EP1213451B1 - Membranventil mit einer federgestützten Membran - Google Patents

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EP1213451B1
EP1213451B1 EP01127107A EP01127107A EP1213451B1 EP 1213451 B1 EP1213451 B1 EP 1213451B1 EP 01127107 A EP01127107 A EP 01127107A EP 01127107 A EP01127107 A EP 01127107A EP 1213451 B1 EP1213451 B1 EP 1213451B1
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spring
valve
diaphragm
diaphragm valve
housing
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Mann and Hummel GmbH
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    • F01M13/02—Crankcase ventilating or breathing by means of additional source of positive or negative pressure
    • 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
    • F01M13/023—Control valves in suction conduit
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01M2013/0027—Breather valves with a de-icing or defrosting system
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    • F01M2013/0455—Crankcase ventilating or breathing having means for purifying air before leaving crankcase, e.g. removing oil with a de-icing or defrosting system
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    • F01M13/00—Crankcase ventilating or breathing
    • F01M13/04—Crankcase ventilating or breathing having means for purifying air before leaving crankcase, e.g. removing oil
    • 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 is particularly suitable as a vent valve for the crankcase of an internal combustion engine, with a supported by a spring membrane, according to the preamble of claim 1.
  • Diaphragm valves of the type described above are z. B. from DE 44 13 322 C2. These valves consist of a housing in which a membrane is usually installed in the housing division. 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 is pressed onto the front end of the suction line, whereby a closure comes about.
  • a coil spring is used, which supports the membrane and keeps at a defined distance to the suction line.
  • the object is therefore to provide a diaphragm valve which has effective protection against icing. This object is solved by the features of claim 1.
  • a heating device is installed in the diaphragm valve, which is in direct contact with the spring.
  • the spring itself.
  • This can store the heat, whereby on the one hand the surface for emitting the heat to the gas flowing through is increased and on the other hand, this component, which determines the function of the valve is, can not freeze.
  • the introduced by the heater heat is optimally used in this way as icing.
  • the invention provides that the heating device consists on the one hand of a wall lining and on the other hand of a heating element.
  • the wall lining must be made of a good thermal conductivity material. For example, metals, in particular copper, are suitable for this purpose.
  • the heating element can be, for example, a PTC thermistor element which records a sudden increase in electrical conductivity at low temperatures. At low temperatures, heating of the heater automatically takes place. At high temperatures, the circuit for operating the heating element is virtually interrupted due to its high electrical resistance.
  • a resistance heating element can be used. This must be supplied with a current for heating depending on the temperature.
  • the spring may also be in direct contact with the heating element. In this way, a particularly rapid heat transfer to the spring is possible, whereby the response times are reduced.
  • the wall lining tubular It is advantageous to form the wall lining tubular and accommodate in the suction line.
  • the flowing fluid passes through the suction line and is warmed up at the same time.
  • the spring to be heated is in the vicinity of the suction line, whereby a direct heat transfer in the context of the invention can be realized in a simple manner.
  • a particularly cost-effective diaphragm valve is obtained when the components of the heater are poured into the housing.
  • the housing material itself must be an electrical insulator.
  • the housing may, for. B. be made of plastic, with the manufacturing process can be realized particularly easily by pouring.
  • FIG. 1 shows a crankcase ventilation valve 10, which is arranged on an intake tract 11 of an internal combustion engine 12.
  • the intake manifold 11 further includes an air filter 15 and an intake manifold 16, wherein the sucked combustion air is indicated by an arrow.
  • crankcase ventilation valve 10 The construction of the crankcase ventilation valve 10 is shown in FIG.
  • the valve is formed by a housing 17 which has a lid 18.
  • a diaphragm 19 In the housing division, which is formed by the lid 18, a diaphragm 19 is clamped.
  • the membrane is supported by a spring 20, on the other hand supported in the housing base.
  • crankcase gas flows according to the arrows indicated by an introduction 21 into the interior of the housing 17 and on a sealing surface 22 of the membrane 19 over by a suction line 23 out of the housing.
  • the introduction and the suction line have hose nozzle 24, with the help of which they can be connected to the duct system for the passage of the crankcase gases.
  • the suction pipe 23 has a wall lining 25 formed by a copper pipe. This wall lining simultaneously forms a valve seat 26 for the sealing surface 22 of the membrane. If the negative pressure in the suction line is too large, the sealing surface 22 is pressed against the force exerted by the spring 20 force on the valve seat 26, whereby a closure of the valve takes place. To ensure this function properly even at low temperatures, the spring 20 is supported on a shoulder 27 of the wall lining 25 from. As soon as the wall lining is heated by a heating element 28, icing of the spring 20 is also counteracted. This increases the heat transfer to the flowing fluid, so that even the valve seat itself is more protected against icing.
  • the plug contacts run in a socket 30, which is suitable for receiving a plug for the power supply.
  • FIG. 3 shows an alternative design of the wall lining 25.
  • the paragraph 27 is formed in this embodiment by the heating element 28, which is the Wall lining 25 surrounds annular.
  • the heating element 28 which is the Wall lining 25 surrounds annular.

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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.
  • 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.
  • Die 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.
    • 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 (4)

  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, wobei die Heizvorrichtung eine Wandauskleidung (25), welche aus einem wärmeleitfähigern Material, insbesondere Kupfer besteht, und ein Heizelement (28), insbesondere ein Kaltleiterelement aufweist, wobei Kaltleiterelement und Wandauskleidung in direktem Kontakt stehen und sich die Feder (20) auf einen Absatz (27, 28) der Wandauskleidung (25) abstützt, wobei der Absatz (27, 28) durch die Wandauskleidung (25) selbst oder dem Heizelement (28) gebildet wird.
  2. Membranventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (20) ebenfalls in direktem Kontakt mit dem Heizelement (28) steht.
  3. Membranventil nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandauskleidung (25) rohrförmig ausgestaltet ist und die Innenwandung der Saugleitung bildet.
  4. 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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