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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ventil, insbesondere ein Druckregelventil oder ein Bypassventil, einen Ölabscheider, ein Abscheideverfahren sowie deren Verwendungen. Derartige Ventile, Ölabscheider und Verfahren werden insbesondere in Brennkraftmaschinen eingesetzt, um den Druck im Kurbelgehäuse zu regeln und das Kurbelgehäuse von den Blow-by-Gasen zu entlüften. Die vorliegende Erfindung betrifft jedoch auch ganz allgemein die neuartige Konstruktion eines Ventils.
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In Brennkraftmaschinen darf aus Umweltschutzgründen der Kurbelgehäusedruck nicht höher liegen als der Umgebungsdruck. Dadurch soll verhindert werden, dass Durchblasegase (auch Blow-by-Gase genannt) aus dem Kurbelgehäuse in die Umwelt entweichen. Ein Aufblasen des Kurbelgehäuses muss daher verhindert werden. Dies erfolgt gewöhnlich, indem zwischen dem Kurbelgehäuse und dem Ansaugtrakt des Verbrennungsmotors eine Entlüftungsleitung angeordnet wird, so dass der Saugunterdruck die Blow-by-Gase in den Ansaugtrakt zieht. Der Druck im Ansaugtrakt ist jedoch sehr stark vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine abhängig, so dass die Entlüftung des Kurbelgehäuses einer Regelung bedarf. Unter anderem darf der saugseitige Unterdruck nicht bis ins Kurbelgehäuse durchschlagen. Daher wird ein entsprechendes Druckregelventil im Bereich der Entlüftungsleitung angeordnet.
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Andererseits wird die in der Entlüftungsleitung anstehende Druckdifferenz zwischen Kurbelgehäuse und Ansaugtrakt auch zur Abscheidung von Ölnebel oder Öltröpfchen oder anderen Flüssigkeiten aus den Blow-by-Gasen genutzt. Hierzu werden in der Entlüftungsleitung Ölabscheideelemente angeordnet, die von dem Blow-by-Gas durchströmt werden.
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Die
DE 198 16 283 A1 offenbart eine Mengenverstärkereinrichtung für Fluidströme mit einer Membran, die einen Durchfluss zwischen einem Einlass und einem Auslass öffnend oder verschließend bewegt werden kann. Sie öffnet und verschließt dabei sowohl den Einlass wie den Auslass.
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Die
DE 195 01 356 A1 offenbart ein Ventil, insbesondere für einen Milchtrog zur Kälberfütterung, bei dem eine Durchlassöffnung mittels einer flexiblen Membran geöffnet und verschlossen wird.
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Die
DE 200 81 45 B zeigt eine Anordnung für ein Membranventil, bei dem eine Membran wie bei der
DE 198 16 283 A1 einen Einlass und einen Auslass öffnend und verschließend zwischen zwei Stellungen hin und her bewegt werden kann.
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Die
DE 1 650 608 A offenbart ein direkt gesteuertes Ventil, bei dem in einer hydraulischen oder pneumatischen Leitung eine Trennwand mit Öffnungen versehen wird, die von einer Ventilfolie auf der Zuflussseite abgedeckt werden. Diese Ventilfolie rollt beim Öffnen des Durchflusses von der Trennwand von einer Seite, Ecke oder Kante her ab.
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Die
DE 825 300 B offenbart ebenfalls ein Ventil, das zwei miteinander in Verbindung stehende Kammern aufweist. Die beiden Kammern sind durch eine elastische Membran bedeckt, durch deren Aufheben die Verbindung zwischen den beiden Kammern hergestellt wird.
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Die
DE 695 31 430 T2 offenbart ein Entlastungsventil mit einer biegsamen Schicht, die sich in einer Aushöhlung mit konkaver Oberfläche bewegen kann. Mittels dieser biegsamen Schicht werden die Öffnungen eines Einlasses und eines Auslasses geöffnet bzw. verschlossen.
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Die
DE 10 2005 038 257 A1 offenbart einen Ölabscheider, der aufeinander folgend zwei Lagen von Ölabscheideelementen aufweist, die zur Steuerung des Druckabfalls über den Ölabscheider aufeinander zu und voneinander wegbewegt werden können. Insbesondere werden bei einer Bewegung der beiden Lagen Ölabscheideelemente voneinander weg zusätzlich Umgehungskanäle geöffnet, die zu einer weiteren Verringerung des Druckabfalls in dem Ölabscheider führen.
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Die
US 2781051 A offenbart ein Ventil. Dieses Ventil weist eine flexible Membran auf, die in Abhängigkeit von den Druckverhältnissen auf beiden Seiten der Membran eine Vielzahl in Reihen angeordneter Auslassöffnungen überdeckt.
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Die
US 3766933 A offenbart eine ähnliche Vorrichtung, bei der ebenfalls eine flexible Membran eine Vielzahl von Auslassöffnungen eines Steuerventils für ein Vakuum in Abhängigkeit von den Druckverhältnisses zu ihren Seiten überdeckt.
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Die
DE 19951 A offenbart ein Ventil, das eine Rollmembran aufweist. Diese Rollmembran überdeckt in Abhängigkeit von den Druckverhältnissen zu ihren beiden Seiten eine Vielzahl von in Reihen angeordneten Auslassöffnungen eines Ventilkörpers.
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Die
US 2 950 733 A offenbart ein Ventil, bei dem eine flexible Membran zum Verschluss von in einer Reihe angeordneten Auslassöffnungen eingesetzt wird. Die Steuerung der flexiblen Membran hängt dabei von den Druckverhältnissen zu ihren beiden Seiten ab.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein einfach herzustellendes und kostengünstiges Ventil zur Verfügung zu stellen, mit dem ein Druckabfall geregelt werden kann. Weitere Aufgabe ist es, einen Ölabscheider sowie ein Abscheideverfahren, insbesondere für Brennkraftmaschinen und deren Entlüftungsleitung, zur Verfügung zu stellen, mit dem eine Einhaltung des erforderlichen Unterdrucks im Kurbelgehäuse als auch eine effiziente Ölabscheidung in der Entlüftungsleitung bewirkt werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch das Ventil nach Anspruch 1, die Ölabscheider nach Anspruch 16 oder 18 sowie das Abscheideverfahren nach Anspruch 19 gelöst.
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Weiterhin geben die Ansprüche 20, 21 und 22 ein Entlüftungssystem für ein Kurbelgehäuse eines Verbrennungsmotors, einen Verbrennungsmotor sowie Verwendungen hiervon an. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Ventils sowie der erfindungsgemäßen Ölabscheider werden in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen gegeben.
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Das erfindungsgemäße Ventil zur Steuerung eines Gasstroms und damit des Druckabfalls über das Ventil hinweg von der Druckseite zur Saugseite des Ventils weist ein Ventilgehäuse auf, das einen Ventilinnenraum definiert und umschließt. Dieser Ventilinnenraum besitzt einen druckseitigen Einlass und einen saugseitigen Auslass, wobei der Auslass mindestens eine in der Gehäusewand angeordnete Öffnung aufweist, die den Ventilinnenraum mit der saugseitigen Außenseite des Ventils verbindet. Erfindungsgemäß weist das Ventil nun eine elastisch bewegliche Membran auf, die in Abhängigkeit von dem in dem Ventilinnenraum herrschenden Innendruck und einem Referenzdruck die mindestens eine Öffnung verschließen bzw. öffnen kann. Als Referenzdruck ist dabei jeder beliebige Druck möglich, insbesondere jedoch der Atmosphärendruck. In Abhängigkeit davon, ob in dem Ventilinnenraum der Druck höher als der Referenzdruck ist oder niedriger als der Referenzdruck ist, wird das Ventil geöffnet bzw. verschlossen, so dass der Druck in dem Ventilinnenraum nie über den Referenzdruck steigen kann.
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Durch geeignete Wahl des Referenzdrucks ist es jedoch damit möglich, dass der Ventilinnenraum immer einen bestimmten Druck unterhalb oder im Bereich des Referenzdrucks einnimmt.
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Als elastische Membran wird eine Rollmembran eingesetzt, die auf ihrer ersten Seite dem Ventilinnenraum zugewandt und auf der anderen Seite mit dem Referenzdruck beaufschlagt ist. Sie ist so angeordnet, dass sie auf der Innenseite des Gehäuses des Ventils abrollen kann. Beim Abrollen wird dann die in der Gehäusewand angeordnete Auslassöffnung verdeckt, so dass das Ventil geschlossen wird. Beim Aufrollen der Membran wird die Öffnung freigegeben, so dass das Ventil geöffnet wird.
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Eine Rollmembran hat den Vorteil, dass nur eine geringe Abhebekraft erforderlich ist, um eine zuvor verschlossene Öffnung wieder freizugeben. Insbesondere ist der Schaltpunkt der Membran zum Öffnen bzw. zum Schließen nahezu gleich. Das Abrollverhalten der Membran wird beeinflusst durch die geeignete Wahl der Dicke der Membran sowie des Materials (beispielsweise Fluorsilikon, Fluorkautschuk, NBR oder HNBR), aus dem die Membran besteht. Dessen Elastizität, Nachgiebigkeit oder auch Haftneigung auf der Innenseite des Gehäuses des Ventils beeinflussen den Öffnungs- und Schließvorgang des Ventils ebenso wie die Geometrie der Membran bzw. des Gehäuses. Die Steifigkeit der Membran kann sich dahingehend auswirken, dass das Abrollverhalten gedämpft wird, insbesondere kann sie zu einer Verzögerung des Beginns eines Abrollvorgangs führen.
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Das Gehäuse des Ventils weist zumindest bereichsweise die Form der Mantelfläche eines Kegelstumpfs auf. Auch die Membran kann in Form der Mantelfläche eines Kegelstumpfes oder eines Kegels hergestellt werden. In diesem Falle ist es möglich, die Grundfläche des Kegelstumpfes des Gehäuses mit der Membran zu verschließen, so dass diese auf der Innenseite des Gehäuses in Richtung der Spitze des Kegels bzw. Kegelstumpfes abrollen kann. Bei diesem Abrollvorgang werden dann mögliche Auslassöffnungen in der Gehäusewandung verschlossen.
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Der Öffnungswinkel der Kegelstumpfform beträgt dabei vorteilhafterweise zwischen 0° und 90°, vorteilhafterweise zwischen 35° und 55°, und besonders vorteilhafterweise ungefähr 45°.
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Das Gehäuse in Form der Mantelfläche eines Kegelstumpfes kann besonders vorteilhaft nicht nur einteilig, sondern auch mehrteilig, insbesondere zweiteilig, ausgebildet sein. In diesem Falle kann es beispielsweise zwei Gehäuseschalen aufweisen, die die Form der Mantelfläche eines Kegelstumpfes aufweisen und ineinandersteckbar sind. Die einander zugeordneten Auslassöffnungen der einzelnen Schalen können dabei unterschiedlich ausgebildet sein, so dass es möglich ist, die durch beide Schalen hindurchgehenden Auslassöffnungen des Gehäuses in ihrer Durchströmungsrichtung unterschiedlich zu gestalten. Die äußere Schale dieses zweischaligen Aufbaus kann beispielsweise einteilig mit dem Rest des Gehäuses hergestellt sein, während die zweite innere Schale in die Außenschale eingesetzt wird. Nur eine der Schalen muss dabei einteilig sein, die andere(n) können aus einem umlaufenden Kegelabschnitt oder aus beispielsweise von oben nach unten oder schräg verlaufenden Streifen bestehen, wobei die weiteren Schalenteile vorteilhafterweise dieselben Öffnungen wie die einteilige Schale aufweisen.
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Vorteilhafterweise ist es möglich, die Membran mit einer Vorspannung zu beaufschlagen, die die Membran bei Gleichheit von Innendruck des Ventils und Referenzdruck offen hält oder auch geschlossen hält. Im Falle eines Bypasses für einen Ölabscheider ist es beispielsweise von Vorteil, wenn die Membran bis zu einem bestimmten Druck auf der Druckseite des Ventils geschlossen bleibt und lediglich zur Regulierung der Druckverhältnisse geöffnet wird, wenn der Druck im Ventilinnenraum einen bestimmten Wert überschreitet. Um eine solche Vorspannung auf die elastische Membran aufzubringen, kann ein elastisches Element, insbesondere eine elastische Feder verwendet werden, die auf die Membran eine Zug- oder Druckkraft ausübt.
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Unterschreitet (überschreitet) der Druck des Ventilinnenraums den Referenzdruck, so beginnt die Membran, sich aufzurollen (abzurollen), so dass dann der Ventilinnendruck absinkt (steigt) und die Membran wieder über die Auslassöffnungen abrollt bis sich ein Kräftegleichgewicht einstellt, das nicht nur von den Druckverhältnissen, sondern auch von den Membraneigenschaften beeinflusst wird. Dies wiederholt sich zyklisch, so dass im Normalfall die Membran um die Auslassöffnungen auf- bzw. abrollt. Dabei sind mehrere Auslassöffnungen nacheinander in Aufroll- bzw. Abrollrichtung, d. h. in axialer Richtung der Kegelstumpfform angeordnet sein. Dies führt dazu, dass die Membran mit zunehmendem Aufrollen immer mehr Öffnungen freigibt und dadurch den Strömungswiderstand und den Druckabfall über die Auslassöffnungen verringert. Hierdurch ist ein weiterer Abbau des Ventilinnendruckes möglich. Insbesondere, wenn auf der Ventilinnenseite ein sehr hoher Gasstrom ansteht, kann das Ventil sehr weit geöffnet werden, indem die Rollmembran sich vollständig zurückzieht und sämtliche Auslassöffnungen freigibt. Diese sind dabei so gestaltet, dass mit zunehmender Öffnung des Ventils solche Öffnungen freigegeben werden, die einen geringeren Strömungswiderstand bzw. Druckabfall aufweisen. Dies kann dadurch realisiert werden, dass die Öffnungen zunehmend einen größeren Durchmesser aufweisen.
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Auch längs des Umfangs der Kegelstumpfform kann eine Vielzahl von Öffnungen angeordnet sein, die bei gleichem Abstand zur Grundfläche der Kegelstumpfform vorzugsweise gleich ausgebildet sind.
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Das erfindungsgemäße Ventil kann beispielsweise als reines Druckregelventil verwendet werden. In diesem Falle können die Auslassöffnungen vollständig frei bleiben, so dass sie lediglich dem Durchlass von Gas bzw. Fluid von der Ventilinnenseite auf die Saugseite des Ventils dienen.
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Mit dem Ventil kann jedoch zugleich auch eine Ölabscheidefunktion realisiert werden, wenn in ein oder mehrere der Auslassöffnungen Ölabscheideelemente integriert werden. Damit wird die Druckdifferenz zwischen der Ventilinnenseite und der Saugseite des Ventils zugleich zur Abscheidung von Öl verwendet. Als solche Ölabscheideelemente können schneckenförmige Segmente verwendet werden, wie sie beispielsweise in der Offenlegungsschrift
DE 10 2004 011 176 A1 beschrieben werden. Die Offenbarung bezüglich der Form derartiger schneckenförmiger Segmente in dieser deutschen Offenlegungsschrift wird hiermit vollständig in die vorliegende Anmeldung aufgenommen.
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Um sowohl eine Ölabscheidefunktion als auch eine Bypassfunktion zu implementieren, können insbesondere die dem Einlass des Ventils nächstliegenden Öffnungen mit Ölabscheideelementen versehen sein. Die der Grundfläche der Mantelform nächstliegenden Öffnungen können mit Ölabscheideelementen mit geringerem Strömungswiderstand oder auch ganz ohne Ölabscheideelemente ausgebildet sein. Hierdurch wird eine Bypass-Funktion über die letzten zu öffnenden Öffnungen in dem Gehäuse des Ventils realisiert.
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Auch im Falle eines zwei- oder mehrschaligen Aufbaus ist es möglich, in die Öffnungen der Schalen jeweils Ölabscheideelemente zu integrieren, wobei diese ebenfalls als schneckenförmige Segmente ausgebildet sein können, wie in der Offenlegungsschrift
DE 10 2004 037 157 A1 beschrieben. Die Offenbarung dieser deutschen Offenlegungsschrift wird hiermit vollständig in die vorliegende Anmeldung aufgenommen. Sind diese schneckenförmigen Segmente in einer Öffnung, die sich durch beiden Schalen erstreckt, in Strömungsrichtung hintereinander gegensinnig angeordnet, so wird eine besonders gute Ölabscheidewirkung erzielt. Bei einem mehrschaligen Aufbau ist es weiterhin bevorzugt, wenn die Schalen miteinander fixiert werden. Der mehrschalige Aufbau erlaubt überdies eine besonders einfache Herstellung der integrierten Ölabscheideelemente mittels Spritzguss.
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Um den Strömungswiderstand einer Auslassöffnung zu verringern, kann dann beispielsweise lediglich in der Außenschale ein Ölabscheideelement angeordnet werden, während die zugehörige Öffnung in der Innenschale ohne Ölabscheider ausgebildet ist. Auch hier kann ein Notbypass dadurch realisiert werden, dass die Öffnungen, die der Grundfläche der Kegelstumpfform am nächsten liegen, keine Ölabscheideelemente aufweisen.
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Das erfindungsgemäße Ventil kann nicht nur zur Druckregelung verwendet werden, sondern kann beispielsweise auch im Bypass eines Ölabscheiders angeordnet werden. Sind die Auslassöffnungen des Ventils dann mit eigenen Ölabscheideelementen versehen, so realisieren diese eine Notölabscheidung für den Fall, dass die umgangenen Ölabscheideelemente nicht funktionstüchtig, beispielsweise verstopft sind.
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Das erfindungsgemäße Ventil kann jedoch auch selbst als Ölabscheider eingesetzt werden, wobei die Notbypass-Funktion wie oben beschrieben gewährleistet ist.
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Mit derartigen Ölabscheidern bzw. mit einem Ölabscheider, in dessen Bypass ein erfindungsgemäßes Ventil angeordnet ist, kann ein Abscheideverfahren zur Abscheidung von Öl aus einem Gas realisiert werden. Derartige Abscheideverfahren werden insbesondere im Entlüftungssystem für ein Kurbelgehäuse eingesetzt, um aus Blow-by-Gasen (Durchblasegasen) Öl, wie insbesondere Ölnebel oder Öltröpfchen, abzuscheiden. Die Erfindung richtet sich daher nicht nur auf das erfindungsgemäße Ventil, die erfindungsgemäßen Ölabscheider und ein Abscheideverfahren, sondern auch auf ein Entlüftungssystem für ein Kurbelgehäuse eines Verbrennungsmotors, auf einen so ausgestalteten Verbrennungsmotor selbst und die entsprechenden Verwendungen zum Entlüften eines Kurbelgehäuses eines Verbrennungsmotors. Im Folgenden werden nun einige Beispiele erfindungsgemäßer Ölabscheider und Ventile gegeben.
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Es zeigen:
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1 bis 7 verschiedene Formen erfindungsgemäßer Ventile bzw. Ölabscheider.
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1 zeigt ein Druckregelventil 1 mit einem Gehäuse, das sich aus zwei Abschnitten 7a und 7b zusammensetzt. Der Abschnitt 7a ist röhrenförmig und bildet einen druckseitigen Einlass 3, der mit der Entlüftungsleitung 16 eines Verbrennungsmotors kommuniziert, wobei hier nur die obere Begrenzung bzw. Wandung 16a dieser Entlüftungsleitung dargestellt ist. Der Abschnitt 7b schließt sich an den Abschnitt 7a an und ist trichterförmig bzw. in der Form der Mantelfläche eines Kegelstumpfes ausgebildet, wobei die Deckfläche des Kegelstumpfes an den röhrenförmigen Einlass 3 bzw. den Abschnitt 7a anschließt. Die äußere Gestalt der Wandung 7b ist dabei rotationsgenetisch um die Mittelachse 15 der Kegelstumpfform ausgebildet. Die trichterförmige Gehäusewandung 7b verbreitert sich an ihrem dem Einlass abgewandten Ende 8 zu einem Flansch 12, auf dem eine Platte 13 aufliegt. Die Platte 13 weist eine Öffnung 14 auf, die im Wesentlichen der Form der Grundfläche des Kegelstumpfes der Gehäusewandung 7b entspricht. Diese Öffnung 14 ist durch eine elastische Rollmembran 9 verschlossen, die die gesamte Grundfläche des Kegelstumpfes überdeckt und auf dem umlaufenden Rand 12 des Gehäuses zwischen dem Flansch 12 und der Platte 13 abdichtend eingespannt ist. In 1 ist die Membran 9 in drei verschiedenen Stellungen 9a, 9b und 9c dargestellt. Auch diese Membran 9 weist die Form der Mantelfläche eines Kegelstumpfes auf und korrespondiert in der Form mit der Form des Gehäuseabschnitts 7b.
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In der Position 9a ist die Membran 9 weitestmöglich aus dem Gehäuse 7 zurückgezogen. Ein derartiger Zustand wird immer dann erreicht, wenn der Innendruck des Ventils 1 im Ventilinnenraum 20 erheblich höher ist als der auf der anderen Seite der Membran 9 anliegende Referenzdruck. Im vorliegenden Beispiel kann als Referenzdruck der atmosphärische Druck betrachtet werden.
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In Position 9b nimmt die Membran 9 eine Mittelstellung ein, während sie in Position 9c soweit wie möglich auf der Innenseite der Wandung 7b des Ventilgehäuses abgerollt ist. Im Bereich des Anschlusses von dem Gehäuseteil 7b zum Gehäuseteil 7a weist das Gehäuseteil 7b einen umlaufenden Vorsprung 10 auf, der einen Endanschlag für die Membran 9 bildet. In der Position 9c liegt die Membran an diesem Anschlag 10 an.
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Das Gehäuse weist in seiner Wandung 7b eine Vielzahl von Öffnungen 6a bis 6k auf, die sowohl nacheinander in Rollrichtung der Membran 9 als auch umlaufend auf dem Umfang des kegelstumpfförmigen Gehäuses 7b angeordnet sind. Diese Öffnungen 6a bis 6k verbinden den Innenraum 20 des Ventils 1 mit der Saugseite 24 des Ventils 1.
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Liegt nun saugseitig ein sehr hoher Unterdruck an den Öffnungen 6a bis 6k und dadurch auch ein unteratmosphärischer Druck im Innenraum 20 des Ventils 1 vor, so wird die Membran aus der Position 9a in Richtung der Position 9c auf der Innenseite der Wandung 7b abgerollt. Dabei überdeckt sie zunehmend die Öffnungen 6e, 6d, 6c bzw. 6k, 6i, 6h. Beispielsweise sind in der Position 9b die beiden Öffnungen 6e und 6d bzw. 6k und 6i vollständig verschlossen, während die Öffnungen 6c und 6h nur teilverschlossen sind. Durch den zunehmenden Verschluss der Öffnungen zwischen dem Innenraum 20 und der Saugseite 24 des Ventils 1 steigt der Druck im Innenraum 20 des Ventils und die Membran 9 wird wieder aufgerollt in Richtung der Position 9a. Dieser Prozess wiederholt sich dann zyklisch. Auf diese Art und Weise wird gewährleistet, dass im Innenraum 20 des Ventils 1 immer ein Druck herrscht, der nur geringfügig vom Referenzdruck abweicht, im vorliegenden Beispiel der atmosphärische Druck, der auf der dem Innenraum 20 abgewandten Seite der Membran 9 anliegt. Damit wird dann auch der Druck geregelt, der einlassseitig in der Entlüftungsleitung 16 vorliegt.
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1 zeigt also ein Druckregelventil 1, wie es beispielsweise vor oder nach einem Ölabscheider in einer Entlüftungsleitung eines Kurbelgehäuses verwendet werden kann. Ein derartiges Druckregelventil eignet sich auch für die Öffnung und Schließung eines Bypasses um einen Ölabscheider in der Entlüftungsleitung 16 eines Kurbelgehäuses.
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2 zeigt ein Ventil, das weitestgehend demjenigen in 1 dargestellten Ventil entspricht. Dabei werden hier wie im Folgenden für gleiche und ähnliche Elemente gleiche und ähnliche Bezugszeichen verwendet.
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Im Unterschied zu 1 ist nun die Wandung 7b nicht mit einer Vielzahl von Auslassöffnungen versehen, sondern lediglich mit einer Öffnung 6. In dieser Öffnung 6 ist ein poröses Material 17 eingelegt, das als Ölabscheider dienen kann. Das poröse Material kann dabei aus Sinterstoffen, Geweben, Vliesen etc. bestehen.
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In diesem Falle wird die Öffnung 6 kontinuierlich durch die Membran verschlossen oder geöffnet, so dass die Regelung des Druckabfalls in der Öffnung 6 und damit des Drucks im Innenraum 20 über den Strömungswiderstand des jeweils offenen Bereichs der Öffnung 6 geregelt wird. Ein solches Ventil kann zum einen im Bypass eines Ölabscheiders eingebaut werden, um den Bypass lediglich bei unzulässig hohen Drücken auf der Einlassseite des Ventils 1 zu öffnen. Dabei weist dieses Bypassventil eine Ölnotabscheidung auf, da zumindest ein Teil des Öls in dem porösen Material 17 in der Öffnung 6 abgeschieden wird. Das poröse Material 17 kann auch so ausgestaltet sein, dass die Öffnung 6 insgesamt einen porösen Wandbereich darstellt.
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Das in 2 dargestellte Ventil 1 kann weiterhin unmittelbar als Ölabscheider in der Entlüftungsleitung 16 eines Kurbelgehäuses eingesetzt werden. Ein weiterer separat anzuordnender Ölabscheider entfällt hierbei.
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In
3 wird einen Ventil
1 gezeigt, das ebenfalls weitestgehend demjenigen in
1 entspricht. Allerdings sind die beiden der Deckfläche des Kegelstumpfes der Wandung
7b nächstgeordneten Öffnungen
6a,
6b sowie alle weiteren Öffnungen, die mit gleichem Abstand zur Deckfläche des Kegelstumpfes der Wandung
7b in der Wandung
7b angeordnet sind, mit jeweils zwei hintereinander angeordneten schneckenförmigen Segmenten, wie sie in der
DE 10 2004 011 176 A1 beschrieben sind, versehen, in denen eine Ölabscheidung stattfindet. Dieses Ventil
1 kann wiederum im Bypass eines Ölabscheiders eingesetzt werden, wobei die Öffnungen
6a und
6b mit den schneckenförmigen Segmenten
18a und
18b für eine Notabscheidefunktion sorgen. Zugleich sorgen die Öffnungen
6c bis
6e bzw.
19a bis
19f als Notbypass für einen geringen Strömungswiderstand zwischen der Innenseite
20 des Ventils
1 und der Saugseite, für den Fall, dass eine hohe Durchströmung erforderlich ist.
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Dieses Ventil hat den Vorteil, dass, insbesondere wenn es selbst als eigentlicher Ölabscheider eingesetzt wird, bei normalen Motorzuständen (Druckdifferenz zwischen Einlassseite (Kurbelgehäuse) und Saugseite (Ansaugtrakt des Motors)) das Ventil weitgehend verschlossen ist und lediglich die Öffnungen 6a und 6b mit den Ölabscheideelementen 18a und 18b bzw. die entsprechenden weiteren Öffnungen als Durchlass freigegeben sind. An diesen wird dann das Kurbelgehäusegas von Ölnebel und Öltröpfchen befreit. Nimmt jedoch der Blow-by-Gasstrom zu und steigt der Druck im Innenbereich 20 des Ventils 1, so rollt die Membran 9 aus der Stellung 9b auf in die Stellung 9a und gibt die Öffnungen 19a bis 19c bzw. 19d bis 19f frei. Die Blow-by-Gase können nun weitestgehend ungehindert zum Ansaugtrakt des Motors strömen. Damit wird insgesamt verhindert, dass das Kurbelgehäuse einen überatmosphärischen Druck aufweist und aufgeblasen wird.
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4 zeigt ein weiteres Ventil 1, wie es bereits in 3 beschrieben wurde. Im Unterschied hierzu sind nunmehr die von der Deckfläche des Kegelmantels der Wandung 7b gezählten ersten vier Durchlässe 6a bis 6d sowie alle weiteren Öffnungen, die mit gleichem Abstand zur Deckfläche des Kegelstumpfes der Wandung 7b in der Wandung 7b angeordnet sind, jeweils mit schneckenförmigen Segmenten 18a bis 18d usw. versehen. In diesen findet eine Ölabscheidung statt. Als Notbypass sind die Öffnungen 6e bzw. 19a und 19b vorgesehen, in denen kein schneckenförmiges Segment angeordnet ist.
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5 zeigt ein weiteres Ventil, wie es beispielsweise in 1 bereits beschrieben wurde, zusätzlich zu dem Ventil in 1 ist nun die Platte 13 als Haube 21 ausgestaltet, die die Membran 9 überwölbt. Lediglich an einer Stelle der Haube 21 ist eine kleine Öffnung 15 vorgesehen, durch die der Raum 23 zwischen der Membran 9 und der Haube 21 mit dem Außenraum kommuniziert. Diese Haube bewirkt, dass Referenzdruckschwankungen außerhalb der Haube 21 lediglich gedämpft in das Innere 23 der Haube 21 gelangen und hierdurch eine vergleichmäßigte Funktion des Ventils bewirkt wird.
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6 zeigt ein weiteres Beispiel eines Ventils 1, wie es bereits in 1 beschrieben wurde. Im Unterschied zu 1 ist nun die Membran auf einem Ende 26 einer Feder 25 gelagert. Diese Feder 25, die sich an ihrem anderen Ende durch das rohrförmige Gehäuse 7d erstreckt und dort fest gelagert ist (nicht dargestellt), übt nun eine Zug- oder Druckkraft auf die Membran 9 aus, so dass die Membran 9 eine Vorspannung aufweist. Mittels einer solchen Feder 25 kann daher der Schaltpunkt der Membran, bei der sie auf- bzw. abrollt, verändert werden.
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7 zeigt ein weiteres Beispiel eines Ventils, das grundsätzlich gleich wie das in 3 dargestellte Ventil aufgebaut ist. Es wird daher insbesondere hier auf die genaue Beschreibung der mit gleichen Bezugszeichen versehenen Elemente verzichtet.
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Abweichend von dem Ventil in 3 ist der konische Bereich 7b des Gehäuses in einem Bereich, der die Öffnungen 6a, 6b mit den Abscheideelementen 18a und 18b sowie die Öffnungen mit den Abscheideelementen 18f und 18g überdeckt, mit einer Aussparung 29a bzw. 29b versehen, die auch in geschlossener Form um die Achse 15 rotationssymmetrisch in die Innenwandung des konischen Bereichs 7b eingebracht ist. In diese Aussparung 29a, 29b ist ein Gehäuseteil 30a bzw. 30b eingefügt, das mit den Öffnungen 6a und 6b bzw. mit den Öffnungen, die mit den Abscheideelementen 18f und 18g versehen sind, fluchtende Durchgangsöffnungen 31a, 31b, 31c und 31d aufweist. Die Öffnungen 6a und 31a bilden einen gemeinsamen Durchlass, wie auch die Öffnungen 6b und 31b einen gemeinsamen Durchlass bilden. Die Gehäuseelemente 30a und 30b sind Teil des Gehäuses 7, das aufgrund dieser zusätzlichen Gehäuseelemente 30a und 30b dreistückig ausgebildet ist. Die Gehäuseelemente 30a und 30b schließen unmittelbar aneinander an. Sie können also auch einstückig ausgebildet sein oder wie hier in zwei Abschnitte 30a und 30b geteilt sein, die einzeln in die Innenwandung der Aussparungen 29a, 29b eingesetzt werden können. Durch die Teilung dieses Gehäuseelements in die beiden Teile 30a und 30b ist ein einfaches Einsetzen in die Aussparung 29a, 29b möglich. Bei einer einstückigen Gestaltung des Gehäuseelements 30 würde dieses bevorzugt von oben eingeführt, wofür aber eine abweichende Gestaltung des oberen Randes der Ausnehmung 29 notwendig wäre. Der Rand könnte beispielsweise vertikal in Verlängerung der maximalen Ausdehnung des Gehäuseelements 30 nach oben ausgespart sein.
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Die Öffnungen 31a bis 31d in den Gehäuseelementen 30a und 30b weisen keine weiteren Ölabscheideelemente auf. Dadurch wird der Strömungswiderstand in den Durchlässen, die durch die Öffnungen 6a und 6b und die entsprechenden korrespondierenden Öffnungen mit den Ölabscheideelementen 18f und 18g gebildet sind, gegenüber dem Durchlasswiderstand der entsprechenden Öffnungen in 3 herabgesetzt. Zugleich wird jedoch auch die Ölabscheideleistung verringert. Im Bedarfsfall können jedoch auch die Öffnungen 31a bis 31d mit Ölabscheideelementen, beispielsweise schneckenförmigen Segmenten, wie in 3 dargestellt, versehen werden.
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Bei dem in 7 dargestellten Ventil ist also das Gehäuse 7 zweischalig ausgebildet. Die Innenschale bestehend aus den Gehäuseelementen 30a und 30b ist ihrerseits wiederum zweiteilig ausgeführt, so dass die beiden Gehäuseelemente 30a und 30b problemlos nachträglich in das Innere des konusförmigen Bereichs 7b eingefügt werden können. Dabei sind die Ränder der beiden Teilstücke 30a und 30b, die sich im montierten Zustand berühren, vorzugsweise so ausgestaltet, dass es zu einem Einrasten der beiden Teilstücke 30a und 30b ineinander kommt.
