-
Technisches Gebiet
-
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Ventil zur Steuerung eines Fluidstroms, insbesondere eines Gasstroms.
-
Stand der Technik
-
Ventile zur Steuerung eines Gasstroms sind bekannt. Diese werden beispielsweise in Luftentölelementen in Vakuumpumpen eingesetzt.
-
Solche Ventile neigen aufgrund von Bauteiltoleranzen im Zusammenwirken mit dem teils pulsierenden Gasstrom zum Flattern und Klappern. Dies kann zu unterschiedlichen Problemen, wie beispielsweise zu einem erhöhten Verschleiß oder zu großem Lärm, führen. Um dieses Flattern oder Klappern zu vermeiden, gibt es unterschiedliche Ansätze, welche auf einem Toleranzausgleich oder Dämpfung basieren.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Ventil bereitzustellen, bei welchem das Flattern oder Klappern reduziert ist, ohne dass dafür zusätzliche Bauteile vorgesehen werden müssen.
-
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Ventil zur Steuerung eines Fluidstroms, insbesondere eines Gasstroms, vorgeschlagen. Das Ventil weist einen Ventilsitz, ein Ventilschließelement, ein Führungselement sowie ein Dämpfungselement auf. Das Ventilschließelement dichtet in einer Schließstellung gegen den Ventilsitz ab. In einer Offenstellung des Ventilschließelements ist dieses von dem Ventilsitz beabstandet und lässt einen Fluidstrom durch das Ventil zu. Das Ventilschließelement ist zwischen der Schließ- und Offenstellung in axialer Richtung betätigbar. Das Führungselement führt eine Bewegung des Schließelements zwischen der Schließstellung und der Offenstellung. Das Dämpfungselement drückt das Ventilschließelement in radialer Richtung gegen ein angrenzendes Element und ist einstückig mit dem Führungselement gebildet.
-
Dadurch, dass das Dämpfungselement einstückig mit dem Führungselement gebildet ist, muss das Dämpfungselement nicht separat gefertigt und anschließend montiert werden. Somit vereinfacht sich sowohl die Herstellung als auch die Montage des Ventils. „Einstückig” meint, dass das Führungselement und das Dämpfungselement aus ein und demselben Material und an einem Stück gebildet sind. Es existiert somit keine materialtechnische Grenzfläche zwischen dem Führungselement und dem Dämpfungselement. Aufgrund der Tatsache, dass das Dämpfungselement einerseits gegen das Ventilschließelement drückt und das Ventilschließelement andererseits gegen das angrenzende Element in radialer Richtung anliegt, ergeben sich Reibkräfte oder, anders gesagt, es entsteht ein Schleifkontakt. Diese Reibkräfte bzw. der Schleifkontakt dämpfen eine Bewegung des Ventilschließelements, so dass im Ergebnis das einleitend erwähnte Klappern oder Flattern reduziert oder gänzlich unterbunden wird. Die axiale und radiale Richtung sind senkrecht zueinander angeordnet.
-
Gemäß einer Ausführungsform weist das Führungselement eine Hülse mit einem kreiszylindrischen Innenumfang auf, von dem sich das Dämpfungselement hin zur Mittelachse der Hülse erstreckt. Das Ventilschließelement wird dabei zumindest abschnittsweise innerhalb des Führungselements und entlang der Mittelachse geführt.
-
Das Dämpfungselement kann einstückig mit der Hülse gebildet sein. Davon ist auch beispielsweise der Fall umfasst, dass das Dämpfungselement in Form einer Abflachung des kreiszylindrischen Innenumfangs des Führungselements ausgebildet ist.
-
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist das Dämpfungselement als eine Zunge ausgebildet. Die Zunge kann an ihrem einen Ende mit der Hülse einstückig verbunden sein. An ihrem anderen Ende, also an dem freien Ende, kann die Zunge gegen das Ventilelement drücken. Eine solche Zunge ist einfach herstellbar.
-
Das Dämpfungselement kann federelastisch ausgebildet sein. Insbesondere die Zunge lässt sich einfach federelastisch ausbilden.
-
Beispielsweise können das Führungselement und das Dämpfungselement aus Kunststoff hergestellt sein.
-
Gemäß einer Ausführungsform sind das Führungselement und das Dämpfungselement als ein einstückiges Spritzgussteil, insbesondere aus Kunststoff, hergestellt. Dadurch ergibt sich ein einfacher Herstellungsprozess.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Ventilschließelement einen Ventilkegel und einen Ventilschaft auf, wobei das Dämpfungselement gegen den Ventilschaft drückt. Aufgrund der Wirkung des Dämpfungselements verkippt der Ventilschaft gegenüber der Hauptdurchflussrichtung des Fluidstroms durch das Ventil. Dieses Verkippen kann dazu führen, dass der Ventilschaft an mehreren Stellen gegen die Hülse des Führungselements zum Liegen kommt, wobei sich eine entsprechende Reibung ergibt. Zusätzlich oder alternativ kann durch das Verkippen auch der Ventilkegel gegen eine diesen umschließende Hülse zum Liegen kommen, wobei sich dann an dieser Stelle die entsprechende Reibung und damit die entsprechende Dämpfung ergibt.
-
Gemäß einer Ausführungsform ist der Ventilschaft in dem Führungselement, insbesondere in der Hülse desselben, geführt. Dadurch lässt sich der Ventilschaft bzw. das Ventilschließelement insgesamt einfach führen.
-
Das Führungselement kann das angrenzende Element ausbilden. Alternativ oder zusätzlich kann das angrenzende Element auch in Form einer den Ventilkegel umgebenden Hülse ausgebildet sein.
-
Weiterhin werden ein Luftentölelement und eine Vakuumpumpe mit einem Luftentölelement mit dem erfindungsgemäßen Ventil bereitgestellt. Solche Vakuumpumpen finden beispielsweise im Bereich von Kraftfahrzeugen Anwendung.
-
Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen des Ventils oder der Vakuumpumpe. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen oder abändern.
-
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
Es zeigt dabei:
-
1 schematisch eine Vakuumpumpe mit einem perspektivisch ausgebrochen und in Explosionsansicht dargestellten Ventil gemäß einer Ausführungsform;
-
2 eine Seitenansicht aus 1; und
-
3 einen Schnitt III-III aus 2.
-
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Elemente, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
-
Ausführungsform(en) der Erfindung
-
1 zeigt schematisch eine Vakuumpumpe 1. Die Vakuumpumpe 1 kann beispielsweise Bestandteil eines Kraftfahrzeugs sein.
-
Die Vakuumpumpe 1 umfasst ein perspektivisch ausgebrochen und in Explosionsansicht dargestelltes Ventil 2. Das Ventil 2 ist dazu ausgebildet, einen Fluidstrom, insbesondere einen Gasstrom, zu steuern. Diese Steuerungsfunktion kann ein komplettes Absperren des Fluidstroms oder auch ein Vermindern oder Vergrößern der Durchflussmenge des Fluidstroms durch das Ventil 2 umfassen.
-
Das Ventil 2 weist einen Ventilsitz 3 auf, welcher an einem Deckel 4 des Ventils 2 ausgebildet ist.
-
Das Ventil 2 umfasst weiterhin ein Ventilschließelement 8, welches sich aus einem Ventilkegel 5 und einem Ventilschaft 6 zusammensetzt. Der Ventilkegel 5 ist an einem Ende des Ventilschafts 6 ausgebildet. In einer Schließstellung des Ventilschließelements 8 dichtet der Ventilkegel 5 gegen den Ventilsitz 3 ab und verhindert dadurch ein Strömen von Fluid durch die von dem Ventilsitz 3 begrenzte Öffnung 7 oder reduziert die Durchflussmenge bis auf einen Minimalbetrag. In einer Offenstellung des Ventilschließelements 8 ist der Ventilkegel 5 von dem Ventilsitz 3 beabstandet und lässt damit einen Fluidstrom durch die Öffnung 7 und damit durch das Ventil 2 zu. Der Ventilkegel 5 ist in axialer Richtung 9 zwischen der Schließstellung und der Offenstellung betätigbar. Die axiale Richtung 9 ist entgegengesetzt der Hauptdurchflussrichtung durch die Öffnung 7. Sie kann aber auch mit dieser übereinstimmen.
-
Das Ventil 2 weist weiterhin ein Führungselement 11 auf. Das Führungselement 11 setzt sich aus einer ersten und einer zweiten Hülse 12, 13 zusammen, welche mittels radialer Stege 14 miteinander verbunden sind. Die Stege 14 bilden zusammen mit den Hülsen 12, 13 Öffnungen 15 zum Führen von Fluid hin zu oder weg von der Öffnung 7.
-
Die Hülse 12 weist an ihrem einen Ende einen Rand 16 auf, welcher als ein Gegenlager für ein Ende einer Spiralfeder 17 dient. Die Spiralfeder 17 stützt sich an ihrem anderen Ende gegen den Ventilkegel 5 ab. Die Spiralfeder 17 spannt den Ventilkegel 5 in die Schließstellung vor. Der Ventilschaft 6 reicht durch die Spiralfeder 17 hindurch und erstreckt sich an seinem freien Ende 21 durch die Hülse 13.
-
An der Hülse 13 ist einstückig ein Dämpfungselement in Form einer Zunge 22 angeformt. Dies ist aus den 2 und 3 ersichtlich, welche eine Seitenansicht aus 1 bzw. einen Schnitt III-III aus 2 zeigen. Die Zunge 22 drückt in radialer Richtung 30 gegen den Ventilschaft 6. Dadurch kommt der Ventilschaft 6 an einer Anlagestelle 24, welche im Wesentlichen der Zunge 22 gegenüberliegt, in Anlage mit der Hülse 13. Der sich dabei einstellende Reibkontakt sorgt für die gewünschte Dämpfung, um das Flattern oder Klappern zumindest zu reduzieren.
-
Die Zunge 22 erstreckt sich von dem Innenumfang 25 der Hülse 13 hin zu deren Mittelachse 23. Gemäß dem Ausführungsbeispiel ist die Hülse 13 mit einem kreiszylindrischen Innen- und Außenumfang 25, 26 gebildet. Die Zunge 22 ist an ihrem einen Ende 28 einstückig mit der Hülse 13 verbunden. Das freie Ende 29 liegt gegen den Ventilschaft 6 an. Die Zunge 22 ist aus einem elastischen Kunststoff gebildet. Gemäß dem Ausführungsbeispiel wird die Zunge 22 dadurch erzeugt, dass Einschnitte 27 parallel zur Mittelachse 23 zu beiden Seiten der Zunge 22 in der Hülse 13 vorgesehen sind. Die Zunge 22 wird als ein einziges Kunststoffspritzgussbauteil mit der Hülse 13, den Stegen 14 und der Hülse 12 hergestellt.
-
Der von der Zunge 22 aufgebrachte radiale Druck führt zu einem Verkippen des Ventilschafts 6 gegenüber der axialen Richtung 9, siehe 1. Dadurch können sich weitere (oder alternative) Anlagestellen 32 und/oder 33 (siehe 1) des Ventilschafts 6 bzw. des Ventilkegels 5 ergeben. Beispielsweise kann an der Anlagestelle 32 der Ventilschaft 6 gegen einen weiteren Abschnitt der Hülse 13 anliegen. Ferner kann das Verkippen des Ventilschafts 6 dazu führen, dass der Ventilkegel 5 an seinem Rand 34, beispielsweise in der Offenstellung, gegen die Hülse 12 an der Anlagestelle 33 in Anlage kommt.
