DE202016104363U1

DE202016104363U1 - Ventil

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Publication number: DE202016104363U1
Application number: DE202016104363.8U
Authority: DE
Original assignee: Woco Industrietechnik GmbH
Current assignee: Woco Industrietechnik GmbH
Priority date: 2016-08-08
Filing date: 2016-08-08
Publication date: 2017-11-10
Anticipated expiration: 2026-08-09
Also published as: US20180038506A1; CN107701779B; CN107701779A; US11203956B2

Abstract

Ventil (101) zur Steuerung zumindest eines ersten Flusses zumindest eines Fluids, insbesondere innerhalb eines Kraftfahrzeugs, entlang eines ersten Fluidpfades von zumindest einem Ventileingang (11) zu zumindest einem ersten Ventilausgang (17) umfassend zumindest einen bezüglich des Fluidflusses zwischen dem Ventileingang (11) und dem Ventilausgang (17) angeordneten Ventilsitz (9), wobei der Ventilsitz (9) in zumindest einer Geschlossenstellung mittels zumindest eines Ventilgliedes (7, 107) zumindest bereichsweise verschließbar ist, gekennzeichnet durch zumindest eine zumindest bereichsweise in dem Ventilsitz und/oder dem Ventilglied (107) ausgebildete Abscheideeinrichtung (119) zur Abscheidung von in dem Fluid vorhandenen Verunreinigungen, wobei das Fluid in der Geschlossenposition entlang zumindest eines zweiten Fluidpfades von dem Ventileingang zu zumindest einer weiteren Ventileinrichtung (105, 112, 113, 118) führbar ist und die Abscheideeinrichtung (119) zumindest bereichsweise in dem zweiten Fluidpfad angeordnet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ventil zur Steuerung zumindest eines ersten Flusses zumindest eines Fluids, insbesondere innerhalb eines Kraftfahrzeugs, entlang eines ersten Fluidpfades von zumindest einem Ventileingang zu zumindest einem Ventilausgang umfassend zumindest einen bezüglich des Fluidflusses zwischen dem Ventileingang und dem Ventilausgang angeordneten Ventilsitz, wobei der Ventilsitz in zumindest einer Geschlossenstellung mittels zumindest eines Ventilgliedes zumindest bereichsweise verschließbar ist.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Ventile, insbesondere Schubumluftventile, bekannt. Beispielsweise die DE 10 2011 052 132 B1 der Anmelderin beschreibt ein solches Schubumluftventil. Es wird vorgeschlagen, dass das Schubumluftventil einen pneumatischen Antrieb umfasst, welcher über ein von dem Schubumluftventil umfasstes 3-Wege-Elektromagnet-Ventil gesteuert wird. Es wird insbesondere vorgeschlagen, dass eine sogenannte B2-Leitung, die dazu dient, einen Fluiddruck, der im Bereich des Ventileingangs herrscht, an das 3-Wege-Stell-Ventil weiterzuleiten, in ein Ventilglied integriert ist.
Auch die DE 20 2014 103 750 U1 der Anmelderin beschreibt ein solches Schubumluftventil. In diesem Schubumluftventil wird eine Versorgungsleitung zu dem 3-Wege-Magnet-Ventil durch ein Ventilglied in Form eines Kolbens geführt. Ferner wird vorgeschlagen, dass ein Steuerraum von dem Ventilraum durch ein Dichtelement abgedichtet wird, die mittels eines Federelements, mittels dem das Ventilglied in eine vorbestimmte Stellung, insbesondere eine Geschlossenstellung, gezwungen wird, vorgespannt ist.
Die grundsätzliche Funktionsweise dieses Schubumluftventils ist in den 1a und 1b dargestellt. Das Schubumluftventil 1 umfasst ein pneumatisches Ventil 3 sowie ein elektromagnetisches Steuerventil 5, welches als 3-Wege-Ventil ausgebildet ist. Mittels eines Ventilglieds 7, welches als Kolben ausgebildet ist, kann ein Ventilsitz 9 verschlossen werden. In 1a ist das Schubumluftventil in der Geschlossenposition dargestellt. In dieser Geschlossenposition ist das Steuerventil 5 nicht bestromt und bewirkt, dass ein an dem Ventileingang 11 anliegender Druck durch das Steuerventil 5 von einer B2-Leitung 12 an einen Steuerraum 13 angelegt wird. Der dann in dem Steuerraum 13 vorherrschende Druck bewirkt, dass das Ventilglied 7 aufgrund des in dem Steuerraum 13 herrschenden Drucks als auch einer durch ein Federelement 15 aufgebauten Kraft in Richtung des Ventilsitzes 9 gezwungen wird, so dass eine Verbindung zwischen dem Ventileingang 11 und dem Ventilausgang 17 geschlossen ist.
In 1b ist das Schubumluftventil 1 in einer geöffneten Position dargestellt. Das Magnetventil 5 ist nun bestromt und bewirkt, dass der in dem Steuerraum 13 herrschende Druck sich über eine Leitung 18 in den Bereich des Ventilausgangs 17 abbauen kann. Gleichzeitig ist eine Verbindung des Ventileingangs 11 bzw. der B2-Leitung 12 zu dem Steuerraum 13 mittels des Steuerventils 5 verschlossen. Dies bewirkt, dass sich das Ventilglied 7 aufgrund der anliegenden Fluiddrücke entgegen der Kraft des Federelements 15 in die Richtung nach oben in 1a bzw. 1b bewegt und so den Ventilsitz 9 freigibt. Somit wird eine Verbindung zwischen dem Ventileingang 11 und dem Ventilausgang 17 freigegeben.
Die zuvor beschriebenen Schubumluftventile haben sich grundsätzlich bewährt. Es hat sich jedoch gezeigt, dass es bei hohen Temperaturen zum Festsetzen beweglicher Teile, insbesondere des Ventilglieds bzw. des Steuerventils, kommen kann und so ein Funktionsausfall entstehen kann.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung das gattungsgemäße Ventil derart weiterzuentwickeln, dass die Nachteile des Stands der Technik überwunden werden, insbesondere Funktionsausfälle des Ventils vermieden werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Ventil zumindest eine zumindest bereichsweise in dem Ventilsitz und/oder dem Ventilglied ausgebildete Abscheideeinrichtung zur Abscheidung von in dem Fluid vorhandenen Verunreinigungen aufweist, wobei das Fluid in der Geschlossenposition entlang zumindest eines zweiten Fluidpfades von dem Ventileingang zu zumindest einer weiteren Ventileinrichtung führbar ist und die Abscheideeinrichtung zumindest bereichsweise in dem zweiten Fluidpfad angeordnet ist.
Dabei wird für das Ventil vorgeschlagen, dass der zweiter Fluidpfad zumindest bereichsweise durch das Ventilglied und/oder den Ventilsitz verläuft.
Weiterhin ist bevorzugt, dass die Ventileinrichtung zumindest bereichsweise zumindest einen Ventilraum, zumindest einen Steuerraum, zumindest ein Steuerventil, zumindest ein Hilfsventil, zumindest ein 3-Wegeventil, zumindest eine Bypassleitung, insbesondere in fluidaler Verbindung mit dem Ventilausgang, zumindest eine Verbindungsleitung, wie eine B2-Leitung, und/oder zumindest ein Magnetventil umfasst.
Auch kann ein erfindungsgemäßes Ventil dadurch gekennzeichnet sein, dass die Abscheideeinrichtung zumindest bereichsweise als zumindest ein in dem Ventilsitz und/oder dem Ventilglied zumindest bereichsweise aufnehmbarer und/oder, vorzugsweise mittels Verkleben, mittels Verschweißen, mittels Verklipsen, mittels Verrasten, mittels Verschrauben, mittels Verklemmen, mittels form- und/oder kraftschlüssiger Verbindung fixierbarer Einsatz ausgebildet ist.
Weiterhin wird mit der Erfindung vorgeschlagen, dass die Abscheideeinrichtung zumindest eine Zuflusseinrichtung zum Zufluss des zu reinigenden Fluids in die Abscheideeinrichtung, zumindest eine Abflusseinrichtung zum Abfluss des zumindest teilweise gereinigten Fluids aus der Abscheideeinrichtung und/oder zumindest eine Abführeinrichtung zum Abführen von aus dem zu reinigenden Fluid abgeschiedenen Verunreinigungen umfasst, wobei vorzugsweise zumindest die Zuflusseinrichtung und die Abführeinrichtung zumindest bereichsweise einstückig ausgebildet sind.
Auch wird mit der Erfindung vorgeschlagen, dass zumindest eine Zentrifugalabscheideeinrichtung, zumindest eine Drallabscheideeinrichtung, zumindest eine Prallplattenabscheideeinrichtung, zumindest eine Labyrinthabscheideeinrichtung und/oder zumindest eine Zyklonabscheideeinrichtung vorgesehen ist, vorzugsweise umfasst von der Abscheideeinrichtung, insbesondere zumindest bereichsweise zwischen der Zuflusseinrichtung und der Abflusseinrichtung angeordnet, und/oder mit der Abscheideeinrichtung in Wirkverbindung stehend, insbesondere mit der Abscheideeinrichtung fluidal verbunden.
Bei den beiden vorgenannten Ausführungsformen ist insbesondere bevorzugt, dass zumindest eine die Zuflusseinrichtung zumindest bereichsweise umgebende Erhebung aufweist.
Auch kann ein erfindungsgemäßes Ventil gekennzeichnet sein durch, zumindest eine Verbindungsleitung zwischen der Zuflusseinrichtung und der Ablusseinrichtung, wobei insbesondere die Verbindungsleitung dem Fluid zumindest eine Umlenkung aufzwingt, die Verbindungsleitung unterschiedliche Querschnitte und/oder Querschnittsformen aufweist, vorzugsweise der Querschnitt im Bereich einer Umlenkung im Vergleich zu einem Bereich stromaufwärts und/oder stromabwärts der Umlenkung verringert ist, wobei vorzugsweise die Querschnittsveränderung kontinuierlich erfolgt.
Weiterhin wird mit der Erfindung vorgeschlagen, dass die Abführeinrichtung zumindest eine Abführleitung umfasst, wobei die Abführleitung zumindest bereichsweise in Richtung der Gravitation geneigt verläuft, die Abführleitung zumindest bereichweise von der Verbindungsleitung umfasst und/oder gebildet ist und/oder die Abführleitung zumindest bereichsweise mit der Zuflusseinrichtung und/oder der dem Ventileingang verbunden ist.
Auch kann ein erfindungsgemäßes Ventil gekennzeichnet sein durch, eine Vielzahl von Zuflusseinrichtungen, Abflusseinrichtungen, Verbindungsleitungen, Abführeinrichtungen und/oder Abführleitungen, wobei insbesondere eine Vielzahl von Zuflusseinrichtungen in zumindest eine Abflusseinrichtung, zumindest eine Verbindungsleitung, zumindest eine Abführeinrichtung und/oder zumindest eine Abführleitung mündet und/oder zumindest eine Zuflusseinrichtung und/oder zumindest einer Verbindungsleitung in eine Vielzahl von Abflusseinrichtungen, Abführeinrichtungen und/oder Abführleitung mündet bzw. münden.
Schließlich wird für das Ventil vorgeschlagen, dass das Ventil als; insbesondere elektrisches und/oder vorgesteuertes Schubumluftventil ausgebildet ist.
Der Erfindung liegt somit die überraschende Erkenntnis der Erfinder zugrunde, dass Fehlfunktionen darauf zurückzuführen sind, dass aufgrund der Verbindung des Ventileingangs über die B2-Leitung und das Steuerventil im geschlossenen Zustand des Schubumluftventils Verunreinigungen enthaltendes Fluid, insbesondere Blow-by-haltiges, verunreinigtes Fluid, durch die B2-Leitung und das Steuerventil in den Steuerraum fließen kann, wobei bei einem Öffnen des Ventils dieses verunreinigte Fluid dann in den Bereich des Ventilausgangs fließt, so dass das verunreinigte Fluid im wesentlichen durch das gesamte Schubumluftventil geführt wird, auch wenn sich das Schubumluftventil in der Geschlossenstellung befindet. Mit anderen Worten wurde erkannt, dass bei geschlossenem ersten Fluidpfad durch die Fluidströmung durch den zumindest bereichsweise von dem ersten Fluidpfad abweichenden zweiten Fluidpfad, insbesondere permanente, Verunreinigungen entstehen können. Die in dem Fluid enthaltenen Verunreinigungen können zu Ablagerungen im Inneren des Ventils primär im Hubbereich des Ventilglieds und im Bereich des Steuerventils bzw. Magnetventils führen und die sich ablagernden Verschmutzungen können dann insbesondere zur Versottung bzw. Verkokung dieser Bereiche des Schubumluftventils führen. Es wurde also erkannt, dass die Ausfallsicherheit des gattungsgemäßen Ventils dadurch gesteigert werden kann, dass ein Eindringen von Verschmutzungen in das Ventil dadurch unterbunden werden kann, dass im Bereich des Ventilsitzes bzw. Ventilglieds eine Abscheideeinrichtung angeordnet wird, die auch im geschlossenem Zustand des Ventils bewirkt, dass in das Ventil eindringende Fluid von Verunreinigungen gereinigt wird. Dadurch wird verhindert, dass verunreinigtes Fluid, insbesondere Blow-by-haltiges Fluid, in das Innere des Schubumluftventils dringen kann und dort zu Ablagerungen und Verschmutzungen führen kann, die bei hohen Temperaturen gerade zu der unerwünschten Versottung bzw. Verkokung des Ventils führen könnten.
In besonders bevorzugten Ausführungsformen ist die Abscheideeinrichtung in das Ventilglied integriert. Vorzugsweise wird die Abscheideeinrichtung als separates Bauteil hergestellt und als Einsatz in eine Aufnahme des Ventilglieds bzw. Ventilsitzes eingesetzt. Bevorzugt erfolgt diese Verbindung mit dem Ventilglied mittels Verschweißen bzw. form- und/oder kraftschlüssiges verbinden des Einsatzes mit dem Ventilglied, beispielsweise über eine Rastverbindung.
Die Abscheideeinrichtung kann auf verschiedenen Wirkmechanismen basieren. Beispielsweise kann durch die Abscheideeinrichtung ein Labyrinthsystem bereitgestellt werden, wobei aufgrund einer Umlenkung, insbesondere mehrfachen Umlenkung, des Fluids eine Abscheidung der Verunreinigungen, insbesondere aufgrund deren Masseträgheit in der Abscheideeinrichtung erfolgt. Alternativ oder ergänzend kann die Abscheidung durch eine Zyklonwirkung erreicht, gesteigert und/oder unterstützt werden. Dann wird das Fluid tangential einströmen gelassen und in Rotation versetzt, um die Partikel bzw. Verunreinigungen mittels Zentrifugalkräften abzuscheiden. Zu diesem Zweck umfasst die Abscheideeinrichtung vorzugsweise eine Zuflusseinrichtung in Form einer dem Ventileingang bzw. Ventilsitz zugewandten Öffnung. Von dieser Zuflusseinrichtung wird das Fluid durch eine Verbindungsleitung an eine Abflusseinrichtung, insbesondere eine Öffnung, die dem Ventilglied bzw. dem Inneren des Ventils zugewandt ist, abgeführt. Die Verbindungsleitungen können verschiedene Querschnitte aufweisen, beispielsweise rund, oval, vieleckig oder dergleichen.
Besonders bevorzugt ist, dass die Verbindungsleitungen im Bereich der Umlenkung eine Querschnitt- bzw. Kanalverengung aufweisen. Dies bewirkt, dass die Strömung in diesem Bereich beschleunigt wird und so eine größtmögliche Abscheidung erreicht werden kann.
Weiterhin ist bevorzugt, dass nach Austritt aus der Umlenkung der Querschnitt der Verbindungsleitung zunimmt, um so eine Strömung des zu reinigenden Fluids zu beruhigen und eine Reduzierung des Druckverlustes zu erreichen. Dabei erfolgt die Querschnittsveränderung vorzugsweise kontinuierlich, also es bestehen glatte Übergänge zwischen dem Abscheidebereich im Bereich der Umlenkung und dem Beruhigungsbereich der sich an die Umlenkung anschließt.
Die in den Umlenkbereich abgeschiedenen Verunreinigungen, Partikel und insbesondere Flüssigkeitsteilchen, wie Öl, können wahlweise über eine getrennte Abführeinrichtung aus der Abscheideeinrichtung abgeführt werden. Besonders effizient ist jedoch, wenn die Abführeinrichtung zumindest bereichsweise einteilig mit der Verbindungsleitung ausgebildet wird. So kann die Verbindungsleitung beispielsweise gegen eine Gravitationsrichtung ansteigen, so dass abgeschiedene Elemente im unteren Bereich der Verbindungsleitung in dieser gegen die Strömungsrichtung des Fluids abfließen können. Insbesondere werden die abgeschiedenen Verunreinigungen so dem Ventileingang wieder zugeführt.
Der Verlauf der Verbindungsleitungen in der Abscheideeinrichtung ist jedoch nicht auf einen solchen, teilweise vertikalen Verlauf beschränkt. Die Abscheidegeometrie kann auch horizontal oder in einer Schräge angeordnet sein, insbesondere entlang einer Zick-Zack-Richtung in einer horizontalen oder einer vertikalen Ebene. Eine geeignete Geometrie wird insbesondere in Abhängigkeit von der Einbaulage des Ventils, insbesondere in einem Fahrzeug ausgewählt, um die Steigung und Geometrie der Abführeinrichtung so anzupassen, dass ein optimales Ablaufen der Verunreinigungen sichergestellt ist.
Die Abscheideeinrichtung ist jedoch nicht auf die Ausbildung als Labyrinthabscheider beschränkt. So kann auch durch die Abscheideeinrichtung eine Drehbewegung in das zu reinigende Fluid induziert werden, so dass eine Abscheidung aufgrund der entstehenden Zentrifugalkräfte erfolgt. Dabei kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Verbindungsleitungen der Abscheideeinrichtung so ausgebildet sind, dass das zu reinigende Fluid die Abscheideeinrichtung in einen im wesentlichen zylinderförmigen Raum abführt, wobei das Fluid in zirkularer Richtung in diesen Raum eingeführt wird. Dies bewirkt, dass Verunreinigungen abgeschieden werden und dann in die Abscheideeinrichtung zurückfließen und von dort über die Abführeinrichtung, insbesondere in den Bereich des Ventileingangs, zurückgeführt werden. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die Verunreinigungen in den Bereich des Ventilausgangs abgeführt werden.
Um eine Verunreinigung der Abscheideeinrichtung wirksam zu vermeiden ist insbesondere vorgesehen, dass im Bereich der Zuflusseinrichtung eine Erhöhung vorgesehen ist. Diese Erhöhung bzw. erhabene Geometrie im Bereich der Zuflusseinrichtung bewirkt, dass die Menge an in die Abscheideeinrichtung eindringenden Verunreinigungen reduziert werden kann und so die Menge an insbesondere im ersten Umlenkungs- bzw. Prallflächenbereich abgeschiedenen Verunreinigungen reduziert wird. Ansonsten könnte es auch zu einer Ablagerung von Verunreinigungen im Bereich der Abscheideeinrichtung und nachfolgenden Verkokungen bzw. Versottungen kommen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand von schematischen Zeichnungen erläutert sind.
Dabei zeigt:
1a eine schematische Querschnittsansicht eines gattungsgemäßen Ventils in einer Geschlossenposition;
1b das Ventil der 1a in der Offenposition;
2a eine perspektivische Aufsicht auf ein Schubumluftventil gemäß der Erfindung;
2b eine Aufsicht auf die Abscheideeinrichtung des Ventils der 2a;
3 eine Seitenansicht des Schubumluftventils der 2a und 2b;
4 eine Querschnittsansicht aus Richtung A der 3;
5 eine Schnittansicht der Abscheideeinrichtung der 4 aus Richtung B in 4;
6a eine schematische Ansicht einer Strömungssimulation eines Fluidflusses durch die Abscheideeinrichtung bzw. in das Schubumluftventil der 2 bis 5;
6b eine Aufsicht auf die Abscheideeinrichtung der 3 aus Richtung C; und
7 eine graphische Auftragung des Abscheidegrads des erfindungsgemäßen Schubumluftventils.
In 2a ist eine perspektivische Aufsicht auf ein Schubumluftventil 101 dargestellt. Diejenigen Elemente des Schubumluftventils 101, die denjenigen des Schubumluftventils 1 entsprechen, tragen die gleichen Bezugszeichen, allerdings um 100 erhöht. Wie insbesondere der 2a zu entnehmen ist, ist im Bereich des Ventilglieds 107, insbesondere in einem Freiraum des Kolbens, eine Abscheideeinrichtung 119 in Form eines Einsatzes mit einem Labyrinthsystem angeordnet.
Die Abscheideeinrichtung 119 umfasst insgesamt drei Zuflusseinrichtungen 121. Im Bereich der Zuflusseinrichtung 121 sind Erhebungen 123 angeordnet. Die Erhebungen 123 bewirken, dass bereits die Menge an der Abscheideeinrichtung 119 zugeführten Verunreinigungen reduziert wird, da ein Großteil der Verunreinigungen auf den Zwischenbereich 125 zwischen der Zuflusseinrichtung 121 prallt und dort derartig abgeschieden wird, dass er wieder in den Ventileingangsbereich zurückfließt. Wie insbesondere der 2b zu entnehmen ist, münden die Zuflusseinrichtungen 121 in Verbindungsleitungen 127, die wiederrum in eine Abflusseinrichtung 129 münden.
In 3 ist eine Seitenansicht auf das Schubumluftventil 101 der 2a und 2b dargestellt. Wie 3 insbesondere zu entnehmen ist, ist die Abscheideeinrichtung 119 vollständig in dem Ventilglied 107 aufgenommen.
In 4 ist eine Querschnittsansicht aus Richtung A in 3 dargestellt. Wie 4 zu entnehmen ist, umfassen die Verbindungsleitungen 127 jeweils zwei Umlenkungen 131.
Ausgehend von der Zuflusseinrichtung 121 erfolgt zunächst eine Verringerung des Querschnitts der Verbindungsleitung im Bereich von der Zuflusseinrichtung 121 zu der Umlenkung 131. Somit weist die Verbindungsleitung 127 im Bereich der Umlenkung 131 einen verringerten Querschnitt auf, wodurch es zu einer Beschleunigung des Fluids in diesem Bereich kommt und der Abscheidegrad erhöht wird.
Nach Durchlaufen der Umlenkung tritt das Fluid in einen Zwischenbereich 133 ein, in dem der Querschnitt im Vergleich zu der Umlenkung 131 vergrößert ist. Dadurch kommt es in diesem Bereich zu einer Beruhigung der Strömung und gleichzeitig einer Reduzierung des durch die Abscheideeinrichtung 119 entstehenden Druckverlustes. Anschließend tritt das Fluid in den zweiten Umlenkungsbereich 131 ein, der wiederrum ein verringerten Querschnitt aufweist, um eine Beschleunigung der Strömung in diesem Bereich zu erreichen. Anschließend tritt das Fluid nach der so erfolgten Reinigung in die Zuflusseinrichtung 129 ein, um von dort durch das Ventilglied 107, die B2-Leitung 112 über das Steuerventil 105 in den Steuerraum einzutreten. Wie insbesondere 5, einer Querschnittsansicht aus Richtung B in 4, zu entnehmen ist, wird das in der Abscheideeinrichtung 119 abgeschiedene Blow-by über eine Abführeinrichtung 137 umfassend eine Schräge 135 in der Verbindungsleitung 127 wieder der Zuflusseinrichtung 121 zugeführt. Somit wirkt die Zuflusseinrichtung 121 gleichzeitig auch als Abführeinrichtung. Das in der Abscheideeinrichtung abgeschiedene Blow-by fließt somit in den Bereich des Ventileingangs zurück und gelangt somit nicht in das Innere des Ventils 101 wodurch Ausfallsicherheit erhöht wird.
In 6a ist eine schematische Darstellung einer Strömungssimulation des Fluids durch die Abscheideeinrichtung sowie die B2-Leitung 112 dargestellt. Wie der 6a zu entnehmen ist, fließt das Fluid im Bereich der Abscheideeinrichtung 119 mit einer maximalen Geschwindigkeit, um so eine größtmögliche Abscheidung im Bereich der Abscheideeinrichtung 119, insbesondere den Umlenkungen 131 zu erreichen. Nach Durchtritt durch die Abscheideeinrichtung 119 nimmt die Strömungsgeschwindigkeit wieder ab. Wie 6b zu entnehmen ist, tritt das Fluid tangential aus der Verbindungsleitung 127 in die Abflusseinrichtung 129 ein. Dadurch wird das Fluid, aufgrund der Ausrichtung und Formgebung der Abflusseinrichtung 129 in eine zirkulare Richtung, in eine Drehbewegung versetzt, wodurch auch in diesem Bereich weitere Abscheidungen der Verunreinigungen aufgrund des Zyklonprinzips und damit verbundener Zentrifugalkräfte vorgenommen werden, die dann in die Abflusseinrichtung 129 fließen, um durch die Abscheideeinrichtung 119 wieder dem Ventileingang zugeführt zu werden.
Schließlich ist in 7 eine graphische Darstellung des Abscheidegrads der Abscheideeinrichtung 119 über die Partikeldurchmesser bei einer gleichbleibenden Strömungsgeschwindigkeit dargestellt. Wie der Aufteilung zu entnehmen ist, erfolgt insbesondere für Partikel ab einem Partikeldurchmesser von 0,9 μm eine Abscheidung mit einem Abscheidegrad von größer als 98 Prozent.
Mittels der Erfindung wird also ein Ventil bereitgestellt, in dem eine Abscheideeinrichtung in ein Ventilglied bzw. einen Kolben eines Schubumluftventils integriert ist, um das in den Fluid enthaltene Blow-by und andere Verunreinigungen herauszufiltern bzw. zu reduzieren bevor es in das Ventil eintritt und bedingt durch Ablagerungen im Inneren des Ventils zur Versottung bzw. Verkokung mit der Gefahr eines Festsetzens von beweglichen Teilen des Ventils kommt. Die Abscheideeinrichtung weist insbesondere im Vergleich zu einem Filtersystem den Vorteil auf, dass eine Wartung vermieden wird, da im Gegensatz zu einem Filter die Abscheideeinrichtung nicht ausgetauscht oder gereinigt werden muss. Insbesondere umfasst die Abscheideeinrichtung einen Einsatz, der an der Unterseite des Ventilglieds, welches in Kontakt mit dem einströmenden Medium steht bzw. dem Ventilsitz zugewandt ist, mindestens eine oder mehrere Öffnungen als Zuflusseinrichtungen aufweist. Dabei können die Zuflusseinrichtungen in unterschiedlichen Ebenen liegen und können auch vertikal als auch horizontal angeordnet sein.
Die in der vorangehenden Beschreibung, in den Figuren und in den Ansprüchen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination wesentlich für die Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen sein.
Bezugszeichenliste

1, 101: Schubumluftventil
3, 103: pneumatisches Ventil
5, 105: Steuerventil
7, 107: Ventilglied
9: Ventilsitz
11: Ventileingang
12, 112: B2-Leitung
13: Steuerraum
15: Federellelement
17: Ventilausgang
18, 118: Leitung
119: Abscheideeinrichtung
121: Zuflusseinrichtung
123: Erhebung
125: Zwischenbereich
127: Verbindungsleitung
129: Abflusseinrichtung
131: Umlenkung
133: Zwischenbereich
135: Schräge
137: Abführeinrichtung
A, B, C: Richtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011052132 B1 [0002]
DE 202014103750 U1 [0003]

Claims

Ventil (101) zur Steuerung zumindest eines ersten Flusses zumindest eines Fluids, insbesondere innerhalb eines Kraftfahrzeugs, entlang eines ersten Fluidpfades von zumindest einem Ventileingang (11) zu zumindest einem ersten Ventilausgang (17) umfassend zumindest einen bezüglich des Fluidflusses zwischen dem Ventileingang (11) und dem Ventilausgang (17) angeordneten Ventilsitz (9), wobei der Ventilsitz (9) in zumindest einer Geschlossenstellung mittels zumindest eines Ventilgliedes (7, 107) zumindest bereichsweise verschließbar ist, gekennzeichnet durch zumindest eine zumindest bereichsweise in dem Ventilsitz und/oder dem Ventilglied (107) ausgebildete Abscheideeinrichtung (119) zur Abscheidung von in dem Fluid vorhandenen Verunreinigungen, wobei das Fluid in der Geschlossenposition entlang zumindest eines zweiten Fluidpfades von dem Ventileingang zu zumindest einer weiteren Ventileinrichtung (105, 112, 113, 118) führbar ist und die Abscheideeinrichtung (119) zumindest bereichsweise in dem zweiten Fluidpfad angeordnet ist.
Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweiter Fluidpfad zumindest bereichsweise durch das Ventilglied (107) und/oder den Ventilsitz verläuft.
Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung zumindest bereichsweise zumindest einen Ventilraum, zumindest einen Steuerraum (113), zumindest ein Steuerventil (105), zumindest ein Hilfsventil (105), zumindest ein 3-Wegeventil (105), zumindest eine Bypassleitung, insbesondere in fluidaler Verbindung mit dem Ventilausgang, zumindest eine Verbindungsleitung (118), wie eine B2-Leitung (112), und/oder zumindest ein Magnetventil (105) umfasst.
Ventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abscheideeinrichtung (119) zumindest bereichsweise als zumindest ein in dem Ventilsitz und/oder dem Ventilglied (107) zumindest bereichsweise aufnehmbarer und/oder, vorzugsweise mittels Verkleben, mittels Verschweißen, mittels Verklipsen, mittels Verrasten, mittels Verschrauben, mittels Verklemmen, mittels form- und/oder kraftschlüssiger Verbindung fixierbarer Einsatz ausgebildet ist.
Ventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abscheideeinrichtung (119) zumindest eine Zuflusseinrichtung (121) zum Zufluss des zu reinigenden Fluids in die Abscheideeinrichtung (119), zumindest eine Abflusseinrichtung (129) zum Abfluss des zumindest teilweise gereinigten Fluids aus der Abscheideeinrichtung (119) und/oder zumindest eine Abführeinrichtung (137) zum Abführen von aus dem zu reinigenden Fluid abgeschiedenen Verunreinigungen umfasst, wobei vorzugsweise zumindest die Zuflusseinrichtung (121) und die Abführeinrichtung (137) zumindest bereichsweise einstückig ausgebildet sind.
Ventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Zentrifugalabscheideeinrichtung, zumindest eine Drallabscheideeinrichtung, zumindest eine Prallplattenabscheideeinrichtung, zumindest eine Labyrinthabscheideeinrichtung (127, 131, 133) und/oder zumindest eine Zyklonabscheideeinrichtung vorgesehen ist, vorzugsweise umfasst von der Abscheideeinrichtung (119), insbesondere zumindest bereichsweise zwischen der Zuflusseinrichtung (121) und der Abflusseinrichtung (129) angeordnet und/oder mit der Abscheideeinrichtung in Wirkverbindung stehend, insbesondere fluidal mit der Abscheideeinrichtung verbunden.
Ventil nach Anspruch 5 oder 6, gekennzeichnet durch zumindest eine die Zuflusseinrichtung (121) zumindest bereichsweise umgebende Erhebung (123) aufweist.
Ventil nach einem der Ansprüche 5 bis 7, gekennzeichnet durch zumindest eine Verbindungsleitung (127) zwischen der Zuflusseinrichtung (121) und der Ablusseinrichtung (129), wobei insbesondere die Verbindungsleitung (127) dem Fluid zumindest eine Umlenkung (131) aufzwingt, die Verbindungsleitung (127) unterschiedliche Querschnitte und/oder Querschnittsformen aufweist, vorzugsweise der Querschnitt im Bereich einer Umlenkung (131) im Vergleich zu einem Bereich (131) stromaufwärts und/oder stromabwärts der Umlenkung (131) verringert ist, wobei vorzugsweise die Querschnittsveränderung kontinuierlich erfolgt.
Ventil nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Abführeinrichtung (137) zumindest eine Abführleitung (135) umfasst, wobei die Abführleitung (135) zumindest bereichsweise in Richtung der Gravitation geneigt verläuft, die Abführleitung (135) zumindest bereichweise von der Verbindungsleitung (127) umfasst und/oder gebildet ist und/oder die Abführleitung (135) zumindest bereichsweise mit der Zuflusseinrichtung (121) und/oder der dem Ventileingang verbunden ist.
Ventil nach einem der Ansprüche 5 bis 9, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Zuflusseinrichtungen (121), Abflusseinrichtungen (129), Verbindungsleitungen (127), Abführeinrichtungen (137) und/oder Abführleitungen (135), wobei insbesondere eine Vielzahl von Zuflusseinrichtungen (121) in zumindest eine Abflusseinrichtung (129), zumindest eine Verbindungsleitung, zumindest eine Abführeinrichtung und/oder zumindest eine Abführleitung mündet und/oder zumindest eine Zuflusseinrichtung und/oder zumindest einer Verbindungsleitung in eine Vielzahl von Abflusseinrichtungen, Abführeinrichtungen und/oder Abführleitung mündet bzw. münden.
Ventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil als, insbesondere elektrisches und/oder vorgesteuertes, Schubumluftventil (101) ausgebildet ist.