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Hintergrund
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1. Technisches Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Rückführventil zum Öffnen oder Schließen einer Rückführleitung eines Turboladermotors, und die Erfindung betrifft insbesondere ein Rückführventil für einen Turboladermotor, das an einer Rückführleitung des Turboladermotors installiert ist, um durch Minimierung der Kollision zwischen den Gasströmen während der Rezirkulation bzw. Rückführung von Gasen das erzeugte Strömungsgeräusch zu minimieren.
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2. Beschreibung des Standes der Technik
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Um die Beschleunigungsleistung eines Fahrzeugs zu verbessern, ist es in der Regel notwendig, den Ladedruck schnell zu erhöhen. Insbesondere tritt ein Überschwingen des Ladedrucks auf, wobei ein Turbolader in einem instabilen Bereich arbeitet, der sich in der Nähe einer Pumpgrenze auf einem Verdichterkennfeld befindet oder von diesem entfernt ist, wodurch Oberflächengeräusche verursacht werden. Das Strömungsgeräusch ist ein Phänomen, das durch ein sich wiederholendes Phänomen hervorgerufen wird, bei dem die durch den Verdichter des Turboladers aufgeladene Luft unzureichend einem Motor zugeführt wird und von einem Auslassrohr des Verdichters wieder zurückgegeben wird, was eine Schaukelbewegung des Fahrzeugs verursacht und den Fahrkomfort verschlechtert.
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Aus der
DE 10 2017 101 241 A1 kennt man in diesem Zusammenhang eine Gasverdichter-Baugruppe, die zum Druckbeaufschlagen eines aus der Umgebung zur Lieferung an einen Verbrennungsmotor mit einem Zylinder empfangenen Luftstroms konfiguriert ist, beinhaltet ein Verdichtergehäuse. Ein Verdichterrad ist innerhalb des Verdichtergehäuses angeordnet und ist konfiguriert zum Druckbeaufschlagen des Luftstroms. Ein Verdichter-Bypass ist zum Leiten des druckbeaufschlagten Luftstroms weg vom Zylinder konfiguriert. Ein Druckbegrenzungsventil ist zum selektiven Öffnen und Schließen des Verdichter-Bypasses und damit zum Begrenzen des Drucks des druckbeaufschlagten Luftstroms und zum Minimieren des Überflutens des Verdichterrades konfiguriert. Ein Leitblech innerhalb des Verdichter-Bypasses ist zum Ableiten von Energie einer durch den druckbeaufschlagten Luftstrom erzeugten Schallwelle beim anfänglichen Öffnen des Druckbegrenzungsventils konfiguriert.
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1 ist eine schematische Darstellung eines allgemeinen Rückführsystems eines Motors. Wie in 1 dargestellt ist, wurde, gemäß dem Stand der Technik, um das Strömungsgeräusch im Turbolader, der eine Turbine 20 und einen Verdichter 30 umfasst, zu verhindern, das Strömungsgeräusch gelöst, indem hauptsächlich verwendet wurde: ein Softwareverfahren zur Änderung eines Betriebsbereichs des Verdichters 30, der mit der Turbine 20 verbunden ist, und zwar durch Verbesserung der Software; und ein Hardwareverfahren zur Verringerung des „Wiederausstoß“geräusches auf der Motor 10-Seite durch Installation einer Rückführleitung 40, die als Rückführsystem des Motors bezeichnet wird, und eines Rückführventils (RCV) 50 zum Öffnen und Schließen der Rückführleitung 40.
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2 ist eine Querschnittsansicht durch ein herkömmliches Rückführventil (RCV). Wie in 2 dargestellt ist, enthält das herkömmliche Rückführventil 50 einen Zapfen 52 und einen Anschlussstutzen (Flansch) 51. Da der Anschlussstutzen 51 ein hervorstehendes Teil 51a aufweist, das in einem Innenraum ausgebildet ist, in dem Gas strömt, und mit der Rückführleitung 40 verbunden ist, kollidiert beim herkömmlichen Rückführventil 50 eine Fluidströmung aufgrund einer Stufe, die durch das hervorstehende Teil 51a gebildet wird, mit der Gasströmung, die durch einen Einlass 51b eingeleitet wird und in Richtung eines Auslasses 51c strömt, wodurch Geräusche verursacht werden. Des Weiteren kollidieren beim herkömmlichen Rückführventil 50 eine Gasströmung hinter dem vorstehenden Teil 51a und eine Gasströmung um das hervorstehende Teil 51a herum in Richtung einer Rückführgasströmung miteinander, wodurch das Geräusch verursacht wird, und wobei eine Geräuschdauer erhöht wird, wenn eine rückgeführte Strömungsrate verringert wird.
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Die im Stand der Technik beschriebenen Gegenstände dienen lediglich dazu, das Verständnis für den Hintergrund der vorliegenden Erfindung zu fördern, und sollten nicht als der einem Fachmann bekannte Stand der Technik betrachtet werden.
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Zusammenfassung
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Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, ein Rückführventil (RCV) zur Verfügung zu stellen, das in der Lage ist, Strömungsgeräusche durch Öffnen oder Schließen einer Rückführleitung zu reduzieren und Kollisionen zwischen Gasströmen während einer Gasrückführung zu minimieren. Gegenstände der vorliegenden Erfindung sind nicht auf die oben genannten Gegenstände beschränkt. Das heißt, andere Gegenstände, die nicht erwähnt werden, sind einem Fachmann, auf den sich die vorliegende Erfindung richtet, aus der folgenden Beschreibung heraus sicher geläufig.
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Nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein Rückführventil, das eine Rückführleitung öffnet oder schließt, die mit einer vorderen Stufe eines Verdichters von einer hinteren Stufe des Verdichters auf einer Ansaugleitung eines Motors verbunden ist, Folgendes umfassen: einen Rückführventil-Anschlussstutzen mit einem Einlass, in den Gas eingeführt wird, das in einem Boden davon gebildet ist, mit einem Auslass, aus dem das Gas ausgestoßen wird, der in einer ersten Seite einer Seitenfläche davon gebildet ist, und mit einem Innenraum, der mit dem Einlass und dem Auslass verbunden ist und in dem das Gas strömt; einen Zapfen, der so konfiguriert ist, dass er den Einlass und den Auslass öffnet oder schließt, einen Rückführstutzen mit einer Vielzahl von Führungsöffnungen, die ausgebildet sind, um eine aus dem Auslass ausgestoßene Gasströmung zu leiten und die Gasströmung der Rückführleitung zuzuführen, und mit gegenüberliegenden Enden, die jeweils mit dem Rückführventil-Anschlussstutzen und der Rückführleitung verbunden sind, wobei der Rückführstutzen
einen Stutzenkörper in Rohrform mit einer ersten Seite, die mit dem Auslass verbunden ist, und mit einer zweiten Seite, die mit der Rückführleitung verbunden ist umfasst; und ein Filtersieb mit der Vielzahl von Führungsöffnungen, die darin ausgebildet sind, und wobei das Sieb an der ersten Seite des Stutzenkörpers angebracht ist.
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Der Stutzenkörper weist dabei ein erstes Ende auf, das mit dem Auslass verbunden ist und einen Querschnitt aufweist, der in einer rechteckigen Form ausgebildet ist, um einer Form des Auslasses zu entsprechen, und ein zweites Ende mit einem Querschnitt, der in einer kreisförmigen Form ausgebildet ist, um mit der Rückführleitung verbunden zu werden, ist derart ausgebildet, dass er in einem gesamten Bereich einer inneren Gasleitung, in der das Gas strömt, eine gleiche Querschnittsfläche wie ein Querschnitt des Auslasses aufweist.
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Der Innenraum weist dabei eine asymmetrische Form auf, in der eine Breite in einer Richtung von einer zweiten Seite einer Innenfläche zu einer Seite derselben in horizontaler Richtung vergrößert ist.
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Der Zapfen kann derart installiert sein, um in einer vertikalen Richtung des Innenraums angehoben zu werden, wobei eine erhöhte Höhe des Zapfens dieselbe Höhe haben kann wie eine Höhe in der vertikalen Richtung des Innenraums. Die Rückführleitung kann mit dem Boden des mit dem Einlass zu verbindenden Rückführventil-Anschlussstutzens verbunden sein, und der Innenraum kann eine Querschnittsfläche aufweisen, die vom Einlass nach oben vergrößert ist.
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Der Rückführstutzen kann integral aus dem Stutzenkörper und dem aus einem Kunststoffmaterial gebildeten Filtersieb geformt sein. Der Querschnitt des Auslasses kann in der rechteckigen Form und ein Querschnitt der Rückführleitung in der kreisförmigen Form ausgebildet sein, wobei der Auslass und die Rückführleitung so ausgebildet sein können, dass sie eine gleiche Querschnittsfläche aufweisen.
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Figurenliste
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Die oben genannten und weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden nun anhand exemplarischer Ausführungsformen detailliert beschrieben, wobei die begleitenden Zeichnungen, die nachstehend nur zur Veranschaulichung dienen sollen und somit die vorliegende Erfindung nicht einschränken, und wobei:
- 1 eine schematische Darstellung ist, die ein allgemeines Rückführsystem eines Motors nach dem Stand der Technik darstellt;
- 2 eine Querschnittsansicht ist, die ein konventionelles Rückführventil (RCV) nach dem Stand der Technik darstellt;
- 3 eine Querschnittsansicht ist, die ein Rückführventil für einen Turboladermotor nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
- 4 eine Ansicht ist, die eine erhöhte Position eines Zapfens nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
- 5 eine Draufsicht ist, die einen Rückführventil-Anschlussstutzen nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
- 6 eine teilweise ausgeschnittene perspektivische Ansicht ist, die den Rückführventil -Anschlussstutzen anhand einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert; und
- 7 ist eine perspektivische Darstellung eines Rückführstutzens nach einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Detaillierte Beschreibung
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Es wird davon ausgegangen, dass der Begriff „Fahrzeug“ oder „zu einem Fahrzeug gehörig“ oder ein anderer ähnlicher Begriff, wie er hier verwendet wird, Kraftfahrzeuge im Allgemeinen umfasst, wie zum Beispiel Personenkraftwagen einschließlich Sports Utility Vehicles (SUV), Busse, Lastkraftwagen, verschiedene Nutzfahrzeuge, Wasserfahrzeuge einschließlich einer Vielzahl von Booten und Schiffen, Flugzeuge und dergleichen, und Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Plug-in-Hybridfahrzeuge, wasserstoffbetriebene Fahrzeuge und andere mit alternativen Kraftstoffen betriebene Fahrzeuge umfasst (z.B. Kraftstoffe, die aus von Erdöl verschiedenen Quellen gewonnen werden).
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Die hierin verwendete Terminologie dient ausschließlich der Beschreibung bestimmter Ausführungsformen und ist nicht dazu gedacht, die Offenbarung einzuschränken. Die Singularformen „einer“, „eine“, „eines“ und „der“, „die“, „das“ sollen, wie hierin verwendet, auch die Pluralformen einschließen, es sei denn, der Kontext weist eindeutig auf etwas anderes hin. Es wird ferner davon ausgegangen, dass die Begriffe „umfasst“ und/oder „umfassend“, wenn sie in dieser Beschreibung verwendet werden, das Vorhandensein von angegebenen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen und/oder Komponenten spezifizieren, aber das Vorhandensein oder Hinzufügen von einem oder mehreren anderen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon nicht ausschließen. Wie hierin verwendet, umfasst der Begriff „und/oder“ alle Kombinationen aus einem oder mehreren der in diesem Dokument aufgeführten Elemente.
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Nachfolgend werden beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen detailliert beschrieben. Die vorliegende Erfindung beschränkt sich jedoch nicht nur auf diese beispielhaften Ausführungsformen. Als Bezug werden die Bezugszeichen für im Wesentlichen gleiche Komponenten verwendet. Nach dieser Regel kann eine Beschreibung in Bezug auf einen in anderen Zeichnungen wiedergegebenen Inhalt gegeben werden, wobei der dem Fachmann bekannte Inhalt oder ein sich wiederholender Inhalt weggelassen werden können.
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Rückführventil zum Öffnen oder Schließen einer Rückführleitung, die mit den Abgasleitungen gegenüberliegender Seiten eines Verdichters eines Turboladers verbunden ist, um das Gas zu rezirkulieren bzw. rückzuführen, und insbesondere betrifft die Erfindung ein Rückführventil, das in der Lage ist, das Strömungsgeräusch zu minimieren, indem es die Kollision zwischen den Gasströmen während einer Gasrückführung minimiert, indem es eine Struktur verbessert, die es dem Gas ermöglicht, gleichmäßiger zu strömen, ohne dass eine Stufe oder ähnliches in einem inneren Bereich, in dem das Gas strömt, gebildet wird.
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Nachfolgend werden beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen detailliert beschrieben. 3 ist ein Querschnitt durch ein Rückführventil für einen Turboladermotor nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und 4 ist eine Ansicht, die eine erhöhte Position eines Zapfens nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
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Wie in 3 und 4 dargestellt ist, kann ein Rückführventil für einen Turboladermotor nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung so konfiguriert sein, dass es eine Rückführleitung öffnet oder schließt, die mit Abgasleitungen von gegenüberliegenden Seiten eines Verdichters eines Turboladers verbunden ist, und kann einen Rückführventil-Anschlussstutzen 100 umfassen, in dem angeordnet sind: ein Einlass 110, in den Gas eingeführt wird; ein Auslass 120, aus dem das Gas ausgestoßen wird; und ein Innenraum 130, in dem das Gas strömt; und ein Zapfen 200, der zum Öffnen oder Schließen des Einlasses 110 und des Auslasses 120 ausgebildet ist, um die Rückführleitung zu verbinden oder zu blockieren, während der Zapfen in einer Richtung des Innenraums 130 angehoben ist.
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Insbesondere kann der Zapfen 200 so konfiguriert sein, dass er die Rückführleitung öffnet oder schließt, während er in vertikaler Richtung des Innenraumes 130 angehoben wird, wobei eine erhöhte Position des Zapfens 200 die gleiche sein kann wie eine Höhe des Innenraumes 130 in vertikaler Richtung. Dementsprechend kann das durch den Einlass 110 eingeleitete Gas in eine Richtung des Auslasses 120 entlang einer inneren Umfangsfläche des Innenraums 130 geführt werden, und es kann möglich sein, ein Wirbel- oder „Regurgitationsphänomen“ (d.h. ein „Wiederausstoßen“) von strömendem Gas aufgrund einer Stufe oder ähnlichem zu verhindern, wodurch das Strömungsgeräusch minimiert wird.
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5 ist eine Draufsicht, die einen Rückführventil-Anschlussstutzen nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, und 6 ist eine perspektivische Teilausschnitt-Ansicht, die den Rückführventil-Anschlussstutzen nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Wie in 5 und 6 dargestellt ist, kann ein Rückführventil-Anschlussstutzen nach einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung den Innenraum 130 in asymmetrischer Form ausgebildet haben, wobei dessen Breite in horizontaler Richtung, d.h. in Richtung des Auslasses 120, vergrößert ist.
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Wenn das durch den Einlass 110 eingeleitete Gas in Richtung des Auslasses 120 strömt, kann eine Breite der zweiten Seite des Innenraums 130, in dem der Auslass positioniert ist, so geformt sein, dass sie breiter ist als die Breite der ersten Seite des Innenraums 130 in Bezug auf die Mitte des Einlasses 110, wodurch es möglich ist, ein Auftreten eines Wiederausstoßens von Gas an der Rückseite des Innenraums 130 zu minimieren, d.h. an der zweiten Seite davon, wenn die Rückführleitung mit der Abgasleitung verbunden wird, indem das Rückführventil für den Turboladermotor geöffnet wird.
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Dadurch kann es möglich sein, einen Strömungsverlust des Gases zu reduzieren und das Strömungsgeräusch zu minimieren, das durch die Kollision zwischen dem wiederausgestoßenem Gasstrom und einem Hauptgasstrom entsteht, der in den Einlass 110 eingeleitet und in Richtung des Auslasses 120 bewegt wird. Insbesondere bei dem Rücklaufventil-Anschlussstutzen 100 nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wenn die Rücklaufleitung und der Einlass 110 miteinander verbunden sind, da die Rückführleitung mit einem Boden des Rücklaufventil-Anschlussstutzens 100 verbunden ist, darf im Innenraum 130 kein konvex-konkaver Abschnitt wie ein Vorsprung oder ähnliches gebildet werden.
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Dementsprechend kann das Auftreten einer turbulenten Gasströmung durch den konvex-konkaven Teil, der die Rückführleitung und den Einlass 110 miteinander verbindet, minimiert werden, wodurch es möglich wird, das durch die Kollision zwischen der turbulenten Gasströmung und der Hauptgasströmung erzeugte Strömungsgeräusch zu reduzieren, wobei eine Strömungsrate des rezirkulierten Gases erhöht werden kann, wodurch es möglich wird, eine Dauer des Auftretens von Geräuschen zu minimieren. Weiterhin kann der Innenraum 130 des Rückschlagventil-Anschlussstutzens 100 mit einer Querschnittsfläche ausgebildet sein, die sich vom Eingang 110 nach oben vergrößert. Insbesondere kann die Geräusch-Auftritts-Zeit minimiert werden, indem der Durchfluss des rückgeführten Gases in Richtung des Auslasses 120 weiter erhöht wird. Das Rückführventil für den Turboladermotor nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ferner einen Rückführstutzen 300 enthalten, in dem eine Vielzahl von Führungsöffnungen 321 ausgebildet sein können, um einen aus dem Auslass 120 ausgestoßenen Gasstrom zu leiten und das Gas der Rückführleitung zuzuführen.
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7 ist eine perspektivische Darstellung eines Rückführstutzens nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in 7 dargestellt ist, kann ein Rückführstutzen 300 nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen Stutzenkörper 310 mit gegenüberliegenden Enden, die mit der Rückführleitung bzw. dem Auslass 120 verbunden sind, und ein Sieb 320 mit mehreren darin ausgebildeten Führungsöffnungen 321 umfassen, das an einer ersten Seite des Stutzenkörpers 310 installiert ist.
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Insbesondere können die Führungsöffnungen 321 eine vorgegebene Länge in einer Gasströmungsrichtung haben, um einen Gasstrom durch den Auslass 120 zu leiten. Dementsprechend kann eine Strömungsrichtung der Hauptgasströmung einschließlich der turbulenten Strömung, die beim Durchströmen des Rückführventil-Anschlussstutzens 100 erzeugt wird, geführt werden, während die Hauptgasströmung durch die Vielzahl der im Sieb gebildeten Führungsöffnungen 321 strömt, wodurch die turbulente Strömung im Hauptgasstrom minimiert und das Auftreten von Strömungsgeräuschen minimiert wird.
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Weiterhin kann der Rückführventil-Anschlussstutzen 100 nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung den Stutzenkörper 310 und das Sieb 320 umfassen, das integral aus einem Kunststoff geformt ist. Dementsprechend kann das Gewicht des Rücklaufventil-Anschlussstutzens 100 reduziert und das Gewicht des Fahrzeugs, bei dem das Rückführventil für den Turboladermotor nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird, verringert werden. Der Auslass 120 kann nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine rechteckige Form mit einer großen Länge in Breitenrichtung davon sein, die einer Form des Querschnitts des Innenraums 130 entspricht, der so geformt ist, dass er die Breite aufweist, die entlang des Hauptgasstroms, wie oben beschrieben wurde, allmählich zunimmt; wobei der Stutzenkörper 310 nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein erstes Ende aufweisen kann, das mit dem Auslass 120 verbunden und in einer rechteckigen Form ausgebildet ist, die einer Form des Auslasses 120 entspricht, wobei ein zweites Ende des Stutzenkörpers 310 mit der Rückführleitung verbunden sein und in einer kreisförmigen Gestalt ausgebildet sein kann. Insbesondere kann eine Querschnittsfläche des Stutzenkörpers 310 in Richtung des Hauptgasstromes so ausgebildet werden, dass sie der Querschnittsfläche des Auslasses 120 in einem ganzen Bereich entspricht. Das Auftreten des Strömungsgeräusches kann minimiert werden, indem das Auftreten von Druckverlusten im Gas, das durch Ausdehnung oder Kontraktion der Leitung entlang des Stutzenkörpers 310 strömt, verringert wird und das Auftreten der turbulenten Strömung aufgrund einer Änderung der Geschwindigkeit und des Drucks des Gases minimiert wird.
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Nach den beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können durch die stufenweise Vergrößerung der Querschnittsfläche des Innenraums des Rückführventil-Anschlussstutzens vom Einlass bis zum Auslass das Wiederausstoßen des Gases verhindert und der Strömungsverlust des Gases vermindert werden, wodurch das Strömungsgeräusch reduziert wird. Da die Gasleitung vom Auslass des Rückführventils zum Stutzen so geformt sein kann, dass sie den gleichen Querschnitt hat, kann es weiterhin möglich sein, das Strömungsgeräusch zu reduzieren, indem die Druckänderung während der Gasströmung minimiert wird. Darüber hinaus kann der Durchflussverlust des Gases verringert werden, indem man die Stufe aus dem Einlass des Rückführventil-Anschlusses entfernt und so das Strömungsgeräusch reduziert. Das Laminarströmungs-Sieb ist in den Stutzen integriert, der das rezirkulierte Gas ausstößt, um die Gasströmung von der turbulenten Strömung in die laminare Strömung umzuwandeln, wodurch es möglich ist, das Strömungsgeräusch zu minimieren.
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Wie oben beschrieben worden ist, obwohl die vorliegende Erfindung mit Bezug auf ihre beispielhaften Ausführungsformen beschrieben wurde, wird der Fachmann verstehen, dass verschiedene Modifikationen und Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang und Geist der Erfindung, wie sie in den beiliegenden Ansprüchen offenbart ist, abzuweichen.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Rückführventil-Anschlussstutzen
- 110
- Einlass
- 120
- Auslass
- 130
- Innenraum
- 200
- Zapfen
- 300
- Rückführstutzen
- 310
- Stutzenkörper
- 320
- (Filter-)Sieb
- 321
- Führungsöffnung
