Membranventil mit einer federgestützten Membran

Abstract

 Es wird ein verbessertes Membranventil, z. B. zur Kurbelgehäusegasentlüftung vorgeschlagen. Dieses weist erfindungsgemäß ein Heizelement 28, 25 auf, welches die Ventilfeder 20 mit aufheizt. Einer Vereisung des Ventilsitzes kann dadurch entgegengewirkt werden, da die Aufheizung der Feder deren Einfrieren verhindert. Durch die direkte Wärmeleitung wird weniger Energie benötigt, als bei herkömmlichen Heizelementen, welche lediglich die durchströmende Luft aufheizen.

Beschreibung

Stand der Technik

[0001] Die Erfindung betrifft ein Membranventil, welches insbesondere als Entlüftungsventil für das Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine geeignet ist, mit einer durch eine Feder gestützten Membran, nach der Gattung des Patentanspruches 1. Membranventile der eingangs beschriebenen Art sind z. B. aus der DE 44 13 322 C2 bekannt. Diese Ventile bestehen aus einem Gehäuse, in das meist in der Gehäuseteilung eine Membran eingebaut ist. Diese wirkt zusammen mit einer Saugleitung, wobei ein Verschluss des Ventils durch einen genügend großen Unterdruck in der Saugleitung erzeugt wird. Dabei wird die Membran auf das stirnseitige Ende der Saugleitung gepresst, wodurch ein Verschluss zustande kommt. Zur Einstellung des Schaltunterdrucks wird eine Schraubenfeder verwandt, welche die Membran abstützt und in einer definierten Distanz zur Saugleitung hält.

[0002] Werden derartige Membranventile in Fahrzeugen z. B. zur Entlüftung des Kurbelgehäuses genutzt, besteht die Gefahr des Vereisens. Das vereiste Ventil verliert seine Fähigkeit bei einem definierten Unterdruck zu regeln. Vereist das Ventil im geschlossenen Zustand, so kann zudem kein Kurbelgehäusegas nachströmen, um das Ventil wieder aufzutauen. Der endgültige Verschluss kann jedoch zu einem Austritt von Blowbygas und Schmieröl aus dem Kurbelgehäuse führen.

[0003] Es ist bekannt, zur Verhinderung einer Vereisung der Kurbelgehäusegase im Leitungssystem zur Rückleitung Leitungsabschnitte vorzusehen, in denen das Kurbelgehäusegas aufgewärmt wird. Hierzu ist jedoch ein erheblicher Energieaufwand notwendig, da ständig Kurbelgehäusegase nachströmen, die aufgeheizt werden müssen. Daher kann es trotz Heizvorganges zu einer Vereisung des Ventils kommen.

[0004] Aufgabe ist es daher, ein Membranventil zu schaffen, welches ein wirksamen Schutz gegen Vereisung aufweist. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Vorteile der Erfindung

[0005] Erfindungsgemäß ist in dem Membranventil eine Heizvorrichtung eingebaut, welche mit der Feder in direktem Kontakt steht. Auf diese Weise wird durch die Heizeinrichtung nicht nur das durchströmende Gas erwärmt, sondern auch die Feder selbst. Diese kann die Wärme speichern, wodurch zum einen die Oberfläche zur Abgabe der Wärme an das durchströmende Gas vergrößert wird und zum anderen dieses Bauteil, welches funktionsbestimmend für das Ventil ist, nicht vereisen kann. Damit ist auch bei Durchleitung vereisungsgefährdeter Fluide die Funktion des Ventils jederzeit gewährleistet. Die durch die Heizvorrichtung eingeleitete Wärme wird auf diese Weise optimal als Vereisungsschutz genutzt.

[0006] Eine besondere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Heizvorrichtung einerseits aus einer Wandauskleidung und andererseits aus einem Heizelement besteht. Die Wandauskleidung muss aus einem gut wärmeleitfähigen Material sein. Hierzu eignen sich beispielsweise Metalle, insbesondere Kupfer. Im Heizelement wird die Wärme erzeugt, und aufgrund des direkten Kontaktes zur Wandauskleidung auf diese übertragen. Das Heizelement kann beispielsweise ein Kaltleiterelement sein, welches bei tiefen Temperaturen einen sprunghaften Anstieg der elektrischen Leitfähigkeit verzeichnet. Bei tiefen Temperaturen findet dadurch automatisch eine Aufheizung der Heizvorrichtung statt. Bei hohen Temperaturen ist der Stromkreis zum Betrieb des Heizelementes aufgrund seines hohen elektrischen Widerstandes faktisch unterbrochen. Als Alternative zum Kaltleiterelement kann beispielsweise ein Widerstandsheizelement verwendet werden. Dies muss temperaturabhängig mit einem Strom zur Aufheizung versorgt werden.

[0007] Gemäß einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung kann auch die Feder in direktem Kontakt mit dem Heizelement stehen. Auf diese Weise ist eine besonders rasche Wärmeübertragung auf die Feder möglich, wodurch die Ansprechzeiten verringert werden.

[0008] Es ist vorteilhaft, die Wandauskleidung rohrförmig auszubilden und in der Saugleitung unterzubringen. Das strömende Fluid passiert die Saugleitung und wird dabei gleichzeitig aufgewärmt. Außerdem befindet sich die aufzuheizende Feder in der Nähe der Saugleitung, wodurch eine direkte Wärmeübertragung im Sinne der Erfindung auf einfache Weise realisiert werden kann.

[0009] Ein besonders kostengünstiges Membranventil ergibt sich, wenn die Bauteile der Heizvorrichtung in das Gehäuse eingegossen sind. Dabei muss der Gehäusewerkstoff selbst ein elektrischer Isolator sein. Das Gehäuse kann z. B. aus Kunststoff gefertigt sein, wobei sich der Herstellungsprozess durch Eingießen besonders einfach realisieren lässt.

[0010] Diese und weitere Merkmale von bevorzugten Weiterbildungen der Erfindung gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und der Zeichnung hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei der Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird.

Zeichnung

[0011] Weitere Einzelheiten der Erfindung werden in der Zeichnung anhand von schematischen Ausführungsbeispielen beschrieben. Hierbei zeigen

Figur 1:

schematisch die Anordnung eines Kurbelgehäuseentlüftungsventil im Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine,

Figur 2:

den Schnitt durch ein Kurbelgehäuseentlüftungsventil mit Heizelement und

Figur 3:

eine andere Variante der Anordnung des Heizelementes, wobei ein Ausschnitt entsprechend X gemäß Figur 2 dargestellt ist.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

[0012] In Figur 1 ist ein Kurbelgehäuseentlüftungsventil 10 zu sehen, welches an einen Ansaugtrakt 11 einer Brennkraftmaschine 12 angeordnet ist. Die Einleitung des Kurbelgehäusegases, angedeutet durch einen Pfeil, erfolgt hinter einer Drosselklappe 13 für die Ansaugluft. Vom Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine führt eine Rückführleitung 14 zum Kurbelgehäuseentlüftungsventil 10. Der Ansaugtrakt 11 enthält weiterhin einen Luftfilter 15 und einen Ansaugstutzen 16, wobei die angesaugte Verbrennungsluft durch einen Pfeil angedeutet ist.

[0013] Der Aufbau des Kurbelgehäuseentlüftungsventils 10 geht aus Figur 2 hervor. Das Ventil wird durch ein Gehäuse 17 gebildet, welches einen Deckel 18 aufweist. In die Gehäuseteilung, die durch den Deckel 18 gebildet wird, ist eine Membran 19 eingespannt. Die Membran ist durch eine Feder 20 gestützt, die sich andererseits im Gehäusegrund abstützt.

[0014] Im Normalbetrieb des Ventils strömt das Kurbelgehäusegas entsprechend der angedeuteten Pfeile durch eine Einleitung 21 in das Innere des Gehäuses 17 und an einer Dichtfläche 22 der Membran 19 vorbei durch eine Saugleitung 23 aus dem Gehäuse heraus. Die Einleitung sowie die Saugleitung weisen Schlauchstutzen 24 auf, mit deren Hilfe sie an das Kanalsystem zur Durchleitung der Kurbelgehäusegase angeschlossen werden können.

[0015] Die Saugleitung 23 besitzt eine Wandauskleidung 25, die durch ein Kupferrohr gebildet wird. Diese Wandauskleidung bildet gleichzeitig einen Ventilsitz 26 für die Dichtfläche 22 der Membran. Wird der Unterdruck in der Saugleitung zu groß, wird die Dichtfläche 22 entgegen der durch die Feder 20 ausgeübten Kraft auf den Ventilsitz 26 gepresst, wodurch ein Verschluss des Ventils erfolgt. Um diese Funktion auch bei tiefen Temperaturen einwandfrei zu gewährleisten, stützt sich die Feder 20 auf einem Absatz 27 der Wandauskleidung 25 ab. Sobald die Wandauskleidung über ein Heizelement 28 erwärmt wird, wird dadurch auch einer Vereisung der Feder 20 entgegengewirkt. Dadurch vergrößert sich die Wärmeübertragung auf das strömende Fluid, so dass auch der Ventilsitz selbst stärker vor Vereisung geschützt ist.

[0016] Die Wandauskleidung 25 sowie das Heizelement 28, welches durch einen Kaltleiter gebildet ist, sind zusammen mit Steckkontakten 29 in das Gehäuse 17 des Membranventils eingegossen. Hierdurch gibt sich ein kostengünstig zu fertigendes Bauteil. Die Steckkontakte laufen in einer Steckdose 30 aus, die zur Aufnahme eines Steckers für die Stromversorgung geeignet ist.

[0017] In Figur 3 ist eine alternative Gestaltung der Wandauskleidung 25 dargestellt. Der Absatz 27 wird bei diesem Ausführungsbeispiel durch das Heizelement 28 gebildet, welches die Wandauskleidung 25 ringförmig umgibt. Dadurch ist eine besonders schnelle Ansprechzeit der Feder auf das Einschalten des Heizelementes gewährleistet.

Ansprüche

1. Membranventil, insbesondere zur Verwendung als Entlüftungsventil für Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine, aufweisend ein Gehäuse (17) mit einer Einleitung (21) und einer Saugleitung (23), wobei die Saugleitung mit Hilfe einer durch eine Feder (20) gestützten, im Gehäuse montierten Membran (19) verschließbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass in das Membranventil eine Heizvorrichtung eingebaut ist, welche mit der Feder in direktem Kontakt steht.

2. Membranventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizvorrichtung eine Wandauskleidung (25), welche aus einem wärmeleitfähigem Material, insbesondere Kupfer besteht, und ein Heizelement (28), insbesondere ein Kaltleiterelement aufweist, wobei Kaltleiterelement und Wandauskleidung in direktem Kontakt stehen.

3. Membranventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (20) ebenfalls in direktem Kontakt mit dem Heizelement (28) steht.

4. Membranventil nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandauskleidung (25) rohrförmig ausgestaltet ist und die Innenwandung der Saugleitung bildet.

5. Membranventil nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (17) aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff, insbesondere Kunststoff besteht und dass die Bauteile der Heizvorrichtung in das Gehäuse eingegossen sind

Zeichnung