DE4331515C2

DE4331515C2 - Pilot operated shut-off valve with backflow preventer

Info

Publication number: DE4331515C2
Application number: DE19934331515
Authority: DE
Inventors: Harald Boeke; Manfred Koepl
Original assignee: BUERKERT GmbH; Marconi Commerce Systems GmbH and Co KG; Buerkert Werke GmbH and Co KG
Current assignee: Buerkert & Co Werk Ingelfingen 74653 Ingelfi GmbH
Priority date: 1993-09-16
Filing date: 1993-09-16
Publication date: 2002-07-18
Anticipated expiration: 2013-09-17
Also published as: DE4331515A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein vorgesteuertes Absperr ventil in Hubkolbenbauart mit einseitig federbelastetem Ventilteller und einem Rückflußverhinderer in Form eines Rückschlagventils.The invention relates to a pilot operated shut-off Reciprocating valve type with spring-loaded on one side Valve plate and a backflow preventer in the form of a Check valve.

Aus der DE 34 05 840 A1 ist ein vorgesteuertes Absperrven til mit einem Hauptventil und einem Steuerventil bekannt. Der Schließkörper des Hauptventils weist eine blendenartige Öffnung auf, die einen Medienfluß zwischen dem Einlaß und einem hinter dem Schließkörper des Hauptventils gelegenen Steuerraum in beiden Fließrichtungen erlaubt.DE 34 05 840 A1 describes a pilot-operated shut-off valve til known with a main valve and a control valve. The closing body of the main valve has an aperture-like Opening on which a media flow between the inlet and one behind the closing body of the main valve Control room allowed in both flow directions.

Aus der DE-OS 14 50 477 ist eine Drosseleinrichtung be kannt, die einen gedrosselten Medienfluß zwischen zwei in einem Druckbegrenzungsventil ausgebildeten Räumen erlaubt. Die Drosseleinrichtung weist ein Schließglied auf, das bei erhöhtem Druck in einem der beiden Räume angehoben wird, so daß kurzzeitig, bis zum Abbau des Überdrucks, ein größerer Medienfluß zwischen den beiden Räumen erlaubt ist.From DE-OS 14 50 477 a throttle device be knows that a throttled media flow between two in spaces designed for a pressure relief valve. The throttle device has a closing member, which at increased pressure in one of the two rooms is raised, so that for a short time, until the overpressure is released, a larger one Media flow between the two rooms is allowed.

Aus der DE 19 00 447 U ist ein Magnetventil gezeigt, bei dem mittels einer an einer Membran angeordneten Klappe der Schließvorgang bzw. der Öffnungsvorgang des Ventils ge dämpft werden kann.A solenoid valve is shown in DE 19 00 447 U, at which by means of a flap arranged on a membrane Closing process or the opening process of the valve ge can be dampened.

Ein Ventil mit einem einseitig federbelasteten Schließkör per nach der DE 35 44 389 A1 ist als vorgesteuertes Druckbegrenzungsventil ausgebildet, das von einer zu einem Ver braucher führenden Pumpenleitung abzweigt. Überschreitet der Druck in der Pumpenleitung einen vorgegebenen Öffnungs druck, wird der Schließkörper des Druckbegrenzungsventils von seinem Ventilsitz abgehoben. Überschüssiges Druckmittel strömt über eine Rücklaufleitung in den Tank ab, in die auch eine vom Ventilsitz des Vorsteuerventils abzweigende Steuerleitung einmündet.A valve with a spring-loaded closing body per according to DE 35 44 389 A1 is a pilot operated pressure relief valve trained that from one to a ver branches leading user pump line. exceeds the pressure in the pump line has a predetermined opening pressure, the closing body of the pressure relief valve lifted from its valve seat. Excess pressure medium flows through a return line into the tank, into which also one that branches off from the valve seat of the pilot valve Control line opens.

Mit dieser bekannten Ventilbauart ist ein Absperren bzw. Zuschalten eines strömenden Mediums bestimmungsgemäß nicht möglich. Hierfür vorgesehene Absperr- oder Abschaltventile unterliegen jedoch dann einer besonders großen hydrauli schen Belastung, wenn die Schaltstöße abrupt erfolgen und das Abschalten des Durchflusses zu einem Rückstau führt. Überschreiten hierbei auftretende Druckspitzen den Öff nungsdruck des Schließkörpers, wird dieser von seinem Ven tilsitz abgehoben und der Rückstau überträgt sich in den Eintrittskanal des Absperrventils bis eventuell in der Zu flußleitung zum Absperrventil eingebauten Rückflußverhinde rern.With this known valve type, a shut-off or Not intended to switch on a flowing medium possible. Shut-off or shut-off valves provided for this However, they are subject to a particularly large hydraulic system load when the switching shocks occur abruptly and switching off the flow leads to a backflow. If pressure peaks occur during this, the opening pressure of the closing body, this is from its Ven lifted off the seat and the backwater is transferred to the Inlet of the shut-off valve until possibly in the closed flow line to shut-off valve built-in backflow preventer HEADPHONES.

Bei der Strömung von flüssigen Medien, die der Verbrauchs messung unterliegen, wie beispielsweise der beim Tanken von Kraftfahrzeugen in Tankstellen abgegebene Kraftstoff, muß ein Zurückfließen des bereits für den Verbrauch und die Abrechnung gemessenen Kraftstoffs infolge Rückstau beim Abschalten des Absperrventils unbedingt vermieden werden, da anderenfalls das Meßergebnis verfälscht werden würde.With the flow of liquid media, the consumption subject to measurement, such as when refueling Fuel delivered to motor vehicles at petrol stations must a backflow of the already for consumption and the Billing of measured fuel due to back pressure at Switching off the shut-off valve must be avoided, otherwise the measurement result would be falsified.

Bei Kraftfahrzeug-Tankstellen werden zu diesem Zweck Rück flußverhinderer in Form von Rückschlagventilen in der Zu führleitung zum Absperrventil und dadurch mit einigem Ab stand zu diesem eingefügt.For this purpose, at motor vehicle filling stations flow preventers in the form of check valves in the zu Guide line to the shut-off valve and thus with some Ab was added to this.

Es ist Aufgabe der Erfindung, bei einem vorgesteuerten Ab sperrventil der eingangs genannten Art den Rückflußverhin derer in das Hauptventil zum Abschalten und Freigeben des Kraftstoffdurchflusses zu integrieren. It is an object of the invention in a pilot-controlled Ab check valve of the type mentioned the Rückflußverhin which in the main valve to switch off and release the Integrate fuel flow.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeichnen den Teil des Anspruches 1 angegebenen Merkmalen gelöst.According to the invention, this object is characterized by the solved the part of claim 1 specified features.

Druckspitzen und Rückstau beim Abschalten des Absperrventils am Ende eines Tankvorgangs übertragen sich dadurch nicht un mittelbar auf die Vorderseite des Hubkolbens, sondern über den zweckmäßigerweise als Steuerkanal ausgebildeten Verbin dungsweg zum Bewegungsraum des Hubkolbens auf dessen Rück seite. Durch die dort vorgesehenen Ventilelemente, die bei Rückstau die Ausgleichsöffnungen sofort absperren, wird ein Zurückfließen des bereits gemessenen Kraftstoffes über den Eintrittskanal des Ventils verhindert.Pressure peaks and back pressure when the shut-off valve is switched off at the end of a refueling process, this does not transfer un indirectly to the front of the piston, but over the connector expediently designed as a control channel way to the movement space of the reciprocating piston on its back page. Through the valve elements provided there, which at Blocking the backflow openings immediately will turn on Back flow of the already measured fuel over the Valve inlet channel prevented.

Vorzugsweise mündet der Steuerkanal in einer Stufenbohrung zwischen Bewegungsraum und Ventilbohrung des Vorsteuerven tils ein, und zwar oberhalb des als Ventilsitz für den Ven tilkörper des Vorsteuerventils wirksamen Stufenabsatzes. Bei unzulässigem Druckanstieg infolge Rückstaus wird dieser Ventilkörper in der Stufenbohrung von seinem Sitz abgehoben, wodurch die rückgestaute Flüssigkeit in den Bewegungsraum ge langt und die Ventilelemente an den Ausgleichsöffnungen schließt.The control channel preferably opens into a stepped bore between movement space and valve bore of the pilot valve tils, above the valve seat for the Ven valve body of the pilot valve effective step heel. In the event of an impermissible increase in pressure as a result of a back pressure, this will occur Valve body lifted from its seat in the stepped bore, which causes the backflow of liquid into the movement area reaches and closes the valve elements at the compensation openings.

Die Ventilelemente können beliebig ausgebildet sein, beispiels weise als Rückschlagklappe, welche die Ausgleichsöffnungen ge gen die Kolbenrückseite bei Rückstau schließt, oder als Kugel- Rückschlagventile in jeder Ausgleichsöffnung.The valve elements can be of any design, for example as a check valve, which ge the compensation openings the piston back closes when there is a back pressure, or as a spherical Check valves in each equalization opening.

Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels für ein in Tankstellen- Zapfsäulen einsetzbares Abschaltventil näher erläutert; in der Zeichnung zeigtThe invention is based on one in the drawing illustrated embodiment for a petrol station Dispenser valve that can be used is explained in more detail; shows in the drawing

Bild 1 einen Axialschnitt durch das Ventil nach der Erfindung; Figure 1 shows an axial section through the valve according to the invention;

Bild 2 einen Axialschnitt durch das Ventil im vergrößerten Maßstab im Bereich des Ventiltellers, - Figure 2 shows an axial section through the valve on an enlarged scale in the area of the valve plate,

Bild 3 einen teilweisen Schnitt durch den Ventilteller in einer abgewandelten Ausführungsform des Rückschlagventils. Figure 3 is a partial section through the valve plate in a modified embodiment of the check valve.

Das vorgesteuerte Absperrventil besteht im wesentlichen aus einem Hauptventilkörper 1 mit einem Zylinderraum für einen axial verschiebbaren Ventilteller 3, der durch eine sich orts fest abstützende Druckfeder 21 gegen den Rand eines einen Austrittskanal 4 teilweise umgebenden Rohrstutzen 22 an drückbar ist. Der Rohrstutzen 22 begrenzt im Innern des Zylinderraums einen Ringkanal 5, in den senkrecht zum Aus trittskanal 4 ein Eintrittskanal 23 einmündet. Bei auf sitzendem Ventilteller 3 schließt die Oberkante des Rohr stutzens 22 den Austrittskanal 4 vom Eintrittskanal 23 ab. The pilot operated shut-off valve consists essentially of a main valve body 1 with a cylinder space for an axially displaceable valve plate 3 , which can be pressed against the edge of a pipe socket 22 partially surrounding an outlet duct 4 by a compression spring 21 which is fixed in place. The pipe socket 22 delimits an annular channel 5 in the interior of the cylinder chamber, into which an inlet channel 23 opens perpendicularly to the outlet channel 4 . When seated on the valve plate 3 , the upper edge of the pipe socket 22 closes the outlet channel 4 from the inlet channel 23 .

Auf der Rückseite des Ventiltellers 3 weist der Zylinder raum einen Bewegungsraum 10 auf, der auch die Druckfeder 21 aufnimmt. Koaxial zum Austrittskanal 4 führt auf der Rückseite des Ventiltellers 3 vom Bewegungsraum 10 eine Stufenbohrung 24 zum Gehäuse eines als Elektromagnetven til 6 ausgebildeten Vorsteuer- oder Pilotventils 2. Der Stufenabsatz der Stufenbohrung 24 bildet einen Ventilsitz für einen kegelförmigen Ventilkörper 25, der fest mit einem Ventilstößel 8 des Vorsteuerventils 2 verbunden ist. Der Ventilstößel 8 bildet somit den Anker für einen Elektro magneten 7 des Elektromagnetventils 6. Elektrische Zu leitungen für die Magnetwicklung führen zu einem im Rand griff der Zapfpistole einer in der Zeichnung nicht darge stellten Zapfsäule einer Kraftfahrzeugtankstelle beim Ein leiten und Beenden eines Tankvorgangs betätigbaren elektri schen Schalter.On the back of the valve plate 3 , the cylinder space has a movement space 10 , which also receives the compression spring 21 . Coaxial to the outlet channel 4 leads on the back of the valve plate 3 from the movement space 10, a stepped bore 24 to the housing of a valve 6 designed as an electromagnetic valve or pilot valve. 2 The stepped shoulder of the stepped bore 24 forms a valve seat for a conical valve body 25 , which is firmly connected to a valve tappet 8 of the pilot valve 2 . The valve lifter 8 thus forms the armature for an electric magnet 7 of the electromagnetic valve 6 . Electrical leads to the magnetic winding lead to a handle in the edge of the fuel nozzle of a fuel pump, not shown in the drawing, of a motor vehicle filling station when initiating and stopping a refueling operation, an electrical switch.

Zwischen dem Austrittskanal 4 und der Stufenbohrung 24 besteht eine Verbindung über einen Steuerkanal 9, wobei dieser in der Stufenbohrung 24 in einer solchen Höhe ein mündet, daß der Ventilkörper 25 auch in seiner vom zuge hörigen Ventilsitz abgehobenen Position einen Durchfluß zum Ankerraum unterbindet.Between the outlet channel 4 and the stepped bore 24 there is a connection via a control channel 9 , which opens into the stepped bore 24 at such a height that the valve body 25 also prevents flow to the armature chamber in its position lifted from the associated valve seat.

Der Ventilteller 3 wird axial von mehreren Ausgleichsöff nungen 11 durchsetzt, die den Ringkanal 5 mit dem Bewe gungsraum 10 verbinden. Auf der Rückseite des Ventiltel lers 3 ist nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 jeweils eine die Ausgleichsöffnungen 11 beim Rückstrom abdichtende überdeckende Rückschlagklappe 12 angeordnet, beispiels weise nach oben hochklappend oder hochschwenkbar einge spannt. Hierdurch wird eine Strömung durch die Ausgleichs öffnungen 11 in Richtung des Bewegungsraums 10 ermöglicht, jedoch in umgekehrter Richtung ein Rückstrom unterbunden. The valve plate 3 is axially penetrated by a plurality of compensation openings 11 which connect the annular channel 5 to the movement space 10 . On the back of the Ventiltel lers 3 is arranged according to the embodiment of FIG. 2, each of the compensating openings 11 at the backflow sealing overlapping check valve 12 , for example, upwards or swung up clamped. This allows a flow through the equalizing openings 11 in the direction of the movement space 10 , but prevents reverse flow in the reverse direction.

Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 3 sind statt dessen die Ausgleichsöffnungen 11 an ihrem unteren Ende jeweils mit einer kegelförmigen Ventilsitzfläche versehen, auf der als Kugeln ausgebildete Ventilelemente 13 aufsitzen, die von einer Druckfeder 26 gegen die Ventilsitzfläche gedrückt werden.In the embodiment of FIG. 3, the compensating openings 11 are instead provided at their lower ends with a conical valve seat surface on which seated valve elements 13 are seated, which are pressed by a compression spring 26 against the valve seat surface.

Die Wirkungsweise des Absperrventils mit Rückflußverhinderer ist folgende.The operation of the shut-off valve with backflow preventer is the following.

Im geschlossenen Zustand herrschen im ganzen Ventil die gleichen Druckverhältnisse, d. h. der über den Eintritts kanal 23 kommende Eingangsdruck wirkt annähernd gleich stark auf die untere Kolbenfläche des Ventiltellers 3 und über die Ausgleichsöffnungen 11 auch auf die obere Kolbenfläche. Die gleichen Druckverhältnisse stehen am Ventilstößel 8 des Vorsteuerventils 2 an. Der Eingangs druck im Eintrittskanal 23 liegt jedoch unterhalb des Öff nungsdrucks des Vorsteuerventils 2. Der Ventilkörper 25 des Vorsteuerventils 2 hält dadurch die Stufenbohrung 24 verschlossen, so daß der Steuerkanal 9 drucklos ist.In the closed state, the same pressure conditions prevail in the entire valve, ie the inlet pressure coming via the inlet channel 23 acts approximately equally strongly on the lower piston surface of the valve plate 3 and on the compensating openings 11 also on the upper piston surface. The same pressure conditions are applied to the valve lifter 8 of the pilot valve 2 . The input pressure in the inlet channel 23 , however, is below the opening pressure of the pilot valve 2 . The valve body 25 of the pilot valve 2 thereby keeps the stepped bore 24 closed, so that the control channel 9 is depressurized.

Wird ein Tankvorgang durch Betätigen des üblicherweise an der Zapfpistole angelenkten Hebels eingeleitet, wird im Elektromagnet 7 ein Stromstoß induziert, wodurch der Ven tilstößel 8 angehoben und das Vorsteuerventil 2 geöff net wird. Hierbei hebt der Ventilkörper 25 vom Ventilsitz in der Stufenbohrung 24 ab, wodurch der Bewegungsraum 10 entlastet, der Ventilteller 3 durch den Vordruck im Ring kanal 5 angehoben und der Eintrittskanal 23 zum Austritts kanal 4 geöffnet wird. If a fueling process is initiated by actuating the lever which is usually articulated on the fuel nozzle, a current surge is induced in the electromagnet 7, as a result of which the valve tappet 8 is raised and the pilot valve 2 is opened. Here, the valve body 25 lifts off the valve seat in the stepped bore 24 , which relieves the movement space 10 , the valve plate 3 is raised by the admission pressure in the ring channel 5 and the inlet channel 23 to the outlet channel 4 is opened.

Wird am Ende des Tankvorgangs durch Loslassen des Bedie nungshebels an der Zapfpistole die Stromzufuhr zum Elek tromagneten 7 abgeschaltet, fällt auch der Ventilstößel 8 des Vorsteuerventils 2 ab und verschließt die Stufenboh rung 24 durch den dann aufsitzenden Ventilkörper 25. Der beim Schließen des Absperrventils hervorgerufene Rückstau im Austrittskanal 4 überträgt sich über den Steuerkanal 9 auf den Bewegungsraum 10 und schließt die Rückschlagklap pen 12 an den Ausgleichsöffnungen 11 bzw. bewegt die Kugeln 13 in den Ausgleichsöffnungen 11 in Richtung des Ringkanals 5. Ein Rückstrom im Eintrittskanal 23 wird hierdurch völlig unterbunden.If the power supply to the electromagnet 7 is switched off by releasing the operating lever on the fuel nozzle at the end of the refueling operation, the valve lifter 8 of the pilot valve 2 also drops and closes the stepped bore 24 by the valve body 25 that then sits on it. The back pressure caused in the outlet channel 4 when the shut-off valve closes is transferred via the control channel 9 to the movement space 10 and closes the check valve 12 at the equalization openings 11 or moves the balls 13 in the equalization openings 11 in the direction of the annular channel 5 . A backflow in the inlet channel 23 is thereby completely prevented.

Claims

1. Pilot operated shut-off valve in the reciprocating piston type with a spring-loaded valve plate and a non-return valve in the form of a non-return valve, characterized in that the valve plate ( 3 ) designed as a piston is combined with the non-return valve in such a way that compensation openings ( 11 ) are provided in the stroke direction. which can be closed on the piston rear side in a movement space ( 10 ) connected to the outlet channel ( 4 ) by valve elements ( 12 , 13 ).

2. Shut-off valve according to claim 1, characterized in that the exit channel ( 4 ) with the movement space ( 10 ) on the piston rear side via a in the housing of the main valve body ( 1 ) extending control channel ( 9 ) is connected.

3. Shut-off valve according to claim 1, characterized in that the movement space ( 10 ) with a valve body ( 25 ) of the pilot valve ( 2 ) is connected via a stepped bore ( 24 ).

4. Shut-off valve according to claim 2, characterized in that the control channel ( 9 ) in the stepped bore ( 24 ) opens above the valve seat for the Ventilkör by ( 25 ) of the pilot valve ( 2 ) effective step sales.

5. Shut-off valve according to claim 1, characterized in that the pilot valve ( 2 ) is designed as a solenoid valve ( 6 ), the solenoid ( 7 ) of which is connected via electrical feed lines to an electrical switch which can be actuated manually when a motor vehicle is refueling.

6. Shut-off valve according to claim 1, characterized in that the valve elements as the compensating openings ( 11 ) covering check valves ( 12 ) are formed.

7. Shut-off valve according to claim 6, characterized in that the return flaps ( 12 ) are clamped upwards or swung up at the back of the valve plate ( 3 ).

8. Shut-off valve according to claim 1, characterized in that the equalization openings ( 11 ) are provided at their end facing the piston underside each with a conical valve seat surface, on which valve elements designed as balls ( 13 ) are seated, opening from one in each compensation ( 11 ) supporting compression spring ( 26 ) can be pressed against the valve seat surface.