DE102012024757A1

DE102012024757A1 - Ringförmiges Dichtungselement, Ventil, Druckluftversorgungsanlage, Druckluftversorgungssystem und Fahrzeug

Info

Publication number: DE102012024757A1
Application number: DE201210024757
Authority: DE
Inventors: Klaus-Dieter Bergemann; Klaus Bredbeck; Morten Gehrke
Original assignee: Wabco GmbH
Current assignee: ZF CV Systems Hannover GmbH
Priority date: 2012-12-19
Filing date: 2012-12-19
Publication date: 2014-06-26

Abstract

Die Erfindung betrifft ein ringförmiges Dichtungselement mit einem ersten, insbesondere außenradialen, Umfangsabschnitt und mit einem zweiten, insbesondere innenradialen, Umfangsabschnitt, die sich beidseitig einer axial ausgerichteten Umfangsfläche erstrecken, wobei ein erster Ringschenkel des ersten, insbesondere außenradialen, Umfangsabschnitts und ein zweiter Ringschenkel des zweiten, insbesondere innenradialen, Umfangsabschnitts an einem ersten Ende durch eine Ringnut getrennt und an einem zweiten Ende einstückig an einen Ringkopf anschließen.

Description

Die Erfindung betrifft ein ringförmiges Dichtungselement gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Ventil mit dem ringförmigen Dichtungselement. Weiter betrifft die Erfindung eine Druckluftversorgungsanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 21 sowie ein Druckluftversorgungssystem und ein Fahrzeug.
Ein ringförmiges Dichtungselement der eingangs genannten Art ist aus EP 1 385 723 B1 als Teil einer Dichtungsanordnung für ein elektropneumatisches Regelventil bekannt. Die Dichtungsanordnung ist zwischen einem Relaisventilgehäuse und einem Vorsteuerventilgehäuse als ein im Wesentlichen ringförmiges Kombinationsdichtungselement ausgebildet, das einen außenradialen Dichtungsabschnitt zur statischen Gehäuseabdichtung sowie einen innenradialen Dichtungsabschnitt zur dynamischen Steuerkolbenabdichtung aufweist. Der am Steuerkolben dynamisch dichtend zur Anlage kommende innenradiale Dichtungsabschnitt ist nach der Art einer Doppellippendichtung geformt, deren beide elastischen Dichtlippen sich schenkelartig und im Wesentlichen axial ausgerichtet von dem sich radial erstreckenden Dichtungshauptabschnitt abspreizen. Der zwischen dem Relaisventilgehäuse und dem Vorsteuerventilgehäuse statisch dichtende außenradiale Dichtungsabschnitt ist als ein sich am radial erstreckenden Dichtungshauptabschnitt angeformter elastischer Dichtwulst ausgebildet, der dreieckig oder trapezförmig ausgebildet ist und zu einer Dichtkante ausläuft, die mit dem Dichtungspartner korrespondiert. Im Bereich des Dichtungshauptabschnitts ist an mindestens einer Stelle auf dem Umfang des ringförmigen Kombinationsdichtungselements ein Durchbruch vorgesehen, um eine Verbindung eines vom Relaisventilgehäuse zum Vorsteuerventilgehäuse verlaufenden ventilinternen Druckmittelkanal zu gewährleisten. Das Kombinationsdichtungselement reduziert die Anzahl einzelner Dichtungen, so dass eine Montage einfacher und schneller zu bewerkstelligen ist und die Anbringung ist derart, dass der Fertigungsaufwand für den Steuerkolben reduziert ist.
Das Kombinationsdichtungselement hat außer der Dichtwirkung keine weitere Funktionalität.
Eine Pneumatikanlage der eingangs genannten Art ist insbesondere in Form einer Luftfederanlage eines Fahrzeugs gebildet, die mit einer Druckluftversorgungsanlage betrieben wird.
Eine Druckluftversorgungsanlage, wie sie z. B. in DE 10 2008 020 104 A1 und EP 1 394 413 A1 beschrieben ist, wird in Fahrzeugen aller Art, insbesondere zur Versorgung einer Luftfederanlage eines Fahrzeugs mit Druckluft, eingesetzt. Luftfederanlagen können auch Niveauregelungseinrichtungen umfassen, mit denen der Abstand zwischen Fahrzeugachse und Fahrzeugaufbau eingestellt werden kann. Eine Luftfederanlage eines eingangs genannten pneumatischen Systems umfasst eine Anzahl von an einer gemeinsamen Leitung (Galerie) pneumatisch angeschlossenen Luftbälgen, die mit zunehmender Druckluft-Befüllung – auch Belüftung genannt – den Fahrzeugaufbau anheben und entsprechend mit abnehmender Druckluft-Befüllung – auch Entlüftung genannt – absenken können. Dabei sind Druckluftströme regelmäßig mit Drücken bis 20 bar oder mehr zu führen. Mit wachsendem Abstand zwischen Fahrzeugachse und Fahrzeugaufbau bzw. Bodenfreiheit werden die Federwege länger und auch größere Bodenunebenheiten können überwunden werden, ohne dass es zu einer Berührung mit dem Fahrzeugaufbau kommt. Vorzugsweise werden solche Systeme zunehmend in Geländefahrzeugen und Sport Utility Vehicles (SUV) eingesetzt. Insbesondere bei SUVs ist es bei sehr leistungsfähigen Motoren wünschenswert, das Fahrzeug einerseits für hohe Geschwindigkeiten auf der Straße mit vergleichsweise geringer Bodenfreiheit zu versehen und andererseits für das Gelände mit einer vergleichsweise großen Bodenfreiheit zu versehen. Es ist weiter wünschenswert, eine Veränderung der Bodenfreiheit möglichst schnell umzusetzen, was die Anforderungen hinsichtlich Schnelligkeit, Flexibilität und Verlässlichkeit einer Druckluftversorgungsanlage erhöht.
Um einen langfristigen Betrieb der Druckluftversorgungsanlage sicherzustellen weist eine Pneumatikhauptleitung der Druckluftversorgungsanlage einen Lufttrockner auf, mit dem die Druckluft zu trocknen ist. Dadurch wird die Ansammlung von Feuchtigkeit im pneumatischen System vermieden. Feuchtigkeit kann bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen zu ventilschädigender Kristallbildung führen und darüber hinaus zu unerwünschten Effekten in der Druckluftversorgungsanlage und in der Pneumatikanlage.
Ein Lufttrockner weist ein Trockenmittel auf, üblicherweise eine Granulatschüttung, welche von der Druckluft durchströmbar ist, so dass die Granulatschüttung in der Druckluft enthaltene Feuchtigkeit durch Adsorption aufnehmen kann. Ein Lufttrockner kann gegebenenfalls als regenerativer Lufttrockner ausgelegt werden. Die Granulatschüttung wird dabei bei jedem Entlüftungszyklus mit der getrockneten Druckluft aus der Pneumatikanlage, insbesondere einer Luftfederanlage, meist im Gegenstrom – jedoch je nach Auslegung möglicherweise auch im Gleichstrom relativ zur Belüftungsrichtung – durchströmt wird. Eine Regeneration des Lufttrockners wird im Wesentlichen durch einen Druckwechsel am Lufttrockner ermöglicht, wobei ein im Vergleich zur Adsorption bei der Regeneration vorliegender Druck regelmäßig geringer ist, um eine Feuchtigkeitsabgabe aus dem Granulat zu ermöglichen. Dazu kann die Entlüftungsventilanordnung geöffnet werden, wobei die Regenerationsfähigkeit des Lufttrockners regelmäßig von den Druckverhältnissen und der Druckwechselamplitude in der Druckluftversorgungsanlage abhängig ist. Auch für eine solche sogenannte Druckwechseladsorption hat es sich als wünschenswert erwiesen, eine Druckluftversorgungsanlage flexibel und gleichzeitig verlässlich auszulegen. Insbesondere soll einerseits eine vergleichsweise schnelle Entlüftung ermöglicht werden und dennoch ein für eine Regeneration des Lufttrockners ausreichend hohe Druckwechselamplitude niedriger Luftdruck – d. h. bei Regeneration – zur Verfügung stehen.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedenste Ansätze bekannt, eine eingangs genannte Pneumatikhauptleitung zwischen einer eingangs genannten Druckluftzuführung und einer eingangs genannten Pneumatikanlage als eine vorteilhafte pneumatische Verbindung auszulegen. Diese berücksichtigen die Grundfunktionen einer Druckluftversorgungsanlage beim Belüften (Druckluft-Befüllen) der Pneumatikanlage mit Druckluft und Entlüften der Pneumatikanlage. Hinsichtlich des oben genannten Bedarfs einer vergleichsweise schnellen Entlüftung mit dennoch für eine Regeneration des Lufttrockners ausreichend niedrigem Luftdruck sind diese jedoch noch verbesserungswürdig.
Insbesondere sind pneumatischen Systeme noch verbesserbar, da der Lufttrockner gegen Vorgänge in der Pneumatikanlage oftmals praktisch nicht geschützt ist. Insbesondere ist auch eine ähnliche Druckluftanlage, wie sie in EP 1 165 333 B2 genannt ist, zu verbessern, bei der sich dieses Problem in besonderer Weise stellt – letztere weist mangels eines Trennventils zwischen Druckluftversorgungsanlage und Pneumatikanlage den Nachteil auf, dass bei jeder Betriebsfunktion der Pneumatikanlage das Volumen des Lufttrockners mitbefüllt wird. Vor dem nächsten Regelvorgang muss dieses Volumen ganz oder teilweise entlüftet werden. Die damit verbundene Luftenergie (Druck multipliziert mit dem Volumen) geht bei der Entlüftung verloren und muss regelmäßig von einem Luftverdichter bzw. Kompressor neu verdichtet werden; dies hat verschiedenste Nachteile, die letztlich zu einem Effizienzverlust und zu einer vergleichsweise trägen Druckluftversorgungsanlage führen.
Problematisch bei allen vorgenannten Druckluftversorgungsanlagen ist die noch verbesserungswürdige Anbindung einer Luftfederanlage an die Druckluftversorgungsanlage, insbesondere aufgrund eines regelmäßig als Parallelschaltung ausgebildeten vorgenannten Abschnitts in einer Pneumatikhauptleitung. Die Pneumatikhauptleitung ist nur vergleichsweise komplex zu realisieren und gewährleistet keinen zeitlich effektiv gestalteten Entlüftungsvorgang.
Aus DE 35 42 974 A1 der Anmelderin ist eine mit Luftfiltern versehene Niveauregeleinrichtung mit einer eingangs genannten Druckluftversorgungsanlage für Fahrzeuge bekannt, mit der in Abhängigkeit von der Fahrzeugbelastung ein vorgegebener Abstand der Fahrzeugzelle von der Fahrzeugachse durch Auffüllen oder Entleeren der Luftfedern eingestellt werden kann. Die Einrichtung hat ein mit dem Druck in den Luftfedern steuerbares Sicherheitsventil und ein Trennventil zur Pneumatikanlage in Form eines ersten Rückschlagventils. Eine Regeneration des Lufttrockners ist bei einer solchen Anlage über eine Drossel und ein gegen eine Befüllrichtung zu öffnendes zweites Rückschlagventil möglich, das in einer Zweigleitung angeordnet ist.
Die Druckluftversorgungsanlage der DE 35 42 974 A1 mit einer Entlüftungsstrecke hat sich seit langem bewährt. Ein Entlüftungsventil der Anmelderin ist beispielsweise DE 40 30 072 C2 zu entnehmen. Es hat sich gezeigt, dass die Anlage zwar vorteilhaft geeignet ist, auch bei einer Regeneration des Lufttrockners durch die Abtrennung von Druckluftversorgungsanlage und Pneumatikanlage mit dem ersten Rückschlagventil Druckluft zu sparen. Gleichwohl hat sich insbesondere für fortschrittliche Anwendungen, welche eine vergleichsweise flexible und schnelle Drucklufthandhabung in vergleichsweise kurzen Zeiträumen erforderlich machen, die in DE 35 42 974 A1 offenbarte Anlage der Anmelderin als begrenzt in ihren Möglichkeiten erwiesen.
Ein Rückschlagventil der Anmelderin ist beispielsweise DE 10 2005 062 573 A1 zu entnehmen. Ein grundsätzlich aus DE 42 34 626 C2 , bekanntes entsperrbares Rückschlagventil ist bauraumoptimiert, jedoch insbesondere hinsichtlich seiner Anbindung an eine Druckluftversorgungsanlage noch verbesserbar.
Wünschenswert ist es allgemein, ein verbessertes Ventil, insbesondere eine Wegeventilanordnung mit einer Rückschlagventilfunktion, anzugeben. Wünschenswert ist auch ein an sich verbessertes ringförmiges Dichtungselement im Vergleich zu einem aus dem Stand der Technik bekannten Dichtungselement für pneumatische Anwendungen. Besonders vorteilhaft soll das ringförmige Dichtungselement für ein Ventil, insbesondere eine Wegeventilanordnung mit Rückschlagfunktion, einsetzbar sein.
An dieser Stelle setzt die Erfindung an, deren Aufgabe es ist, ein ringförmiges Dichtungselement und ein Ventil und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Pneumatikanlage anzugeben, die hinsichtlich des Standes der Technik verbessert sind.
Ein ringförmiges Dichtungselement soll in verbesserter Weise konstruktiv ausgebildet sein und insbesondere im Rahmen eines Ventils mit einer über die Dichtwirkung hinausgehenden Funktionalität, insbesondere Rückschlagfunktionalität, versehen sein. Insbesondere soll ein ringförmiges Dichtungselement in verbesserter Weise konstruktiv und funktional integrierbar sein in eine Druckluftversorgungsanlage.
Insbesondere soll eine verlässliche und dennoch flexible, gegebenenfalls schnelle Funktionsweise bei einer vorzugsweise bauraumoptimierten Druckluftversorgungsanlage möglich sein. Anders ausgedrückt soll insbesondere eine effektiv und dennoch verlässlich arbeitende Vorrichtung zum Betreiben einer Pneumatikanlage zur Verfügung gestellt werden.
Vorteilhaft soll ein Lufttrockner durch ein Rückschlagventil in verbesserter Weise vor ungünstigen Einflüssen geschützt sein. Insbesondere soll eine Druckluftversorgungsanlage vergleichsweise einfach und/oder kompakt aufgebaut sein und dennoch zum einen ein vergleichsweise schnelles Entlüften bei möglichst vorteilhafter Trocknerregeneration ermöglichen. Insbesondere sollen auch eine Akustik der Druckluftversorgungsanlage und ein Schaltverhalten der Pneumatikanlage verbessert sein.
Betreffend die Vorrichtung wird die Aufgabe durch die Erfindung mit einem ringförmigen Dichtungselement der eingangs genannten Art gelöst, bei dem erfindungsgemäß die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 vorgesehen sind.
Die Erfindung führt auch auf ein Ventil des Anspruchs 10. Insbesondere kann das Ventil als eine Wegeventilanordnung mit einem Entlüftungsventil und einem Rückschlagventil ausgebildet sein, vorzugsweise einen Stufenkolben aufweisen. Besonders bevorzugt ist das erfindungsgemäße ringförmige Dichtungselement an einem Trennsitz eines Stufenkolbens angeordnet.
In der zum Zeitpunkt der Anmeldung der vorliegenden Anmeldung nicht veröffentlichten DE 10 2011 109 500.8 , deren Zeitrang vor dem Anmeldetag der vorliegenden Anmeldung liegt, ist eine Druckluftversorgungsanlage beschrieben, bei der zur Lösung der Aufgabe grundsätzlich vorgeschlagen ist, das Rückschlagventil der Ventilanordnung in Form eines entsperrbaren Rückschlagventils zu bilden. DE 10 2011 109 500.8 zeigt darüber hinaus einen Doppelrelaiskolben und Steuerkolben mit abgestuftem Querschnitt zur Einstellung einer stufenweise einstellbaren Drosselnennweite an einem Austritt zwischen einer Sperrkammer und Durchflusskammer des entsperrbaren Rückschlagventils.
In der zum Zeitpunkt der Hinterlegung der vorliegenden Anmeldung nicht veröffentlichten DE 10 2010 054 709.3 , deren Zeitrang vor dem Anmeldetag der vorliegenden Anmeldung liegt, ist eine Druckluftversorgungsanlage beschrieben, bei welcher ein entsperrbares Rückschlagventil einen Sperrventilkörper und einen Sperrventilsitz aufweist, wobei ein Aufnahmegehäuse für ein Trockenmittel des Lufttrockners zur Ausbildung des Sperrventilkörpers dient.
In der zum Zeitpunkt der Anmeldung der vorliegenden Anmeldung nicht veröffentlichten DE 10 2012 005 345.2 , deren Zeitrang vor dem Anmeldetag der vorliegenden Anmeldung liegt, ist ein Druckluftversorgungssystem der 1 mit einer Druckluftversorgungsanlage beschrieben. In der Druckluftversorgungsanlage ist eine Wegeventilanordnung mit einem Entlüftungsventil als ein vom pneumatisch entsperrbaren Rückschlagventil separates Wegeventil gebildet. Das Entlüftungsventil und das Rückschlagventil sind darin mit einem in 2 gezeigten gestuften Relaiskolben in einem Ventilgehäusemodul ausgeführt, das eine den gestuften Relaiskolben aufnehmende Stufenbohrung aufweist. Der Relaiskolben ist in einem Dichtungsträger gehalten und mit diesem gegen eine Rückstellkraft einer Rückstellfeder bewegbar. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, dass ein Trennsitz einem mittleren Abschnitt des Relaiskolbens zugeordnet ist und mit größerem Querschnitt zur Ausbildung eines Lippventils genutzt werden kann. Grundsätzlich kann alternativ ein O-Ring oder dergleichen andere Dichtung anstatt der bevorzugten Lippdichtung genutzt werden.
Der Offenbarungsgehalt der vorgenannten DE 10 2012 005 345.2 wird hiermit durch Zitat vollständig in den Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung aufgenommen.
Die Erfindung geht in Anbetracht des Standes der Technik von der Überlegung aus, dass ein ringförmiges Dichtungselement der eingangs genannten Art grundsätzlich geeignet ist, nicht nur eine kompakte und unter Fertigungs- sowie Montagegesichtspunkten vorteilhafte Dichtwirkung zu entfalten, sondern darüber hinaus mit einer zusätzlichen Funktionalität ausgestattet werden kann; grundsätzlich eignet sich dazu ein ringförmiges Dichtungselement mit einem außenradialen Umfangsabschnitt und mit einem innenradialen Umfangsabschnitt, die sich beidseitig einer axial ausgerichteten Umfangsfläche erstrecken.
Wie von der Erfindung erkannt sollte die axial ausgerichtete Umfangsfläche im Wesentlichen einer Flussrichtung eines pneumatischen Druckmittels, wie beispielsweise Druckluft oder dergleichen, entsprechen. Die Erfindung hat erkannt, dass zur Ausbildung einer zusätzlichen Funktionalität ein erster Ringschenkel des außenradialen Umfangsabschnitts und ein zweiter Ringschenkel des innenradialen Umfangsabschnitts vorzusehen ist, die an einem ersten Ende durch eine Ringnut getrennt und an einem zweiten Ende einstückig an einen Ringkopf anschließen. Erfindungsgemäß ist darüber hinaus vorgesehen, dass der Ringkopf eine im Wesentlichen auf der axial ausgerichteten Umfangsfläche angeordnete Wulstdichtung und der zweite Ringschenkel eine im Wesentlichen axial entlang der Umfangsfläche ausgerichtete Lippdichtung auszubilden hat. Vorzugsweise ist das ringförmige Dichtungselement als ein Kombinationsdichtungselement unter insbesondere einstückiger Kombination einer O-Ring-Dichtung und Lippdichtung ausgebildet.
Erfindungsgemäß liegen ein äußerer Dichtungsabschnitt des außenradialen Umfangsabschnitts am Ringkopf und ein innerer Dichtungsabschnitt des innenradialen Umfangsabschnitts am zweiten Ringschenkel. Vorzugsweise ist ein einziger äußerer Dichtungsabschnitt des außenradialen Umfangsabschnitts nur am Ringkopf angeordnet und ein einziger innerer Dichtungsabschnitt des innenradialen Umfangsabschnitts nur am zweiten Ringschenkel angeordnet.
Die erfindungsgemäße Ausrichtung der Dichtungsabschnitte entlang der axial ausgerichteten Umfangsfläche erlaubt den Einsatz des ringförmigen Dichtungselements mit einer zusätzlichen Funktionalität, nämlich insbesondere einer Rückschlagventilfunktion und/oder Druckbegrenzungsfunktion. Das ringförmige Dichtungselement geht damit über eine mit Vorteil versehene kompakte und fertigungstechnisch einfache Ausführung bzw. Kombination mehrerer Dichtungselemente hinaus und dient – versehen mit der zusätzlichen Funktionalität – zur echten funktionalen Erweiterung eines Ventils mit dem ringförmigen Dichtungselement. Das Dichtelement kann dazu grundsätzlich an einem beliebig geeigneten Teil des Ventils angebracht sein. Das Dichtelement kann bevorzugt an einem Außenumfang eines beweglichen Ventilkörpers, insbesondere einem Stufenkolben oder Dichtungshalter, angebracht sein und bewegbar sein entlang einem Innenumfang einer Ventilbohrung, in der der Ventilkörper bewegbar ist.
Auch wenn das Dichtelement vorliegend mit einem innenradialen Umfangsabschnitt und einem außenradialen Umfangsabschnitt beschrieben und definiert ist, so umfasst dies gleichwohl auch Ausführungsformen mit vertauschten Rollen der Begriffe „innen” und „außen”; in dem Sinne handelt es sich bei einem „innenradialen Umfangsabschnitt” um einen Platzhalter, allgemein zur Bezeichnung eines ersten Umfangsabschnitts, der auch außenradial liegen kann und es handelt sich bei einen „außenradialen Umfangsabschnitt” um einen Platzhalter, allgemein zur Bezeichnung eines zweiten Umfangsabschnitts, der auch innenradial liegen kann. Entsprechend handelt es sich bei einem „inneren Dichtungsabschnitt” allgemein um einen ersten Dichtungsabschnitt, der auch außen liegen kann und es handelt sich bei einem „äußeren Dichtungsabschnitt” allgemein um einen zweiten Dichtungsabschnitt, der auch innen liegen kann. Analog ist diese Regel betreffend vertauschter Rollen der Begriffe „innen” und „außen” auf die weiteren Begrifflichkeiten der Anmeldung anwendbar. Eine Vielzahl von Ausführungsformen mit vertauschten Rollen der Begriffe „innen” und „außen” sind möglich; beispielsweise vorzugsweise zur Anwendung kommen Ausführungsformen mit vertauschten Rollen der Begriffe innen und außen, wenn ein Innenumfang einer Ventilbohrung gegen einen feststehenden Ventilkörper bewegbar ist und das Dichtungselement am Innenumfang angebracht ist.
Die Erfindung geht auch von der Überlegung aus, dass das vorgenannte Konzept zur Bildung eines entsperrbaren Rückschlagventils noch verbesserbar ist, insbesondere hinsichtlich Kompaktheit und Schalteffizienz. Die Erfindung hat erkannt, dass sich das Rückschlagventil in Kombination mit dem Entlüftungsventil noch kompakter und darüber hinaus modular ausbilden lässt, wobei erfindungsgemäß ein ringförmiges Dichtungselement mit besonderem Vorteil versehen und zusätzlicher Funktionalität eingebracht ist.
Das Konzept der Erfindung führt auf eine Druckluftversorgungsanlage gemäß dem Anspruch 19 und ein Druckluftversorgungssystem gemäß dem Anspruch 22 sowie ein Fahrzeug gemäß dem Anspruch 23.
Das Konzept der Erfindung führt auch auf eine bevorzugte Verwendung der Druckluftversorgungsanlage. Es hat sich gezeigt, dass insbesondere für den hohen und vergleichsweise flexibel sowie gegebenenfalls zügigen Druckluftbedarf eines Pkws, insbesondere eines SUV, die vorliegende Auslegung der Druckluftversorgungsanlage besonders vorteilhaft ist.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen und geben im Einzelnen vorteilhafte Möglichkeiten an, dass oben erläuterte Konzept im Rahmen der Aufgabenstellung sowie hinsichtlich weiterer Vorteile zu realisieren.
Besonders bevorzugt ist der äußere und innere Dichtungsabschnitt in etwa auf einer durch einen Nutgrund der Ringnut verlaufenden Schnittdiagonale angeordnet. Eine solche oder ähnliche, eine Anordnung von äußerem und innerem Dichtungsabschnitt auf gleicher Höhe vermeidende Anordnung ist nicht nur einer verbesserten Stabilität des Dichtungselements zuträglich, sondern erlaubt darüber hinaus eine verbesserte Einstellung der Funktionalität des Dichtungselements.
Ein vorteilhaft auf gleicher horizontaler Höhe dem äußeren Dichtungsabschnitt direkt gegenüberliegender innerer Stützabschnitt kann den äußeren Dichtungsabschnitt abstützen, so dass die – insbesondere dynamische – Abdichtfunktionalität des äußeren Dichtungsabschnitts am Ringkopf in wesentlich verbesserter Weise ausführbar ist.
Insbesondere dient ein auf gleicher horizontaler Höhe einem inneren Dichtungsabschnitt direkt gegenüberliegender äußerer Stützabschnitt – nämlich am ersten Ringschenkel – der Stütze des inneren Dichtungsabschnitts; der innere Dichtungsabschnitts ist in bevorzugter Weise für eine statische Abdichtung ausgebildet. Insbesondere erlaubt die dem inneren Dichtungsabschnitt auf gleicher Höhe gegenüberliegende Anordnung eines äußeren Stützabschnitts eine verlässliche Ausübung der Lippdichtfunktionalität, insbesondere Rückschlagventilfunktionalität, des inneren Dichtungsabschnitts.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass der erste Ringschenkel eine Ringstütze ausbildet. Der erste Ringschenkel dient in besonders bevorzugter Weise zur Abstützung des Dichtungselementes auch gegen einen auf die Lippdichtung wirkenden Staudruck, insbesondere beim normalen Fördern der Druckluft in Durchlassrichtung (d. h. insbesondere zum Fördern von Druckluft) des vom Dichtungselement gebildeten Rückschlagventils.
Besonders bevorzugt ist der erste Ringschenkel im Vergleich zum zweiten Ringschenkel stabiler, insbesondere weniger flexibel, ausgebildet ist. Bevorzugt ist allgemein, dass der erste Ringschenkel voluminöser als der zweite Ringschenkel ausgeführt ist. Insbesondere damit sind der erste Ringschenkel vorteilhaft zur Ausführung einer Stützfunktion und der zweite Ringschenkel vorteilhaft zur Ausführung einer Lippdichtfunktion, insbesondere mit Rückschlagventilfunktion, ausgebildet.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der erste Ringschenkel eine erste Dicke und der zweite Ringschenkel eine zweite Dicke aufweist, wobei die erste Dicke größer als die zweite Dicke ist. Insbesondere ist die erste Dicke größer als ein Spaltmaß zwischen einem Ventilkolben und einer Ventilbohrung im Ventil; dadurch wird ein Einrutschen des Dichtelements in einen Ringspalt zwischen einem Ventilkolben und einer Ventilbohrung sicher vermieden.
Besonders bevorzugt kann zusätzlich oder alternativ vorgesehen sein, dass der erste Ringschenkel eine vom Nutgrund der Ringnut gemessene erste Länge und der zweite Ringschenkel eine vom Nutgrund der Ringnut gemessene zweite Länge aufweist, wobei die erste Länge größer als die zweite Länge ist.
Im Rahmen einer weiteren besonders bevorzugten Weiterbildung weist der Ringkopf angeformte Stützhöcker auf einer der Ringnut an deren Innenseite in etwa axial gegenüberliegenden Außenseite auf. Bei einer reibenden Bewegung des ringförmigen Dichtungselements mit einem beweglichen Teil des Ventils – insbesondere mit einem Ventilkolben, insbesondere einem vorgenannten Stufenkolben – an einem stehenden Teil des Ventils – insbesondere an einer Ventilbohrung –, kann das ringförmige Dichtungselement durch Reibungseinflüsse der unbewegten Teilen des Ventils grundsätzlich in seiner Lage beeinflusst werden. Vorteilhaft ist ein mit dem oder den angeformten Stützhöckern weitergebildeter Ringkopf oder ein in sonstiger Weise ausgebildeter Ringkopf dazu ausgebildet, eine Bewegungsfreiheit des ringförmigen Dichtungselements in axialer Richtung – also axial längs der axial ausgerichteten Umfangsfläche – einzuschränken. Die Stützhöcker oder sonstige Maßnahmen am Ringkopf legen das ringförmige Dichtungselement am beweglichen Teil des Ventils fest, insbesondere an einem Ventilkolben, vorzugsweise an einem Stufenkolben, sodass es sicher mitgeführt wird, ohne seine Axialposition wesentlich zu ändern. Insbesondere haben sich die Stützhöcker oder sonstige Maßnahmen wie Noppen od. dgl. am Ringkopf bewährt, um gegen die vorgenannten Reibungseinflüsse einen Bereich zwischen einem Innenumfangs- und Außenumfangs-Zylindermantel zur Durchströmung mit Druckluft oder einem sonstigen Druckmittel offen zu halten. In einer Abwandlung können auch Ausnehmungen oder sonstige Maßnahmen wie Mulden, Nuten od. dgl. am Ringkopf vorgesehen sein, um eine Durchströmung mit Druckluft oder einem sonstigen Druckmittel offen zu halten. Auch können in einer Abwandlung Stützhöcker oder Ausnehmungen oder sonstige Maßnahmen an einer dem Ringkopf gegenüberliegenden ersten Anschlagwand oder seitlich anliegenden Ventilnutdichtseite oder Trennsitzdichtseite vorgesehen sein, um eine Durchströmung mit Druckluft oder einem sonstigen Druckmittel offen zu halten.
Generell lassen sich Merkmale am Dichtungselement oder an einer Anlagefläche des Dichtungselements in einem Ventil zur Verwirklichung der Funktionsweise gemäß dem mit den Ansprüchen realisierten Konzept komplementär auslegen, ohne vom Konzept der Erfindung abzuweichen.
Im Rahmen einer besonders bevorzugten Weiterbildung des Ventils ist das ringförmige Dichtungselement in einer Ventilnut – bevorzugt einer Ringnut, an einem beweglichen Teil des Ventils, bevorzugt einem Stufenkolben, – eingebracht. Insbesondere kann das ringförmige Dichtungselement mit den weiter unten erläuterten Weiterbildungen einer Ventilnut, vorzugsweise unter Ausbildung eines geeigneten Ringanschlags, festgelegt sein.
Es hat sich gezeigt, dass eine vorzugsweise dynamische Dichtwirkung des äußeren Dichtungsabschnitts in besonderer Weise verbessert ist, wenn der äußere Dichtungsabschnitt des außenradialen Umfangsabschnitts am Ringkopf über einen durch den ersten Ringschenkel vorgegebenen Außenumfangszylindermantel hinausragt; dies in nicht eingebrachtem Zustand des ringförmigen Dichtungselements. Insbesondere kann der Außenumfangszylindermantel einen äußeren Rand des ersten Ringschenkel umschreiben. Vereinfacht ausgedrückt legt der äußere Dichtungsabschnitt eine äußere zylindrische Begrenzung des ringförmigen Dichtungselements fest, nicht aber der äußere Rand des ersten Ringschenkels.
Es hat sich gezeigt, dass eine in besonderer Weise verbesserte statische Dichtwirkung, insbesondere verbesserte Rückschlagventilfunktion, im Rahmen der Lippdichtung mit den inneren Dichtungsabschnitt des innenradialen Umfangsabschnitts am zweiten Ringschenkel, erreichbar ist, wenn der zweite Ringschenkel über einen durch den Ringkopf vorgegebenen Innenumfangszylindermantel hinausragt; dies in nicht eingebrachtem Zustand des ringförmigen Dichtungselements. Insbesondere ist der Innenumfangszylindermantel in den Ringkopf an dessen inneren Rand einschreibbar. Vereinfacht gesagt legt der innere Dichtungsabschnitt an der Lippdichtung des ringförmigen Dichtungselements eine innere zylindrische Begrenzung des ringförmigen Dichtungselements fest, nicht aber der innere Rand des Ringkopfes.
Die Dichtwirkung des ringförmigen Dichtungselements ist insbesondere als kombinierte dynamische Dichtwirkung des äußeren Dichtungsabschnitts und statische Dichtwirkung des inneren Dichtungsabschnitts umgesetzt. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der äußere Dichtungsabschnitt und der innere Dichtungsabschnitt in einem eingesetzten Zustand des Dichtungselements auf einen Bereich zwischen dem Außenumfangszylindermantel und dem Innenumfangszylindermantel verformbar sind. Wenigstens die in unmittelbarer Umgebung des inneren und äußeren Dichtungsabschnitts befindlichen Bereiche des ringförmigen Dichtungselements sind vorteilhaft flexibel und/oder elastisch ausgebildet.
Unter einer statischen Abdichtung ist vorliegend zu verstehen, dass der innere Dichtungsabschnitt des Dichtungselements gegenüber der zugeordneten dichtenden Anlage als Gegenstück nicht beweglich ist, insbesondere nicht axial beweglich ist. Im Rahmen einer Weiterbildung ist der als Teil der Lippdichtung vorgesehene innere Dichtungsabschnitt für eine statische Abdichtung relativ zur dichtenden Anlage der Ventilnutdichtseite, d. h. allgemein einem Sitzabschnitt am Ventilkolben, in seiner axialen Lage (entlang einer dem Dichtelement zugeordneten axialen Umfangsfläche) festgelegt und hat dabei gleichwohl zur Ausführung einer Funktionalität der Lippdichtung ausreichend Freiraum zur Bewegung in radialer Richtung (also quer zur genannten axialen Umfangsfläche). Die Vorgabe einer statischen Abdichtung erlaubt in besonders vorteilhafter Weise die Realisierung einer Rückschlagventilfunktion im Rahmen der Lippdichtung. Die Rückschlagventilfunktion ist insbesondere umsetzbar im Zustand eines nicht-geschalteten Ventilkolbens, insbesondere Stufenkolbens.
Unter einer dynamischen Abdichtung ist vorliegend eine Abdichtung zu verstehen, bei der der äußere Dichtungsabschnitt gegenüber einer dichtenden Anlage einer Trennsitzdichtseite, d. h. allgemein einem Sitzabschnitt einer Ventilbohrung, beweglich ist, insbesondere axial beweglich ist. Insbesondere wird im Rahmen einer Weiterbildung eine Dichtwirkung erreicht, auch wenn sich der Ventilkolben gegenüber der Ventilbohrung eines feststehenden Teils des Ventils bewegt. Insbesondere kann der äußere Dichtungsabschnitt an dem Ringkopf reibend und dichtend am feststehenden Teil des Ventils geführt werden. Eine dynamische Abdichtung ist insbesondere umsetzbar im Zustand eines schaltenden Ventilkolbens, insbesondere Stufenkolbens.
Im Rahmen einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist der erste Ringschenkel durch eine Anzahl – also wenigstens eine, vorzugsweise zwei oder mehr – umfänglich angeordnete Ausnehmungen segmentiert. Dies erlaubt vorteilhaft die Durchführung von pneumatischem Druckmittel wie Druckluft durch die Ausnehmungen. Insbesondere hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Ausnehmungen derart zu bemessen, dass diese bei einem eingesetzten Dichtungselement, insbesondere unter Verpressung der O-Ring-Geometrie, jedenfalls nicht vollständig verschlossen werden und ein ausreichend großer Durchtrittsquerschnitt verbleibt. Besonders vorteilhaft ist der Durchtrittsquerschnitt derart bemessen, dass dieser wenigstens einen Drosselquerschnitt einer vorgenannten ersten Drossel ausbildet.
Auch können am die Stützfunktion ausführenden ersten Ringschenkel zusätzliche Abstützelemente vorgesehen sein. Eine verbesserte Stützwirkung am ersten Ringschenkel geht insbesondere mit einer jedenfalls ansatzweise realisierten Fixierung des ersten Ringschenkels einher und ist der verbesserten Luftführung im Innenbereich des Dichtelements, d. h. im Bereich der Lippdichtung, zuträglich. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, dass zur Ausbildung der Lippdichtung der zweite Ringschenkel als ein Vollring gebildet ist.
Im Rahmen einer weiteren besonders bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Ringkopf an einem innenradialen Umfangsabschnitt eine Anzahl – also wenigstens eine, vorzugsweise zwei oder mehr – umfänglich angeordneter Ausnehmungen aufweist. Die Ausnehmungen dienen der Luftführung, insbesondere in Richtung der axial ausgerichteten Umfangsfläche, zur Druckbeaufschlagung der Rückseite der Lippdichtung, d. h. in Durchlassrichtung der mit der Lippdichtung gebildeten Rückschlagventilfunktion.
Betreffend Weiterbildungen des Ventils hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass ein beweglicher Ventilkörper – wie beispielsweise ein Ventilkolben, oder besonders bevorzugt ein Stufenkolben, insbesondere ein Ventilträger zur Aufnahme eines Relaiskolbens – an einem Trennsitz eine Ventilnut aufweist.
Die Ventilnut ist in besonders bevorzugter Weise ausgebildet, das ringförmige Dichtungselement gemäß dem Konzept der Erfindung aufzunehmen.
Bevorzugt kann die Ventilnut eine erste Anschlagwand zum Anschlag des Ringkopfes und eine zweite Anschlagwand zum Anschlag des ersten Ringschenkels aufweisen, als auch eine Ventilnutdichtseite zur dichtende Anlage des inneren Dichtungsabschnitts des innenradialen Umfangsabschnitts am zweiten Ringschenkel aufweisen. Die erste und zweite Anschlagwand sind bevorzugt einander gegenüberliegend, entlang der axial ausgerichteten Umfangsfläche angeordnet, während die Ventilnutdichtseite den Nutgrund bildet, der sich im Wesentlichen entlang der axial ausgerichteten Umfangsfläche erstreckt.
Mit Vorteil versehen kann radial innen neben der zweiten Anschlagwand eine Stufe gegenüberliegend des zweiten Ringschenkels ausgebildet sein und zur Ventilnutdichtseite anschließen. Dies erlaubt eine besonders sichere Stützwirkung für das Dichtungselement unter Aufnahme des ersten Ringschenkels auf der zweiten Anschlagwand als auch radial innen gestützt durch die Stufe.
Der Trennsitz weist bevorzugt eine Trennsitzdichtseite zur dichtenden Anlage des äußeren Dichtungsabschnitts des außenradialen Umfangsabschnitts am Ringkopf auf. Die Trennsitzdichtseite ist besonders bevorzugt für eine dynamische Abdichtung ausgebildet, insbesondere reibungsarm ausgebildet.
Besonders bevorzugt ist am Ringkopf der äußere Dichtungsabschnitt für eine dynamische Abdichtung an der dichtenden Anlage der Trennsitzdichtseite und am zweiten Ringschenkel der innere Dichtungsabschnitt für eine statische Abdichtung an der dichtenden Anlage der Ventilnutdichtseite ausgebildet.
Es hat sich als besonders bevorzugt erwiesen, dass die Ventilnutdichtseite wenigstens eine Ausnehmung, Ausbuchtung oder Unebenheit aufweist, die außerhalb der dichtenden Anlage platziert ist. Dies verbessert die Luftführung zum oder vom mit Rückschlagfunktion versehenen zweiten Ringschenkel. Insbesondere befinden sich Luftführung verbessernde Maßnahmen auf einer Vorderseite des Dichtungselements, d. h. auf der Durchlassseite des mit Rückschlagfunktion versehenen Lippventils.
Bei einem Ventil gemäß einer Weiterbildung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass das Ventil eine Abfolge von aufeinanderfolgenden Abschnitten einer Stufenbohrung entlang einer Ventilachse mit jeweils verjüngtem Querschnitt aufweist, wobei diese Abfolge eine von aufeinanderfolgenden Abschnitten eines Stufenkolbens entlang der Ventilachse mit jeweils verjüngtem Querschnitt zugeordnet ist. Bevorzugt eignet sich ein solches Ventil zur Verwendung bei einer Druckluftversorgungsanlage gemäß dem Konzept der Erfindung. Weitere Weiterbildungen der Druckluftversorgungsanlage sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Insbesondere sieht eine Weiterbildung der Druckluftversorgungsanlage vor, dass die Ventilanordnung in einem Ventilgehäusemodul angeordnet ist, wobei das Ventilgehäusemodul über einen Flansch modular an die Druckluftversorgungsanlage anbringbar ist. Insbesondere wurde erkannt, dass es vorteilhaft ist, beim Ventilgehäusemodul eine dem Flansch gegenüberliegend angeordnete Stufenbohrung vorzusehen, in der zur Bildung des entsperrbaren Rückschlagventils und des Entlüftungsventils ein Stufenkolben – insbesondere ein gestufter Relaiskolben, vorzugsweise in einem Dichtungsträger – druckaktuierbar beweglich angeordnet ist.
Der Stufenkolben, insbesondere der gestufte Relaiskolben, ist auf die Stufenbohrung ausgelegt, so dass die Kombination aus entsperrbarem Rückschlagventil und Entlüftungsventil konstruktiv einfacher und bauraumsparend sowie pneumatisch effektiver aktuierbar ausgelegt ist. Dazu kann vorgesehen sein, dass eine Abfolge von aufeinanderfolgenden Abschnitten der Stufenbohrung entlang einer Ventilachse mit jeweils verjüngtem Querschnitt gebildet ist, wobei dieser eine Abfolge von aufeinanderfolgenden Abschnitten des Stufenkolbens, insbesondere Relaiskolbens, entlang der Ventilachse mit jeweils verjüngtem Querschnitt zugeordnet ist.
Das ringförmige Dichtungselement gemäß dem Konzept der Erfindung lässt sich mit besonderem Vorteil versehen an dem Stufenkolben, insbesondere an dem Dichtungsträger, anbringen.
Aufgrund der aufeinander abgepassten Auslegung des Stufenkolbens, einstückig oder mehrstückig – insbesondere eines gestuften Relaiskolbens mit Dichtungsträger – und der Stufenbohrung mit jeweils verjüngtem Querschnittmaß lässt sich ein vergleichsweise großes Volumen zur Ansteuerung des Stufenkolbens bzw. ein vergleichsweise kleines Volumen zur Bewegung der Luftströme (höheren Drucks) zur Verfügung stellen. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Diese soll die Ausführungsbeispiele nicht notwendigerweise maßstäblich darstellen, vielmehr ist die Zeichnung, wo zur Erläuterung dienlich, in schematisierter und/oder leicht verzerrter Form ausgeführt. Im Hinblick auf Ergänzungen der aus der Zeichnung 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 der Zeichnung 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, der Zeichnung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale. 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. Der Einfachheit halber sind nachfolgend für identische oder ähnliche Teile oder Teile mit identischer oder ähnlicher Funktion gleiche Bezugszeichen verwendet.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in:
1 ein Schaltschema einer Druckluftversorgungsanlage gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform mit einer Gehäuseanordnung von Lufttrockner, Motor, Luftverdichter und Ventilanordnung zur Bildung einer modularen Baueinheit unter Andeutung der modular assemblierbaren Bauteile;
2 die Ventilanordnung der Druckluftversorgungsanlage der 1 mit einem Ventilgehäusemodul in Schnittansicht;
3 die Ventilanordnung in einer weitergebildeten Ausführungsform mit einem abgewandelten Ventilgehäusemodul in Schnittansicht, wobei ein ringförmiges Dichtungselement gemäß dem Konzept der Erfindung die Ventildichtung 752 der 2 weiterbildet;
4 das Detail X der 3 mit dem ringförmigen Dichtungselement in vergrößerter Darstellung;
5 das ringförmige Dichtungselement wie es in 3 und 4 gezeigt ist als vereinzeltes Bauteil in einer bevorzugten Ausführungsform;
6A bis 6D perspektivische Teilansichten des ringförmigen Dichtungselements der 5 in Einbaulage bei der Wegeventilanordnung 310 der 3;
7A, 7B perspektivische Aufsichten auf einen Ringkopf des ringförmigen Dichtungselements in zwei abgewandelten Ausführungsformen unter Darstellung verschieden gebildeter Ausnehmungen;
8 eine perspektivische Teilansicht des ringförmigen Dichtungselements von unten unter Darstellung des ersten Ringschenkels als segmentierter Stützring;
9 eine schematische Darstellung des Stufenkolbens 360 am Trennsitz mit dem ringförmigen Dichtungselement 900 sowie dem Ventilgehäusemodul 310' unter Darstellung der Funktionsweise beim Überströmen/Fördern (rechts) bzw. Absperren (links).
1 zeigt eine Druckluftversorgungsanlage 1000, die vorliegend zur Versorgung einer Pneumatikanlage 1001 in Form einer Luftfederanlage eines Pkw-Fahrzeugs ausgelegt ist. Die Druckluftversorgungsanlage 1000 weist einen Motor 500 zum Antrieb eines Luftverdichters 400 auf, wobei der Luftverdichter 400 vorliegend als ein Doppelverdichter gebildet ist. Zu verdichtende Luft L wird dem Luftverdichter 400 durch den Motor 500 zugeführt. Eine Motor-Abschlussplatte weist dazu einen entsprechenden Luftansauganschluss auf. Von dort wird zu verdichtende Luft L Pneumatikhauptleitung 200 als Druckluft zugeführt. Ebenfalls angeschlossen an die Pneumatikhauptleitung 200 ist eine Lufttrockner 100 mit einem Trockenbehälter 140, der zur Trocknung der Druckluft DL in einem Trocknerbett dient, das direkt in der oder den Kammern des Trockenbehälters 140 gebildet ist.
Wie in 1 weiter ersichtlich ist, verbindet die Pneumatikhauptleitung 200 über eine weitere Pneumatikleitung 600 insgesamt eine Druckluftzuführung 1 von dem Luftverdichter 400 zu einem Druckluftanschluss 2 zu einer Galerie 610 der Pneumatikanlage 1001. In der Pneumatikhauptleitung 200 ist auch eine lediglich symbolisch dargestellte Ventilanordnung 300 pneumatisch angeschlossen. Die Ventilanordnung 300 weist vorliegend eine schaltbare Wegeventilanordnung 310 auf, die über ein Magnetventil 320 schaltbar ist. Es ist auch ein Boostventil 330 in der Ventilanordnung 300 integriert. Das Boostventil 330 (hier ein 2/2 Boostventil) und das Magnetventil 320 (hier ein 3/2 Magnet-Wegeventil) sind vorliegend als Doppelblock, d. h. als Doppelventil, gebildet. Das Doppelventil ist hier unterhalb der Wegeventilanordnung 310 in der Ventilanordnung 300 integriert.
Insgesamt ist die Druckluftversorgungsanlage 1000 mit einem Motor 500 und einem zweistufigen Luftverdichter 400 gebildet, die in Baueinheit mit dem Lufttrockner 100 und der Ventilanordnung 300 sowie der Pneumatikhauptleitung 200 modular assemblierbar sind. Es wird vorliegend eine Gehäuseanordnung G mit dem Motor 500 und dem Verdichter 400 zur Verfügung gestellt, wobei der Verdichter 400 als zentraler Monoblock dient.
An diese Gehäuseanordnung G ist der Lufttrockner 100' und die Ventilanordnung 300 auf gegenüberliegenden Seiten anbringbar als Modul. Insbesondere ist der Lufttrockner 100' und die Ventilanordnung 300 auswechselbar an die Gehäuseanordnung G anbringbar.
Wie 1 in Zusammenschau mit 2 ansatzweise zeigt, sind aufgrund der modularen Anordnung der vorgenannten Komponenten als Modul – insbesondere des Lufttrockners 100 und der Ventilanordnung 300 – die Funktionalitäten der Trocknerfunktion einerseits und der Druckluftsteuerfunktion andererseits räumlich getrennt. Die Funktionalitäten lassen sich einzeln bedarfsgerecht auslegen und gegebenenfalls auswechseln und separat durch Auswechseln ändern. Die Anordnung der Ventilanordnung (Druckluftsteuerfunktionalität) am Luftverdichter 400 hat den Vorteil, dass Abschlussdeckel und zugehörige Befestigungs- und Dichtelemente zum Verschließen einer Montageöffnung am Luftverdichter als separate Elemente entfallen können. Vielmehr lassen sich diese im Rahmen eines Flansches 301 vorliegend der Ventilanordnung 300, realisieren, nämlich indem die vorgenannten Teile der Pneumatikhauptleitung 200 in dem Flansch 301 der Ventilanordnung 300 mit einer geeigneten Formdichtung untergebracht sind. Diese Integration im Monoblock der Ventilanordnung 300 (in einer Abwandlung ggf. auch des Luftverdichters 400) führt zu einer Senkung der Strömungsgeräusche und einer Reduzierung des Montageaufwands. Darüber hinaus ist der Schwerpunkt der Druckluftversorgungsanlage 1000 am Monoblock des Luftverdichters 400 gebildet; insofern ist die Schwerpunktlage weitgehend mittig im Gesamtaggregat und führt zu einer besseren Gewichtsverteilung.
Insbesondere lässt sich der Luftverdichter 400 in besonders vorteilhafter Weise als zweistufiger Luftverdichter ausbilden. Die erforderliche pneumatische Verbindung einer ersten Verdichterstufe zu einer zweiten Verdichterstufe eines zweistufigen Verdichters lässt sich jedenfalls teilweise in dem vorgenannten Flansch 301 unterbringen. Die Luftführungen durch ein Ventilgehäusemodul 310 der Ventilgehäuseanordnung 300 lassen sich vergleichsweise einfach zum Flansch 301 und damit an die pneumatische Verbindung zwischen der ersten und zweiten Verdichterstufe 401, 402 anbinden. Der Flansch 301 kann auch mit einer Kühlfunktion versehen werden, so dass bereits die konstruktive Ausgestaltung der Flanschanbindung von Ventilanordnung 300 und Luftverdichter 400 im Hinblick auf die Kompressorfunktion, insbesondere im Hinblick auf eine zweistufige Kompressorfunktion, vorteilhaft ist. Hierdurch ist die pneumatische Verbindung der Verdichterstufen 401, 402 in den statischen Teil des Kompressors verlegt; anders ausgedrückt, aus dem bewegten Kolbentrieb herausgenommen. Dieses schafft konstruktiv die Vorraussetzung und eine einfache Möglichkeit, diese Verbindung zur Kompressoraufladung, d. h. Boostfunktion, mit einem Boostanschluss 330'' und/oder Boostventil 330 zu verbinden. Aufgrund der vorteilhaften Führung eines Entlüftungsweges, insbesondere eines Verlaufs einer Entlüftungsleitung 240, in den Monoblock des Luftverdichters 400 und/oder Motors 500 wird eine besonders großzügige und geräuscharme Entspannung des Entlüftungsvolumens möglich.
In dem pneumatischen Schaltplan eines pneumatischen Druckluftversorgungssystems 1002 mit der Druckluftversorgungsanlage 1000 der vorbeschriebenen Art und einer Pneumatikanlage 1001 in Form einer Luftfederanlage in der 1 ist auch das Verdichtergehäusemodul 400' (mit dem Motor 500 und dem Verdichter 400), das Trocknermodul 100' (des Lufttrockners 100), das Boostventilgehäusemodul 330' (mit dem Boostventil 330) und das Luftverteilmodul 301' (in Form des Flansches 301 am Ventilgehäusemodul 310') der über ein Magnetventil 320 schaltbaren Wegeventilanordnung 310 eingezeichnet. Die als Steuereinheit dienende Ventilanordnung 300 lässt sich also vergleichsweise einfach über den Flansch 301 an die anderen modularen Einheiten der Druckluftversorgungsanlage 1000 modular assemblierbar anbinden. Die Druckluftversorgungsanlage 1000 dient zum Betreiben der Pneumatikanlage 1001. Die Druckluftversorgungsanlage 1000 weist dazu eine vorerwähnte Druckluftzuführung 1 und einen Druckluftanschluss 2 zur Pneumatikanlage 1001 auf. Die Druckluftzuführung 1 ist vorliegend mit einer Luftzuführung 0, einem der Luftzuführung 0 vorgeordneten Filterelement 0.1 und einem der Luftzuführung 0 nachgeordneten über den Motor 500 angetriebenen Luftverdichter 400 – hier ein Doppelluftverdichter mit einer ersten Verdichterstufe 401 und einer zweiten Verdichterstufe 402 – sowie einem Anschluss der Druckluftzuführung 1 gebildet, an den sich in der Pneumatikhauptleitung 200 der Lufttrockner 100 mit dem Trockenbehälter 140 anschließt.
Vorliegend ist eine erste und zweite Kammer des Lufttrockners 100 zur Bildung einer ersten Lufttrocknerstufe und einer zweiten Lufttrocknerstufe in einer Reihenschaltung in der Pneumatikhauptleitung 200 vorgesehen. Die erste und zweite Lufttrocknerstufe sind mittels eines Durchlasses zwischen den Kammern in der Pneumatikhauptleitung 200 zur Führung der Druckluftströmung DL pneumatisch verbunden. Vorliegend ist die Luftzuführung 0 und ein dieser vorgeordnetes Filterelement 0.1 mit einem Entlüftungsanschluss 3 zusammengelegt.
Gemäß der in 1 gezeigten Ausführungsform zweigt eine Zweigleitung 230 an der Druckluftzuführung 1 von der Pneumatikhauptleitung 200 ab und führt zu einer Entlüftungsleitung 240 zu einem Entlüftungsanschluss 3 und dem nachgeschalteten Filterelement 0.1. Die Pneumatikhauptleitung 200 ist die einzige pneumatische Leitung der ersten pneumatischen Verbindung, die sich bis zur Pneumatikanlage 1001 mit einer weiteren Pneumatikleitung 600 fortsetzt. Die Pneumatikhauptleitung 200 verbindet pneumatisch die Druckluftzuführung 1 und den Druckluftanschluss 2, wobei in der Pneumatikhauptleitung 200 der Lufttrockner 100 und weiter in Richtung des Druckluftanschlusses 2 ein entsperrbares Rückschlagventil 311 sowie eine erste Drossel 331 angeordnet ist. Zwischen dem pneumatisch entsperrbaren Rückschlagventil 311 und dem Druckluftanschluss 2 ist die erste Drossel 331 angeordnet. Als Teil der Wegeventilanordnung 310 ist – neben dem entsperrbaren Rückschlagventil 311 – ein steuerbares Entlüftungsventil 312 in Reihenschaltung mit einer zweiten Drossel 332 in der Entlüftungsleitung 240 angeordnet. Die Reihenanordnung aus erster Drossel 331 und pneumatisch entsperrbarem Rückschlagventil 311 ist zwischen dem Lufttrockner 100 und dem Druckluftanschluss 2 zur Pneumatikanlage 1001 in der Pneumatikhauptleitung 200 angeordnet. Die Nennweite der zweiten Drossel 332 liegt oberhalb der Nennweite der ersten Drossel 331.
Weiter weist die Druckluftversorgungsanlage 1000 die vorgenannte mit der Pneumatikhauptleitung 200 und dem Entlüftungsanschluss 3 und Filterelement 0.1 und/oder Schalldämpfer pneumatisch verbundene zweite pneumatische Verbindung auf – nämlich die vorerwähnte Entlüftungsleitung 240.
Das Entlüftungsventil 312 ist vorliegend als ein vom pneumatisch entsperrbaren Rückschlagventil 311 separates Wegeventil gebildet und in der durch die Entlüftungsleitung 240 gebildeten zweiten pneumatischen Verbindung angeordnet. Das steuerbare Entlüftungsventil 312 ist als indirekt geschaltetes Relaisventil Teil einer Ventilanordnung 300 mit einem vorerwähnten Steuerventil 320 in Form eines 3/2-Wege-Magnetventils. Das Steuerventil 320 kann mit einem über eine Steuerleitung 321 übermittelbaren Steuersignal in Form eines Spannungs- und/oder Stromsignals an die Spule 322 des Steuerventils 320 angesteuert werden. Bei Ansteuerung kann das Steuerventil 320 von der in 1 gezeigten stromlosen Stellung in eine pneumatisch geöffnete bestromte Stellung überführt werden; in dieser Stellung ist ein Steuerdruck über eine pneumatische Steuerleitung 250 aus der Pneumatikhauptleitung 200 zur pneumatischen Steuerung des steuerbaren Entlüftungsventils 312 als Relaisventil weitergegeben. In der stromlosen Stellung ist die Pneumatikhauptleitung 200 mit dem entsperrbaren Rückschlagventil 311 geschlossen. Das steuerbare Entlüftungsventil 312 ist vorliegend zusätzlich mit einer Druckbegrenzung 313 versehen. Die Druckbegrenzung 313 greift über eine pneumatische Steuerleitung vor dem Entlüftungsventil 312 – konkret zwischen Zweigleitung 230 und Entlüftungsventil 312 – einen Druck ab, welcher bei Übersteigen eines Schwelldrucks den Kolben 314 des Entlüftungsventils 312 gegen die Kraft einer einstellbaren Feder 315 vom Ventilsitz abhebt – also das steuerbare Entlüftungsventil 312 auch ohne Ansteuerung über das Steuerventil 320 in die geöffnete Stellung bringt.
Auf diese Weise wird vermieden, dass ein ungewollt zu hoher Druck im pneumatischen System 1000 entsteht.
Prinzipiell beaufschlagt die Summe der druckbelasteten Ringflächen eines Stufenkolbens, insbesondere vorliegend des Relaiskolbens 360 und/oder Dichtungsträgers 350, – insbesondere gemessen von einem Wirkdurchmesser des Entlüftungsventils bis etwa zu einem in 2 gezeigten Durchmesser D2 von etwa 15 mm – beim Fördervorgang den Kolben in Öffnungsrichtung gegen die Rückstellfeder; dadurch ist eine Überdruckfunktion gegeben. Diese ist jedoch nicht nur von der Größe der Ringflächen und der entgegen wirkenden Federkraft abhängig, sondern auch stark von den Reibkräften der diversen in 2 gezeigten Dichtelemente. Daher ist die Streuung sehr groß, z. B. auch von Fettung, Betriebstemperatur etc. abhängig. Daher hat es sich als vorteilhaft erwiesen eine DBV-Funktion (Druckbegrenzungsventil-Funktion) über den 3/2-Entlüftungsmagneten vorzusehen.
Das Steuerventil 320 trennt im vorliegend geschlossenen Zustand die Steuerleitung 250 und ist über eine weitere Entlüftungsleitung 260 mit der Entlüftungsleitung 240 zum Entlüftungsanschluss 3 pneumatisch verbunden. Mit anderen Worten ist ein zwischen Wegeventilanordnung 310, insbesondere Entlüftungsventil 312, und Steuerventil 320 liegender Leitungsabschnitt 251 der Steuerleitung 250 bei der in 2 gezeigten geschlossenen Stellung des Steuerventils 320 mit der weiteren Entlüftungsleitung 260 zwischen Steuerventil 320 und Entlüftungsanschluss 3 verbunden. Die weitere Entlüftungsleitung 260 schließt dazu im weiteren Zweiganschluss 261 an die weitere Entlüftungsleitung 240 an. Die Zweigleitung 230 und die weitere Entlüftungsleitung 240 führt über den Zweiganschluss 261 zum Entlüftungsanschluss 3.
Über das Steuerventil 320 kann bei Anstehen eines von der Pneumatikhauptleitung 200 oder von der weiteren Pneumatikleitung 600 über die pneumatische Steuerleitung 250 abgeleiteten Steuerdrucks das Entlüftungsventil 312 unter Druckbeaufschlagung des Kolbens 314 geöffnet werden. Das Überführen des Steuerventils 320 in den geöffneten Zustand führt nicht nur zum Öffnen des Entlüftungsventils 312, sondern auch zum Entsperren des entsperrbaren Rückschlagventils 311. Mit anderen Worten dient das Steuerventil 320 der Magnetventilanordnung 300 zur Ansteuerung des separat vom Rückschlagventil 311 vorgesehenen Entlüftungsventils 312 als auch des Rückschlagventils 311. Dies führt zu einem beidseitigen pneumatischen Öffnen des Lufttrockners 100 bei Überführung des Steuerventils 320 in die geöffnete Stellung. Diese weitere durch die Druckluftversorgungsanlage 1000 einnehmbare Betriebsstellung kann im Betrieb zum Entlüften der Pneumatikanlage 1001 und gleichzeitig zum Regenerieren der Lufttrockner 100 genutzt werden.
Die in 1 gezeigte Betriebsstellung der Druckluftversorgungsanlage 1000 dient unter Durchfluss des Rückschlagventils 311 in Durchlassrichtung vor allem zum Befüllen der Pneumatikanlage 1001 über die Pneumatikhauptleitung 200 sowie die weitere Pneumatikleitung 600.
Die Pneumatikanlage 1001 der 1 in Form einer Luftfederanlage weist in diesem Fall eine Anzahl von vier sogenannten Bälgen 1011, 1012, 1013, 1014 auf, die jeweils einem Rad eines nicht näher dargestellten Pkw-Fahrzeugs zugeordnet sind und eine Luftfeder des Fahrzeugs bilden. Des Weiteren weist die Luftfederanlage einen Speicher 1015 zur Speicherung schnellverfügbarer Druckluft für die Bälge 1011, 1012, 1013, 1014 auf. Jenen Bälgen 1011 bis 1014 sind in jeweils einer von einer Galerie 610 abgehenden Federzweigleitung 601, 602, 603, 604 jeweils ein Magnetventil 1111, 1112, 1113, 1114 vorgeordnet, welches jeweils als Niveauregelventil zum Öffnen oder Schließen einer mit einem Balg 1011 bis 1014 gebildeten Luftfeder dient. Die Magnetventile 1111 bis 1114 in den Federzweigleitungen 601 bis 604 sind als 2/2-Wegeventile ausgebildet. Einem Speicher 1015 ist in einer Speicherzweigleitung 605 ein Magnetventil 1115 in Form eines weiteren 2/2-Wegeventils als Speicherventil vorgeordnet. Die Magnetventile 1011 bis 1014 sind mittels der Feder- und Speicherzweigleitungen 601 bis 604 bzw. 605 an eine gemeinsame Sammelleitung, nämlich die vorbezeichnete Galerie 610 und dann an die weitere Pneumatikleitung 600, angeschlossen. Die Galerie 610 ist so über die Pneumatikleitung 600 an den Druckluftanschluss 2 der Druckluftversorgungsanlage 1000 pneumatisch angeschlossen. Vorliegend sind die Magnetventile 1111 bis 1115 in einem Ventilblock 1010 mit fünf Ventilen angeordnet. Die Magnetventile sind in 1 in einem stromlosen Zustand gezeigt – dabei sind die Magnetventile 1111 bis 1115 als stromlos geschlossene Magnetventile gebildet. Andere, hier nicht gezeigte abgewandelte Ausführungsformen können eine andere Anordnung der Magnetventile realisieren – es können auch weniger Magnetventile im Rahmen des Ventilblocks 1010 genutzt werden.
Zum Befüllen der Pneumatikanlage 1001 werden die den Bälgen 1011 bis 1014 vorgeordneten Magnetventile 1111 bis 1114 und/oder das dem Speicher 1015 vorgeordnete Magnetventil 1115 in eine geöffnete Stellung gebracht. Gleichwohl ist bei geschlossener Stellung der Magnetventile 1111 bis 1114 bzw. 1115 in der Pneumatikanlage 1001 – aufgrund des vorliegend nicht entsperrten Rückschlagventils 311 – eine Betriebsstellung der Pneumatikanlage 1001 entkoppelt von der Druckluftversorgungsanlage 1000 möglich. Mit anderen Worten kann ein Querschalten von Bälgen 1011 bis 1015 (z. B. im Off-Road-Betrieb eines Fahrzeugs) ein Befüllen der Bälge 1011 bis 1015 aus dem Speicher 1015 oder eine Druckmessung in der Pneumatikanlage 1001 über die Galerie 610 vorgenommen werden, ohne dass die Druckluftversorgungsanlage 1000 druckbeaufschlagt wird. Insbesondere wird der Lufttrockner 100 aufgrund des vom Druckluftanschluss 2 zur Druckluftzuführung 1 gesperrten Rückschlagventils 311 und des geschlossenen Steuerventils 320 vor unnötiger Beaufschlagung mit Druckluft geschützt. In vorteilhafter Weise ist eine Beaufschlagung der Lufttrockner 100 mit Druckluft nicht bei jeder Betriebsstellung der Pneumatikanlage 1001 vorteilhaft. Vielmehr ist es für eine effektive und schnelle Regeneration der Lufttrockneranlage 100 vorteilhaft, wenn diese ausschließlich im Falle einer Entlüftung der Pneumatikanlage 1001 vom Druckluftanschluss 2 zur Druckluftzuführung 1 vorgenommen wird; dann mit entsperrtem Rückschlagventil 311. Dazu wird – wie oben erläutert – das Steuerventil 320 in eine geöffnete Schaltstellung gebracht, so dass sowohl das Entlüftungsventil 312 geöffnet als auch das Rückschlagventil 311 entsperrt wird. Eine Entlüftung der Pneumatikanlage 1001 kann über die erste Drossel 331, das entsperrte Rückschlagventil 311 unter Regeneration der Lufttrockner 100 sowie anschließend über die zweite Drossel 332 und das geöffnete Entlüftungsventil 312 zum Entlüftungsanschluss 3 erfolgen.
Anders ausgedrückt ist zur gleichzeitigen entsperrten Betätigung des Rückschlagventils 311 und zum öffnenden Betätigen des Entlüftungsventils 312 ein vom Steuerventil 320 pneumatisch ansteuerbarer Steuerkolben 314 vorgesehen.
Der Steuerkolben 314 ist vorliegend als ein aus 1 näher beschriebener gestufter Relaiskolben 340 ausgeführt. 2 zeigt dazu in einer Schnittansicht die zuvor erwähnte Wegeventilanordnung 310 als Teil der Ventilanordnung 300 im Ventilgehäusemodul 310' mit angeschlossenem Boostventilgehäuse 330' und dem Luftverteilmodul 301' in Form des Flansches 301. Das Boostventilgehäuse 330' eignet sich insbesondere als Doppelventilgehäuse, in das zwei Magnetventile integriert sind; das hier beispielhaft beschriebene Boostventil 330 stellt insofern nur eine Option dar. Das Ventilgehäusemodul 310 weist eine dem Flansch 301 gegenüberliegende Stufenbohrung 701 auf. In der Stufenbohrung 701 ist zur Bildung einer Ventilkombination 700 aus Rückschlagventil 311 und Entlüftungsventil 312 – also praktisch umfassend die Wegeventilanordnung 310 der 1 – der gestufte Relaiskolben 340 druckaktuierbar beweglich angeordnet. Das Entlüftungsventil 311 ist in der konstruktiven Ausführung vorliegend als Entlüftungsventil 711 bezeichnet. Das Rückschlagventil ist in der hier vorliegenden konstruktiven Ausführung als Rückschlagventil 712 der Ventilkombination 700 bezeichnet. Der gestufte Relaiskolben 340 ist vorliegend mittels der als Rückstellfeder 715 bezeichneten Feder 315 der 1 auf den Ventilsitz des Entlüftungsventils 711 gedrückt. Die Rückstellfeder wirkt mit der Rückstellkraft somit eine Dichtkraft für das als Kegelventil ausgeführte Entlüftungsventil 711 und vorliegend auch eine Restdruckbegrenzung.
Vorzugsweise ist dazu eine Federkraft der Rückstellfeder 715 so groß, dass eine Gesamtkraft entsprechend Reibkräften, wie z. B. aus den Dichtelementen und dem entsperrbaren Rückschlagventil, sowie Dichtkraft für das Entlüftungsventil 311 und Kraftanteil für die Restdruckbegrenzung aufgebracht wird. Gleichzeitig kann diese Gesamtkraft auch die Druckanteile der Ringflächen der Stufenbohrungen bei Fördern abstützen. Anderenfalls besteht die Gefahr, dass der Relaiskolben beim Fördern im hohen Druckbereich, z. B. beim Speicherfüllen, öffnet. Hierzu sind bevorzugt die einzelnen Ringflächen des Stufenkolbens möglichst klein gehalten. Hier hilft auch die gewählte Ventilanordnung mit Entlüftungsventil im kleinsten Stufensprung des Relaiskolbens. Dadurch ist die Fläche über dem Entlüftungssitz praktisch drucklos, wie die Relaiskolben-Unterseite.
Im Einzelnen weist die Stufenbohrung 701 vorliegend eine Abfolge von aufeinanderfolgenden Querschnitten Q1, Q2, Q3 entlang einer mit Z bezeichneten Ventilachse der Ventilkombination 700 auf. Dabei ist der erste Querschnitt Q1 größer als der zweite Querschnitt Q2 und dieser wiederum größer als der dritte Querschnitt Q3, d. h. entlang der Ventilachse Z sind in der Stufenbohrung 701 jeweils verjüngte Querschnittmaße der Querschnitte Q1, Q2, Q3 gebildet. Konkret ist darüber hinaus ein vierter Querschnitt Q4 vorgesehen, der das kleinste Querschnittmaß hat, d. h. ein Querschnittmaß hat, das noch unterhalb des Querschnittmaßes des dritten Querschnitts Q3 liegt. Außerdem ist die Stufenbohrung 701 vorliegend mit einem Querschnitt Q0 versehen, der ein größtes Querschnittmaß hat, d. h. dessen Querschnittmaß noch oberhalb des Querschnittmaßes des ersten Querschnitts Q1 liegt. Damit ist die Stufenbohrung 701 mit einem Kolbenrückstellfederkammer-Bohrabschnitt 701.0 sowie einem ersten Bohrabschnitt 701.1, einem zweiten Bohrabschnitt 701.2 und einem dritten Bohrabschnitt 701.3 sowie einem vierten Bohrabschnitt 701.4 ausgeführt; diesen Bohrabschnitten sind die Querschnitte Q0 bis Q4 zugeordnet.
In der so gebildeten Stufenbohrung 701 ist der gestufte Relaiskolben 340 eingepasst. Der Stufenkolben 340 weist wiederum eine passgenau auf die Querschnitte Q1, Q2, Q3 ausgelegte Abfolge von aufeinanderfolgenden Abschnitten 340.1, 340.2 und 340.3 entlang der Ventilachse Z – entsprechend mit jeweils verjüngtem Querschnittmaß – auf. Ein Kolbenkopf 341 dient dabei als Anschlag für die Rückstellfeder 715 und ist einstückig mit den Abschnitten 340.1, 340.2 und 340.3 des gestuften Relaiskolbens 340 gebildet.
Die Einpassung des gestuften Relaiskolbens 340 erfolgt vorliegend dadurch, dass der Kolbenkopf 341 mit der Rückstellfeder 715 im Kolbenrückstellfederkammer-Bohrabschnitt 701.0 angeordnet ist, während die weiteren Abschnitte 340.1, 340.2 und 340.3 des gestuften Relaiskolbens 340 den Abschnitten 701.1, 701.2, 701.3 der Stufenbohrung 701 zugeordnet und darin angeordnet sind. Der weitere Abschnitt 701.4 der Stufenbohrung 701 ist nicht ausgefüllt und bleibt als Anschlussbohrung frei. Als Stichkanäle sind an die Stufenbohrung 701 über jeweils einen Ventilanschluss A, B, C, D senkrecht zur Stufenbohrung 701 verlaufende Leitungsabschnitte 240A, 240B, 200C, 200D der Pneumatikhauptleitung 200 und Entlüftungsleitung 240 angeschlossen. Vorliegend ist dem ersten Abschnitt 701.1 mit Querschnitt Q1 ein erster Ventilanschluss A und ein dem zugeordneter Leitungsabschnitt 240A der Entlüftungsleitung 240 zugeordnet. Ein dem zweiten Abschnitt 701.2 mit Querschnitt Q2 zugeordneter Ventilanschluss B und Leitungsabschnitt 240B der Entlüftungsleitung 240 ist daneben angeordnet. Ein weiterer dem Abschnitt 701.3 mit Querschnitt Q3 zugeordneter Anschluss C mit Leitungsabschnitt 200C der Pneumatikhauptleitung ist daneben angeordnet. Ein weiterer Ventilanschluss D mit Leitungsabschnitt 200D ist dem Abschnitt 701.4 mit Querschnitt Q4 zugeordnet. Die Leitungsabschnitte 240A, 240B, 200C, 200D führen zu einer nicht näher dargestellten Schnittstellenanordnung in einem Flansch 301 der Ventilanordnung 300.
Vorliegend ist der Querschnitt Q0 mit einem Durchmesser von etwa 35 mm, vorzugsweise zwischen 30 bis 40 mm ausgeführt. Der Querschnitt Q1 ist mit einem Durchmesser von etwa 15 mm, vorzugsweise zwischen 10 bis 20 mm ausgeführt. Der Querschnitt Q2 ist mit einem Durchmesser von etwa 14 mm, vorzugsweise zwischen 0 bis 10 mm ausgeführt. Der Querschnitt Q3 ist mit einem Durchmesser von etwa 13 mm, vorzugsweise zwischen 0 bis 10 mm ausgeführt. Der Querschnitt Q4 ist mit einem Durchmesser von etwa 8.2 mm, vorzugsweise zwischen 5 bis 15 mm ausgeführt. Ganz allgemein sollte die Durchmesserstufe von Q1 nach Q2 etwa so groß sein, dass das schaltende Dichtelement (wie z. B. das erwähnte Lippenventil, oder ein alternativer O-Ring) einen entsprechenden Querschnitt freigeben kann, insbesondere nicht durch die Anschlussbohrung 240A bei Montage geschädigt wird. Gleiches gilt für die nachfolgenden Querschnitte.
Im Übergang vom Abschnitt 701.3 zum Abschnitt 701.4 ist zur Bildung eines Ventilsitzes ein Ventilkegel mit einer Anfasung bei etwa 120°C gebildet. An diesen Ansatz schlägt eine Ventildichtung 751 des Entlüftungsventils 711 an. Der Ventilanschluss C und der Ventilanschluss B ist über eine Ventildichtung 752 und eine als O-Ring gebildete Ventildichtung 753 voneinander getrennt. Zwischen den Ventildichtungen 753 und 752 ist eine ringförmige Steuerkammer zum Anschluss einer Steuerleitung 251 und einer Entlüftungsleitung 313 gebildet. Die Ventildichtung 752 bildet vorliegend die Dichtung des entsperrbaren Rückschlagventils 712 aus und kann als O-Ring oder Lippenring gebildet sein. Des Weiteren ist der Anschluss A über eine als O-Ring gebildete Ringdichtung 754 gegen die Kolbenrückstellfederkammer 701.0 mit Querschnitt Q0 abgedichtet.
Es sind unterschiedliche Ausführungsformen für das entsperrbare Rückschlagventil möglich. Eine erste Lösung nutzt ein Lippenventil. Dieses sperrt bei unbetätigtem Relaiskolben Anschluss B (d. h. die Galerie) nach Anschluss A (d. h. Trocknerausgang). Beim Fördern öffnet die Lippe den Durchgang von A nach B. Eine zweite Lösung nutzt einen O-Ring (insbesondere für ein schaltbares Ventil) und ein zusätzliches Lamellenrückschlagventil in einem Bypass, z. B. einer Bypass-Leitung.
Bei in unbetätigtem Zustand des als Steuerkolben wirkenden gestuften Relaiskolbens 711 sperrt das Rückschlagventil 712 und das Entlüftungsventil 711. Der Ventilanschluss C ist gegenüber dem Ventilanschluss D geschlossen. Ebenso ist der Ventilanschluss B gegenüber dem Ventilanschluss A geschlossen; d. h. Absperren der Galerie/Rückschlagventil schließt; A nach B überströmt das Rückschlagventil beim Fördervorgang. Die weitere Kolbendichtung 755 dichtet den äußeren Kolbendurchmesser gegen einen Schaltdruck von 0 bis 21 bar ab. Die Rückstellfeder 715 erzeugt eine Anpresskraft für die Ventildichtung 751 am Entlüftungsventil 711. Es kann der Druckluftanschluss 2 mit Druckluft befüllt werden über den Ventilanschluss C. Ventilanschluss D ist ein Entlüftungsanschluss, insbesondere verbunden mit Drossel 331 und 0.1 und 0/3.
Alle Dichtungen 751 bis 755 sind vorliegend in Nuten eines Dichtungsträgers 350 gehalten. Der gestufte Relaiskolben 340 durchsetzt den Dichtungsträger 350 mittig und der Dichtungsträger 350 wird mit dem gestuften Relaiskolben 340 bewegt.
Ist der Steueranschluss über die Steuerleitung 250 und 251 druckbeaufschlagt, so dass sich der gestufte Relaiskolben 340 mit dem Dichtungsträger 350 nach unten gegen die Rückstellkraft der Rückstellfeder 715 bewegt ist sowohl der Ventilanschluss C gegen den Ventilanschluss D als auch der Ventilanschluss B zum Ventilanschluss A freigegeben. Das Rückschlagventil 311 ist damit entsperrt. In dieser Stellung kann die Galerie 600 der Pneumatikanlage 1001 über den Druckluftanschluss 2 die Pneumatikleitung 200 und dann über den Ventilanschluss C zum Ventilanschluss D – d. h. weiter über den Lufttrockner 100 sowie die Entlüftungsleitung 240 und die ebenfalls offenen Ventilanschlüsse B – A entlüftet werden. Der Steueranschluss beaufschlagt die Ringfläche (z. B. Durchmesser 15 mm zu Durchmesser 35 mm) mit dem Steuerdruck vom 3/2-Magnetventil 320. Wenn der Steuerdruck größer ist als die Kraft der Feder 715 und die Summe der Reibung der Kolbendichtelemente, wird der Kolben geschaltet.
3 zeigt in Abwandlung zur Ausführungsform der 2 ein Ventilgehäusemodul 310 mit einer Wegeventilanordnung 310, nämlich dem Entlüftungsventil 711 und dem Rückschlagventil 712, – letzteres im Rahmen des Ventils 903 – und mit einem Steuerkolben 314 in Form eines Stufenkolbens 360 zur Bildung eines beweglichen Ventilkörpers.
Im Rahmen der hier in 3 gezeigten Ausführungsform sind bevorzugt das ringförmige Dichtungselement 900 zur Bildung des Ventils 903 anstelle der am Trennsitz vorgezeigten Ventildichtung 752 der 2 realisiert. Im Übrigen sind für gleiche oder ähnliche Teile oder Teile gleicher oder ähnlicher Funktionen vorliegend der Einfachheit halber gleiche Bezugszeichen verwendet. Eine abgewandelte Position und Gestaltung der ersten und zweiten Drossel 331, 332 der 2, insbesondere der Nennweite derselben, ist nach Maßgabe einer vorteilhaften Gestaltung von Strömungsverhältnissen, wie Strömungsgeschwindigkeiten oder Drücke, möglich. Insbesondere kann dies in Bezug auf eine Regeneration des Lufttrockners 100 und einer Integrationsmöglichkeit der ersten und zweiten Drossel erfolgen. Beispielsweise lassen sich die erste und zweite Drossel auch in einem Öffnungsquerschnitt der in 3 gezeigten Leitungsabschnitte 240A, 240B, 200C, 200D mit geeigneten Nennweiten in einem verjüngten Querschnitt der Leitungsabschnitte 240A, 240B, 200C, 200D realisieren.
Der zuvor in 2 gezeigte Relaiskolben 340 im Dichtungsträger 350 kann nunmehr vereinfacht als hier gezeigter Stufenkolben 360 gebildet sein, der eine Ventilnut 370 zur Aufnahme des ringförmigen Dichtungselements 900 aufweist. Im Übrigen übernimmt der Stufenkolben 360 auch die im Zusammenhang mit dem Relaiskolben 340 und dem Dichtungsträger 350 erläuterte Funktionalität der Ausführungsform in 2. Der Stufenkolben 360 in 3 übernimmt auch die Funktion des in Bezug auf 2 nicht näher beschriebenen Rückschlagventils 712, das vorliegend mittels dem Dichtungselement 900 im Ventil 903 realisiert ist. In Bezug auf gleiche Bezugszeichen wird auf die vorherige Beschreibung verwiesen. Auch die in 3 gezeigte Wegeventilanordnung 310 ermöglicht ein Absperren der Galerie 610 zum Lufttrockner 100 entgegen einer Förderrichtung des pneumatischen Druckmittels. Auch ein Entsperren beim Entlüftungsvorgang, z. B. zum Entlüften der Bälge, ist möglich.
Darüber hinaus ist mit vergleichsweise geringem Steuerdruck ein Überströmen der Sperrfunktion beim Fördern unter Mitwirkung des ringförmigen Dichtungselements 900 möglich. Konzeptionell verbindet das ringförmige Dichtungselement die Konstruktion eines O-Rings mit einem Lippenring in einem einstückigen Element zur Bildung des Ventils 903. Kurz gesagt unterstützt die am Dichtungselement 900 erkennbare O-Ring-Geometrie 901 auf der Außenseite die anhand von 2 erläuterte Schaltfunktion bei einer Bewegung des Stufenkolbens 360 in der Stufenbohrung und die Lippengeometrie 902 auf der Ringinnenseite eine Überström- bzw. Rückschlagventilfunktion; dies optional anstatt der in 2 erläuterten Rückschlagventilfunktion.
Die hier dargestellte Weiterbildung hat erkannt, dass ein O-Ring der 2 zwar für eine Schaltfunktion mit Nutzen geeignet ist; es wird jedoch ein weiteres Ventil als symbolisch gezeigtes Rückschlagventil 712 der 2 für die Überström- bzw. Rückschlagventilfunktion benötigt. Um dadurch hervorgerufene Mehrkosten für Teile und deren Montage, wie Kugelfeder und Abschlusselemente im Kolben zu vermeiden, eignet sich das im Folgenden erläuterte ringförmige Dichtungselement 900.
Außerdem wurde erkannt, dass ein anhand von 2 erläuterter Lippenring hinsichtlich seiner Schaltfunktionseignung noch verbessert werden kann. Denn es besteht die Gefahr, dass eine Lippe eines allein vorgesehenen Lippenrings im Schaltmoment umklappt.
Die im Dichtungselement 900 realisierte kombinierte Geometrie einer Konstruktion von O-Ring-Geometrie 901 und Lippenring-Geometrie 902 in einem einzigen Element führt sowohl eine Schaltfunktion am Ringkopf als auch eine Rückschlagfunktion am Lippenring aus. Dies wird anhand der weiteren 4 bis 9 im Einzelnen grundsätzlich und unter Hinweis auf vorteilhafte Abwandlungen der Ausführungsform erläutert.
Vorteilhafte Abwandlungen der Ausführungsform können insbesondere die Ausbildung des Dichtungselements 900 selbst betreffen; beispielsweise kann eine Schaltfunktion bzw. Dichtfunktion einerseits am Ringkopf aufgrund der O-Ring-Geometrie 901 und andererseits aufgrund der Lippengeometrie 902 in axialer Richtung vertauscht werden. Dies kann beispielsweise vorteilhaft sein, wenn z. B. die Leitungsabschnitte 240A, 240B vertauscht sind; dann kann das Dichtungselement 900 in umgedrehter Richtung (d. h. mit der Lippengeometrie 902 in der 3 nach unten) verbaut werden. Eine Änderung der Anordnung der Leitungsabschnitte 240A, 240B kann sich als angemessen erweisen, wenn sich dadurch eine geänderte Druckrichtung ergibt, welche eine Ventildichtung 751, 752, 753, 754 und/oder das Dichtungselement 900 vorteilhafter, insbesondere schonender beansprucht; insbesondere kann dadurch vermieden werden, dass sich eine Ventildichtung 751, 752, 753, 754 und/oder das Dichtungselement 900 von einem Dichtungssitz entfernt.
Auch kann die Anordnung des ersten Umfangsabschnitt als außenradialer Umfangsabschnitt 910 und des zweiten Umfangsabschnittes als innenradialer Umfangsabschnitt 920 erfolgen (wie in der vorliegenden Ausführungsform gezeigt) oder – umgekehrt in einer Abwandlung – die Anordnung des ersten Umfangsabschnitt als innenradialer Umfangsabschnitt und des zweiten Umfangsabschnittes als außenradialer Umfangsabschnitt. Entsprechend kann der erste Dichtungsabschnitt ein äußerer Dichtungsabschnitt 910D und der zweite Dichtungsabschnitt ein innerer Dichtungsabschnitt 920D sein (wie in der vorliegenden Ausführungsform gezeigt) oder umgekehrt. Unabhängig davon ist zu verstehen, dass das hier dargestellte ringförmige Dichtungselement auch in anderen, hier nicht näher erläuterten Ventilen oder Ventilanordnungen eingesetzt werden kann. Dazu kann die bevorzugte Kombination einer Schaltfunktion bzw. Dichtfunktion einerseits am Ringkopf aufgrund der O-Ring-Geometrie 901 und andererseits die aufgrund der Lippengeometrie 902 vorgesehene Überström-/Rückschlagventilfunktion vorteilhaft zum Einsatz kommen. Insofern sind die weiteren Erläuterungen beispielhaft zu verstehen und geben gleichwohl die besonders bevorzugte Eignung des Dichtungselements 900 im Rahmen der in 1 beschriebenen Druckluftversorgungsanlage 1000 wieder; nämlich zur Realisierung des Steuerkolbens 314.
4 zeigt das Detail X der 3 in vergrößerter Darstellung, nämlich den Stufenkolben 360 mit einer in Bezug auf den Stufenkolben 360 außenliegenden Ventilnut 370, welche das Gehäuse des Stufenkolbens 360 am Außenumfang ringförmig umgibt. In der Ventilnut 370 ist das ringförmige Dichtungselement 900 eingebracht und liegt im Bereich der Lippengeometrie 902 an einer Ventilnutdichtseite 373 an und liegt im Bereich einer O-Ring-Geometrie 901 an einer Trennsitzdichtseite 374 an. Die Trennsitzdichtseite 374 ist dabei an der Innenoberfläche des Ventilgehäusemoduls 310' gegenüber der Ventilnutdichtseite 373 am Stufenkolben 360 gebildet.
Das ringförmige Dichtungselement 900 weist im Einzelnen einen außenradialen Umfangsabschnitt 910 und einen innenradialen Umfangsabschnitt 920 auf. Diese erstrecken sich beidseitig einer axial ausgerichteten und dem Dichtungselement zugeordneten bzw. einbeschriebenen Umfangsfläche UA, die im Wesentlichen konzentrisch als Zylinderfläche zur Ventilachse Z ausgerichtet ist. Im vorliegenden Fall verläuft die Umfangsfläche UA durch einen Nutgrund 931, wobei der Nutgrund 931 den Scheitelpunkt einer Nut 930 markiert, welche einen ersten Ringschenkel 911 des außenradialen Umfangsabschnitts 910 und einen zweiten Ringschenkel 921 eines innenradialen Umfangsabschnitts an deren ersten Enden 911E, 921E beabstandet. An ihrem jeweils zweiten Ende 911A bzw. 921A geht der erste und zweite Ringschenkel 911, 921 einstückig in einen Ringkopf 940 über.
Der Ringkopf 940 bildet eine im Wesentlichen auf der axial ausgerichteten Umfangsfläche UA angeordnete Wulstdichtung, die bei der vorliegenden Ausführungsform in etwa einer O-Ring-Dichtung gleicht; dazu ist die vorbezeichnete O-Ring-Geometrie 901 zur Trennsitzdichtseite 374 ausgebildet. Der zweite Ringschenkel 920 bildet eine im Wesentlichen axial entlang der Umfangsfläche UA ausgerichtete Lippdichtung zur vorbezeichneten Ventilnutdichtseite 373, nämlich im Bereich der Lippengeometrie 902.
Insgesamt ist ein äußerer Dichtungsabschnitt 910D des außenradialen Umfangsabschnitts 910 am Ringkopf 940 angeordnet und ein innerer Dichtungsabschnitt 920D des innenradialen Umfangsabschnitts 920 am zweiten Ringschenkel 921 angeordnet. Vorliegend handelt es sich bei dem äußeren Dichtungsabschnitt 910D um den einzigen Dichtungsabschnitt des außenradialen Umfangsabschnitts 910 nur am Ringkopf 940. Bei dem inneren Dichtungsabschnitt 920D handelt es sich um den einzigen inneren Dichtungsabschnitt des innenradialen Umfangsabschnitts 920 nur am zweiten Ringschenkel 921. Der äußere und der innere Dichtungsabschnitt 910D, 920D liegt in etwa auf einer durch einen Nutgrund 931 der Ringnut 930 verlaufenden Schnittdiagonalen SD; die entsprechenden Lagepunkte auf der Diagonalen SD sind mit SD0, SD1 und SD2 bezeichnet.
Der äußere Dichtungsabschnitt 910D ist vorliegend für eine dynamische Abdichtung am Ringkopf 940 ausgebildet, während der innere Dichtungsabschnitt 920D für eine statische Abdichtung am zweiten Ringschenkel 920 ausgebildet ist. Dagegen dient der erste Ringschenkel 911 zur Ausbildung einer Ringstütze, wobei der erste Ringschenkel 911 im Vergleich zum zweiten Ringschenkel 921 stabiler und insbesondere weniger flexibel ausgebildet ist.
Wie aus 5 ersichtlich ist, weist der Ringkopf 940 auf einer dem äußeren Dichtungsabschnitt 910D horizontal gegenüberliegenden innenradialen Umfangsseite umfänglich angeordnete Ausnehmungen 940A auf, welche eine vorteilhafte Luftführung von Druckluft auf eine Vorderseite des Dichtelements 900, d. h. in Durchlassrichtung einer Rückschlagfunktionalität, unterstützt. Insbesondere erfolgt damit keine Abdichtung auf einer innenradialen Umfangsseite des Ringkopfes 940. Vielmehr lässt sich ein Querschnitt der Ausnehmungen 940L, zum Beispiel mit einem Durchmesser größer als 1,7 mm, auslegen, um eine Trocknersteuerdüse im Förderpfad der Druckluft zur Verfügung zu stellen. Die bevorzugte Auslegung der Ausnehmung als Trocknersteuerdüse mit geeigneter Nennweite, insbesondere einem Durchmesser oberhalb von 1,7 mm, ist einer vorteilhaften Gestaltung einer Druckwechselamplitude am Lufttrockner zuträglich. Unabhängig davon kann die O-Geometrie 901 in etwa wie eine Rundschnur mit wulstartigem – bzw. hier konkret in einem etwa kreisförmigen – Querschnitt ausgelegt werden.
In den 7A, 7B und aus einer anderen Perspektive in 8 ist für abgewandelte Dichtungselemente 900A, 900B, 900C gezeigt, dass die Ausnehmungen 940L am Ringkopf 940 in einer ersten Ausführungsform 940L1 mit in etwa U-förmigem Querschnitt und abgerundeten Ecken und in einer zweiten Ausführungsform 940L2 mit in etwa halbkreis-förmigem Querschnitt und in einer dritten Ausführungsform 940L3 wiederum mit in etwa U-förmigem Querschnitt gebildet sein können. Zusätzlich oder alternativ zu den Ausnehmungen kann auch die Oberfläche des Stufenkolbens 360 im Bereich der Ventilnut 370 gegenüber dem Ringkopf mit Aussparungen wie Nuten versehen sein oder es können Rippen angebracht sein, die den Ringkopf teilweise beabstanden.
Der Ringkopf 940 weist in einer aus 5 ersichtlichen Weise an einem innenradialen Umfangsabschnitt 920 vorliegend sechs symmetrisch verteilte, umfänglich angeordnete Ausnehmungen 940L auf. Wie aus 5 weiter ersichtlich ist, ist der erste Ringschenkel 911 vorliegend durch vier symmetrisch verteilte Ausnehmungen 911L in Segmente 911S teilweise segmentiert, während der zweite Ringschenkel 921 als Vollring 921R gebildet ist. Die Segmente 911S sind in 8 nochmals perspektivisch gezeigt. Diese auch als Stützsegmente bezeichneten Segmente 911S sind also auf der der Druckförderrichtung entgegenliegenden Seite des Ringquerschnitts des Dichtelements 900 angeordnet und dienen zur Abstützung des Dichtelements 900 beim Fördern Druckluft und zur Schaffung von Bewegungsfreiraum für den zweiten Ringschenkel 921, welcher im Bereich des Dichtungsabschnitts 920D die Funktion einer Dichtlippe erfüllt. Außerdem lassen die vorgenannten Ausnehmungen 911L ausreichend Freiraum zum Durchtritt von Druckluft, halten also den Strömungswiderstand vergleichsweise gering.
Wie aus 5 weiter ersichtlich ist, ist der erste Ringschenkel 911 mit einer ersten Dicke D1 versehen, welche größer ist als eine zweite Dicke D2 des zweiten Ringschenkels 921 ist. Auch ist eine vom Nutgrund 931 gemessene erste Länge L1 des ersten Ringschenkels 911 größer als eine vom Nutgrund 931 der Ringnut 930 gemessene zweite Länge L2 des zweiten Ringschenkels 921. Der erste Ringschenkel 911 ist damit voluminöser und insgesamt stabiler als der zweite Ringschenkel 921.
Wie aus 6A ersichtlich ist, weist der Ringkopf 940 angeformte Stützhöcker 942 auf einer der Ringnut 930 an deren Innenseite, d. h. am Nutgrund 931, in etwa axial gegenüberliegenden Außenseite 941 auf. Das Dichtelement 900 ist damit in axialer Richtung entlang einer Umfangsfläche UA besonders zuverlässig in der Ventilnut 370 festgesetzt. In einer auf das Dichtelement 900 abgestimmten Weise weist die Ventilnut 370 eine erste Anschlagwand 371 zum Anschlag des Ringkopfes 940 an dessen Außenseite 941 – insbesondere der Stützhöcker 942 – auf. Weiter weist die Ventilnut 370 eine zweite Anschlagwand 372 zum Anschlag des ersten Ringschenkels 911 an dessen Stirnseite auf. Bei einer Bewegung des Stufenkolbens 360 (oder in einer anderen Ausführungsform eines sonstigen Ventilkörpers) in axialer Richtung Z ist das Dichtelement 900 zuverlässig in der Ventilnut 370 sowohl unten (durch Anschlag an der ersten Anschlagwand 371) als auch oben (durch Anschlag an der zweiten Anschlagwand 372) festgelegt bzw. hat in axialer Richtung nur eine geringe Bewegungsfreiheit. Dies kommt einer verbesserten Dichtwirkung – am äußeren Dichtungsabschnitt 910D und inneren Dichtungsabschnitt 920D bzw. der zugeordneten dynamischen und statischen Funktionalität – zu Gute. Damit bleibt das Dichtelement 900 auch bei einer Bewegung mit dem Stufenkolben 360 formstabil; insbesondere ist ein Rollen des Dichtelements 900 oder ein Aufrollen des Dichtelements 900 oder von Anteilen desselben infolge von Reibung zum Ventilgehäusemodul 310', insbesondere am Ringkopf, sicher vermieden. Dadurch ist letztlich sichergestellt, dass die am äußeren Dichtungsabschnitt 910D und am inneren Dichtungsabschnitt 920D sich einstellenden Dichtfunktionen unabhängig voneinander ausführbar sind bzw. sich die Dichtungsabschnitte 910D, 920D in ihrer Dichtbewegung nicht beeinflussen.
Wie aus der in 6A dargestellten perspektivischen Ansicht weiter ersichtlich ist, ist die erste Anschlagwand 371 als zur Ventilnut 370 gerichteter Teil eines durchgehenden, d. h. als Vollring ausgebildeten Ringfortsatzes 371R am Stufenkolben 360 gebildet. Die zweite Anschlagwand 372 ist Teil eines segmentierten Ringfortsatzes 372R am Stufenkolben 360. Anders ausgedrückt ist ein Freiraum 375 belassen im Ringfortsatz 372R, um eine vorteilhafte Luftführung auf der Sperrseite der Lippgeometrie 902 (also in axialer Fortsetzung der Ringnut 930 in Richtung ihrer Öffnung) darzustellen. Insgesamt wird damit eine verbesserte Überström- und/oder Rückschlagfunktion in einer Druckrichtung der Lippventilgeometrie 902 möglich.
Wie insbesondere aus 6B ersichtlich ist, hat in einer vorliegend besonders vorteilhaft ausgeführten Weise die Ventilnut 370 eine Ventilnutdichtseite 373, nämlich zur dichtenden Anlage des inneren Dichtungsabschnitts 920D des innenradialen Umfangsabschnittes 920 am zweiten Ringschenkel 921. An die vorgenannte zweite Anschlagwand 372 schließt eine dem zweiten Ringschenkel 921 gegenüberliegende Stufe 376 an, verbindet also mit in etwa stufenförmigem Querschnitt die Ventilnutdichtseite 373 und die zweite Anschlagwand 372. Dadurch wird der erste Ringschenkel 911 durch eine Seitenfläche der Stufe 376 zum einen auch innenradial gestützt und ist zum anderen beabstandet gehalten von der Ventilnutdichtseite 373; dadurch wird der Ringnut 930 und dem zweiten Ringschenkel 921 ausreichend Raum gelassen, damit die Lippventil-Funktion an dem inneren Dichtungsabschnitt 920D besonders gut ausführbar ist. Insbesondere ist dazu aufgrund des längeren und stützenden ersten Ringschenkels 911 im Vergleich zum zweiten Ringschenkel 921 auch sichergestellt, dass ein Ventilnutabstand 377 zwischen der Stufe 376 und dem ersten Ende 921E des zweiten Ringschenkels selbst bei einer Bewegung des zweiten Ringschenkels 921 in der Ventilnut 370 in ausreichendem Maße gegeben ist; so ist gewährleistet, dass die Funktion des durch die Lippengeometrie 902 gebildeten Lippventils in jedem Bewegungszustand des Dichtungselements 900 erhalten bleibt. Allgemein ausgedrückt ist der erste Ringschenkel 911, insbesondere durch die zweite Anschlagwand, axial und, insbesondere durch die Stufe 376, radial gelagert. Die Ausbildung der Ventilnut 370 und des hier beschriebenen Dichtelements 900 erlaubt im Wesentlichen nur einen gerichteten Einbau des Dichtelements 900 in der Ventilnut 370, d. h. den Einbau nur in einer bestimmten Position, zur Verwirklichung der vorgenannten Funktion.
Wie weiter aus 6C ersichtlich ist, ragt der äußere Dichtungsabschnitt 910D des außenradialen Umfangsabschnitts 910 am Ringkopf 940 über einen durch den ersten Ringschenkel 911 in etwa vorgegebenen Außenumfangszylindermantel ZA hinaus. Der äußere Dichtungsabschnitt 910D ist aber in einem eingesetzten Zustand des Dichtungselements 900, wie dies in 6C gezeigt ist, auf einen Bereich innerhalb des Außenumfangszylindermantels ZA flexibel elastisch verformt. Ebenso ist der innere Abschnitt einer Stützanlage 920S in einem eingesetzten Zustand des Dichtungselements 900, wie dies im Zustand der 6C gezeigt ist, auf einen Bereich innerhalb des Innenumfangszylindermantels ZI flexibel elastisch verformt. Somit ist das Dichtungselement 900 am Ringkopf 940 unter Verformung des Ringkopf-Querschnitts 940D sicher gehalten in dem durch Abstand von Innenumfangszylindermantel ZI und Außenumfangszylindermantel ZA bemessenen Spalt zwischen Stufenkolben 360 und Ventilgehäusemodul 310'. Die am Ringkopf 940 mittels der O-Ring-Geometrie 901 gebildete Wulstdichtung ist somit von beiden Seiten – innen- und außenumfänglich – gestützt. Der Stützbereich am Innenumfangszylindermantel ZI ist durch Nuten, Aussparungen oder dergleichen unterbrochen und somit geöffnet für durchströmende Luft; dies ist beispielhaft insbesondere in Bezug auf 7 und 8 näher erläutert.
Der innere Dichtungsabschnitt 920D wiederum des innenradialen Umfangsabschnitts 920 am zweiten Ringschenkel 921 ist über einen durch den Ringkopf 940 in etwa vorgegebenen Innenumfangszylindermantel ZI hinausragend gebildet und ist in einem in
6C gezeigten eingesetzten Zustand des Dichtungselements 900 auf einen Bereich innerhalb des Innenumfangszylindermantels ZI flexibel elastisch verformt. Weiter ist ersichtlich, dass die in 5 bezeichnete erste Dicke D1 des ersten Schenkels 911 deutlich größer ist als ein in 6C bezeichnetes Spaltmaß SM eines Spaltes SP zwischen dem Stufenkolben 360 und dem Ventilgehäusemodul 310'. Selbst bei heftiger Bewegung des Stufenkolbens 360 ist vergleichsweise sicher vermieden, dass das Dichtelement 900 in dem Spalt SP verklemmt.
6D zeigt das Dichtelement 900 in einer teilperspektivischen Schnittansicht mit dem Ventilgehäusemodul 310' und dem Stufenkolben 360 in der Ventilnut 370. Anhand 6D ist in Zusammenschau mit 9 die Funktionsweise des Dichtelements 900 als Rückschlag- und Überströmventil ersichtlich. In der oben erläuterten Weise bildet ein äußerer Dichtungsabschnitt 910D des außenradialen Umfangsabschnitts 911 eine dynamische Abdichtung an der äußeren dichtenden Anlage 910A der Trennsitzdichtseite 374. Der äußere Dichtungsabschnitt 910D ist entsprechend dem Bewegungszustand des Stufenkolbens 360 entlang der inneren Wandung des Ventilgehäusemoduls 310, d. h. der Wandung der Stufenbohrung 701, an der dichtenden Anlage 910A führbar. Der innere Dichtungsabschnitt 920D bildet eine statische Abdichtung an der inneren dichtenden Anlage 920A der Ventilnutdichtseite 373. Gleichwohl ist der innere Dichtungsabschnitt 920D zur Ausführung einer Lippventilfunktion in radialer Richtung beweglich und von der dichtenden Anlage 920A abhebbar im Falle der Förderung von Druckluft in der mit einem Pfeil angedeuteten Durchlassrichtung DLR. Ebenso ist in 6D die Sperrrichtung SPR des Dichtelements 900 bzw. der Lippringgeometrie 902 am innenradialen Umfangsabschnitt 920 mit einem Pfeil angedeutet.
Auf der rechten Seite der 9 ist schematisiert eine Druckluftströmung DF in Förderrichtung des Dichtelements 900, d. h. in Durchlassrichtung DLR des mit dem Dichtelement 900 gebildeten Ventils 903, dargestellt. Eine Druckluftströmung SF in Sperrrichtung SPR des Dichtelements 900 ist auf der linken Seite des mit dem Dichtelement 900 gebildeten Ventils 903 am Dichtelement 900 eingezeichnet.
Beim Fördern des Luftverdichters 400 ist der Stufenkolben 360 des Ventils 903 unbetätigt. Die O-Ring-Geometrie 901 des Dichtelements 900 dient der Darstellung einer Schaltfunktion unter Bewegung des Stufenkolbens 360 des Ventils 903. Das Dichtelement 900 arbeitet zunächst, insbesondere zum Fördern von Druckluft über das Rückschlagventil 712 der 3, in einem schmaleren Bereich SB der Stufenbohrung 701; nämlich in einem Bereich SB, der in etwa analog dem Abschnitt 701.3 mit dem Durchmesser D4/Querschnitt Q3 der 2 gebildet ist. Im schmaleren Bereich SB weist die Wandung der Stufenbohrung 701 des Ventilgehäusemoduls 310' keine Nuten oder dergleichen Ausnehmungen auf; beförderte Luft der Druckluftströmung DF gelangt durch den Spalt SP zwischen Ventilgehäusemodul 310 und Stufenkolben 360 unter das Dichtelement 900 in Durchlassrichtung DIR, d. h. in den Bereich des Ringkopfes. Durch Ausnehmungen 940L oder abgewandelte Aussparungen 940L1, 940L2, 940L3 im Innenbereich des Ringkopfes 940 gelangt die Druckluftströmung DF weiter hinter den als Dichtlippe ausgebildeten inneren Dichtungsabschnitt 920D des innenradialen Umfangsabschnitts 920 am zweiten Ringschenkel 921.
Unterhalb eines Überströmdrucks sperrt die Lippdichtungsgeometrie 902 O-Ring-Geometrie.
Die Druckluftströmung DF öffnet die Lippdichtung im Bereich der Lippdichtungsgeometrie 902 ab einem gewissen Überströmdruck p von z. B. p > 0,1 bar bis etwa p = 1 bar. Dabei ist es bevorzugt, wenn der Überströmdruck möglichst gering ausfällt; insbesondere im unteren Bereich des Intervalls von p = [0,1 bar; 1 bar] liegt. Diese Druckwerte sind beispielhaft als besonders bevorzugt zu verstehen, insbesondere für die vorliegende Ausführungsform; im Übrigen sind die Druckwerte abhängig von den konkreten Vorgaben des Dichtungselements, wie z. B. einer Werkstoffhärte oder einer Vorspannung insbesondere des zweiten Ringschenkels, sowie der Umgebungsbedingungen wie z. B. einer Betriebstemperatur. So ist z. B. nochmals unter Bezug auf 6 eine Vorspannung des inneren Dichtungsabschnitts 920D erreichbar durch die besondere Art einer konkreten Formgebung am zweiten Ringschenkel 921. So kann beispielsweise das Maß eines Innendurchmessers des zweiten Ringschenkels 921 relativ zum Maß des Innenumfangszylinders ZI eingehen. Beispielsweise lässt sich eine Vorspannung am Ringkopf, bzw. allgemein am außenradialen Umfangsabschnitt und am innenradialen Umfangsabschnitt, im Wesentlichen vorgeben, indem ein Durchmesser bzw. Abmessungen derselben abgestimmt werden auf einen Ringabstand zwischen Innenumfangs- und Außenumfangs-Zylindermantel.
Zusammenfassend in Bezugnahme auf die 6A–D ist bei der vorliegenden Ausführungsform in besonders vorteilhafter Weise eine optimierte Funktionsweise der Lippengeometrie 902 durch die Vorspannung wenigstens des inneren Dichtungsabschnittes 920D relativ zum Innenumfangszylindermantel ZI gegeben als auch eine optimierte Funktionsweise der O-Ring-Geometrie 901 durch die Verpressung des Ringkopfes 940, d. h. wenigstens des äußeren Dichtungsabschnittes 910D in Kombination mit der inneren Stützanlage 920S, relativ zum Abstand zwischen Innenumfangszylindermantel ZI und Außenumfangszylindermantel ZA.
Die segmentierte Struktur des außenradialen Umfangsabschnitts 910 im Bereich des ersten Ringschenkels 911 – Ausnehmungen 911L und die Segmente 911S sind in 8 perspektivisch gezeigt – ermöglicht dann das Weiterströmen der Druckluftströmung DF nach Durchtreten des geöffneten Spaltes zwischen innerem Dichtungsabschnitt 920D und dichtender Anlage 920A an der Ventilnutdichtseite 373. Insgesamt ist durch die hier beschriebene Funktion des ringförmigen Dichtungselements 900 eine Überströmfunktion gegeben.
Eine Luftströmung in Durchlassrichtung DF des Luftverdichters kann bis zu wenigstens 90 ln/min betragen, insbesondere wenn der Verdichter 400 in einer Boostfunktion betrieben wird. Dabei dient die segmentierte Kontur des ersten Ringschenkels 911 auch zur Abstützung, damit zur Ausführung der Lippdichtventilfunktion der zweite Ringschenkel 921 in sicherer Weise öffnen kann. Die Stützsegmente 911S befinden sich insofern auf der der Druckförderrichtung entgegen liegenden Seite des Ringquerschnitts des Ringkopfes 940 und dienen damit insbesondere der Abstützung des Dichtelements 900 beim Fördern von Druckluft in Durchlassrichtung DF und Schaffung von Bewegungsfreiraum für die Dichtlippe im Bereich der Lippdicht-Geometrie.
Umgekehrt wird mittels der Dichtlippe im inneren Dichtungsabschnitt 920D an der O-Ring-Geometrie 902 die an den Aussparungen in der O-Ring-Geometrie entgegen der Förderrichtung in Sperrrichtung SPR anstehende Druckluft gehalten. Zum Absperren einer Galerie 610 hat das beschriebene Ventil 903 eine Leckage unterhalb von 300 cm 3 n/min bei einem maximalen Haltedruck von p = 20 bar oder mehr; damit sollte eine Dichteanforderung nicht zu hoch sein. Bei der hier vorliegenden Ausführungsform dienen dann vor allem die Stützhöcker 942 zur Festlegung des Dichtelements 900 in der Ventilnut 370. Die mit dem inneren Dichtungsabschnitt 920D gebildete Dichtlippe dichtet insofern allgemein ausgedrückt einseitig; hier beispielhaft an der Ventilnutdichtseite 373, d. h. im Wesentlichen am Innenumfangszylindermantel ZI. Dazu ist eine geeignete Pressung des Dichtungselements 900 eingestellt.
Zum Entlüften der Galerie – also Öffnen des Ventils – wird der Stufenkolben 360 nach unten – hier in die Richtung SPR, d. h. gegen die Durchlassrichtung DLR – geschaltet. Dadurch gerät das Dichtelement 900 bzw. dessen äußerer Dichtungsabschnitt 910D von dem Schmalbereich SB in einen Bereich RB mit zunehmendem Durchmesser bzw. noch weiter in den Bereich WB größeren aber konstanten Durchmessers; die Bereich RB und WB sind im Wesentlichen analog den in 2 gezeigten Abschnitten 701.2 bzw. 701.1 mit den Querschnitten Q2, Q1 (Durchmesser D3, D2) gebildet. In dem Bereich RB oder WB kann die Oberfläche der Stufenbohrung 701 auch Nuten oder Aussparungen oder sonstige Ausnehmungen aufweisen; dies ergänzend zum oder statt des im Bereich RB zunehmenden Durchmessers. In allen Fällen eröffnet sich ein wenigstens an einem begrenzten Umfangsbereich größerer Gehäusedurchmesser im Bereich RB und WB; d. h. wenigstens in dem Umfangsbereich einer Nut oder sonstigen Ausnehmungen im Steuergehäuse; somit ist die Galerie 610 dann mit dem Trockner 180 verbunden. Eine Druckrichtung und ein Restdruck sind vorteilhaft derart gewählt, dass eine Gefahr eines Abscherens des Ringkopfes 940 nicht besteht.
Die vorgenannte Abwandlung mit Ausnehmungen, Nuten oder dergleichen, kann auch im Rahmen eines Durchmessersprungs oder einer An- bzw. Ablaufschräge, wie im Bereich RB, realisiert sein. In jedem Fall hat dies den Vorteil, dass das Dichtelement 900 im Bereich seiner O-Ring-Geometrie 901 nicht auf dem ganzen Umfang freigeschaltet wird. Vielmehr bleibt die O-Ring-Geometrie 901 auf dem überwiegenden Umfang abgestützt, während im Wesentlichen nur die Ausnehmungen in der Oberfläche der Stufenbohrung 701 mit entsprechenden Schrägen und/oder Rundungen freigegeben sind. Dieser Zustand stellt sich ein, wenn der Stufenkolben 360 in Richtung SPR bewegt wird. Ist dagegen das ringförmige Dichtungselement 900 wieder in Durchlassrichtung DLR aktuiert verschließt der Dichtring 900 wieder den Spalt SP zwischen Stufenkolben 360 und Ventilgehäusemodul 310' in der Stufenbohrung 701. Das Ventil 903 sperrt eine Druckluftströmung SF in Sperrrichtung, eine Leckage beträgt, wie erläutert, weniger als 300 cm 3n/min. Erheblich dafür ist der außenradiale Umfangsabschnitt 910 mit dem äußeren Dichtungsabschnitt 910D.
Bezugszeichenliste

0: Luftzuführung
0.1: Filterelement
1: Druckluftzuführung
2: Druckluftanschluss
3: Entlüftungsanschluss
100: Lufttrockner
100': Trocknermodul
140: Trockenbehälter
200: Pneumatikhauptleitung
230: Zweigleitung
240: Entlüftungsleitung
240A, 240B, 200C, 200D: Leitungsabschnitte
250, 251: Steuerleitung
260: Entlüftungsleitung
261: Zweiganschluss
300: Ventilanordnung
301: Flansch
301': Luftverteilermodul
310: Wegeventilanordnung
310': Ventilgehäusemodul
311: Rückschlagventil
312: Entlüftungsventil
313: Druckbegrenzung
314: Kolben
315: Feder
320: Magnetventil
321: Steuerleitung
322: Spule
330: Boostventil
330': Boostventilgehäusemodul
330'': Boostanschluss
331: erste Drossel
332: zweite Drossel
340: Relaiskolben
340.1, 340.2, 340.3: Abschnitte
341: Kolbenkopf
350: Dichtungsträger
360: Stufenkolben
370: Ventilnut
371: erste Anschlagwand
371R: als Vollring ausgebildeter Ringfortsatz
372R: segmentierter Ringfortsatz
372: zweite Anschlagwand
373: Ventilnutdichtseite
374: Trennsitzdichtseite
375: Freiraum
376: Stufe
377: Ventilnutabstand
400: Luftverdichter
400': Verdichtergehäusemodul
401: erste Verdichterstufe
402: zweite Verdichterstufe
500: Motor
600: Pneumatikleitung
601, 602, 603, 604: Federzweigleitung
605: Speicherzweigleitung
610: Galerie
700: Ventilkombination
701: Stufenbohrung
701.0: Kolbenrückstellfederkammer-Bohrabschnitt
701.1: erster Bohrabschnitt
701.2: zweiter Bohrabschnitt
701.3: dritter Bohrabschnitt
701.4: vierter Bohrabschnitt
711: Entlüftungsventil
712: Rückschlagventil
715: Rückstellfeder
751, 752, 753, 754: Ventildichtung
755: Kolbendichtung
900, 900A, 900B, 900C: Dichtungselement
901: O-Ring-Geometrie
902: Lippengeometrie
903: Ventil
910: außenradialer Umfangsabschnitt
910A: äußere dichtende Anlage
910D: äußerer Dichtungsabschnitt
911: erster Ringschenkel
911A: zweites Ende
911E: erstes Ende
911L: Ausnehmungen
911S: Segmente
920: innenradialer Umfangsabschnitt
920A: innere dichtende Anlage
920D: innerer Dichtungsabschnitt
920S: innere Stützanlage
921: zweiter Ringschenkel
921A: zweites Ende
921E: erstes Ende
921R: Vollring
930: Nut
931: Nutgrund
940: Ringkopf
940D: Ringkopf-Querschnitt
940L: Ausnehmungen
940L1: erste Ausführungsform der Ringkopfausnehmung
940L2: zweite Ausführungsform der Ringkopfausnehmung
940L3: dritte Ausführungsform der Ringkopfausnehmung
941: Außenseite
942: Stützhöcker
1000: Druckluftversorgungsanlage
1001: Pneumatikanlage
1002: Druckluftversorgungssystem
1010: Ventilblock
1011, 1012, 1013, 1014: Bälgen
1015: Speicher
1111, 1112, 1113, 1114, 1115: Magnetventile
A, B, C, D: Ventilanschluss
D: weiterer Ventilanschluss
D1: erste Dicke
D2, D3, D4: Durchmesser
DF: Druckluftströmung
DLR: Durchlassrichtung
G: Gehäuseanordnung
L: Luft
L1: erste Länge
L2: zweite Länge
Q0: Querschnitt
Q1: erster Querschnitt
Q2: zweiter Querschnitt
Q3: dritter Querschnitt
Q4: vierter Querschnitt
RB, WB: Bereich
SB: Schmalbereich
SD: Diagonalen
SD0, SD1, SD2: Lagepunkte auf Diagonalen
SF: Druckluftströmung
SM: Spaltmaß
SP: Spalt
SPR: Sperrrichtung
UA: Umfangsfläche
UR: Richtung
X: Detail
Z: Ventilachse
ZA: Außenumfangszylindermantel
ZI: Innenumfangszylindermantel

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

EP 1385723 B1 [0002]
DE 102008020104 A1 [0005]
EP 1394413 A1 [0005]
EP 1165333 B2 [0009]
DE 3542974 A1 [0011, 0012, 0012]
DE 4030072 C2 [0012]
DE 102005062573 A1 [0013]
DE 4234626 C2 [0013]
DE 102011109500 [0021, 0021]
DE 102010054709 [0022]
DE 102012005345 [0023, 0024]

Claims

Ringförmiges Dichtungselement (900) mit einem ersten Umfangsabschnitt und mit einem zweiten Umfangsabschnitt, die sich beidseitig einer axial ausgerichteten Umfangsfläche (UA) erstrecken, dadurch gekennzeichnet, dass – ein erster Ringschenkel (911) des ersten Umfangsabschnitts und ein zweiter Ringschenkel (921) des zweiten Umfangsabschnitts an einem ersten Ende (911E, 921E) durch eine Ringnut getrennt und an einem zweiten Ende (911A, 921A) einstückig an einen Ringkopf (940) anschließen, wobei – der Ringkopf (940) eine im Wesentlichen auf der axial ausgerichteten Umfangsfläche (UA) angeordnete Wulst-Dichtung und der zweite Ringschenkel (921) eine im Wesentlichen axial entlang der Umfangsfläche (UA) ausgerichtete Lippdichtung ausbildet, und – ein erster Dichtungsabschnitt des ersten Umfangsabschnitts am Ringkopf (940) angeordnet ist und ein zweiter Dichtungsabschnitt des zweiten Umfangsabschnitts (920) am zweiten Ringschenkel (921) angeordnet ist.
Dichtungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Umfangsabschnitt ein außenradialer Umfangsabschnitt (910) ist und der zweite Umfangsabschnitt ein innenradialer Umfangsabschnitt (920) ist, wobei der erste Dichtungsabschnitt ein äußerer Dichtungsabschnitt (910D) und der zweite Dichtungsabschnitt ein innerer Dichtungsabschnitt (920D) ist.
Dichtungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Umfangsabschnitt ein innenradialer Umfangsabschnitt ist und der zweite Umfangsabschnitt ein außenradialer Umfangsabschnitt ist, wobei der erste Dichtungsabschnitt ein innerer Dichtungsabschnitt und der zweite Dichtungsabschnitt ein äußerer Dichtungsabschnitt ist.
Dichtungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wulst-Dichtung eine O-Ring-Geometrie (901) und/oder die Lippdichtung eine Lippengeometrie (902) ausbildet.
Dichtungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein einziger erster, insbesondere äußerer, Dichtungsabschnitt (910D) des ersten, insbesondere außenradialen, Umfangsabschnitts (910) nur am Ringkopf (940) angeordnet ist und ein einziger zweiter, insbesondere innerer, Dichtungsabschnitt (920D) des zweiten, insbesondere innenradialen, Umfangsabschnitts (920) nur am zweiten Ringschenkel (921) angeordnet ist.
Dichtungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und zweite, insbesondere äußere und innere, Dichtungsabschnitt (910D, 920D) in etwa auf einer durch einen Nutgrund (931) der Ringnut (930) verlaufenden Schnittdiagonalen liegen.
Dichtungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Ringschenkel (911) eine Ringstütze ausbildet wobei der erste Ringschenkel (911) im Vergleich zum zweiten Ringschenkel (921) stabiler, insbesondere weniger flexibel, ausgebildet ist, und – der erste Ringschenkel (911) eine erste Dicke (D1) und der zweite Ringschenkel (921) eine zweite Dicke (D2) aufweist, wobei die erste Dicke (D1) größer als die zweite Dicke (D2) ist, und/oder – der erste Ringschenkel (911) eine erste Länge (L1) und der zweite Ringschenkel (921) eine zweite Länge (L2) aufweist, wobei die erste Länge (L1) größer als die zweite Länge (L2) ist, insbesondere wobei die erste und zweite Länge in etwa auf einen Nutgrund (931) der Ringnut (930) bezogen sind.
Dichtungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringkopf (940) einen angeformten Stützhöcker (942) und/oder eine Ausnehmung trägt, insbesondere auf einer der Ringnut (930) in etwa axial gegenüberliegenden Außenseite (941) des Ringkopfes (940) und/oder die Ventilnut (370) auf einer der Außenseite (941) des Ringkopfes (940) gegenüberliegenden ersten Anschlagwand (371) ein Stützsegment und/oder eine Ausnehmung trägt, insbesondere der Stützhöcker (942) in eine Ausnehmung der ersten Anschlagwand (371) eingreift und/oder das Stützsegment in eine Ausnehmung der Außenseite (941) des Ringkopfes (940) eingreift.
Dichtungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – der erste, insbesondere äußere, Dichtungsabschnitt (910D), des ersten, insbesondere außenradialen, Umfangsabschnitts (910) am Ringkopf (940) über einen den ersten Ringschenkel (911) umschreibenden, insbesondere Außenumfangs-Zylindermantel (ZA) hinausragt, wobei – der äußere Dichtungsabschnitt (910D) und/oder ein innerer Dichtungsabschnitt (920D) in einem eingesetzten Zustand des Dichtungselements (900, 900A, 900B, 900C) auf einen Bereich zwischen dem Außenumfangs-Zylindermantel (ZA) und einen Innenumfangs-Zylindermantel (ZI), insbesondere flexibel elastisch, verformbar sind.
Dichtungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – der zweite, insbesondere innere, Dichtungsabschnitt (920D) des zweiten, insbesondere innenradialen, Umfangsabschnitts (920) am zweiten Ringschenkel (921) und/oder eine innere Stützanlage (920S) am Ringkopf (940) über einen den Ringkopf (940) umschreibenden insbesondere Innenumfangs-Zylindermantel (ZI) hinausragt, wobei – ein äußerer Dichtungsabschnitt (910D) und/oder der innere Dichtungsabschnitt (920D) und/oder die innere Stützanlage (920S) in einem eingesetzten Zustand des Dichtungselements (900, 900A, 900B, 900C) auf einen Bereich zwischen einem Außenumfangs-Zylindermantel (ZA) und dem Innenumfangs-Zylindermantel (ZI), insbesondere flexibel elastisch, verformbar sind.
Dichtungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Ringschenkel (911) durch eine Anzahl umfänglich angeordneter Ausnehmungen (911L) segmentiert ist und/oder der zweite Ringschenkel (921) als ein Vollring (921R) gebildet ist.
Dichtungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringkopf (940) an einem innenradialen Umfangsabschnitt (920) eine Anzahl von umfänglich angeordneten Ausnehmungen (940L) aufweist.
Ventil mit einem Dichtungselement (900, 900A, 900B, 900C) nach einem der vorhergehenden Ansprüche an einem Ventilkörper, insbesondere Ventilkolben.
Ventil nach Anspruch 13 als Teil einer Wegeventilanordnung (310) in einem Ventilgehäusemodul (310'), aufweisend eine Ventilnut (370) an einem Trennsitz in einem als Stufenkolben (360) ausgebildeten Ventilkolben, wobei die Ventilnut (370) das ringförmige Dichtungselement (900, 900A, 900B, 900C) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 trägt.
Ventil nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilnut (370) eine erste Anschlagwand (371) zum Anschlag des Ringkopfes (340) und eine zweite Anschlagwand (372) zum Anschlag des ersten Ringschenkels (911) und eine Ventilnutdichtseite (373) zur dichtenden Anlage des zweiten, insbesondere inneren, Dichtungsabschnitts (920D) des zweiten, insbesondere innenradialen, Umfangsabschnitts (920) am zweiten Ringschenkel (921) und/oder einer inneren Stützanlage (920S) am Ringkopf (940) ausbildet.
Ventil nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass an die zweite Anschlagwand (372) eine dem zweiten Ringschenkel (921) axial gegenüberliegende Stufe (376) an die Ventilnutdichtseite (373) anschließt.
Ventil nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Trennsitz eine Trennsitzdichtseite (374) zur dichtenden Anlage des äußeren Dichtungsabschnitts (910D) des ersten, insbesondere außenradialen, Umfangsabschnitts (910) am Ringkopf (940) ausbildet.
Ventil nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass am Ringkopf (940) der erste, insbesondere äußere, Dichtungsabschnitt (910D) für eine dynamische Abdichtung an der dichtenden Anlage (910A) der Trennsitzdichtseite (374) und am zweiten Ringschenkel (921) der zweite, insbesondere innere, Dichtungsabschnitt (920D) für eine statische Abdichtung an der dichtenden Anlage (920A) der Ventilnutdichtseite (373) ausgebildet ist.
Ventil nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilnutdichtseite (373) wenigstens eine Ausnehmung aufweist, die von der dichtenden Anlage (920A) beabstandet ist.
Ventil nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abfolge von aufeinanderfolgenden Abschnitten (701.1, 701.2, 701.3, 701.4) einer Stufenbohrung (701) entlang einer Ventilachse (Z) mit jeweils verjüngtem Querschnitt gebildet ist, wobei diese einer Abfolge von aufeinanderfolgenden Abschnitten (340.1, 340.2, 340.3) des Stufenkolbens, insbesondere Relaiskolbens (340), entlang der Ventilachse (Z) mit jeweils verjüngtem Querschnitt zugeordnet ist, insbesondere der Stufenkolben einstückig gebildet ist oder als gestufter Relaiskolben (340) in einem Dichtungsträger (350) eingelassen ist.
Druckluftversorgungsanlage (1000) zum Betreiben einer Pneumatikanlage (1001), insbesondere einer Luftfederanlage eines Fahrzeugs, aufweisend: – eine Druckluftzuführung (1), einen Druckluftanschluss (2) zur Pneumatikanlage (1001) und einen Entlüftungsanschluss (3) zur Umgebung; – zwischen der Druckluftzuführung (1) und dem Druckluftanschluss (2) eine Pneumatikhauptleitung (200), die einen Lufttrockner (100) und ein entsperrbares Rückschlagventil (311) einer Ventilanordnung (300) aufweist; – zwischen dem Druckluftanschluss (2) und dem Entlüftungsanschluss (3) eine Entlüftungsleitung (240) mit einem Entlüftungsventil (312) einer Ventilanordnung (300); wobei – ein Ventilgehäusemodul (310') eine einem Flansch (301) gegenüberliegend angeordnete Stufenbohrung (701) aufweist, in der zur Bildung des entsperrbaren Rückschlagventils (311) und des Entlüftungsventils (312) ein Stufenkolben, insbesondere ein gestufter Relaiskolben (340), druckaktuierbar beweglich angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass – insbesondere bei einer Wegeventilanordnung (310), vorzugsweise in einem Ventilgehäusemodul (310') – ein weiteres Ventil aufweisend eine Ventilnut an einem Trennsitz in dem Stufenkolben dadurch ausgebildet ist, dass die Ventilnut ein ringförmiges Dichtungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 12 trägt, insbesondere wobei das ringförmige Dichtungselement ein Lippventil und eine Wulstdichtung kombiniert und einstückig ausbildet.
Druckluftversorgungsanlage nach Anspruch 21 dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einem vierten und dritten Leitungsabschnitt (200D, 200C) ein Dichtsitz zur Umsetzung einer Entlüftungs- und/oder Befüllfunktion zum Druckluftanschluss (2) gebildet ist und zwischen dem zweiten und ersten Leitungsabschnitt (240B, 240A) eine Trennsitz zur Umsetzung einer pneumatischen Ansteuerung des Stufenkolbens gebildet ist, insbesondere wobei der Stufenkolben als ein gestufter Relaiskolbens (340) gebildet ist.
Druckluftversorgungsanlage nach Anspruch 21 oder 22 dadurch gekennzeichnet, dass – ein Dichtsitz am Ende eines gestuften Relaiskolbens (340) mit kleinerem Querschnitt zur Ausbildung eines Kegelventils dient und/oder – ein Trennsitz an einem mittleren Abschnitt des gestufter Relaiskolbens (340) mit größerem Querschnitt zur Ausbildung eines Lippventils dient.
Druckluftversorgungssystem (1002) mit einer Pneumatikanlage (1001) und mit einer Druckluftversorgungsanlage (1000) gemäß einem der Ansprüche 21 bis 23 zum Betreiben der Pneumatikanlage (1001) mit einer Druckluftströmung, insbesondere einer Luftfederanlage eines Fahrzeugs, vorzugsweise eines Pkws, wobei die Pneumatikhauptleitung (200) eine Druckluftzuführung (1) von einem Luftverdichter (400) und einen Druckluftanschluss (2) zu der Pneumatikanlage (1001) pneumatisch verbindet.
Fahrzeug, insbesondere Pkw, mit einer Pneumatikanlage (1001), insbesondere einer Luftfederanlage, und einer Druckluftversorgungsanlage (1000) gemäß einem der Ansprüche 21 bis 23 zum Betreiben der Pneumatikanlage (1001) mit einer Druckluftströmung (DL).