DE10349900A1

DE10349900A1 - Absperrventil

Info

Publication number: DE10349900A1
Application number: DE10349900A
Authority: DE
Inventors: Jan Jedro; Franz Lukas; Dirk Schöneberg
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2003-10-25
Filing date: 2003-10-25
Publication date: 2005-06-02

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Absperrventil, mit einem in einem Gehäuse angeordneten Sitzring und einem mit dem Sitzring dichtend zusammenwirkenden, beweglichen Ventilkörper, wobei der Sitzring und der Ventilkörper aus verschleißfestem und/oder hitzebeständigem Material hergestellt sind. Zur Reduzierung von Ventilgeräuschen und zur Funktionsverbesserung wird vorgeschlagen, dass der Sitzring im Gehäuse aufprallgedämpft angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Absperrventil mit einem in einem Gehäuse angeordneten Sitzring und einem beweglichen Ventilkörper, wobei der Sitzring und der Ventilkörper aus verschleißfestem und/oder hitzebeständigem Material hergestellt sind, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Derartige Absperrventile können beispielsweise in Brennkraftmaschinen als Gaswechselventile oder in deren Ansaugbereich für eine Impulsaufladung sowie in Abgasanlagen als Strömungssteuerventile Verwendung finden und können hinsichtlich der Geräuschentwicklung (Schließgeräusche) als auch des Verschleißes problematisch sein.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Absperrventil der gattungsgemäßen Art vorzuschlagen, das ohne Beeinträchtigung des Verschleißverhaltens und/oder der Temperaturbeständigkeit geräuschgedämpft funktioniert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung beschreiben die weiteren Patentansprüche.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass bei dem gattungsgemäßen Absperrventil der Sitzring im Gehäuse aufprallgedämpft angeordnet ist. Die Aufpralldämpfung des Ventilkörpers erfolgt somit nicht durch unmittelbare Maß nahmen an den Kontaktflächen zwischen Sitzring und Ventilkörper, sondern durch eine mittelbare Bedämpfung des Sitzringes. Die Verschleißfestigkeit und/oder Hitzebeständigkeit des Sitzringes und des Ventilkörpers bleiben unbeeinträchtigt.

Bevorzugt kann auf der dem Ventilkörper abgewandten Seite des Sitzringes ein Dämpfungsmedium angeordnet sein, an dem der Ventilkörper nachgiebig zum Gehäuse abgestützt ist.

Der Ventilkörper könnte dabei in sich nachgiebig konfiguriert sei, bevorzugt wird jedoch vorgeschlagen, dass der Sitzring in Schließrichtung des Ventilkörpers im Gehäuse verschiebbar aufgenommen ist. Über eine derartige Aufnahme oder Führung können die Dämpfungseigenschaften gezielt eingestellt und zudem ein Toleranzausgleich zwischen Sitzring und Ventilkörper hergestellt werden.

Das Dämpfungsmedium kann durch ein Fluid gebildet sein, z. B. durch entsprechende Luft- oder Ölpolster, die zwischen dem Gehäuse und dem Sitzring entsprechend vorgesehen werden.

Das Dämpfungsmedium kann aber auch baulich und herstellungstechnisch besonders einfach durch zumindest eine metallische Feder gebildet sein, z. B. durch ein oder mehrere Wellscheiben aus Stahl, die zwischen einer Ringschulter des Gehäuses und dem Sitzring angeordnet sein können.

Des weiteren kann das Dämpfungsmedium mittels zumindest eines weitgehend hitzebeständigen Elastomerteils gebildet sein.

Alternativ oder zusätzlich kann das Massenträgheitsmoment des Sitzringes zur Dämpfung der Aufprallenergie des Ventilkörpers entsprechend abgestimmt sein; diese Maßnahme kann insbesondere bei hohen Beschleunigungen des Ventilkörpers, bei großen Ventilhüben und/oder schwereren Ventilkörpern und dem entsprechender Aufprallenergie auf den Sitzring zu einer Reduzierung der Aufprallgeräusche zumindest beitragen.

Der Ventilkörper kann je nach Verwendungszweck durch eine um eine virtuelle oder tatsächliche Achse schwenkbare Klappe gebildet sein, wobei sich diese Ausbildung insbesondere für Abgasanlagen als besonders robust gegen auftretende Belastungen gezeigt hat, oder durch ein linear verschiebbares Hubventil gebildet sein.

Ferner können der Sitzring und der Ventilkörper eine plane Dichtebene bilden, wie dies bei einfachen Klappensteuerungen der Fall ist, oder es können der Sitzring und der Ventilkörper eine zumindest im wesentlichen einem Konusring entsprechende Dichtfläche aufweisen.

Schließlich wird bevorzugt eine Verwendung des Absperrventiles als Gaswechselventil und/oder Strömungssteuerventil in Brennkraftmaschinen und/oder deren Abgasanlagen vorgeschlagen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im Folgenden mit weiteren Einzelheiten näher beschrieben.
Die anliegende schematische Zeichnung zeigt in:
1 einen teilweisen Längsschnitt durch ein erstes Absperrventil mit Aufpralldämpfung als Gaswechselventil einer Brennkraftmaschine; und
2 ein weiteres Absperrventil mit einer schwenkbaren Klappe in einer Abgasleitung einer Brennkraftmaschine, ebenfalls in einem teilweisen Längsschnitt.
In der 1 ist mit 10 ein Abschnitt eines Zylinderkopfes einer Hubkolben-Brennkraftmaschine dargestellt, dessen Auslasskanal 12 in an sich bekannter Weise über ein Absperrventil 14 bzw. ein Hubventil 16 als beweglicher Ventilkörper in Zusammenwirken mit einem Sitzring 18 gesteuert ist.
Das Hubventil 16 und der Sitzring 18 sind aus einer hitzebeständigen und verschleißfesten Stahllegierung hergestellt, wobei deren zusammen wirkende Dichtflächen 16a, 18a wie ersichtlich konusförmig ausgeführt sind.
Das Hubventil 16 ist mit seinem Schaft 16b in einer im Zylinderkopf 10 befestigten Ventilführung 20 linear verschiebbar geführt und wird durch eine nicht dargestellte Ventilfeder in Schließrichtung vorgespannt bzw. über eine nicht dargestellte Ventilbetätigung vom Sitzring 18 abgehoben bzw. geöffnet.
Der Sitzring 18 ist in einer zylindrischen Ausnehmung 22 des Zylinderkopfes 10 begrenzt verschiebbar geführt, wobei ein in die Ausnehmung 22 eingesprengter Federring 24, der auch in eine äußere Ringnut des Sitzringes 18 eingreift, ein Herausfallen des Sitzringes 18 verhindert.
Der Sitzring 18 stützt sich in Schließrichtung des Hubventiles 16 betrachtet unter Zwischenschaltung einer Wellscheibe 25 aus Stahl an einer Ringschulter 10a des Gehäuses bzw. Zylinderkopfes 10 federnd nachgiebig ab. Die Ringschulter des Sitzringes 18 hat wenigstens eine Breite entsprechend des maximalen Federweges der Wellscheibe 25. Grundsätzlich könnte der Federring 24 auch in den Sitzring 18 eingesprengt sein und eine dem maximalen Federweg der Wellscheibe 25 angepasste Ringnut in der Ausnehmung 22 des Zylinderkopfes 10 ausgeführt sein.
Im Betrieb des Absperrventils 14 bzw. des Hubventils 16 schlägt bei dessen Schließen der Ventilteller 16c auf den Sitzring 18 auf, wobei die Aufprallenergie über die federnde Nachgiebigkeit der Wellscheibe 25 abgebaut und damit verbunden Ventilgeräusche gedämpft werden.
Es können auch mehrere Wellscheiben 25 oder z. B. eine Schraubendruckfeder oder ein anderes Dämpfungsmedium verwendet sein.
In der 2 ist ein weiteres Absperrventil 26 in Form einer schwenkbar über eine Welle 28 und einen Hebel 29 gelagerten Klappe 30 als beweglicher Ventilkörper und einem Sitzring 32 dargestellt.
Der Sitzring 32 ist in einem Gehäuse 34 begrenzt verschiebbar angeordnet. Die zusammen wirkenden Kontaktflächen 30a bzw. 32a von Klappe 30 und Sitzring 32 sind wie ersichtlich plan ausgeführt. Die Klappe 30 und der Sitzring 32 sind zudem aus einer temperaturbeständigen Stahllegierung hergestellt.
Das Gehäuse 34 ist an eine nicht näher dargestellte Abgasleitung 36 einer Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug angebaut, wobei das Absperrventil 26 zur Steuerung von Druckschwankungen in der Abgasleitung 36 eingesetzt ist und dementsprechend hochfrequent öffnet und schließt. Die Welle 28 der Klappe 30 ist in der Abgasleitung 36 in üblicher Weise drehbar gelagert. Die Leitung 36 könnte auch eine Ansaugleitung einer Brennkraftmaschine darstellen.
Der Sitzring 32 stützt sich in Schließrichtung der Klappe 30 an einem Haltering 38 ab, der in einer gestuft ausgebildeten Bohrung 40 in dem Gehäuse 34 mit tels eines Sicherungsringes 42 gehalten ist. Ferner weist der Sitzring 32 einen im Durchmesser größeren Stützbund 32b auf, der im Zusammenwirken mit der gestuften Bohrung 40 einen Anschlag in Öffnungsrichtung der Klappe 30 bildet und somit den Sitzring 32 gegen Herausfallen aus der Bohrung 40 sichert.
Zwischen dem Sitzring 32 und dem Haltering 38 ist ein ringförmiges Dämpfungsmedium vorgesehen, das durch einen relativ temperaturbeständigen Elastomerring 44 gebildet ist. Der Elastomerring 44 hält den Sitzring 32 mit Vorspannung im Gehäuse 34 und dämpft bei schnell schließender Klappe 30 deren Aufprall auf den Sitzring 32, wobei der Elastomerring 44 entsprechend verformt wird.
Anstelle des Elastomerringes 44 kann als Dämpfungsmedium auch ein Fluid verwendet sein, beispielsweise ein in einen ringförmigen Schlauch eingeschlossenes Luftpolster. Auch eine hydraulische Bedämpfung des Sitzringes 32 ist einsetzbar.
Die Ventilkörper 16, 30 und die Sitzringe 18, 32 gemäß den 1 und 2 können auch aus anderen verschleiß- und temperaturbeständigen Materialien wie z. B. Keramik, Sintermetallen, Hartmetallen, speziellen Kunststoffen, etc. hergestellt sein. Die Ventilkörper 16, 30 und die Sitzringe 18, 32 können zudem mit verschleißfesten Beschichtungen versehen sein.
Schließlich sind auch andere Verwendungsfälle als die beschriebenen möglich. Insbesondere bei hohen Ventilbeschleunigungen, größeren Ventilhüben und/oder schwereren Ventilkörpern und entsprechend hoher Aufprallenergie auf den Sitzring kann der Sitzring in seinem Massenträgheitsmoment so auf den Ventilkörper abgestimmt sein, dass eine wesentliche Bedämpfung des Absperrventiles auch durch die Massenträgheit des beweglichen Sitzringes bewirkt wird.

Claims

Absperrventil mit einem in einem Gehäuse angeordneten Sitzring und einem mit dem Sitzring dichtend zusammen wirkenden, beweglichen Ventilkörper, wobei der Sitzring und der Ventilkörper aus verschleißfestem und/oder hitzebeständigem Material hergestellt sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Sitzring (18; 32) im Gehäuse (10; 34) aufprallgedämpft angeordnet ist.
Absperrventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf der dem Ventilkörper (16; 30) abgewandten Seite des Sitzringes (18; 32) ein Dämpfungsmedium (25; 44) angeordnet ist, an dem der Ventilkörper (16; 30) gegenüber dem Gehäuse (10; 34) abgestützt ist.
Absperrventil nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sitzring (18; 32) in Schließrichtung des Ventilkörpers (16; 30) im Gehäuse (10; 34) verschiebbar aufgenommen ist.
Absperrventil nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungsmedium (44) durch ein Fluid gebildet ist.
Absperrventil nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungsmedium durch zumindest eine metallische Feder (25) gebildet ist.
Absperrventil nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungsmedium mittels zumindest eines hitzebeständigen Elastomerteils (44) gebildet ist.
Absperrventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Massenträgheitsmoment des Sitzringes (18; 32) zur Dämpfung der Aufprallenergie des Ventilkörpers (16; 30) entsprechend abgestimmt ist.
Absperrventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper eine um eine virtuelle oder tatsächliche Achse (28) schwenkbare Klappe (30) ist.
Absperrventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper ein linear verschiebbares Hubventil (16) ist.
Absperrventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sitzring (32) und der Ventilkörper (30) eine plane Dichtebene bilden.
Absperrventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Sitzring (18) und der Ventilkörper (16) eine zumindest im wesentlichen einem Konusring entsprechende Dichtfläche aufweisen.
Verwendung eines Absperrventiles (14; 26) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche als Gaswechselventil (16, 18) und/oder Strömungssteuerventil (30, 32) in Brennkraftmaschinen und/oder deren Ansauganlagen und/oder deren Abgasanlagen.