CN108005748B - 用于调节或控制流体压力的单元 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于调节或控制流体压力的单元（10），单元具有：至少一个外壳部分（13、14）；以及与至少一个外壳部分连接的切换膜（22），其用于以相对于作用在切换膜的环境压力而言的1到250 mbar、优选地1到100 mbar的压力差来进行切换，并且用于调节、释放或阻断流体的入口（28）与出口（30）之间的流体的流动。切换膜由热塑性合成材料形成。在该背景下，至少一个外壳部分的开口横截面（40）被切换膜封闭。此外，本发明涉及一种用于将单元（10）的至少一个外壳部分（13、14）与切换膜（22）流体密封地连接的方法，其中，切换膜的径向向外定位的结合区域（42）在至少一个结合表面（50、52）的区域中流体密封地压靠至少一个外壳部分（13、14）。

Description

用于调节或控制流体压力的单元

技术领域

本发明涉及一种特别地用于机动车辆的内燃机和/或内燃机曲轴箱的压力调节的用于调节或控制流体压力的单元和一种用于将切换膜与单元的至少一个外壳部分流体密封地连接的方法。

背景技术

压力调节阀例如使用在内燃机的曲轴箱与进气歧管之间的排气管路中。在这个背景下，任务是防止容器中待排放的压力或真空上升到超越预定值。

在内燃机中，出现了窜气（Blow-by-Gase），产生这些窜气是因为汽缸中的燃烧气体绕过汽缸活塞并且到达曲轴箱。这些窜气导致曲轴箱中的压力上升，这可能导致油的泄漏和逸出。为了避免压力增大并以环境友好的方式排出窜气，则使后者从曲轴箱返回到内燃机的进气歧管中。另一方面，不应使特定的真空值显著不足，因为不然的话所不期望的渗透空气（Fehlluft）将由于泄漏而被吸入到曲轴箱中。

在当前采用的压力调节阀的情况下，通常使用由弹性体制成的元件，其也以术语“切换隔膜”而为本领域技术人员所熟知，所述弹性体时常为氟硅酮橡胶（FVMQ）。这些切换隔膜由于弹性体的特定性质而极具柔性。根据所施加的压力比，该切换隔膜使压力调节阀中的开口打开或闭合。压力比通常由第一腔室中所施加的压力与存在于压力调节阀的第二腔室中的压力之间的压力差而产生。第一腔室中的压力能够例如等于大气压力。切换隔膜必须对在1到250 mbar的幅值中的最小切换压力作出反应。

内燃机中的窜气由未燃烧的燃料部分、马达油部分、以及在燃烧期间产生的其他污染物组成。这些气体腐蚀许多弹性体类型，使得可能出现对材料性质的损害。这些材料的部件变得易碎、多孔、以及有裂缝。当切换膜受到损害时，因为系统不再是密封紧密的，所以损害环境的窜气直接地到达环境。弹性体的切换隔膜通常被设计为滚动膜（Rollfolie）以便实现切换隔膜的一定行程。该材料在滚动区域（Rollbereich）中另外由于滚动运动被机械地加载，而同时被窜气接触，且因此会受到损害。

DE 26 29 621 A1公开了一种具有切换隔膜的隔膜阀，所述切换隔膜被具体实现为在其边沿处被夹持在外壳与外壳盖之间并且借助于压力构件进入在提供于外壳中的座表面上的密封接触状态的切换膜，其中，切换隔膜由弹力最小的更薄的层以及弹性橡胶材料的另外的更厚的层组成，所述弹力最小的更薄的层例如由PTFE制成，其面向外壳内部并抵制腐蚀性流动介质。主要在需要具有高耐化学性的材料接触流动介质的情况下使用此类隔膜阀。由于弹性橡胶材料不满足这个要求，然而耐化学性材料（诸如，PTFE）不具有正确发挥功能所需要的弹力，所以采用由两个层组成的膜。借助于厚的橡胶类的层，由压力构件施加的接触压力尽可能均匀地传输到切换膜的密封表面，所述密封表面与外壳中的座表面相互作用。在这个背景下，为了使双层式切换隔膜闭合，由与手轮连接的压力轴在切换隔膜上施加若干巴的相对大的切换压力，以便借助于硬性PTFE层来确保所需要的密封功能。

发明内容

本发明的目标是提供一种用于以低压力差进行切换的单元，所述单元在具有特别是所谓的窜气的腐蚀性介质的内燃机中在操作时达到长的使用寿命。

本发明的另外的目标是提供一种用于将可切换闭合元件与所述单元流体密封地连接的方法，所述单元在具有特别是所谓的窜气的腐蚀性介质的内燃机中在操作时达到长的使用寿命。

根据本发明的方面，上述目标通过一种用于调节或控制流体压力的单元来解决，所述单元具有至少一个外壳部分和与所述至少一个外壳部分连接的切换膜，其中，切换膜由热塑性合成材料（例如，PA、PP或PE）形成，并且其中，至少一个外壳部分的开口横截面被切换膜封闭。

根据本发明的另一方面，另外的目标通过一种用于将单元的至少一个外壳部分与切换膜流体密封地连接的方法来解决，其中，切换膜在至少一个结合表面的区域中与至少一个外壳部分流体密封地连接。

本发明的有益的实施例和优点由另外的权利要求、描述和附图产生。

提出一种用于调节或控制流体压力的单元，所述单元具有：至少一个外壳部分；以及与至少一个外壳部分连接的切换膜，其用于以相对于作用在所述切换膜上的环境压力而言的1到250 mbar、优选地1到100 mbar的压力差来进行切换，并且用于调节、释放或阻断流体的入口与出口之间的流体的流动，其中，切换膜由热塑性合成材料形成，并且其中，至少一个外壳部分的开口横截面被切换膜封闭。

所述单元不仅起释放或阻断流动的作用，而且通过根据压力差连续地改变流动横截面来在两种切换状态之间进行调节，两种切换状态为“释放”或“阻断”入口与出口之间的流体流动。以这种方式，能够对流动进行节流。

热塑性合成材料的膜是耐化学性的，并且能够在膜阀的许多切换循环中切换。所述单元的长期稳定性得以改进。特定地，能够通过注塑过程来处理热塑性合成材料的膜。优选地，切换膜的厚度最多为0.5 mm，优选地最多为0.3 mm，特别优选地厚度最多为0.2 mm。切换膜能够具有在40 mm与100 mm、优选地在50 mm与80 mm之间的直径。可设想到的是，针对相应的更大直径，也能够实现在大于0.5 mm的范围中（例如，最多为0.5 mm到1 mm）的切换膜的稍微更高的厚度。

在这个背景下，用热塑性合成材料（例如，PA、PP或PE）的切换膜来代替用于内燃机的压力调节和/或内燃机曲轴箱的压力调节的常规单元的弹性体的常规切换隔膜。这种材料可以例如通过烧结过程产生并且随后能够进行机械加工，或能够通过注塑模制过程产生。在其正常形式下，热塑性合成材料的此类切换膜是硬性的并且实际上不适合于柔性部件。热塑性合成材料展现出卓越的耐化学性，并且能够在非常广泛的温度范围中使用。然而，与弹性体材料相比，弹性模量向着低温非常强烈地增加。出于这个原因，在内燃机中的对于汽车应用而言所需要的通常为-40℃到+150℃的温度范围中，热塑性合成材料相当不适合于用作切换膜。在根据本发明的单元中，通过切换膜的有利的几何结构以及可选地通过极薄的壁厚有利地避免了这个缺点。通过在能够移动以正确使用切换膜的区域中将壁厚减小到几十分之一毫米，其中然而，本身不动的指定密封区域以及材料的夹持区域能够被具体实现得更厚，并且切换膜的专门开发出的几何结构不具有如相反常规使用于现有技术中的滚动区域，使硬性材料达到如下的形状：其展现所需要的柔性，但尽管如此仍满足关于裂缝形成、拉伸和弯曲疲劳强度的机械要求。由于特殊的几何结构，不再发生滚动运动，而是作为替代发生具有半径变化的弯曲运动，该弯曲运动能够在材料的低拉伸或甚至实际上无拉伸的情况下实现，并且通过所述弯曲运动，能够实现用于根据本发明的单元的切换膜的抬升运动。

切换膜能够包括板状扁平主体，特别地，能够形成为板状扁平主体，所述板状扁平主体具有包围中心闭合区域的弯曲区域，其中，当使切换膜切换时，弯曲区域通过特别是无拉伸的低拉伸弯曲运动（即，对于实际应用而言实际上无拉伸弯曲运动）使闭合区域相对于阀座沿轴向方向（即，沿扁平主体的法线方向）移动朝向阀座或远离阀座。因为该构造中的切换膜不仅能够在小的表面区域中弯曲，而且由于板状形式能够跨越大的表面区域，所以切换膜的个别区域仅最小程度地或实际上根本没有被拉伸加载。弯曲运动因此得以跨越切换膜的大的区域来执行，并且因此其具有呈曲率变化形式的最小弹性变形，具有例如小于10%的最小拉伸。

切换膜的闭合区域能够中断入口与出口之间的流体流动。切换膜例如能够与紧挨在密封座上的其密封区域接触，以便中断所述流动。

出于这个目的，切换膜能够在打开和闭合状态下的其相应的最大位置之间是可移动的，这是因为大气压力作为控制压力被施加到切换膜的一侧。有利地，切换膜能够自调节，并且切换膜能够通过在单元的一个腔室中的大气压力与单元的另一腔室的工作压力之间的压力差来间接地闭合。工作压力能够例如是内燃机曲轴箱中的压力。

有利地，作为替代，切换膜能够在打开和闭合状态下的其相应的最大位置之间是可移动的，这是因为不同于大气压力的控制压力被施加到切换膜的一侧和/或提供了用于使切换膜切换的机械致动装置。

借助于被支撑在至少一个外壳部分上的弹簧元件，力在这个背景下被施加到切换膜上以便能够以合适的方式来调整单元的调节行为。出于这个目的，布置于外壳部分中的端部处的出口能够具有阀座，阀座能够由切换膜的闭合区域来闭合，使得能够调节从入口到出口的流体输送。在这个背景下，弹簧元件在切换膜上施加合适的反作用力以便在所期望的压力范围中实现单元的调节行为。在这个背景下，切换膜的背离待调节的流体的一侧通常加载有大气压力。

根据本发明，单元的至少一个外壳部分的开口横截面由切换膜的有效区域以流体密封的方式来封闭。以这种方式，能够有效地调节、释放、阻断或节流单元的流动。切换膜的包围有效区域的边沿区域使得能够将包括氟和碳的聚合物的切换膜流体密封地连接到单元的外壳，所述切换膜能够有益地由合成材料（例如，玻璃纤维增强聚酰胺（PA））制造，并且表示相对于现有技术的另外的极大优点在于，不渗透或闭合的隔膜不宣称是密封紧密的，而是仅以形状配合的方式连接到外壳。由于流体密封连接，单元的一区域被密封为密封区域，并且以这种方式得以有利地确保单元的功能（例如，作为压力调节阀），原因如下：切换膜能够分别以流体密封的方式密封一个外壳部分，这是由于其与外壳部分紧密密闭地连接；以及切换膜能够当第一外壳部分与第二外壳部分（例如，与外壳盖）闭合在一起时使两个外壳部分的内部腔室相对于彼此密封。

根据有利的实施例，径向向外的至少一个周向延伸的结合表面能够被提供在至少一个外壳部分上，在结合表面上，切换膜与至少一个外壳部分连接，特别地，固定地且流体密封地连接。通过使切换膜与径向外部周向延伸的结合表面连接，切换膜的中心内部区域作为一个整体能够沿轴向方向自由地移动，并且作为切换膜的密封区域能够以这种方式运用单元的实际切换功能，例如，作为压力调节阀。由于切换膜流体密封地连接到至少一个外壳部分，所以也能够有效地避免材料的可能的气体排放会逸出到环境。

根据有利的实施例，切换膜的径向向外定位的结合区域能够被胶合到至少一个外壳部分，特别地，能够以材料熔合的方式来胶合和/或以形状配合的方式来胶合。切换膜以材料熔合的方式和/或以形状配合的方式与外壳部分的结合表面的粘性连接能够确保对外壳部分的开口横截面的流体密封式密封作用以及对切换膜的固定且永久的连接以便在单元的操作期间可靠地发挥功能。就粘性剂（例如，常规粘性剂）而言，例如能够采用液态硅酮或丙烯酸基粘性剂。

根据特别有利的实施例，在至少一个外壳部分的结合表面中，能够提供用于接收粘性珠的至少一个周向槽。以这种方式，能够得当地将粘性珠接收在槽中，并且当将切换膜施用并按压到外壳部分上时，能够因此有针对性地分布在外壳部分的结合表面以及切换膜的结合区域上，使得能够实现流体密封式且永久的连接。

根据替代的有利的实施例，切换膜的径向向外定位的结合区域能够通过使切换膜的结合区域和/或外壳部分的结合表面至少部分地熔化来与至少一个外壳部分连接，特别地，以材料熔合的方式和/或以形状配合的方式来连接。切换膜以材料熔合的方式和/或以形状配合的方式通过材料的部分熔化（例如，通过焊接）与外壳部分的结合表面的连接能够确保对外壳部分的开口横截面的密封作用以及对切换膜的固定的流体密封式的且永久的连接以便在单元的操作期间可靠地发挥功能。通过部分熔化，结合方中的一者（即，切换膜的结合区域或外壳部分的结合表面）有可能熔化并与相应的另一结合方至少部分地结合。替代地，两个结合方都有可能部分熔化，并且所熔化的材料相混合且一旦凝固则以这种方式彼此结合。此外，也有可能只有外壳部分部分熔化，并且以这种方式外壳部分的所熔化的材料粘附到切换膜。以这种方式，不发生材料的直接混合。然而以这种方式，能够以部分材料熔合的方式以及以部分形状配合的方式实现连接。

根据另外的有利的实施例，在至少一个外壳部分的结合表面中，能够提供用于接收结合区域的和/或结合表面的所熔化的材料的至少一个周向槽，其中，特别地，一个周向槽能够被提供在至少一个外壳部分的结合表面的径向内部并且一个周向槽能够被提供在至少一个外壳部分的结合表面的径向外部，以用于接收结合区域的和/或结合表面的所熔化的材料。以这种方式，能够将所熔化的和突出的材料得当地接收于槽中，并且当将切换膜施加并按压到外壳部分上时，能够因此有针对性地分布在槽中，使得切换膜的结合区域和外壳部分的结合表面彼此直接地粘附，借此能够实现流体密封式且永久的连接。特别地，以这种方式，过量的所熔化的材料能够流走到结合位置的两侧并分布在槽中，使得切换膜的结合区域和外壳部分的结合表面能够彼此直接地粘附。

根据有利的实施例，切换膜的径向向外定位的结合区域能够流体密封地压靠至少一个外壳部分的结合表面。切换膜流体密封地压靠外壳部分的结合表面能够确保对外壳部分的开口横截面的流体密封式密封以及对切换膜的永久连接以便在单元的操作期间可靠地发挥功能。按压动作能够例如由第二外壳部分来实现，或是因为具有切换膜的第一外壳部分流体密封地压靠另一部件的反向构件而实现的。

有利地，切换膜能够至少在结合区域的区域中包括活化表面，特别地，包括面向第一外壳部分的第一腔室的至少一个活化表面。在按压动作的准备过程中，在切换膜将被按压所处的区域中预处理和活化切换膜的表面会是有益的，以便改变表面张紧力。此类活化能够得当地包括一种或若干种方法，诸如蚀刻、等离子处理、机械粗糙化、压印、穿孔或类似合适的方法。以这种方式，能够改进结合表面与切换膜之间的接触。特别地，使切换膜的暴露于流体的表面经受活化处理是有益的，例如，在第一外壳部分的第一腔室中就是这种情况。

根据有利的实施例，切换膜的径向向外定位的结合区域能够在面向结合表面的至少一侧上具有连接元件，所述连接元件能够与至少一个外壳部分连接，特别地，以材料熔合的方式和/或以形状配合的方式来连接。切换膜或连接元件与外壳部分的结合表面的以材料熔合的方式的连接能够确保对外壳部分的开口横截面的流体密封式密封作用以及对切换膜的固定且永久的连接以便在单元的操作期间可靠地发挥功能。在这个背景下，连接元件能够是固定地连接到切换膜的部件。替代地，连接元件自身能够表示外壳部分或外壳部分的一部分。针对以材料熔合的方式进行的连接，例如能够采用烧结过程。替代地，也可设想出将连接元件实现为单独的注塑模制塑料部件。优选地，连接元件与热塑性切换膜一起形成为一个部件，例如，其通过注塑模制过程而产生。

优选地，这些部件（即，连接元件、外壳部分和/或切换膜）中的一者能够具体实现为烧结部件和/或3D打印部件。

根据有利的实施例，切换膜的径向向外定位的结合区域能够由发泡材料与至少一个外壳部分连接，特别地，以材料熔合的方式和/或以形状配合的方式来连接。切换膜以材料熔合的方式和/或以形状配合的方式与外壳部分的结合表面的连接能够确保对外壳部分的开口横截面的流体密封式密封作用以及对切换膜的固定且永久的连接以便在单元的操作期间可靠地发挥功能。

有利地事先已经经受表面处理的切换膜能够与至少一个连接元件（例如，外壳部分）连接。在这个背景下，发泡材料能够已经由工具（诸如，另外的盖或只有该过程步骤才需要的单独压制元件）附接成腔室状，或由外壳部分附接成腔室状，或通过自由发泡成腔室状。发泡材料将理解为能够被引入成处于聚集状态固体或液体的材料组合物。在施加之后，发泡材料自身或通过外部动作活化，并使其体积增加。例如，可以热活化发泡材料。在活化过程完成之后，发泡材料能够是弹性的、非弹性的、柔性的或硬的。

根据有利的实施例，在至少一个外壳部分的结合表面中，能够提供用于接收发泡材料的至少一个周向槽。以这种方式，能够将发泡材料得当地接收于槽中，并且在发泡之后当使切换膜压靠外壳部分时，能够以这种方式使发泡材料有针对性地分布在外壳部分的结合表面和切换膜的结合区域上，使得能够实现流体密封式且永久的连接。

特定地，在两个外壳部分的结合表面中，能够有利地以每一者一个的方式来提供用于接收发泡材料的周向槽，其中，当外壳闭合时，这些槽定位成彼此轴向相对和/或径向地移位。因此，在活化之后膨胀并且使其体积大大增加的发泡材料能够因此被接收于槽中到达结合位置的两侧，使得尽管如此两个外壳部分仍利用它们的结合表面来夹持切换膜并且能够彼此流体密封地邻接。以这种方式，能够实现外壳与切换膜之间的永久且可靠的流体密封连接或单元的开口横截面的可靠流体密封闭合。

根据有利的实施例，连接元件能够由合成材料形成。有利地，连接元件能够围住切换膜的结合区域的两侧，和/或通过利用合成材料进行注塑模制或嵌入来沿径向向外方向将其围住或封闭。以这种方式，结合区域能够被有益地嵌入使其径向外边沿在连接元件中。以这种方式，能够实现切换膜与连接元件的固定且永久的连接。替代地，能够将切换膜注塑模制到连接元件上，或者能够在制造过程中例如通过注塑模制将连接元件与切换膜一起制造为一个部件。

有利地，能够将具有被切换膜流体密封地封闭的开口横截面的外壳部分固定地焊接到另一个外壳部分（例如，盖），或者能够将外壳部分焊接到另一个部件。以这种方式，能够实现对单元的进一步流体密封闭合以便进行可靠地操作，例如，作为压力调节阀。结合表面能够得当地被设计用于焊接，使得由于焊接过程产生的焊珠并未削弱外壳部分的连接。

根据有利的实施例，至少一个外壳部分的结合表面能够被设计成以便沿纵向方向进行自调整。特别地，结合表面能够沿向上或向下方向形成为成圆锥状或曲形状或波纹状。由于自调整式结合表面，能够确保：对另一外壳部分的以及对切换膜的特别好的连接，具有第一外壳部分的或切换膜的在连接过程之前和期间的自动对中。

根据有利的实施例，至少一个径向周向槽能够被提供成径向地在至少一个外壳部分的结合表面内，径向周向槽沿径向方向向内由边沿界定，其用于对于横向于开口横截面的轴向运动而言来支撑切换膜，其中，特别地，能够提供具有边沿的两个轴向相对和/或径向移位的槽，所述边沿特别地是滚动边沿。通过边沿上的滚动半径，在实施压力调节阀中的功能时能够有利地支持切换膜利用其有效区域进行的动态运动，且同时能够实现保护以免受由于切换膜的运动造成的损害。在其切换运动期间，在这个背景下，切换膜始终接触至少一个边沿，然而优选地同时接触两个边沿。为了防止切换膜在结合过程期间受到损害，例如，由于边沿对切换膜的不允许的压缩，则边沿能够相对于彼此径向地移位。以这种方式，简化了连接的实现，在所实现的连接中，切换膜同时接触两个边沿。因此，能够排除边界表面到边缘的运动。能够针对膜运动来优化边沿，使得切换膜在操作中受到保护以基本上免于受到边沿的损害。而且，有可能借助于这些边沿来调整对切换膜的预张紧。

根据有利的实施例，能够提供具有第一外壳部分和第二外壳部分的外壳，并且第一腔室能够借助于切换膜与第二腔室流体密封地分离。以这种方式，单元的第二腔室能够加载有大气压力。为实现单元的有效调节行为，切换膜应能够尽可能自由地移动，出于这个原因，第二腔室得当地与环境（即，大气压力）连通，所述第二腔室借助于切换膜与待调节的流体定位在其中的第一腔室分离。

根据有利的实施例，切换膜的结合区域能够被布置成当外壳闭合时被流体密封地压缩在两个外壳部分的结合表面之间。以这种方式，得以流体密封地封闭至少一个外壳部分的开口横截面，即，切换膜被可靠地固定以便进行操作并被永久地固定。同时，还得以流体密封地封闭单元的外壳。

根据有利的实施例，能够借助于预张紧元件使结合区域流体密封地压靠结合表面中的一个。预张紧元件确保即使在操作期间当可能发生外壳部分的最小程度的运动时仍维持切换膜上的接触压力。并且，由预张紧元件，能够补偿特别地可能在热负载下发生的切换膜的材料的可能的流动，以及因此切换膜的厚度的变化。以这种方式，能够永久地确保单元在操作中可靠地发挥功能，因为能够借助于预张紧元件来重新调整在操作期间的预张紧力。

根据有利的实施例，预张紧元件能够被布置在切换膜的背离流体的一侧上。当预张紧元件不与待调节的流体接触时，这是有益的。就预张紧元件而言，例如能够有益地使用弹性体O形环。此类O形环的材料可在腐蚀性气体可能以内燃机的窜气的形式出现时对它们敏感地作出反应，并且可在此类负载下被削减。因此，当O形环因为其被布置在切换膜的背离流体的一侧上而受到保护以免受腐蚀性流体的损害时，这是有利的。

根据有利的实施例，两个外壳部分能够连接在结合表面的径向外部,特别地，借助于螺纹连接、夹持或焊接外壳部分中的至少一个来连接。当切换膜特别地借助于预张紧元件被压缩在两个外壳部分之间时，这两个外壳部分借助于张紧元件、螺钉、夹持元件等等相对于彼此被得当地固定。替代地，也有可能将两个外壳部分焊接到彼此，以便产生和维持这两个外壳部分之间的永久连接。

以下各者对于由热塑性合成材料来具体实现切换膜是有利的：聚酰胺材料（缩写为PA）或聚丙烯（缩写为PP）或聚乙烯（缩写为PE）。热塑性合成材料能够包含进一步改进性质的常规填充剂。或者，其能够在无添加剂的情况下用作切换膜。

根据有利的实施例，切换膜能够由包括氟和碳的聚合物材料聚四氟乙烯、或具有附加剂的聚四氟乙烯、或可热塑加工的聚四氟乙烯的热塑性合成材料制成。

根据本发明的另外的方面，提出了一种用于将单元的外壳的至少一个外壳部分与切换膜流体密封地连接的方法，其中，切换膜由热塑性合成材料形成，并且其中，切换膜的径向向外定位的结合区域在至少一个结合表面的区域中流体密封地压靠至少一个外壳部分。在这个背景下，所述方法包括：将切换膜放置到至少一个外壳部分上，使结合区域在结合表面上方；然后将结合区域压靠结合表面，特别地，借助于预张紧元件来压靠。在利用外壳部分压缩切换膜之后，能够以这种方式实现切换膜到外壳部分的永久和流体密封连接以及因此对外壳部分的开口横截面的流体密封闭合。

有利地，能够通过蚀刻、等离子处理、机械粗糙化、压印、穿孔中的至少一个方法来预处理切换膜的结合区域。在按压动作的准备过程中，在切换膜将被按压所处的区域中预处理和活化切换膜的表面是有益的，其能够有益地利用上述方法中的一者来实现。以这种方式，能够修改表面张紧力，使得能够显著地改进结合表面与切换膜之间的接触。

得当地，能够借助于预张紧元件使结合区域流体密封地压靠结合表面。预张紧元件确保在会发生外壳部分的最小程度的运动的操作期间维持切换膜的接触压力。而且，借助于预张紧元件，能够补偿特别地可能在热负载下发生的切换膜的材料的可能流动以及因此切换膜的厚度的变化。以这种方式，得以永久地确保在单元的操作期间可靠地发挥功能，因为能够借助于预张紧元件来重新调整在操作期间的预张紧力。

根据有利的实施例，在将切换膜放置到至少一个第一外壳部分上使结合区域在结合表面上方之后，能够将第二外壳部分放置到切换膜上，并且以这种方式能够形成外壳，其中，当闭合外壳时，切换膜的结合区域被压缩在结合表面的区域中。通过压缩，例如能够实现更大强度的连接。而且，以这种方式，能够有益地改进流体密封连接。在这个背景下，第二外壳部分能够得当地与切换膜和/或与第一外壳部分粘性连接。替代地，也可设想到将两个外壳部分一起焊接在切换膜的径向外部，这两个外壳部分能够由合成材料（例如，玻璃纤维增强聚酰胺（PA））制成。

根据有利的实施例，两个外壳部分，特别地，结合表面的径向外部能够与相应的另一外壳部分连接，特别地通过螺纹连接、夹持或焊接。当切换膜特别地借助于预张紧元件被压缩在两个外壳部分之间时，这两个外壳部分由张紧元件、螺钉、夹持元件等等相对于彼此得当地固定。

有利地，以这种方式，两个外壳部分能够被焊接到彼此或粘性连接，以便产生和维持这两个外壳部分之间的永久连接。有利地，在切换膜压缩之后，能够借助于焊接或胶合使外壳在径向外周界处闭合。另外，以这种方式，能够将其中开口横截面被切换膜流体密封地封闭的外壳部分固定地焊接或胶合到另一外壳部分（例如，盖），或者能够将该外壳部分焊接或胶合到另一个部件。以这种方式，能够实现对单元的进一步流体密封闭合以便进行可靠地操作，例如，作为压力调节阀。用于焊接或胶合的结合表面能够得当地构造成使得由于焊接或胶合过程产生的焊珠或粘性珠并未削弱外壳部分的连接和/或切换膜与外壳部分的连接。

得当地，能够由至少一个径向周向槽来轴向地支撑切换膜，所述径向周向槽在至少一个外壳中的结合表面内径向地延伸,所述径向周向槽沿径向方向向内由边沿界定，其用于在进行横向于其横截面表面的轴向运动时支撑切换膜，所述边沿特别是滚动边沿。以这种方式，当切换膜执行压力调节阀中的功能时，能够有利地支持切换膜的动态运动，且同时能够实现保护以免受由切换膜的运动造成的损害。在其切换运动期间，在这个背景下，切换膜始终接触至少一个边沿，然而优选地同时接触两个边沿。为了防止切换膜在结合过程期间受到损害，例如，由于边沿对切换膜的不允许的压缩，则边沿能够相对于彼此径向地移位。以这种方式，简化了连接的实现，在所实现的连接中，切换膜同时接触两个边沿。因此，能够排除边界表面邻接边缘的运动。能够针对膜运动来优化边沿，使得切换膜在操作中受到保护以免于受到边沿的损害。

根据有利的实施例，能够由布置在外壳中并具有边沿的两个槽来轴向地支撑切换膜，这两个槽相对于彼此相对地定位或相对于彼此径向地移位。在该另外的实施例中，外壳部分的边沿能够相对于彼此移位，以便在结合过程期间在这个区域中不压碎切换膜。并且，有可能借助于这些边沿来调整对切换膜的预张紧。

根据本发明的另外的方面，将根据本发明的单元用于内燃机的压力调节和/或用于内燃机曲轴箱的压力调节。

附图说明

另外的优点由对附图的以下描述产生。在附图中，图示出本发明的实施例。附图、描述和权利要求包含相组合的众多特征。本领域技术人员也将得当地个别考虑这些特征，而且将它们组合成有意义的另外的组合。

以示例性方式示出了如下内容：

图1以截面图示出了根据本发明的实施例的具有热塑性合成材料的切换膜的单元；

图2以截面图示出了根据本发明的另外的实施例的具有切换膜的单元；

图3以截面图示出了在切换膜的未压缩状态下的根据本发明的下一个实施例的具有切换膜的单元；

图4以截面图示出了具有已焊接的外壳的图3的单元；

图5以截面图示出了在切换膜的未压缩状态下的图3的单元的结合区域的细节；

图6示出了具有压配式（pressed-on）膜的图4的单元的结合区域的细节；

图7以截面图示出了在切换膜的未压缩状态下的根据本发明的另外的实施例的具有外壳部分的单元的结合区域的简化细节；

图8以截面图示出了在切换膜的压缩状态下的图7的单元的结合区域的简化细节；

图9以示意图示出了根据本发明的另外的实施例的具有由有弹性的预张紧元件压缩的切换膜的结合区域；

图10示出了根据本发明的另外的实施例的具有被径向地夹持的切换膜的结合区域的示意图；

图11以示意图示出了根据本发明的另外的实施例的具有由螺纹连接件连接的外壳部分的结合区域；

图12以示意图示出了根据本发明的另外的实施例的具有被夹持的切换膜的结合区域；

图13示出了根据本发明的另外的实施例的具有被夹持的切换膜的结合区域的示意图；

图14示出了根据本发明的另外的实施例的具有跨越转角区域被夹持的切换膜的结合区域的示意图；以及

图15示出了根据本发明的另外的实施例的具有跨越转角区域被夹持的切换膜的结合区域的示意图。

具体实施方式

在附图中，使用相同的附图标记来识别相同的部件或相同类型的部件。附图仅示出示例，并且将不被理解为是限制性的。

图1以截面图示出了根据本发明的实施例的单元10，单元10用于借助于热塑性合成材料的切换膜22来调节或控制流体压力。该单元10起调节或控制流体压力的作用，特别是用于内燃机的压力调节和/或内燃机曲轴箱的压力调节。单元10包括外壳12，外壳12具有第一外壳部分13和第二外壳部分14，即外壳盖，其中，第一外壳部分13包括流体的入口28和出口30。切换膜22由热塑性合成材料（例如，PA、PP或PE）形成，并且利用结合区域42夹持在第一外壳部分13与第二外壳部分14之间。

两个外壳部分13、14的开口横截面40由切换膜22利用其有效区域来封闭。在径向外部，两个周向结合表面50、52被提供在两个外壳部分13、14上，其中，切换膜22与两个外壳部分13、14流体密封地连接。在所图示的实施例中，切换膜22的径向向外定位的结合区域42流体密封地压靠两个外壳部分13、14的结合表面50、52。在图1和图2中的实施例中，分别示意性地图示了夹持元件44。从图9至图15能够获得关于借助于夹持元件44来夹持切换膜22的细节。

切换膜22使单元10的第一腔室36与第二腔室38流体密封地分离。第一腔室36与第二腔室38之间存在压力差，其中，第二腔室38与环境（即，大气压力）连通（未图示）。切换膜22能够在1到250 mbar、优选地1到100 mbar的压力差的情况下而移动，并且起释放或阻断入口28与出口30之间的流体流动的作用。在使用中，单元10的入口28例如与内燃机曲轴箱流体连接，而出口30与进气歧管流体连接。切换膜22包括板状扁平主体16，板状扁平主体16具有包围中心闭合区域24的波纹状弯曲区域18。当使切换膜22切换时，弯曲区域18由低拉伸的（特别地无拉伸的）弯曲运动使闭合区域24相对于阀座32沿轴向方向L朝向阀座32或远离阀座32而移动。出于这个目的，切换膜22至少在弯曲区域18中包括最多为0.5 mm、优选地最多为0.3 mm、特别优选地最多为0.2 mm的厚度。在这个背景下，切换膜22的直径是在40mm与100 mm之间、优选地在50 mm与80 mm之间。

弯曲区域18沿径向方向以波纹状形状在闭合区域24周围延伸，其中，一个扁平侧上的凹陷部对应于切换膜22的另一扁平侧上的抬高部。当闭合区域24正置靠阀座32时，其使阀座32封闭。提供弹簧元件26，其支撑在第一外壳部分13上并在切换膜22的闭合区域24上施加力。在这个背景下，由闭合区域24上的环状构造的板34来支撑弹簧元件26。闭合区域24被构造为切换膜22的杯状凸起20，其中，呈支撑环形式的板34以环状形状包围该凸起。替代地，弹簧元件26能够在没有板34的情况下接合切换膜22，并且能够由注塑模制在其面向凸起20的端面处嵌入，以用于保护切换膜22，使得该嵌入可以代替板34。

径向周向槽54、56被提供成径向地在两个外壳部分13、14的结合表面50、52内，径向周向槽54、56沿径向方向向内由边沿58、60界定，其用于在进行横向于开口横截面40的轴向运动时支撑切换膜22。两个槽54、56彼此轴向相对。由于切换膜22搁置在圆形边沿58、60上并且被夹持在边沿58、60之间，所以得以保护切换膜22以免由于单元10的调节功能在切换膜22的有效区域进行轴向运动时受到锋利边缘的过度磨损和损害。

图2以截面图示出了根据本发明的另外的实施例的具有切换膜22的单元10。单元10的基本构造基本上对应于图1的实施例。然而，两个外壳部分13、14的结合表面50、52形成为沿纵向方向L成圆锥状。以这种方式，在切换膜22结合到第一外壳部分13时以及在通过附接第二外壳部分14来装配外壳12时，切换膜22能够有利地对中。与它们定位成彼此轴向相对的图1的实施例相比，槽54、56以它们的边沿58、60径向地移位，这对在切换膜22的轴向运动期间支撑切换膜22也可具有有益的作用。

在图3中，以截面图图示出了根据本发明的下一个实施例的具有流体密封压配式切换膜22的单元10。为了清晰，已省略了弹簧元件26。在图5中，图示了具有结合区域42的图3的单元10的外壳12的细节。

与图1和图2的两个实施例相比，在图3中的单元10中，没有提供槽54、56。切换膜22被流体密封地夹持在两个外壳部分13、14之间。然而，提供具有滚动半径的边沿58、60以用于释放切换膜22。

切换膜22的径向向外定位的结合区域42在结合表面50、52的区域中流体密封地压靠第一外壳部分13，这是因为：切换膜被放置到一个外壳部分13上使结合区域42在结合表面50上方，并且结合区域42借助于预张紧元件44（例如，O形环）压靠结合表面50、52。在这个背景下，切换膜22能够有利地至少在结合区域42的区域中具有活化表面，活化表面具有经修改的表面张紧力以便获得良好的密封作用，其中，例如，能够通过蚀刻、等离子处理、机械粗糙化、压印、穿孔中的至少一个方法来预处理结合区域42。在将切换膜22放置到至少一个第一外壳部分13上使结合区域42在结合表面50上方之后，将第二外壳部分14放置到切换膜22上，并且以这种方式形成外壳12。当使外壳12闭合时，切换膜22的结合区域42在结合表面50、52的区域中被压缩。

图4示出了具有已焊接的外壳12的图3的单元10。在图6中，图示出具有结合区域42的图4的单元10的外壳12的细节。

优选地，在插入切换膜22并通过预张紧元件44使其略微压缩之后，借助于在径向外周界上进行焊接来使外壳12封闭。出于这个目的，至少一个外壳部分13、14被具体实现在结合表面50、52的径向外部以用于借助于焊接来使开口横截面40闭合。出于这个目的，第一外壳部分13具有被提供以便焊接到第二外壳部分14的周向边沿66。

当比较图5和图6中所图示的细节时，能够清楚地看到，两个外壳部分13、14在放置了切换膜22和放置了第二外壳部分14之后立即由第一外壳部分13的周向边沿66而间隔开，周向边沿66只有在通过材料的熔化将两个外壳部分13、14焊接在一起之后才消失，使得由此这两个外壳部分13、14在彼此上紧密密封地搁置并且切换膜22借助于预张紧元件44被压缩在两个外壳部分13、14之间。在焊接期间重新调整两个外壳部分13、14之间的间距时，预张紧元件44由于这两个外壳部分13、14上的压力被越来越多地压缩。边沿66的所熔化的材料能够作为焊接珠流走到边沿66的两侧。

两张附图图7和图8以截面图示出了在切换膜22的未压缩状态下的根据本发明的另外的实施例的具有外壳部分13的单元10的结合区域42的简化细节。

在这个实施例中，预张紧元件44被定位在槽46中，槽46被布置在外壳部分13的结合表面50中并且在单元10的装配期间以这种方式被更好地固定。然后，切换膜22被放置成使结合区域42在预张紧元件44的顶部上，并且当使外壳12闭合时能够以这种方式由第二外壳部分14来压缩切换膜22。然后，使预张紧元件44在槽46中被压缩，并且预张紧元件14能够在槽46中沿径向方向平行于切换膜22膨胀。图8示出了具有经压缩的预张紧元件44但没有图示出第二外壳部分14的压配式切换膜22。替代地，也能够使具有放置在顶部上的切换膜22的第一外壳部分13压靠内燃机的另一部件以进行操作。

替代地，槽46也能够被布置在第二外壳部分14中，使得如在图3和图4的实施例中那样，预张紧元件44仍能够被布置在切换膜22与第二外壳部分14之间。

在图9中，示出了根据本发明的另外的实施例的具有借助于有弹性的预张紧元件44来压缩的切换膜22的结合区域42的示意图。预张紧元件44（例如，呈弹簧元件的形式）被布置在槽46中，其被布置在第二外壳部分14的结合表面52中并且因此被固定以用于装配。切换膜22定位成使得其结合区域42在两个外壳部分13、14之间，并且能够因此借助于预张紧元件44和结合表面50、52被有利地压缩，以便实现对开口横截面40的和对外壳12的流体密封式密封作用。

图10示出了根据本发明的另外的实施例的具有被径向地夹持的切换膜22的结合区域42的示意图。在这个背景下，切换膜22也被压缩在两个外壳部分13、14的结合表面50、52之间，并且另外借助于预张紧元件44（例如，呈保持环、软管夹或弹簧钩的形式）被径向地夹持并固定，预张紧元件44被径向地布置在外侧上。当被夹持时，预张紧元件44能够陷入到第一外壳部分13中的径向布置的槽46中，并且能够以这种方式在槽46中压缩切换膜22。

图11示出了根据本发明的另外的实施例的具有通过螺纹连接件68连接的外壳部分13、14的结合区域42的示意图。切换膜22被压缩在借助于螺纹连接件68连接的两个外壳部分13、14之间。螺纹连接件68（例如呈具有作为反向构件的螺母的螺钉的形式）延伸穿过切换膜22中的开口。以这种方式，能够可靠地夹持切换膜22，并且能够实现外壳部分13、14之间的流体密封连接以及对开口横截面40的密封。

在图12中，图示出根据本发明的另外的实施例的具有被夹持的切换膜22的结合区域42的示意图。在这个背景下，切换膜22由在第二外壳部分14的结合表面52中的抬高部72来夹持，抬高部72接合第一外壳部分14的结合表面50的相反地定位的槽46并且被固定以用于在压缩两个外壳部分13、14期间固定切换膜22。

图13示出了根据本发明的另外的实施例的具有被夹持的切换膜22的结合区域42的示意图。在这个实施例中，切换膜22自身具有作为抬高部的突起部70，借助于突起部70能够将切换膜22有利地夹持在两个外壳部分13、14的结合表面50、52之间。

在图14中，图示出根据本发明的另外的实施例的具有跨越转角区域被夹持的切换膜22的结合区域42的示意图。在这个背景下，第二外壳部分14与跨越第一外壳部分13的径向周向边沿接合，使得当切换膜22跨越第一外壳部分13放置并且第二外壳部分14被推过去时切换膜22沿轴向方向弯曲并且以这种方式被夹持。以这种方式，能够实现两个外壳部分13、14的可靠的流体密封连接和对开口横截面40的密封。

图15将具有如下的切换膜22的结合区域42的示意图示出为对图14中所说明的实施例的扩展，所述切换膜22利用另外的固定部跨越转角区域被夹持。在这个背景下，第二外壳部分14的径向周向边沿包括径向向内取向的抬高部72，抬高部72与第一外壳部分13中的周向槽46互补。当切换膜22跨越第一外壳部分13放置并且第二外壳部分被推过去时，该切换膜能够由抬高部72和槽46夹持，使得以这种方式能够实现对切换膜22的可靠固定。

Claims (13)

1.一种用于调节或控制流体压力的单元（10），所述单元（10）具有：

外壳（12），包括限定第一腔室的第一外壳部分（13）和限定第二腔室的第二外壳部分（14）；以及

与所述第一外壳部分（13）和第二外壳部分（14）中的至少一个连接的切换膜（22），其用于以相对于作用在所述切换膜（22）上的环境压力而言的1到250 mbar的压力差来进行切换，并且用于调节、释放或阻断所述流体的入口（28）与出口（30）之间的流体的流动，其中，所述切换膜（22）由热塑性合成材料形成，其中，所述第一外壳部分（13）和第二外壳部分（14）的开口横截面（40）被所述切换膜（22）封闭，

第一外壳部分（13）在其结合表面（50）处限定具有第一边沿（58）的第一周向槽（54），第二外壳部分（14）在其结合表面（52）处限定具有第二边沿（60）的第二周向槽（56），用于在进行横向于开口横截面（40）的轴向运动时支撑切换膜（22），第一边沿（58）和第二边沿（60）径向地移位，用于在切换膜（22）的轴向运动期间支撑切换膜（22）。

2.根据权利要求1所述的单元，其中，所述切换膜（22）与所述第一外壳部分（13）和第二外壳部分（14）固定地且流体密封地连接。

3.根据权利要求1或2所述的单元，其中，所述切换膜（22）的径向向外定位的结合区域（42）被胶合到所述第一外壳部分（13）和第二外壳部分（14）。

4.根据权利要求1或2所述的单元，其中，所述切换膜（22）的径向向外定位的结合区域（42）通过使所述切换膜（22）的结合区域（42）和/或所述第一外壳部分（13）和第二外壳部分（14）的结合表面至少部分地熔化来与所述第一外壳部分（13）和第二外壳部分（14）连接。

5.根据权利要求1或2所述的单元，其中，所述切换膜（22）的径向向外定位的结合区域（42）流体密封地压靠所述第一外壳部分（13）和第二外壳部分（14）的结合表面。

6.根据权利要求1或2所述的单元，其中，所述切换膜（22）的径向向外定位的结合区域（42）包括连接元件（44），所述连接元件（44）与所述第一外壳部分（13）和第二外壳部分（14）中的至少一个连接。

7.根据权利要求1或2所述的单元，其中，所述切换膜（22）的径向向外定位的结合区域（42）由发泡材料与所述第一外壳部分（13）和第二外壳部分（14）连接。

8.根据权利要求6所述的单元，其中，所述连接元件（44）利用材料熔合的方式和/或利用形状配合的方式来胶合、焊接、或压配到所述第一外壳部分（13）和第二外壳部分（14）中的至少一个上。

9.根据权利要求8所述的单元，其中，所述连接元件（44）由合成材料形成和/或通过注塑模制形成在所述结合区域（42）上。

10.根据权利要求1或2所述的单元，其中，所述热塑性合成材料是聚酰胺或聚丙烯或聚乙烯。

11.一种用于将根据前述权利要求中的任一项所述的单元（10）的外壳（12）的第一外壳部分（13）和第二外壳部分（14）中的至少一个与切换膜（22）流体密封地连接的方法，所述方法包括：

-将所述切换膜放置到所述第一外壳部分（13）上，使所述切换膜（22）的结合区域（42）在所述第一外壳部分（13）的结合表面（50）上方；

-将所述结合区域（42）与所述第一外壳部分（13）的结合表面（50）连接。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，在将所述切换膜（22）放置到所述第一外壳部分（13）上使所述结合区域（42）在所述第一外壳部分（13）的结合表面（50）上方之后，将第二外壳部分（14）放置到所述切换膜（22）上并由此形成外壳（12），其中，当使所述外壳（12）闭合时，所述切换膜（22）的结合区域（42）被连接在所述第一外壳部分（13）和第二外壳部分（14）的结合表面的区域中。

13.一种用于内燃机的压力调节和/或用于内燃机曲轴箱的压力调节的根据权利要求1到10中的任一项所述的单元（10）的用途。

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