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Was ist ein Wasserstoff Hochdruck-Magnetventil?
26.06.2023 Wir als Eugen Seitz AG stellen Hochdruck-Magnetventile für Wasserstoff her - unsere HyValves. Aber was genau ist ein Magnetventil? Wie funktioniert es? Was sind die Anwendungsgebiete eines Wasserstoff-Magnetventils? Wir geben Ihnen die Antworten.
Zur Steuerung des Durchfluss von gasförmigem Wasserstoff wird ein Hochdruck-Magnetventil verwendet. Magnetventile funktionieren elektromechanisch. Die Magnetspule erzeugt ein Magnetfeld, das einen Kolben im Inneren des Ventils bewegt, der das Ventil öffnet oder schließt und so den Durchfluss von Wasserstoff ermöglicht oder blockiert. Aufgrund seiner kompakten Bauweise wird ein Magnetventil häufig in Systemen eingesetzt, die eine präzise Steuerung des Flüssigkeitsstroms erfordern. Unsere HyValves eignen sich besonders für Anwendungen, bei denen schnelles und sicheres Schalten, geringer Energieverbrauch, hohe Zuverlässigkeit und gute Medienverträglichkeit gefordert sind. Sie sind daher ideal für wasserstoffbasierte Industrie- und Automobilanwendungen, zum Beispiel für Wasserstofftankstellen.
Wie funktioniert ein Hochdruck-Magnetventil?
Es gibt zwei Haupttypen von Funktionsprinzipien, die üblicherweise für Wasserstoffanwendungen verwendet werden: direkt wirkende und vorgesteuerte Ventile. Der Hauptunterschied zwischen diesen beiden besteht darin, dass bei vorgesteuerten Ventilen die Prozessflüssigkeit das Öffnen und Schließen des Ventils zusammen mit dem Magnetfeld unterstützt, während direktwirkende Ventile nur auf die Magnetkraft des Magneten angewiesen sind, um die Düse zu öffnen oder zu schließen.
SeitzValve bietet unterschiedliche Ventile für verschiedene Applikationen an. Hier finden sie einen Überblick.
- Direktwirkend: Ein direktwirkendes Magnetventil erzeugt eine elektromagnetische Kraft, indem es einen elektrischen Strom durch eine Magnetspule leitet. Die Magnetspule ist um einen beweglichen Kolben im Ventil gewickelt. Wenn ein elektrischer Strom durch die Magnetspule fließt, wird das Magnetventil aktiviert. Es entsteht ein Magnetfeld, das einen Kolben in das Magnetventil zieht. Durch die Bewegung des Kolbens wird das Ventil geöffnet oder geschlossen, so dass Wasserstoff durch das Ventil strömen kann oder nicht. Eine Feder bringt das Ventil in seine ursprüngliche Position zurück, wenn die Magnetspule stromlos wird. Ein Beispiel für ein solches Ventil ist unser HyValve 1000 DN0.5.
- Vorgesteuert: Im Gegensatz zu einem direkt wirkenden Magnetventil leitet ein vorgesteuertes Magnetventil den Flüssigkeitsstrom durch das Hauptventil aufgrund eines kleinen Hilfsventils (dem "Vorsteuerventil"). Wenn das Magnetventil aktiviert wird, öffnet es das Vorsteuerventil und lässt eine kleine Menge Flüssigkeit in das Hauptventil fließen. Dadurch ändert sich der Leitungsdruck im System, wodurch das Hauptventil geöffnet wird und die Flüssigkeit durchfliessen kann. Wenn das Magnetventil stromlos wird, schließt sich das Vorsteuerventil, wodurch das Hauptventil geschlossen und der Flüssigkeitsdurchfluss gestoppt wird. Ein Beispiel für ein solches Ventil ist unser HyValve 1000 DN6.
Was sind die Anwendungsbereiche unserer Magnetventile?
Wasserstoff-Magnetventile werden in einer Vielzahl von Industrie- und Automobilanwendungen eingesetzt. Sie werden hauptsächlich dort eingesetzt, wo eine präzise Steuerung des Durchflusses eines Fluids (Flüssigkeit oder Gas) erforderlich ist. Dazu gehören auch Wasserstofftankstellen. Unsere Wasserstoff-Hochdruckventile sind in Tankstellen auf der ganzen Welt installiert. Sie ermöglichen oder unterbinden den Durchfluss von Wasserstoff und sorgen so für ein großartiges Betankungserlebnis.
Was sind die kritischen KPIs für Wasserstoffmagnetventile?
Die Leistungskriterien eines Wasserstoff-Magnetventils variieren je nach Anwendung und Anforderungen. Die folgenden sechs Key Performance Indicators (KPIs) werden jedoch üblicherweise zur Bewertung der Leistung dieser Ventile verwendet:
- Öffnungsgröße: Die Größe der Ventilöffnung, die den Wasserstoffdurchfluss steuert, wird normalerweise in Millimetern oder Zoll gemessen.
- Maximal zulässiger Betriebsdruck: Der höchste Druck, dem das Ventil standhalten kann, ohne dass ein sicherer und zuverlässiger Betrieb beeinträchtigt wird.
- Massendurchflusskoeffizient: Ein Maß für die Fähigkeit des Ventils, den Wasserstoffdurchfluss zu steuern.
- Druckabfall: Der Druckunterschied zwischen dem Einlass und dem Auslass des Ventils, gemessen in bar oder Pfund pro Quadratzoll.
- Interne und externe Leckage des Ventils: Die Menge an Wasserstoff, die durch das Ventil entweicht, gemessen in Kubikzentimetern pro Minute oder Kubikfuß pro Stunde.
- Lebensdauer (Anzahl der Zyklen): Die Anzahl der Öffnungs- und Schließvorgänge des Ventils, bevor es ausgetauscht werden muss, in der Regel gemessen in Millionen von Zyklen.
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Was sind die wichtigsten technischen Parameter für Wasserstoff-Magnetventile?
Sieben technische Parameter sind erforderlich, um sicherzustellen, dass das verwendete Hochdruck-Magnetventil für die spezifische Anwendung geeignet ist:
- Art des zu steuernden Fluids: Die Art des Fluids, ob es sich um eine Flüssigkeit oder ein Gas handelt, und seine Eigenschaften, wie Dichte, beeinflussen die Leistung des Magnetventils.
- Temperaturbereich der Flüssigkeit: Der Temperaturbereich, in dem die Flüssigkeit durch das Magnetventil strömt, da dies die Leistung und Funktionsfähigkeit des Ventils beeinflussen kann.
- Umgebungstemperatur: Der Temperaturbereich der Umgebung, in der das Magnetventil installiert wird, da auch dieser die Leistung und Lebensdauer des Ventils beeinflussen kann.
- Erforderlicher Mindest- und Höchstdurchfluss: Der Bereich der Durchflussmengen, die das Magnetventil bewältigen muss.
- Minimaler und maximaler Eingangsdruck: Der Bereich der Eingangsdrücke, die das Magnetventil bewältigen muss.
- Minimaler und maximaler Ausgangsdruck: Der Bereich der Ausgangsdrücke, die das Magnetventil aufrechterhalten muss.
- Größe der Einlass- und Auslassrohrleitung: Die Größe der Einlass- und Auslassleitungen wirkt sich auf die Durchflussmenge und den Druckabfall aus.
Welche Bedeutung hat das richtige Material?
Gasförmiger Wasserstoff birgt zwei besondere Schwierigkeiten. Aufgrund seiner geringen Größe kann Wasserstoff schnell in oder durch die meisten Materialien diffundieren, was zu Lecks oder anderen Problemen führen kann. Es ist auch bekannt, dass Wasserstoff die Sprödigkeit einiger Materialien erhöht, ein Phänomen, das als Wasserstoffversprödung bekannt ist. Dies kann dazu führen, dass die Armatur brüchig und störanfälliger wird. Daher ist die richtige Wahl des Werkstoffs - Metall oder Polymer - von großer Bedeutung.
Das Ventilgehäuse und andere Komponenten müssen aus Materialien bestehen, die gegen Wasserstoffdiffusion und Wasserstoffversprödung beständig sind. Seitz Ventile werden aus rostfreiem Stahl (1.4404 oder 1.4435) hergestellt. Darüber hinaus ist das in der Ventilkonstruktion verwendete Polymer gegen explosive Dekompression zugelassen.
Alle von uns verwendeten Materialien für Wasserstoff-Magnetventile erfüllen weitere wichtige Anforderungen wie Hochdruckbeständigkeit, Temperaturbeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit. Das Ventil muss den Bedingungen der Anwendung standhalten können, sowohl in Bezug auf Druck, Temperatur als auch auf die chemische Belastung.
Welche Prüfbedingungen und -verfahren sind für Wasserstoff-Magnetventile erforderlich?
Bei der Herstellung von Hochdruck-Magnetventilen für Wasserstoffanwendungen stellen wir sicher, dass an jedem einzelnen Ventil verschiedene Prüfungen gemäß der neuesten Version der ISO 19880-3 durchgeführt wurden. Diese Norm legt die Prüfverfahren und Abnahmekriterien für Hochdruckventile fest, die in Wasserstoffsystemen eingesetzt werden.
Die Norm deckt verschiedene Aspekte der Ventilleistung ab, darunter Druck- und Dichtheitsprüfungen, Durchflussprüfungen und Dauerprüfungen. Die Druckprüfung wird durchgeführt, um sicherzustellen, dass das Ventil dem maximal zulässigen Betriebsdruck ohne Leckage oder Beschädigung standhalten kann. Bei der Dichtheitsprüfung wird geprüft, ob intern oder extern Wasserstoff austritt. Die Durchflussprüfung wird durchgeführt, um zu prüfen, ob das Ventil den Wasserstofffluss entsprechend der angegebenen Durchflussmenge regeln kann. Die Dauerprüfung dient der Überprüfung der Lebensdauer des Ventils.
Darüber hinaus werden die Magnetventile für Wasserstoff auf Umgebungsbedingungen wie Vibration und Temperatur getestet, um sicherzustellen, dass sie den Bedingungen der vorgesehenen Anwendung standhalten.
Was sind die notwendigen Sicherheitsparameter?
Wasserstoff hat bestimmte Eigenschaften, die zu Problemen mit diesem Gas führen. Es ist ein farb- und geruchloses Gas, das sehr leicht verdampft und zudem hochentzündlich ist. Daher entsprechen unsere Wasserstoff-Magnetventile der ATEX-Richtlinie 2014/34/EU für Geräte der Kategorie 2. Diese Richtlinie legt Sicherheitsanforderungen für Geräte fest, die in explosionsgefährdeten Bereichen, einschließlich Wasserstoff, eingesetzt werden.
Weltweit zertifiziert IECEx in Kombination mit länderspezifischen Richtlinien den Einsatz unserer Hochdruckventile in Wasserstofftankstellen. Das IECEx-System bietet eine Zertifizierung von Geräten und Serviceeinrichtungen für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen, einschließlich Wasserstoff. Neben der Einhaltung dieser Richtlinien ist es wichtig sicherzustellen, dass die HyValves gemäß unseren Anweisungen installiert und gewartet werden. Dazu gehören die korrekte Handhabung und Lagerung der Ventile sowie häufige Kontrollen, um sicherzustellen, dass sie in gutem Betriebszustand sind.
Unsere Wasserstoffventile weisen folgende Zertifizierungen auf:
- CE
- EX (ATEX)
- IECEx
- CCC
- KCs
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