DE102009032685B4

DE102009032685B4 - Vormontierte Ventilbaugruppe zur Verwendung in einem Turbolader

Info

Publication number: DE102009032685B4
Application number: DE102009032685A
Authority: DE
Inventors: Dr. Gerlich Torsten; Jörg Bittner
Original assignee: Eagle Actuator Components GmbH and Co KG
Current assignee: Eagle Actuator Components GmbH and Co KG
Priority date: 2009-07-09
Filing date: 2009-07-09
Publication date: 2012-12-06
Anticipated expiration: 2029-07-10
Also published as: US20110006239A1; DE102009032685A1

Abstract

Ventilbaugruppe zur Anordnung im Gehäuse eines Turboladers, umfassend einen Dichtkörper (2) und einen Deckel (3), wobei der Dichtkörper (2) gegen die Kraft einer Rückstellfeder (4) relativ zum Deckel (3) bewegbar ist, wobei der Deckel (3) und der Dichtkörper (2) einen Druckraum (5) ausbilden, in dem die Rückstellfeder (4) aufgenommen ist, wobei die Rückstellfeder (4) am Deckel (3) und am Dichtkörper (2) anliegt, wobei der Deckel (3) und der Dichtkörper (2) durch eine Membran (6) miteinander verbunden sind, die den Dichtkörper (2) zumindest teilweise umgibt, wobei die Membran (6) sack- oder topfartig ausgebildet ist und den Dichtkörper (2) aufnimmt und wobei die Membran (6) einen abragenden Kranz (7) aufweist, der mit dem Deckel (3) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (3) und der Dichtkörper (2) über Rastmittel (8) miteinander verliersicher verbunden sind, wobei die Rastmittel (8) als Rastnase des Dichtkörpers (2) ausgestaltet sind, die in einer Führung (9) des Deckels...

Description

Die Erfindung betrifft eine Ventilbaugruppe zur Anordnung im Gehäuse eines Turboladers gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der DE 196 19 285 A1 ist ein Bypassventil mit einer Membran zur Verwendung mit Turbomotoren bekannt. Die US 4,517,803 A zeigt einen Turbolader mit einer Membran, die einen Kranz aufweist, der in einer Nut aufgenommen ist. Die DE 690 05 357 T2 zeigt eine Ladedruckregelventilvorrichtung mit einer Membran, die einen fest angeordneten Ventilteller aufweist.
Aus dem Stand der Technik sind Ventilanordnungen bekannt, in welchen Ventilbaugruppen der eingangs genanten Art angeordnet sind. Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Ventilbaugruppen ist nachteilig, dass diese zunächst in das Gehäuse eines Ventils eingebaut werden müssen, um auf Funktionsfähigkeit getestet werden zu können.
Insbesondere bei Gehäusen, die Teil eines Motors oder Aggregats sind, kann der Test auf Funktionsfähigkeit häufig erst im eingebauten Zustand der Ventilbaugruppe erfolgen. Hierbei ist insbesondere nachteilig, dass werksseitig gelieferte Ventilbaugruppen fehlerhaft sein können, die Fehlerhaftigkeit aber erst im eingebauten Zustand der Ventilbaugruppe bemerkt werden kann.
Hiermit sind aufwendige Nacharbeiten und Fehlerkorrekturen verbunden, die zu Rückrufaktionen und erheblichen Kosten führen können.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Ventilbaugruppe anzugeben, die problemlos in ein bestehendes Gehäuse eingebaut werden kann und eine sehr geringe Fehleranfälligkeit zeigt.
Erfindungsgemäß wird die voranstehende Aufgabe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass durch diese konkrete Ausgestaltung die Ventilbaugruppe bestehend aus Deckel, Dichtkörper, Rückstellfeder und Membran als vormontierte bauliche Einheit in ein Gehäuse eines Ventils eingesetzt werden kann. Insbesondere ist erkannt worden, dass eine derart vormontierte Ventilbaugruppe am Produktionsort zuverlässig gefertigt und getestet werden kann, um sodann an einem anderen Ort in ein stationäres Gehäuse eingebaut zu werden. Insbesondere ist erkannt worden, dass durch die verliersichere Verbindung des Deckels und des Dichtkörpers eine vormontierte Ventilbaugruppe geschaffen wird, die am Produktionsstandort getestet und sodann zum Einsatzort transportiert werden kann. Die getestete vormontierte Ventilbaugruppe weist dann am Einsatzort eine geringe Fehleranfälligkeit auf.
Vor diesem Hintergrund ist die Membran sack- oder topfartig ausgebildet und nimmt den Dichtkörper auf, wobei die Membran einen abragenden Kranz aufweist, der mit dem Deckel verbunden ist. Durch diese konkrete Ausgestaltung kann die Membran einen ebenfalls topfartigen oder zylindrisch ausgebildeten Dichtkörper umschließen und verliersicher lagern. Der Kranz bildet einen Bereich aus, der problemlos deformierbar ist und die reversible Beweglichkeit des Dichtkörpers relativ zum Deckel sicherstellt. Der Kranz kann beispielsweise als Teil einer Rollmembran ausgestaltet sein.
Der Deckel und der Dichtkörper sind über Rastmittel miteinander verliersicher verbunden. Durch diese Ausgestaltung ist sichergestellt, dass der Deckel und der Dichtkörper die Rückstellfeder dauerhaft zwischen sich einschließen können. Die Rückstellfeder kann während des Transportes nicht aus ihrer Betriebsposition verbracht werden. Die Rastmittel stellen des Weiteren sicher, dass der Deckel und der Dichtkörper zwar reversibel gegeneinander bewegbar sind, jedoch voneinander nicht zerstörungsfrei trennbar sind. Die Rastmittel bewirken auch, dass der Dichtkörper vom Deckel nur bis zu einem gewissen Abstand entfernt werden kann.
Dabei sind die Rastmittel als Rastnasen des Dichtkörpers ausgestaltet, die in einer Führung des Deckels gleitend beweglich gelagert und an einer Anlage der Führung anlegbar sind. Durch die gleitende Führung der Rastnasen in einer Führung des Deckels ist sichergestellt, dass sich der Dichtkörper relativ zum Deckel entlang einer Achse bewegt und keine seitlichen Verkippungen oder Ausweichbewegungen ausführt. Eine Anlage, die in oder an der Führung des Deckels ausgeformt ist erlaubt die Ausbildung eines Anschlags für die Rastnasen des Dichtkörpers, so dass der Dichtkörper nur bis zu einem gewissen Abstand vom Deckel entfernt werden kann.
Im Deckel ist eine Nut zur Aufnahme der Membran ausgebildet. Durch diese konkrete Ausgestaltung ist eine zuverlässige Abdichtung des Druckraums sichergestellt. Des Weiteren kann die Nut derart ausgebildet sein, dass eine wulstartige Ausstülpung am Rand des Kranzes der Membran unter Pressung in der Nut aufgenommen ist.
Folglich ist die eingangs genannte Aufgabe gelöst.
Im Deckel könnte eine Zuleitung zum Druckraum ausgebildet sein. Durch diese konkrete Ausgestaltung kann im Druckraum ein erster Druck aufgebaut werden, der zusammen mit der Kraft der Rückstellfeder einen Öffnungspunkt des in einem Ventil angeordneten Dichtkörpers definiert. Der Dichtkörper könnte dann von einem Dichtsitz abheben, wenn der an ihm von einem Strömungskanal aus angreifende Druck größer ist als die Summe der Kraft des Drucks im Inneren des Druckraums und der Kraft der Rückstellfeder. Insoweit kann ein pneumatisch arbeitendes Schubumluftventil geschaffen werden, dessen Öffnungs- und Schließverhalten allein durch die am Dichtkörper angreifenden Drücke und die Federkonstante der Rückstellfeder bestimmt wird.
Vor diesem Hintergrund könnte der Kranz der Membran zwischen einem Klemmkörper und dem Deckel gehaltert sein. Die Ausbildung eines Klemmkörpers erlaubt einerseits eine feste Anbindung der Membran an den Deckel und kann andererseits als Montagehilfe dienen, wenn die vormontierte Ventilbaugruppe in das Gehäuse eines Ventils eingesetzt wird. In diesem Fall ist der Klemmkörper ebenfalls Teil der vormontierten Ventilbaugruppe.
An der Membran könnte eine Fläche ausgebildet sein, an der mindestens eine umlaufende Dichtlippe ausgebildet ist. Denkbar ist auch, dass zwei konzentrisch angeordnete umlaufende Dichtlippen an der Fläche der Membran ausgebildet sind. Hierdurch kann die Membran an einem Dichtsitz im Gehäuse des Ventils zuverlässig abdichtend angelegt werden. Die Ausbildung zweier Dichtlippen erhöht die fluiddichte Abdichtung eines ersten Strömungskanals von einem zweiten Strömungskanal im Gehäuse des Ventils.
Die hier beschriebene Ventilbaugruppe könnte als vormontierte bauliche Einheit in ein Gehäuse eines Ventils eingesetzt sein. Um Wiederholungen zu vermeiden, sei in Bezug auf die erfinderische Tätigkeit auf die Ausführungen zur Ventilbaugruppe als solcher verwiesen.
Der Dichtkörper könnte unter Zwischenlage der Membran an einen Dichtsitz derart anlegbar sein, dass ein erster Strömungskanal von einem zweiten Strömungskanal fluiddicht abgetrennt ist. Das Ventil könnte vor diesem Hintergrund als pneumatisches Schubumluftventil eines Turboladers ausgestaltet sein. Die vormontierte Ventilbaugruppe eignet sich zur besonderen Verwendung in einem Turbolader, da dieser bereits in einem Kraftfahrzeug montiert ist, die vormontierte Ventilbaugruppe aber zuverlässig nachträglich vor Ort eingebaut und ausgetauscht werden kann.
Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung auf vorteilhafte Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die nachgeordneten Ansprüche, andererseits auf die nachfolgende Erläuterung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen.
In Verbindung mit der Erläuterung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert.
In der Zeichnung zeigt die einzige
Fig. eine Schnittansicht eines teilweise dargestellten Verdichtergehäuses eines Turboladers, in welchem die vormontierte Ventilbaugruppe eingesetzt ist.
Ausführung der Erfindung
Die einzige Fig. zeigt eine vormontierte Ventilbaugruppe, die als bauliche Einheit in ein Gehäuse 1 eingesetzt ist, welches zusammen mit der vormontierten Ventilbaugruppe ein Ventil ausbildet. Das Gehäuse 1 ist als Verdichtergehäuse eines Turboladers ausgestaltet.
Die Ventilbaugruppe umfasst einen Dichtkörper 2 und einen Deckel 3, wobei der Dichtkörper 2 gegen die Kraft einer Rückstellfeder 4 relativ zum Deckel 3 bewegbar ist. Der Deckel 3 und der Dichtkörper 2 bilden einen Druckraum 5 aus, in dem die Rückstellfeder 4 aufgenommen ist. Der Druckraum 5 wird durch den Deckel 3 und den Dichtkörper 2 begrenzt. Die Rückstellfeder 4 liegt mit ihrem einen Ende am Deckel 3 und mit ihrem anderen Ende am Dichtkörper 2 an. Die Rückstellfeder 4 liegt an einer ringförmigen Anlagefläche 3a des Deckels 3 an. Des Weiteren liegt das andere Ende der Rückstellfeder 4 an einer ringförmigen Anlagefläche 2a des Dichtkörpers 2 an.
Der Deckel 3 und der Dichtkörper 2 sind durch eine Membran 6 miteinander verbunden, die den Dichtkörper 2 zumindest teilweise umgibt. Die Membran 6 begrenzt zusammen mit dem Dichtkörper 2 und dem Deckel 3 den Druckraum 5. Das Volumen des Druckraums 5 ist daher veränderbar.
Die Membran 6 ist im Querschnitt sack- oder topfartig ausgebildet und nimmt den im Querschnitt ebenfalls topfartig ausgebildeten Dichtkörper 2 auf. Dabei weist die Membran 6 einen abragenden Kranz 7 auf, der mit dem Deckel 3 verbunden ist. Die Membran 6 umschließt den Dichtkörper 2 vollständig. Der Dichtkörper 2 weist eine umlaufende Schulter 2b auf, um die sich die Membran 6 herumlegt, um in einen ringförmigen Abschnitt 6b zu münden, der mit dem oberen Rand des Dichtkörpers 2 fluchtet. Vom ringförmigen Abschnitt 6b ragt der Kranz 7 der Membran 6 ab.
Der Deckel 3 und der Dichtkörper 2 sind über Rastmittel 8 miteinander verliersicher verbunden. Die Rastmittel sind als eine umlaufende Rastnase ausgestaltet, die in einer Führung 9 des Deckels 3 gleitend beweglich gelagert ist und an einer Anlage 10 der Führung 9 anlegbar ist. Die Rastnase ragt von einem koaxial zum Deckel angeordneten Stift 11 ab, der einstückig aus dem Dichtkörper 2 herausgeformt ist. Die Führung 9 des Deckels 3 ist ebenfalls stiftförmig mit einer mittigen Bohrung 12 ausgestaltet. In der mittigen Bohrung 12 ist der Stift 11 zusammen mit der Rastnase gleitend beweglich gelagert.
Im Deckel 3 ist eine Zuleitung 13 ausgebildet, die koaxial zu der Bohrung 12 ausgebildet ist. Die Zuleitung 13 ist fluidleitend mit dem Druckraum 5 verbunden.
Im Deckel 3 ist eine Nut 14 ausgebildet, welche eine wulstartige Ausstülpung oder Verdickung 15 des Kranzes 7 der Membran 6 aufnimmt. Die wulstartige Verdickung 15 bzw. Teile des Kranzes 7 sind zwischen einem Klemmkörper 16 und dem Deckel 3 gehaltert. Der Klemmkörper 16 ist unter Anordnung eines Dichtrings 17 gegen das Gehäuse 1 abgedichtet. Durch einen Flansch 18 ist der Klemmkörper 16 zusammen mit dem Deckel 3 gegen das Gehäuse 1 gepresst und mit diesem verbunden.
Die Membran 6 bildet eine Fläche 19 aus, an der mindestens eine umlaufende Dichtlippe 20 ausgebildet ist. Im konkreten Ausführungsbeispiel sind zwei Dichtlippen 20 und 21 ausgebildet, die koaxial konzentrisch angeordnet sind.
Die Ventilbaugruppe ist als vormontierte bauliche Einheit in ein Gehäuse 1 eingesetzt, welches zusammen mit der Ventilbaugruppe ein Ventil bildet. Dabei ist der Dichtkörper 2 unter Zwischenlage der Membran 6 an einen Dichtsitz 22 derart anlegbar, dass ein erster Strömungskanal 23 von einem zweiten Strömungskanal 24 fluiddicht abgetrennt ist.
Wenn der Druck im Strömungskanal 23 auf den Dichtkörper 2 eine Kraft erzeugt, die größer ist als die Kraft der Rückstellfeder 4 und die Kraft des Drucks im Druckraum 5, so hebt der Dichtkörper 2 vom Dichtsitz 22 ab und verbindet den ersten Strömungskanal 23 fluidleitend mit dem zweiten Strömungskanal 24.
Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Lehre wird einerseits auf den allgemeinen Teil der Beschreibung und andererseits auf die Patentansprüche verwiesen.
Abschließend sei ganz besonders hervorgehoben, dass das zuvor ausgewählte Ausführungsbeispiel lediglich zur Erörterung der erfindungsgemäßen Lehre dient, diese jedoch nicht auf dieses Ausführungsbeispiel einschränkt.

Claims

Ventilbaugruppe zur Anordnung im Gehäuse eines Turboladers, umfassend einen Dichtkörper (2) und einen Deckel (3), wobei der Dichtkörper (2) gegen die Kraft einer Rückstellfeder (4) relativ zum Deckel (3) bewegbar ist, wobei der Deckel (3) und der Dichtkörper (2) einen Druckraum (5) ausbilden, in dem die Rückstellfeder (4) aufgenommen ist, wobei die Rückstellfeder (4) am Deckel (3) und am Dichtkörper (2) anliegt, wobei der Deckel (3) und der Dichtkörper (2) durch eine Membran (6) miteinander verbunden sind, die den Dichtkörper (2) zumindest teilweise umgibt, wobei die Membran (6) sack- oder topfartig ausgebildet ist und den Dichtkörper (2) aufnimmt und wobei die Membran (6) einen abragenden Kranz (7) aufweist, der mit dem Deckel (3) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (3) und der Dichtkörper (2) über Rastmittel (8) miteinander verliersicher verbunden sind, wobei die Rastmittel (8) als Rastnase des Dichtkörpers (2) ausgestaltet sind, die in einer Führung (9) des Deckels (3) gleitend beweglich gelagert und an einer Anlage (10) der Führung (9) anlegbar ist, und wobei im Deckel (3) eine Nut (14) zur Aufnahme der Membran (6) ausgebildet ist.
Ventilbaugruppe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Ausgestaltung als vormontierte bauliche Einheit.
Ventilbaugruppe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Deckel (3) eine Zuleitung (13) zum Druckraum (5) ausgebildet ist.
Ventilbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kranz (7) der Membran (6) zwischen einem Klemmkörper (16) und dem Deckel (3) positioniert ist.
Ventilbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (6) eine Fläche (19) ausbildet, an der mindestens eine umlaufende Dichtlippe (20, 21) ausgebildet ist.
Ventil mit einer Ventilbaugruppe nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Ventilbaugruppe als vormontierte bauliche Einheit in ein Gehäuse (1) des Ventils eingesetzt ist.
Ventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtkörper (2) unter Zwischenlage der Membran (6) an einen Dichtsitz (22) derart anlegbar ist, dass ein erster Strömungskanal (23) von einem zweiten Strömungskanal (24) fluiddicht abgetrennt ist.