DE60123795T2

DE60123795T2 - Druckregulierender kolben mit eingebautem überdruckventil

Info

Publication number: DE60123795T2
Application number: DE60123795T
Authority: DE
Inventors: Edward John Hackettstown ALBRIGHT
Original assignee: Asco Controls LP
Current assignee: Asco Controls LP
Priority date: 2000-05-25
Filing date: 2001-05-25
Publication date: 2007-08-23
Anticipated expiration: 2021-05-26
Also published as: EP1303718A1; US20020050292A1; US6651636B1; WO2001090617A1; ATE342534T1; EP1303718A4; JP2007162705A; AU2001264975A1; US6553979B2; JP4001748B2; DE60123795D1; EP1303718B1; JP2003534507A

Description

Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft allgemein Motorventilvorrichtungen und insbesondere ein druckregulierendes Kolbenventil mit einem eingebauten Überdruckventil.
Hintergrund der Erfindung
Weil Motorhersteller die Auspuffemissionen reduzieren, ist das Durchblasen des Kurbelgehäuses, das zu der Atmosphäre entlüftet wird, zu einem größeren Beitrag zu den Gesamtemissionen geworden. Das Durchblasen des Kurbelgehäuses wird hervorgerufen, wenn Verbrennungsgase unter hohem Druck mit Ölnebel kontaminiert werden, wenn sie an den Kolbenringen vorbei in das Kurbelgehäuse geblasen werden. Um die Gesamtemissionen von Motoren weiter zu reduzieren, ist es notwendig geworden, diese Gase in das Lufteintrittssystem zu führen. In einem geschlossenen System wird dieses kontaminierte Durchblasen von dem Motorlufteintrittssystem eingesaugt.
Das Interesse an geschlossenen Kurbelgehäusen hat sowohl regulatorische als auch betriebliche Gründe. Vom 1. Januar 1998 an fordert die US Environmental Protection Agency (EPA), dass alle gasförmigen Brennstoffmotoren ein geschlossenes Kurbelgehäuse haben müssen. Während es bisher noch keine spezifischen Vorschriften für das Schließen der Kurbelgehäuse von Dieselmotoren gibt, hat der allgemeine Trend zur Reduzierung von Emissionen dazu geführt, dass die meisten Motor- und Anlagenhersteller zunehmend daran interessiert sind, ihre Kurbelgehäuse zu schließen.
In einem geschlossenen Kurbelgehäusesystem müssen Kurbelgehäuse Durchblasgase, die von Natur aus einen Anstieg des Kurbelgehäusedrucks verursachen, zurück in das Motoransaugsystem geführt werden. Übermäßige Variationen des Kurbelgehäusedrucks können Dichtungen beschädigen und einen Verlust von Öl hervorrufen. Es gibt einen großen Bedarf nach einem Druckregulator, um die Schwankung des Kurbelgehäusedrucks zu minimieren. Es gibt außerdem einen großen Bedarf nach einem Überdruckventil, um gegen Überdruck in dem Kurbelgehäuse zu schützen, der durch die Regulierungseinrichtung selbst nicht kompensiert werden kann.
Das US-Patent Nr. 4754778 offenbart ein regulierendes Ventil des Typs einer Druckentlastungsmembran, das einen Geschwindigkeitssteigerungskörper hat mit einem ringförmigen umwickelten Staurohr, das mit der vena contracta einer Strömungsbahn in Verbindung steht. Der Druck an der vena contracta wird der Membran durch eine kleine Registrieröffnung in dem Steigerungskörper mitgeteilt. Der Steigerungskörper begrenzt eine große Entlastungsöffnung, die zu dem ringförmigen Staurohr offen, jedoch normalerweise von der Membran durch eine Prallplatte abgeschlossen ist. Unter einer schnellen übermäßigen Druckbedingungen legt die Prallplatte die Entlastungsöffnung frei, und ein großer Volumenstrom zu der Membran ist frei gegeben.
WO99/06679 offenbart ein Ventil zum Aufsaugen von Gasen von einem Kurbelgehäuse (10) eines Verbrennungsmotors mit einem Körper (14, 16) einer Gasansaugleitung (32), die mit dem Innenraum (12) des Kurbelgehäuses verbunden ist, einer Gasevakuierungsleitung 8 (28), die mit einer Luftansaugleitung des Verbrennungsmotors verbunden ist, und einer Membran (18), die den Ventilkörper (14, 16) in eine innere Kammer (22) an der Kurbelgehäuseseite und eine äußere Kammer (24) unterteilt und eine Saugventilanbringung (34) hat. Diese Membran (18) öffnet oder schließt gemeinsam mit dem Saugventil (34) bei Bedarf die Gasevakuierungsleitung (28) entsprechend der Druckdifferenz zwischen den zwei Kammern (22, 24). Die Außenkammer (24) des Ventilkörpers (14, 16) ist mit der Gasansaugleitung (32) verbunden und eine Entlüftungsleitung (26) ist an der Kurbelgehäuseseite vorgesehen, wobei diese Leitung die innere Kammer (22) des Ventilkörpers (14,16) an der Kurbelgehäuseseite mit Umgebungsdruck verbindet.
US 2,826,213 betrifft ein Gassteuerventil; US 4,217,870 betrifft ein Entlüftungsventil für Kurbelgehäuse; DE 44 06 986 betrifft einen Kolbenverbrennungsmotor, und EP 0730086 betrifft einen Zyklonseparator für die Entlüftung eines Kurbelgehäuses.
Außerdem betrifft US 3,906,982 eine Druckregulatoranordnung; US 4,760,833 betrifft ein Vakuumrückschlagventil für ein Kurbelgehäuse eines Motors; und US 5,307,834 betrifft eine Kombination aus einem Gasstromsteuerregulatur und einem Überdruckventil.
Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, die Wirkungen der oben angegebenen Probleme zu beseitigen oder wenigstens zu reduzieren.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung ist in den unabhängigen Ansprüchen angegeben. Einige optionale Merkmale sind in den davon abhängigen Ansprüchen aufgeführt.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht ein Druck regulierendes Ventil zum Regulieren des Drucks in einem Kurbelgehäuse vor, das einen Körper, einen bewegbaren Kolben und ein Überdruckventil hat. Der Körper hat eine hindurchgehende Fluiddurchgangsbahn. Der bewegbare Kolben ist in dem Körper angeordnet und als Reaktion darauf einwirkende Drücke beweglich, um einen Fluidstrom durch die Fluiddurchgangsbahn einzustellen. Das Überdruckventil ist integral mit dem Kolben. Wenigstens ein Loch in dem Kolben liegt zu einer Entlastungsdurchgangsbahn bei Einwirken eines Drucks einer vorbestimmten Größe auf den Kolben hin frei.
Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht ein druckregulierendes Ventil vor, das einen oberen Körperteil, einen unteren Körperteil, einen beweglichen Kolben, einen Spulenkörper und ein Überdruckventil hat. Der obere Körperteil befindet sich in Fluidverbindung mit dem Kurbelgehäuse. Der untere Körperteil ist hinsichtlich des Fluids von dem oberen Körperteil isoliert und enthält eine Fluiddurchgangsbahn durch den unteren Körperteil, die in Verbindung mit einem Kurbelgehäuse und einer Vakuumquelle steht. Der bewegliche Kolben ist in dem oberen Körperteil angeordnet. Der Kolben ist als Reaktion auf darauf einwirkenden Druck beweglich, um einen Fluidstrom durch die Fluiddurchgangsbahn des unteren Körpers einzustellen. Der Spulenkörper ist mit dem Kolben verbunden und erstreckt sich durch den oberen Körperteil und zu dem unteren Körperteil.
Noch ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht ein Verfahren zum Regulieren des Drucks in einem Kurbelgehäuse eines Verbrennungsmotors vor. Das Verfahren enthält das Vorsehen eines Kurbelgehäuseventils, das auf Kurbelgehäusedruck anspricht, wobei Änderungen des Kurbelgehäusedrucks auf das Kurbelgehäuseventil einwirken, Einstellen einer Strömung durch das Kurbelgehäuseventil, um entsprechend den Kurbelgehäusedruck zu verändern, und Freigeben des Überdrucks in dem Kurbelgehäuse durch ein Überdruckventil, das integral mit dem Kurbelgehäuseventil ist, bei Einwirken eines Drucks einer vorbestimmten Größe.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Querschnittsdarstellung einer Ventilanordnung gemäß einem Aspekt der Erfindung.
2 ist eine Aufsicht auf die Anordnung gemäß 1.
3 ist eine Querschnittsdarstellung einer alternativen Ventilanordnung gemäß einem Aspekt der Erfindung.
4 ist eine Aufsicht auf die Anordnung gemäß 3.
5 ist eine Aufsicht auf einen Ventilkolben gemäß einem Aspekt der Erfindung.
6 ist eine Querschnittsdarstellung der Anordnung gemäß 5.
7 ist ein Detail des eingekreisten Bereichs der 6.
8 ist eine Querschnittsdarstellung einer Strömungsformeinrichtung gemäß der Erfindung.
9 ist eine Aufsicht auf die Einrichtung gemäß 8.
10 ist eine Seitenansicht eines Zapfens gemäß der Erfindung.
11 ist eine Aufsicht auf eine Entlastungsscheibenanordnung gemäß der Erfindung.
12 ist eine Querschnittsdarstellung der Entlastungsscheibe, die in 11 gezeigt ist.
13 ist eine Aufsicht auf eine Dichtungsscheibenanordnung gemäß der Erfindung.
14 ist eine Seitenansicht der Dichtungsscheibe, die in 13 gezeigt ist.
15 ist eine Querschnittsdarstellung eines Zumeßzapfens gemäß der Erfindung.
16 ist eine Querschnittsdarstellung einer alternativen Ausführungsform des Ventils gemäß der Erfindung.
17 ist eine Aufsicht auf das Ventil, das in 16 gezeigt ist.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Mit Bezug auf die Figuren und insbesondere auf 1, ist ein Druck regulierendes Ventil gemäß einer Ausführungsform der Erfindung offenbart. Das Druck regulierende Ventil kann in einer Anlage verwendet werden, die – ohne darauf beschränkt zu sein – Gasmotoren, Dieselmotoren, Generatoranlagen oder andere Kraftanlagen einschließt. Wie in 1 gezeigt ist, enthält das Druck regulierende Ventil einen Körper mit einer Fluiddurchgangsbahn, die sich hindurch erstreckt. Die Fluiddurchgangsbahn kann beispielsweise die Fluidverbindung zwischen einem Kurbelgehäuse (nicht dargestellt) und einer Vakuumquelle (nicht dargestellt) erleichtern. Bei der Ausführungsform, die in 2 gezeigt ist, enthält die Fluiddurchgangsbahn einen Einlass und einen Auslass, die im wesentlichen senkrecht zueinander angeordnet sind, jedoch ist dies nicht notwendigerweise so. In anderen Ausführungsformen, die in der vorliegenden Offenbarung in weiteren Einzelheiten später diskutiert werden, liegen der Einlass und der Auslass parallel zueinander. Es versteht sich für den Fachmann, dass zum Zwecke dieser Offenbarung der Einlass und der Auslass auf jede geeignete Weise angeordnet sein können. Bei der Ausführungsform der 1 ist die Verwendung des Druck regulierenden Ventils in einen Dieselmotor (nicht dargestellt) mit einem geschlossenen Kurbelgehäuse integriert, um reduzierte Emissionen zu ermöglichen.
An dem Körper ist eine Haube befestigt. Eine Membran, vorzugsweise eine Rollmembran, wie sie von Bellofram, Inc. erhältlich ist, ist zwischen dem Körper und der Haube angeordnet. Die Rollmembran passt in eine Nut, die in dem Körper ausgebildet ist, und bewirkt eine gasdichte Abdichtung zwischen dem Körper und der Haube. Die Haube enthält eine Entlastungsströmungsbahn, die von der Fluiddurchgangsbahn bei dem normalen Betrieb isoliert ist. Die Entlastungsströmungsdurchgangsbahn kann direkt zu der Atmosphäre führen, oder sie kann zu einer Motoransaugleitung (nicht dargestellt) zurück führen.
Eine bewegliche Kalbenanordnung ist innerhalb des Körpers und der Haube angeordnet. Die Kolbenanordnung enthält einen Kolben, der außerdem Teil eines integrierten Überdruckventils ist. Der Kolben enthält wenigstens ein Loch, beispielsweise die sechs Löcher, die gleichmäßig um den Umfang des Kolbens beabstandet sind, wie in 5 gezeigt ist. Der Kolben enthält wenigstens einen Führungs-/Anschlagarm, beispielsweise die vier Führungen/Anschläge, die um den Umfang des Kolbens gleichmäßig beabstandet sind, wie in 5 gezeigt ist, um den Kolben innerhalb der Haube zu führen und die Kolbenbewegung an einer abgewinkelten Wand der Haube zu stoppen. Der Kolben ist in näheren Einzelheiten in den 5 bis 7 gezeigt. Die Kolbenanordnung kann auch eine Strömungsformeinrichtung enthalten, die an einem Ansatz des Kolbens befestigt ist. Die Strömungsformeinrichtung ist in weiteren Einzelheiten in den 8 und 9 gezeigt. Die Strömungsformeinrichtung kann einen allgemein U-förmigen Querschnitt haben und ermöglicht eine weniger turbulente Strömung durch die Fluiddurchgangsbahn. Der gegenüberliegende Vorsprung des Kolbens ist ein Kanal bzw. ein Zapfen. Der Zapfen ist in Einzelheiten in 10 gezeigt und enthält einen Schalt mit einem erhabenen Abschnitt (Abschnitte), um die Befestigung an dem Kolben zu erleichtern. Der Kopf des Zapfens hält ein erstes Ende eines Vorspannelementes, wie einer konischen Feder. Die konische Feder hat ein zweites Ende, die an der Entlastungsscheibe anliegt. Die Entlastungsscheibe ist in Einzelheiten in den 11 und 12 gezeigt und enthält ein Loch, um den Kolbenkanal aufzunehmen, und enthält ferner eine Nut, in die ein zweites Ende der konischen Feder passt. Die Entlastungsscheibe kann RytonR-4XT enthalten, ohne darauf beschränkt zu sein.
Zwischen der Entlastungsscheibe und dem Kolben befindet sich eine Dichtungsscheibe. Die Dichtungsscheibe ist in den 13 und 14 gezeigt und enthält ein Loch, das auch den Kolbenkanal aufnimmt. Die Dichtungsscheibe kann ein Buna-N Copolymer mit Durometerhärte enthalten, ohne darauf beschränkt zu sein. Die Dichtungsscheibe ist zwischen dem Kolben und der Entlastungsscheibe durch eine Kraft eingelegt, die von der konischen Feder ausgeübt wird. Die Dichtungsscheibe dichtet die Löcher in dem Kolben ab. Wenn eine ausreichend große vorbestimmte Kraft auf die Dichtungsscheibe vom inneren des Körpers ausgeübt wird, kann die Kraft der konischen Feder übertroffen werden, so dass eine Fluidverbindung zwischen der Fluiddurchgangsbahn und der Entlastungsströmungsdurchgangsbahn gebildet ist.
Der Körper enthält gegenüberliegende Innenwände, die Teile der Fluidströmungsdurchgangsbahn sind. Erste Enden der inneren Wände bewirken jeweils eine Grenze für die Bewegung des Kolbens innerhalb des Körpers. In 1 ist der Kolben in der vollständig offenen Position gezeigt, mit Führungs-/Anschlagarmen, die an der abgewinkelten Wand der Haube anliegen. Der Kolben kann auch zwischen der in 1 gezeigten Position und einer Position bewegt werden, in der der Kolben an Enden anliegt, wodurch die Fluidverbindung zwischen dem Einlass und dem Auslass der Fluidströmungsdurchgangsbahn geschlossen ist. Ein Vorspannelement, beispielsweise eine Schraubenkompressionsfeder, die sich zwischen dem Kolben und dem Körper erstreckt, spannt den Kolben in eine offene Position vor, wie sie oben beschrieben ist, wobei die Führungs-/Anschlagarme des Kolbens an der abgewinkelten Wand der Haube anliegen. Ein Druck, positiv oder negativ, der beispielsweise von dem Kurbelgehäuse oder der Vakuumquelle (nicht dargestellt) übertragen wird, kann die Kraft übertreffen, die die Schraubenkompessionsfeder ausübt, um den Kolben in die Position zu bewegen, die in 1 gezeigt ist, oder in jede Position zwischen der geschlossenen Position und der vollständig offenen Position der 1. Die Rollmembran dichtet den Ringraum zwischen dem Kolben und der Haube (in der vollständig offenen Position, wie 1 zeigt) oder dem Körper (in der geschlossenen Position), oder der Haube und dem Körper ab.
Die Arbeitsweise des Druck regulierenden Ventils wird nachfolgend beschrieben. Das Druck regulierende Ventil kann beispielsweise in einem Dieselmotor angeordnet sein, der ein geschlossenes Kurbelgehäuse (nicht dargestellt) hat. Wenn der Dieselmotor läuft, tritt ein gewisses Durchblasen auf und hat zwangsläufig zur Folge, dass der Druck in dem geschlossenen Kurbelgehäuse ansteigt. Es ist wünschenswert, den Druck in dem Kurbelgehäuse aus Gründen zu regulieren, die in dem Abschnitt über den Hintergrund diskutiert sind. Da die Kraft auf den Kolben infolge des Kurbelgehäusedrucks und der Schraubenkompressionsfeder relativ zu der auf den Kolben aus der Vakuumquelle einwirkenden Kraft variiert, bewegt sich der Kolben vorteilhafterweise entweder zu der Haube oder den Enden des Körpers. Wenn dies geschieht, ändert sich ein Spalt zwischen den Enden und dem Kolben entsprechend und reguliert die Strömung an der Strömungsformeinrichtung vorbei und durch die Fluiddurchgangsbahn, womit der Kurbelgehäusedruck reguliert wird. Damit stellt sich der Kolben selbst ein relativ zu den auf ihn aufgebrachten Kräften durch den Kurbelgehäusedruck, die Vakuumquelle und die Schraubenkompressionsfeder, um einen im wesentlichen konstanten Druck in dem Kurbelgehäuse aufrecht zu erhalten. In dem Fall, in dem der Kurbelgehäusedruck den Bereich übersteigt, in dem das Druck regulierende Ventil arbeiten soll, öffnet das integrale Überdruckventil, d.h. eine Fluidverbindung zwischen der Fluidströmungsdurchsgangsbahn und der Entlastungsströmungsdurchgangsbahn wird durch Löcher des Kolbens hervorgerufen. Die Abdichtung zwischen den Löchern und der Dichtungsscheibe wird aufgehoben, da der Druck auf den Kolben soweit ansteigt, dass die Kraft auf die Entlastungsscheibe, die von der konischen Feder ausgeübt wird, übertroffen wird.
Eine zweite Ausführungsform der Erfindung ist auf ähnliche Weise in den 3, 4 und 15 offenbart. In der in diesen Figuren gezeigten Ausführform sind alle die Komponenten, die in 1 gezeigt sind, bei dem Druck regulierenden Ventil vorgesehen, jedoch enthält diese zweite Ausführungsform einige Modifikationen. Der Körper des Druck regulierenden Ventils enthält einen oberen Teil und einen unteren Teil. Der untere Teil enthält eine Fluiddurchgangsbahn mit einem Einlass und einem Auslass, die im wesentlichen parallel zueinander liegen. Die Fluiddurchgangsbahn kann beispielsweise die Fluidverbindung zwischen einem Kurbelgehäuse (nicht gezeigt) und einer Vakuumquelle (nicht gezeigt) erleichtern. Es versteht sich für den Fachmann des Gebietes im Hinblick auf diese Offenbarung, dass die Anordnung des Einlasses und des Auslasses so getroffen werden kann, wie dies erforderlich ist, um zu den Motorparametern zu passen. Der obere Teil enthält eine Fluiddurchgangsbahn mit einem Einlass. Der Einlass kann beispielsweise die Fluidverbindung zwischen einem Kurbelgehäuse und einer Fluiddurchgangsbahn erleichtern. Eine Strömungsformeinrichtung ist in dem unteren Körper angeordnet, um turbulente Strömungseigenschaften zu reduzieren. Bei der in 3 dargestellten Ausführungsform hat die Strömungsformeinrichtung allgemein eine U-Form, sie kann jedoch auch gerade oder auf andere Weise eingestellt sein. Es ist nicht erforderlich, dass dem Kolben eine zusätzliche Strömungsformeinrichtung hinzugefügt wird. Das Fehlen einer zusätzlichen Strömungsformeinrichtung kann toleriert werden, weil in der Ausführungsform, die in den 3, 4 und 15 gezeigt ist, keine Fluidverbindung zwischen dem oberen Teil und dem unteren Teil besteht, wie es für die Ausführungsform der Fall sein kann, die 1 zeigt. Bei dieser Ausführungsform kann der Zumessspulenkörper in dem unteren Körper an die Stelle der Strömungsformeinrichtung des Ventils treten, die in 1 gezeigt ist.
Das Druck regulierende Ventil, das in 3 gezeigt ist, enthält ferner einen Zumessspulenkörper, der an einem ersten Ende an dem Kolben befestigt ist und sich durch den oberen Körper und in den unteren Körper erstreckt, wo er durch Strömungsöffnungen verläuft, die den Einlass von dem Auslass trennen. Wenn sich der Zumessspulenkörper mit der Kolbenanordnung bewegt, öffnen und schließen die Strömungsöffnungen. Der Zumessspulenkörper ist in Einzelheiten in 15 gezeigt und enthält einen Schaft mit einer Nut, um die Befestigung des ersten Endes an dem Kolben zu erleichtern. Der Hauptkörper des Zumessspulenkörpers kann einen Schlitz oder Schlitze haben, um die Masse zu reduzieren. Bei einigen Ausführungsformen gibt es vier Rippen, die die Wanddicke gleichmäßig für das Gießen halten und die Masse des Zumessspulenkörpers reduzieren. Der Hauptkörper kann einen Kanal enthalten, um eine Fluidverbindung zwischen dem Einlass und dem Auslass zu ermöglichen und die abgeschrägten Bereiche des Zumessspulenkörpers zu verbinden. Der Zumessspulenkörper kann schräge Bereiche haben, um die Strömungsmenge zu regulieren, die durch die Öffnungen fließt.
Mit erneutem Bezug auf 3 dichtet ein O-Ring, der von einem O-Ringhalter in Position gehalten ist, den Ringraum zwischen dem Zumessspulenkörper und dem oberen Körper ab. Ein Spalt zwischen einem zweiten Ende des Zumessspulenkörpers und einer Strömungsöffnung in dem unteren Körper ermöglicht eine maximale Fluidströmung durch die Fluiddurchgangsbahn in der vollständig offenen Position, wie in 3 gezeigt ist. Eine Schraubendruckfeder spannt den Kolben und damit den Zumessspulenkörper in die offene Position vor, die mit schrägen Bereichen des Zumessspulenkörpers in einer Position gezeigt ist, die eine maximale Fluidströmung durch Strömungsöffnungen und damit durch die Durchgangsbahn ermöglichen.
Der Kolben, die Membran, die Überdruckventilanordnung und andere Komponenten des Druck regulierenden Ventils sind identisch mit entsprechenden Komponenten, die für das Druck regulierende Ventil beschrieben sind.
Die Arbeitsweise des Druck regulierenden Ventils ist folgendermaßen. Während des Motorbetriebs variiert der Druck des Kurbelgehäuses und der Vakuumquelle, die Kraft auf den Kolben variiert entsprechend, diese sich ändernde Kraft wird durch die Schraubenkompressionsfeder ausgeglichen, die eine Kraft in einer gleichen Größe, jedoch in entgegen gesetzter Richtung zu der Kraft ausübt, die von dem Druck des Kurbelgehäuses und der Vakuumquelle hervorgerufen wird. Wenn dies geschieht, wird der Kolben und der Zumessspulenkörper, der fest daran angebracht ist, in vorteilhafter Weise so positioniert, dass die Strömungsöffungsbereiche größer oder kleiner werden, wodurch die Fluidströmung durch die Fluidströmungsdurchgangsbahn größer oder kleiner wird. Die vergrößerte oder verringerte Strömung durch die Fluiddurchgangsbahn führt zu einem regulierten Kurbelgehäusedruck. Der Kolben und somit der Zumessspulenkörper stellen sich selbst entsprechend dem Kurbelgehäusedruck, dem Vakuumquellendruck und der Kraft ein, die von der Schraubenkompressionsfeder ausgeübt wird, um einen im wesentlichen konstanten Druck in dem Kurbelgehäuse aufrecht zu erhalten. In dem Fall, in dem der Kurbelgehäusedruck den Druckbereich übersteigt, bei dem das Druck regulierende Ventil arbeiten soll, öffnet sich die Überdruckventilanordnung vorteilhafterweise, d.h. eine Fluidverbindung zwischen der Fluidströmungsdurchgangsbahn und der Entlastungsströmungsbahn wird durch Löcher des Kolbens hervorgerufen. Die Abdichtung zwischen den Löchern und der Dichtungsscheibe wird aufgehoben, wenn der Druck auf den Kolben in ausreichender Höhe ansteigt, um die Kraft zu übersteigen, die von der konischen Feder auf die Entlastungsscheibe ausgeübt wird.
In einer alternativen Ausführungsform, die in den 16 und 17 gezeigt ist, enthält der Kolben keinen separaten einsetzbaren Zapfen oder Strömungsformeinrichtung, sondern umfasst statt dessen ein einziges Stück. Der Kolben enthält einen Kopf an einem ersten Ende, wo er die konische Feder trifft, und eine integrale Strömungsformeinrichtung an dem zweiten Ende. Diese alternative Ausführungsform enthält nicht die optionale Strömungsformeinrichtungen der anderen Ausführungsformen, jedoch sind ansonsten die Komponenten einschließlich der Arbeitsweise des Überdruckventils identisch mit der Ausführungsform, die in 1 gezeigt ist.
Bei einigen Anwendungen, sind die Drücke, bei denen die Kolben betätigbar sind, wie folgt. Die Kolben können in die offenen Positionen, die in den Figuren dargestellt sind, bei atmosphärischem Druck vorgespannt sein, und sie können proportional bei einem Druckunterschied von etwa 2 bis 10 inches Wasser schließen. Wenn der Kurbelgehäusedruck dazu neigt anzusteigen, öffnen die Kolben, bis die vollständig offene Position (gezeigt) bei einem Druck von etwa 10 Inches Wasser erreicht ist. Bei jedem Druck größer als 10 Inches Wasser öffnen die Überdruckventile und geben den überschüssigen Kurbelgehäusedruck frei. Es versteht sich für den Fachmann des Gebietes im Hinblick auf den Zweck dieser Offenbarung, dass die Druckbereiche nur beispielhaft sind und dass die Federn und Ventile so bemessen sein können, dass alle anderen Druckbereiche abgedeckt sind, wie dies erforderlich ist.

Claims

Druckregulierendes Ventil (2) zum Regulieren des Drucks in einem Kurbelgehäuse eines Verbrennungsmotors, wobei das druckregulierende Ventil umfaßt: einen Körper (4) mit einer hindurchgehenden Fluiddurchgangsbahn (6); einen bewegbaren Kolben (20), der in dem Körper angeordnet und auf darauf einwirkende Drücke hin beweglich ist, um einen Fluidstrom durch die Fluiddurchgangsbahn einzustellen; gekennzeichnet durch ein Überdruckventil (22), das integral mit dem Kolben ist, wobei wenigstens ein Loch (52) in dem Kolben zu einer Überdruckfluiddurchgangsbahn (13) hin bei Einwirkung von Druck einer vorbestimmten Höhe auf den Kolben freiliegt.
Druckregulierendes Ventil nach Anspruch 1, ferner enthaltend eine Haube (81, die die Überdruckfluiddurchlaßbahn (13) in sich enthält und mit dem Körper (4) gekoppelt ist.
Druckregulierendes Ventil nach Anspruch 2, ferner enthaltend eine Dichtung (10) zwischen der Haube und dem Körper.
Druckregulierendes Ventil nach Anspruch 3, wobei die Dichtung eine Rollmembran (10) enthält.
Druckregulierendes Ventil nach jedem vorhergehenden Anspruch, wobei die Bewegung des beweglichen Kolbens in der Lage ist, Druck zu regulieren, indem variierende Volumina des Fluids durch die Fluiddurchgangsbahn strömen.
Druckregulierendes Ventil nach jedem vorhergehenden Anspruch, ferner enthaltend eine Strömungsformeinrichtung (24), die an dem Kolben befestigt ist, um den Strom durch die Fluiddurchgangsbahn zu verändern.
Druckregulierendes Ventil nach jedem vorhergehenden Anspruch, wobei das Überdruckventil enthält: einen Zapfen (30), der in einem Kanal des Kolbens angeordnet ist; eine Dichtungsscheibe (44) nahe dem wenigstens einen Loch in dem Kolben; eine Entlastungsscheibe nahe der Dichtungsscheibe und eine Überdruckventilfeder (40), die zwischen dem Zapfen und der Entlastungsscheibe angeordnet ist und die Entlastungsscheibe und die Dichtungsscheibe in eine geschlossene, abgedichtete Position zwängt, in der das wenigstens eine Loch in dem Kolben überdeckt ist.
Druckregulierendes Ventil nach jedem vorhergehenden Anspruch, ferner enthaltend wenigstens ein Vorspannselement (64) zwischen dem Kolben und dem Körper, wobei das wenigstens eine Vorspannelement den Kolben in eine offene Position vorspannt.
Verbrennungsmotor, enthaltend das druckregulierende Ventil nach jedem der vorhergehenden Ansprüche.
Verbrennungsmotor nach Anspruch 9, wobei der Verbrennungsmotor ein Dieselmotor ist.
Anordnung aus einem druckregulierenden Ventil (2) und einem Kurbelgehäuse enthaltend: einen oberen Körperteil (105) in Fluidverbindung (107) mit einem Kurbelgehäuse; einen unteren Körperteil (103), der hinsichtlich des Fluids von dem oberen Körperteil isoliert ist und eine Fluiddurchgangsbahn (106) enthält, die in Verbindung mit einem Kurbelgehäuse und einer Vakuumquelle steht; einen beweglichen Kolben (20), der in dem oberen Körperteil angeordnet ist, wobei der Kolben als Reaktion auf einwirkenden Druck beweglich ist, um einen Fluidstrom durch die Fluiddurchgangsbahn des unteren Körpers einzustellen, gekennzeichnet durch einen Spulenkörper (110), der mit dem Kolben verbunden ist und sich durch den oberen Körperteil zu dem unteren Körperteil erstreckt, und ferner ein Überdruckventil (22), das integral mit dem Kolben ist, wobei wenigstens ein Loch (52) in dem Kolben bei Einwirkung eines Drucks einer vorbestimmten Größe auf den Kolben geöffnet werden kann.
Anordnung aus einem druckregulierenden Ventil und einem Kurbelgehäuse nach Anspruch 11, wobei das Überdruckventil enthält: einen Zapfen (30), der in einem Kanal des Kolbens angeordnet ist; eine Dichtungsscheibe (44) nahe dem wenigstens einen Loch in dem Kolben; eine Entlastungsscheibe (46) nahe der Dichtungsscheibe und eine Überdruckventilfeder (40), die zwischen dem Zapfen und der Entlastungsscheibe angeordnet ist, und die Entlastungsscheibe und die Dichtungsscheibe zu einem geschlossenen, abgedichteten Teil zwängt, der das wenigstens eine Loch in dem Kolben überdeckt.
Anordnung aus einem druckregulierenden Ventil und einem Kurbelgehäuse nach Anspruch 11 oder 12, ferner enthaltend eine Haube (8), die mit dem oberen Teil gekoppelt ist und eine Überdruckfluiddurchgangsbahn enthält.
Anordnung aus einem druckregulierenden Ventil und einem Kurbelgehäuse nach Anspruch 13, ferner enthaltend eine Dichtung (10) zwischen der Haube und dem oberen Körperteil.
Anordnung aus einem druckregulierenden Ventil und einem Kurbelgehäuse nach Anspruch 14, wobei die Dichtung eine Rollmembran (10) aufweist.
Anordnung aus einem druckregulierenden Ventil und einem Kurbelgehäuse nach jedem der Ansprüche 11 bis 15, wobei der Kolben in der Lage ist, Druck zu regulieren, indem variierende Volumina des Fluids durch die Fluiddurchgangsbahn des unteren Teils fließen können, indem die Abmessungen des Durchlaßbahnspalts zwischen dem Spulenkörper und dem unteren Körper verändert werden.
Anordnung aus einem druckregulierenden Ventil und einem Kurbelgehäuse nach jedem der Ansprüche 11 bis 16, ferner enthaltend eine Strömungsformeinrichtung (124) in dem unteren Körperteil, die den Fluidstrom durch die Fluiddurchgangsbahn des unteren Körperteils erleichtert.
Anordnung aus einem druckregulierenden Ventil und einem Kurbelgehäuse nach jedem der Ansprüche 11 bis 17, ferner enthaltend wenigstens eine Feder (164) zwischen dem Kolben und dem oberen Körperteil, wobei die wenigstens eine Feder den Kolben in eine offene Position vorspannt.
Anordnung aus einem druckregulierenden Ventil und einem Kurbelgehäuse nach jedem der Ansprüche 11 bis 18, wobei das Kurbelgehäuse Teil eines Verbrennungsmotors ist.
Anordnung aus einem druckregulierenden Ventil und einem Kurbelgehäuse nach Anspruch 19, wobei der Verbrennungsmotor ein Dieselmotor.
Verfahren zum Regulieren des Drucks in einem Kurbelgehäuse eines Verbrennungsmotors, enthaltend: Vorsehen eines Kurbelgehäuseventils, das auf Kurbelgehäusedruck anspricht, wobei Änderungen des Kurbelgehäusedrucks auf das Kurbelgehäuseventil einwirken; Einstellen einer Strömung durch das Kurbelgehäuseventil, um entsprechend den Kurbelgehäusedruck zu verändern, gekennzeichnet durch Freigeben des Überdrucks in dem Kurbelgehäuse durch ein Überdruckventil (221, das integral mit dem Kurbelgehäuseventil ist, bei Einwirken eines Drucks einer vorbestimmten Größe.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei das Kurbelgehäuseventil enthält: einen Körper mit einer Fluiddurchgangsbahn (16); einen beweglichen Kolben (20), der innerhalb des Körpers und der Haube angeordnet ist, wobei der Kolben als Reaktion auf einen darauf einwirkenden Druck beweglich ist, um einen Fluidstrom durch die Fluiddurchgangsbahn des Körpers einzustellen und ein Überdruckventil (22), das integral mit dem Kolben ist, wobei wenigstens ein Loch (52) in dem Kolben bei Einwirken eines Drucks einer vorbestimmten Größe auf den Kolben zu der Überdruckdurchgangsbahn hin freiliegt.
Verfahren nach Anspruch 22, wobei das Kurbelgehäuseventil ferner eine Haube (8) aufweist, die mit dem Körper gekoppelt ist und eine Überdruckfluiddurchgangsbahn (13) in sich enthält.