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Die
Erfindung betrifft ein Rücklaufsperrventil für
einen Ölkreislauf sowie einen Ölfilter mit einem solchen
Rücklaufsperrventil.
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In
Aggregaten, insbesondere in Brennkraftmaschinen werden Ölkreisläufe
verwendet, um Lager und/oder Gleitflächen mit einem Öl
oder Schmierstoff zu versorgen. Um einen niedrigen Verschleiß zu erreichen,
ist es dabei erwünscht, dass das Öl bzw. der Schmierstoff
unmittelbar nach dem Starten des Aggregates zur Verfügung
steht. Daher werden Rücklaufsperrventile verwendet, welche
verhindern, dass der Ölkreislauf leerläuft.
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Aus
der
DE 101 10 382
A1 ist ein Schmierölkreislauf für eine
Brennkraftmaschine bekannt, welcher ein Rücklaufsperrventil
aufweist, um bei abgeschalteter Ölpumpe ein Leerlaufen
des Schmierölkreislaufes zu verhindern. Das Rücklaufsperrventil
ist in dem Ölkreislauf ein Widerstand, welcher mit einer Verlustleistung
verbunden ist.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die in einem Ölkreislauf
auftretenden Verlustleistungen zu verringern.
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Die
Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit
den Merkmalen der Ansprüche 1, 3 bzw. 9.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung ist für einen Ölkreislauf
bei einem Rücklaufsperrventil mit einem Ventilgehäuse,
einem Ventilkörper und einer Befederung vorgesehen, dass
der Ventilkörper zum öffnen und Schließen
quer zur Durchströmungsrichtung verlagerbar ist. Dies ermöglicht
es, innerhalb des Ventils einen großen Querschnitt für
das durchströmende Öl zur Verfügung zu
stellen, so dass die an dem Rücklaufsperrventil auftretenden
Verluste gering sind.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der
Ventilkörper in seiner Offen-Stellung den Ventilquerschnitt
vollständig freigibt. Bei einer solchen Ausgestaltung treten
an dem Rücklaufsperrventil praktisch keine Verlustleistungen
auf, wodurch die Verluste in dem Ölkreislauf verringert
werden.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung, für den auch unabhängig
Schutz beansprucht wird, ist bei einem Rücklaufsperrventil
mit einem Ventilgehäuse, einem Ventilkörper und
einer Befederung vorgesehen, dass der Ventilkörper an seiner,
der Druckseite gegenüberliegenden Rückseite öldruckfrei
gehalten ist. Durch diese Ausgestaltung ist es möglich,
die Druckseite, auf welche das von einer Ölpumpe kommende Öl
zum öffnen des Rücklaufsperrventils einwirkt und
die entsprechende Befederung klein bzw. schwach zu dimensionieren,
so dass die zum öffnen und Offenhalten des Ventils erforderliche Energie
gering ist, wodurch die an dem Ventil auftretende Verlustleistung
minimiert werden kann.
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Eine
besonders einfache Umsetzung der Erfindung in die Praxis ergibt
sich, wenn – wie gemäß einer weiteren
bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen – die
Rückseite des Ventilkörpers mit einer an die Ölwanne
angeschlossenen Druckentlastungsleitung verbunden ist, und insbesondere wenn – wie
gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung
der Erfindung vorgesehen – die Druckentlastungsleitung
mindestens abschnittsweise als Entleerungsleitung eines Ölfilters
für einen Öl- und/oder Ölfilterwechsel
ausgebildet ist. Mit den vorgenannten bevorzugten Ausgestaltungen
der Erfindung lässt sich diese besonders einfach in aus
der Praxis bekannten Ölkreisläufen im Bereich
der vorhandenen Ölfiltermodule einsetzen, denn aufgrund
der geforderten Servicefreundlichkeit sind solche Ölfiltermodule
mit einer Leerlaufvorrichtung für den Servicefall versehen.
Eine solche Leerlaufvorrichtung, die eine Entleerungsleitung aufweist,
gewährleistet beim Lösen des Ölfilters
ein Leerlaufen des Ölfiltergehäuses, so dass zum
einen der Ölfiltereinsatz ohne Tropfen entnommen werden
kann und zum anderen aus dem Motor die maximale Menge Altöl
leerlaufen bzw. abgesaugt werden kann. Bei einer solchen Leerlaufvorrichtung
ist also bereits in das Ölfiltermodul ein Anschluss für
einen druckfreien Ölrücklauf integriert. Über
diesen läuft das Öl im Servicefall druckfrei in
die Ölwanne zurück. Im montierten Zustand des Ölfiltereinsatzes
ist dieser Ölrücklauf ölfiltergehäuseintern zum Ölkreislauf
hin verschlossen. Das erfindungsgemäße Ventil
nutzt die drucklose Entleerungsleitung des Ölrücklaufs
im montierten Zustand des Ölfiltereinsatzes, also im Motorbetrieb,
indem die Rückseite des Ventilkörpers diesem drucklosen
Raum zugewandt ist, während die andere Seite des Ventils, nämlich
dessen Druckseite im Druckölbereich liegt. Dadurch wird
erreicht, dass nicht der Differenzdruck in Strömungsrichtung „vor"
zu „nach" Ventil entscheidend ist, wobei stets ein Druckgefälle
entsteht, sondern es wird der motorinterne Differenzdruck zwischen
dem Ölkreislauf und dem Kurbelgehäusedruck genutzt.
Dies reduziert die zu installierende und abzurufende Ölpumpenleistung
deutlich.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
dass das Ventilgehäuse als Teil eines Ölfiltergehäuses
ausgebildet ist. Dies hat den Vorteil, dass sich dadurch günstige Herstellungskosten
erzielen lassen. Das Gleiche gilt, wenn – wie gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen – das
Ventilgehäuse als Teil einer Mittelstange eines Ölfilters
ausgebildet ist. Zur Umsetzung der Erfindung in die Praxis ist dann
lediglich ein mit dem erfindungsgemäßen Rücklaufsperrventil
ausgestatteter Ölfilter zu verwenden, ohne dass an einem
Aggregat weitere Maßnahmen durchzuführen sind.
Im Rahmen der Erfindung wird daher auch für einen Ölfilter
Schutz beansprucht, welcher durch ein Rücklaufsperrventil
gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 gekennzeichnet ist.
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Eine
Nachrüstung vorhandener Aggregate mit einem erfindungsgemäßen
Rücklaufsperrventil wird erleichtert, wenn – wie
gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung
der Erfindung vorgesehen – das Ventilgehäuse als Ölfiltereinbauteil
ausgebildet ist.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben
sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung
im Zusammenhang mit den Zeichnungen.
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Dabei
zeigen:
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1 einen Ölkreislauf
einer Brennkraftmaschine mit einem erfindungsgemäßen
Rücklaufsperrventil gemäß einer besonders
bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
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2 das
Rücklaufsperrventil in 1 in einer
vereinfachten Darstellung im geschlossenen Zustand und
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3 das
Rücklaufsperrventil in 2 im geöffneten
Zustand.
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Der
in 1 gezeigte Ölkreislauf 10 dient der
Versorgung einer Brennkraftmaschine 12, welche als 4-Zylinder-Ottomotor
ausgebildet ist. In dem Ölkreislauf ist eine Ölpumpe 14 vorgesehen,
welche aus einer Ölwanne 16 Öl ansaugt
und über ein Ölfiltermodul 18 den Schmierstellen
der Brennkraftmaschine 12 zuführt.
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Das Ölfiltermodul 18 umfasst
einen in einem Ölfiltergehäuse 20 angeordneten Ölfilter 22,
ein Überdruckventil 24 sowie ein Rücklaufsperrventil 26. Das Ölfiltermodul 18 ist über
eine Eingangsleitung 28 mit der Ölpumpe 14 und über
eine Ausgangsleitung 30 mit der Brennkraftmaschine verbunden.
Ferner weist das Ölfiltermodul 18 eine Entleerungsleitung 32 auf,
welche in die Ölwanne 16 mündet und als
quasi drucklos bezeichnet werden kann. In der Entleerungsleitung 32 ist
ein Sperrventil 34 vorgesehen, welches bei einem Lösen
eines Ölfilterdeckels oder eines Ölfiltereinsatzes
freigegeben wird, so dass der Ölfilter 22 bei
einem Service leerläuft. Wenn der Ölfilterdeckel
geschlossen bzw. ein Ölfiltereinsatz eingesetzt ist, ist
das Sperrventil 34 geschlossen.
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Das
Rücklaufsperrventil 26, welches an dem Ölfiltermodul 18 ausgebildet
ist, ist in den 2 und 3 vereinfacht
dargestellt. Das Rücklaufsperrventil 26 weist
einen in einem Ventilgehäuse 36 angeordneten Ventilkörper 38 auf,
welcher mittels einer als Befederung 40 vorgesehenen Schraubendruckfeder 42 gegen
einen Ventilsitz 44 vorgespannt ist. Der Ventilkörper 38,
welcher nach Art eines Ventilkolbens ausgebildet ist, weist eine
Druckseite 46 auf, welche dem Ölfluss ausgesetzt
ist, der hinter dem Ölfiltergehäuse 20 ansteht.
Das Ölfiltergehäuse 20 und das Ventilgehäuse 36 sind
einstückig ausgebildet.
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An
der der Druckseite 46 gegenüberliegenden Rückseite 48 ist
der Ventilkörper 38 öldruckfrei gehalten,
indem eine Druckentlastungsleitung 50 vorgesehen ist, welche
gleichzeitig einen Teil der Entleerungsleitung 32 darstellt
und mit der Ölwanne 16 verbunden ist.
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Wenn – wie
in 2 gezeigt – die Ölpumpe 14 angehalten
ist und kein Öldruck ansteht, bewirkt die Befederung 40,
dass der Ventilkörper 38 an dem Ventilsitz 44 anliegt.
Damit ist die Ausgangsleitung 30 verschlossen, so dass
aus dieser Öl nicht zurücklaufen kann.
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Wenn
dagegen – wie in 3 gezeigt – die Ölpumpe 14 Öl
fördert, wird der Ventilkörper 38 gegen
die Befederung 40 quer zur Durchströmungsrichtung
verlagert, wodurch das Rücklaufsperrventil 26 öffnet
und Öl vom Ölfilter 22 kommend durch
die Ausgangsleitung 30 den Schmierstellen der Brennkraftmaschine 12 zugeführt
wird.
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Die
Befederung 40 des Rücklaufsperrventils 26 hat
als einzige Aufgabe, beim Motorstillstand die druckölführenden
Kanäle zu verschließen. Sie muss somit nicht stark
ausgeführt sein. Dadurch genügt bereits ein geringer
Systemdruck um einen Volumenstrom im Ölkreislauf sicherzustellen.
Ein Druckverlust über dem Rücklaufsperrventil 26 findet
nicht statt.
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Die
Ausführung des Ventilkörpers 38 (Ventilkolben)
kann unterschiedlich gestaltet werden. Wichtig ist, dass beim Motorstillstand
ein sicheres Schließen dargestellt ist, und dass im Motorbetrieb
der Leckspalt zwischen Druckraum, Ventilkolben und drucklosem Raum
auf ein Minimum reduziert ist, um keine Verluste durch Leckölmengen
zu verursachen. Hier kann auch eine O-Ring-Abdichtung am Ventilkörper 38 genutzt
werden, oder durch eine Deckelung des Ventilkörpers ein
sicheres Abdichten zum drucklosen Raum erreicht werden.
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Die
durch die Erfindung erzielten Vorteile sind durch Folgendes geprägt:
Die Ölpumpe ist der Schluckmenge des Motors angepasst.
Hierbei entscheidend ist der Betriebspunkt „Heißleerlauf".
Dieser wird auf ca. 0,8 bar gelegt. Geht man nun davon aus, dass
Rücklaufsperrventile nach dem Stand der Technik erst bei
einem Differenzdruck von 0,2 bar öffnen, so wird deutlich,
dass für solche Rücklaufsperrventile vor Ventil
ein um 25% höherer Öldruck anliegen muss, als
nach Ventil. Ein solcher erhöhter Pumpendruck erübrigt
sich bei der Erfindung, wobei die Erfindung auch noch kostenneutral
ist, denn mit ihr wird ja ein vorhandenes Rücklaufsperrventil
ersetzt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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