WO2013124137A1 - Ventil - Google Patents

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WO2013124137A1
WO2013124137A1 PCT/EP2013/052048 EP2013052048W WO2013124137A1 WO 2013124137 A1 WO2013124137 A1 WO 2013124137A1 EP 2013052048 W EP2013052048 W EP 2013052048W WO 2013124137 A1 WO2013124137 A1 WO 2013124137A1
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sleeve
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damping element
guide element
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French (fr)
Inventor
Daniela Zinic
Klemens Dworatzek
Original Assignee
Mann+Hummel Gmbh
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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
    • F16K17/00—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves
    • F16K17/02—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side
    • F16K17/04—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side spring-loaded
    • F16K17/0433—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side spring-loaded with vibration preventing means

Definitions

  • the present invention relates to a valve for controlling a fluid flow, in particular a gas flow.
  • Valves for controlling a gas flow are known. These are used for example in Luftentölmaschinen in vacuum pumps.
  • valves tend due to component tolerances in interaction with the partly pulsating gas flow to flutter and rattling. This can lead to various problems, such as increased wear or excessive noise. In order to avoid this flapping or rattling, there are different approaches, which are based on a tolerance compensation or damping.
  • a valve for controlling a fluid flow in particular a gas flow
  • the valve has a valve seat, a valve closing element, a guide element and a damping element.
  • the valve closing element seals in a closed position against the valve seat. In an open position of the valve closing element, this is spaced from the valve seat and allows a flow of fluid through the valve.
  • the valve closing element can be actuated between the closed and open positions in the axial direction.
  • the guide element performs a movement of the closing element between the closed position and the open position.
  • the damping element presses the valve closure element in the radial direction against an adjacent element and is formed integrally with the guide element.
  • the damping element is formed integrally with the guide element, the damping element does not have to be manufactured separately and then mounted become. Thus, both the manufacture and the assembly of the valve are simplified.
  • “One-piece” means that the guide element and the damping element are formed from one and the same material and in one piece, thus there is no material-technical interface between the guide element and the damping element Due to the fact that the damping element presses on the one hand against the valve closing element and the valve closure element on the other hand abuts against the adjacent element in the radial direction, frictional forces are produced or, in other words, a sliding contact is produced These friction forces or the sliding contact damp a movement of the valve closing element so that, as a result, the aforementioned rattling or fluttering is reduced or completely suppressed, and the axial and radial directions are perpendicular to each other.
  • the guide element has a sleeve with a circular-cylindrical inner circumference, from which the damping element extends toward the middle axis of the sleeve.
  • the valve closing element is guided at least partially within the guide element and along the central axis.
  • the damping element may be formed integrally with the sleeve. This also includes, for example, the case that the damping element is designed in the form of a flattening of the circular cylindrical inner circumference of the guide element.
  • the damping element is designed as a tongue.
  • the tongue may be integrally connected at its one end to the sleeve. At the other end, ie at the free end, the tongue can press against the valve element.
  • Such a tongue is easy to produce.
  • the damping element may be resilient.
  • the tongue can be easily formed elastic.
  • the guide element and the damping element may be made of plastic.
  • the guide element and the damping element are produced as a one-piece injection-molded part, in particular made of plastic. This results in a simple manufacturing process.
  • the valve closing element has a valve cone and a valve stem, wherein the damping element presses against the valve stem. Due to the action of the damping element, the valve stem tilts relative to the main flow direction of the fluid flow through the valve. This tilting can lead to the valve stem coming to rest against the sleeve of the guide element at several points, resulting in a corresponding friction.
  • valve stem is guided in the guide element, in particular in the sleeve thereof. As a result, the valve stem or the valve closing element can be easily guided overall.
  • the guide element can form the adjacent element.
  • the adjoining element may also be designed in the form of a sleeve surrounding the valve cone.
  • an air de-oiling element and a vacuum pump are provided with a Heilentölelement with the valve according to the invention.
  • Such vacuum pumps are used, for example, in the field of motor vehicles.
  • FIG. 1 schematically shows a vacuum pump with a perspective broken and exploded view valve according to one embodiment
  • Fig. 2 is a side view of Fig. 1;
  • the vacuum pump 1 shows schematically a vacuum pump 1.
  • the vacuum pump 1 may for example be part of a motor vehicle.
  • the vacuum pump 1 comprises a perspective exploded and shown in exploded view valve 2.
  • the valve 2 is adapted to control a fluid flow, in particular a gas flow. This control function may include completely shutting off the fluid flow or also reducing or increasing the flow rate of the fluid flow through the valve 2.
  • the valve 2 has a valve seat 3, which is formed on a cover 4 of the valve 2.
  • the valve 2 further comprises a valve closing element 8, which is composed of a valve cone 5 and a valve stem 6.
  • the poppet 5 is formed at one end of the valve stem 6.
  • a closed position of the valve closing element 8 the valve cone 5 seals against the valve seat 3 and thereby prevents a flow of fluid through the limited opening of the valve seat 3 7 or reduces the flow rate up to a mini mal amount.
  • an open position of the valve closing element 8 the valve cone 5 is spaced from the valve seat 3 and thus allows a fluid flow through the opening 7 and thus through the valve 2 to.
  • the valve cone 5 is in axial direction 9 between the closed position and the open position operable.
  • the axial direction 9 is opposite to the main flow direction through the opening 7. However, it can also coincide with this.
  • the valve 2 also has a guide element 1 1.
  • the guide element 1 1 is composed of a first and a second sleeve 12, 13, which are interconnected by means of radial webs 14.
  • the webs 14 together with the sleeves 12, 13 openings 15 for guiding fluid toward or away from the opening 7.
  • the sleeve 12 has at its one end an edge 16 which serves as an abutment for one end of a coil spring 17 ,
  • the coil spring 17 is supported at its other end against the valve plug 5 from.
  • the coil spring 17 biases the valve cone 5 in the closed position.
  • the valve stem 6 extends through the coil spring 17 and extends at its free end 21 through the sleeve 13th
  • a damping element in the form of a tongue 22 is integrally formed on the sleeve 13.
  • FIGS. 2 and 3 show a side view from FIG. 1 and a section III-III from FIG. 2 respectively.
  • the tongue 22 presses in the radial direction 30 against the valve stem 6.
  • the valve stem 6 comes at a contact point 24, which is substantially opposite to the tongue 22, in abutment with the sleeve 13.
  • the thereby adjusting frictional contact provides the desired damping to at least reduce the fluttering or rattling.
  • the tongue 22 extends from the inner circumference 25 of the sleeve 13 toward the central axis 23.
  • the sleeve 13 is formed with a circular cylindrical inner and outer circumference 25, 26.
  • the tongue 22 is integrally connected at its one end 28 with the sleeve 13.
  • the free end 29 abuts against the valve stem 6.
  • the tongue 22 is formed of an elastic plastic.
  • the tongue 22 is produced in that incisions 27 are provided parallel to the central axis 23 on both sides of the tongue 22 in the sleeve 13.
  • the tongue 22 is manufactured as a single plastic injection molded component with the sleeve 13, the webs 14 and the sleeve 12.
  • abutment points 32 and / or 33 (see FIG. 1) of the valve stem 6 or of the valve cone 5 can result.
  • the tilting of the valve stem 6 can lead to the valve cone 5 coming into abutment against the sleeve 12 at the contact point 33 at its edge 34, for example in the open position.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Lift Valve (AREA)
  • Check Valves (AREA)

Abstract

Ventil (2) zur Steuerung eines Fluidstroms, insbesondere eines Gasstroms, mit einem Ventilsitz (3), einem Ventilschließelement (8), welches zwischen einer Schließstellung in der es gegen den Ventilsitz (3) abdichtet, und einer Offenstellung in der es von dem Ventilsitz (3) beabstandet ist und einen Fluidstrom durch das Ventil (2) zulässt, in axialer Richtung (9) betätigbar ist, einem Führungselement (11), welches eine Bewegung des Ventilschließelements (8) zwischen der Schließstellung und der Offenstellung führt, und einem Dämpfungselement (22), welches das Ventilschließelement (8) in radialer Richtung (30) gegen ein angrenzendes Element (13) drückt und einstückig mit dem Führungselement (11) gebildet ist.

Description

Beschreibung
Ventil
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Ventil zur Steuerung eines Fluidstroms, insbesondere eines Gasstroms.
Stand der Technik
Ventile zur Steuerung eines Gasstroms sind bekannt. Diese werden beispielsweise in Luftentölelementen in Vakuumpumpen eingesetzt.
Solche Ventile neigen aufgrund von Bauteiltoleranzen im Zusammenwirken mit dem teils pulsierenden Gasstrom zum Flattern und Klappern. Dies kann zu unterschiedlichen Problemen, wie beispielsweise zu einem erhöhten Verschleiß oder zu großem Lärm, führen. Um dieses Flattern oder Klappern zu vermeiden, gibt es unterschiedliche Ansät- ze, welche auf einem Toleranzausgleich oder Dämpfung basieren.
Offenbarung der Erfindung
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Ventil bereitzustellen, bei welchem das Flattern oder Klappern reduziert ist, ohne dass dafür zusätzliche Bauteile vorgesehen werden müssen.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Ventil zur Steuerung eines Fluidstroms, insbesondere eines Gasstroms, vorgeschlagen. Das Ventil weist einen Ventilsitz, ein Ventilschließelement, ein Führungselement sowie ein Dämpfungselement auf. Das Ventil- schließelement dichtet in einer Schließstellung gegen den Ventilsitz ab. In einer Offenstellung des Ventilschließelements ist dieses von dem Ventilsitz beabstandet und lässt einen Fluidstrom durch das Ventil zu. Das Ventilschließelement ist zwischen der Schließ- und Offenstellung in axialer Richtung betätigbar. Das Führungselement führt eine Bewegung des Schließelements zwischen der Schließstellung und der Offenstel- lung. Das Dämpfungselement drückt das Ventilschließelement in radialer Richtung gegen ein angrenzendes Element und ist einstückig mit dem Führungselement gebildet.
Dadurch, dass das Dämpfungselement einstückig mit dem Führungselement gebildet ist, muss das Dämpfungselement nicht separat gefertigt und anschließend montiert werden. Somit vereinfacht sich sowohl die Herstellung als auch die Montage des Ventils.„Einstückig" meint, dass das Führungselement und das Dämpfungselement aus ein und demselben Material und an einem Stück gebildet sind. Es existiert somit keine materialtechnische Grenzfläche zwischen dem Führungselement und dem Dämpfungs- element. Aufgrund der Tatsache, dass das Dämpfungselement einerseits gegen das Ventilschließelement drückt und das Ventilschließelement andererseits gegen das angrenzende Element in radialer Richtung anliegt, ergeben sich Reibkräfte oder, anders gesagt, es entsteht ein Schleifkontakt. Diese Reibkräfte bzw. der Schleifkontakt dämpfen eine Bewegung des Ventilschließelements, so dass im Ergebnis das einleitend er- wähnte Klappern oder Flattern reduziert oder gänzlich unterbunden wird. Die axiale und radiale Richtung sind senkrecht zueinander angeordnet.
Gemäß einer Ausführungsform weist das Führungselement eine Hülse mit einem kreiszylindrischen Innenumfang auf, von dem sich das Dämpfungselement hin zur Mittelach- se der Hülse erstreckt. Das Ventilschließelement wird dabei zumindest abschnittsweise innerhalb des Führungselements und entlang der Mittelachse geführt.
Das Dämpfungselement kann einstückig mit der Hülse gebildet sein. Davon ist auch beispielsweise der Fall umfasst, dass das Dämpfungselement in Form einer Abflachung des kreiszylindrischen Innenumfangs des Führungselements ausgebildet ist.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist das Dämpfungselement als eine Zunge ausgebildet. Die Zunge kann an ihrem einen Ende mit der Hülse einstückig verbunden sein. An ihrem anderen Ende, also an dem freien Ende, kann die Zunge gegen das Ventil- element drücken. Eine solche Zunge ist einfach herstellbar.
Das Dämpfungselement kann federelastisch ausgebildet sein. Insbesondere die Zunge lässt sich einfach federelastisch ausbilden. Beispielsweise können das Führungselement und das Dämpfungselement aus Kunststoff hergestellt sein. Gemäß einer Ausführungsform sind das Führungselement und das Dämpfungselement als ein einstückiges Spritzgussteil, insbesondere aus Kunststoff, hergestellt. Dadurch ergibt sich ein einfacher Herstellungsprozess. Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Ventilschließelement einen Ventilkegel und einen Ventilschaft auf, wobei das Dämpfungselement gegen den Ventilschaft drückt. Aufgrund der Wirkung des Dämpfungselements verkippt der Ventilschaft gegenüber der Hauptdurchflussrichtung des Fluidstroms durch das Ventil. Dieses Verkippen kann dazu führen, dass der Ventilschaft an mehreren Stellen gegen die Hülse des Füh- rungselements zum Liegen kommt, wobei sich eine entsprechende Reibung ergibt. Zusätzlich oder alternativ kann durch das Verkippen auch der Ventilkegel gegen eine diesen umschließende Hülse zum Liegen kommen, wobei sich dann an dieser Stelle die entsprechende Reibung und damit die entsprechende Dämpfung ergibt. Gemäß einer Ausführungsform ist der Ventilschaft in dem Führungselement, insbesondere in der Hülse desselben, geführt. Dadurch lässt sich der Ventilschaft bzw. das Ventilschließelement insgesamt einfach führen.
Das Führungselement kann das angrenzende Element ausbilden. Alternativ oder zu- sätzlich kann das angrenzende Element auch in Form einer den Ventilkegel umgebenden Hülse ausgebildet sein.
Weiterhin werden ein Luftentölelement und eine Vakuumpumpe mit einem Luftentölelement mit dem erfindungsgemäßen Ventil bereitgestellt. Solche Vakuumpumpen fin- den beispielsweise im Bereich von Kraftfahrzeugen Anwendung.
Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen des Ventils oder der Vakuum- pumpe. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen oder abändern.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Es zeigt dabei :
Fig. 1 schematisch eine Vakuumpumpe mit einem perspektivisch ausgebrochen und in Explosionsansicht dargestellten Ventil gemäß einer Ausführungsform;
Fig. 2 eine Seitenansicht aus Fig. 1 ; und
Fig. 3 einen Schnitt III-III aus Fig. 2.
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Elemente, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
Ausführungsform(en) der Erfindung
Fig. 1 zeigt schematisch eine Vakuumpumpe 1 . Die Vakuumpumpe 1 kann beispielsweise Bestandteil eines Kraftfahrzeugs sein.
Die Vakuumpumpe 1 umfasst ein perspektivisch ausgebrochen und in Explosionsansicht dargestelltes Ventil 2. Das Ventil 2 ist dazu ausgebildet, einen Fluidstrom, insbe- sondere einen Gasstrom, zu steuern. Diese Steuerungsfunktion kann ein komplettes Absperren des Fluidstroms oder auch ein Vermindern oder Vergrößern der Durchflussmenge des Fluidstroms durch das Ventil 2 umfassen.
Das Ventil 2 weist einen Ventilsitz 3 auf, welcher an einem Deckel 4 des Ventils 2 aus- gebildet ist.
Das Ventil 2 umfasst weiterhin ein Ventilschließelement 8, welches sich aus einem Ventilkegel 5 und einem Ventilschaft 6 zusammensetzt. Der Ventilkegel 5 ist an einem Ende des Ventilschafts 6 ausgebildet. In einer Schließstellung des Ventilschließelements 8 dichtet der Ventilkegel 5 gegen den Ventilsitz 3 ab und verhindert dadurch ein Strömen von Fluid durch die von dem Ventilsitz 3 begrenzte Öffnung 7 oder reduziert die Durchflussmenge bis auf einen Mini mal betrag. In einer Offenstellung des Ventilschließelements 8 ist der Ventilkegel 5 von dem Ventilsitz 3 beabstandet und lässt damit einen Fluidstrom durch die Öffnung 7 und damit durch das Ventil 2 zu. Der Ventilkegel 5 ist in axialer Richtung 9 zwischen der Schließstellung und der Offenstellung betätigbar. Die axiale Richtung 9 ist entgegengesetzt der Hauptdurchflussrichtung durch die Öffnung 7. Sie kann aber auch mit dieser übereinstimmen. Das Ventil 2 weist weiterhin ein Führungselement 1 1 auf. Das Führungselement 1 1 setzt sich aus einer ersten und einer zweiten Hülse 12, 13 zusammen, welche mittels radialer Stege 14 miteinander verbunden sind. Die Stege 14 bilden zusammen mit den Hülsen 12, 13 Öffnungen 15 zum Führen von Fluid hin zu oder weg von der Öffnung 7. Die Hülse 12 weist an ihrem einen Ende einen Rand 16 auf, welcher als ein Gegenlager für ein Ende einer Spiralfeder 17 dient. Die Spiralfeder 17 stützt sich an ihrem anderen Ende gegen den Ventilkegel 5 ab. Die Spiralfeder 17 spannt den Ventilkegel 5 in die Schließstellung vor. Der Ventilschaft 6 reicht durch die Spiralfeder 17 hindurch und erstreckt sich an seinem freien Ende 21 durch die Hülse 13.
An der Hülse 13 ist einstückig ein Dämpfungselement in Form einer Zunge 22 angeformt. Dies ist aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich, welche eine Seitenansicht aus Fig. 1 bzw. einen Schnitt III-III aus Fig. 2 zeigen. Die Zunge 22 drückt in radialer Richtung 30 gegen den Ventilschaft 6. Dadurch kommt der Ventilschaft 6 an einer Anlagestelle 24, welche im Wesentlichen der Zunge 22 gegenüberliegt, in Anlage mit der Hülse 13. Der sich dabei einstellende Reibkontakt sorgt für die gewünschte Dämpfung, um das Flattern oder Klappern zumindest zu reduzieren.
Die Zunge 22 erstreckt sich von dem Innenumfang 25 der Hülse 13 hin zu deren Mittel- achse 23. Gemäß dem Ausführungsbeispiel ist die Hülse 13 mit einem kreiszylindrischen Innen- und Außenumfang 25, 26 gebildet. Die Zunge 22 ist an ihrem einen Ende 28 einstückig mit der Hülse 13 verbunden. Das freie Ende 29 liegt gegen den Ventilschaft 6 an. Die Zunge 22 ist aus einem elastischen Kunststoff gebildet. Gemäß dem Ausführungsbeispiel wird die Zunge 22 dadurch erzeugt, dass Einschnitte 27 parallel zur Mittelachse 23 zu beiden Seiten der Zunge 22 in der Hülse 13 vorgesehen sind. Die Zunge 22 wird als ein einziges Kunststoffspritzgussbauteil mit der Hülse 13, den Stegen 14 und der Hülse 12 hergestellt.
Der von der Zunge 22 aufgebrachte radiale Druck führt zu einem Verkippen des Ventil- Schafts 6 gegenüber der axialen Richtung 9, siehe Fig. 1 . Dadurch können sich weitere (oder alternative) Anlagestellen 32 und/oder 33 (siehe Fig. 1 ) des Ventilschafts 6 bzw. des Ventilkegels 5 ergeben. Beispielsweise kann an der Anlagestelle 32 der Ventilschaft 6 gegen einen weiteren Abschnitt der Hülse 13 anliegen. Ferner kann das Ver- kippen des Ventilschafts 6 dazu führen, dass der Ventilkegel 5 an seinem Rand 34, beispielsweise in der Offenstellung, gegen die Hülse 12 an der Anlagestelle 33 in Anlage kommt.

Claims

Ansprüche
1 . Ventil (2) zur Steuerung eines Fluidstroms, insbesondere eines Gasstroms, mit einem Ventilsitz (3), einem Ventilschließelement (8), welches zwischen einer Schließstellung, in der es gegen den Ventilsitz (3) abdichtet, und einer Offenstellung, in der es von dem Ventilsitz (3) beabstandet ist und einen Fluidstrom durch das Ventil (2) zulässt, in axialer Richtung (9) betätigbar ist, einem Führungselement (1 1 ), welches eine Bewegung des Ventilschließelements (8) zwischen der Schließstellung und der Offenstellung führt, und einem Dämpfungselement (22), welches das Ventilschließelement (8) in radialer Richtung (30) gegen ein angrenzendes Element (13) drückt und einstückig mit dem Führungselement (1 1 ) gebildet ist.
2. Ventil nach Anspruch 1 , wobei das Führungselement (1 1 ) eine Hülse (13) insbesondere mit einem kreiszylindrischen Innenumfang (25) aufweist, von dem sich das Dämpfungselement (22) hin zur Mittelachse (23) der Hülse (13) erstreckt.
3. Ventil nach Anspruch 2, wobei das Dämpfungselement (22) einstückig mit der Hülse (13) gebildet ist.
4. Ventil nach einem der Ansprüche 1-3, wobei das Dämpfungselement (22) als eine Zunge ausgebildet ist.
5. Ventil nach Anspruch 4, wobei die Zunge (22) an ihrem einen Ende (28) mit der Hülse (13) einstückig verbunden ist und an ihrem anderen Ende (29) gegen das Ventilschließelement (8) drückt.
6. Ventil nach einem der Ansprüche 1 -5, wobei das Dämpfungselement (22) federelastisch ausgebildet ist.
7. Ventil nach einem der Ansprüche 1 -6, wobei das Führungselement (1 1 ) und das Dämpfungselement (22) als ein einstückiges Spritzgussteil, insbesondere aus Kunststoff oder als einteiliges Spritzgussteil im Zweikomponentenspritzgussverfah- ren aus verschiedenen Kunststoffen hergestellt sind.
8. Ventil nach einem der Ansprüche 1 -7, wobei das Ventilschließelement (8) einen Ventilkegel (5) und einen Ventilschaft (6) aufweist, wobei das Dämpfungselement (22) gegen den Ventilschaft (6) drückt.
9. Ventil nach Anspruch 8, wobei der Ventilschaft (6) in dem Führungselement (1 1 ), insbesondere in der Hülse (13) desselben, geführt ist und/oder das Führungselement (1 1 ) das angrenzende Element (13) ausbildet.
10. Luftentölelement, mit einem Ventil (2) nach einem der Ansprüche 1 -9, insbesondere in einer Vakuumpumpe (1 ).
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