-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ventil zur Steuerung eines Gasstromes. Sie betrifft weiterhin einen Flüssigkeitsabscheider, ein Entlüftungssystem sowie einen Verbrennungsmotor, die ein derartiges Ventil enthalten.
-
Im Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine treten Durchblasegase (Blow-By-Gase) auf, die üblicherweise, insbesondere aus Umweltschutzgründen, in den Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine geführt werden. Zur Führung der Blow-By-Gase aus dem Kurbelgehäuse in den Ansaugtrakt wird die Druckdifferenz zwischen dem Kurbelgehäuse und dem Ansaugtrakt genutzt.
-
Ein Entlüftungssystem für ein Kurbelgehäuse zum Transport von Blow-By-Gasen weist also üblicherweise eine Entlüftungsleitung vom Kurbelgehäuse zur Ansaugleitung auf. In der Entlüftungsleitung ist meist weiterhin ein Ölabscheider/Ölnebelabscheider angeordnet, um Öl und Ölnebel, die in den Blow-By-Gasen enthalten sind, von den Blow-By-Gasen abzutrennen.
-
1 und 2 zeigen einen Verbrennungsmotor als Brennkraftmaschine im schematischen Querschnitt. Der Verbrennungsmotor 1 weist ein Kurbelgehäuse 2, einen Zylinderkopf 3 sowie eine Zylinderkopfhaube/Ventilhaube 4 auf. Weiterhin weist der Verbrennungsmotor 1 einen Ansaugtrakt 10 mit einem Luftfilter 11, einer Aufladevorrichtung 13, beispielsweise einem Turbolader oder einem Kompressor, einer Drosselklappe 14 und einer diese verbindende Ansaugleitung 12 mit Leitungsabschnitten 12a, 12b und 12c auf. Die Ansaugleitung 12 führt vom Luftfilter 11 über die Aufladevorrichtung 13 und die Drosselklappe 14 zu einem Ansaugkrümmer 5.
-
In oder an der Ventilhaube 4 ist ein Grobölabscheider 21 angeordnet, der zur Abscheidung von Öl oder Ölnebel dient. Der Grobölabscheider 21 wird von den Blow-By-Gasen durchströmt. Diese werden hierzu von dem Kurbelgehäuse 2 entweder extern oder über den Zylinderkopf 3 und/oder die Ventilhaube 4 in Richtung der Vorkammer 20 geleitet. Dort durchströmen sie zuerst den Grobölabscheider 21. Sie treten über den Grobabscheider 21 in einen druckseitigen Beruhigungsraum 24 ein, der zusammen mit dem Grobölabscheider 21 die Vorkammer 20 bildet.
-
1 zeigt diesen Motor im Schubbetrieb. In diesem Zustand, ebenso wie im Teillastbetrieb strömen die Blow-By-Gase vom Beruhigungsraum 24 über eine saugseitige Nachkammer 25, in der ein weiterer Ölabscheider 22 angeordnet ist und eine Entlüftungsleitung 16 zur Ansaugleitung 12c zwischen Drosselklappe 14 und Ansaugkrümmer 5. Die Entlüftung über die saugseitige Kammer 25 und die Entlüftungsleitung 16 dient der Entlüftung des Kurbelgehäuses im Teillastbetrieb oder Schubbetrieb des Motors, denn im Teillastbetrieb und im Schubbetrieb liegt in der Ansaugleitung 12c ein Unterdruck gegenüber dem Kurbelgehäuse 2 vor, so dass die Blow-By-Gase durch den Ölabscheider 22 geführt werden. Zum Schutz vor unkontrollierten Druckspitzen ist in der Entlüftungsleitung 16 ein Druckregelventil 18 angeordnet.
-
Während im Teillastbetrieb ein relativ großer Volumenstrom an Blow-By-Gasen vom Kurbelgehäuse zum Ansaugtrakt geführt werden muss, ist dieser Volumenstrom im Schubbetrieb sehr gering. Viel mehr werden bei geschlossener Drosselklappe 14 die Leitungsabschnitte 15 und 16 über die Kammern 26, 20 und 25 gespült. Um dies zu ermöglichen, ist zwischen der Kammer 26 und der Kammer 20 ein Bypassventil 27 vorgesehen, das bei erhöhtem Volumenstrom aus der Kammer 26 und somit erhöhtem Druck in der Kammer 26 gegenüber der Kammer 20 öffnet. Das parallel zum Bypassventil 27 angeordnete Rückschlagventil 28 ist in diesem Zustand geschlossen.
-
Parallel zu dem zuerst genannten Strömungsweg über den Ölabscheider 22 und die druckseitige Kammer 25 sind also ein weiterer Ölabscheider 23 und eine saugseitige Kammer 26 angeordnet. Beide saugseitigen Kammern 25 und 26 stehen mit der Vorkammer 20 in Verbindung. Ausgehend von der saugseitigen Kammer 26 führt eine Entlüftungsleitung 15 zum Abschnitt 12a der Ansaugleitung 12 zwischen Luftfilter 11 und Aufladevorrichtung 13. Dieser Leitungsabschnitt wird im Schubbetrieb, wie schon genannt, zur Leitung von Frischluft in Richtung der Kammer 20 genutzt.
-
In umgekehrter Strömungsrichtung ist vor dem Ölabscheider 23 ein Entlüftungsventil 28 angeordnet, das bei einem hinreichenden Unterdruck in der Ansaugleitung 12 im Bereich vor der Aufladevorrichtung 13, d. h. im Leitungsabschnitt 12a öffnet. Dies ist im Volllastbetrieb, wie er in 2 dargestellt ist, der Fall. Das heißt, bei sehr hohem Unterdruck in der Ansaugleitung 12a gegenüber dem Beruhigungsraum 24 öffnet dieses Ventil 28 als Entlüftungsventil und ermöglicht einen direkten Strom von Blow-By-Gasen vom Kurbelgehäuse 2 zur Ansaugleitung 12a des Ansaugtrakts 10. Das Bypassventil 27 ist in diesem Zustand geschlossen.
-
Um also sowohl eine gesicherte Entlüftung beim Schubbetrieb wie in 1 als auch eine gesicherte Entlüftung bei Volllast wie in 2 zu gewährleisten, sind zwei verschiedene, in der Strömungsrichtung der Gase parallel angeordnete Ventile 27 und 28 erforderlich. Der Einbau zweier verschiedener Ventil erfordert jedoch Bauraum, Montageaufwand und Kosten.
-
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es nun die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Ventilanordnung zur Verfügung zu stellen, die bauraumoptimiert ist. Zugleich soll diese Ventilanordnung zuverlässig die oben beschriebenen Funktionen erfüllen. Weiterhin ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Flüssigkeitsabscheider, ein Entlüftungssystem und einen Verbrennungsmotor zur Verfügung zu stellen, die bezüglich des erforderlichen Bauraumes optimiert sind.
-
Diese Aufgabe wird durch das Ventil nach Anspruch 1, den Flüssigkeitsabscheider nach Anspruch 20, das Entlüftungssystem nach Anspruch 21 sowie den Verbrennungsmotor nach Anspruch 22 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Ventils werden in den zugehörigen abhängigen Ansprüchen gegeben.
-
Erfindungsgemäß wird nun ein Ventil zur Steuerung eines Gasstromes zwischen den beiden Seiten des Ventils zur Verfügung gestellt. Das Ventil weist wie jedes herkömmliche Ventil eine Ventilöffnung sowie einen Ventilverschluss auf. Der Ventilverschluss besitzt einen Ventilteller, mit dem die Ventilöffnung verschlossen werden kann. Weiterhin ist der Ventilverschluss auf einem Ventillager derart gelagert, dass es in Richtung zur Schließung des Ventils mittels des Ventiltellers vorgespannt ist. Durch diese vorgespannt federnde Lagerung des Ventilverschlusses ist der Ventilverschluss bei Fehlen eines Unterdrucks auf der Seite vom Ventilteller aus gesehen hinter dem Ventillager des Ventils geschlossen.
-
Erfindungsgemäß ist der Ventilteller nunmehr mit einem Öffnungselement vorgesehen. Das Öffnungselement öffnet nun entgegengesetzt zur Öffnungsrichtung des Ventiltellers.
-
Während also der Ventilteller bei einem Überdruck einer ersten Seite des Ventils gegenüber der zweiten Seite des Ventils öffnet und so einen Gasstrom durch die Ventilöffnung ermöglicht, öffnet das Öffnungselement bei einem Überdruck auf der zweiten Seite des Ventils gegenüber der ersten Seite des Ventils. Dadurch wird es möglich, das Ventil nicht nur mit einer Entlüftungsfunktion sondern zugleich auch mit einer Bypassfunktion zu versehen.
-
Während der Ventilteller jedoch vorgespannt gelagert ist, kann das Öffnungselement ohne oder mit Vorspannung bzw. ohne oder mit Vorspannung entgegen der Schließrichtung des Öffnungselements eingesetzt werden.
-
Durch das erfindungsgemäße Ventil sind nunmehr zwei gegensätzliche Ventilfunktionen in ein einziges Bauteil integriert. Vorteilhaft an einem derartigen Kombinationsventil ist also, dass es zwei Funktionen erfüllen kann: Zum einen ist ein Durchgang durch das Ventil in eine Richtung bei einem definierbaren Differenzdruck möglich und zugleich ist auch eine Öffnung in die andere Richtung bei einem ebenfalls definierbaren Differenzdruck möglich.
-
Für die Öffnung des Ventiltellers besonders geeignet sind Differenzdrücke zwischen 0 und 500 mbar, vorteilhafterweise zwischen 0 und 100 mbar, jeweils einschließlich oder auch ausschließlich der Grenzwerte. Für die Öffnung des Öffnungselements besonders geeignet sind Differenzdrücke zwischen 0 und 500 mbar, vorteilhafterweise zwischen 0 und 200 mbar, jeweils einschließlich oder auch ausschließlich der Grenzwerte.
-
Durch Einstellung der Differenzdrücke ist es also möglich, einen Durchgang in eine Richtung und einen gezielten Bypass in die andere Richtung des Ventils herzustellen. Es ist nicht erforderlich, nunmehr für diese beiden Funktionen separate Ventile vorzusehen. Dadurch ist das erfindungsgemäße Ventil kostengünstiger und leicht zu montieren. Es ist nur erforderlich, die Baugruppe des Ventils vorzumontieren und diese dann direkt einzubauen. Das erfindungsgemäße Ventil ist aufgrund seines geringen Bauraumbedarfes auch gut zu skalieren.
-
Mit dem erfindungsgemäßen Ventil ist es insbesondere möglich, auch bei nur kleinen zur Verfügung stehenden Bauräumen, beispielsweise mit sehr begrenzten Querschnitten, eine doppelte Funktion der Öffnung in eine Richtung und des Bypasses in die andere Richtung zu ermöglichen. Damit erfüllt das Ventil auch die beiden Anforderungen, dass zum einen bei einem hohen Überdruck in eine Richtung ein Bypass/Überdrucköffnen ermöglicht wird und zum anderen auch eine Rückschlag/Sperrfunktion.
-
Das Öffnungselement kann vorteilhafterweise eine mit einer Klappe verschlossene Durchgangsöffnung im Ventilteller sein. Die Klappe öffnet dabei in eine der Öffnungsrichtung des Ventiltellers entgegengesetzte Richtung. Die Klappe kann dabei beispielsweise drehbar gelagert sein. Die Drehachse liegt dann vorzugsweise seitlich neben der Klappe.
-
In einer anderen Ausführungsform des Öffnungselementes werden ein oder mehrere schlitzförmige Durchbrechungen in dem Ventilteller vorgesehen. Bei einem Überdruck auf einer Seite des Ventils wird der Ventilteller verformt, so dass sich längs der Schlitze Durchgangsöffnungen für die Gase bilden. Die schlitzförmigen Durchbrechungen können dabei geradlinig, mäanderförmig, in Form von Kreisabschnitten oder dergleichen ausgebildet sein. Vorteilhafterweise sind ein oder mehrere derartiger schlitzförmiger Durchbrechungen vorgesehen. Diese können dann zumindest teilweise parallel oder konzentrisch zueinander verlaufen.
-
Vorteilhafterweise sind derartige schlitzförmige Durchbrechungen im wesentlichen in Randbereichen des Ventiltellers, beispielsweise in Bereichen, die um mehr als 50% der radialen Erstreckung vom Flächenschwerpunkt des Ventiltellers entfernt sind, angeordnet. Werden die schlitzförmigen Durchbrechungen nun auf einer Seite durch ein Lagerelement gestützt, so kann das Öffnungselement, das diese schlitzförmigen Durchbrechungen aufweist, lediglich noch in die andere Richtung öffnen. Damit wird das Öffnungselement zu einem Rückschlagventil, das lediglich einen Durchgang in eine Richtung ermöglicht.
-
Dieses Lagerelement kann beispielsweise ringförmig, insbesondere ganz oder weitgehend kreisringförmig ausgestaltet sein. Ein derartiges Lagerelement ist insbesondere dann kreisringförmig ausgebildet, wenn auch die schlitzförmigen Durchbrechungen in entsprechender Weise als Kreisabschnitte ausgebildet sind.
-
Der Ventilteller selbst kann eine ovale, elliptische, kreisförmige oder sonst wie ausgestaltete Außenkontur aufweisen.
-
Einerseits kann durch das Lagerelement die Öffnung des Öffnungselementes in eine Richtung vollständig blockiert werden, andererseits kann durch einen geeigneten Stopper, beispielsweise ein oder mehrere Stege, der Öffnungsgrad des Öffnungselementes in die andere Richtung begrenzt werden.
-
Die Öffnungscharakteristik und der Öffnungsgrad des Öffnungselementes wird also durch die Anzahl, Form und Anordnung der schlitzförmigen Durchbrechungen oder der Klappe festgelegt. Durch das Lagerelement wird der Öffnungsgrad des Öffnungselementes bestimmt. Bei seitlich abhebenden Klappen ist eine Begrenzung auf einen Öffnungswinkel ≤ 85°, vorzugsweise ≤ 60° für einen einfachen Wiederverschluss vorteilhaft. Bei Öffnungselementen mit schlitzförmigen Durchbrechungen sorgt der Stopper dafür, dass das Öffnungselement nur innerhalb seines elastischen Bereichs verformt wird.
-
In ähnlicher Weise wird durch die Federcharakteristik der federnden Lagerung des Ventilverschlusses auf dem Ventillager die Öffnungscharakteristik des Ventiltellers und damit der Ventilöffnung bestimmt.
-
Vorteilhafterweise besteht der Ventilteller aus Metallblech, insbesondere Stahlblech, besonderes bevorzugt aus einem federharten Stahlblech oder weist diese auf. Insbesondere das Öffnungselement, das seinerseits Element des Ventiltellers ist, kann auch aus anderen Materialien gefertigt sein.
-
Das Ventil insgesamt, das Lagerelement und weitere Elemente des Ventils können auch aus einem Kunststoff, insbesondere aus einem thermoplastischen Kunststoff, vorzugsweise aus einem Polyamid, bevorzugt aus Polyamid 6.6 bestehen oder diese Stoffe enthalten, selbst wenn der Ventilteller aus einem metallischen Werkstoff besteht oder diesen enthält.
-
Die Verbindung zwischen den einzelnen Elementen, beispielsweise die Verbindung zwischen dem Lagerelement und einem den Stopper tragenden Ringelement unter Zwischenfassung des Randbereiches des Ventiltellers, können insbesondere mittels einer Clipverbindung oder mittels Schweißens, Ultraschallschweißens, Vibrationsschweißens oder Heißgasschweißens, hergestellt sein.
-
Für das Ventillager eignet sich bevorzugt eine metallische Spiralfeder oder eine vorgespannte Elastomersäule. Mit beiden lässt sich eine federnde elastische Lagerung des Ventiltellers mit der erforderlichen Vorspannung realisieren.
-
Ein erfindungsgemäßer Flüssigkeitsabscheider weist nun ein erfindungsgemäßes Ventil auf und kann in ein erfindungsgemäßes Entlüftungssystem und einen erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor eingebaut werden.
-
Im Folgenden werden nun einige Beispiele erfindungsgemäßer Ventile gegeben. Dabei bezeichnen gleiche oder ähnliche Bezugszeichen in verschiedenen Figuren immer gleiche oder ähnliche Elemente, so dass teilweise deren Erläuterung nicht wiederholt wird. Die nachfolgenden Beispiele weisen jeweils eine Vielzahl von verschiedenen optionalen Merkmalen des erfindungsgemäßen Ventils alleine oder auch in Kombination miteinander auf. Diese erfindungsgemäßen Merkmale können jedoch auch in anderer Kombination oder auch isoliert für sich das erfindungsgemäße Ventil weiterbilden.
-
Es zeigen
-
1 und 2 einen Verbrennungsmotor nach dem Stand der Technik im Schubbetrieb und Volllastbetrieb;
-
3 einen erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor;
-
4 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ventils in seitlicher Draufsicht;
-
5 bis 9 Draufsichten bzw. Schnittansichten des erfindungsgemäßen Ventils;
-
10a bis 10c verschiedene Ausführungsformen eines Ventiltellers eines erfindungsgemäßen Ventils;
-
11 eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Ventil;
-
12 eine weitere Draufsicht auf einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Ventils;
-
13 eine Untersicht eines Ausschnittes eines erfindungsgemäßen Ventils;
-
14 eine seitliche Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Ventil;
-
15 eine Aufsicht auf einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Ventils;
-
16 eine seitliche Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Ventil;
-
17 in drei Teilfiguren 17A, 17B und 17C ein weiteres erfindungsgemäßes Ventil.
-
3 zeigt einen erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor 1. Dieser Verbrennungsmotor ist in gleicher Weise wie derjenige in den 1 und 2 aufgebaut. Unterschiedlich zum Verbrennungsmotor in den 1 und 2 weist dieser jedoch keine zwei Ventile 27 und 28 auf, sondern ein erfindungsgemäßes Ventil 29, das sich über die Trennwand 30 erstreckt. Die Trennwand 30 ist dabei selbst Teil des Ventils 29 soweit sie die Ventilöffnung 37 des Ventils 29 bildet.
-
Das Ventil 29 ist nun so ausgebildet, dass es bei Schubbetrieb des Motors in Richtung der Kammer 24 öffnet und dadurch einen Gasstrom über die Leitung 15, die Kammer 26, den Abscheider 23 und das Ventil 29 zur Kammer 24 und dann von dort gemeinsam mit den Blow-By-Gasen über den Ölabscheider 22 und die Kammer 25 sowie die Leitung 16 in die Ansaugleitung 12c ermöglicht.
-
Im Falle der Volllast liegt hinter der Drosselklappe 14 im Bereich 12c der Ansaugleitung 12 ein hoher Druck an. Daher fließt nunmehr der Gasstrom, insbesondere Frischluft, über die Leitung 16 mit dem Druckregelventil 18, die Kammer 25, den Abscheider 22 zur Kammer 20 und von dort gemeinsam mit den Blow-By-Gasen über das Ventil 29, den Abscheider 23, die Kammer 26 und die Leitung 15 in die Ansaugleitung 12 im Abschnitt 12a. Das Ventil 29 ist also in Richtung der Kammer 26 geöffnet.
-
4 zeigt eine seitliche Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Ventil 29. Dieses Ventil 29 weist eine Ventilöffnung 37 auf, die in einem Abschnitt der Trennwand 30 angeordnet ist. Dieser Abschnitt der Trennwand 30 kann als zum Ventil zugehörig betrachtet werden. Es ist jedoch auch möglich, die Ventilöffnung in einem separaten Bauteil vorzusehen, das in eine Öffnung der Trennwand 30 eingesetzt werden kann. Die Ventilöffnung 37 wird durch einen Ventilverschluss verschlossen, der aus einem ersten Ringelement 41, einem Ventilplättchen 43 und einem zweiten Ringelement 42 gebildet wird. Die beiden Ringelemente 41 und 42 schließen zwischen sich den umlaufenden Rand des Ventilplättchens 43 ein und halten dieses dadurch fest. Der aus diesen drei Elementen bestehende Ventilverschluss ist nunmehr auf einer Feder 36 und einem Ventillager 33 federnd gelagert. Bei hinreichendem Druck auf das Ventilplättchen 43 (in der Zeichnung von links) wird daher der Ventilverschluss gegen die Federkraft in Richtung des Lagers 33 gedrückt und gibt dadurch die Ventilöffnung 37 frei.
-
Das Ventillager 33 ist über Halteelemente 31 an der Trennwand 30 befestigt. Sollte ein eigenes Element zur Ausbildung der Ventilöffnung vorgesehen sein, so erfolgt die Befestigung über die Halteelemente 31 an diesem Element. Zur einfacheren Montage weisen die Halteelemente 31 Rastnasen 32 auf. Diesen Rastnasen 32 korrespondierend besitzt das Ventillager 33, das beispielsweise als Bodenplatte ausgebildet sein kann, Vorsprünge 34 mit Rastöffnungen 35. Dadurch ist das Ventillager 33 auf einfache Weise an den Halteelementen 31 befestigbar.
-
Erfindungsgemäß weist das Ventilplättchen nunmehr ein Öffnungselement 50 auf. Dieses Öffnungselement 50 enthält Schlitze 51, die das Öffnen ermöglichen. Diese Schlitze sind rückseitig, in 4 nicht zu erkennen, durch das Ringelement 42 überdeckt. Ein Überdruck auf Seiten des zweiten Ringelementes 42 gegenüber der Seite des Ringelementes 41 führt folglich zu einer Auslenkung des Mittelteils des Ventilplättchens 43, so dass sich die Schlitze 51 öffnen und Ringspalte freigeben. Dadurch ist eine Bypassfunktion von der Seite des zweiten Ringelementes 42 zur Seite des ersten Ringelementes 41 hergestellt. Diese Bypassfunktion ermöglicht es, Gase entgegen der eigentlichen Öffnungsrichtung des Ventils durch das Ventil strömen zu lassen.
-
Für die Öffnung des Ventils durch Abheben des Ventilverschlusses von der Ventilöffnung 37 entgegen der Vorspannung der Feder 36 eignen sich insbesondere Differenzdrücke von 0 bis 500 mbar, bevorzugt 0 bis 100 mbar. Für die Öffnung des Öffnungselementes durch Aufweiten der Schlitze 51 eignen sich Druckdifferenzen zwischen Druck und Saugseite von 0 bis 500 mbar, vorzugsweise von 0 bis 200 mbar. Diese Werte sind grundsätzlich bevorzugte Werte für jedes erfindungsgemäße Ventil und gelten ausschließlich oder auch einschließlich der jeweiligen Bereichsgrenzen.
-
Der erste Ring 41 weist weiterhin kreuzförmig angeordnete Bügel bzw. Stege 44 auf. Diese Stege erstrecken sich zuerst senkrecht und dann in waagrechter Weise über das Ventilplättchen 43 und sind – in dessen Ruhelage – beabstandet von dem Ventilplättchen 43. Wird nun das Ventilplättchen 43 durch einen Überdruck auf Seiten des zweiten Ringelementes 42 verformt und werden dabei die Schlitze 41 aufgeweitet, so dienen die Stege 44 als Stopper für die Öffnung des Ventilplättchens, sie stellen sicher, dass das Ventilplättchen nur innerhalb des elastischen Bereichs verformt wird.
-
5 zeigt eine seitliche Draufsicht auf dasselbe Ventil wie in 4. In dieser Ansicht ist gut zu erkennen, dass der Ventilteller 40 durch das erste Ringelement 41 und das zweite Ringelement 42 sowie durch das zwischen diesen beiden Ringelementen und durch diese zwei Ringelemente gehalterte Ventilplättchen 43 gebildet wird.
-
5 zeigt dabei einen Zustand, in dem zu einem die Ventilöffnung verschlossen ist und zum anderen auch das Ventilplättchen nicht ausgelenkt ist.
-
6 zeigt einen Zustand desselben Ventils wie in 4 und 5. In 6 ist jedoch nunmehr das Ventilplättchen 43 derart ausgelenkt, dass es an den Stopperstegen 44 anschlägt. Die Schlitze 51 geben den Strömungsweg frei. Hierdurch ist nun ein Gasdurchgang von der in der Zeichnung rechten Seite auf die in der Zeichnung linke Seite möglich. Die Ventilöffnung 37 selbst ist weiterhin als solche durch den Ventilverschluss 40, d. h. den Verbund aus beiden Ringelementen 41, 42 und dazwischen gefasstem Ventilplättchen 43 verschlossen.
-
7 zeigt dasselbe Ventil wie in den 4 bis 6. Nunmehr jedoch ist durch einen Überdruck auf Seiten des ersten Ringelementes 41 der Ventilverschluss gegen die Vorspannkraft der Feder 36 in Richtung des Ventillagers 33 verschoben. Dadurch ist nun die Ventilöffnung ringförmig freigegeben, so dass Gase von der in der Zeichnung linken Seite zur in der Zeichnung rechten Seite durch die Ventilöffnung strömen können.
-
8 zeigt einen Schnitt durch das Ventil gemäß den 4 bis 7. Gut zu erkennen ist hierbei, wie das Ventilplättchen 43 an seinen Rändern zwischen dem ersten Ringelement 41 und dem zweiten Ringelement 42 eingespannt und gehaltert wird. 8 zeigt dabei das Ventil in einem Zustand, bei dem sowohl die Ventilöffnung 37 verschlossen ist als auch die Öffnungselemente im Ventilplättchen 43 nicht aufgeweitet sind.
-
In 8 ist derjenige Bereich des Ventilplättchens 43, der zwischen dem ersten Ringelement 41 und dem zweiten Ringelement 42 eingespannt gehaltert wird mit dem Bezugszeichen 43' versehen. Weiterhin ist derjenige Bereich des zweiten Ringelementes 42 auf dem das Ventilplättchen 43 in 8 aufliegt, mit dem Bezugszeichen 42' versehen. Im Bereich dieses Auflagebereiches 42' sind in dem Ventilplättchen 43 die schlitzförmigen Durchbrechungen 51 angeordnet, während außerhalb dieses Bereichs keine schlitzförmigen Durchbrechungen 51 vorgesehen sind. Dadurch kann, bei einem Überdruck auf Seiten des ersten Ringelementes 41 gegenüber dem zweiten Ringelement 42 das Ventilplättchen nicht aufgeweitet werden. Das Ventilplättchen 43 mit seinen Öffnungselementen bildet also ein Rückschlagventil.
-
9 zeigt dasselbe Ventil wie in 8 nunmehr jedoch in einem Zustand, bei dem auf Seiten des zweiten Ringelementes 42 ein Überdruck gegenüber der Seite des ersten Ringelementes 41 herrscht. Das Ventilplättchen 43 ist nunmehr in Richtung der Stopperstege 44 aufgeweitet und schlägt an diese an. Dadurch sind die Schlitze in dem Randbereich des Ventilplättchens 43 aufgeweitet und geben Ringspalte für die Durchströmung durch Gase frei.
-
10a bis 10c zeigen verschiedene Varianten von Öffnungselementen.
-
In 10a sind die schlitzförmigen Durchbrechungen in einer Mehrzahl, hier nämlich drei, vorhanden, die in konzentrischer Weise in Form von Kreisabschnitten angeordnet sind. In 10b ist ein einzelner Schlitz vorgesehen, der sich spiralförmig über insgesamt 1 3/4 Kreise erstreckt. In 10c sind insgesamt vier schlitzförmige Durchbrechungen 41 vorgesehen, die versetzt zueinander angeordnet sind.
-
Allen diesen Öffnungselementen ist gemeinsam, dass sie im Außenbereich des Ventilplättchens 43 angeordnet sind, so dass der Mittelbereich des Ventilplättchens 43 geschlossen bleibt und als solcher bei geeigneten Druckverhältnissen aus der Ebene des Ventilplättchens abheben kann. Der Außenbereich des Ventilplättchens wird dabei im montierten Zustand derart blockiert, dass eine Öffnung gegen die Öffnungsrichtung von der ersten zur zweiten Seite des Ventils nicht möglich ist.
-
11 zeigt eine Aufsicht auf das Ventil beispielsweise gemäß 9 und 10a. Hier ist zu erkennen, dass der Mittelbereich des Ventilplättchens 43 nicht durchbrochen ist. Die ringförmigen Schlitze 51 sind lediglich in denjenigen Bereichen am Rande des Ventilplättchens 43 vorgesehen, in denen sie unterhalb der Zeichnungsebene von dem zweiten Ringelement 42 abgedeckt und gestützt werden.
-
12 zeigt nun eine weitere Ausführungsform eines Öffnungselementes 50. 12 zeigt dabei eine Aufsicht auf das Ventil wie in 11. Nunmehr sind jedoch die Stopperstege 44 T-förmig angeordnet. In der Zeichnungsebene unterhalb der Stopperstege 44 ist das Öffnungselement 50 angeordnet. Dieses Öffnungselement 50 weist eine Klappe/Verschlußelement 52 auf. Diese Klappe 52 ist an einem Lager 53 drehbar gelagert. Die Stopperstege 44 bewirken hier, dass die Klappe 52 maximal um 45° aufgeklappt werden kann.
-
13 zeigt eine Untersicht dieses drehbar gelagerten Öffnungselementes 50. Die Klappe 52, die in dem Drehlager 53 gelagert ist, weist nun unterseitig eine Gummiauflage 54 auf. Diese Gummiauflage 54 ist so ausgebildet, dass sie eine Öffnung in dem Ventilplättchen vollständig überdeckt. Statt nun also das ganze Ventilplättchen zu verformen, um wie in den vorigen Ausführungsbeispielen schlitzförmige Öffnungselemente aufzuweiten, erfolgt nun bei geeigneten Druckverhältnissen eine Öffnung der Klappe 52 um ihr Drehlager 53.
-
14 zeigt eine seitliche Draufsicht auf das ganze Ventil, das grundsätzlich so ausgebildet ist wie das Ventil in 4. Lediglich das Öffnungselement 50 des Ventilplättchens ist nunmehr als Klappe 52 ausgebildet. 14 zeigt dabei einen Zustand, bei dem die Klappe 52 geöffnet ist und an den Stopperstegen 44 anschlägt. Diese begrenzt folglich den Öffnungswinkel der Klappe 52.
-
15 zeigt nun ein weiteres Ventil in Aufsicht. Dabei ist lediglich der Ausschnitt des Öffnungselements 50, genauer der Ventilklappe 52 dargestellt. Im Unterschied zu der Klappe 52 in 12, ist nur ein einzelner Stoppersteg 44 vorgesehen, der als frei auskragender Balken ausgebildet und einstückig mit dem und in dem Ringelement 41 verankert ist. Er ist an seiner linken Seite am ersten Ringelement 41 gestützt. Sein rechtes Ende ist frei und dient als Anschlag für die Klappe 50 bei deren Öffnung. Hierdurch wird eine Öffnung der Klappe von maximal 60° ermöglicht, so dass auch das Wiederverschließen der Klappe keine Schwierigkeit darstellt.
-
16 zeigt eine Draufsicht auf ein Ventil, das eine Klappe wie in 15 aufweist. Dabei ist das Ventil in einem Zustand dargestellt, bei dem auf Seiten des zweiten Ringelementes verglichen mit dem ersten Ringelement ein Überdruck herrscht, so dass die Klappe 50 geöffnet ist und an dem austragenden Stoppersteg 44 anschlägt.
-
17 zeigt in drei Teilfiguren eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ventils 29. Hier ist das Ventilplättchen 43 entgegen seiner Schließrichtung vorgespannt. 17A stellt einen Querschnitt durch das verschlossene Ventilplättchen 43 zusammen mit dem zweiten Ringelement 42 dar. Das Ringelement 42 weist hier eine Stufung/gestuften Bereich 45 auf, über die das Ventilplättchen 43 vorgespannt ist. Die gestuften Bereiche 45 bilden einen Umfangsrand für eine Durchgangsöffnung 46 innerhalb des und durch das zweite ringförmige Element 42. Diejenigen Bereiche 43'' des Ventilplättchens 43, die schlitzförmige Durchbrechungen 51 aufweisen verlaufen schräg zur Ebene des Ventilplättchens 43 innerhalb dieser Öffnung.
-
17B zeigt die Einbausituation dieses – hier ebenfalls verschlossenen – Ventilplättchens 43 in einem Ventil analog zur 8. Wie in 17A ist die Stufung 43'' zu erkennen, über die die geschlitzten Bereiche des Ventilplättchens 43 über die sonstige Ebene des Ringelements 42 in Richtung des Ringelements 41 vorgespannt sind.
-
17C zeigt das Ventil aus 17B nun im geöffneten Zustand, wobei durch Anliegen eines Überdrucks bzw. Gasvolumenstroms aus Richtung des Federelements 36 das Ventilplättchen vom gestuften Bereich 45 abhebt und die schlitzförmigen Durchbrechungen 51 aufgeweitet und geöffnet sind. Durch die Vorspannung des Ventilplättchens über den gestuften Bereich 45 kann eine Verschiebung des Öffnungspunkts des Ventils um beispielsweise 10 mbar hin zu höheren Druckdifferenzen realisiert werden. Bei Anliegen eines Überdrucks von der Seite der Stege 44 wird das Ventilplättchen jedoch nicht so weit in Richtung der Feder 36 ausgelenkt, dass die schlitzförmigen Durchbrechungen 51 einen Durchlass für Gase durch die schlitzförmigen Durchbrechungen 51 und durch die Öffnung 46 zwischen den gestuften Bereichen 45 freigeben würden.
