GSR-Ventile für Extrem-Anforderungen

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SPN Schwaben Präzision Fritz Hopf GmbH

GGB Heilbronn GmbH

Heraeus AMLOY Technologies GmbH

GSR Ventiltechnik GmbH & Co. KG GmbH & Co. KG

Herausforderung für die Entwickler

Um höhere Reichweiten der Fahrzeuge zu erzielen, möchte man den Wasserstoff aber künftig mit einem Druck von 700 bar speichern – sowohl im Fahrzeug als auch auf der Tankstelle. Die dafür nötige Speichertechnik befindet sich bereits in der Entwicklung. Eine besondere Herausforderung ist die Entwicklung von Ventilen für diesen Druckbereich.

Diese Aufgabe ist auch deshalb anspruchsvoll, weil Wasserstoffmoleküle sehr klein sind und somit auch durch kleinste Undichtigkeiten dringen. Daher sind hochgenaue Tests eine wichtige Voraussetzung für die Produktion von hochwertigen Ventilen für die Wasserstofftechnologie, die bei Drücken bis 900 bar zuverlässig und leckagefrei arbeiten.

Im Vorfeld: Umfassende Simulationen und Tests

Im Vorfeld der Entwicklung hat GSR u.a. umfassende Festigkeitssimulationen durchgeführt, um den Ventilwerkstoff auszuwählen und die Formgebung zu optimieren. Es folgten Tests mit verschiedenen Materialien und Geometrien der Sitzdichtung. Hier mussten die Entwickler Neuland beschreiten. Ebenso gehörten Magnetfeldsimulationen und Belastungsanalysen zum Arbeitsumfang. Auf der Basis dieser Simulationen und Tests hat GSR Musterventile gebaut, die wiederum getestet und optimiert wurden. Anschließend wurden Berst- und Druckfestigkeitsprüfungen mit Drücken von über 2.200 bar durchgeführt.

Servogesteuertes 900-bar-Kolben-Magnetventil

Inzwischen stehen erste Serienventile zur Verfügung, die für Drücke bis 900 bar ausgelegt sind und somit noch genug Sicherheitsreserven für die von der Industrie avisierte 700 bar-Technologie bieten (Bild 3). Es handelt sich um ein servogesteuertes Kolben-Magnetventil, das aus Edelstahl mit einer Qualität 1.4462 gefertigt wird. Dabei gelten extrem geringe Toleranzen vor allem für den Ventilsitz, der auch bei 900 bar Druck noch zuverlässig schließt. Die niedrige Schaltspannung deutet auf eine ausgereifte Konstruktion hin: Trotz des hohen Drucks und sehr dicker Wandstärken reichen geringe Energiemengen aus, um das Ventil zu schalten. (Nach dem Umblättern: Investitionen in anspruchsvolle Prüftechnik)

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