-
Die
Erfindung betrifft eine Ventileinrichtung, insbesondere für
einen Wärmetauscher, zum Regeln eines Fluidstroms mit einem
Ventilgehäuse das zur Führung des Fluidstroms
aufweist: einen Eingang zum Einlass eines Fluids, und einen ersten
Ausgang zum Auslass eines Fluids und einen zweiten Ausgang zum Auslass
eines Fluids, wobei in dem Ventilgehäuse ein Ventilschieber
hin und her bewegbar und derart relativ zu dem ersten und zweiten
Ausgang angeordnet ist, dass in Abhängigkeit von der Stellung
des Ventilschiebers ein geregelter Anteil des Fluidstroms in den
ersten Ausgang und/oder zweiten Ausgang gelangen kann, wobei der
Ventilschieber als ein Kolbenschieber gebildet ist, dessen Körper unter
Ausbildung eines Spaltes im Ventilgehäuse angeordnet ist.
-
Weiter
betrifft die Erfindung einen Wärmetauscher mit einer Wärmetauscherstrecke
und einer Bypassstrecke zur Führung eines Ladefluidstroms. Die
Erfindung führt auch auf ein Aufladesystem zur Aufladung
einer Brennkraftmaschine mit einem Ladefluid und mit einer Brennkraftmaschine,
der an einer Entnahmestelle abgezweigtes und über eine Rückführstelle
wieder rückgeführtes Ladefluid zugeführt
wird.
-
In
selbstzündenden Verbrennungskraftmaschinen wird – unter
anderem zur Leistungssteigerung und Emissionsreduzierung – bei
Bedarf ein Ladefluid zur Aufladung der Brennkraftmaschine, insbesondere
einem Motor wie z. B. einem Diesel- oder Benzinmotor, vorgesehen.
Das Ladefluid kann grundsätzlich ein Abgas und/oder eine
Ladeluft sein. Oftmals erweist es sich als vorteilhaft, dass eine
bestimmte Menge des Abgases in die Ansaugluft zurückgeführt
wird. Ganz allgemein werden solche Systeme als Abgasrückführsysteme – AGR
Systeme – bezeichnet. Unter anderem um eine Aufladekapazität eines
Aufladesystems an der Brennkraftmaschine zu gewährleisten,
wird ein Ladefluid nach Komprimierung durch einen Wärmetauscher
gekühlt. Um unterschiedlichen Betriebszuständen
der Brennkraftmaschine Rechnung tragen zu können, ist es
vielfach erforderlich den Ladefluidstrom nach Bedarf einer Wärmetauscherstrecke
zur Abkühlung und/oder einer Bypassstrecke zur ungekühlten
Führung des Ladefluidstroms zuzuregeln. Dazu dient üblicherweise eine
eingangs erläuterte Wärmetauscher-Ventileinrichtung,
die insbesondere auch als ein Abgasrückführventil – AGR
Ventil – bezeichnet wird. Ganz allgemein regelt eine Wärmetauscher-Ventileinrichtung
einen rückzuführenden Volumenstrom eines Ladefluidstroms.
Zur weiteren Umsetzung dient regelmäßig eine sogenannte
Bypassklappe, welche den Weg über die Wärmetauscherstrecke
bzw. Bypassstrecke bestimmt.
-
Neuere
Ventileinrichtungen für einen Wärmetauscher wie
sie beispielsweise in den Anmeldungen
DE 10 2006 033 585 A1 oder
EP 1 746 280 A2 der
Anmelderin beschrieben sind, vereinen vorteilhaft die Funktion einer
Bypassklappe und einer Wärmetauscher-Ventileinrichtung.
Aus den genannten Anmeldungen ist eine eingangs genannte Ventileinrichtung
für einen Wärmetauscher bekannt, bei welcher der
Ventilschieber als ein Kolbenschieber gebildet ist und einen Schließkörper
aufweist. Wie eingangs erläutert kann durch eine Hin- und
Herbewegung des Schließkörpers entweder ein Ausgang
zur Wärmetauscherstrecke oder ein Ausgang zur Bypassstrecke
geöffnet bzw. geschlossen werden. Bei geschlossenem Ventil
verschließt der Ventilschieber beide Ausgänge.
-
Bei
den zuvor genannten Anmeldungen der Anmelderin ist an dem Schließkörper
ein Dichtelement senkrecht zur Hin- und Herbewegungsrichtung angebracht,
welches eine Dichthülse umfasst. Auf seiner dem Schließkörper
abgewandten Seite weist das Dichtelement eine Dichtfläche
auf, durch wel che die Eintrittsöffnung eines Eingangs für
das Ladefluid verschlossen ist. Die Dichthülse ist in einem
Ringraum, der in dem Schließkörper ausgespart
ist, hin und her bewegbar geführt. Solche – als
Kolbenschieberventil-Einrichtung bekannte – Wärmetauscher-Ventileinrichtungen
erweisen sich als überlegen gegenüber vergleichsweise
aufwändig zu konstruierenden anderen Wärmetauscher-Ventileinrichtungen
wie z. B. mit einem Doppeltellerventil realisierte Ventileinrichtungen
der
DE 10 2004
010 117 A1 .
-
So
ist beispielsweise weiter aus der Anmeldung der Anmelderin
EP 1 793 114 A2 eine
Wärmetauscher-Ventileinrichtung bekannt, bei welcher das Kolbenschieberventil
mit einem besonders vorteilhaften Antriebsmechanismus für
den Kolbenschieber ausgestattet ist.
-
Bei
einer Wärmetauscher-Ventileinrichtung der eingangs genannten
Art ist es für eine leichtgängige Bewegung des
Kolbenschiebers über einen gesamten Betriebstemperaturbereich
von in der Regel –40°C bis 830°C Gastemperatur
erforderlich, einen vergleichsweise kleinen Spalt zwischen Kolbenschieber
und Gehäuseinnenwandung des Ventilgehäuses vorzusehen.
Ein solcher Spalt hat üblicherweise eine Abmessung von
nur wenigen Mikrometern um Toleranzen aller Bauteile über
den gesamten Betriebstemperaturbereich zu erlauben. Der Spalt führt
dazu, dass eine im Folgenden auch als Kolbenschieberventil bezeichnete
Wärmetauscher-Ventileinrichtung eine, wenn auch geringe,
Leckage aufweist – eine Größenordnung
liegt beispielsweise bei 10 l/Min bei einem Druck von 600 mbar.
Dies kann im Einzelfall und insbesondere bei KFZ-Verbrennungsmotoren Auswirkungen
auf die Laufruhe, die Leistung und den Kraftstoffverbrauch der Brennkraftmaschine
haben.
-
Wünschenswert
ist es die Leckage eines Kolbenschieberventils weitgehend gering
zu halten.
-
An
dieser Stelle setzt die Erfindung an, deren Aufgabe es ist, eine
Ventileinrichtung, insbesondere für einen Wärmetauscher,
anzugeben sowie einen Wärmetauscher und ein Aufladesystem
anzugeben, bei der eine Leckage am Ventilschieber verringert ist. Insbesondere
soll eine Laufruhe und/oder eine Abgabeleistung und/oder ein Kraftstoffverbrauch
der zugeordneten Brennkraftmaschine verbessert sein.
-
Betreffend
die Ventileinrichtung wird die Aufgabe durch die Erfindung mittels
einer Ventileinrichtung der eingangs genannten Art gelöst,
bei der erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass zur
Abdichtung des Spaltes wenigstens ein Dichtelement vorgesehen ist,
das eine selbsterzeugte Spannwirkung in Richtung des Kolbenschiebers
oder des Gehäuses ausbildet. Vorzugsweise ist die Ventileinrichtung
zur Anordnung in oder an einem Wärmetauscher ausgelegt.
-
Die
Erfindung geht von der Überlegung aus, dass zur Verringerung
einer Leckage an einem als Kolbenschieber ausgebildeten Ventilschieber
unter Berücksichtigung der thermischen Toleranzen im gesamten
Betriebstemperaturbereich herkömmliche Dichtungswerkstoffe
wie Kunststoffe oder dergleichen nur vergleichsweise schlechte Ergebnisse
liefern können bzw. nicht eingesetzt werden können. Vielmehr
hat die Erfindung erkannt, dass ein Dichtelement so ausgelegt sein
sollte, dass eine Wärmeausdehnung von Gehäuse
und Kolbenschieber toleriert wird, selbst bei stark schwankenden
Ladefluidtemperaturen, insbesondere Abgastemperaturen im KFZ-Betrieb.
Das Konzept der Erfindung sieht deshalb zur Abdichtung des Spaltes
wenigstens ein Dichtelement vor, das eine selbsterzeugte Spannwirkung,
insbesondere in Form einer selbstspannenden Federwirkung, in Richtung
des Kolbenschiebers oder des Gehäuses ausbildet. Durch
die Kombination einer selbsterzeugten Spannwirkung zusammen mit der
Ausrichtung in Richtung des Kolbenschiebers oder des Gehäuses
wird nicht nur der gebotenen Toleranzforderung Rechnung getragen,
sondern insbesondere garantiert, dass es zu keiner Zeit zu einem Verklemmen
oder zu einem größer werdenden Spalt zwischen
Kolbenschieber und Dichtelement kommt. Insofern sieht das Konzept
der Erfindung also ein Dichtelement vor, das ein Spannpotenzial
aufweist, welches sich in Richtung des Kolbens entfaltet und praktisch – dies
im Unterschied zu Kunststoffen oder dergleichen – beliebig
oft wiederaufladbar bzw. regenerierbar ist. Dies führt
dazu, dass das Dichtelement über die gesamte Lebensdauer
der Ventileinrichtung selbst höchsten Fluidtemperaturen
und einem gesamten Betriebstemperaturbereich dynamisch standhält.
-
Das
in Richtung des Kolbenschiebers oder des Gehäuses selbstspannende
Dichtelement unterliegt nur einem vergleichsweise geringen Verschleiß durch
die Bewegung des Kolbenschiebers da es sich elastisch der Kolbenoberfläche
anpasst. Letztendlich garantiert dieser Umstand eine ausreichende
Langzeitbeständigkeit selbst bei höchsten Anforderungen.
-
Im
Rahmen einer besonders bevorzugten Weiterbildung hat ein Dichtelement
mit selbsterzeugter Spannwirkung, insbesondere selbstspannender Federwirkung,
in Richtung des Kolbenschiebers oder des Gehäuses insbesondere
den Vorteil, dass seine Spannwirkung – im Gegensatz zu
nach Außen hin federnden Kolbenringen – nach innen
wirkt. Durch die vorteilhaft nach innen spannende Wirkung passt
sich das Dichtelement dem jeweiligen Oberflächensegment
des Kolbenschiebers an, das sich jeweils zu einem bestimmten Zeitpunkt
und je nach Betriebszustand der Ventileinrichtung, d. h. des Kolbenschieberventils,
innerhalb des Dichtelements befindet. Grundsätzlich könnte
ein Dichtelement auch außenspannend sein. In dem Fall säße
das Dichtelement insbesondere auf dem Kobenschieber. Es ergibt sich dann
der Nachteil, dass der Kolbenschieber eine Nut haben müsste.
Eine Nut ist bei Keramikwerkstoffen ein Problem, aber nicht ausgeschlossen.
-
Es
hat sich gezeigt, dass eine besonders vorteilhafte Weiterbildung
des Konzepts der Erfindung darin besteht, das Dichtelement metallisch
auszubilden.
-
Weitere
Anmeldungen der Anmelderin wie z. B.
DE 10 2007 003 900.1 ermöglichen
einen Reinigungsmechanismus für das Ventil oder, wie in
DE 102 007 003 908.7 ,
eine besondere Kolbenform, die sich als vorteilhaft erweist oder
ermöglichen es die Ventileinrichtung im Wärmetauscher
vorteilhaft zu integrieren wie dies in
DE 10 2006 054 225.8 beschrieben
ist – sämtliche vorgenannten Anmeldungen der Anmelderin
sind angemeldete nicht veröffentlichte Anmeldungen, deren
Offenbarungsgehalt hiermit in dem Offebarungsgehalt der vorliegenden
Anmeldung aufgenommen ist.
-
Das
Konzept der Erfindung führt entsprechend auf einen Wärmetauscher
mit einer Wärmetauscherstrecke und einer Bypassstrecke
zur Führung eines Ladefluidstroms und einer Wärmetauscher-Ventileinrichtung
gemäß dem Konzept der Erfindung, wobei der Fluidstrom
durch einen Ladefluidstrom gebildet ist, insbesondere in Form eines
Abgas- und/oder Ladeluftstroms.
-
Die
Erfindung führt auch auf ein Aufladesystem zur Aufladung
einer Brennkraftmaschine mit einem Ladefluid dem an einer Entnahmestelle
abgezweigtes und über eine Rückführstelle
rückgeführtes Ladefluid zugeführt wird,
wobei erfindungsgemäß zwischen der Entnahmestelle
und der Rückführstelle eine Wärmetauscher-Ventileinrichtung
bzw. ein Wärmetauscher gemäß dem Konzept
der Erfindung angeordnet ist. Insbesondere hat sich das Konzept
der Erfindung bei einem Motor, vorzugsweise einem Diesel oder Benzinmotor,
als vorteilhaft erwiesen. Darüber hinaus hat sich gezeigt,
dass das Konzept der Erfindung sich insbesondere im Rahmen einer
Abgasrückführung bewährt hat.
-
Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen
zu entnehmen und geben im Einzelnen vorteilhaft die Möglichkeiten
an, das oben erläuterte Konzept im Rahmen der Aufgabenstellung,
sowie hinsichtlich weiterer Vorteile zu realisieren.
-
Gemäß einer
besonders bevorzugten Weiterbildung ist das Dichtelement, wie oben
bereits erläutert, als ein innenspannendes Dichtelement
gebildet. Insbesondere hat sich dazu die Form eines Dichtringes
als vorteilhaft erwiesen. So kann ein, oder mehrere Dichtringe,
je nach Dichtanforderung und konstruktiver Gegebenheit vorgesehen
sein. Es kann grundsätzlich ein Dichtring als ein Einfachdichtring oder
auch als ein Mehrfachdichtring, beispielsweise ein Doppeldichtring,
je nach Bedarf gebildet sein.
-
Im
Rahmen einer besonders bevorzugten, konstruktiven Realisierung hat
es sich als vorteilhaft erwiesen, dass das Dichtelement am Ventilgehäuse gehalten
ist und in den Spalt ragt. Insbesondere ist das Dichtelement in
einer Innennut des Ventilgehäuses gehalten und ragt in
den Spalt. Dies ermöglicht in besonders vorteilhafter Weise
die Umsetzung des Konzepts eines innenspannenden Dichtelements, das
sein selbsterzeugtes Spannpotenzial, insbesondere eine selbstspannende
Federwirkung, in Richtung des Kolben schiebers oder des Gehäuses
ausbildet. Außerdem führt diese Anordnung zu einem vergleichsweise
geringen Verschleiß am Dichtelement. Weiter ist einem möglichst
gering zu haltendem Verschleiß zuträglich, dass
das Dichtelement in vorteilhafter Weise auf der Außenmantelfläche
des Kolbenschiebers aufliegt.
-
Gleichwohl
kann bei Bedarf in einer alternativen Weiterbildung – wie
oben bereits erläutert – das Dichtelement auch
am Kolbenschieber gehalten sein – beispielsweise in einer
Außennut, auf einer Außenmantelfläche
des Kolbenschiebers gehalten sein und in den Spalt ragen. In dem
Fall wäre nach Bedarf ein Dichtelement als außenspannendes
Dichtelement ausgebildet.
-
Ein
Körper des Kolbenschiebers ist in besonders vorteilhafter
Weise aus einer technischen Keramik gebildet, die in der Lage ist
eine hohe und stark wechselnde Temperaturbeständigkeit
und geringe Oberflächenreibung auszubilden. Ein Kolbenschieber
kann – insbesondere im Falle eines keramischen Kolbenschiebers – in
vorteilhafter Weise einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweisen,
welcher in radialer Richtung einen anderen Wert hat als in axialer
Richtung. Dies kann dazu genutzt werden, dass der Kolbenschieber
in radialer Richtung mit einem vergleichsweise geringen Ausdehnungskoeffizienten
versehen wird, da sich dieser in Bezug auf die Spaltabdichtung als
kritisch erweist.
-
Im
Rahmen einer besonders bevorzugten Weiterbildung des Konzepts der
Erfindung ist vorteilhaft vorgesehen, dass das Dichtelement im Wesentlichen
aus einem metallischen Werkstoff besteht. Es hat sich gezeigt, dass
sich ein metallischer Werkstoff in bevorzugter Weise zur Ausbildung
eines selbsterzeugten Spannpotenzials, insbesondere einer selbstspannenden
Federwirkung, am Dichtelement eignet. D. h. ein metallischer Werkstoff
weist selbst bei widrigen, oben erläuterten Temperaturbedingungen
eine verlässliche Regeneration des Spannpotenzials auf. Insbesondere
hat sich dazu ein rostfreier und/oder hitzebeständiger,
metallischer Werkstoff bewährt. Konkret eignet sich dazu
beispielsweise ein austenitischer Stahl oder ein ferritischer Stahl
oder ein hochwarmfester Stahl. Insbesondere hat sich ein Stahl mit einem
Chromgehalt über 12% als vorteilhaft erwiesen. Dies hat
zusätzlich den Vorteil, dass eine besonders hohe Korrosionsresistenz
gegenüber in Abgas vorkommenden Bestandteilen wie Kohlenwasserstoffen
oder Chloriden oder Wasser und deren Kondensaten vorhanden ist.
-
In
einer besonders bevorzugten Abwandlung eines Dichtelements kann
dieses auch in Form einer Blechtulpe mit einer Sicke oder eines
C-Rings gebildet sein.
-
Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden nun nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben.
Diese sollen die Ausführungsbeispiele nicht maßstäblich
darstellen, vielmehr sind die Zeichnungen, wo zur Erläuterung
dienlich, in schematisierter und/oder leicht verzerrter Form ausgeführt.
Im Hinblick auf Ergänzungen der aus den Zeichnungen unmittelbar
erkennbaren Lehren wird auf den einschlägigen Stand der
Technik verwiesen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass vielfältige
Modifikationen und Änderungen betreffend die Form und das
Detail einer Ausführungsform vorgenommen werden können, ohne
von der allgemeinen Idee der Erfindung abzuweichen. Die in der Beschreibung,
in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten
Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in
beliebiger Kombination für die Weiterbildung der Erfindung
wesentlich sein. Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alle Kombinationen
aus zumindest zwei der in der Beschreibung, den Zeichnungen und/oder
den Ansprüchen offenbarten Merkmalen. Die allgemeine Idee
der Erfindung ist nicht beschränkt auf die exakte Form
oder das Detail der im folgenden gezeigten und beschriebenen bevorzugten
Ausführungsform oder beschränkt auf einen Gegenstand,
der eingeschränkt wäre im Vergleich zu dem in
den Ansprüchen beanspruchten Gegenstand. Bei angegebenen
Bemessungsbereichen sollen auch innerhalb der genannten Grenzen
liegende Werte als Grenzwerte offenbart und beliebig einsetzbar
und beanspruchbar sein.
-
Im
Einzelnen zeigt die Zeichnungen in:
-
1:
eine beispielhafte Ausführungsform eines Aufladesystems
zur Aufladung einer Brennkraftmaschine mit einem Ladefluid in Form
eines Abgases, im Konzept eines Hochdruckabgasrückführsys tems
mit einer einstufigen Abkühlung, die einen Bypass umfasst – so
beschrieben in
DE
10 2006 033 585 A1 und
EP 1 746 280 A2 der Anmelderin neben anderen
Möglichkeiten der Ausbildung eines Aufladesystems, welche
hiermit durch Zitat in den Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung
aufgenommen sind;
-
2 eine
schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform
einer Wärmetauscher-Ventileinrichtung in Form einer Kolbenschieberventileinrichtung.
-
1 zeigt
eine Ausführungsform eines Hochdruck-Abgasrückführsystems 100.
Die Leistung eines Verbrennungsmotors hängt von Hubraum, Drehzahl
und mittlerem Gasdruck ab. Durch eine Aufladung des Motors kann
die Füllung erheblich verbessert und damit die Motorleistung
gesteigert werden. Das Kraftstoff-Luftgemisch oder die Luft wird erst
oder teilweise außerhalb des Zylinders vorverdichtet. Bei
einem Motor mit Abgasturbolader treiben die Abgase die Turbine und
diese den Verdichter an. Der Verdichter übernimmt das Ansaugen
und liefert dem Motor eine vorverdichtete Frischgasladung. Ein Wärmetauscher
in Form eines Ladeluftkühlers in der Ladeleitung führt
die Verdichtungswärme an die Umgebungsluft ab. Dadurch
wird die Zylinderfüllung weiter verbessert. Die Abgasrückführung
dient dazu das Abgas möglichst weit abzukühlen.
Das zurückgeführte Abgas nimmt an der Verbrennung
in der Brennkraftmaschine nicht mehr teil, erwärmt sich
aber. Insgesamt wird durch das rückgeführte Abgas
die Temperatur in der Brennkraftmaschine bzw. dem Motor abgesenkt.
Durch niedrige Temperaturen im Motor kann die Entstehung von Stickoxiden,
die stark von der Temperatur im Motor abhängig ist, reduziert
werden.
-
Vorliegend
wird das Kraftstoff-Luftgemisch über einen Luftfilter 101 von
einem Verdichter 102 angesaugt und einem Motor 104 zugeführt.
Von dem Motor 104 gelangt das Abgas zu einer Turbine 106, die
den Verdichter 102 antreibt. Zwischen dem Motor 104 und
der Turbine 106, die auch als Turboladerturbine bezeichnet
wird, ist eine Entnahmestelle 108 vorgesehen, die mit einer
Rückführstelle 109 in Verbindung steht. Über
die Rückführstelle 109 wird das Abgas
wieder dem Motor 104 zugeführt. Zwischen der Ent nahmestelle 108 und
der Rückführstelle 109 ist eine Wärmetauscher-Ventileinrichtung 10 in
Form einer Kolbenschieber-Ventileinrichtung gemäß dem Konzept
der Erfindung angeordnet. Das vorliegend als Kombinationsventil 111 ausgebildete
Kolbenschieberventil steht mit einem Wärmetauscher 112 eines
Abgaskühlers in Verbindung, der eine Bypassstrecke und
eine Wärmetauscherstrecke aufweist. Die Bypassstrecke ist
einteilig mit dem Wärmetauschergehäuse ausgeführt.
In einer weiteren nicht dargestellten Ausführungsform ist
die Bypassstrecke insbesondere eine separate Rohrleitung, die den Kühler
umgeht. Zwischen dem Verdichter 102 und der Rückführstelle 109 ist
ein Ladeluftwärmetauscher 114, vorliegend Kühler,
geschaltet.
-
2 zeigt
als bevorzugte Ausführungsform einer Wärmetauscher-Ventileinrichtung 10 ein
Kolbenschieberventil zum Regeln des zuvor erwähnten Ladefluidstroms
in Form eines Abgasstroms wie es z. B. als Kombinationsventil 111 in 1 verwendet werden
kann. Es hat dazu ein Ventilgehäuse 1 in dem ein
Ventilschieber 3, vorliegend in Form eines Kolbenschiebers,
wie durch den Richtungspfeil 5 angedeutet in axialer Richtung 7 hin
und her bewegbar angeordnet ist. Das Ventilgehäuse 1 weist
vorliegend nicht näher sondern nur symbolisch dargestellte
Ausgänge 9.1, 9.2 auf sowie einen nicht
näher und nur symbolisch dargestellten Eingang 8 zum
Einlass des Abgases aus einem Aufladesystem. Ein erster Ausgang 9.1 dient
zum Auslass des Ladefluids, vorliegend zu einer Wärmetauscherstrecke,
und ein zweiter Ausgang 9.2 zum Auslass des Abgases, vorliegend
zu einer Bypassstrecke des hier im Einzelnen nicht näher
und in 1 symbolisch dargestellten Wärmetauschers 112.
-
Der
Ventilschieber 3 in Form des Kolbenschiebers kann vorliegend
derart relativ zu dem ersten 9.1 und zweiten Ausgang 9.2 angeordnet
werden, dass in Abhängigkeit von der durch die Hin- und
Herbewegung 5 erreichten Stellung des Ventilschiebers 3 ein
geregelter Anteil des Abgasstroms in den ersten Ausgang 9.1 und/oder
zweiten Ausgang 9.2 gelangen kann.
-
Gemäß dem
Konzept der Erfindung ist vorliegend der Ventilschieber 3 in
Form des Kolbenschiebers unter Ausbildung eines Spaltes 11 im
Ventilge häuse 3 angeordnet. Zur Abdichtung des
Spaltes ist vorliegend, dem Konzept der Erfindung folgend, ein erstes
Dichtelement 13 und ein zweites Dichtelement 15 jeweils
zur Abdichtung des Spaltes 11 vorgesehen. Die Dichtelemente 13, 15 bilden
eine selbstspannende Federwirkung in Richtung des Kolbenschiebers 3 aus.
Die selbstspannende Federwirkung, selbst bei dynamischer und hoher
Temperaturbelastung, wird vorliegend dadurch erreicht, dass jedes der
Dichtelemente 13, 15 als ein innenspannender Dichtring
aus einem austenitischen, rostfreien und hitzebeständigen
Stahl gebildet ist, der einen Chromgehalt über 12% aufweist.
Die Federwirkung in Richtung des Kolbenschiebers 3 wird
dadurch erhöht, dass das Dichtelement 13, 15 jeweils
in einer Innennut 17, 19 des Ventilgehäuses 1 gehalten
ist und in den Spalt 11 ragt.
-
Diese
Anordnung der Dichtelemente 13, 15 gegenüber
dem Kolbenschieber 3 gewährleistet dass selbst
bei höchsten Abgastemperaturen und über den gesamten
Betriebstemperaturbereich von –40°C bis 830°C
Gastemperatur das Dichtelement 13, 15 durch die
Bewegung des vorliegend aus Keramik gefertigten Kolbenschiebers
nur einem minimalen Verschleiß ausgesetzt ist und sich
dennoch elastisch zu jeder Stellung des Kolbenschiebers der Kolbenoberfläche
anpasst. Der Spalt 11 zwischen dem Kolbenschieber und dem
Dichtelement 13, 15 wird somit wirksam vor Leckage
geschützt und dennoch toleriert das Dichtelement 13, 15 eine
Wärmeausdehnung von Gehäuse 1 und Kolbenschieber.
-
Zusammenfassend
geht die Erfindung insbesondere aus von einer Wärmetauscher-Ventileinrichtung 10 zum
Regeln eines Ladefluidstroms mit einem Ventilgehäuse 1,
das zur Führung des Ladefluidstroms aufweist: einen Eingang 9 zum
Einlass eines Ladefluids aus einem Aufladesystem, und einen ersten
Ausgang 9.1 zum Auslass eines Ladefluids zu einer Wärmetauscherstrecke
und einen zweiten Ausgang 9.2 zum Auslass eines Ladefluids
zu einer Bypassstrecke; wobei in dem Ventilgehäuse ein
Ventilschieber 3 hin und her bewegbar und derart relativ
zu dem ersten und zweiten Ausgang angeordnet ist, dass in Abhängigkeit
von der Stellung des Ventilschiebers ein geregelter Anteil des Ladefluidstroms in
den ersten Ausgang 9.1 und/oder zweiten Ausgang 9.2 gelangen
kann. Der Ventilschieber 3 ist ge mäß dem
Konzept der Erfindung als ein Kolbenschieber gebildet, dessen Körper
unter Ausbildung eines Spaltes 11 im Ventilgehäuse 1 angeordnet
ist, wobei zur Abdichtung des Spaltes 11 wenigstens ein
Dichtelement 13, 15 vorgesehen ist. Um die Dichtwirkung des
Dichtelements 13, 15 selbst unter Berücksichtigung
der thermischen Toleranzdynamik aller Bauteile zu erhöhen
ist das Dichtelement 13, 15 erfindungsgemäß mit
einer selbsterzeugten Spannwirkung, insbesondere selbstspannenden
Federwirkung in Richtung des Kolbenschiebers oder des Gehäuses
ausgebildet. Besonders bevorzugte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen
Konzepts sehen vor, das Dichtelement als innenspannendes Dichtelement,
insbesondere mit einer nach innen spannenden Federwirkung vorzusehen.
Vorteilhaft ist das Dichtelement metallisch.
-
- 1
- Ventilgehäuse
- 3
- Ventilschieber/Ventilgehäuse/Kolbenschieber
- 5
- Richtungspfeil/Hin
und Herbewegung/Stellungsstand
- 7
- axiale
Richtung
- 8
- Eingang
- 9.1,
9.2
- erster,
zweiter Ausgang
- 10
- Wärmetauscherventileinrichtung
- 11
- Spalt
- 13
- erstes
Dichtelement
- 15
- zweites
Dichtelement
- 17
- Innennut
- 19
- Innennut
- 100
- Hochdruckabgasrückführsystem
- 101
- Luftfilter
- 102
- Verdichter
- 104
- Motor
- 106
- Turbine
- 108
- Entnahmestelle
- 109
- Rückführstelle
- 111
- Wärmetauscherventileinrichtung
- 112
- Wärmetauscher
- 114
- Ladeluftwärmetauscher/Kühler
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 102006033585
A1 [0004, 0027]
- - EP 1746280 A2 [0004, 0027]
- - DE 102004010117 A1 [0005]
- - EP 1793114 A2 [0006]
- - DE 102007003900 [0015]
- - DE 102007003908 [0015]
- - DE 102006054225 [0015]