedeutet ist

Wenn die Summe der Druckdifferenzkraft 32 und der Federkraft 31 kleiner oder gleich der axialen Gesamtmagnetkraft 41 , 42 ist, dann bewegt sich der Anker 7 in Richtung Gegenpol 8. Bei Auftreffen des Ankers 7 am Gegenpol 8 ergibt sich an diesem ebenfalls ein Kipppunkt, der durch einen Pfeil 38 in Figur 5 unterhalb des Pfeilsymbols 22 rechts angedeutet ist

Da dieser Kipppunkt idealerweise außerhalb der Magnetkraftangriffspunkte der Magnetkräfte 41 , 42 liegt, drehen die Magnetkräfte 41 , 42 entgegengesetzt der vorherigen Drehbewegung den Anker 7 wieder in seine Ankerachse 10. Beim Schließen wirkt die Feder, wie in Figur 5 unterhalb des Pfeilsymbols 24 veranschaulicht ist, wieder zentrisch auf den Anker 7. Ohne die Magnetkraft wird der Anker 7 bei abgeschalteter Magnetbaugruppe in Figur 5 nach unten bewegt und schließt den Dichtsitz.