CN115823306A - 用于压力控制阀的交换膜 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于压力控制阀（10）的交换膜（22），包括板形平坦本体（16），所述板形平坦本体包括围绕中心区域（24）的弯曲区域（18），其中，中心区域（24）包括封闭区域（25），其中，为了交换交换膜（22），中心区域（24）通过弯曲区域（18）的弯曲移动在横向于中心区域（24）的延伸部的方向（L）上前后可移动。在此上下文中，至少弯曲区域（18）包括氟碳橡胶。本发明还涉及用于控制或调节流体压力的具有此种交换膜（22）的压力控制阀（10）。

Description

用于压力控制阀的交换膜

技术领域

本发明涉及用于压力控制阀的交换膜，以及涉及用于控制或调节流体压力的具有交换膜的压力控制阀，特别用于机动车辆的内燃发动机的曲轴箱通风。

背景技术

压力控制阀例如应用在内燃发动机的曲轴箱和进气管或空气过滤器之间的通风管线中。在此上下文中，目的是防止将被通风的容器中的压力或真空的增加超过预定值。

在内燃发动机中，产生漏气，所述漏气由于在气缸中的燃烧气体流动经过气缸活塞到曲轴箱中产生。所述漏气在曲轴箱中导致压力增加并可以导致油的泄漏和逃逸。为了防止压力增加和以环境友好的方法排放漏气，所述漏气从曲轴箱返回到内燃发动机的空气进气歧管中。另一方面，所述真空不应该显著地降低到指定数值之下，因为不期望的泄漏空气将由于泄漏被吸入到曲轴箱中。

在目前应用的压力控制阀中，通常应用弹性体交换膜，经常是氟硅橡胶（FVMQ）交换膜。由于弹性体的特定性质，这些交换膜是非常柔性的。根据现有压力情况，所述交换膜打开或关闭在压力控制阀中的开口。在此上下文中，所述交换膜必须对100mbar大小的微小交换压力做出反应。

漏气由未燃烧燃料部分、马达油部分和在燃烧期间产生的其它污染物组成。这些气体攻击许多弹性体类型，从而可以损坏材料性能。由这些材料制成的部件变脆、变渗透和变破裂。当交换膜损坏时，环境有害的漏气直接到达环境，因为系统不再紧密密封。由弹性体制成的交换膜通常设计为滚动膜，从而实现膜的某个行程。在与漏气同时接触时，所述材料此外由在滚动区域内的滚动移动机械地加载并可能通过此种方法损坏。

DE2629621A1公开了具有膜的膜阀，所述膜在所述膜的边缘处被夹持在阀壳体和壳体盖之间，且通过压力构件，所述膜将在设置在阀壳体中的座表面处紧密密封地接触，其中所述膜由朝着壳体内部并抵抗汹涌流动介质的微小弹性的较薄层（例如PTFE）和又一较厚层的橡胶弹性材料组成。所述膜阀在与流动介质接触的材料需要高化学抵抗性时被主要使用。由于橡胶弹性材料没有满足这些要求，然而化学抵抗材料例如PTFE不具有用于合适功能的要求的弹性，因此应用由两层组成的膜。通过厚的橡胶状的层，由压力构件施加的接触压力尽可能均匀地传递到与阀壳体中的座表面相互作用的膜的密封表面上。在此上下文中，为了封闭两层膜，相对大的几bar的交换压力通过连接到手轮的压力主轴施加到膜，从而通过硬PTFE层保证要求的密封功能，尽管PTFE层不存在弹簧行程。

发明内容

本发明的目的是提供用于在低压力差下交换的压力控制阀的交换膜，所述交换膜在具有汹涌漏气的内燃发动机的操作中实现长的服务寿命并可以以低花费制造。

本发明的又一目的是提供具有用于在低压力差下交换的交换膜的压力控制阀，所述压力控制阀在具有汹涌漏气的内燃发动机的操作中实现长的服务寿命。

上述目的根据本发明的一方面通过交换膜解决，所述交换膜包括具有围绕中心区域的弯曲区域的板形平坦本体，其中至少弯曲区域包括氟碳橡胶。

根据本发明的另一方面，所述又一目的通过包括交换膜的压力控制阀解决，其中至少交换膜的弯曲区域包括氟碳橡胶。

本发明的有利实施例和优点从进一步的权利要求、说明书和附图中获得。

提出用于压力控制阀的交换膜，包括具有围绕中心区域的弯曲区域的板形平坦本体，其中所述中心区域包括封闭区域，其中，为了交换交换膜，中心区域通过弯曲区域的弯曲移动在横向于中心区域的延伸部的方向上前后可移动。在此上下文中，至少弯曲区域包括氟碳橡胶。

交换膜包括板形平坦本体，所述板形平坦本体包括围绕中心区域的弯曲区域，其中所述弯曲区域在交换膜的交换期间朝向或远离阀座移动。另一方面，中心区域代表了相对硬的区域，所述相对硬的区域在交换膜移动时保持其形状。此外，作为夹持区域的边缘区域在弯曲移动期间保持其形状。封闭区域可以是中心区域的整体部件且可以例如涉及中心区域的定位在径向内部的区域。可替代地，可以设置与封闭区域相关的额外元件。通过此种方法，封闭区域可以包括插入中心区域中的单独元件并特别地显示有利的密封性能。可替代地，封闭区域可以由中心区域自身的中心内部区域形成，所述中心内部区域被布置在中心区域的沟槽中的密封元件围绕。

根据本发明，用于内燃发动机的曲轴箱通风的传统压力控制阀的传统弹性体交换膜因此被其中至少弯曲区域由氟碳橡胶形成的交换膜替换。所述交换膜的其它区域仍然可以由传统塑料材料例如聚酰胺（PA）（例如，用玻璃纤维填充的PA6）形成。此外，聚丙烯（PP）也可用于这些区域。

具有氟碳橡胶弯曲区域的交换膜是化学抵抗的并可以交换压力控制阀的许多交换循环。作为用于弯曲区域的高性能材料的氟碳橡胶使得构造高柔性的交换膜是可能的，从而交换膜显示出用于通过压力控制阀控制流体压力的卓越的交换性能。交换膜的长期稳定性和因此还有压力控制阀的长期稳定性可以通过高性能材料氟碳橡胶被决定性地改进。

由于只有弯曲区域由昂贵的高性能氟碳橡胶形成而交换膜的剩余部分由廉价的传统塑料材料形成，所述交换膜可以以低花费制造。弯曲区域的厚度可以有利地选择为在至多1.0mm，优选地至多0.7mm，特别优选地至多0.5mm的范围中。

根据有利实施例，中心区域的至少部分可以由塑料材料形成。中心区域可以有利地设计为硬的部件并因此可以由传统塑料材料例如PA（也例如玻璃纤维加强的PA）或PP便利地形成。通过此种方法，可以保证具有布置在中心区域径向内部的封闭区域的交换膜能够可靠地密封压力控制阀的阀座并通过此种方法显示出可靠的交换性能。

根据有利实施例，夹持区域可以延伸到弯曲区域的径向外侧，所述夹持区域由塑料材料形成。夹持区域也可以有利地由传统塑料材料例如PA（也例如玻璃纤维加强的PA）或PP组成。夹持区域用于固定交换膜和在压力控制阀的壳体中由压缩密封，即所述夹持区域在操作中不移动但是必须仅保证稳定的支撑功能。这可以通过实施硬塑料材料的夹持区域以有利的方法实现。

根据有利实施例，封闭区域可以具有密封区域，所述封闭区域的至少部分由氟碳橡胶形成。由于内部密封区域由相对柔性的氟碳橡胶形成，可以保证在管状阀座上的可靠密封动作。由于通过例如氟碳橡胶的柔软材料的此种密封动作，在压力控制阀交换时的噪声水平也可以被决定性地降低，因为当封闭区域接触阀座时，柔软的压力应用由密封区域实现。

根据有利实施例，密封区域可以被形成为具有环形形状。用于管状阀座的此种密封区域可以在封闭区域中通过以环形式的密封区域的构造以有利的方法实现。通过此种方法，可以减少用于密封区域的相对昂贵的高性能材料氟碳橡胶的比例，从而交换膜可以以低花费制造。通过此种方法，密封区域可以有利地设计为与阀座精确配合。

根据有利实施例，弯曲区域可以在径向方向延伸为围绕中心区域的褶皱。在此上下文中，弯曲区域有利地包括至少一个径向布置的围绕中心区域的褶皱，其中作为凹陷地或凸出地延伸的弯曲区域的一个或多个褶皱形成有交换膜的交替布置的凸部和凹部。在此上下文中，交换膜的一个平坦面处的凸部对应于交换膜的另一个平坦面上的凹部。通过此种方法，在交换膜的同时从微小拉伸到没有拉伸的情况下，可以实现具有均匀力变化的有利弯曲性能，即由于弯曲区域的几何形状，交换膜的中心区域可以减少拉伸地或甚至没有拉伸地在轴向方向移动。此外，膜前后之间非常小的压力差下的交换膜的移动可以通过此种方法实现。

根据有利实施例，封闭区域可以设计为中心区域的杯形突起。由于杯形突起，实现中心区域的稳定形式，从而可以保证在封闭区域接触在阀座上时的可靠密封动作。在此上下文中，突起自身以其形状不被交换膜的弯曲移动影响并保持其形状用于可靠的密封动作。

根据有利实施例，平坦本体可以特别地具有40mm到100mm之间的直径，优选地在50mm到80mm之间。指定直径的交换膜实现足够自由度的移动，从而在压力控制阀中实现用于期望的低压力差的期望的控制性能。通过此种方法，可以有效地实现在汽车领域中用于传统内燃发动机的通风阀。

根据有利实施例，交换膜可以由2K注射模制方法生产。所述生产方法是特别有利的，因为所述部件因此可以通过一件工具来制造，不同的材料随后被注射到所述一件工具中。通过此种方法，也可以在不同材料的区域之间产生有利的连接，从而允许将整个部件实现为一件。一种材料可以是氟碳橡胶，而另一种材料是（特别地具有玻璃纤维比例的）PA或PP或相似的塑料材料。

根据本发明的又一方面，提出用于控制或调节流体压力的压力控制阀，包括阀壳体，所述阀壳体包括壳体盖以及用于在至多500mbar，优选地至多200mbar，特别优选地至多100mbar的压力差下交换的交换膜，用于释放或关闭流体流。所述交换膜包括板形平坦本体，包括围绕中心区域的弯曲区域，其中所述中心区域包括封闭区域，其中，在交换膜交换期间，所述弯曲区域通过弯曲移动在横向于中心区域的延伸部的方向上相对于阀座朝着阀座或远离阀座移动中心区域。在此上下文中，至少弯曲区域包括氟碳橡胶。

通过支撑在阀壳体上的弹簧元件，在此上下文中，力被施加在所述交换膜上，从而能够通过合适的方法调节压力控制阀的控制性能。出口，例如出口槽，在布置在阀壳体中的端部处包括阀座，所述阀座可以由交换膜的封闭区域封闭，从而可以控制从入口到出口的流体排放。

交换膜可以通过使用封闭区域封闭阀座来保证期望的交换性能。

特别地可以仅通过交换膜的具有径向褶皱形区域的板形构造允许弯曲移动。对于弯曲区域的传统厚度，指定直径的交换膜实现足够自由度的弯曲移动，从而在压力控制阀中实现期望的低压力差下的期望的控制性能。通过此种方法，可以有效地实现在汽车领域中用于传统内燃发动机的通风阀。

根据有利实施例，可以设置弹簧元件，所述弹簧元件支撑在阀壳体上并在交换膜的中心区域上施加力。在此上下文中，所述弹簧元件在交换膜上施加合适的反作用力，从而在期望的压力范围内实现压力控制阀的控制性能。交换膜的背离将被控制的流体的面在此上下文中传统地通过大气压力加载。

根据有利实施例，弹簧元件可以支撑在中心区域上。特别地当中心区域由塑料材料例如PA（聚酰胺）或PP（聚丙烯）形成时，实现所述弹簧元件在交换膜上的稳定支撑，从而保证引入交换膜中的限定的力。同时，保护所述交换膜免受弹簧元件导致的弯曲区域的可能损坏。

根据有利实施例，封闭区域可以设计为中心区域的杯形突起，其中所述弹簧元件围绕所述杯形突起布置。通过此种方法，实现从弹簧元件引入到交换膜中的均匀的力，其中形成为中心区域外的突起的封闭区域以其形状不被引入的力影响。这特别当弹簧元件的板布置在围绕所述突起的环形形状中时被保证，从而所述板此外使所述突起的形式稳定。在此上下文中，作为封闭区域的突起布置在弹簧元件的内部区域中。

此外，当所述弹簧元件在其朝着所述突起的端部面通过注射模制被嵌入时是有利的。此外，以塑料材料的注射模制部分形式的弹簧元件的板实现为在交换膜上的支撑表面可以非常便利地和有利地提供弹簧元件和交换膜的连接。此外，通过此种方法，额外地保护交换膜的弯曲区域免受弹簧元件区域中的机械加载。

根据有利实施例，第一腔室可以用作为控制压力的大气压力加载。为了压力控制阀的有效控制性能，所述交换膜应当能够尽可能自由地移动，为了所述目的，由交换膜从第二腔室分离的第一腔室与环境（即大气压力）便利地连通，将被控制的流体位于所述第二腔室中。弹簧元件在此上下文中补偿大气压力，从而可以在低压力差范围中实现交换膜的控制性能。

根据本发明的又一方面，根据本发明的压力控制阀用于内燃发动机的曲轴箱通风。

附图说明

进一步的优点从附图的下述描述中产生。在附图中示出本发明的实施例。附图、说明书和权利要求相结合，包含许多特征。本领域技术人员将便利地且单独地考虑所述特征，并将所述特征结合到其它有意义的组合中。

其以示例性方式示出：

图1以截面图示出根据本发明实施例的具有塑料材料中心区域的交换膜；

图2以截面图示出根据本发明的又一实施例的还具有塑料材料夹持区域的交换膜；

图3以截面图示出根据本发明的又一实施例的具有塑料材料中心区域的交换膜，其中在中心区域的径向内部，氟碳橡胶密封区域布置为封闭区域；

图4以截面图示出根据本发明的又一实施例的具有平坦弯曲区域的交换膜；

图5以截面图示出根据本发明的又一实施例的具有杯形突起封闭区域的交换膜；

图6以截面图示出根据本发明的又一实施例的具有在封闭区域中以环形形状布置的密封区域的交换膜；和

图7以截面图示出具有根据本发明实施例的交换膜的压力控制阀。

具体实施方式

在附图中，相同或相同类型的部件用相同的附图标记表示。附图仅示出示例且不应该当被理解为限制。

图1以截面图示出了根据本发明实施例的用于压力控制阀10的交换膜22，所述交换膜具有塑料材料的中心区域24。所述压力控制阀10在图7的示例性方式中示出。

交换膜22包括具有围绕中心区域24的弯曲区域18的板形平坦本体16，其中所述中心区域24包括径向内部封闭区域25。为了交换膜22的交换，中心区域24通过弯曲区域18在横向于中心区域24的延伸部的方向L上的弯曲移动前后可移动。弯曲区域18由氟碳橡胶形成。中心区域24形成为塑料材料例如（特别是增强玻璃纤维的）PA或PP或相似的塑料材料的平坦板。弯曲区域18以褶皱形状在围绕中心区域24的褶皱中在径向方向延伸。

交换膜22的制造可以有利地由2K注射模制方法实现，其中氟碳橡胶和塑料材料例如PA（特别是增强玻璃纤维的PA）或PP应用为材料成分。

平坦本体16特别地具有40mm到100mm之间的直径54，优选地在50mm到80mm之间。通过此种方法，可以保证交换膜22可靠地密封压力控制阀22的阀座32并通过此种方法提供可靠的交换性能。

图2以截面图示出了根据本发明的又一实施例的还具有塑料材料夹持区域60的交换膜22。延伸到弯曲区域18径向外侧的夹持区域60可以由例如塑料材料（例如PA或者PP）制成。通过此种方法，夹持区域60可以与压力控制阀10的壳体12、14固定地压缩，用于密封，从而在服务寿命期间产生可靠的密封动作。

图3以截面图示出了根据本发明又一实施例的具有塑料材料中心区域24的交换膜22，其中在所述中心区域的径向内部，氟碳橡胶密封区域62布置为封闭区域25。由于内部密封区域62由相对柔性的氟碳橡胶形成，保证在管状阀座32（见图7）上的可靠密封动作。通过使用柔软材料例如氟碳橡胶的所述密封动作，也可以决定性地降低在压力控制阀22交换时的噪音水平，因为当封闭区域25接触阀座32时，实现柔软的压力应用。

图4以截面图示出了根据本发明的又一实施例的具有平坦弯曲区域18的交换膜22。通过此种方法，可以实现压力控制阀10的特别平坦的构造，其中交换膜22在轴线L的方向实现相对微小的行程。尽管如此，可以通过此种方法使用此种交换膜22实现可靠的控制性能。

在图5中以截面图示出了根据本发明的又一实施例的具有封闭区域25的杯形突起20的交换膜22。由于杯形突起20，可以实现中心区域24的稳定形状，从而可以保证在封闭区域25接触在阀座32上时的可靠密封动作。突起20自身以其形状不被交换膜22的弯曲移动影响并保持形状用于可靠的密封效果。

在图6中以截面图示出了根据本发明的又一实施例的具有在封闭区域25中以环形形状布置的密封区域62的交换膜22。用于管状阀座32的此种密封区域62可以在封闭区域25中通过以环形式的密封区域62的构造以有利的方法实现。通过此种方法，可以减少用于密封区域62的相对昂贵的高性能材料氟碳橡胶的比例，从而交换膜22可以以低花费制造。通过此种方法，密封区域62可以有利地设计为与阀座32精确配合。

图7以截面图示出了具有根据本发明实施例的交换膜22的压力控制阀10。压力控制阀10用于控制或调节流体压力，特别用于内燃发动机的曲轴箱通风。压力控制阀10包括具有壳体盖14的阀壳体12，其中阀壳体12包括实施为入口槽的入口28和设计为出口槽的用于流体的出口30。交换膜22可以通过至多500mbar，优选地至多200mbar，特别优选地至多100mbar的压力差移动，并用于释放或关闭入口28和出口30之间的流体流。

交换膜22包括具有围绕中心封闭区域24的弯曲区域18的板形平坦本体16，其中所述中心区域24包括径向内部封闭区域25。在交换膜22交换时，弯曲区域18通过弯曲移动在横向于中心区域24的延伸部的轴向方向L上相对于阀座32朝着阀座32或远离阀座32移动中心区域24。

为了此种目的，交换膜22至少在弯曲区域18具有至多1.0mm，优选地至多0.7mm，特别优选地至多0.5mm的厚度。在此上下文中，交换膜22的直径例如在40mm到100mm之间，优选地在50mm到80mm之间。

交换膜22在弯曲区域18中由氟碳橡胶形成，并通过夹持区域60夹持在阀壳体12和壳体盖14之间。交换膜22将第一腔室36与第二腔室38分离，其中第一腔室36与环境（即大气压力）连通（未示出）。在使用的情况下，压力控制阀10的入口28例如与内燃发动机的曲轴箱流体地连接，而出口30与进气歧管流体地连接。

弯曲区域18在示出的实施例中以褶皱形状在围绕中心区域24的褶皱中在径向方向延伸，其中一个平坦面上的凹部对应于交换膜22的另一个平坦面上的凸部。当封闭区域25抵靠阀座32时，所述封闭区域将阀座32不漏流体地封闭。

设置弹簧元件26，所述弹簧元件支撑在阀壳体12上并在交换膜22的中心区域24上施加力，且通过此种方法在第一腔室36中补偿大气压力。封闭元件25形成为交换膜22的杯形突起20。围绕延伸到弹簧元件26的内部中的杯形突起20的弹簧元件26支撑在中心区域24上。此外，弹簧元件26的朝着突起20的端部面可以由注射模制嵌入，用于保护交换膜22，从而嵌入保护中心区域24免受磨耗或其它磨损。

有利地，所述压力控制阀可以用于内燃发动机的曲轴箱通风。

Claims (14)

1.一种用于压力控制阀（10）的交换膜（22），包括板形平坦本体（16），板形平坦本体（16）具有中心区域（24）、围绕中心区域（24）的弯曲区域（18）和夹持区域（60），夹持区域（60）延伸到弯曲区域（18）的径向外侧，其中，中心区域（24）包括封闭区域（25），其中，为了交换所述交换膜（22），中心区域（24）通过弯曲区域（18）的弯曲移动在横向于中心区域（24）的延伸部的方向（L）上前后可移动，其中，弯曲区域（18）和中心区域（24）由不同的材料形成，弯曲区域（18）和夹持区域（60）由不同的材料形成，所述夹持区域（60）由塑料材料形成，中心区域（24）由塑料材料形成，且弯曲区域（18）包括氟碳橡胶，中心区域（24）具有周向外边缘，中心区域（24）接收在弯曲区域（18）的中央开口中且完全封闭弯曲区域（18）的中央开口，中心区域（24）的周向外边缘具有径向突起的唇缘，所述唇缘延伸跨过弯曲区域（18）并且连接到弯曲区域（18）。

2.如权利要求1所述的交换膜，其中，封闭区域（25）包括至少部分地由氟碳橡胶形成的密封区域（62）。

3.如权利要求2所述的交换膜，其中，密封区域（62）实施为具有环形形状。

4.如权利要求1至3中任一项所述的交换膜，其中，封闭区域（25）实施为中心区域（24）的杯形突起（20）。

5.如权利要求1至3中任一项所述的交换膜，其中，平坦本体（16）具有40mm到100mm之间的直径（54）。

6.如权利要求1至3中任一项所述的交换膜，其中，交换膜可以由2K注射模制方法生产。

7.如权利要求1至3中任一项所述的交换膜，其中，弯曲区域在径向方向延伸为围绕中心区域的褶皱，弯曲区域包括径向布置的围绕中心区域的至少一个褶皱，所述至少一个褶皱，作为凹陷地或凸出地延伸的弯曲区域，形成有交换膜的交替布置的凸部和凹部。

8.如权利要求1至3中任一项所述的交换膜，其中，弯曲区域是平坦完全区域。

9.一种用于内燃机的漏气的压力控制阀（10），包括阀壳体（12），所述阀壳体包括用于流体的壳体盖（14），以及包括用于在至多500mbar的压力差下交换的根据权利要求1至8中任一项所述的交换膜（22），用于释放或关闭流体流，其中，交换膜（22）包括板形平坦本体（16），包括围绕中心区域（24）的弯曲区域（18），其中，所述中心区域（24）包括封闭区域（25），其中，在交换膜（22）交换时，所述弯曲区域（18）通过弯曲移动在横向于中心区域（24）的延伸部的方向（L）上相对于阀座（32）朝着阀座（32）或远离阀座（32）移动中心区域（24），其中，弯曲区域（18）和中心区域（24）由不同的材料形成，且至少弯曲区域（18）包括氟碳橡胶。

10.如权利要求9所述的压力控制阀，其中，设置弹簧元件（26），所述弹簧元件支撑在阀壳体（12）上并在交换膜（22）的中心区域（24）上施加力。

11.如权利要求10所述的压力控制阀，其中，弹簧元件（26）支撑在中心区域（24）上。

12.如权利要求10所述的压力控制阀，其中，封闭区域（25）实施为中心区域（24）的杯形突起（20），其中，所述弹簧元件（26）围绕所述杯形突起（20）布置。

13.如权利要求9到12中任一项所述的压力控制阀，其中，第一腔室（36）能使用作为控制压力的大气压力加载。

14.使用根据权利要求9到13中任一项所述的压力控制阀（10）用于内燃发动机的曲轴箱通风。

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