DE102022113977A1 - Pneumatic valve and compressor - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein pneumatisches Ventil (20, 30) für einen Verdichter (1) mit einer durchströmbaren Ventilöffnung (21, 31, 131, 231, 331) und einem Ventilkörper (22, 32, 132, 232, 332), der an der Ventilöffnung (21, 31, 131, 231, 331) zwischen einer Öffnungsstellung (18) und einer Schließstellung (19) bewegbar ist und zwei Deckflächen (33, 34 133, 233, 333) und eine beide Deckflächen (33, 34) verbindende Körperkante (35, 135, 235, 335) aufweist. Die erste Deckfläche (33, 133, 233, 333) ist dazu ausgebildet, die Ventilöffnung (21, 31, 131, 231, 331) in der Schließstellung (19) abzudecken, wobei in der Öffnungsstellung (18) ein Abschnitt der Körperkante (35, 135, 235, 335) von einer Luftströmung (L) umströmbar ist. Die Erfindung schlägt vor, dass die Körperkante (35, 135, 235, 335) im Bereich des umströmten Abschnitts (36, 136, 236, 336) eine Anzahl Ausformungen (37, 137, 237, 337) zum Streuen der Luftströmung (L) entlang der Körperkante (35, 135, 235, 335) aufweist.The invention relates to a pneumatic valve (20, 30) for a compressor (1) with a valve opening (21, 31, 131, 231, 331) through which flow can flow and a valve body (22, 32, 132, 232, 332) which is located on the Valve opening (21, 31, 131, 231, 331) can be moved between an open position (18) and a closed position (19) and two cover surfaces (33, 34 133, 233, 333) and a body edge connecting both cover surfaces (33, 34). (35, 135, 235, 335). The first cover surface (33, 133, 233, 333) is designed to cover the valve opening (21, 31, 131, 231, 331) in the closed position (19), with a section of the body edge (35) in the open position (18). , 135, 235, 335) can be flowed around by an air flow (L). The invention proposes that the body edge (35, 135, 235, 335) in the area of the section (36, 136, 236, 336) around which the air flows has a number of shapes (37, 137, 237, 337) for scattering the air flow (L). along the body edge (35, 135, 235, 335).
Description
Die Erfindung betrifft ein pneumatisches Ventil nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, einen Verdichter nach dem Oberbegriff von Anspruch 16, eine Vakuumpumpe nach dem Oberbegriff von Anspruch 17 und ein Fahrzeug nach Anspruch 18. Die Erfindung betrifft insbesondere pneumatische Ventile für einen Verdichter, insbesondere einen Kolbenkompressor.The invention relates to a pneumatic valve according to the preamble of claim 1, a compressor according to the preamble of
Pneumatische Ventile der vorstehenden Art umfassen eine zwischen einem Luftzufuhranschluss und einem Druckluftauslass angeordnete und in einer Strömungsrichtung durchströmbare Ventilöffnung sowie einen Ventilkörper, der an der Ventilöffnung pneumatisch aktuierbar zwischen einer Öffnungsstellung und einer Schließstellung bewegbar ist. Der Ventilkörper weist eine erste Deckfläche, eine beabstandete zweite Deckfläche und eine die erste Deckfläche und die zweite Deckfläche verbindende Körperkante auf. Die erste Deckfläche ist bei derartigen pneumatischen Ventilen dazu ausgebildet, die Ventilöffnung in der Schließstellung abzudecken. In der Öffnungsstellung ist zumindest ein Abschnitt der Körperkante von einer Luftströmung umströmbar. Derartige Ventilkörper sind zur Realisierung kurzer Ansprechzeiten zumeist dynamisch bzw. hochdynamisch bewegbar.Pneumatic valves of the above type include a valve opening arranged between an air supply connection and a compressed air outlet and through which flow can flow in a flow direction, and a valve body which can be moved pneumatically at the valve opening between an open position and a closed position. The valve body has a first cover surface, a spaced-apart second cover surface and a body edge connecting the first cover surface and the second cover surface. In such pneumatic valves, the first cover surface is designed to cover the valve opening in the closed position. In the open position, at least a section of the body edge can be flowed around by an air flow. Such valve bodies can usually be moved dynamically or highly dynamically to achieve short response times.
Pneumatische Ventile kommen dabei beispielsweise in Vakuumpumpen und Verdichtern in Fahrzeugen zum Einsatz. Derartige Verdichter bzw. Kompressoren werden beispielsweise für eine Druckluftzuführung einer Druckluftversorgungsanlage genutzt. Verdichter, insbesondere Kolbenverdichter in Fahrzeugen aller Art, sind gemeinhin bekannt. Sie dienen der Bereitstellung von Druckluft und umfassen viele Anwendungsgebiete, unter anderem Bremsanlagen, Luftfederanlagen, insbesondere zur Niveauregelung, Kupplungsverstärker und viele mehr. Wichtige Zielkriterien bei der Auslegung von Verdichtern sind unter anderem eine möglichst hohe Förderleistung, eine möglichst geringe Schallentwicklung, möglichst geringe Abmessungen, geringer Herstellungsaufwand und eine hohe Robustheit.Pneumatic valves are used, for example, in vacuum pumps and compressors in vehicles. Such compressors or compressors are used, for example, to supply compressed air to a compressed air supply system. Compressors, especially piston compressors in all types of vehicles, are commonly known. They are used to provide compressed air and cover many areas of application, including brake systems, air suspension systems, especially for level control, clutch boosters and many more. Important target criteria when designing compressors include the highest possible delivery rate, the lowest possible noise development, the smallest possible dimensions, low manufacturing effort and high robustness.
Kolbenverdichter umfassen zumeist eine als Ventilträger wirksame Ventilsitzplatte, die zwischen einem Zylindergehäuse und einem Zylinderkopf des Kolbenverdichters angeordnet ist sowie jeweils mindestens ein an der Ventilsitzplatte befestigtes Saugventil und Druckventil. Der Zylinderkopf kann neben einer Eintrittskammer und einer Austrittskammer bevorzugt auch eine Entlastungskammer sowie ein Entlastungsventil aufweisen. Derartige Entlastungsventile werden zur bedarfsweisen Verbindung eines in dem Zylindergehäuse ausgebildeten Arbeitsraumes mit der Entlastungskammer eingesetzt. Der Zylinderkopf eines Kolbenverdichters ist üblicherweise als ein Druckgussbauteil aus einer Leichtmetalllegierung hergestellt und meistens über die Ventilsitzplatte, an der die vorwiegend als Platten- oder Lamellenventile ausgebildete Saug und Druckventile befestigt sind, mit dem Zylindergehäuse des Kolbenverdichters verschraubt. Die Eintrittskammer ist über eine Filteranordnung mit der Umgebung verbunden und wird im Saugtrakt des zugeordneten Kolbens über meistens mehrere in der Ventilsitzplatte angeordnete Ventilöffnungen durch ein dann geöffnetes, z.B. als ein Platten bzw. Lamellenventil ausgebildetes Saugventil mit dem Arbeitsraum des Zylindergehäuses verbunden. Im Drucktrakt des zugeordneten Kolbens wird der Arbeitsraum des Zylindergehäuses über mindestens eine weitere in der Ventilsitzplatte angeordneten Ventilöffnung, insbesondere einen Austrittskanal, durch ein dann geöffnetes Druckventil mit der Austrittskammer verbunden, welche mit einer Förderleitung der Druckluftversorgungsanlage verbunden ist.Piston compressors usually include a valve seat plate that acts as a valve carrier and is arranged between a cylinder housing and a cylinder head of the piston compressor, as well as at least one suction valve and pressure valve attached to the valve seat plate. In addition to an inlet chamber and an outlet chamber, the cylinder head can preferably also have a relief chamber and a relief valve. Such relief valves are used to connect, if necessary, a working space formed in the cylinder housing to the relief chamber. The cylinder head of a piston compressor is usually made as a die-cast component from a light metal alloy and is usually screwed to the cylinder housing of the piston compressor via the valve seat plate, to which the suction and pressure valves, which are primarily designed as plate or reed valves, are attached. The inlet chamber is connected to the environment via a filter arrangement and is connected to the working space of the cylinder housing in the suction tract of the associated piston via usually several valve openings arranged in the valve seat plate through a then opened suction valve, for example designed as a plate or reed valve. In the pressure section of the associated piston, the working space of the cylinder housing is connected to the outlet chamber via at least one further valve opening arranged in the valve seat plate, in particular an outlet channel, through a then opened pressure valve, which is connected to a delivery line of the compressed air supply system.
Bewährt hat sich das Konzept eines zweistufigen Verdichters, bei dem die zugeführte Luft zunächst in einer Niederdruckstufe auf ein Niederdruckniveau und anschließend in einer der Niederdruckstufe angeschlossenen Hochdruckstufe auf ein Hochdruckniveau verdichtet wird, wobei beiden Stufen jeweils ein Druckventil und ein Saugventil zugeordnet ist.The concept of a two-stage compressor has proven successful, in which the supplied air is first compressed to a low-pressure level in a low-pressure stage and then to a high-pressure level in a high-pressure stage connected to the low-pressure stage, with a pressure valve and a suction valve being assigned to both stages.
In pneumatischen Systemen, wie Kolbenverdichtern bzw. pneumatischen Ventilen im Allgemeinen, führen dynamische Druckänderung eines Fluids zu sogenannten Druckstößen oder Druckschlägen. Eine solche dynamische Druckänderung in einem pneumatischen System entsteht beim schnellen Öffnen bzw. Schließen eines Ventils. Zum Öffnen bzw. Schließen des Ventils muss ein Fluid im pneumatischen System beschleunigt bzw. abgebremst werden, wofür aufgrund der Trägheit des Fluids eine gewisse Kraft nötig ist. Die nötige Kraft resultiert in einer Druckänderung und bedingt somit den Druckstoß. Druckstöße ließen sich nur bei unendlich langsamen Öffnungs- und Schließprozessen vermeiden. Aufgrund der beispielsweise in Verdichtern geforderten Ansprechzeiten sind Druckstöße im realen Betrieb daher unvermeidlich. Der entstehende Druck wird von Druckwellen weitergegeben, wobei es sich um Longitudinalwellen handelt. Durch zu hohe Druckstöße können Schäden an dem betroffenen pneumatischen System auftreten. Ferner führen Druckstöße zu einer Anregung des pneumatischen Systems, welches darauf mit einer Resonanzschwingung mit Eigenfrequenz antwortet. Die Beschleunigung des Fluids bedingt ferner turbulente Strömungen, welche eine Anregung der umströmten schwingfähigen Bestandteile eines Ventils und damit eine starke Schallentwicklung bedingen. Insbesondere im Kantenbereich sind solche Turbulenzen daher unerwünscht. Besonders betroffen von solchen Turbulenzen ist der bewegbar in einem solchen Ventil aufgenommene Ventilkörper, welcher im Strömungspfad des Fluids angeordnet ist und somit direkt umströmt wird. Das Öffnen bzw. Schließen des Ventils bedingt dabei den Druckstoß und durch die erforderliche Bewegbarkeit des Ventilkörpers ist dieser in besonderem Maße anfällig durch den Druckstoß massiv angeregt zu werden und eine unerwünschte Schallentwicklung zu bedingen.In pneumatic systems, such as piston compressors or pneumatic valves in general, dynamic pressure changes in a fluid lead to so-called pressure surges or pressure hammers. Such a dynamic pressure change in a pneumatic system occurs when a valve is opened or closed quickly. To open or close the valve, a fluid in the pneumatic system must be accelerated or decelerated, which requires a certain amount of force due to the inertia of the fluid. The necessary force results in a change in pressure and thus causes the pressure surge. Pressure surges could only be avoided with infinitely slow opening and closing processes. Due to the response times required in compressors, for example, pressure surges are unavoidable in real operation. The resulting pressure is passed on by pressure waves, which are longitudinal waves. Excessive pressure surges can cause damage to the affected pneumatic system. Furthermore, pressure surges lead to an excitation of the pneumatic system, which responds with a resonance oscillation with a natural frequency. The acceleration of the fluid also causes turbulent flows, which stimulate the oscillatory components of a valve that flow around and thus cause strong noise development. Such turbulences are particularly present in the edge area zen therefore undesirable. Particularly affected by such turbulence is the valve body, which is movably accommodated in such a valve and which is arranged in the flow path of the fluid and thus flows directly around it. The opening or closing of the valve causes the pressure surge and due to the required mobility of the valve body, it is particularly susceptible to being massively excited by the pressure surge and causing undesirable noise development.
An dieser Stelle setzt die Erfindung an, deren Aufgabe es ist, die Schallentwicklung beim Öffnen und Schließen eines pneumatischen Ventils der eingangs genannten Art zu reduzieren bzw. zumindest einen der aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu überwinden.This is where the invention comes in, the task of which is to reduce the noise generated when opening and closing a pneumatic valve of the type mentioned or to overcome at least one of the disadvantages known from the prior art.
Die Aufgabe wird in einem ersten Aspekt gelöst durch ein Ventil mit den Merkmalen von Anspruch 1. Die Erfindung schlägt dabei vor, dass die Körperkante zumindest im Bereich des umströmten Abschnitts eine Anzahl von Ausformungen aufweist, welche dazu eingerichtet sind, die Luftströmung entlang der Körperkante zu streuen. Durch das Streuen der Luftströmung kommt es zu einer diffusen Verteilung, sodass Stromlinien in verschiedenen, teils entgegengesetzten Richtungen verlaufen. Die einzelnen Strömungsteilchen bewegen sich somit in teils entgegengesetzte Richtungen und treffen aufeinander, wobei sich die kinetische Energie der beschleunigten Strömung reduziert. Somit wird die Anregung umgebender Bauelemente durch die Luftströmung reduziert. Ferner breitet sich der durch die diffuse Strömung am Ventilkörper erzeugte Schall in verschiedene Richtungen aus, wobei sich die Schallwellen überlagern und in gewissem Umfang auslöschen. Somit wird die Geräuschentwicklung ausgehend vom Ventilkörper reduziert.The object is solved in a first aspect by a valve with the features of claim 1. The invention proposes that the body edge has a number of formations, at least in the area of the flow-around section, which are designed to close the air flow along the body edge scatter. The scattering of the air flow results in a diffuse distribution, so that streamlines run in different, sometimes opposite directions. The individual flow particles therefore move in sometimes opposite directions and collide with each other, whereby the kinetic energy of the accelerated flow is reduced. This reduces the excitation of surrounding components by the air flow. Furthermore, the sound generated by the diffuse flow on the valve body spreads in different directions, whereby the sound waves overlap and cancel each other out to a certain extent. This reduces the noise generated from the valve body.
Es soll verstanden werden, dass die erste Deckfläche und die zweite Deckfläche keinesfalls parallel zueinander verlaufen müssen. Zumindest die erste Deckfläche des Ventilkörpers ist allerdings derart ausgebildet, dass diese die Ventilöffnung in der Schließstellung vollständig abdeckt und derart mit dieser in Anlage kommt, dass in der Schließstellung der Luftzufuhranschluss fluiddicht von dem Druckluftauslass getrennt ist. Mit dem Ziel, eine zuverlässige Abdeckung der Ventilöffnung durch die Deckfläche zu realisieren, ist zumeist ein schmaler Überlappungsbereich vorgesehen, in welchem die erste Deckfläche den Querschnitt der Ventilöffnung überragt bzw. überlappt. Die Körperkante muss dabei nicht senkrecht zwischen der ersten Deckfläche und der zweiten Deckfläche verlaufen, sondern kann gegenüber diesen auch geneigt sein. Ferner können die erste Deckfläche und die zweite Deckfläche radial in die Körperkante übergehen, also in einem Kreisbogenabschnitt, welcher sich zwischen einem ebenen Abschnitt der jeweiligen Deckfläche und der Körperkante erstreckt.It should be understood that the first cover surface and the second cover surface do not have to run parallel to one another. However, at least the first cover surface of the valve body is designed such that it completely covers the valve opening in the closed position and comes into contact with it in such a way that the air supply connection is separated from the compressed air outlet in a fluid-tight manner in the closed position. With the aim of reliably covering the valve opening through the cover surface, a narrow overlap area is usually provided, in which the first cover surface projects beyond or overlaps the cross section of the valve opening. The body edge does not have to run perpendicularly between the first cover surface and the second cover surface, but can also be inclined relative to them. Furthermore, the first cover surface and the second cover surface can merge radially into the body edge, that is to say in a circular arc section which extends between a flat section of the respective cover surface and the body edge.
Vorzugsweise sind die Ausformungen dazu eingerichtet, die Luftströmung entlang der Körperkante in Teilströmungen zu teilen, insbesondere in einem zu der Anzahl der Ausformungen korrespondierenden Teilungsverhältnis. Durch die Teilung der Luftströmung in mehrere Teilströmungen, deren Stromlinien sich insbesondere hinsichtlich ihrer Richtung unterscheiden, kommt es zu einer reduzierten Anregung der umströmten schwingfähigen Bestandteile. Ferner kommt es zu einer Schwingungsanregung in einer Vielzahl unterschiedlicher Frequenzen, welche den jeweiligen Teilströmungen zugeordnet sind. Diese sich überlagernden und teils entgegenwirkenden Anregungen der umströmten Teile führen insgesamt zu einer reduzierten Anregung und damit Schallentwicklung. Insbesondere wird auch die Richtung des Druckstoßes, welcher beim Öffnen bzw. Schließen des Ventils verursacht wird, diffus durch die Vielzahl der Teilströmungen und betragsmäßig in Bezug auf eine definierte Fläche geringer.The formations are preferably designed to divide the air flow along the body edge into partial flows, in particular in a division ratio that corresponds to the number of formations. By dividing the air flow into several partial flows, the streamlines of which differ, particularly in terms of their direction, there is a reduced excitation of the oscillatory components around which the air flows. Furthermore, vibration excitation occurs in a large number of different frequencies, which are assigned to the respective partial flows. These overlapping and sometimes counteracting excitations of the parts around which the flow flows lead overall to reduced excitation and thus noise development. In particular, the direction of the pressure surge, which is caused when the valve is opened or closed, becomes diffuse due to the large number of partial flows and is smaller in magnitude in relation to a defined area.
Vorzugsweise beträgt das Teilungsverhältnis, in welchem die Luftströmung in Teilströmungen geteilt wird, 1/10 oder weniger, besonders bevorzugt ein 1/40 oder weniger. Bei einem Teilungsverhältnis von einem 1/10 oder weniger sind mindestens zehn Ausformungen vorgesehen, welche die Luftströmung in insgesamt mindestens zehn Teilströmungen teilen. Bei einem Teilungsverhältnis von 1/40 sind mindestens 40 Ausformungen vorgesehen, welche die Luftströmung in mindestens 40 Teilströmungen teilen. Je höher die Anzahl der Teilströmungen, desto geringer ist die durch die jeweilige Teilströmung verursachte Anregung.Preferably, the division ratio in which the air flow is divided into partial flows is 1/10 or less, particularly preferably 1/40 or less. With a division ratio of 1/10 or less, at least ten formations are provided, which divide the air flow into a total of at least ten partial flows. With a division ratio of 1/40, at least 40 formations are provided, which divide the air flow into at least 40 partial flows. The higher the number of partial flows, the lower the excitation caused by the respective partial flow.
Weiter bevorzugt weist die erste Deckfläche eine Grundfläche zum Abdecken der Ventilöffnung auf, wobei die Ausformungen sich von dieser Grundfläche distal erstrecken. Durch die sich distal von der Grundfläche nach außen erstreckenden Ausformungen ist ein zuverlässiges Abdecken der Ventilöffnung in der Schließstellung durch die Grundfläche gewährleistet. Ein solcher Ventilkörper wird insbesondere hergestellt durch ein Ätzen zur Ausbildung der Körperkante, derart, dass vorzugsweise die Grundfläche erhalten bleibt und sich entlang der Grundfläche bzw. der die Grundfläche umgebenden Körperkante zumindest im später umströmten Bereich der Körperkante Ausformungen bilden.Further preferably, the first cover surface has a base surface for covering the valve opening, with the formations extending distally from this base surface. The formations extending distally outwards from the base area ensure that the valve opening is reliably covered by the base area in the closed position. Such a valve body is produced in particular by etching to form the body edge, such that the base area is preferably retained and formations are formed along the base area or the body edge surrounding the base area, at least in the area of the body edge that will later be surrounded by flow.
Es ist weiter bevorzugt, dass die Ausformungen sich mit einer Länge L von der Grundfläche distal erstrecken, wobei die Länge L 0,2 mm bis 0,8 mm, vorzugsweise 0,4 mm bis 0,6 mm, beträgt. Somit weisen die Ausformungen eine ausreichende Länge auf, um die Luftströmung in Teilströmungen zu teilen und durch das Durchströmen der Luft zwischen den einzelnen Ausformungen einen allmählichen Druckausgleich zwischen Druck und Saugseite zu erzielen. Gleichzeitig wird das dynamische Bewegen des Ventilkörpers, welches insbesondere in pneumatischen Ventilen für Verdichter erforderlich ist, durch das zusätzliche Gewicht und eine übermäßige Länge der Ausformungen nicht beeinträchtigt. Weiter bevorzugt weisen die Ausformungen auf Seiten der Grundfläche eine Breite von 0,3 mm bis 1,5 mm auf, besonders bevorzugt von 0,4 mm bis 1 mm.It is further preferred that the formations extend distally from the base surface with a length L, the length L being 0.2 mm to 0.8 mm, preferably 0.4 mm to 0.6 mm. The formations therefore have sufficient length to divide the air flow into partial flows and allow the air to flow through between them individual formations to achieve a gradual pressure equalization between the pressure and suction side. At the same time, the dynamic movement of the valve body, which is particularly required in pneumatic valves for compressors, is not impaired by the additional weight and excessive length of the formations. More preferably, the formations on the base surface have a width of 0.3 mm to 1.5 mm, particularly preferably 0.4 mm to 1 mm.
Vorzugsweise sind die Ausformungen konvex ausgebildet, wobei zwischen zwei benachbarten Ausformungen jeweils ein Freiraum bereitgestellt wird. Dieser Freiraum ist zur Durchführung einer Teilströmung der gestreuten bzw. geteilten Luftströmung eingerichtet. Durch die zwischen den konvexen Ausformungen definierten Freiräume, welche eine Art Nische zwischen den Ausformungen bilden, wird ein allmählicher Druckausgleich zwischen der Druckseite und der Saugseite des Ventilkörpers bereitgestellt. Durch diesen Druckausgleich wird die Schallentwicklung reduziert beim Öffnen und Schließen des Ventils. Durch die konvexe Ausbildung der Ausformungen wird ferner die Schließfunktion des Ventilkörpers, welcher in der Schließposition die Ventilöffnung abdecken soll, nicht beeinträchtigt.The formations are preferably convex, with a free space being provided between two adjacent formations. This free space is set up to carry out a partial flow of the scattered or divided air flow. The free spaces defined between the convex formations, which form a kind of niche between the formations, provide a gradual pressure equalization between the pressure side and the suction side of the valve body. This pressure equalization reduces the noise generated when opening and closing the valve. The convex design of the formations also does not affect the closing function of the valve body, which is intended to cover the valve opening in the closed position.
Weiterhin ist bevorzugt, dass die Ausformungen gleichmäßig verteilt im Bereich des umströmten Abschnitts angeordnet sind. Somit wird die Luftströmung entlang des umströmten Abschnitts gleichmäßig durch die Ausformungen gestreut bzw. in einzelne Teilströmungen unterteilt.Furthermore, it is preferred that the formations are arranged evenly distributed in the area of the flow-around section. The air flow is thus spread evenly through the formations along the section around which the air flows or is divided into individual partial flows.
Vorzugsweise sind die Ausformungen in einem Abstand von 0,2 mm bis 0,5 mm, besonders bevorzugt in einem Abstand von 0,3 mm bis 0,4 mm zueinander angeordnet. Somit ist ein ausreichender Abstand zwischen den Ausformungen vorgesehen, um einen Druckausgleich zwischen der Druckseite und der Saugseite bereitzustellen. Ferner wird die Luftströmung in ausreichend kleine Teilströmungen durch die Beabstandung von 0,2 mm bis 0,5 mm geteilt, sodass die Geräusche beim Öffnen und Schließen des Ventils reduziert werden.The formations are preferably arranged at a distance of 0.2 mm to 0.5 mm, particularly preferably at a distance of 0.3 mm to 0.4 mm, from one another. A sufficient distance is therefore provided between the formations in order to provide pressure equalization between the pressure side and the suction side. Furthermore, the air flow is divided into sufficiently small partial flows by the spacing of 0.2 mm to 0.5 mm, so that the noise when opening and closing the valve is reduced.
Vorzugsweise erstrecken die Ausformungen sich kontinuierlich entlang der Körperkante im Bereich des umströmten Abschnitts. Mit anderen Worten erstrecken die sich Ausformungen fortlaufend entlang der Körperkante im Bereich des umströmten Abschnitts derart, dass die Luftströmung im gesamten Bereich des umströmten Abschnitts gestreut bzw. in einzelne Luftströme aufgeteilt wird. Es soll verstanden werden, dass durch diese Verteilung der Ausformungen kein Abschnitt der Körperkante von mehr als 1 mm verbleibt, in welchem keine Ausformungen angeordnet sind. Durch die kontinuierliche Erstreckung der Anzahl der Ausformungen entlang der Körperkante wird die Geräuschreduktion somit weiter optimiert.Preferably, the formations extend continuously along the body edge in the area of the flow-around section. In other words, the formations extend continuously along the body edge in the area of the flow-around section in such a way that the air flow is scattered over the entire area of the flow-around section or is divided into individual air flows. It should be understood that this distribution of the formations leaves no section of the body edge of more than 1 mm in which no formations are arranged. By continuously extending the number of formations along the edge of the body, noise reduction is further optimized.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Ausformungen in einem stetigen Abschnitt der Körperkante gleichförmig ausgebildet. Unter einem stetigen Abschnitt der Körperkante wird vorliegend entweder eine gerade, linear verlaufende Kante verstanden oder eine sich entlang einer Kreisbahn mit konstantem Radius erstreckende Körperkante. Durch die gleichförmige Ausbildung der Ausformungen in diesem stetigen Abschnitt wird die Luftströmung gleichmäßig in Teilströmungen aufgeteilt bzw. gestreut, sodass eine Vielzahl gleichförmiger Teilströmungen erzeugt wird, deren Stromlinien in unterschiedlichen Richtungen verlaufen. Die Schallentwicklung des pneumatischen Ventils wird somit durch die Vielzahl der gleichmäßigen und insbesondere feinen Teilströmungen weiter reduziert.According to a preferred embodiment, the formations are uniform in a continuous section of the body edge. In the present case, a continuous section of the body edge is understood to mean either a straight, linear edge or a body edge extending along a circular path with a constant radius. Due to the uniform design of the formations in this continuous section, the air flow is evenly divided or scattered into partial flows, so that a large number of uniform partial flows are generated, the streamlines of which run in different directions. The noise generated by the pneumatic valve is thus further reduced by the large number of uniform and, in particular, fine partial flows.
Vorzugsweise sind die Ausformungen trapezförmig ausgebildet. Bei einer trapezförmigen Ausformung wird vorliegend eine Querschnittsform eines langgestreckten, sich distal verjüngenden Trapezes verstanden. Auf Seiten der Grundfläche weisen die Ausformungen somit einen maximalen Querschnitt auf, und verjüngen sich in distaler Richtung. Somit wird die Luftströmung nicht nur in geeigneter Weise in Teilströmungen aufgeteilt, sondern entlang der trapezförmig verlaufenden Ausformungen auch umgelenkt derart, dass die turbulenten Strömungen geglättet und gestreut werden. Die Spitze der trapezförmigen Ausformungen ist bevorzugt abgerundet, sodass der Druckausgleich zwischen Druckseite und Saugseite verbessert wird.The formations are preferably trapezoidal. In the present case, a trapezoidal shape is understood to mean a cross-sectional shape of an elongated, distally tapering trapezoid. On the side of the base surface, the formations therefore have a maximum cross section and taper in the distal direction. Thus, the air flow is not only suitably divided into partial flows, but is also deflected along the trapezoidal shapes in such a way that the turbulent flows are smoothed and scattered. The tip of the trapezoidal formations is preferably rounded, so that the pressure equalization between the pressure side and the suction side is improved.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Ventilkörper angrenzend an die Körperkante im Bereich des umströmten Abschnitts zumindest abschnittsweise in Strömungsrichtung gebogen. Mit anderen Worten ist der Ventilkörper im Bereich des umströmten Abschnitts der Körperkante randseitig in Strömungsrichtung gebogen. Durch diese Biegung in Strömungsrichtung werden kleine, in der Strömung über die Deckfläche enthaltene turbulente Wirbel geglättet und werden allmählich auf die Körperkante hinzugeleitet, sodass diese bei der Interaktion mit der Körperkante weniger Schall erzeugen. Ferner kann der Ventilkörper auch lediglich im Bereich der Ausformungen in Strömungsrichtung gebogen sein. Bereits eine geringe Biegung lediglich im Bereich der Ausformungen führt zu einer Glättung der Strömung und damit einer reduzierten Schallentwicklung. Es soll verstanden werden, dass der Ventilkörper lediglich so weit gebogen ist, dass die Deckfläche bzw. die Grundfläche der Deckfläche die Ventilöffnung in der Schließstellung noch ausreichend abdecken kann.According to a further preferred embodiment, the valve body is bent at least in sections in the flow direction adjacent to the body edge in the area of the flow-around section. In other words, the valve body is bent at the edge in the direction of flow in the area of the section of the body edge around which the flow flows. This bend in the direction of flow smooths out small turbulent vortices contained in the flow over the deck surface and gradually directs them towards the edge of the body, so that they produce less sound when interacting with the edge of the body. Furthermore, the valve body can also be bent in the direction of flow only in the area of the formations. Even a slight bend in the area of the formations leads to a smoothing of the flow and thus reduced noise development. It should be understood that the valve body is only bent to such an extent that the top surface or the base surface of the top surface can still sufficiently cover the valve opening in the closed position.
Vorzugsweise ist die Körperkante eine Höhe von 1 mm oder weniger, insbesondere 0,5 mm oder weniger aufweist. Diese Höhe ist bei einer parallelen Ausrichtung der Deckflächen konstant. Ansonsten ist die zweite Deckfläche in einem variierenden Abstand zu der ersten Deckfläche angeordnet, sodass auch die Höhe der Körperkante innerhalb dieses Bereichs variiert.Preferably, the body edge has a height of 1 mm or less, in particular 0.5 mm or less. This height is constant when the top surfaces are aligned parallel. Otherwise, the second cover surface is arranged at a varying distance from the first cover surface, so that the height of the body edge also varies within this area.
Der Ventilkörper ist bevorzugt zu einer dynamischen Bewegung zwischen der Öffnungsstellung und der Schließstellung eingerichtet. Die geringe Dicke des Ventilkörpers, definiert durch den Abstand zwischen der ersten Deckfläche und der zweiten Deckfläche, ermöglicht eine dynamische Bewegung des Ventilkörpers zwischen der Öffnungsstellung und der Schließstellung. Eine dynamische Bewegung ist vorteilhaft, um kurze Ansprechzeiten des pneumatischen Ventils realisieren zu können.The valve body is preferably set up for dynamic movement between the open position and the closed position. The small thickness of the valve body, defined by the distance between the first cover surface and the second cover surface, enables dynamic movement of the valve body between the open position and the closed position. A dynamic movement is advantageous in order to be able to achieve short response times of the pneumatic valve.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das pneumatische Ventil ein Plattenventil und der Ventilkörper ist eine Ventilplatte. Plattenventile umfassen zumeist einen Ventilsitzkörper, einen Fänger bzw. Hubfänger und wenigstens eine zwischen diesen hin- und herbewegbare Ventilplatte. Die Ventilöffnungen sind im Sitzkörper ausgebildet, wobei die Ventilplatte zwischen der Öffnungsstellung, in welcher die Ventilöffnungen freigegeben sind, und der Schließstellung hin- und herbewegbar ist. Der Sitzkörper bildet dabei den Ventilsitz aus, auf welchem die Ventilplatte als Ventilkörper aufliegt. Die Ventilöffnungen erstrecken sich dabei bevorzugt sowohl durch den Sitzkörper als auch durch den Hubfänger, wobei die Ventilplatte die Ventilöffnungen in der Schließstellung, wie vorstehend beschrieben, verschließt bzw. abdeckt. Die Ventilplatte kann dabei eine Mehrzahl von Körperkanten aufweisen, wobei zumindest ein Abschnitt der Körperkanten von der Luftströmung umströmt wird. Bevorzugt weist jede dieser Körperkanten zumindest im Bereich eines jeweils umströmten Abschnitts eine Anzahl der Ausnehmungen auf.According to a preferred embodiment, the pneumatic valve is a plate valve and the valve body is a valve plate. Plate valves usually include a valve seat body, a catcher or lift catcher and at least one valve plate that can be moved back and forth between them. The valve openings are formed in the seat body, with the valve plate being movable back and forth between the open position, in which the valve openings are exposed, and the closed position. The seat body forms the valve seat on which the valve plate rests as a valve body. The valve openings preferably extend through both the seat body and the lift catcher, with the valve plate closing or covering the valve openings in the closed position, as described above. The valve plate can have a plurality of body edges, with at least a portion of the body edges being flowed around by the air flow. Each of these body edges preferably has a number of recesses, at least in the area of a section around which flow flows.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das pneumatische Ventil ein Lamellenventil und der Ventilkörper ist eine Ventillamelle. Lamellenventile umfassen zumeist einen Sitzkörper bzw. Ventilsitzkörper und einen Hubfänger, wobei die Ventillamelle zwischen Sitzkörper und Hubfänger angeordnet ist. Die Ventillamelle ist dabei pneumatisch aktuierbar derart, dass diese beispielsweise eine Hubbewegung von der Schließstellung in die Öffnungsstellung ausführt, um die Ventilöffnung selektiv freizugeben, wobei der Hubfänger die Hubbewegung der Ventillamelle begrenzt. Somit wird ein zu weites Öffnen der Ventillamelle verhindert und eine Beschädigung, beispielsweise durch eine Verformung der Ventillamelle verhindert. Ferner können durch die Begrenzung der Hubbewegung kurze Ansprechzeiten realisiert werden. Als Ventillamelle ausgebildete Ventilkörper weisen zumeist ein sehr geringes Gewicht auf und sind dynamisch bewegbar. Aufgrund des geringen Gewichts sind Ventillamellen sehr anfällig aufgrund turbulenter Strömungen zu Schwingungen angeregt zu werden. In Bezug auf Lamellenventile mit einem als Ventillamelle ausgebildeten Ventilkörper sind Ausformungen entlang der Körperkante, zumindest im Bereich des umströmten Abschnitts der Körperkante, somit besonders vorteilhaft.According to a further preferred embodiment, the pneumatic valve is a reed valve and the valve body is a valve reed. Lamella valves usually include a seat body or valve seat body and a stroke catcher, with the valve disk being arranged between the seat body and the stroke catcher. The valve lamella can be pneumatically actuated in such a way that, for example, it carries out a lifting movement from the closed position to the open position in order to selectively release the valve opening, with the stroke catcher limiting the lifting movement of the valve lamella. This prevents the valve lamella from opening too far and prevents damage, for example due to deformation of the valve lamella. Furthermore, short response times can be achieved by limiting the lifting movement. Valve bodies designed as valve lamellas usually have a very low weight and are dynamically movable. Due to their low weight, valve slats are very susceptible to vibrations caused by turbulent flows. With regard to lamellar valves with a valve body designed as a valve lamellar, formations along the body edge, at least in the area of the flow-around section of the body edge, are therefore particularly advantageous.
Die Erfindung betrifft in einem zweiten Aspekt einen Verdichter, insbesondere einen Kompressor einer Druckluftanlage. Verdichter gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung werden insbesondere für eine Druckluftzuführung einer Druckluftversorgungsanlage eingesetzt. Verdichter gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung weisen ein Zylindergehäuse mit mindestens einem Verdichtungsraum, einen Luftzufuhranschluss und einen Druckluftauslass auf. Ferner umfasst der Verdichter einen mit dem Zylindergehäuse verbundenen Zylinderkopf, einen mit dem Zylindergehäuse axial beweglich geführten Kolben, mindestens eine Ventilsitzplatte, die zwischen dem Zylindergehäuse und dem Zylinderkopf angeordnet ist, ein mit dem Luftzufuhranschluss verbundenes Einlassventil und ein mit dem Druckluftauslass verbundenes Auslassventil. Das Einlassventil und das Auslassventil sind insbesondere an der Ventilsitzplatte befestigt, wobei die Ventilsitzplatte einen Ventilsitz für das Einlassventil und das Auslassventil ausbildet und mindestens eine Ventilöffnung aufweist. Bevorzugt ist das Einlassventil ein Saugventil und das Auslassventil ein Druckventil. Die Erfindung schlägt zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung vor, dass das Saugventil und/oder das Druckventil nach dem ersten Aspekt der Erfindung ausgebildet sind.In a second aspect, the invention relates to a compressor, in particular a compressor of a compressed air system. Compressors according to the second aspect of the invention are used in particular for supplying compressed air to a compressed air supply system. Compressors according to the second aspect of the invention have a cylinder housing with at least one compression space, an air supply connection and a compressed air outlet. Furthermore, the compressor comprises a cylinder head connected to the cylinder housing, a piston guided in an axially movable manner with the cylinder housing, at least one valve seat plate which is arranged between the cylinder housing and the cylinder head, an inlet valve connected to the air supply connection and an outlet valve connected to the compressed air outlet. The inlet valve and the outlet valve are in particular attached to the valve seat plate, the valve seat plate forming a valve seat for the inlet valve and the outlet valve and having at least one valve opening. The inlet valve is preferably a suction valve and the outlet valve is a pressure valve. In order to solve the aforementioned problem according to the second aspect of the invention, the invention proposes that the suction valve and/or the pressure valve are designed according to the first aspect of the invention.
Druckluftanlagen sind allgemein bekannt. Sie werden genutzt, um Luft einem definierten Druck auszusetzen und beispielsweise einen Unterdruck zu erzeugen oder Druckluft bereitzustellen. Eine Bremskraftverstärker oder eine Druckluftversorgungsanlage stellen Beispiele solcher Druckluftanlagen dar. Durch die Ausbildung des Einlassventils und/oder des Auslassventils als pneumatisches Ventil gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung macht der Verdichter sich die eingangs genannten Vorteile des pneumatischen Ventils gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung zu eigen. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird auf die genannten Vorteile und bevorzugten Ausführungsformen des pneumatischen Ventils gemäß dem ersten Aspekt verwiesen, welche ebenso bevorzugte Ausführungsformen und Vorteile des Verdichters gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung sind.Compressed air systems are well known. They are used to subject air to a defined pressure and, for example, to create a negative pressure or to provide compressed air. A brake booster or a compressed air supply system represent examples of such compressed air systems. By designing the inlet valve and / or the outlet valve as a pneumatic valve according to the first aspect of the invention, the compressor adopts the advantages of the pneumatic valve according to the first aspect of the invention mentioned at the beginning. To avoid repetition, reference is made to the stated advantages and preferred embodiments of the pneumatic valve according to the first aspect, which are also preferred embodiments and advantages of the compressor according to the second aspect of the invention.
Die Erfinder erkannten vorteilhaft, dass die meisten Geräusche durch die Turbulenzen an der Körperkante des freien Endes des umströmten Ventilkörpers entstehen. Die Körperkante mit den Ausformungen glättet den Luftfluss und die Strömungen werden gestreut. Zum einen kommt es durch die Luftdurchlässigkeit zwischen den einzelnen Vorsprüngen zu einem allmählichen Druckausgleich zwischen der Oberseite (die sogenannte Saugseite) und der Unterseite (Druckseite) des Ventilkörpers. Dadurch ist der Druckunterschied an der eigentlichen hinteren Körperkante des Ventilkörpers weniger stark und es entsteht weniger Schall. Darüber hinaus wird auch der Flexibilität des Randbereichs eine akustische Wirkung zugeschrieben.The inventors advantageously recognized that most of the noise is caused by the turbulence at the body edge of the free end of the valve body with flow around it. The body edge with the shapes smooths the air flow and the currents are dispersed. On the one hand, the air permeability between the individual projections leads to a gradual pressure equalization between the top (the so-called suction side) and the bottom (pressure side) of the valve body. As a result, the pressure difference at the actual rear edge of the valve body is less strong and less noise is generated. In addition, the flexibility of the edge area is also said to have an acoustic effect.
Die Erfindung betrifft in einem dritten Aspekt eine Vakuumpumpe zum Erzeugen eines Unterdrucks, insbesondere zum Erzeugen eines Unterdrucks in einer Druckluftanlage, insbesondere einem Bremskraftverstärker in einem Fahrzeug. Die Vakuumpumpe umfasst ein Pumpengehäuse mit einem Luftzufuhranschluss und einem Druckluftauslass, und einen drehbar in dem Pumpengehäuse aufgenommenen Rotor, der zum Fördern und Verdichten eines Fluids zwischen Luftzufuhranschluss und Druckluftauslass eingerichtet ist. Weiterhin umfasst die Vakuumpumpe ein mit dem Luftzufuhranschluss verbundenes Einlassventil, und ein mit dem Druckluftauslass verbundenes Auslassventil, wobei das Einlassventil und das Auslassventil an der Ventilsitzplatte befestigt sind.In a third aspect, the invention relates to a vacuum pump for generating a negative pressure, in particular for generating a negative pressure in a compressed air system, in particular a brake booster in a vehicle. The vacuum pump comprises a pump housing with an air supply connection and a compressed air outlet, and a rotor which is rotatably accommodated in the pump housing and is designed to convey and compress a fluid between the air supply connection and the compressed air outlet. Furthermore, the vacuum pump includes an inlet valve connected to the air supply port and an outlet valve connected to the compressed air outlet, the inlet valve and the outlet valve being attached to the valve seat plate.
Die Erfindung schlägt zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung vor, das Einlassventil und/oder das Auslassventil gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ausgebildet sind.In order to solve the aforementioned problem according to the third aspect of the invention, the invention proposes that the inlet valve and/or the outlet valve are designed according to the first aspect of the invention.
Durch die Ausbildung des Einlassventils und/oder des Auslassventils als pneumatisches Ventil gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung macht die Vakuumpumpe sich die eingangs genannten Vorteile des pneumatischen Ventils gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung zu eigen. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird auf die genannten Vorteile und bevorzugten Ausführungsformen des pneumatischen Ventils gemäß dem ersten Aspekt verwiesen, welche ebenso bevorzugte Ausführungsformen und Vorteile der Vakuumpumpe gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung sind.By designing the inlet valve and/or the outlet valve as a pneumatic valve according to the first aspect of the invention, the vacuum pump adopts the aforementioned advantages of the pneumatic valve according to the first aspect of the invention. To avoid repetition, reference is made to the stated advantages and preferred embodiments of the pneumatic valve according to the first aspect, which are also preferred embodiments and advantages of the vacuum pump according to the third aspect of the invention.
Die Erfindung betrifft in einem vierten Aspekt Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, mit einem Verdichter einer Druckluftanlage gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung und/oder einer Vakuumpumpe einer Druckluftanlage gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung. Dadurch, dass der Verdichter und die Vakuumpumpe ein gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung macht die Vakuumpumpe ein pneumatisches Ventil gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung aufweisen, macht sich auch das Fahrzeug die eingangs genannten Vorteile des pneumatischen Ventils gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung zu eigen. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird auf die genannten Vorteile und bevorzugten Ausführungsformen des pneumatischen Ventils gemäß dem ersten Aspekt verwiesen, welche ebenso bevorzugte Ausführungsformen und Vorteile des Fahrzeugs gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung sind.In a fourth aspect, the invention relates to a vehicle, in particular a commercial vehicle, with a compressor of a compressed air system according to the second aspect of the invention and / or a vacuum pump of a compressed air system according to the third aspect of the invention. Because the compressor and the vacuum pump have a pneumatic valve according to the first aspect of the invention, the vehicle also takes advantage of the aforementioned advantages of the pneumatic valve according to the first aspect of the invention. To avoid repetition, reference is made to the stated advantages and preferred embodiments of the pneumatic valve according to the first aspect, which are also preferred embodiments and advantages of the vehicle according to the fourth aspect of the invention.
Ausführungsformen der Erfindung werden nun nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Diese soll die Ausführungsformen 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 Ausführungsformen 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.Embodiments of the invention will now be described below with reference to the drawing. This is not necessarily intended to represent the embodiments to scale; rather, where useful for explanation, the drawing is carried out in a schematic and/or slightly distorted form. With regard to additions to the teachings immediately recognizable from the drawing, reference is made to the relevant state of the art. It should be noted that various modifications and changes can be made to the form and detail of an embodiment without departing from the general idea of the invention. The features of the invention disclosed in the description, in the drawing and in the claims can be essential for the development of the invention both individually and in any combination. In addition, all combinations of at least two of the features disclosed in the description, the drawing and/or the claims fall within the scope of the invention. The general idea of the invention is not limited to the exact form or detail of the preferred embodiments shown and described hereinafter or limited to a subject matter that would be limited in comparison to the subject matter claimed in the claims. For specified design ranges, values within the specified limits should also be disclosed as limit values and can be used and claimed as desired. For the sake of simplicity, the same reference numbers are used below for identical or similar parts or parts with identical or similar functions.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen, diese zeigen in:
-
1 : einen Verdichter mit einem pneumatischen Ventil schematisch; -
2a : ein pneumatisches Ventil gemäß einer ersten Ausführungsform schematisch; -
2b ein Ausschnitt des Ventilkörpers des pneumatischen Ventils gemäß2a ; -
3 : ein pneumatisches Ventil gemäß einer zweiten Ausführungsform schematisch; -
4 : einen Ventilkörper für das Ventil gemäß2a gemäß einer ersten Ausführungsform; -
5 : einen Ventilkörper für das Ventil gemäß3 gemäß einer zweiten Ausführungsform; -
6 : einen Ventilkörper für ein Ventil gemäß3 gemäß einer dritten Ausführungsform; -
7a eine Vakuumpumpe in einer perspektivischen Ansicht; -
7b eine Vakuumpumpe in einer Seitenansicht; und -
8 ein Fahrzeug mit einer Druckluftanlage in einer Seitenansicht.
-
1 : a compressor with a pneumatic valve schematically; -
2a : a pneumatic valve according to a first embodiment schematically; -
2 B a section of the valve body of the pneumatic valve according to2a ; -
3 : a pneumatic valve according to a second embodiment schematically; -
4 : a valve body for the valve according to2a according to a first embodiment; -
5 : a valve body for the valve according to3 according to a second embodiment; -
6 : a valve body for a valve according to3 according to a third embodiment; -
7a a vacuum pump in a perspective view; -
7b a vacuum pump in a side view; and -
8th a vehicle with a compressed air system in a side view.
Die
Der Verdichter 1 ist als Kolbenverdichter 7 bzw. Kolbenkompressor 8 ausgebildet. Er weist ein Zylindergehäuse 2 mit einem darin angeordneten Kolben 3 auf. Mit dem Zylindergehäuse 2 ist ein Zylinderkopf 6 verbunden.The compressor 1 is designed as a piston compressor 7 or piston compressor 8. It has a cylinder housing 2 with a
Der Kolben 3 unterteilt einen Innenraum des Zylindergehäuses 2 in einen Kompressionsraum 4 und einem Neutralraum 5. In der Darstellung gemäß
Der Kolben 3 ist, wie bei Kolbenverdichtern bekannt, über ein Pleuel 11 mit einer als Kurbelwelle ausgebildeten Antriebswelle (nicht gezeigt) verbunden.The
Über eine Drehung der Antriebswelle (nicht gezeigt) wird der Kolben 3 mittels des Pleuels 11 aufwärts oder abwärts bewegt. Eine Abwärtsbewegung entspricht einer Ansaugphase des Verdichters 1, in der der Kompressionsraum 4 vergrößert wird. Während der Ansaugphase öffnet sich infolge eines im Kompressionsraum 4 entstehenden Unterdrucks ein als Saugventil ausgebildetes Einlassventil 20 für eine Druckluftzuführung 9. Infolge dessen strömt über einen mit der Atmosphäre verbundenen Luftzufuhranschluss 13 des Verdichters 1 Umgebungsluft in den Kompressionsraum 4. Bei einer Aufwärtsbewegung des Kolbens 3, die einer Verdichtungsphase entspricht, verringert der Kolben 3 das Volumen des Kompressionsraums 4. Die im Kompressionsraum 4 befindliche Luft wird verdichtet, was zu einer Druckerhöhung im Kompressionsraum 4 führt. Hierdurch schließt das Einlassventil 20. Der Druck im Kompressionsraum 4 erhöht sich weiter, bis entweder ein als Druckventil ausgebildetes Auslassventil 30 öffnet oder der Kolben 3 seinen oberen Totpunkt erreicht. Das Auslassventil 30 öffnet, wenn der Druck im Kompressionsraum 4 den Druck im Bereich eines Druckluftauslasses 14 des Verdichters 1 überschreitet. Der Druckluftauslass 14 des Verdichters 1 ist über die erwähnte Druckluftleitung 15 mit den weiteren Elementen der Druckluftanlage 100, insbesondere mit dem Druckluftspeicher 12, verbunden.By rotating the drive shaft (not shown), the
Eine Ventilsitzplatte 16 ist zwischen dem Zylindergehäuse 2 und dem Zylinderkopf 6 montiert. Das Einlassventil 20 und das Auslassventil 30 sind dabei an der Ventilsitzplatte 16 befestigt und vorliegend als Lamellenventil 41 ausgebildet.A
Das Einlassventil 20 umfasst eine Ventilöffnung 21, die zwischen dem Luftzufuhranschluss 13 und dem Druckluftauslass 14 angeordnet und in einer Strömungsrichtung Rs durchströmbar ist. Ferner umfasst das Einlassventil 20 einen Ventilkörper 22, der an der Ventilöffnung 21 pneumatisch aktuierbar zwischen einer Öffnungsstellung 18 und einer Schließstellung 19 bewegbar ist. Der Ventilkörper 22 des Einlassventils 20 ist vorliegend in der Öffnungsstellung 18 gezeigt.The inlet valve 20 includes a
Entsprechend zu dem Einlassventil 20 umfasst auch das Auslassventil 30 eine Ventilöffnung 31 zwischen dem Luftzufuhranschluss 13 und dem Druckluftauslass 14 auf, die in der Strömungsrichtung Rs durchströmbar ist. Ferner umfasst das Auslassventil 30 auch einen Ventilkörper 32, der an der Ventilöffnung 31 pneumatisch aktuierbar zwischen der Öffnungsstellung 18 und der Schließstellung 19 bewegbar ist. Der Ventilkörper 32 des Auslassventils 30 ist vorliegend in der Schließstellung 19 gezeigt.Corresponding to the inlet valve 20, the
Das Auslassventil 30 umfasst, wie in Bezug auf
Der Ventilkörper 32 umfasst eine erste Deckfläche 33 und eine beabstandete zweite Deckfläche 34. Die erste Deckfläche 33 und die zweite Deckfläche 34 werden durch eine Körperkante 35 verbunden. Die erste Deckfläche 33 ist dazu ausgebildet, die Ventilöffnung 31 in der Schließstellung 19 (vgl.
Die Körperkante 35 weist im Bereich des umströmten Abschnitts 36 eine Anzahl von Ausformungen 37 auf. Die Ausformungen 37 sind dazu ausgebildet, die Luftströmung L entlang der Körperkante 35 zu streuen, wobei die Luftströmung L insbesondere auch im Bereich der Körperkante 35 geglättet wird.The
Die erste Deckfläche 34 weist eine Grundfläche 38 auf, durch welche die Ventilöffnung 31 in der Schließstellung 19 (vgl.
Die Körperkante 35 weist eine Höhe h auf, welche vorliegend konstant ist.The
Die Ausformungen 37 erstrecken sich mit einer Länge X von der Grundfläche 38 und weisen bevorzugt auf Seiten der Grundfläche 38 eine Breite B auf.
Das Auslassventil 30 gemäß
Der Ventilkörper 32 gemäß
In einem an die Körperkante 35 angrenzenden Bereich 39 ist der Ventilkörper 32 in Strömungsrichtung Rs gebogen. In diesem Bereich 39 sind bevorzugt auch die Ausformungen 37 angeordnet. Durch diesen gebogenen, an die Körperkante 35 angrenzenden Bereich 39 wird die Luftströmung L weiter geglättet und die Schallentwicklung beim Öffnen und Schließen des Auslassventils 30 reduziert.In an
Die
Der in
Der Ventilkörper 132 umfasst einen umströmten Abschnitt 136 und einen Montageabschnitt 140.The valve body 132 includes a flow-around
Der Montageabschnitt 140 weist eine Anzahl an Bohrungen 142 auf, wobei aus Gründen der Übersicht lediglich eine der Bohrungen mit einem Bezugszeichen versehen ist. Der Montageabschnitt 140 wird über die Bohrungen 142 fest mit der Ventilsitzplatte 16 (vgl.
Der Ventilkörper 132 weist im Bereich des umströmten Abschnitts 136 zwei Schenkel 143, 144 auf, wobei sich die Körperkante 135 entlang beider Schenkel 143, 144 erstreckt. Jeder der Schenkel 143, 144 ist zum Abdecken einer Ventilöffnung 31 (vgl.
Entsprechend dem in den
Der Montageabschnitt 140 ist durch einen Übergangsbereich 147 mit den Schenkeln 143, 144 verbunden.The mounting
Die erste Grundfläche 138.1 ist dazu eingerichtet, eine erste Ventilöffnung (nicht gezeigt) in der Schließstellung 19 (vgl.
Die Ausformungen 137 sind gleichmäßig verteilt im Bereich des umströmten Abschnitts 136. Die Ausformungen 137 sind dabei bevorzugt konvex ausgebildet, sodass sich zwischen zwei benachbarten Ausformungen 137 jeweils ein Freiraum bzw. eine Nische 145 ausbildet, welche zur Durchführung einer Teilströmung L1, L2 der gestreuten bzw. geteilten Luftströmung L (vgl.
Die Körperkante 135 weist eine Anzahl stetiger Abschnitte 146 auf. Die Ausformungen 137 sind in diesen stetigen Abschnitten 146 gleichförmig ausgebildet. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist lediglich einer der stetigen Abschnitte 146 mit einem Bezugszeichen versehen.The
Es soll vorliegend verstanden werden, dass stetige Abschnitte 146 sowohl lineare Abschnitte der Körperkante 135 bezeichnen als auch sich entlang eines Kreisbogenabschnitts mit konstantem Radius erstreckende Abschnitte der Körperkante 135. Unstetig ist die Körperkante 135 vorliegend in einem Übergangsbereich zwischen dem linear verlaufenden Abschnitt und dem entlang eines Kreisbogenabschnitts verlaufenden Abschnitts der Körperkante 135 an den beiden Schenkeln 143, 144. Einzig in diesem Bereich sind die Ausformungen 137 nicht gleichförmig ausgebildet. Entlang der stetigen Abschnitte 146 weisen die Ausformungen 137 einen gleichmäßigen Abstand auf.In the present case, it should be understood that
Die Ausformungen 137 sind dabei im Querschnitt trapezförmig ausgebildet und weisen eine distale Rundung 148 auf. Neben einem abgerundeten distalen Ende können die Ausformungen 137 auch abgeflacht ausgebildet sein. Somit wird die Luftströmung L (vgl.
Der Ventilkörper 232 in
Entsprechend der zuvor in
Der Ventilkörper 332 in
Die Körperkante 335 weist kontinuierlich entlang des umströmten Abschnitts 336 Ausformungen 337 auf, wobei aus Gründen der Übersichtlichkeit lediglich eine der Ausformungen 337 mit einem Bezugszeichen versehen ist.The
Entsprechend der zuvor in
In
Ferner weist das Pumpengehäuse 461 einen Luftzufuhranschluss 413 zur Zuführung von Luft in eine Arbeitskammer (nicht gezeigt) der Vakuumpumpe 400 auf. Mit dem Luftzufuhranschluss 413 ist ein nicht gezeigtes Einlassventil 420 verbunden, dessen Position lediglich angedeutet ist.Furthermore, the
Die Vakuumpumpe 400 ist vorliegend als Drehschieberpumpe ausgebildet. In dem Pumpengehäuse 461, insbesondere der Arbeitskammer (nicht gezeigt), ist ein Rotor 466 drehbar aufgenommen. Der Rotor 466 weist Drehschieber (nicht gezeigt) zum Fördern und Verdichten eines Fluids in dem Arbeitsraum (nicht gezeigt) auf. Mit dem Rotor 466 ist eine Kupplung 467 verbunden. Die Kupplung 467 ist zur Verbindung des Rotors 466 mit Antriebselementen (nicht gezeigt), beispielsweise einer Kurbelwelle eingerichtet.The
Ferner weist die Vakuumpumpe 400, wie insbesondere in
Ferner kann die Vakuumpumpe 400 auch ein pneumatisches Ventil gemäß den
Selbstverständlich kann eine solche Vakuumpumpe 400 anstatt einer Lamellenventils 441 auch ein Plattenventil aufweisen.Of course, such a
BezugszeichenReference symbols
- 11
- Verdichtercompressor
- 22
- ZylindergehäuseCylinder housing
- 33
- KolbenPistons
- 44
- KompressionsraumCompression space
- 55
- NeutralraumNeutral space
- 66
- Zylinderkopfcylinder head
- 77
- KolbenverdichterPiston compressor
- 88th
- Kolbenkompressor, KompressorPiston compressor, compressor
- 99
- DruckluftzuführungCompressed air supply
- 1010
- Kurbelgehäusecrankcase
- 1111
- Pleuelconnecting rod
- 1212
- DruckluftspeicherCompressed air storage
- 13, 41413, 414
- LuftzufuhranschlussAir supply connection
- 14,41314,413
- Druckluftauslassescompressed air outlet
- 1515
- DruckluftleitungCompressed air line
- 16, 41616, 416
- VentilsitzplatteValve seat plate
- 1818
- ÖffnungsstellungOpen position
- 1919
- SchließstellungClosed position
- 20, 42020, 420
- Pneumatisches Ventil, EinlassventilPneumatic valve, inlet valve
- 2121
- Ventilöffnung des EinlassventilsValve opening of the intake valve
- 2222
- Ventilkörper des EinlassventilsInlet valve body
- 30, 43030, 430
- Pneumatisches Ventil, AuslassventilPneumatic valve, exhaust valve
- 3131
- Ventilöffnung des AuslassventilsValve opening of the exhaust valve
- 32, 132, 232, 33232, 132, 232, 332
- Ventilkörper des AuslassventilsValve body of the exhaust valve
- 33, 133, 233, 33333, 133, 233, 333
- erste Deckflächefirst cover surface
- 34, 234, 33434, 234, 334
- zweite Deckflächesecond cover surface
- 35, 135, 235, 33535, 135, 235, 335
- Körperkantebody edge
- 36, 136, 236, 33636, 136, 236, 336
- umströmter Abschnittflowed section
- 37, 137, 237, 33737, 137, 237, 337
- AusformungenFormations
- 38, 138, 238, 33838, 138, 238, 338
- GrundflächeFloor space
- 3939
- gebogener Abschnittcurved section
- 41, 44141, 441
- LamellenventilLamella valve
- 100100
- DruckluftanlageCompressed air system
- 110110
- DruckluftversorgungsanlageCompressed air supply system
- 120120
- BremskraftverstärkerBrake booster
- 140, 240, 340140, 240, 340
- MontageteilAssembly part
- 142,242.342142,242,342
- Bohrungendrilling
- 143143
- erster Schenkelfirst leg
- 144144
- zweiter Schenkelsecond leg
- 145, 245, 345145, 245, 345
- Freiraumfree space
- 146146
- stetiger Abschnittcontinuous section
- 147, 247147, 247
- Übergangcrossing
- 148148
- distale Rundungdistal rounding
- 150, 450150, 450
- Ventillamellevalve lamella
- 250, 350250, 350
- VentilplatteValve plate
- 400400
- Vakuumpumpevacuum pump
- 461461
- PumpengehäusePump housing
- 462462
- Schraubenscrews
- 463463
- DeckplatteCover plate
- 464464
- SechskantschraubenHex screws
- 466466
- Rotorrotor
- 467467
- Kupplungcoupling
- 468468
- HubfängerLift catcher
- 10001000
- Fahrzeugvehicle
- 10011001
- NutzfahrzeugCommercial vehicle
- LL
- LuftströmungAirflow
- L1, L2L1, L2
- TeilströmungPartial flow
- RsRs
- StrömungsrichtungDirection of flow
- XX
- Länge der AusformungenLength of the shapes
- Bb
- Breite der AusformungenWidth of the shapes
- HH
- Höhe der KörperkanteHeight of the edge of the body
- AA
- Abstand der AusformungenDistance between the formations
- TT
- TeilungsverhältnisDivision ratio
Claims (18)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102022113977.8A DE102022113977A1 (en) | 2022-06-02 | 2022-06-02 | Pneumatic valve and compressor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102022113977.8A DE102022113977A1 (en) | 2022-06-02 | 2022-06-02 | Pneumatic valve and compressor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102022113977A1 true DE102022113977A1 (en) | 2023-12-07 |
Family
ID=88790502
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102022113977.8A Pending DE102022113977A1 (en) | 2022-06-02 | 2022-06-02 | Pneumatic valve and compressor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102022113977A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102022122501A1 (en) | 2022-09-06 | 2024-03-07 | Zf Cv Systems Europe Bv | Valve of a compressor or pump |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009027002A1 (en) | 2007-08-25 | 2009-03-05 | Ixetic Mac Gmbh | Coolant compressor |
DE102008036273A1 (en) | 2008-08-04 | 2010-02-11 | Schwäbische Hüttenwerke Automotive GmbH & Co. KG | Rotary piston pump with pockets for lubricant |
-
2022
- 2022-06-02 DE DE102022113977.8A patent/DE102022113977A1/en active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009027002A1 (en) | 2007-08-25 | 2009-03-05 | Ixetic Mac Gmbh | Coolant compressor |
DE102008036273A1 (en) | 2008-08-04 | 2010-02-11 | Schwäbische Hüttenwerke Automotive GmbH & Co. KG | Rotary piston pump with pockets for lubricant |
Cited By (1)
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Date | Code | Title | Description |
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