EP1213451A1 - Membranventil mit einer federgestützten Membran - Google Patents

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EP1213451A1
EP1213451A1 EP01127107A EP01127107A EP1213451A1 EP 1213451 A1 EP1213451 A1 EP 1213451A1 EP 01127107 A EP01127107 A EP 01127107A EP 01127107 A EP01127107 A EP 01127107A EP 1213451 A1 EP1213451 A1 EP 1213451A1
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EP
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spring
valve
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diaphragm
diaphragm valve
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Filterwerk Mann and Hummel GmbH
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    • F01M13/021—Crankcase ventilating or breathing by means of additional source of positive or negative pressure of negative pressure
    • F01M13/022—Crankcase ventilating or breathing by means of additional source of positive or negative pressure of negative pressure using engine inlet suction
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01M13/04—Crankcase ventilating or breathing having means for purifying air before leaving crankcase, e.g. removing oil
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    • F01M2013/0472—Crankcase ventilating or breathing having means for purifying air before leaving crankcase, e.g. removing oil using heating means

Definitions

  • the invention relates to a diaphragm valve, which in particular as a vent valve for the crankcase of an internal combustion engine is suitable, with a spring supported membrane, according to the preamble of claim 1.
  • diaphragm valves type described are z. B. known from DE 44 13 322 C2. These valves consist of a housing, in which a membrane is usually installed in the housing division is. This works together with a suction line, whereby a closure of the valve is generated by a sufficiently large negative pressure in the suction line. The Membrane pressed onto the front end of the suction line, creating a closure comes about.
  • a coil spring is used to set the switching vacuum, which supports the membrane and keeps it at a defined distance from the suction line.
  • a heating device is installed in the diaphragm valve, which with the spring is in direct contact.
  • the heater will not only the gas flowing through it heats up, but also the spring itself Store heat, which on the one hand the surface to give off the heat to the flowing gas is enlarged and on the other hand this component, which determines the function for the valve, cannot freeze. So that is also in transit Fluids at risk of icing ensure that the valve functions at all times. By In this way the heat introduced is optimal as protection against icing used.
  • a special embodiment of the invention provides that the heating device on the one hand consists of a wall lining and on the other hand consists of a heating element.
  • the Wall lining must be made of a good heat-conductive material. Suitable for this metals, especially copper.
  • the heat is generated in the heating element, and transferred to the wall lining due to the direct contact.
  • the heating element can be a PTC thermistor element, for example, which is used at low temperatures recorded a sudden increase in electrical conductivity. At deep As a result, the heater heats up automatically. At high temperatures, the circuit for operating the heating element is due its high electrical resistance is actually interrupted.
  • a resistance heating element can be used. This must be supplied with electricity for heating depending on the temperature.
  • the spring can also be in direct Contact the heating element. This is a particularly rapid heat transfer possible on the spring, which reduces the response times.
  • the wall lining tubular and in the suction line accommodate.
  • the flowing fluid passes through the suction line and becomes simultaneously warmed up.
  • the spring to be heated is located near the suction line, whereby a direct heat transfer in the sense of the invention in a simple manner can be realized.
  • a particularly inexpensive diaphragm valve results when the components of the heating device are cast into the housing.
  • the housing material itself must be an electrical insulator his.
  • the housing can e.g. B. be made of plastic, the manufacturing process can be realized particularly easily by pouring.
  • FIG. 1 shows a crankcase ventilation valve 10 which is connected to an intake tract 11 of an internal combustion engine 12 is arranged.
  • a return line 14 leads from the crankcase of the internal combustion engine to Crankcase ventilation valve 10.
  • the intake tract 11 also contains an air filter 15 and an intake port 16, the intake combustion air through a Arrow is indicated.
  • crankcase ventilation valve 10 The structure of the crankcase ventilation valve 10 is shown in Figure 2.
  • the valve is formed by a housing 17 which has a cover 18.
  • a membrane 19 In the housing division, which is formed by the cover 18, a membrane 19 is clamped.
  • the Membrane is supported by a spring 20, which on the other hand is supported in the bottom of the housing.
  • crankcase gas flows according to the one indicated Arrows through an inlet 21 into the interior of the housing 17 and on a sealing surface 22 of the membrane 19 past through a suction line 23 out of the housing.
  • the introduction and the suction line have hose connectors 24, with the help of which they connected to the duct system for the passage of the crankcase gases can.
  • the suction line 23 has a wall lining 25 which is formed by a copper tube becomes. This wall lining also forms a valve seat 26 for the sealing surface 22 the membrane. If the negative pressure in the suction line becomes too large, the sealing surface 22 pressed against the force exerted by the spring 20 on the valve seat 26, whereby the valve closes. To this function even at low temperatures to ensure perfect, the spring 20 is based on a paragraph 27 of Wall lining 25 from. As soon as the wall lining is heated by a heating element 28 is thereby also counteracts icing of the spring 20. This enlarges heat transfer to the flowing fluid, so does the valve seat is even more protected against icing.
  • the wall lining 25 and the heating element 28, which is formed by a PTC thermistor is, together with plug contacts 29 in the housing 17 of the diaphragm valve cast. This results in an inexpensive component to be manufactured.
  • the plug contacts run out of an outlet 30 which is used to hold a plug for the Power supply is suitable.
  • FIG. Paragraph 27 is formed in this embodiment by the heating element 28, which Wall lining 25 surrounds in a ring. This is a particularly fast response time the spring ensures that the heating element is switched on.

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Abstract

Es wird ein verbessertes Membranventil, z. B. zur Kurbelgehäusegasentlüftung vorgeschlagen. Dieses weist erfindungsgemäß ein Heizelement 28, 25 auf, welches die Ventilfeder 20 mit aufheizt. Einer Vereisung des Ventilsitzes kann dadurch entgegengewirkt werden, da die Aufheizung der Feder deren Einfrieren verhindert. Durch die direkte Wärmeleitung wird weniger Energie benötigt, als bei herkömmlichen Heizelementen, welche lediglich die durchströmende Luft aufheizen. <IMAGE>

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Membranventil, welches insbesondere als Entlüftungsventil für das Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine geeignet ist, mit einer durch eine Feder gestützten Membran, nach der Gattung des Patentanspruches 1. Membranventile der eingangs beschriebenen Art sind z. B. aus der DE 44 13 322 C2 bekannt. Diese Ventile bestehen aus einem Gehäuse, in das meist in der Gehäuseteilung eine Membran eingebaut ist. Diese wirkt zusammen mit einer Saugleitung, wobei ein Verschluss des Ventils durch einen genügend großen Unterdruck in der Saugleitung erzeugt wird. Dabei wird die Membran auf das stirnseitige Ende der Saugleitung gepresst, wodurch ein Verschluss zustande kommt. Zur Einstellung des Schaltunterdrucks wird eine Schraubenfeder verwandt, welche die Membran abstützt und in einer definierten Distanz zur Saugleitung hält.
Werden derartige Membranventile in Fahrzeugen z. B. zur Entlüftung des Kurbelgehäuses genutzt, besteht die Gefahr des Vereisens. Das vereiste Ventil verliert seine Fähigkeit bei einem definierten Unterdruck zu regeln. Vereist das Ventil im geschlossenen Zustand, so kann zudem kein Kurbelgehäusegas nachströmen, um das Ventil wieder aufzutauen. Der endgültige Verschluss kann jedoch zu einem Austritt von Blowbygas und Schmieröl aus dem Kurbelgehäuse führen.
Es ist bekannt, zur Verhinderung einer Vereisung der Kurbelgehäusegase im Leitungssystem zur Rückleitung Leitungsabschnitte vorzusehen, in denen das Kurbelgehäusegas aufgewärmt wird. Hierzu ist jedoch ein erheblicher Energieaufwand notwendig, da ständig Kurbelgehäusegase nachströmen, die aufgeheizt werden müssen. Daher kann es trotz Heizvorganges zu einer Vereisung des Ventils kommen.
Aufgabe ist es daher, ein Membranventil zu schaffen, welches ein wirksamen Schutz gegen Vereisung aufweist. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
Vorteile der Erfindung
Erfindungsgemäß ist in dem Membranventil eine Heizvorrichtung eingebaut, welche mit der Feder in direktem Kontakt steht. Auf diese Weise wird durch die Heizeinrichtung nicht nur das durchströmende Gas erwärmt, sondern auch die Feder selbst. Diese kann die Wärme speichern, wodurch zum einen die Oberfläche zur Abgabe der Wärme an das durchströmende Gas vergrößert wird und zum anderen dieses Bauteil, welches funktionsbestimmend für das Ventil ist, nicht vereisen kann. Damit ist auch bei Durchleitung vereisungsgefährdeter Fluide die Funktion des Ventils jederzeit gewährleistet. Die durch die Heizvorrichtung eingeleitete Wärme wird auf diese Weise optimal als Vereisungsschutz genutzt.
Eine besondere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Heizvorrichtung einerseits aus einer Wandauskleidung und andererseits aus einem Heizelement besteht. Die Wandauskleidung muss aus einem gut wärmeleitfähigen Material sein. Hierzu eignen sich beispielsweise Metalle, insbesondere Kupfer. Im Heizelement wird die Wärme erzeugt, und aufgrund des direkten Kontaktes zur Wandauskleidung auf diese übertragen. Das Heizelement kann beispielsweise ein Kaltleiterelement sein, welches bei tiefen Temperaturen einen sprunghaften Anstieg der elektrischen Leitfähigkeit verzeichnet. Bei tiefen Temperaturen findet dadurch automatisch eine Aufheizung der Heizvorrichtung statt. Bei hohen Temperaturen ist der Stromkreis zum Betrieb des Heizelementes aufgrund seines hohen elektrischen Widerstandes faktisch unterbrochen. Als Alternative zum Kaltleiterelement kann beispielsweise ein Widerstandsheizelement verwendet werden. Dies muss temperaturabhängig mit einem Strom zur Aufheizung versorgt werden.
Gemäß einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung kann auch die Feder in direktem Kontakt mit dem Heizelement stehen. Auf diese Weise ist eine besonders rasche Wärmeübertragung auf die Feder möglich, wodurch die Ansprechzeiten verringert werden.
Es ist vorteilhaft, die Wandauskleidung rohrförmig auszubilden und in der Saugleitung unterzubringen. Das strömende Fluid passiert die Saugleitung und wird dabei gleichzeitig aufgewärmt. Außerdem befindet sich die aufzuheizende Feder in der Nähe der Saugleitung, wodurch eine direkte Wärmeübertragung im Sinne der Erfindung auf einfache Weise realisiert werden kann.
Ein besonders kostengünstiges Membranventil ergibt sich, wenn die Bauteile der Heizvorrichtung in das Gehäuse eingegossen sind. Dabei muss der Gehäusewerkstoff selbst ein elektrischer Isolator sein. Das Gehäuse kann z. B. aus Kunststoff gefertigt sein, wobei sich der Herstellungsprozess durch Eingießen besonders einfach realisieren lässt.
Diese und weitere Merkmale von bevorzugten Weiterbildungen der Erfindung gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und der Zeichnung hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei der Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird.
Zeichnung
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden in der Zeichnung anhand von schematischen Ausführungsbeispielen beschrieben. Hierbei zeigen
Figur 1:
schematisch die Anordnung eines Kurbelgehäuseentlüftungsventil im Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine,
Figur 2:
den Schnitt durch ein Kurbelgehäuseentlüftungsventil mit Heizelement und
Figur 3:
eine andere Variante der Anordnung des Heizelementes, wobei ein Ausschnitt entsprechend X gemäß Figur 2 dargestellt ist.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In Figur 1 ist ein Kurbelgehäuseentlüftungsventil 10 zu sehen, welches an einen Ansaugtrakt 11 einer Brennkraftmaschine 12 angeordnet ist. Die Einleitung des Kurbelgehäusegases, angedeutet durch einen Pfeil, erfolgt hinter einer Drosselklappe 13 für die Ansaugluft. Vom Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine führt eine Rückführleitung 14 zum Kurbelgehäuseentlüftungsventil 10. Der Ansaugtrakt 11 enthält weiterhin einen Luftfilter 15 und einen Ansaugstutzen 16, wobei die angesaugte Verbrennungsluft durch einen Pfeil angedeutet ist.
Der Aufbau des Kurbelgehäuseentlüftungsventils 10 geht aus Figur 2 hervor. Das Ventil wird durch ein Gehäuse 17 gebildet, welches einen Deckel 18 aufweist. In die Gehäuseteilung, die durch den Deckel 18 gebildet wird, ist eine Membran 19 eingespannt. Die Membran ist durch eine Feder 20 gestützt, die sich andererseits im Gehäusegrund abstützt.
Im Normalbetrieb des Ventils strömt das Kurbelgehäusegas entsprechend der angedeuteten Pfeile durch eine Einleitung 21 in das Innere des Gehäuses 17 und an einer Dichtfläche 22 der Membran 19 vorbei durch eine Saugleitung 23 aus dem Gehäuse heraus. Die Einleitung sowie die Saugleitung weisen Schlauchstutzen 24 auf, mit deren Hilfe sie an das Kanalsystem zur Durchleitung der Kurbelgehäusegase angeschlossen werden können.
Die Saugleitung 23 besitzt eine Wandauskleidung 25, die durch ein Kupferrohr gebildet wird. Diese Wandauskleidung bildet gleichzeitig einen Ventilsitz 26 für die Dichtfläche 22 der Membran. Wird der Unterdruck in der Saugleitung zu groß, wird die Dichtfläche 22 entgegen der durch die Feder 20 ausgeübten Kraft auf den Ventilsitz 26 gepresst, wodurch ein Verschluss des Ventils erfolgt. Um diese Funktion auch bei tiefen Temperaturen einwandfrei zu gewährleisten, stützt sich die Feder 20 auf einem Absatz 27 der Wandauskleidung 25 ab. Sobald die Wandauskleidung über ein Heizelement 28 erwärmt wird, wird dadurch auch einer Vereisung der Feder 20 entgegengewirkt. Dadurch vergrößert sich die Wärmeübertragung auf das strömende Fluid, so dass auch der Ventilsitz selbst stärker vor Vereisung geschützt ist.
Die Wandauskleidung 25 sowie das Heizelement 28, welches durch einen Kaltleiter gebildet ist, sind zusammen mit Steckkontakten 29 in das Gehäuse 17 des Membranventils eingegossen. Hierdurch gibt sich ein kostengünstig zu fertigendes Bauteil. Die Steckkontakte laufen in einer Steckdose 30 aus, die zur Aufnahme eines Steckers für die Stromversorgung geeignet ist.
In Figur 3 ist eine alternative Gestaltung der Wandauskleidung 25 dargestellt. Der Absatz 27 wird bei diesem Ausführungsbeispiel durch das Heizelement 28 gebildet, welches die Wandauskleidung 25 ringförmig umgibt. Dadurch ist eine besonders schnelle Ansprechzeit der Feder auf das Einschalten des Heizelementes gewährleistet.

Claims (5)

  1. Membranventil, insbesondere zur Verwendung als Entlüftungsventil für Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine, aufweisend ein Gehäuse (17) mit einer Einleitung (21) und einer Saugleitung (23), wobei die Saugleitung mit Hilfe einer durch eine Feder (20) gestützten, im Gehäuse montierten Membran (19) verschließbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass in das Membranventil eine Heizvorrichtung eingebaut ist, welche mit der Feder in direktem Kontakt steht.
  2. Membranventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizvorrichtung eine Wandauskleidung (25), welche aus einem wärmeleitfähigem Material, insbesondere Kupfer besteht, und ein Heizelement (28), insbesondere ein Kaltleiterelement aufweist, wobei Kaltleiterelement und Wandauskleidung in direktem Kontakt stehen.
  3. Membranventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (20) ebenfalls in direktem Kontakt mit dem Heizelement (28) steht.
  4. Membranventil nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandauskleidung (25) rohrförmig ausgestaltet ist und die Innenwandung der Saugleitung bildet.
  5. Membranventil nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (17) aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff, insbesondere Kunststoff besteht und dass die Bauteile der Heizvorrichtung in das Gehäuse eingegossen sind
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