EP2126428A1 - Valve device for a low-pressure supply system - Google Patents

Valve device for a low-pressure supply system

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Publication number
EP2126428A1
EP2126428A1 EP08707094A EP08707094A EP2126428A1 EP 2126428 A1 EP2126428 A1 EP 2126428A1 EP 08707094 A EP08707094 A EP 08707094A EP 08707094 A EP08707094 A EP 08707094A EP 2126428 A1 EP2126428 A1 EP 2126428A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
valve device
membrane
membrane elements
elements
unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP08707094A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Mirko Kupceric
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Magna Powertrain Hueckeswagen GmbH
Original Assignee
Ixetic Hueckeswagen GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ixetic Hueckeswagen GmbH filed Critical Ixetic Hueckeswagen GmbH
Publication of EP2126428A1 publication Critical patent/EP2126428A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K15/00—Check valves
    • F16K15/14—Check valves with flexible valve members
    • F16K15/148—Check valves with flexible valve members the closure elements being fixed in their centre

Definitions

  • the invention relates to a valve device for a vacuum supply system according to the preamble of claim 1.
  • Valve devices of the type discussed here are known. They are used for example in pneumatic systems for vacuum supply for braking systems of motor vehicles. In certain operating points of the system, natural oscillations of a membrane unit of the valve device may occur, which, if they are within the audible range, in many cases lead to disturbances and irritations. Attempts have already been made to avoid vibrations of this kind by the fact that the rigidity of a membrane element of the membrane unit was changed so that resonance frequencies could not occur in the regular operation of the pneumatic system. In such cases, however, it was necessary to specifically select the characteristics of the membrane unit for different pneumatic systems so that resonance frequencies were avoided. This is expensive and therefore expensive.
  • the object of the invention is therefore to provide a valve device which is simple in construction and generally usable.
  • valve device which comprises the features mentioned in claim 1.
  • the valve device is provided for a vacuum system, for example of a motor vehicle, for example for a brake booster. It has a membrane unit which releases a flow path in one direction only, namely a connection of one Consumer, which is to be acted upon by negative pressure, to a vacuum source, such as a vacuum pump.
  • the valve device is characterized in that the membrane unit has at least two membrane elements, of which at least one deforms during operation of the vacuum supply system, so that the membrane elements touch each other. As a result, frictional forces are built up which damp vibrations of the membrane unit.
  • valve device which is characterized in that the membrane elements have different stiffnesses. This embodiment avoids that the membrane elements have the same resonant frequencies and can quasi mutually sway.
  • the membrane elements show different shapes. This embodiment also serves to avoid the same resonance frequencies and thus to have the possibility of avoiding vibrations due to frictional forces.
  • the membrane elements have different masses in order to achieve optimum damping properties.
  • the membrane elements have different mass distributions, which also serve to avoid vibrations.
  • valve unit which is characterized in that at least one of Membrane elements has a gain which serves to shift the resonant frequency of the associated membrane element and thus to improve the damping.
  • At least one of the membrane elements has a weakening range which influences the resonance frequency of the membrane element in order to avoid that both membrane elements have the same resonance frequency.
  • the one membrane element is mushroom-shaped, while the other is realized as a disc with a recess into which a region of the first membrane element is insertable.
  • valve device which is characterized in that the membrane elements are integrally formed.
  • valve device which is characterized in that in the contact region of the two membrane elements differently shaped contact areas are provided. These can be adapted to the vibration properties of the membrane elements in such a way that an optimal damping behavior results.
  • the valve device 1 is used in particular with a vacuum supply system, for example an internal combustion engine, for example with a brake booster.
  • the valve device 1 is connected to a vacuum source, for example a vacuum pump, of the vacuum supply system and supplies the load, in this case, for example, the brake booster, with negative pressure.
  • a medium for example air, is sucked in via the suction side 3 of the valve device, which faces the consumer, and via
  • a negative pressure side 5 to the vacuum source.
  • a receiving space 7 is formed which receives a membrane unit 9. This is arranged in the fluid path between the suction side 3 and the low-pressure side 5, so that in the figure, a bottom-up directed media
  • the membrane unit 9 is designed so that the flow path is released in a flow from bottom to top and that in an opposite flow it is interrupted.
  • the valve device has a housing 15 with a substantially
  • the membrane unit 9 is supplied with a medium from below via at least one feed opening 23 provided in the lower part 17 when the underprint supply system is active. For this purpose, a negative pressure is built up above the membrane unit 9 and a medium is sucked off via the at least one supply opening 23 via at least one suction opening 25. Due to the negative pressure in the At least one suction opening 25, a negative pressure in the receiving space 7 is constructed, so that the membrane unit 9 lifts by the pressure in the at least one feed opening 23.
  • the given inside the valve device 1 flow is indicated by arrows, it being noted here that in the illustrated in the figure functional position of the membrane unit 9, the flow path between the consumer and the vacuum supply system is interrupted.
  • the membrane unit 9 is constructed in several parts and has at least two membrane elements 9a and 9b. It is also conceivable, however, to provide more than two such membrane elements.
  • the one, here upper, membrane element 9a is pressed by the cover 19 together with the underlying membrane element 9b against an abutment 27, which is part of the lower part 17 here.
  • the lower part 7 is formed so that its bottom has the abutment 27 and at least one bore which forms the at least one feed opening 23.
  • a plurality of holes lying on an imaginary circle or supply openings 23 are provided, wherein a central axis 29 of the valve device 1 extends through the center of the imaginary circle.
  • the distribution of the supply channels, their size, contour and distance to the center axis 29 can be adapted to different applications, so that the forces exerted by the medium flow on the underside of the membrane unit 9 can be adapted to different application cases.
  • the upper membrane element 9a is, as the figure shows, preferably mushroom-shaped and extends through the preferably disc-shaped
  • the longitudinal section through the valve device 1 shows that the upper membrane element 9a has an upwardly curved, umbrella-like region which, with its outer edge, rests on the outer rim.
  • the upper membrane element 9a seen in plan view may be circular, as well as the lower membrane element 9b.
  • the two membrane elements 9a and 9b have the same size, 25 so that at the outer edge of the membrane unit 9, the contact area 37 results, which is here then annular.
  • the membrane elements 9a and 9b of the membrane unit 9 can have different stiffnesses. It is thereby achieved that, when a medium flow is established by the valve device 1, vibrations in the membrane unit 9, in this case in the membrane elements 9a and 9b, may be excited, but that these have different resonance frequencies. This ensures that frictional forces are built up in the contact area 37 which dampen vibrations.
  • the upper membrane element 9a rests on the lower membrane element 9b. It is also conceivable, however, for the outer edge of the upper membrane element 9a to be located at a distance from the outer edge of the lower membrane element 9b, as long as there is no flow through the valve element 1. If this is built up by a negative pressure on the negative pressure side 5 of the valve device 1, the lower membrane element 9b bends upward and, at least in this operating state, comes into contact with the upper membrane element 9a, so that the contact region 37 is formed and frictional forces occur.
  • the membrane elements 9a and 9b can have different shapes to ensure adaptation to different resonance frequencies.
  • the lower membrane element 9b may be formed star-shaped, and thereby only touch the areas of the sealing surface 21, in which the at least one supply opening 23 is provided.
  • the upper membrane element 9a can be round, but also likewise star-shaped, in order to cover the different regions or arms of the star-shaped element. Touch membrane element 9b and attenuate vibrations there.
  • the shapes of the membrane elements 9a and 9b can be varied not only in plan view but also in cross section.
  • the upper membrane element 9a can thus also be designed as a flat disc with a recess 39 which contacts the lower membrane element 9b. It is therefore not absolutely necessary to provide the (_) upper membrane element 9a with an upper curvature and thus to make it mushroom-shaped.
  • the membrane elements 9a, 9b can also have different masses or different mass distributions.
  • the thickness of the membrane elements 9a and 9b can thus vary from the inside to the outside. Also, internal
  • the membrane elements 9a and 9b touch each other in their outer edge region, so that an annular contact area 37 results.
  • the size and / or the shape of the contact it is also possible to vary the shape and / or size of the contact regions as a function of the negative pressure and / or the flow velocity of the medium flowing through the valve device 1.
  • the contact regions between the two membrane elements 9a and 9b are not only annularly or ring-segment-shaped. It is also conceivable for the membrane elements to touch each other in the region of more or less radially extending contact regions, wherein radial alignment with respect to the central axis 29 is meant.
  • Such a variation of size and shape of the contact regions is also possible depending on the fluid flow incident on the membrane unit 9, in particular in that the shape, size and / or arrangement of the at least one supply opening 23 is varied.
  • Another possibility for influencing the frictional forces in the at least one contact region 37 is to vary the surface structure of the mutually facing surfaces of the membrane elements 9a and 9b.
  • the surfaces may be roughened, having burls, grooves or corrugations, slots or the like in order to vary the frictional forces and damping properties over a wide range.
  • the figure shows a preferred embodiment of the membrane 5 unit 9: This is formed in two parts and thus comprises a separate upper membrane element 9a and a separate lower membrane element 9b.
  • the two membrane elements 9a and 9b are integrally formed, for example, in their central region, ie in the region of the central axis 29, and are implemented at a distance therefrom, ie separated from the outside.
  • the membrane unit 9 in particular the membrane element 9a, can deform and move upward in the direction of
  • the membrane unit 9 also serves as a limiting element: If the membrane unit 9 is deflected so far upwards that it bears against the lower boundary wall of the lid 19, then the membrane unit 9 closes the at least one suction opening 25 in the cover 19, so that the running through the valve device 1 flow is interrupted.
  • the valve device 1 can also assume a safety function, which ensures that the extracted from the consumer media flow is not too strong.
  • valve device 1 whose check valve function is maintained.

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Abstract

The invention relates to a valve device for a low-pressure supply system with a membrane unit (9) releasing a flow path in one direction only. The membrane unit comprises at least two membrane elements (9a, 9b), wherein at least one thereof deforms during operation of the low pressure supply-system so that the membrane elements come in contact with each other and the oscillations of the membrane unit are damped.

Description

Ventileinrichtung für ein Unterdruck-Versorqunqssystem Valve device for a vacuum supply system
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft eine Ventileinrichtung für ein Unterdruck- Versorgungssystem gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a valve device for a vacuum supply system according to the preamble of claim 1.
Ventileinrichtungen der hier angesprochenen Art sind bekannt. Sie werden beispielsweise in pneumatischen Systemen zur Unterdruckversorgung für Bremssysteme von Kraftfahrzeugen verwendet. In bestimmten Betriebspunkten des Systems kann es zu Eigenschwingungen einer Membraneinheit der Ventileinrichtung kommen, die, falls sie im hörbaren Bereich liegen, in vielen Fällen zu Störungen und Irritationen führen. Es wurde bereits versucht, Schwingungen dieser Art dadurch zu vermeiden, dass die Steifigkeit eines Membranelements der Membraneinheit so verändert wurde, dass Resonanzfrequenzen im regelmäßigen Betrieb des pneumatischen Sys- tems nicht auftreten konnten. In solchen Fällen war es jedoch erforderlich, die Eigenschaften der Membraneinheit für unterschiedliche pneumatische Systeme speziell so zu wählen, dass Resonanzfrequenzen vermieden wurden. Dies ist aufwendig und daher kostenintensiv.Valve devices of the type discussed here are known. They are used for example in pneumatic systems for vacuum supply for braking systems of motor vehicles. In certain operating points of the system, natural oscillations of a membrane unit of the valve device may occur, which, if they are within the audible range, in many cases lead to disturbances and irritations. Attempts have already been made to avoid vibrations of this kind by the fact that the rigidity of a membrane element of the membrane unit was changed so that resonance frequencies could not occur in the regular operation of the pneumatic system. In such cases, however, it was necessary to specifically select the characteristics of the membrane unit for different pneumatic systems so that resonance frequencies were avoided. This is expensive and therefore expensive.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Ventileinrichtung zu schaffen, die einfach aufgebaut und allgemein verwendbar ist.The object of the invention is therefore to provide a valve device which is simple in construction and generally usable.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Ventileinrichtung vorgeschlagen, welche die in Anspruch 1 genannten Merkmale umfasst. Die Ventileinrichtung ist für ein Unterdruck-System, beispielsweise eines Kraftfahrzeugs, vorgesehen, beispielsweise für einen Bremskraftverstärker. Sie weist eine Membraneinheit auf, die einen Strömungspfad nur in einer Richtung freigibt, nämlich eine Verbindung von einem Verbraucher, der mit Unterdruck zu beaufschlagen ist, zu einer Unterdruckquelle, beispielsweise einer Vakuumpumpe. Die Ventileinrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Membraneinheit mindestens zwei Membranelemente aufweist, von denen sich wenigs- tens eines im Betrieb des Unterdruck-Versorgungssystems verformt, sodass sich die Membranelemente berühren. Dies führt dazu, dass Reibungskräfte aufgebaut werden, die Schwingungen der Membraneinheit dämpfen.To solve this problem, a valve device is proposed which comprises the features mentioned in claim 1. The valve device is provided for a vacuum system, for example of a motor vehicle, for example for a brake booster. It has a membrane unit which releases a flow path in one direction only, namely a connection of one Consumer, which is to be acted upon by negative pressure, to a vacuum source, such as a vacuum pump. The valve device is characterized in that the membrane unit has at least two membrane elements, of which at least one deforms during operation of the vacuum supply system, so that the membrane elements touch each other. As a result, frictional forces are built up which damp vibrations of the membrane unit.
Bevorzugt wird ein Ausführungsbeispiel der Ventileinrichtung, das sich dadurch auszeichnet, dass die Membranelemente verschiedene Steifigkeiten aufweisen. Durch diese Ausgestaltung wird vermieden, dass die Membranelemente gleiche Resonanzfrequenzen aufweisen und sich quasi gegenseitig aufschaukeln können.Preferred is an embodiment of the valve device, which is characterized in that the membrane elements have different stiffnesses. This embodiment avoids that the membrane elements have the same resonant frequencies and can quasi mutually sway.
Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Membranelemente verschiedene Formen zeigen. Auch diese Ausgestaltung dient dazu, gleiche Resonanzfrequenzen zu vermeiden und damit die Möglichkeit zu haben, Schwingungen durch Reibungskräfte zu vermeiden.In a further preferred embodiment it is provided that the membrane elements show different shapes. This embodiment also serves to avoid the same resonance frequencies and thus to have the possibility of avoiding vibrations due to frictional forces.
Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel weisen die Membranelemente verschiedene Massen auf, um optimale Dämpfungseigenschaften zu erreichen.In a further preferred embodiment, the membrane elements have different masses in order to achieve optimum damping properties.
Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Membranelemente unterschiedliche Massenverteilungen aufweisen, die ebenfalls dazu dienen, Schwingungen zu vermeiden.In a further preferred embodiment, it is provided that the membrane elements have different mass distributions, which also serve to avoid vibrations.
Darüber hinaus wird ein Ausführungsbeispiel der Ventileinheit bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass mindestens eines der Membranelemente eine Verstärkung aufweist, die dazu dient, die Resonanzfrequenz des zugehörigen Membranelements zu verschieben und damit die Dämpfung zu verbessern.In addition, an embodiment of the valve unit is preferred, which is characterized in that at least one of Membrane elements has a gain which serves to shift the resonant frequency of the associated membrane element and thus to improve the damping.
Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass mindestens eines der Membranelemente einen Schwächungsbereich aufweist, der die Resonanzfrequenz des Membranelements beeinflusst, um zu vermeiden, dass beide Membranelemente die gleiche Resonanzfrequenz aufweisen.In a further preferred embodiment, it is provided that at least one of the membrane elements has a weakening range which influences the resonance frequency of the membrane element in order to avoid that both membrane elements have the same resonance frequency.
Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass das eine Membranelement pilzförmig ausgebildet ist, während das andere als Scheibe mit einer Ausnehmung realisiert ist, in die ein Bereich des ersten Membranelements einführbar ist.In a further preferred embodiment it is provided that the one membrane element is mushroom-shaped, while the other is realized as a disc with a recess into which a region of the first membrane element is insertable.
Besonders bevorzugt wird ein Ausführungsbeispiel der Ventileinrichtung, das sich dadurch auszeichnet, dass die Membranelemente einstückig ausgebildet sind.Particularly preferred is an embodiment of the valve device, which is characterized in that the membrane elements are integrally formed.
Weiterhin wird ein Ausführungsbeispiel der Ventileinrichtung bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass im Berührungsbereich der beiden Membranelemente verschieden geformte Berührungsbereiche vorgesehen sind. Diese können an die Schwingungseigenschaf- ten der Membranelemente so angepasst werden, dass sich ein optimales Dämpfungsverhalten ergibt.Furthermore, an embodiment of the valve device is preferred, which is characterized in that in the contact region of the two membrane elements differently shaped contact areas are provided. These can be adapted to the vibration properties of the membrane elements in such a way that an optimal damping behavior results.
Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further embodiments emerge from the subclaims.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt einen Längsschnitt durch eine Ventilein- richtung. Die Ventileinrichtung 1 wird insbesondere mit einem Unterdruck- Versorgungssystem beispielsweise einer Brennkraftmaschine verwendet, beispielsweise mit einem Bremskraftverstärker. Die Ventileinrichtung 1 ist mit einer Vakuumquelle, beispielsweise einer Vaku- 5 umpumpe, des Unterdruck-Versorgungssystems verbunden und versorgt den Verbraucher, hier also beispielsweise den Bremskraftverstärker, mit Unterdruck. Im Betrieb des Versorgungssystems wird ein Medium, beispielsweise Luft, über die Ansaugseite 3 der Ventilein- richtung eingesaugt, die dem Verbraucher zugewandt ist, und überThe invention will be explained in more detail below with reference to the drawing. The single FIGURE shows a longitudinal section through a valve device. The valve device 1 is used in particular with a vacuum supply system, for example an internal combustion engine, for example with a brake booster. The valve device 1 is connected to a vacuum source, for example a vacuum pump, of the vacuum supply system and supplies the load, in this case, for example, the brake booster, with negative pressure. During operation of the supply system, a medium, for example air, is sucked in via the suction side 3 of the valve device, which faces the consumer, and via
10 eine Unterdruckseite 5 an die Unterdruckquelle weitergegeben. Im Inneren der Ventileinrichtung 1 ist ein Aufnahmeraum 7 ausgebildet, der eine Membraneinheit 9 aufnimmt. Diese ist so in dem Fluidpfad zwischen der Ansaugseite 3 und der Unterdruckseite 5 angeordnet, dass sich in der Figur ein von unten nach oben gerichteter Medien-10 passed a negative pressure side 5 to the vacuum source. Inside the valve device 1, a receiving space 7 is formed which receives a membrane unit 9. This is arranged in the fluid path between the suction side 3 and the low-pressure side 5, so that in the figure, a bottom-up directed media
15 ström ergibt, was durch die Pfeile 11 und 13 angedeutet ist. Die Membraneinheit 9 ist so ausgebildet, dass der Strömungspfad bei einer Strömung von unten nach oben freigegeben wird und dass bei einer entgegengerichteten Strömung diese unterbrochen wird.15 ström results, which is indicated by the arrows 11 and 13. The membrane unit 9 is designed so that the flow path is released in a flow from bottom to top and that in an opposite flow it is interrupted.
- - ' Die Ventileinrichtung weist ein Gehäuse 15 mit einem im Wesentli-The valve device has a housing 15 with a substantially
20 chen becherförmigen Unterteil 17 und einem Deckel 19 auf, der verriegelnd in das Unterteil 17 einsetzbar ist und die Membraneinheit 9 so hält, dass diese auf einer Dichtfläche 21 im Unterteil 17 aufliegt.20 chen cup-shaped lower part 17 and a lid 19 which is lockingly inserted into the lower part 17 and the membrane unit 9 holds so that it rests on a sealing surface 21 in the lower part 17.
Die Membraneinheit 9 wird von unten über mindestens eine im Unterteil 17 vorgesehene Zufuhröffnung 23 mit einem Medium beauf- 25 schlagt, wenn das Unterduck-Versorgungssystem aktiv ist. Dazu wird oberhalb der Membraneinheit 9 ein Unterdruck aufgebaut und ein Medium über die mindestens eine Zufuhröffnung 23 über mindestens eine Absaugöffnung 25 abgesaugt. Durch den Unterdruck in der mindestens einen Absaugöffnung 25 wird ein Unterdruck im Aufnahmeraum 7 aufgebaut, sodass die Membraneinheit 9 durch den Überdruck in der mindestens einen Zuführöffnung 23 abhebt. Die im Inneren der Ventileinrichtung 1 gegebene Strömung ist durch Pfeile angedeutet, wobei hier darauf hingewiesen wird, dass in der in der Figur dargestellten Funktionsstellung der Membraneinheit 9 der Strömungspfad zwischen dem Verbraucher und dem Unterdruck- Versorgungssystem unterbrochen ist. Dieser wird, nach den hier dargelegten Erläuterungen, dadurch geöffnet, dass sich bei einem Unterdruck in der mindestens einen Absauöffnung 25 die Membraneinheit zumindest teilweise von der Dichtfläche 21 abhebt, sodass ein Medienstrom über die Zufuhröffnung 23 durch den Aufnahmeraum 7 und die Absaugöffnung 25 entstehen kann.The membrane unit 9 is supplied with a medium from below via at least one feed opening 23 provided in the lower part 17 when the underprint supply system is active. For this purpose, a negative pressure is built up above the membrane unit 9 and a medium is sucked off via the at least one supply opening 23 via at least one suction opening 25. Due to the negative pressure in the At least one suction opening 25, a negative pressure in the receiving space 7 is constructed, so that the membrane unit 9 lifts by the pressure in the at least one feed opening 23. The given inside the valve device 1 flow is indicated by arrows, it being noted here that in the illustrated in the figure functional position of the membrane unit 9, the flow path between the consumer and the vacuum supply system is interrupted. This is, according to the explanations set out here, opened by the fact that at a negative pressure in the at least one suction opening 25, the membrane unit at least partially lifted from the sealing surface 21, so that a media flow through the supply opening 23 through the receiving space 7 and the suction opening 25 may arise ,
Aus der Darstellung gemäß Figur 1 wird deutlich, dass die Mem- braneinheit 9 mehrteilig aufgebaut ist und mindestens zwei Membranelemente 9a und 9b aufweist. Denkbar ist es aber auch, mehr als zwei derartiger Membranelemente vorzusehen.From the illustration according to FIG. 1, it is clear that the membrane unit 9 is constructed in several parts and has at least two membrane elements 9a and 9b. It is also conceivable, however, to provide more than two such membrane elements.
Das eine, hier obere, Membranelement 9a wird von dem Deckel 19 gemeinsam mit dem darunter liegenden Membranelement 9b gegen ein Widerlager 27 angedrückt, das hier Teil des Unterteils 17 ist. Vorzugsweise ist das Unterteil 7 so ausgebildet, dass dessen Boden das Widerlager 27 und mindestens eine Bohrung aufweist, welche die mindestens eine Zuführöffnung 23 bildet. Vorzugsweise sind mehrere auf einem gedachten Kreis liegende Bohrungen bezie- hungsweise Zuführöffnungen 23 vorgesehen, wobei eine Mittelachse 29 der Ventileinrichtung 1 durch den Mittelpunkt des gedachten Kreises verläuft. Die Verteilung der Zufuhrkanäle, deren Größe, Kontur und Abstand zur Mittelachse 29 kann an verschiedene Anwendungsfälle ange- passt werden, sodass die von dem Mediumstrom auf die Unterseite der Membraneinheit 9 ausgeübten Kräfte an verschiedene Einsatz- 5 fälle angepasst werden können.The one, here upper, membrane element 9a is pressed by the cover 19 together with the underlying membrane element 9b against an abutment 27, which is part of the lower part 17 here. Preferably, the lower part 7 is formed so that its bottom has the abutment 27 and at least one bore which forms the at least one feed opening 23. Preferably, a plurality of holes lying on an imaginary circle or supply openings 23 are provided, wherein a central axis 29 of the valve device 1 extends through the center of the imaginary circle. The distribution of the supply channels, their size, contour and distance to the center axis 29 can be adapted to different applications, so that the forces exerted by the medium flow on the underside of the membrane unit 9 can be adapted to different application cases.
Das obere Membranelement 9a ist, wie die Figur zeigt, vorzugsweise pilzförmig ausgebildet und durchgreift das vorzugsweise scheiben-The upper membrane element 9a is, as the figure shows, preferably mushroom-shaped and extends through the preferably disc-shaped
, J förmig ausgebildete untere Membranelement 9b in einer zentralen, J-shaped lower membrane element 9b in a central
Öffnung 31 mit einem Fortsatz 33, der in eine Ausnehmung 35 imOpening 31 with an extension 33, which in a recess 35 in
10 Unterteil 17 eingreift, die im Bereich des Widerlagers 27 angeordnet ist.10 lower part 17 engages, which is arranged in the region of the abutment 27.
Der Längsschnitt durch die Ventileinrichtung 1 zeigt, dass das obere Membranelement 9a einen nach oben gewölbten, schirmartigen Bereich aufweist, der mit seinem Außenrand auf dem äußeren Randbe-The longitudinal section through the valve device 1 shows that the upper membrane element 9a has an upwardly curved, umbrella-like region which, with its outer edge, rests on the outer rim.
15 reich des scheibenförmigen unteren Membranelements 9b aufliegt, sodass ein Berührungsbereich 37 gebildet wird. Um eine definierte15 rich of the disc-shaped lower membrane element 9b rests, so that a contact region 37 is formed. To a defined
Anlage des Außenrands des oberen Membranelements 9a auf derArrangement of the outer edge of the upper membrane element 9a on the
} Oberseite des unteren Membranelements 9b zu gewährleisten, kann das obere Membranelement auf seiner Unterseite eine AusnehmungTo ensure top of the lower membrane element 9b, the upper membrane element on its underside a recess
20 39 aufweisen.20 39 have.
Bei dem in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiel kann das obere Membranelement 9a in Draufsicht gesehen kreisförmig ausgebildet sein, ebenso das untere Membranelement 9b. Dabei sind die beiden Membranelemente 9a und 9b gleich groß ausgebildet, 25 sodass sich am äußeren Rand der Membraneinheit 9 der Berührungsbereich 37 ergibt, die hier dann ringförmig ausgebildet ist. Die Membranelemente 9a und 9b der Membraneinheit 9 können verschiedene Steifigkeiten aufweisen. Dadurch wird erreicht, dass bei Aufbau eines Medienstroms durch die Ventileinrichtung 1 zwar möglicherweise Schwingungen in der Membraneinheit 9, hier also in den Membranelementen 9a und 9b angeregt werden, dass diese aber unterschiedliche Resonanzfrequenzen haben. Damit kann sichergestellt werden, dass im Berührungsbereich 37 Reibungskräfte aufgebaut werden, die Schwingungen dämpfen.In the embodiment shown in the figure, the upper membrane element 9a seen in plan view may be circular, as well as the lower membrane element 9b. In this case, the two membrane elements 9a and 9b have the same size, 25 so that at the outer edge of the membrane unit 9, the contact area 37 results, which is here then annular. The membrane elements 9a and 9b of the membrane unit 9 can have different stiffnesses. It is thereby achieved that, when a medium flow is established by the valve device 1, vibrations in the membrane unit 9, in this case in the membrane elements 9a and 9b, may be excited, but that these have different resonance frequencies. This ensures that frictional forces are built up in the contact area 37 which dampen vibrations.
Bei dem in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiel liegt das obe- re Membranelement 9a auf dem unteren Membranelement 9b auf. Denkbar ist es aber auch, dass der äußere Rand des oberen Membranelements 9a in einem Abstand zum äußeren Rand des unteren Membranelements 9b liegt, solange keine Strömung durch das Ventilelement 1 verläuft. Wird diese durch einen Unterdruck auf der Un- terdruckseite 5 der Ventileinrichtung 1 aufgebaut, biegt sich das untere Membranelement 9b nach oben und gelangt zumindest in diesem Betriebszustand in Berührung mit dem oberen Membranelement 9a, sodass der Berührungsbereich 37 gebildet wird und Reibungskräfte auftreten.In the embodiment shown in the figure, the upper membrane element 9a rests on the lower membrane element 9b. It is also conceivable, however, for the outer edge of the upper membrane element 9a to be located at a distance from the outer edge of the lower membrane element 9b, as long as there is no flow through the valve element 1. If this is built up by a negative pressure on the negative pressure side 5 of the valve device 1, the lower membrane element 9b bends upward and, at least in this operating state, comes into contact with the upper membrane element 9a, so that the contact region 37 is formed and frictional forces occur.
Die Membranelemente 9a und 9b können verschiedene Formen aufweisen, um eine Anpassung an verschiedene Resonanzfrequenzen zu gewährleisten. Beispielsweise kann das untere Membranelement 9b sternförmig ausgebildet sein, und dadurch nur die Bereiche der Dichtfläche 21 berühren, in denen die mindestens eine Zufuhr- Öffnung 23 vorgesehen ist. Das obere Membranelement 9a kann rund, aber auch ebenfalls sternförmig ausgebildet sein, um die verschiedenen Bereiche beziehungsweise Arme des sternförmigen un- teren Membranelements 9b zu berühren und dort Schwingungen zu dämpfen.The membrane elements 9a and 9b can have different shapes to ensure adaptation to different resonance frequencies. For example, the lower membrane element 9b may be formed star-shaped, and thereby only touch the areas of the sealing surface 21, in which the at least one supply opening 23 is provided. The upper membrane element 9a can be round, but also likewise star-shaped, in order to cover the different regions or arms of the star-shaped element. Touch membrane element 9b and attenuate vibrations there.
Die Formen der Membranelemente 9a und 9b können nicht nur in Draufsicht gesehen variiert werden, sondern auch im Querschnitt. 5 Das obere Membranelement 9a kann also auch als ebene Scheibe mit einer Ausnehmung 39 ausgebildet sein, die das untere Membranelement 9b berührt. Es ist also nicht zwingend erforderlich, das ( _) obere Membranelement 9a mit einer oberen Wölbung zu versehen und damit pilzförmig auszugestalten.The shapes of the membrane elements 9a and 9b can be varied not only in plan view but also in cross section. The upper membrane element 9a can thus also be designed as a flat disc with a recess 39 which contacts the lower membrane element 9b. It is therefore not absolutely necessary to provide the (_) upper membrane element 9a with an upper curvature and thus to make it mushroom-shaped.
10 Um die Schwingungseigenschaften der Membranelemente 9a und 9b der Membraneinheit 9 zu beeinflussen, können die Membranelemente 9a, 9b auch verschiedene Massen oder unterschiedliche Massenverteilungen aufweisen. Die Dicke der Membranelemente 9a und 9b kann also von innen nach außen variieren. Auch können inner-In order to influence the vibration characteristics of the membrane elements 9a and 9b of the membrane unit 9, the membrane elements 9a, 9b can also have different masses or different mass distributions. The thickness of the membrane elements 9a and 9b can thus vary from the inside to the outside. Also, internal
15 halb eines Membranelements 9a und/oder 9b verschiedene Materialien miteinander kombiniert werden, um verschiedene Massen und/oder Massenverteilungen beziehungsweise Steifigkeiten zu rea- ' j lisieren.15 half of a membrane element 9a and / or 9b different materials are combined with each other to realize different masses and / or mass distributions or stiffnesses to realize.
Um die Schwingungseigenschaften der Membranelemente 9a und 20 9b zu variieren, können auch in mindestens einem von diesen Verstärkungen oder Schwächungsbereiche vorgesehen werden.In order to vary the vibration characteristics of the membrane elements 9a and 20b, in at least one of these reinforcements or weakening regions may be provided.
Bei den Erläuterungen zu den Membranelementen 9a und 9b wurde davon ausgegangen, dass sich die Membranelemente 9a und 9b in ihrem äußeren Randbereich berühren, sodass sich ein ringförmiger 25 Berührungsbereich 37 ergibt. Durch die Wahl beziehungsweise Ausgestaltung der einander zugewandten Flächen der Membranelemente 9a und 9b können die Größe und/oder die Form der Berührungs- bereiche abgestimmt werden auf die gewünschten Reibungskräfte und damit Dämpfungseigenschaften der Membraneinheit 9. Dabei ist es auch möglich, die Form und/oder Größe der Berührungsbereiche in Abhängigkeit von dem Unterdruck und/oder von der Strömungs- geschwindigkeit des die Ventileinrichtung 1 durchströmenden Mediums zu variieren.In the explanation of the membrane elements 9a and 9b, it was assumed that the membrane elements 9a and 9b touch each other in their outer edge region, so that an annular contact area 37 results. By the choice or design of the mutually facing surfaces of the membrane elements 9a and 9b, the size and / or the shape of the contact In this case, it is also possible to vary the shape and / or size of the contact regions as a function of the negative pressure and / or the flow velocity of the medium flowing through the valve device 1.
Es ist im Übrigen auch möglich, die Berührungsbereiche zwischen den beiden Membranelementen 9a und 9b nicht nur ring- oder ring- segmentförmig auszubilden. Denkbar ist es auch, dass sich die Membranelemente im Bereich von mehr oder weniger radial verlaufenden Berührungsbereiche berühren, wobei mit radial eine Ausrichtung gegenüber der Mittelachse 29 gemeint ist.Incidentally, it is also possible to form the contact regions between the two membrane elements 9a and 9b not only annularly or ring-segment-shaped. It is also conceivable for the membrane elements to touch each other in the region of more or less radially extending contact regions, wherein radial alignment with respect to the central axis 29 is meant.
Eine derartige Variation von Größe und Form der Berührungsbereiche ist auch in Abhängigkeit von dem auf die Membraneinheit 9 auf- treffenden Fluidstrom möglich, insbesondere dadurch, dass Form, Größe und/oder Anordnung der mindestens einen Zufuhröffnung 23 variiert wird.Such a variation of size and shape of the contact regions is also possible depending on the fluid flow incident on the membrane unit 9, in particular in that the shape, size and / or arrangement of the at least one supply opening 23 is varied.
Eine weitere Möglichkeit, die Reibungskräfte in dem mindestens einen Berührungsbereich 37 zu beeinflussen, besteht darin, die Oberflächenstruktur der einander zugewandten Flächen der Membranelemente 9a und 9b zu variieren. Die Oberflächen können auf- geraut werden, Noppen, Rinnen oder Riffeln, Schlitze oder dergleichen aufweisen, um in einem weiten Bereich die Reibungskräfte und Dämpfungseigenschaften zu variieren.Another possibility for influencing the frictional forces in the at least one contact region 37 is to vary the surface structure of the mutually facing surfaces of the membrane elements 9a and 9b. The surfaces may be roughened, having burls, grooves or corrugations, slots or the like in order to vary the frictional forces and damping properties over a wide range.
Eine Beeinflussung der Reibungskräfte zwischen den Membranelementen 9a und 9b kann auch noch dadurch erfolgen, dass diese zumindest bereichsweise ineinandergreifen. In den Bereichen, in denen die Membranen 9a, 9b sich mehr oder weniger verhaken, werden Reibungskräfte aufgebaut, die durch die Art der Verhakung und die Größe der Verhakungsbereiche beeinflussbar sind.An influencing of the frictional forces between the membrane elements 9a and 9b can also take place in that they intermesh at least in certain regions. In the fields, in where the membranes 9a, 9b interlock more or less, frictional forces are built up, which can be influenced by the type of entanglement and the size of the hooking areas.
Die Figur zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Membran- 5 einheit 9: Diese ist hier zweiteilig ausgebildet und umfasst also ein separates oberes Membranelement 9a und ein separates unteres Membranelement 9b.The figure shows a preferred embodiment of the membrane 5 unit 9: This is formed in two parts and thus comprises a separate upper membrane element 9a and a separate lower membrane element 9b.
Es ist aber sehr wohl denkbar, die beiden Membranelemente 9a und 9b einstückig auszubilden, sodass diese beispielsweise in ihrem mitt- 10 leren Bereich, also im Bereich der Mittelachse 29, einstückig ausgebildet sind und in einem Abstand dazu, also nach außen getrennt realisiert sind.However, it is very well conceivable to form the two membrane elements 9a and 9b in one piece, so that they are integrally formed, for example, in their central region, ie in the region of the central axis 29, and are implemented at a distance therefrom, ie separated from the outside.
Aus dem in der Figur dargestellten Längsschnitt durch die Ventileinheit 1 ist ersichtlich, dass die untere Begrenzungsfläche des DeckelsFrom the longitudinal section through the valve unit 1 shown in the figure, it can be seen that the lower boundary surface of the lid
15 19, die der Membraneinheit 9 zugewandt ist, nicht eben ausgebildet ist, also in einer Ebene liegt, auf der die Mittelachse 29 senkrecht15 19, which faces the membrane unit 9, is not flat, that is located in a plane on which the central axis 29 perpendicular
^ steht. Es ist also sehr wohl denkbar, dass der äußere Rand des un- teren Bereichs des Deckels 19 gegenüber einem inneren Bereich, der in der Mitte auf der Membraneinheit 9 aufliegt, zurückspringt. Die^ stands. It is therefore very conceivable that the outer edge of the lower region of the lid 19 springs back against an inner region which rests in the middle on the membrane unit 9. The
20 untere Begrenzungsfläche kann in Richtung auf die Membraneinheit 9 vorgewölbt sein. Wird also die Ventileinrichtung 1 von einer Strömung entsprechend den Pfeilen 11 und 13 von unten nach oben durchströmt, kann sich die Membraneinheit 9, insbesondere das o- bere Membranelement 9a verformen und nach oben in Richtung auf20 lower boundary surface may be bulging in the direction of the membrane unit 9. If, therefore, the valve device 1 flows through a flow in accordance with the arrows 11 and 13 from bottom to top, the membrane unit 9, in particular the membrane element 9a, can deform and move upward in the direction of
25 den Deckel 19 verformt werden, wobei der äußere Rand der Membraneinheit 9 beziehungsweise des Membranelements 9a weiter nach oben gebogen werden kann, als der mittlere Bereich der Membran- einheit 9. Dabei kann im Übrigen vorgesehen werden, dass die Membraneinheit 9 auch als Begrenzungselement dient: Wird die Membraneinheit 9 so weit nach oben ausgelenkt, dass sie an der unteren Begrenzungswand des Deckels 19 anliegt, so verschließt die Membraneinheit 9 die mindestens eine Absaugöffnung 25 im Deckel 19, sodass die durch die Ventileinrichtung 1 verlaufende Strömung unterbrochen wird. Damit kann die Ventileinrichtung 1 auch eine Sicherheitsfunktion übernehmen, durch die sichergestellt wird, dass der aus dem Verbraucher abgesaugte Medienstrom nicht zu stark wird.25 the lid 19 are deformed, wherein the outer edge of the membrane unit 9 and the membrane element 9a can be bent further upwards than the central region of the membrane Incidentally, it may be provided that the membrane unit 9 also serves as a limiting element: If the membrane unit 9 is deflected so far upwards that it bears against the lower boundary wall of the lid 19, then the membrane unit 9 closes the at least one suction opening 25 in the cover 19, so that the running through the valve device 1 flow is interrupted. Thus, the valve device 1 can also assume a safety function, which ensures that the extracted from the consumer media flow is not too strong.
Bei einer derartigen Ausgestaltung der Ventileinrichtung 1 bleibt deren Rückschlagventil-Funktion erhalten. In such an embodiment of the valve device 1 whose check valve function is maintained.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Ventileinrichtung1 valve device
3 Ansaugseite3 suction side
5 Unterdruckseite5 negative pressure side
7 Aufnahmeraum7 recording room
9 Membraneinheit θa obere Membranelement9 membrane unit θa upper membrane element
9b untere Membranelement 1 Medienstrom, Pfeil 3 Medienstrom, Pfeil 5 Gehäuse 7 Unterteil 9 Deckel 1 Dichtfläche 3 Zufuhröffnung 5 Absaugöffnung 7 Widerlager 9 Mittelachse 1 Zentrale Öffnung 3 Fortsatz 5 Ausnehmung 7 Berührungsbereiche 9 Ausnehmung 9b lower membrane element 1 media flow, arrow 3 media flow, arrow 5 housing 7 lower part 9 cover 1 sealing surface 3 supply opening 5 suction opening 7 abutment 9 center axis 1 central opening 3 extension 5 recess 7 contact areas 9 recess

Claims

Ansprüche claims
1. Ventileinrichtung für ein Unterdruck-Versorgungssystem mit einer einen Strömungspfad nur in einer Richtung freigebenden Membraneinheit (9), dadurch gekennzeichnet, dass die Membran- 5 einheit (9) mindestens zwei Membranelemente (9a,9b) aufweist, von denen sich wenigstens eines im Betrieb des Unterdruck- f") Versorgungssystems verformt, sodass sich die Membranelemente1. Valve device for a negative pressure supply system with a flow path in one direction only releasing membrane unit (9), characterized in that the membrane 5 unit (9) at least two membrane elements (9a, 9b), of which at least one in Operation of the vacuum f ") supply system deformed, so that the membrane elements
(9a,9b) berühren und die Schwingungen der Membraneinheit (9) gedämpft werden.(9a, 9b) and the vibrations of the membrane unit (9) are damped.
10 2. Ventileinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Membranelemente (9a, 9b) verschiedene Steifigkeiten aufweisen.2. Valve device according to claim 1, characterized in that the membrane elements (9a, 9b) have different stiffnesses.
3. Ventileinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Membranelemente (9a,9b) verschiedene Formen 15 aufweisen.3. Valve device according to claim 1 or 2, characterized in that the membrane elements (9 a, 9 b) have different shapes 15.
_J 4. Ventileinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Membranelemente (9a, 9b) verschiedene Massen aufweisen.4. Valve device according to one of the preceding claims, characterized in that the membrane elements (9a, 9b) have different masses.
5. Ventileinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 20 dadurch gekennzeichnet, dass die Membranelemente (9a, 9b) unterschiedliche Massenverteilungen aufweisen.5. Valve device according to one of the preceding claims, characterized in that the membrane elements (9a, 9b) have different mass distributions.
6. Ventileinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Membranelemente (9a, 9b) eine Verstärkung aufweist. 6. Valve device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the membrane elements (9a, 9b) has a reinforcement.
7. Ventileinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Membranelemente (9a, θb) einen Schwächungsbereich aufweist.7. Valve device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the membrane elements (9a, θb) has a weakening region.
8. Ventileinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 5 dadurch gekennzeichnet, dass die Membranelemente zumindest bereichsweise ineinandergreifen.8. Valve device according to one of the preceding claims, 5 characterized in that the membrane elements at least partially intermesh.
") 9. Ventileinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Membranelemente pilzförmig ausgebildet ist. ") 9. Valve device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the membrane elements is mushroom-shaped.
10 10. Ventileinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Membranelemente scheibenförmig ausgebildet ist.10. Valve device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the membrane elements is disc-shaped.
11. Ventileinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das scheibenförmige Membranelement eine - vorzugswei-11. Valve device according to claim 10, characterized in that the disk-shaped membrane element a - vorzugswei-
15 se zentrale - Ausnehmung aufweist, in die ein Bereich des anderen Membranelements einführbar ist.15 se central - recess into which an area of the other membrane element is insertable.
12. Ventileinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Membranelemente (9a, 9b) einstückig ausgebildet sind.12. Valve device according to one of the preceding claims, characterized in that the membrane elements (9a, 9b) are integrally formed.
20 13. Ventileinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Berührungsbereich der beiden Membranelemente (9a, 9b) unterschiedlich geformte Kontaktflächen vorgesehen sind. 20 13. Valve device according to one of the preceding claims, characterized in that in the contact region of the two membrane elements (9 a, 9 b) are provided differently shaped contact surfaces.
14. Ventileinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Berührungsbereich Kontaktflächen verschiedener Größen vorgesehen sind.14. Valve device according to one of the preceding claims, characterized in that contact surfaces of different sizes are provided in the contact area.
15. Ventileinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 5 dadurch gekennzeichnet, dass sich die Form und/oder die Größe der Kontaktflächen in Abhängigkeit von dem Unterdruck und/oder der Strömungsgeschwindigkeit des die Ventileinrichtung (1) durch- j strömenden Mediums ändert.15. Valve device according to one of the preceding claims, 5 characterized in that the shape and / or the size of the contact surfaces in dependence on the negative pressure and / or the flow velocity of the valve device (1) through j flowing medium changes.
16. Ventileinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 10 dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung der Kontaktflächen und/oder deren Größe und/oder deren Form in Abhängigkeit von dem auf die Membraneinheit (9) auftreffenden Fluidstrom gewählt werden/wird.16. Valve device according to one of the preceding claims, 10, characterized in that the arrangement of the contact surfaces and / or their size and / or their shape in dependence on the on the membrane unit (9) impinging fluid flow is / is selected.
17. Ventileinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 15 dadurch gekennzeichnet, dass die sich berührenden Oberflächen der Membranelemente (9a, 9b) gleiche oder komplementäre Strukturen aufweisen. 17. Valve device according to one of the preceding claims, 15 characterized in that the contacting surfaces of the membrane elements (9a, 9b) have the same or complementary structures.
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