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Techisches Gebiet
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Das Gebrauchsmuster betrifft ein Fluidsteuerungsventil sowie eine Reduktionsmittelversorgungsvorrichtung mit dem Fluidsteuerungsventil, insbesondere für ein selektives katalytisches Reduktionssystem (SCR) für ein Motor eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Dieselfahrzeugs. Das Gebrauchsmuster betrifft weiterhin ein SCR-System eines Kraftfahrzeugs.
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Stand der Technik
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Bei gegenwärtigen Motoren, insbesondere Dieselmotoren, findet die SCR-Technik für eine Reduktion der Emission von Schadgasen NOx umfangsreich zur Verwendung.
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Harnstoff und Ammoniumcarbamat können als Träger zur Herstellung vom Reduktionsmedium wie Ammoniak (NH3) verwendet werden. In bisherig üblichen SCR-Systemen sind ein Versorungsmodul für Harnstoff (z. B. AdBlue) und ein Dosiermodul vorgesehen. Das Harnstoff wird aus einem Tank durch den Versorungsmodul zum Dosiermodul zugeführt.
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Im Harnstoffversorungsmodul ist ein Fluidsteuerungsventil vorgesehen, um einen stabilen Systemdruck in der Versorgungsleitung und damit eine erwunschte Harnstoffeinspritzrate zu gewährleisten. Das Fluidsteuerungsventil dient als Einwegventil mit Drosselfunktion. Einerseits wird der Versorungsmodul mit dem Betrieb des Motors in Betrieb gesetzt, wobei mit einem Druck in der Versorgungsleitung das Einwegventil des Fluidsteuerungsventils geöffnet wird und in der Versorgungsleitung unter der Drossel des Fluidsteuerungsventils ein stabiler Betriebsdruck erzeugt wird. Anschließend arbeitet der Dosiermodul. Andereseits muss die Harnstofflösung in der Versorgungsleitung in den Tank zurückfließen, wenn der Motor außerbetrieb gesetzt ist. In disem Fall ist aufgrund der Funktion des Fluidsteuerungsventils als Einwegventil ein Gegenfluß der Harnstofflösung in der Versorgungsleitung nicht möglich.
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Das im SCR-System vorhandene Fluidsteuerungsventil umfasst einen Ventilkörper, einen im Ventilkörper in dessen axialer Richtung ausgebildeten Kanal, eine an einem Ende des Kanals in der Stirnwandung des Ventilkörpers ausgebildete Drosselöffnung sowie im Kanal aufgenommene Metalkugel und Schraubenfeder usw. In der Regel schließt die Metalkugel die Drosselöffnung unter einer Federkraftwirkung.
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Das oben genannte vorhandene Ventil ist baulich komplex und erfordert Bautiele wie Feder, Metalkugel und dergleiche. Die Herstellungskosten sind hoch. Wenn ein Bauteil wie Metalkugel, Feder oder dergleiche beschädigt ist, muss das gesamte Ventil ausgetauscht werden. Damit sind auch die Wartungskosten hoch. Im weiteren ist die Dichtungswirkung der Drosselöffnung mittels dem Metalkugel nicht ideal.
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Offenbarung des Gebrauchsmusters
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Vor dem Hintergrund ist es die Aufgabe des Gebrauchsmusters, ein baulich einfaches Fluidsteuerungsventil breitzustellen, mit dem Herstellungskosten und/oder nachträgliche Wartungskosten reduziert werden sollen. Nach einem vorteilhaften Aspekt des Gebrauchsmusters soll zudem Dichtungswirkung der Öffnung des Drossels beim Schließen verbessert werden.
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Das Gebrauchsmuster stellt ein Fluidsteuerungsventil für ein SCR-System eines Motors bereit, umfassend: einen zylindrischen Ventilkörper, der in axialer Richtung ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweist und innerhalb dem ein Einlasskanal und ein Auslasskanal ausgebildet sind, wobei sich das Einlasskanal und Auslasskanal jeweils vom ersten bzw. zweiten Ende ausgehend in axialer Richtung in den Ventilkörper erstrecken und voneinander getrennt sind, und wobei in einer Außenumfangswand des Ventilkörpers eine Drosselöffnung, die mit dem Einlasskanal in Verbindung steht, und eine Durchlassöffnung, die mit dem Auslasskanal in Verbindung steht, ausgebildet sind, und eine elastische Membran, die sich dicht am Außenumfang des Ventilkörpers anliegt und die Drosselöffnung bedeckt, wobei die elastische Membran eine elastische Struktur derart aufweist, dass bei einem über einem vorgegebenen Wert liegenden Fluiddruck im Einlasskanal die Drosselöffnung freigibt wird, um einen Austritt des Fluids zu ermöglichen, und bei einem unter dem vorgegebenen Wert liegenden Fluiddruck im Einlasskanal die elastische Membran in ihre Ausgangsstellung zurückkehrt, um den Austritt des Fluids zu verhindern.
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Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die elastische Membran eine Ringhülle, die den Außenumfang des Ventilkörpers dicht umgeschlingt.
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Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst das Fluidsteuerungsventil ferner eine Erhebung, die am Außenumfang des Ventilkörpers zwischen dem ersten Ende und der Drosselöffnung nahe an der Drosselöffnung vorgesehen ist, wobei die Ringhülle die Erhebung dicht umschlingt und bedeckt.
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Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst das Fluidsteuerungsventil ferner einen O-Ring, der am Außenumfang des Ventilkörpers an der Nähe des ersten Endes angeordnet ist.
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Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sich der O-Ring zwischen zwei Bünden befindet, die am Außenumfang des Ventilkörpers ausgebildet sind.
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Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst das Fluidsteuerungsventil ferner eine Positionierungshülse, die am Außenumfang des Ventilkörpers an der Seite an der der Auslasskanal vorgesehen ist, angeordnet ist. Vorzugsweise ist die Positionierungshülse eine Kautschukshülse.
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Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Durchlassöffnung eine Öffnung ist, die entlang der radialen Richtung des Ventilkörpers durch den Ventilkörper hindurch geführt ist, wobei der Durchmesser der Durchlassöffnung größe ist als der Durchmesser der Drosselöffnung.
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Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel besteht die elastische Membran aus einem Kautschukmaterial.
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Das Gebrauchsmuster betrifft weiterhin einen Reduktionsmittelversorungsmodul für ein Selektive Katalytische Reduktionssystem eines Motors, insbesondere eines Dieselmotors, wobei der Reduktionsmittelversorungsmodul einen vorhergehenden Fluidsteuerungsventil aufweist.
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Das Gebrauchsmuster betrifft weiterhin ein Selektive Katalytische Reduktionssystem für ein Motor, insbesondere ein Dieselmotor, wobei das Selektive Katalytische Reduktionssystem einen vorhergehenden Reduktionsmittelversorungsmodul aufweist.
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Mit dem Fluidsteuerungsventil des Gebrauchsmusters für SCR-System eines Motors werden gegenüber vorhandenen Fluidsteuerungsventilen Herstellungskosten und/oder nachträgliche Wartungskosten reduziert. Mit dem Gebrauchsmuster wird zudem die Dichtungswirkung der Öffnung des Drossels beim Schließen verbessert.
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Kurze Darlegung der Figuren
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Es zeigt:
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1 eine schematische Darstellung eines Reduktionsmittelversorungsmoduls und eines Dosiermoduls von einem bisherigen SCR-System,
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2 eine schematische perspektive Ansicht eines Fluidsteuerungsventils gemäß dem Gebrauchsmuster,
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3 eine Draufsicht des Ventils gemäß dem Gebrauchsmuster,
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4 einen Querschnitt des Ventils gemäß dem Gebrauchsmuster entlang der Linie I-I in 3,
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5 einen Querschnitt des Ventils gemäß dem Gebrauchsmuster im Einbau in einem Gehäuse der Rückflußleitung.
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Die Aufgabe und Merkmale der Erfindung werden anhand der näheren Erläuterung der Figuren ganz verdeutlicht. Es ist jedoch zu verstehen, dass die gezeigte Figuren nur beispielhaft sind und die Erfindung nicht darauf beschränken. Es ist weiterhin zu verstehen, dass die Figuren nicht unbedingt maßstabsgetreu gezeigt sind und vielmehr nur für eine allgemeine Anführung vom Aufbau und Verfahren dienen, sofern nicht besonders erklärt wird.
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Ausführungsformen
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Nachfolgend werden anhand der Figuren der Aufbau und die Funktionsweise des Fluidsteuerungsventils gemäß dem Gebrauchsmuster näher erläutert.
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Zuerst ist auf 1 zu verweisen, bei der der Ausschnitt innerhalb dem durch eine Strich-Punkt-Linie gekennzeichneten Block ein Reduktionsmittelversorungsmodul 2 darstellt und mit Bezugszeichen 3 ein Dosiermodul sowie mit Bezugszeichen 26 eine Harnstofftank gekennzeichnet ist. Wie der 1 entnembar ist, umfasst der Reduktionsmittelversorungsmodul 2 eine Fluidsteuerungseinheit 4, eine Rücksaugpumpe 5, einen Vorfilter 6, eine Hauptpumpe 7, einen Hauptfilter 8 sowie einen Drucksensor 9. Die Leitung 21 stellt eine Rückflußleitung für Harnstoff dar, die Leitung 22 eine Absaugleitung, die Leitung 23 eine direkt mit dem Dosiermodul 3 verbundene Druckleitung.
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Wie in 1 gezeigt, wird beim Betrieb des SCR-Systems des Motors eine Harnstofflösung von der Absaugleitung 22 über den Vorfilter 6, die Hauptpumpe 7 und den Hauptfilter 8 dem Dosiermodul 3 versorgt. In der Druckleitung 23 befindet sich der Drucksensor 9. Durch eine Zusammenwirkung der Hauptpumpe 7 mit der Fluidsteuerungseinheit 4 wird in der Druckleitung ein stabiler Druck aufrechterhalten, wodurch gewährleistet ist, dass der Dosiermodul 3 eine stabile Harnstoffeinspritzrate aufweist.
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Zum anderen muss die Harnstofflösung in den sämtlichen Leitungen in die Harnstofftank 26 zurückfließen, wenn der Motor außerbetriebgesetzt ist. Durch die Rücksaugpumpe 5 wird hierbei die Harnstofflösung in den Leitungen in die Harnstofftank 26 zurückgesaugt.
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In den oben beschriebenen Fällen ist zu gewährleisten, dass die Harnstofflösung in der Rückflußleitung 21 nicht in der entgegengesetzten Richtung fließen kann. Dies wird durch eine Einwegventilfunktion der Fluidsteuerungseinheit 4 realisiert.
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Vergleich 2–5, ist das gezeigte Fluidsteuerungsventil 100 in der Fluidsteuerungseinheit 4 in 1 eingesetzt. 2–5, insbesondere 4 und 5, verdeutlichen den Aufbau der einzelen Bauteile des Fluidsteuerungsventils 100 und die Strömungsrichtung der Harnstofflösung im Fluidsteuerungsventil 100. 5 zeigt ferner das Fluidsteuerungsventil 100 gemäß dem Gebrauchsmuster im Einbauzustand in einem Gehäuse 200 der Rückflußleitung.
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Vergleich 4 und 5, besteht das Fluidsteuerungsventil 100 aus einem Ventilkörper (bzw. Ventiladapter) 114 und einer sich am Ventilkörper 114 dicht anliegenden elastischen Membran 113. Der Ventilkörper 114 ist etwa schlank zylinderförmig. Im Ventilkörper 114 sind ein Einlasskanal 118 und ein Auslasskanal 119 ausgebildet.
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Der Einlasskanal 118 erstreckt sich entlang axialer Richtung von einem ersten Ende 141 ausgehend in den Ventilkörper 114, während der Auslasskanal 119 sich entlang axialer Richtung von einem zweiten Ende 142 ausgehend in den Ventilkörper 114 erstreckt. Der Einlasskanal 118 ist vom Auslasskanal 119 getrennt, das heißt, der Einlasskanal 118 und Auslasskanal 119 nicht miteinander verbunden sind.
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Der Ventilkörper 114 ist in einer Außenumfangswand am ersten Ende 141 mit einer radialen Drosselöffnung 112 vorgesehen, die mit dem Einlasskanal 118 verbunden ist. In dem Ausführungsbeispiel steht die axiale Richtung der radialen Drosselöffnung 112 senkrecht zur axialen Richtung des Ventilkörpers 114. Alternativ kann die axiale Richtung der Drosselöffnung 112 nicht senkrecht zur axialen Richtung des Ventilkörpers 114 stehen. Alternativ ist es möglich, die Anzahl der radialen Drosselöffnungen 112 mehr als eins ist.
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Die elastische Membran 113 liegt dicht am Ventilkörper 114 an und bedeckt die Drosselöffnung 112. Im in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die elastische Membran 113 eine Ringhülle, die den Außenumfang des Ventilkörpers 114 dicht umschlingt bzw. darauf gesetzt ist und die Drosselöffnung 112 bedeckt.
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Wenn der Fluiddruck in der Druckleitung 23 einen vorgegebenen Wert überschreitet, zwingt der Fluiddruck über die Drosselöffnung 112 die elastische Membran 113 zu verformen und nicht mehr dicht an der Drosselöffnung 112 anzuliegen, damit ein Austritt des Fluids aus der Drosselöffnung 112 ermöglicht wird.
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Im Betrieb der Rücksaugpumpe 5 wirkt der Druck in der Rückflußleitung 21 auf die elastische Membran 113, wodurch sie die Drosselöffnung 112 verbessert bedeckt und schließt.
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Wie es an sicht bekannt ist, verformt sich Kautschuk unter einer Fremdkraftwirkung stark und schnellt beim Loslassen der Fremdkraft wieder in seine ursprünliche Form zurück. Daher ist für die elastische Membran des Gebrauchsmusters ein Kautschukmaterial bevorzugt. Komponente und Parameter, wie Stärke usw., des Kautschukmaterials sind entsprechend der eingestellten Größe des vorgegebenen Wertes des Drucks in der Leitung auszuwähen. Alternativ kann die elastische Membran 113 aus Metall oder anderem Material, das eine elastische Eigenschaft aufweist, hergestellt werden.
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Alternativ kann die elastische Membran 113 nicht als Ringhülle ausgebildet sein, sondern bedeckt nur ein Segment des Außenumfangs des Ventilkörpers 114. In diesem Fall muss die elastische Membran 113 bei einem über dem vorgegebenen Wert liegenden Fluiddruck verformbar sein, um einen Austritt des Fluids aus der Drosselöffnung zu ermöglichen, und bei einem unter dem vorgegebenen Wert liegenden Fluiddruck in ihre Ausgangsstellung zurückkehrbar sein, um den Austritt des Fluids zu verhindern.
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Der Ventilkörper 114 ist in der Außenumfangswand am zweiten Ende 142 mit einer oder mehreren Durchlassöffnungen 116 vorgesehen, die mit dem Auslasskanal 119 in Verbindung steht oder stehen. Vorzugsweise ist die Durchlassöffnung 116 in der radialen Richtung des Ventilkörpers 114 durch den Ventilkörper 114 hindurch geführt und weist einen Durchmesser auf, der größer als der Durchmesser der Drosselöffnung 112 ist. In dem Ausführungsbeispiel steht die axiale Richtung der Durchlassöffnung 116 senkrecht zur axialen Richtung des Ventilkörpers 114. Alternativ steht die axiale Richtung der Durchlassöffnung 116 nicht senkrecht zur axialen Richtung des Ventilkörpers 114.
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Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist am Außenumfang des Ventilkörpers 114 nahe am ersten Ende 141 ein O-Ring 115 angeordnet.
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Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind am Außenumfang des Ventilkörpers 114 nahe am ersten Ende 141 ein Bund 131 und ein Bund 132 vorgesehen, zwischen denen der O-Ring 115 eingeklemmt ist. Der Ausßendurchmesser des Bundes 131 bzw. 132 etwas kleiner als der Innendurchmesser einer Kammer, in der sie eingriff sind.
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Es ist zu verstehen, dass im Rahmen des Gebrauchsmusters auch möglich ist, keinen Bund oder mehr als 2 Bünde vorzusehen.
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Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist am Außenumfang des Ventilkörpers 114 zwischen dem ersten Ende 141 und der Drosselöffnung 112 nahe an der Drosselöffnung 112 eine Erhebung 130 vorgesehen, d. h, der Ausßendurchmesser an der Erhebung 130 größer ist als der Ausßendurchmesser an anderen Stellungen des Ventilkörpers 114. Wenn die elastische Membran 113 eine Ringhülle ist, bewirkt die Erhebung 130 eine dichtere Füge bzw. eine größere Verbindungskraft zwischen der Ringhülle und dem Ventilkörper 114 an der Erhebung 130 als an anderen Stellungen. Wenn der Fluiddruck in der Rückflußleitung den vorgegebenen Wert überschreitet, sprengt der Fluiddruck die elastische Membran 113 auf und tritt das Fluid von der Drosselöffnung 112 aus. Da an der Seite mit der Erhebung die elastische Membran 113 mit dem Außenumfang des Ventilkörpers 114 dichter gefügt ist, fließt das Fluid nur zur Seite ohne Erhebung 130 hin. Die Pfeile in 4–5 verdeutlichen die Fließrichtung des Fluids.
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In diesem Ausführungsbeispiel sind die Erhebung 130 und der Ventilkörper 114 einteilig ausgebildet. Alternativ kann die Erhebung 130 ein separates, den Außenumfang des Ventilkörpers 114 dicht umschlingendes Bauteil sein. Vorzugsweise verändert sich der Durchmesser der Erhebung 130 sanft.
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Alternativ ist keine Erhebung am Außenumfang des Ventilkörpers 114 vorgesehen.
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Alternativ ist die elastische Membran 113 in einer Struktur mit einer ungleichmäßigen Stärke ausgebildet, so dass die elastische Membran 113 am ersten Abschintt zwischen dem ersten Ende 141 und der Drosselöffnung 112 eine größere Verformschwierigkeit bzw. größere Verbindungskraft mit dem Ventilkörper 114 als am zweiten Abschintt zwischen der Drosselöffnung 112 und Durchlassöffnung 116 aufweist.
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Alternativ ist die elastische Membran 113 als Ringhülle mit einem ungleichmäßigen Innendurchmesser ausgebildet. Die Ringhülle weist am ersten Abschintt zwischen dem ersten Ende 141 und der Drosselöffnung 112 einen kleineren Innendurchmesser als am zweiten Abschintt zwischen der Drosselöffnung 112 und Durchlassöffnung 116 auf, sodass am ersten Abschintt die Verformschwierigkeit bzw. Verbindungskraft mit dem Ventilkörper 114 größer ist.
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Alternativ ist die elastische Membran 113 in einer Struktur mit einem ungleichmäßigen Elastizitätsmodul ausgebildet, und zwar hat die elastische Membran 113 am ersten Abschintt einen größeren Elastizitätsmodul als am zweiten Abschintt, so dass die elastische Membran 113 am ersten Abschintt eine größere Verbindungskraft mit dem Ventilkörper 114 als am zweiten Abschintt hat. Der Elastizitätsmoduls der elastischen Membran 113 kann sich stufenweise oder allmählich veränderen.
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Alternativ kann die Oberfläche, mit der die elastische Membran 113 am ersten Abschintt den Ventilkörper 114 kontaktiert, mit einer Dichtungsbeilage vorgesehen werden, die verklebt oder in anderer Weise fluiddichtend an der Oberfläche angeordnet werden kann.
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Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Ventilkörper 114 am Außenumfang an der Seite des zweiten Endes 142 mit einer Positionierungshülse 111 vorgesehen. Die Positionierungshülse 111 steht mit dem Außenumfang über einen Preßsitz mit einer zugeordneten Kammer in Eingriff, um eine radiale Bewegung des Fluidsteuerungsventils 110 zu verhindern. Die Positionierungshülse 111 dient ferner zur Versicherung des Fluidsteuerungsventils 110 gegen eine axiale Verschiebung. Vorzugsweise weist die Positionierungshülse 111 eine Länge auf, mit der eine verbesserte Positionierungswirkung erreicht wird.
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Vorzugsweise ist die Positionierungshülse 111 aus Kautschuk hergestellt und weist einen Ausßendurchmesser auf, der im Wesentlichen gleich oder etwas größer als der Innendurchmesser der zugeordneten Kammer ist, damit die Positionierungshülse 111 in der zugeordneten Kammer dicht eingreift.
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Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist ferner das Fluidsteuerungsventil 110 des Gebrauchsmusters mit einer Andrucksmittel vorgesehen, der gegen die Positionierungshülse 111 gedrückt wird, um das erste Ende 141 des Fluidsteuerungsventils, wie in 5 links gezeigt, gegen der Innenwand der Kammer zu drücken. Es ist allerdings möglich, auf die Positionierungshülse 111 zu verzichten und der Andrucksmittel direkt gegen das zweite Ende 142 des Fluidsteuerungsventils 110 zu drücken, um das Fluidsteuerungsventil 110 zu sichern.
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Anhand den vorhergehenden Ausführungsbeispielen sind die wesentlichen neuen Merkmale des Gebrauchsmusters beschrieben. Es ist zu verstehen, dass der Fachmann verschiedene Aufzichtungen, Ersätze und Abwandlungen hinsichtlich Formen und Eizelheiten der dargestellten Vorrichtung vornehmen kann.
