-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ventil.
-
Stand der Technik
-
In vielen technischen Anwendungen werden Ventile eingesetzt, die auf dem Prinzip des selbsttätigen Rückschlagventils beruhen. Beispielsweise wird in
EP 1640584 A1 ein solches Ventil vorgeschlagen, das als Verdichterbypass für mehrstufige Aufladungssyteme in Verbrennungskraftmaschinen mit Aufladevorrichtung eingesetzt wird. Dieses Ventil umfasst einen in einem Ventilgehäuse aufgenommenen Verdrängerkörper. Der Verdrängerkörper ist in ein erstes Verdrängerteil und ein zweites Verdrängerteil geteilt, wobei das der Anströmseite zugewandte erste Verdrängerteil den Verdichterbypass verschließt oder freigibt. Nachteilig ist der aufwändige Aufbau des vorgeschlagenen Ventils aufgrund der Vielzahl der Komponenten, deren komplexe Geometrie und der damit verbundenen langen Toleranzketten. In der
DE 10 2011 106 979 A1 wird ebenfalls ein Ventil in einer Aufladevorrichtung für Verbrennungskraftmaschinen vorgeschlagen, das auf dem Prinzip des Rückschlagventils beruht. Nachteilig ist der ebenfalls aufwändige Aufbau des vorgeschlagenen Ventils aufgrund der mit der Vielzahl der Komponenten und deren komplexer Geometrie verbundenen langen Toleranzketten.
-
Es besteht daher der Bedarf nach einem Ventil mit einem einfachen, robusten und kostengünstigen Aufbau.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit dem Kennzeichen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass der Flansch des Ventils, die Ventillagerung und der Ventilkörper in einem Ventilgehäuse angeordnet sind.
-
Erfindungsgemäß ist dazu ein Ventil vorgesehen, das aus einem Ventilgehäuse besteht, in dem die Ventillagerung angeordnet ist. Der Ventilkörper ist mit einem Führungselement in der Öffnung der Ventillagerung so angeordnet, dass der Ventilkörper der Ausströmseite des Ventils zugewandt ist und das Ventil verschließt oder freigibt und die Ventillagerung der Einströmseite des Ventils zugewandt ist.
-
Die Anordnung der Ventillagerung mit dem Führungselement auf der Einströmseite des Ventils zusammen mit dem auf der Ausströmseite angeordneten Ventilkörper im Ventilgehäuse hat den wesentlichen Vorteil, dass die Toleranzkette von der Dichtfläche des Ventilgehäuses bis zu dem Dichtungselement des Ventilkörpers innerhalb des Ventilgehäuses und somit innerhalb eines Bauteils liegt.
-
Durch die in den abhängigen Ansprüchen genannten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des in dem unabhängigen Anspruch angegebenen Verfahrens möglich.
-
Vorteilhafterweise wird das Ventilgehäuse zusammen mit der Ventillagerung einteilig ausgeführt. Die einteilige Ausführung ermöglicht beispielsweise die Ausführung des Ventilgehäuses durch ein Gießverfahren, insbesondere durch ein Spritzgussverfahren. Damit wird eine kostengünstige Fertigung des Gehäuses ermöglicht, die in besonderer Weise für die Herstellung von großen Stückzahlen geeignet ist.
-
Alternativ werden das Ventilgehäuse und die Ventillagerung vorteilhaft mehrteilig ausgelegt. Die mehrteilige Ausführung ermöglicht beispielsweise die Kombination unterschiedlicher Werkstoffe für das Ventilgehäuse und für die Ventillagerung. Ebenfalls ist eine mehrteilige Ausführung dann bevorzugt geeignet, wenn beispielsweise in einer Ausführungsform des Ventilgehäuses unterschiedliche Ventileigenschaften durch unterschiedliche Ventilfedern und/oder Führungselemente realisiert werden sollen.
-
Besonders vorteilhaft ist, wenn bei einer mehrteiligen Ausführung die Ventillagerung fest mit dem Ventilgehäuse verbunden wird. Als bevorzugte Fügeverfahren können beispielsweise Einpressen, Kleben oder Schrauben eingesetzt werden. Die feste Verbindung der Ventillagerung mit dem Ventilgehäuse führt zu einer vorteilhaft längeren Lebensdauer des Ventils.
-
Bevorzugt ist die Ventillagerung durch einen oder mehrere Stege mit dem Ventilgehäuse verbunden. Besonders günstig ist die Verwendung von 3 Stegen. In vorteilhafter Weise können mehrere Stege kleiner und damit einfacher ausgeführt werden als ein oder wenige Stege.
-
Bevorzugt ist in der Öffnung der Ventillagerung ein Gleitlager angeordnet, in dem das Führungselement des Ventils geführt wird. In vorteilhafter Weise begünstigt ein Gleitlager die Reproduzierbarkeit der Ventilparameter und reduziert den Verschleiß zwischen dem Führungselement und der Ventillagerung. Dies führt zu einer vorteilhaft längeren Lebensdauer des Ventils im Vergleich zu der direkten Führung des Führungselements in der Ventillagerung ohne Gleitlager.
-
Vorzugsweise wird der Ventilkörper durch ein Dichtungselement umschlossen. Dieses liegt bei geschlossenem Ventil auf der Innenseite des Ventils an. In vorteilhafter Weise sorgt das Dichtelement für einen Toleranzausgleich bei geschlossenem Ventil, so dass der Aufwand für die Herstellung der Dichtfläche an der Innenseite des Ventilkörpers reduziert ist.
-
Bevorzugt wird das Ventil aus dem Ventilgehäuse und dem Auslassgehäuse gebildet. Das Auslassgehäuse wird vorteilhaft durch eine Flanschverbindung mit dem Ventilgehäuse verbunden. Damit wird eine einfache und robuste Baugruppe geschaffen.
-
Besonders vorteilhaft ist die Erweiterung der Ventillagerung um einen rohrförmigen Schaft, der die Ventilfeder aufnimmt. Bei vollständig geöffnetem Ventil deckt der rohrförmige Schaft die Ventilfeder komplett ab so dass diese in vorteilhafter Weise die Strömung nicht mehr beeinflusst.
-
Günstig ist die Befestigung der Ventilfeder auf dem Führungselement mit einer Scheibe. Diese Scheibe deckt bei vollständig geöffnetem Ventil in vorteilhafter Weise die im Schaft befindliche Ventilfeder ab. Damit wird in geeigneter Weise erreicht, dass die Strömung bei vollständig geöffnetem Ventil durch die Ventilfeder nicht mehr beeinflusst wird.
-
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann aus der nachfolgenden Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen, die jedoch nicht als die Erfindung beschränkend auszulegen sind, unter Bezugnahme auf die beigelegten Zeichnungen ersichtlich.
-
Figurenliste
-
Es zeigt:
- 1: eine beispielhafte schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Ventils.
-
Die Figur ist lediglich eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. ihrer Bestandteile gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung. Insbesondere Abstände und Größenrelationen sind in der Figur nicht maßstabsgetreu wiedergegeben.
-
1 zeigt eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Ventils 2. Das Ventil 2 ist aufgebaut aus einem Ventilgehäuse 3 mit einer in dem Ventilgehäuse 3 angeordneten Ventillagerung 5, einem Ventilkörper 4 mit einem Führungselement 8. Das Führungselement 8 ist in einer Öffnung der Ventillagerung 5 angeordnet. Der Ventilkörper 4 ist der Ausströmseite des Ventils 2 zugewandt, die Ventillagerung 5 ist der Einströmseite des Ventils zugewandt. Der Ventilkörper 4 öffnet und verschließt das Ventil 2. In der gezeigten Ausführungsform besteht das Ventilgehäuse 3 und die Ventillagerung 5 aus einem Stück und kann beispielsweise in der Massenfertigung spanlos in einem Spritzgießverfahren hergestellt sein. In der Einzelfertigung kann das Ventilgehäuses 3 und die Ventillagerung 5 einstückig spanend hergestellt werden. In einer weiteren Ausführungsform kann die Ventillagerung 5 als separates Teil hergestellt werden. Diese Ventillagerung 5 wird in das Ventilgehäuse 2 gefügt, so dass eine feste Verbindung zwischen den beiden Teilen Ventilgehäuse 2 und Ventillagerung 5 entsteht. Als bevorzugte Fügeverfahren können beispielsweise Einpressen, Kleben oder Schrauben eingesetzt werden. Die Ventillagerung 5 ist mit einem oder mehreren Stegen 21 mit dem Gehäuse verbunden. Die Stege 21 können mit einem strömungsgünstigen Querschnitt versehen werden, um die Beeinflussung der Strömung des Fluids klein zu halten. Die Stege 21 können symmetrisch oder asymmetrisch angeordnet werden. Damit können beispielsweise Zonen geringer Anströmgeschwindigkeit in inhomogenen Anströmungen des Ventils zur Anordnung der Stege genutzt werden. Ebenfalls können die Stege 21 mit unterschiedlichen Querschnitten ausgeführt werden. Die Ventillagerung 5 und auch das Ventilgehäuse 3 können aus Kunststoff oder aus metallischen Werkstoffen hergestellt werden. Der einfache Aufbau des Ventilkörpers 4 wird durch die Ausführung als ebene, runde Scheibe mit einer Bohrung zur Aufnahme des Führungselements 8 und einer Nut zur Aufnahme eine Dichtungselements 13 erreicht. Der Ventilkörper 4 kann aus Kunststoff oder aus einem metallischen Werkstoff angefertigt werden. Das Führungselement 8 trägt den Ventilkörper 4 und wird in diesem Ausführungsbeispiel aus einem zylindrischen Körper gebildet, an dessen Enden Befestigungsmöglichkeiten für den Ventilkörper 4 bzw. die Ventilfeder 16 vorgesehen sind. Die Ventilfeder 16 wird durch eine Scheibe 17 auf dem Führungselement 8 gehalten, die in ihrem Außendurchmesser dem Außendurchmesser des Schafts 19 entspricht, so dass die Ventilfeder 16 bei vollständig geöffnetem Ventil 2 völlig verdeckt ist und die Fluidströmung nicht beeinflusst. Die durch den maximal möglichen Ventilweg bestimmte größte Öffnung des Ventils 2 wird durch die Länge des Führungselements 8 und die Höhe des Schafts 19 begrenzt. Die Öffnungscharakteristik des Ventils 2 wird durch die Vorspannung der Ventilfeder 16 bestimmt. Die Druckdifferenz zwischen Einströmseite und Ausströmseite muss in Verbindung mit der Fläche des Ventilkörpers 4 zur Öffnung des Ventils 2 eine Öffnungskraft bewirken, die größer ist als die Vorspannkraft der Ventilfeder 16.
-
Das Ventil 2 besteht aus dem Ventilgehäuse 3 mit den im Ventilgehäuse 3 eingebauten Komponenten Ventillagerung 5, Ventilkörper 4 und Führungselement 8 und dem Auslassgehäuse 9. In einer weiteren Ausführungsform kann das Ventilgehäuse 3 mit den eingebauten Komponenten direkt unter Entfall des Auslassgehäuses 9 an ein anderes Bauteil mit Hilfe des Flansches 10 angeflanscht werden.
-
Das Ventil 2 kann in vielfältigen Anwendungen eingesetzt werden. Es kann als kostengünstige und robuste Alternative zum Stand der Technik als Bypass-Ventil für die mehrstufige Aufladung von Verbrennungsmotoren verwendet werden. Weiterhin kann das kostengünstige erfindungsgemäße Ventil als Absperrventil für die Anoden- und Kathodenseite von Brennstoffzellen eingesetzt werden, um im abgestellten Zustand der Brennstoffzelle das Eindringen von unerwünschten Fluiden, insbesondere Umgebungsluft mit dem darin enthaltenen Sauerstoff zu verhindern.
-
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 1640584 A1 [0002]
- DE 102011106979 A1 [0002]
