DE2637790A1

DE2637790A1 - Membran-entlueftungsventil fuer druckluftanlagen

Info

Publication number: DE2637790A1
Application number: DE19762637790
Authority: DE
Inventors: Christian Fuchs; Norbert Dipl Ing Ingenlath; Karl Heinz Tischler; Helmuth Wutz
Original assignee: Knorr Bremse GmbH
Current assignee: Knorr Bremse GmbH
Priority date: 1976-08-21
Filing date: 1976-08-21
Publication date: 1978-03-23
Also published as: DE2637790C3; DE2637790B2

Description

München, den 13.8.1976 ™P-be

nachgerückt!

Enorr-Bremse GmbH, Moosacher Straße 80, 8000 München 40

Membran-Entlüftungsventil für Druckluftanlagen

Die Erfindung "bezieht sich auf ein Membran-Entlüftungsventil für Druckluftanlagen insbesondere von Fahrzeugen, mit einer Membrane aus elastischem Werkstoff, die in ihrem mittleren Bereich gehäusefest eingespannt ist, mit ihrem sich vom mittleren bis zum Bandbereich erstreckenden Eingabschnitt eine Entlüftungskammer abdeckt und mit ihrem Eandbereich entgegengesetzt zur Entlüftungskammer abhebbar auf einer die Entlüftungskammer radial außen begrenzenden, ringförmigen Gehäusewandung dicht aufliegt.

In Druckluftanlagen gibt es eine Vielzahl von zu entlüftenden Räumen; bisher war es üblich, diese mit einzelnen Entlüftungsventilen beispielsweise der vorstehend genannten, bekannten Bauart zu versehen. Auch ist es bekannt, Entlüftungen, welche zu gleichen Zeitpunkten-stets annähernd gleiche Drücke führen und/oder bei welchen ein Druck-Rückstau unschädlich ist, in einen gemeinsamen Raum zusammenzuführen und diesen Raum dann über beispielsweise ein Membran-Entlüftungsventil der obengenannten Art mit der Atmosphäre zu verbinden. Ein derartiges Zusammenfassen mehrerer Entlüftungen ist jedoch des öfteren ausgeschlossen und es ergab sich somit an den Druckluftanlagen eine Vielzahl von Entlüftungsventilen. Insbesondere wenn die Druckluftanlagen Spritzwasser- oder druckwassergeschützt ausgeführt werden mußten, also die hierfür besonders geeigneten Membran-Entlüftungsventile der eingangs genannten Art verwendet werden mußten, wurden die Druckluftanlagen durch die Vielzahl der erforderlichen Entlüftungsventile merklich verteuert.

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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Membran-Entlüftungsventil der eingangs genannten Art derart auszugestalten, daß durch es mehrere, gegebenenfalls zu gleichen Zeitpunkten unterschiedliche Drücke führende Räume gemeinsam entlüftbar sind. Der Bauaufwand soll hierbei gering gehalten werden.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß zumindest zwei kreisausschnittartige Entlüftungskammern mit gemeinsamen, zur Membrane koaxialem Ereismittelpunkt vorgesehen sind, zwischen welchen sich radiale Gehäusewandungen befinden, auf deren Stirnfläche die Membrane sich mit ihrem Eingabschnitt dicht aufzulegen vermag.

Durch diese Ausbildung ist es möglich, durch ein Membran-Entlüftungsventil wenigstens zwei gegebenenfalls unterschiedliche Drücke führende Räume zu entlüften, wobei ein Druckluftfluß von dem den höheren Druck führenden, zu entlüftenden Raum über das gemeinsame Membran-Entlüftungsventil zu dem den niedrigeren^ zu erSiux%enden Raum vermieden wird.

In weiterer Ausbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß sich zwischen zwei benachbarten Entlüftungskammern jeweils zwei Gehäusetrennwände befinden, welche einen im wesentlichen ebenfalls kreisausschnittartigen, abgeschlossenen Raum begrenzen, und/oder daß auf der den Entlüftungskammern abgewandten Seite auf der Membrane ein sich radial bis in deren mittleren Ringbereich erstreckender Stützteller aufliegt, welcher die Stirnfläche zumindest zweier eine Entlüftungskammer begrenzender Gehäusetrennwände überdeckende, radial bis zur Gehäusewandung auskragende Armansätze aufweist. Der abgeschlossene Raum vermag durch evtl. undichte Auflage der Membrane auf einer Gehäusetrennwand sickernde Druckluft aufzunehmen, wodurch die benachbarte Entlüftungskammer vor einem Ein-

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strömen dieser Sicker-Druckluft bewahrt wird, und die Armansätze des Stütztellers dienen einer Sicherung der dichten Auflage der Membrane auf den Gehäusetrennwänden. ■-."..--".

Wenn in weiterer Ausbildung der Erfindung die Membrane auf der den Entlüftungskammern abgewandten Seite mit axialem Abstand von einer Abdeckhaube überdeckt wird, deren Rand die Gehäusewandung übergreift,"wobei sich zwischen dem Hand der Abdeckhaube und der Gehäusewandung ein Ringspalt befindet, wird erreicht, daß beim Entlüften der den höheren Druck führenden Entlüftungskammer sich zwischen der Abdeckhaube und der Membrane ein Staudruck ausbildet, welcher die Membrane im Bereich der Mündung der den niedrigeren Druck führenden Entlüftungskammer fest auf die Gehäusetrennwände und die Gehäusewandung aufpreßt. Hierdurch wird mit Sicherheit ein Eindringen von Druckluft in die den niedrigeren Druck führende Entlüftungskammer ausgeschlossen und deren Entlüftung setzt erst ein, wenn die ursprünglich den höheren Druck führende Entluftungskammer bis auf etwa den niedrigeren Druckwert entleert ist. Infolge annähernder Druckgleichheit ist bei der nachfolgenden Entlüftung auch der ursprünglich den niedrigeren Druck führenden Entluftungskammer ein Einströmen von Druckluft in diese ausgeschlossen.JHach einer weiteren Ausbildung der Erfindung kann der Esnd der Abdeckhaube einen zylindrischen, in Richtung zu den Entlüftungskammern vorspringenden Ansatz bilden, der eine zylindrische Außenfläche der Gehäusewandung mit radialem Abstand umgreift. Hierdurch ergibt sich ein Schutz des Ringspaltes vor Verschmutzung, so daß die Entlüftungsfunktion des Entlüftungsventils gesichert wird. Außerdem gewährt diese Ausgestaltung einen besonders guten Schutz der Membrane, so daß das Membran-Entlüftungsventil besonders gut für Spritzwasser oder Druckwasser

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ausgesetzte Druckluftanlagen geeignet ist.

Eine konstruktiv einfache Ausführung des Membran- Entlüftungsventils kann schließlich dadurch erreicht werden, daß die Membrane_> der Stützteller und die Abdeckhaube an einsagemeinsamen, zentrischen Gehäusebolzen befestigt sind.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines nach der Erfindung ausgestalteten Membran-Entlüftungsventils dargestellt, und zwar zeigt

Pig. 1 einen Achsschnitt durch das Entlüftungsventil, gemäß Linie Z-I in Pig. 2 Pig. 2 eine Aufsicht auf das Entlüftungsventil

bei abgenommener Abdeckhaube, und Pig. 5 und

Pig. 4 je einen Teilschnitt nach den Linien IH-III bzw. IV-IY in Pig. 2.

Gemäß Pig. 1 befinden sich in einem Gehäuse 1 der im übrigen nicht dargestellten Druckluftanlage zwei Entlüftungskammern 2 und 3» die wie aus Pig. 2 ersichtlich beide kreisausschnittartig ausgebildet und mit einem gemeinsamen Kreismittelpunkt M angeordnet sind. In die sich über einen größeren Kreiswinkel erstreckende Entlüftungskammer 2 mündet ein Entlüftungskanal 4 ein, der zumindest zu Beginn einer Entlüftung einen höheren Druck führt. Der Entlüftungskanal 4- kann beispielsweise zu einem Auslaßventil für den Bremssylinderdruck einer Pahrzeug-Druckluftbremsanlage führen. In die sich über einen wesentlich kleineren Kreiswinkel erstreckende Entlüftungskammer 3 mündet ein Entlüftungskanal 5 ein, welcher während Entlüftungsvorgängen nur niedrigen Druck führt, welcher also beispielsweise mit einer ständig im wesentlichen Atmosphärendruck führenden, sich beim Lösen verkleinernden Kolben-Beaufschlagungs

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kammer für einen das vorstehend erwähnte Auslaßventil betätigenden Kolben verbunden sein kann.

Die beiden Entlüftungskammern 2 und 3 sind radial nach außen durch eine gemeinsame, ringförmige Gehäusewandung

6 begrenzt. In Umfangsrichtung gesehen befinden sich zwischen den beiden Entlüftungskammern 2 und 3 zwei Räume

7 und 7'ι welche radial nach außen ebenfalls durch die Gehäusewandung 6 begrenzt sind. Diejbeiden'Entlüftungskammem2 und 3 sowie die Räume 7 und 7¹ sind voneinander mittels radial verlaufender Gehäusetrennwände 8 voneinander getrennt, deren eine in Pig. 3 längsgeschnitten ist und welche radial-innen an einem zentrischen Gehäusebolzen 9 ansetzen und sich radial nach außen bis zur Gehäusewandung 6 erstrecken.

Der Gehäusebolzen 9 weist einen Absatz auf, auf welchem eine Ringmembrane 10 mit ihrem radialinneren Abschnitt aufliegt. Die Ringmembrane 10 erstreckt sich kegelmantelartig von den Entlüftungskammern 2 und 3 schwach weggeneigt radial nach außen, überdeckt mit ihrem mittleren Ringabschnitt 10'die Entlüftungskammern 2 und 3 und liegt mit ihrem äußeren Randbereich auf einer umlaufenden Ringstufe 6¹ der Gehäusewandung 6 unter Eigenspannung auf. Auf den die Membrane 10 durchragenden Abschnitt des Gehäusebolzens 9.ist ein Stützteller 11 aufgeschoben, welcher einen den Gehäusebolzen 9 umfassenden, zylindrischen Abschnitt und einen von diesem radial nach außen ausgehenden, auf der. liembrane 10 aufliegenden und bis in deren mittleren Ringabschnitt sich erstreckenden, im wesentlichen flachen Abschnitt aufweist. Anschließend an den zylindrischen Abschnitt des Stütztellers 11 ist auf den Gehäusebolzen 9 eine Abdeckhaube 12 aufgeschoben und durch Vernieten des freien Endes des Gehäusebolzens in ihrer Lage gesichert.

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Der Stützteller 11 ist über den stirnseitig an der Membrane 10 anliegenden Gehäusetrennwänden 8, welche die größere Entlüftungskainiaer 2 unmittelbar begrenzen, mit zwei diese Gehäusetrennwände 8 überdeckenden, radial auskragenden Armansätzen 13 versehen, deren einer in Jig. 3 im Schnitt dargestellt ist. Im Bereich des äußeren Randes der Membrane 10 sind die Armansätze 13 von der Membrane 10 weg bis zur die Membrane 10 und den Stützteller 11 mit Abstand überdeckenden Abdeckhaube hin gekröpft ausgebildet. Die Gehäusewandung 6 trägt drei axial vorspringende Nocken 14-, deren zwei im Bereich der Räume 7 und 7' d-en Armansätzen 13 unmittelbar be-nachbart und diese in ihrer Drehlage sichernd jangeordnet sind. Die Gehäusewandung 6 ist mit einer zylindrischen Außenfläche 15 versehen und die in ihrem Randbereich auf den Nocken 14- aufliegende Abdeckhaube 12 ist mit einem zylindrischen, die Außenfläche 15 mit radialem Abstand umgreifenden, in Richtung zu den Entlüftungskammern 2 und 3 vorspringenden Ansatz 16 versehen.

Die beiden Räume 7 und 7' sind\ aus Jig. 4 ersichtlich, im Gehäuse 1 durch eine Bodenfläche begrenzt und sind somit wannenartig ausgebildet und von jeglicher Leitungsverbindung abgeschlossen.

Bei einem Entlüftungsvorgang steht in der Entluftungskainmer 2 eine große Druckluftmenge relativ hohen Druckes und in der Entlüftungskammer 3 eine geringe Luftmenge niedrigen Druckes an. Die in der Entlüftungskammer 2 anstehende Druckluft hebt den äußeren Randbereich der Membrane 10 in ihrem zwischen dem Armansätzen 13 befindlichen Abschnitt von der Stufe 6¹ der Gehäusewandung 6 ab und strömt zwischen der so abklappenden Membrane 10 und der Gehäusewandung 6 hindurch in den von der Membrane 10 und der Abdeckhaube begrenzten Raum ein und durch den Ringspalt zwischen der Außenfläche 15 und dem

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Ansatz 16 hindurch zur Atmosphäre ab. Die Drosselung der Luftabströmung im Ringspalt zwischen der Außenfläche 15 und dem Ansatz 16 bewirkt einen Druckstau im Raum zwischen der Membrane 10 und der Abdeckhaube 12, welcher die Membrane 10 belastet und gegen die Stirnflächen der Gehäusetrennwände 8 drückt. Die Entluftungskammer 3 wird daher von der Membrane 10 vorerst verschlossen gehalten. Durch Undichtigkeiten an den Auflagestellen der Membrane 10 auf den Stirnwänden der die Entlüftungskammer 2 begrenzenden Gehäusetrennwände 8 sickernde Luft gelangt in die Räume 7 bzw« 7¹ und wird in diesem unter geringem Druckaufbau vorläufig angesammelt. Infolge:'.des geringen Druckgefälles zwischen den Räumen 7 -bzw. 7¹ und der Entlüftungskammer 3 sowie der demgegenüber hohen Druckbelastung der Membrane 10 vom auf ihr andererseits auflastenden Staudruck vermag keine Luft von den Räumen 7 bzw. 7¹ zur Entlüftungskammer 3 oder umgekehrt zwischen der Membrane 10 und der Stirnfläche der die Entluftungskammer 3 begrenzenden Gehäusewandungen 8 hindurchzusickern. Es ist somit ausgeschlossen, daß Druckluft aus der Entluftungskammer 2 in die Entlüftungskammer 3 eindringt,, in dieser einen Druckaufbau bewirkt und somit evtl. zu Funlct ions störungen der Druckluftanlage führt.

Sobald der Druck in der Entlüftungskammer 2 und damit auch der Staudruck annähernd auf den geringen, in der Entluftungskammer 3 herrschenden Luftdruck abgesenkt ist, vermag der in der Entlüftungskammer 3 anstehende Luftdruck ebenfalls die Membrane 10 von der Stufe 6' der Gehäusewandung 6 abzuheben und durch den Raum zwischen Membrane 10 und Abdeckhaube 12 hindurch zur Atmosphäre zu entweichen. Auch während dieses Vorganges kann in keiner der beiden Entlüftungskammern 2 oder 3 ein Druckaufbau durch die aus der jeweils anderen Entlüftungskammer abströmende Luft erfolgen. Sollte in einem der Räume 7 oder 7¹ Überdruck entstanden sein, so wird dieser eben-

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falls durch Abklappen der Membrane IO in die Atmosphäre entleert,sobald im Raum zwischen der Membrane 10 und der Abdeckhaube 12 der Staudruck auf die Höhe dieses Überdruckes abgebaut ist. Die beiden Entlüftungskammern 2 und 3 werden nunmehr bis auf Atmosphärendruck entlüftet und sodann legt sich der Handbereich der Membrane unter der Eigenspannung der"Membrane 10 wieder auf die Stufe 6¹ auf, der Entlüftungsvorgang ist beendet und das Entlüftungsventil ist wieder geschlossen.

Die Abdeckhaube 12 schützt das Entlüftungsventil , insbesondere die Membrane 10 gut vor Spritzwasser und auch in den Eingspalt zwischen der Außenfläche 15 u^-cL dem Ansatz 16 vermag von Seiten des Gehäuses 1 her kaum Schmutz einzudringen. Bei Druckwass erbe Has t,ung des Entlüftungsventils strömt das Druckwasser gleichmäßig durch den erwähnten Ringspalt in den Raum zwischen Membrane 10 und Abdeckhaube 12 ein und belastet die Membrane 10 in Andrückrichtung an die Stufe 6¹ der Gehäusewandung 6. Das Druckwasser unterstützt somit die Dichtkraft des Entlüftungsventils und kann infolgedessen nicht in die Entlüftungskammern 2 oder 3 eindringen. Dabei ist es vorteilhaft, daß die Stirnflächen der Gehäusetrennwände 8 die Membrane 10 unterstützen, so daß deren Einknicken unter der Druckwasserbelastung erschwert ist. Es hat sich gezeigt, daß infolge dieses vorteilhaften Zusammenwirkens der Einzelteile des Entlüftungsventils dieses einerseits einem Wasserdruck von bis zu 30 bar zu widerstehen vermag, andererseits jedoch bereits bei einem Überdruck von 0,1 bar in den Entlüftungskammern 2 oder 3 - natürlich bei Fehlen einer Druckwasserbelastung - öffnet.

In Abänderung vom dargestellten Ausführungsbeispiel kann das Entlüftungsventil selbstverständlich mit mehr als zwei Entlüftungskammern, beispielsweise 3 oder 4-Entlüftungskammern versehen werden, deren jede einer ge-

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sonderten Entlüftung der Druckluftanlage zugeordnet werden kann. Auch dabei ist es zweckmäßig, zwischen die einzelnen Entlüftungskammern abgeschlossene Bäume zwischenzuordnen und den Stützteller mit die eventuell höheren Entlüftungsdruck führenden Entlüftungskammern begrenzenden Gehäusetrennwände überdeckenden Armansätzeh zu versehen. -

Bei Yerzicht auf eine besondere Sicherung.gegen das Überströmen von Luft aus einer in eine andere Entlüftungskammer kann auf das Zwischenordnen eines abgeschlossenen Raumes zwischen diesen Entlüftungskammern verzichtet werden.

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Claims

Mür-chen, den 13.8./1976

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Patentansprüche

)Hembran-Entlüftungsventil für'Druckluftanlagen insbesondere von Fahrzeugen, mit"einer Membrane aus elastischem Werkstoff, die in ihrem mittleren Bereich gehäusefest eingespannt ist, mit ihrem sich vom mittleren bis zum Eandbereich erstreckenden Eingabschnitt eine Entlüftungskammer abdeckt und mit.ihrem Eandbereich entgegengesetzt zur Entlüftungskammer abhebbar auf einer die Entlüftungskammer radial außen begrenzenden ringförmigen Gehäusewandung dicht aufliegt, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest zwei kreisausschnittartige Entlüftungskammern (2,3)mit gemeinsamen, zur Membran (10) koaxialem Kreismittelpunkt (M) vorgesehen sind, zwischen welchen sich radiale- Gehäusewandungen (8) befinden, auf deren Stirnfläche die -- Membrane (10) sich mit ihrem Bingabschnitt (10¹) dicht aufzulegen vermag.
2. Membran-Entlüftungsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß^s:zwxschen zwei benachbarten Entlüftungskammern (2,3) Jeweils zwei Gehäusetrennwände (8) befinden, welche' einen im wesentlichen ebenfalls kreisausschnittartigen, abgeschlossenen Baum (.7*7') begrenzen. ;
3. Membran-Entlüftungsventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der den Entlüftungskammern (2,3) abgewandten Seite auf der Membrane (10) ein sich.radial bis in deren mittleren Eingabschnitt (10·) erstreckender Stützteller (11) aufliegt, welcher die Stirnflächen zumindest zweier eine Entlüftungskammer (2) begrenzender Gehäusetrennwände (8) überdeckende, radial bis zur Gehäusewandung (6) auskragende Armansätze (13) aufweist.

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4. Membran-Entlüftungsventil nach Anspruch 3j dadurch gekennzeichnet, daß die Membrane (10) auf der den Entlüftungskammern (2,3) abgewandten Seite mit axialem Abstand von einer Abdeckhaube (12) überdeckt ist, deren Rand die Gehäusewandung (6) übergreift, wobei sich zwischen dem Rand der Abdeckhaube und der Gehäusewandung ein Ringspalt befindet.
5. Membran-Entlüftungsventil nach Anspruch" 4-, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand der Abdeckhaube (12) einen zylindrischen, in Richtung zu den Entlüftungskammern (2,3) vorspringenden Ansatz (16) bildet, der eine zylindrische Außenfläche (15) der Gehäusewandung (6) mit radialem Abstand umgreift.
6. Membran-Entlüftungsventil nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, daß die Membrane (10), der Stütz-

_ teller (11) und die Abdeckhaube (12) an einem gemeinsamen, zentrischen Gehäusebolzen (9) befestigt sind.

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