EP1314880B1 - Regenerierventil für eine Tankentlüftungsanlage - Google Patents

Regenerierventil für eine Tankentlüftungsanlage Download PDF

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EP1314880B1
EP1314880B1 EP02015136A EP02015136A EP1314880B1 EP 1314880 B1 EP1314880 B1 EP 1314880B1 EP 02015136 A EP02015136 A EP 02015136A EP 02015136 A EP02015136 A EP 02015136A EP 1314880 B1 EP1314880 B1 EP 1314880B1
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EP
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flat spring
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valve
spring
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Uwe Meinig
Jörg BITTNER
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Carl Freudenberg KG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M25/00—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
    • F02M25/08—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture adding fuel vapours drawn from engine fuel reservoir
    • F02M25/0836—Arrangement of valves controlling the admission of fuel vapour to an engine, e.g. valve being disposed between fuel tank or absorption canister and intake manifold

Definitions

  • the present invention deals with a valve for the end closure a sealing seat lying in the stroke direction of the sealing element, in particular a regeneration valve for a tank ventilation system in motor vehicles, with a magnetic armature and a return spring, the sealing element at least is partially guided by a flat spring, which is supported by a screen plate is surrounded.
  • Electromagnetic metering valves are used in a number of areas used in which the throughput in wide ranges by varying the Pulse-pause ratio of the electrical control can be controlled can.
  • the magnet armature provided on the face with sealing pin elastomer, which performs an oscillating movement in operation, with variable Percentage of time pressed onto the counter-sealing surface or depending on the height of the desired flow rate from the counter-sealing surface.
  • the valves must reach very high cycle rates during operation, the storage of the magnet armature meet high durability requirements.
  • the valves should be resistant to aggressive media in a wide temperature range maintain their dosing accuracy, if possible acoustically imperceptible be and of course also manufactured at the lowest possible cost can be. Solenoid valves are predominantly used here, one allow fast movement of the sealing element, i.e. their control frequency is at least 10 Hz.
  • the invention is therefore based on the objects, an application for elastomers found in regeneration valves, regardless of their Composition and its property with regard to the connection to the Armature.
  • a new one Solution followed, in which the flat spring and the screen plate as one integral part are formed.
  • the sealing element is in this embodiment held by a flat spring, which in turn with the magnet armature is connected, the magnet armature counter to the force of a return spring actuated the sealing element in its stroke direction.
  • the flat spring is in yours Center with a perforation so that during the vulcanization process the elastomer used on both sides of the flat spring can flow in, so that a positive connection between the Sealing element and the flat spring is created.
  • the magnetic armature is connected directly to the flat spring and for this cylindrical, so that it encloses the sealing element radially.
  • flat spring In a further embodiment of the flat spring is the same radially outside of Magnet armature designed as a meander spring. This gives the sealing element high elasticity with the magnetic anchor.
  • the screen plate is placed in the flow path of the flow medium and bordered for example by concentric seals.
  • the perforation of the screen plate and the flat spring is made simultaneously by punching out or also produced etching.
  • the valve housing for example with two concentrically arranged ring channels equipped, which serve to guide the flow medium. It is for example, the outer ring channel covered by the screen plate.
  • valve housing In the middle of the valve housing has a Laval nozzle, the mouth of which Seals seat.
  • the valve 1 shown in cross section in FIG. 1 is a regeneration valve trained and provided with the sealing element 2.
  • the sealing element 2 is by a return spring 3 designed as a helical spring to the sealing seat 4 pressed.
  • the sealing element 2 is held by the flat spring 5, on which the Magnetic armature 6 is attached.
  • Radially outside of the cylindrical shape Magnet armature 6, the flat spring 5 is designed as a meander spring 7.
  • the Meander spring 7 is in turn surrounded by a concentric screen plate 8.
  • the screen plate 8 is of course also possible to manufacture as a separate part.
  • the flat plate 5 is fastened over its outer edge, which is optionally provided with a seal 9.
  • the Seal 9 is made of two appropriately designed parts of the valve housing detected.
  • the flow medium becomes the valve housing 10 with, for example, two concentrically arranged ring channels 11 and 12 for the flow medium fitted.
  • the flow medium flowing in via connection 13 first enters the ring channel 11 and from there through the screen plate 8 and the room 14 above and the meander spring 7 in the inner Ring channel 12.
  • the sealing element 2 lifts off the sealing seat 4, it flows Medium into the Laval nozzle 15 and from there into a corresponding supply line to Intake pipe of the internal combustion engine.
  • FIG. 2 shows a top view of the flat spring 5.
  • Downtown the flat spring 5 is the sealing element 2. This sealing element is from surrounded the armature 6, which is attached to the flat spring 5. this part the flat spring 5, which the sealing element 2 and the armature 6th picks up, is surrounded by the meandering spring 7 of the flat spring 5.
  • To the Meander spring 7 connects the screen plate 8, which in turn is one of the two concentric seals 9 and 16 is limited.
  • the flat spring 5 with sealing element 2, magnet armature 6, Meander spring 7 and sieve plate 8 shown greatly enlarged in section.
  • the Flat spring 5 is at its center, for example, with a perforation 17th provided that the elastomer during the vulcanization process for the sealing element 2 can flow on both sides of the flat spring 5.
  • the Sealing element 2 is on its front, which comes into contact with the sealing seat 4, provided with a ring-shaped elevation 18. On the back side the sealing element 2 has the ring-shaped adjustment and End stops 19 and 20.
  • the screen plate 8 is of the concentric Seals 9 and 16 bordered.
  • FIGS. 4 and 5 Another possible embodiment of the valve 1 is shown in FIGS. 4 and 5 shown.
  • the sealing element 2 is in the direction of by the return spring 3 the sealing seat 4 pressed.
  • the flat spring 5 is, as can be seen from FIG. 5, designed as a frame spring.
  • FIG. 5 is a section through the valve 1 according to line A-A from Figure 4.
  • the screen plate 8 is laterally next to the Frame spring attached.

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Description

Die vorliegende Erfindung behandelt ein Ventil zum stirnseitigen Abschluss eines in Hubrichtung des Dichtelements liegenden Dichtsitzes, insbesondere ein Regenerierventil für eine Tankentlüftungsanlage bei Kraftfahrzeugen, mit einem Magnetanker und einer Rückstellfeder, wobei das Dichtelement zumindest teilweise von einer Flachfeder geführt ist, die von einem Siebblech umgeben ist.
In einer Reihe von Einsatzgebieten werden elektromagnetische Dosierventile eingesetzt, bei denen der Durchsatz in weiten Bereichen durch Variation des Puls-Pause-Verhältnisses der elektrischen Ansteuerung gesteuert werden kann. Hierzu wird der stirnseitig mit Dichtsitzelastomer versehene Magnetanker, der im Betrieb eine oszillierende Bewegung ausführt, mit variablen Zeitanteilen auf die Gegendichtfläche gepresst beziehungsweise je nach Höhe des gewünschten Durchflusses von der Gegendichtfläche abgehoben. Da diese Ventile im Betrieb sehr hohe Taktzahlen erreichen, muß die Lagerung des Magnetankers hohen Lebensdauerforderungen genügen. Die Ventile sollen beständig gegen aggressive Medien sein, in einem großen Temperaturbereich ihre Dosiergenauigkeit beibehalten, möglichst akustisch nicht wahrnehmbar sein und natürlich auch mit möglichst geringen Kosten hergestellt werden können. Überwiegend werden hier Magnetventile eingesetzt, die eine schnelle Bewegung des Dichtelements zulassen, d.h. deren Ansteuerungsfrequenz mindestens 10 Hz beträgt.
Stand der Technik
In der DE 42 29 110 C 1 ist eine Tankentlüftungsanlage gezeigt, die für den Kraftstofftank vorgesehen ist und in die ein sogenanntes Regenerierventil eingesetzt ist. Dieses Regenerierventil besitzt ein Dichtelement für den Abschluss des Dichtsitzes, das von einer elektrisch angetriebenen Magnetspule betätigt wird. Diese Art von Regenerierventilen hat sich in der Praxis vielfach bewährt. Für die Ausbildung des Dichtsitzes können jedoch nur Elastomere verwendet werden, die mit dem Magnetanker durch Vulkanisation oder Verkleben fest und dauerhaft verbunden werden können. Da eine Reihe von Elastomeren wegen ihrer Zusammensetzung diese Forderung nicht erfüllen, wird nach Wegen gesucht, diese Elastomere wegen ihrer hohen Beständigkeit gegenüber aggressiven Medien und auch ihrer Dauerhaltbarkeit einsetzen zu können.
US 4986246 und DE 19534396 zeigen andere Ausführungsformen einer Tankentlüftungsanlage.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgaben zugrunde, eine Einsatzmöglichkeit für Elastomere bei Regenerierventilen zu finden, unabhängig von ihrer Zusammensetzung und ihrer Eigenschaft bezüglich der Verbindung zum Magnetanker.
Die Lösung der gestellten Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Die Unteransprüche 2 bis 18 geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung wieder.
Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Ventils wird ein neuer Lösungsweg beschritten, in dem die Flachfeder und das Siebblech als ein integrales Teil ausgebildet sind. Das Dichtelement wird bei dieser Ausgestaltung von einer Flachfeder gehalten, die ihrerseits mit dem Magnetanker verbunden ist, wobei der Magnetanker entgegen der Kraft einer Rückstellfeder das Dichtelement in seiner Hubrichtung betätigt. Die Flachfeder ist in ihrem Zentrum mit einer Perforation ausgestattet, so dass während des Vulkanisiervorgangs das verwendete Elastomer zu beiden Seiten der Flachfeder einfließen kann, so dass eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Dichtelement und der Flachfeder entsteht.
Der Magnetanker ist direkt an der Flachfeder angeschlossen und hierfür zylinderförmig ausgebildet, so dass er das Dichtelement radial umfasst.
In weiterer Ausgestaltung der Flachfeder ist dieselbe radial außerhalb des Magnetankers als Mäanderfeder ausgebildet. Hierdurch erhält das Dichtelement mit dem Magnetanker eine hohe Elastizität.
Das Siebblech wird in den Strömungsweg des Strömungsmediums angeordnet und beispielsweise von konzentrischen Dichtungen eingefasst. Die Perforation des Siebblechs und der Flachfeder wird gleichzeitig durch Ausstanzen oder auch Ausätzen hergestellt. Bei Verwendung des Siebblechs wird das Ventilgehäuse beispielsweise mit zwei konzentrisch angeordneten Ringkanälen ausgestattet, die der Führung des Strömungsmediums dienen. Dabei ist beispielsweise der äußere Ringkanal durch das Siebblech abgedeckt.
In seiner Mitte hat das Ventilgehäuse eine Lavaldüse, deren Mündung den Dichtsitz bildet.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles wird die Erfindung nachstehend näher erläutert.
Es zeigt
Fig. 1
das Ventil im Längsschnitt,
Fig. 2
eine Draufsicht auf die Flachfeder mit dem Dichtelement,
Fig. 3
die Flachfeder mit Dichtelement und Magnetanker in vergrößerter Darstellung im Querschnitt und die
Fig. 4 und 5
eine weitere Ausbildung des Ventils im Längsschnitt bzw. im Querschnitt.
Ausführung der Erfindung
Das in der Figur 1 im Querschnitt gezeigte Ventil 1 ist als Regenerierventil ausgebildet und mit dem Dichtelement 2 versehen. Das Dichtelement 2 wird durch eine als Schraubenfeder ausgebildete Rückstellfeder 3 an den Dichtsitz 4 gedrückt. Das Dichtelement 2 wird von der Flachfeder 5 gehalten, an der der Magnetanker 6 befestigt ist. Radial außerhalb des zylinderförmig ausgebildeten Magnetankers 6 ist die Flachfeder 5 als Mäanderfeder 7 ausgebildet. Die Mäanderfeder 7 ist ihrerseits von einem konzentrischen Siebblech 8 umgeben. Im Ausführungsbeispiel stellen alle drei Teile Siebblech 8, Mäanderfeder 7 und das Mittelteil der Flachfeder 5, an dem das Dichtelement 2 befestigt ist, ein integrales Teil dar. Möglich ist natürlich auch beispielsweise das Siebblech 8 als gesondertes Teil herzustellen. Die Befestigung des Flachblechs 5 erfolgt über seinen äußeren Rand, der ggf. mit einer Dichtung 9 versehen ist. Die Dichtung 9 wird von zwei entsprechend ausgebildeten Teilen des Ventilgehäuses erfasst. Bei Einsatz eines Siebblechs 8 in den Strömungsweg des Strömungsmediums wird das Ventilgehäuse 10 mit beispielsweise zwei konzentrisch angeordneten Ringkanälen 11 und 12 für das Strömungsmedium ausgestattet. Das über den Anschluss 13 einströmende Strömungsmedium gelangt zunächst in den Ringkanal 11 und von dort durch das Siebblech 8 und den darüber befindlichen Raum 14 und die Mäanderfeder 7 in den inneren Ringkanal 12. Wenn das Dichtelement 2 vom Dichtsitz 4 abhebt, strömt das Medium in die Lavaldüse 15 und von dort in eine entsprechende Zuleitung zum Ansaugrohr der Verbrennungskraftmaschine.
In der Figur 2 ist eine Draufsicht auf die Flachfeder 5 dargestellt. Im Zentrum der Flachfeder 5 befindet sich das Dichtelement 2. Dieses Dichtelement ist von dem Magnetanker 6 umgeben, der an der Flachfeder 5 befestigt ist. Dieser Teil der Flachfeder 5, welche das Dichtelement 2 und den Magnetanker 6 aufnimmt, ist von der Mäanderfeder 7 der Flachfeder 5 umgeben. An die Mäanderfeder 7 schließt das Siebblech 8 an, das seinerseits von den beiden konzentrischen Dichtungen 9 und 16 begrenzt ist.
In der Figur 3 ist die Flachfeder 5 mit Dichtelement 2, Magnetanker 6, Mäanderfeder 7 und Siebblech 8 stark vergrößert im Schnitt dargestellt. Die Flachfeder 5 ist in ihrem Zentrum beispielsweise mit einer Perforation 17 versehen, die es ermöglicht, dass bei dem Vulkanisiervorgang das Elastomer für das Dichtelement 2 zu beiden Seiten der Flachfeder 5 fließen kann. Das Dichtelement 2 ist auf seiner Vorderseite, die am Dichtsitz 4 zur Anlage kommt, mit einer ringförmig ausgebildeten Erhebung 18 versehen. Auf der Rückseite hat das Dichtelement 2 die ringförmig ausgebildeten Justier- und Endanschläge 19 und 20. Das Siebblech 8 ist von den konzentrischen Dichtungen 9 und 16 eingefasst.
In den Figuren 4 und 5 ist eine andere mögliche Ausführungsform des Ventils 1 gezeigt. Das Dichtelement 2 wird durch die Rückstellfeder 3 in Richtung auf den Dichtsitz 4 gedrückt. Die Flachfeder 5 ist, wie aus der Figur 5 ersichtlich, als Rahmenfeder ausgebildet. Die Figur 5 ist ein Schnitt durch das Ventil 1 gemäß der Linie A-A aus der Figur 4. Das Siebblech 8 ist seitlich neben der Rahmenfeder angebracht.

Claims (17)

  1. Ventil (1) zum stirnseitigen Abschluss eines in Hubrichtung des Dichtelements (2) liegenden Dichtsitzes (4), insbesondere Regenerierventil für eine Tankentlüftungsanlage bei Kraftfahrzeugen mit einem Magnetanker und einer Rückstellfeder, wobei das Dichtelement (2) zumindest teilweise von einer Flachfeder (5) geführt ist, die von einem Siebblech (8) umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Flachfeder (5) und das Siebblech (8) ein integrales Teil bilden.
  2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flachfeder (5) als Mäanderfeder (7) ausgebildet ist.
  3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetanker (6) an der Flachfeder (5) befestigt ist.
  4. Ventil nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetanker (6) zylinderförmig ausgebildet ist.
  5. Ventil nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (2) im Zentrum der Flachfeder (5) angebracht ist.
  6. Ventil nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (2) an die Flachfeder (5) anvulkanisiert ist.
  7. Ventil nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Zentrum der Flachfeder (5) eine Perforation (17) hat und das Dichtelement (2) die Perforation (17) durchdringend an beiden Seiten der Flachfeder (5) anvulkanisiert ist.
  8. Ventil nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (2) auf seiner Vorderseite gegenüber dem Dichtsitz (4) mit einer ringförmig ausgebildeten Erhebung (18) versehen ist.
  9. Ventil nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (2) auf seiner Rückseite mit ringförmig ausgebildeten und kegelartig von der Oberfläche des Dichtelements (2) hervorstehenden Justier- und Endanschlägen (19, 20) versehen ist.
  10. Ventil nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Siebblech (8) die Flachfeder (5) konzentrisch umgibt.
  11. Ventil nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Siebblech (8) im Strömungsweg des Strömungsmediums angeordnet ist und von konzentrischen Dichtungen (9, 16) eingefasst ist.
  12. Ventil nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Flachfeder (5) und die Perforation (17) des Siebblechs (8) durch Ausstanzen hergestellt sind.
  13. Ventil nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Flachfeder (5) und die Perforation (17) des Siebblechs (8) durch Ausätzen hergestellt sind.
  14. Ventil nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse (10) zwei konzentrisch angeordnete Ringkanäle (11, 12) für die Führung des Strömungsmediums hat.
  15. Ventil nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Ringkanal (11) durch das Siebblech (8) abgedeckt ist.
  16. Ventil nach Anspruch 14 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Ringkanal (12) von der Mäanderfeder (7) abgedeckt ist.
  17. Ventil nach Anspruch 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse (10) in seiner Mitte eine Lavaldüse (15) hat, deren Mündung den Dichtsitz (4) bildet.
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