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Die Erfindung betrifft ein Rückschlagventil für eine Verbrennungskraftmaschine mit einem Gehäuse, welches zumindest einen Durchströmungsquerschnitt aufweist, zumindest einer Ventilsitzfläche, die den zumindest einen Durchströmungsquerschnitt umgibt und zumindest einem Ventilschließglied, über welches der zumindest eine Durchströmungsquerschnitt druckabhängig verschlossen oder freigegeben ist, wobei der zumindest eine Durchströmungsquerschnitt in mehrere schlitzförmige Durchgangsöffnungen unterteilt ist, welche jeweils mittels einer Lamelle, die im druckfreien Zustand auf einer Ventilsitzfläche aufliegt, welche jede schlitzförmige Durchgangsöffnung umgibt, verschließbar und freigebbar sind und wobei jede Lamelle einen Befestigungsbereich und einen Verschlussbereich aufweist.
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Rückschlagventile werden insbesondere in Abgasrückführleitungen eingesetzt, um zu verhindern, dass Luft aus der Ladeluftleitung in die Abgasrückführleitung strömt, wenn der Druck in der Ladeluftleitung aufgrund der Druckschwankungen im Abgasbereich höher ist als der Druck in der Abgasrückführleitung. Diese Ventile sollen möglichst schnell öffnen und schließen, so dass sie zumeist als Flatterventile mit Blattfederelementen als Ventilschließglieder ausgeführt werden. Da der Öffnungsquerschnitt solcher Flatterventile begrenzt ist und Öffnungsbegrenzer in Form von Anschlagelementen vorzusehen sind, um ein Brechen der Blattfedern zu verhindern, werden diese Ventile zumeist mehrflutig ausgebildet.
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So ist aus der
DE 199 53 198 A1 ein derartiges mehrflutiges Rückschlagventil bekannt, bei dem vier Blattfederelemente jeweils einzeln mit jeweils einem Anschlagelement durch Schrauben am Grundgehäuse, welches zweiteilig ausgeführt ist, befestigt werden. Die Blattfederelemente sind dabei entweder paarweise einander gegenüberliegend angeordnet oder an den Seitenflächen eines Pyramidenstumpfes. Die Ausführung mit dem Pyramidenstumpf erhöht zwar den möglichen freigebbaren Durchströmungsquerschnitt bei gleicher Baugröße, jedoch ist der Herstell- und Montageaufwand eines solchen Ventils relativ hoch.
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Auch aus der
DE 10 2009 007 609 A1 ist ein mehrflutiges Rückschlagventil bekannt, wobei das Anschlagelement und die Ventilschließglieder einstückig ausgebildet sind und in entsprechende Aufnahmen des Gehäuses eingesteckt werden. Die Durchströmungsquerschnitte sind jeweils paarweise gegenüberliegend angeordnet. Der Montageaufwand wird bei dieser Ausführung zwar reduziert, jedoch ist der freigebbare Durchströmungsquerschnitt stark eingeschränkt, da eine solche Ausführung nur mit zwei einander gegenüberliegenden Durchströmungsquerschnitten durchführbar ist.
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In der
DE 10 2005 059 120 B3 wird eine dreiteilige zusammensetzbare Rückschlagventileinrichtung vorgeschlagen, bei der eines der Teile das Gehäuse bildet, ein zweites Teil alle Anschlagelemente bildet und ein drittes Teil alle Ventilschließglieder bildet. Hier ist der Montageaufwand wieder erhöht und gleichzeitig die zur Verfügung stehende Querschnittsfläche weiterhin durch das erforderliche Gegenüberliegen der Durchströmungsquerschnitte eingeschränkt.
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Auch ist aus der
DE 2 357 905 A ein Lamellenventil für einen Verdichter bekannt, bei dem sich mehrere Lamellen von einem Rahmen erstrecken, mit dem sie gemeinsam hergestellt sind und über den sie auf einer Platte befestigt sind, in der zu beherrschende Durchströmungsöffnungen ausgebildet sind.
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Eine ähnliche Offenbarung enthält die
FR 1.098.867 A , in der die Lamellen jedoch an ihren entgegengesetzten Erstreckungsenden miteinander verbunden sind.
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Zusätzlich ist aus der
US 7,028,649 B1 ein Rückschlageventil bekannt, bei dem sich von der Grundfläche eines Blattfederelementes mehrere durch Schlitze getrennte Zungen erstrecken. Diese wirken mit einem Ventilsitz zusammen der an einem Gehäuse ausgebildet ist, an dem das Blattfederelement durch Schrauben befestigt ist. Die Montage eines derartigen Ventils ist aufwendig.
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In allen Ausführungen sind die Flächen der einzelnen Verschlussglieder relativ groß, so dass eine hohe Belastung vorliegt, die dadurch reduziert werden soll, dass eine Unterteilung der Durchströmungsquerschnitte mittels Sprossen vorgenommen wird und zusätzliche Anschlagelemente vorgesehen werden, die ein zu weites Öffnen der Blattfedern verhindern. Hierdurch wird zwar deren Dauerhaltbarkeit erhöht, jedoch auf Kosten eines verringerten freigebbaren Durchströmungsquerschnittes und eines größeren Herstell- und Montageaufwandes. Somit entstehen zusätzliche Kosten.
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Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Rückschlagventil zu schaffen, welches bei möglichst geringem Montage- und Herstellungsaufwand und geringer Bauteileanzahl einen möglichst großen freigebbaren Durchströmungsquerschnitt bei geringer Baugröße aufweist und die Belastung der Ventilschließglieder zur Erhöhung der Dauerhaltbarkeit reduziert. Zusätzlich soll ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Ventils mit möglichst geringem Herstellungs- und Montageaufwand gefunden werden, welches entsprechend kostengünstig herstellbar ist.
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Diese Aufgabe wird durch ein Rückschlagventil mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 3 gelöst.
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Dadurch, dass der zumindest eine Durchströmungsquerschnitt in mehrere schlitzförmige Durchgangsöffnungen unterteilt ist, welche jeweils mittels einer Lamelle, die im druckfreien Zustand auf einer Ventilsitzfläche aufliegt, welche jede schlitzförmige Durchgangsöffnung umgibt, verschließbar und freigebbar sind, wird die Größe der einzelnen Elemente deutlich verringert und somit die Stabilität erhöht. Jedes einzelne Element kann weiter öffnen, ohne ein Brechen befürchten zu müssen. Somit steigt der durchströmbare Querschnitt. Die Anzahl der Bauteile wird minimiert, da die Lamellen gemeinsam hergestellt und befestigt werden können. Dabei weist jede Lamelle einen Befestigungsbereich und einen Verschlussbereich auf, die im die Durchgangsöffnungen verschließenden Zustand in einem Winkel zwischen 45° und 135° zueinander angeordnet sind, wobei der Befestigungsbereich in schlitzförmigen Ausnehmungen zwischen den schlitzförmigen Durchgangsöffnungen befestigt ist und der Verschlussbereich die Durchgangsöffnung abdeckt. So entsteht eine dauerhaltbare Befestigung, ohne zusätzliche Befestigungsmittel verwenden zu müssen.
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Der Herstellungsaufwand wird durch ein Verfahren minimiert, bei dem ein Gehäuse mit zumindest einem Durchströmungsquerschnitt, der in mehrere schlitzförmige Durchgangsöffnungen unterteilt ist, in eine Werkzeugform zum Spritzgießen eingelegt wird und anschließend Lamellen aus einem temperaturbeständigen Weichkunststoff in schlitzförmige Ausnehmungen des Gehäuses eingespritzt werden. Das gesamte Ventil ist somit in zwei Arbeitsgängen herstellbar. Eine anschließende Montage von Einzelteilen entfällt vollständig. Ein derartiges Verfahren zur Herstellung ist sehr kostengünstig durchführbar.
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In einer weiterführenden Ausführung weist das Rückschlagventil pyramidenförmig zueinander angeordnete Seitenwände auf, die jeweils mehrere übereinanderliegende schlitzförmige Durchgangsöffnungen aufweisen. Bei dieser Form werden alle Seitenflächen zur Vergrößerung des insgesamt zur Verfügung zu stellenden Durchströmungsquerschnittes genutzt.
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In einer Weiterführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden das Gehäuse und die Lamellen im Zwei-Komponenten-Spritzgussverfahren hergestellt. Dieses Verfahren ist bei hoher gleichbleibender Qualität des Produktes besonders kostengünstig durchzuführen.
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Vorteilhafterweise wird das Gehäuse aus einem Thermoplast hergestellt. Dieser ist hitzebeständig und weist eine gute Dauerhaltbarkeit und Formbeständigkeit auf.
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Vorzugsweise werden die Lamellen aus einem Elastomer hergestellt. Bei entsprechender Auswahl des Elastomers besteht eine hohe Temperatur- und Formbeständigkeit. Die Lamellen können dabei besonders einfach im kostengünstigen Zwei-Komponenten-Spritzgussverfahren hergestellt werden.
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Es wird somit ein Rückschlagventil geschaffen und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen vorgestellt, bei denen die Herstellung im Vergleich zu bekannten Ausführungen vereinfacht und somit kostengünstig durchgeführt wird und gleichzeitig ein großer Durchströmungsquerschnitt freigegeben werden kann. Dieses Ventil schließt und öffnet sehr schnell, wobei eine Überlastung der Lamellen durch die geringe Ausdehnung und somit geringeren auftretenden Momenten vermieden wird. Gleichzeitig ist dieses Ventil mit geringen Toleranzen herstellbar.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.
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1 zeigt eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Rückschlagventils in geschnittener Darstellung.
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2 zeigt eine Seitenansicht des Rückschlagventils aus 1 als Draufsicht.
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3 zeigt eine Kopfansicht des Rückschlagventils aus 1 als Draufsicht.
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Das erfindungsgemäße Rückschlagventil ist vierflutig mit vier über den Umfang verteilten Durchströmungsquerschnitten 2 ausgebildet, welche an Seitenwänden 4 eines Gehäuses 6 angeordnet sind, welches die Form einer Pyramide aufweist, die aus einer quadratischen Grundfläche 8 mit einem Einströmquerschnitt 10 sowie den sich von der Grundfläche 8 nach schräg oben erstreckenden dreieckförmigen Seitenwänden 4 besteht, welche im oberen Bereich in einer gemeinsamen Spitze zusammenlaufen.
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Die Durchströmungsquerschnitte 2 des Gehäuses 6 sind in mehrere, im vorliegenden Ausführungsbeispiel fünf übereinander angeordnete schlitzförmige Durchgangsöffnungen 12 mit zwischen den Durchgangsöffnungen 12 liegenden Stegen 14 unterteilt. Jeder Steg 14 weist eine schlitzförmige Ausnehmung 16 auf, in der ein Befestigungsbereich 18 einer als Ventilschließglied dienenden Lamelle 20 angeordnet ist. Die Lamelle 20 besteht neben dem Befestigungsbereich 18 aus einem Verschlussbereich 22, der im geschlossenen Zustand die zugeordnete schlitzförmige Durchgangsöffnung 12 verschließt und mit seinem äußeren Bereich auf einem als Ventilsitzfläche 24 dienenden Teil des jeweiligen Steges 14 und der Seitenwand 4 aufliegt. Der Befestigungsbereich 18 ist zum Verschlussbereich 22 im geschlossenen Zustand des Rückschlagventils in einem Winkel von etwa 90° angeordnet.
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Der Verschlussbereich 22 ist relativ zum feststehenden Befestigungsbereich 18 drehbar beziehungsweise verformbar. Dieser verformte Zustand, in dem die Durchgangsöffnungen 12 freigegeben werden, ist in der 1 dargestellt. Im unbelasteten Zustand, also ohne anliegendes Druckgefälle an der Lamelle 20, liegt der Verschlussbereich 22 auf der Ventilsitzfläche 24 auf.
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Die Herstellung des Rückschlagventils erfolgt im Zwei-Komponenten-Spritzgießverfahren, indem zunächst durch Spritzgießen das Gehäuse 6 mit den schlitzförmigen Durchgangsöffnungen 12 und den schlitzförmigen Ausnehmungen 16 sowie den Stegen 14 hergestellt wird. Anschließend wird das Gehäuse 6 in eine weitere Werkzeugform eingelegt, in der die Lamellen 20 durch Spritzgießen direkt in das Gehäuse 6 eingespritzt werden. Dabei ist darauf zu achten, dass ein ausreichender Halt durch Hinterschnitte oder ähnliches der Lamellen 20 in den schlitzförmigen Ausnehmungen 16 sichergestellt wird, wobei die Lamellen 20 aus einem temperaturbeständigen Weichkunststoff bestehen.
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Das Rückschlagventil wird so in eine Abgasleitung eingebaut, dass Abgas über den Einströmquerschnitt 10 in der Grundfläche 8 in das Ventil gelangt. Ist der Druck auf dieser Seite höher als der Druck im Außenbereich, also auf der Ladeluftseite des Ventils, werden die Lamellen 20 von ihren Ventilsitzflächen 24 abgehoben, so dass ein Abgasstrom durch die Durchströmungsquerschnitte 2 beziehungsweise durch die schlitzförmigen Durchgangsöffnungen 12 in den Außenbereich des Rückschlagventils strömen kann. Sobald der Druck jedoch im Außenbereich höher ist, werden die Lamellen 20 auf ihre Ventilsitzflächen 24 gedrückt und der Gasstrom vollständig unterbrochen.
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Um eine gute Dichtwirkung des Rückschlagventils zwischen der Abgasrückführleitung und dem Gehäuse zu erreichen und des Weiteren das Gehäuse dämpfend in der Abgasrückführleitung zu lagern, kann ein umlaufendes Dichtorgan an der Grundfläche vorgesehen werden.
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Die beschriebene Ausführung des erfindungsgemäßen Rückschlagventils nutzt den zur Verfügung stehenden Raum zur Freigabe eines möglichst großen Querschnitts zur Durchströmung gut. Gleichzeitig ist der Herstell- und Montageaufwand im Vergleich zu bekannten Ausführungen minimiert. Ein zuverlässiges Schließen wird durch das verwendete Herstellverfahren, bei dem die Lamellen 20 direkt in einem die schlitzförmigen Durchgangsöffnungen 12 verschließenden Zustand eingespritzt werden, sichergestellt. Durch die geringe Ausdehnung der Lamellen 20 in belasteter Richtung wird die Dauerhaltbarkeit der Verschlussglieder durch die kleineren Verstellwege und daraus folgend kleineren auftretenden Kräften deutlich erhöht. Auf zusätzliche Anschlagelemente kann vollständig verzichtet werden.
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Es sollte deutlich sein, dass innerhalb des Schutzbereiches des Hauptanspruchs verschiedene konstruktive Änderungen denkbar sind. So kann das Gehäuse aus verschiedenen Materialen, insbesondere auch aus Metall oder einem Duroplast hergestellt werden. Auch sind verschiedene konstruktive Ausformungen des Gehäuses denkbar. Dabei könnte beispielsweise auch nur eine einzige durch die Stege unterteilte Durchströmungsöffnung ausgebildet werden.
