DE10111542B4

DE10111542B4 - Überströmventil für ein Flüssigkeitsfilter

Info

Publication number: DE10111542B4
Application number: DE10111542A
Authority: DE
Inventors: Franz Schmieder; Rafael Lopez; Eduardo Ramirez Hernandez; Ivan Garcia Blazquez
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2001-03-10
Filing date: 2001-03-10
Publication date: 2013-12-05
Anticipated expiration: 2021-03-11
Also published as: DE10111542A1

Abstract

Überstromventil für ein Flussigkeitsfilter, insbesondere zum Einbau in einen Filtereinsatz, mit einem Gehäuse, das in seinem Inneren einen Sitzventilkörper aufweist, der von einer im Ventilgehäuse abgestutzten Schraubenfeder gegen einen Ventilsitz gedrückt wird und dabei im Gehäuse einen Einlaß von einem Auslaß trennt, während bei einem die Kraft der Schraubenfeder übersteigenden Druck im Einlaß der Sitzventilkorper die Verbindung zum Auslaß aufsteuert und bei dem der Einlaß und der Auslaß koaxial im Gehäuse angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz im Gehäuse (13) als Flachsitz (22) ausgebildet ist und der Einlaß (21) über eine kegelige Ringflache (23) in den Flachsitz (22) übergeht, daß der Sitzventilkorper (25) einen Ventilteller (26) mit einer ebenen, dem Flachsitz (22) zugewandten Schließfläche (27) aufweist, daß die Schraubenfeder (28) sich am Ventilteller (26) abstützt und dessen Schließfläche gegen den Flachsitz (22) druckt, und daß der Ventilteller (26) einen bolzenförmigen Ansatz (29) aufweist, der in die Schraubenfeder (28) hineinragt.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Überstromventil für ein Flüssigkeitsfilter nach der im Oberbegriff des Anspruchs 1 näher angegebenen Gattung.
Es ist schon ein solches Überstromventil für ein Flüssigkeitsfilter aus der DE 197 37 192 A1 bekannt, das bei einem Dieselkraftstoff-Filter mit einem radial durchströmten Sterneinsatz auf dessen Reinseite angeordnet ist. Das Überströmventil ist dabei als Ventilpatrone ausgebildet, die an einem mit einem Überlaufanschluß verbundenen, zentral liegenden Anschlußstutzen befestigt ist. Das Überstromventil ist dabei vereinfacht als Kugelsitzventil mit Schraubenfeder dargestellt, ohne auf die Bauart naher einzugehen. Bei solchen Überstromventilen hat sich im Betrieb gezeigt, daß bei vielen Anwendungsfällen die Schwingungen beim Arbeiten des Ventils zu groß sind und ihr Geräusch als störend empfunden wird.
Ferner ist aus der EP 0 729 775 A1 bei einem Ölfilter mit zwei in Serie geschalteten radial durchströmten Filtermaterialien ein Überstromventil bekannt, das im Filtereinsatz an dessen Boden angeordnet ist. Übersteigt der Druckabfall am ersten Filtermaterial eine bestimmte Größe, so kann ein Druckmittelstrom vom Einlaß des Filters über das Überströmventil direkt zum zweiten Filtermaterial strömen. Das Überströmventil arbeitet dabei mit einer plattenförmigen Sitzventilscheibe, die in einem gehäusefesten Käfig geführt ist und von einer Schraubenfeder auf einen Ventilsitz gedrückt wird. Dabei ist der Ventilsitz im Boden des Filtereinsatzes durch eine im Querschnitt halbkreisförmige, ringförmig im Bodenblech verlaufende Sicke gebildet. Obwohl das Überströmventil relativ einfach baut, eignet es sich kaum für eine geräuscharme Arbeitsweise, zumal die Sitzventilscheibe von der Schraubenfeder einseitig belastet wird und die Sitzventilscheibe an dem Ventilsitz linienförmig anliegt. Auch erlaubt die Bauart des Überströmventils nur einen radial abfließenden Druckmittelstrom. Auch ist das Überströmventil fest in eine stirnseitige Endkappe des Filtereinsatzes eingebaut und nicht austauschbar.
Aus der US 3,913,615 A ist ein Ventil mit einem Sitzventilkörper bekannt, der von einer im Ventilgehäuse abgestützten Schraubenfeder gegen einen Ventilsitz gedrückt wird und dabei im Gehäuse einen Einlaß von einem Auslaß trennt.
Aus der DE 196 16 646 A1 ist ebenfalls ein Ventil bekannt, bestehend aus einem Ventilgehäuse und einem Ventilkörper, welcher in dem gehäuse geführt ist, wobei wenigstens ein Rastmittel vorgesehen ist, in welches der Ventilkörper einrastet und welches den Ventilkörper im Ventilgehäuse in einer Offenstellung halten kann.
In Dubbel, „Taschenbuch für den Maschinenbau”, S. 318–320, Springer, 13. Auflage 1970 werden Prinzipien von Widerständen in Rohrleitungen und Armaturen beschrieben.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Überströmventil für ein Flüssigkeitsfilter mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß es eine einfache und kostengünstige Bauweise ermöglicht, die zudem auch geräuscharm arbeitet. Auch bei größeren Durchflüssen und schnellen Schaltvorgängen bleiben die Geräusche so gering, daß sie im Betrieb nicht stören. Begünstigt wird dies vor allem durch die Bauweise der Flachsitze am Gehäuse und am Sitzventilkörper, wobei vor allem der konische Übergang am Flachsitz für geringe Turbulenzen in der Strömung und damit für weniger Geräusche sorgt. Der relativ leicht bauende, hohle Sitzventilkörper ist von der Innenwand des Gehäuses geführt und in der Strömung zentriert, so daß er über den ganzen Hubbereich möglichst schwingungsarm arbeitet. Zudem sorgt auch der spiralförmige Durchflußquerschnitt zwischen den Windungen der Schraubenfeder trotz der radial durch sie hindurchgeführten Strömung für eine schwingungsarme Arbeitsweise des axial durchströmten Überströmventils. Begunstigt wird dieser leise Betrieb auch durch die Ausbildung der Gehäuseteile aus Kunststoff, was eine kostengunstige Herstellung der Ventilpatrone erlaubt, die zudem leicht austauschbar angeordnet ist.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Überströmventils für ein Flüssigkeitsfilter möglich. Dabei ergeben sich besonders zweckmaßige Ausbildungen nach den Ansprüchen 2 bis 9 und nach der Beschreibung, wobei die gezeigte Ausführungsform eine besonders vorteilhafte Kombination darstellt.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung naher erläutert. Es zeigt die 1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemaßes Überströmventil für ein Flüssigkeitsfilter in vereinfachter Darstellung und in vergrößertem Maßstab und 2 einen Querschnitt nach I-I in 1.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Die Figur zeigt in vereinfachter Darstellung und in vergrößertem Maßstab einen Längsschnitt durch ein Überströmventil 10 fur ein Flüssigkeitsfilter, wie es bei einem Dieselkraftstoff-Filter in dessen Filterelement auf dessen Reinseite einbaubar ist. Das Überströmventil 10 ist zu diesem Zweck als Ventilpatrone 11 ausgebildet, die an einem Anschlußstutzen 12 für einen Uberströmauslaß befestigbar ist und axial durchströmt wird.
Das Überströmventil 10 weist ein zweiteiliges Gehäuse 13 auf, das aus einem im wesentlichen hohlzylindrischen Gehäuseteil 14 und einem im wesentlichen becherförmigen Deckelteile 15 besteht. Das Gehäuseteil 14 und der Deckelteil 15 bestehen beide aus Kunststoff, vorzugsweise einem Polyamid mit ca. 25% Glasfaseranteil, so daß das Gehäuse 13 thermisch verwertbar ist. Das Deckelteil 15 hat einen ausladenden Kragen 16, mit dem es einen zylindrischen Bund 17 des Gehäuseteils 14 umgreift, wobei der Rand des Kragens 16 mit dem Gehauseteil 14 thermisch verbördelt ist. Gehäuseteil 14 und Deckelteil 15 sind auf diese Weise dicht und fest miteinander verbunden.
Das becherförmige Deckelteil 15 hat einen relativ langen rohrformigen Abschnitt 18, der einerseits vom Kragen 16 und andererseits von einem Bodenteil 19 begrenzt wird. Im Bodenteil 19 ist zentrisch in der Längsachse des Gehauses 13 durch eine Bohrung ein Einlaß 21 ausgebildet. Zentrisch zum Einlaß 21 ist an der Innenseite des Bodenteils 19 ein Flachsitz 22 ausgebildet. Am Übergang von Einlaß 21 in den Flachsitz 22 ist die Kante so abgeschrägt, daß eine kegelige Ringfläche 23 entsteht. Der Flachsitz 22 ist Teil eines Sitzventils 24, dessen hohler Sitzventilkorper 25 ebenfalls aus Kunststoff besteht und relativ leicht baut. Dieser Sitzventilkorper 25 weist einen plattenförmigen Ventilteller 26 auf, dessen ebene Schließfläche 27 mit dem Flachsitz 22 zusammenarbeitet. Auf der zur Schließflache 27 entgegengesetzten Seite des Ventiltellers 26 stutzt sich eine Schraubenfeder 28 ab, die symmetrisch und zylindrisch ausgebildet ist. Vom Ventilteller 26 erstreckt sich in die Schraubenfeder 28 hinein ein bolzenförmiger Ansatz 29, der zur Halterung und Führung des Sitzventilkörpers 25 dient.
Für eine leichte Bauweise ist dieser Ansatz 29 durch eine Sacklochbohrung 31 hohl ausgebildet. Die radial Ausdehnung des Ventiltellers 26 ist so groß, daß dessen Schließfläche 27 mit dem Flachsitz 22 eine ausreichend große ringförmige Dichtfläche bildet. Wie die 2 naher zeigt, hat der plattenförmige Ventilteller 26 im wesentlichen die Form eines Quadrats mit abgerundeten Ecken 30, so daß die Ränder an den vier Ecken 30 eine sichere Führung im Abschnitt 18 des Gehäuses 13 ermöglichen. Zugleich bildet der Ventilteller 26 zwischen seiner Außenkontur und der zylindrischen Innenwand 32 des rohrförmigen Abschnitts 18 einen über den gesamten Hubbereich gleichbleibend großen, axialen Durchflußquerschnitt 33, der hier von vier zwischen den Ecken 30 verbleibenden Kreisabschnitten 38 gebildet wird. Die axiale Länge des Ansatzes 29 ist so gewählt, daß neben einer ausreichenden Fuhrung und Halterung von Sitzventilkörper 25 und Schraubenfeder 28 eine leichte Bauweise möglich ist; vorzugsweise entspricht die axiale Erstreckung des Sitzventilkorpers 25 etwa dem Außendurchmesser des Ventiltellers 26.
Die Schraubenfeder 28 stützt sich mit ihrem vom Sitzventilkörper 25 abgewandten Ende an einer Trennwand 34 im Gehäuseteil 14 ab. Dabei sind im Gehäuseteil 14 gleichmäßig längs des Umfangs verteilt, vier radiale Stege 35 angeordnet, welche die Schraubenfeder 28 zentrisch im Gehauseteil 14 fuhren. In der Trennwand 34 ist ferner konzentrisch zur Längsachse des Gehauses 13 durch eine axiale Bohrung ein Auslaß 36 ausgebildet, dessen Durchmesser im wesentlichen demjenigen des Einlasses 21 entspricht und geringfügig kleiner ist als der Durchmesser der Schraubenfeder 28. Ein in die Trennwand 34 eingelegter Dichtring 37 sorgt fur eine Abdichtung des Auslasses 36 nach außen hin.
Die Wirkungsweise des Überströmventils 10 wird wie folgt erläutert, wobei die grundsätzliche Funktion solcher Ventile als an sich bekannt vorausgesetzt wird. Es sei davon ausgegangen, daß die Ventilpatrone 11 in einem Kraftstoff-Filter innerhalb eines Filterelements auf dessen Reinseite angeordnet ist. Steigt nun auf der Reinseite und damit im Einlaß 21 der Druck so lange an, daß er die Kraft der Schließfeder 28 überwindet, so hebt der Sitzventilkörper 25 von seinem Flachsitz 22 ab, und Druckmittel kann vom Einlaß 21 über den aufgesteuerten Ventilsitz, den axialen Durchflußquerschnitt 33, radial von außen nach innen durch die Schraubenfeder 28 hindurch, zum Auslaß 36 strömen und wird weiter über den Anschlußstutzen 12 zum Tank abgeführt. Der mit einem Flachsitz 22 zusammenarbeitende Sitzventilkorper 25 sorgt dabei fur eine schwingungsarme Arbeitsweise, wobei vor allem durch die kegelige Ringfläche 23 für geringe Turbulenzen in der Strömung gesorgt wird. Der durch seine Sacklochbohrung 31 hohle und damit leicht bauende Sitzventilkörper 25 ist während seines Hubes an der Innenwand 32 sicher gefuhrt und wird auch durch die Druckmittelströmung zentriert, so daß er nur leicht an der Innenwand 32 des rohrformigen Abschnitts 18 streifen kann. Wenn die Stromung über die Ventilpatrone 11 relativ groß wird, kann sich der Sitzventilkorper 25 weiter vom Flachsitz 21 axial entfernen, wobei der Durchflußquerschnitt 33 stets gleich und ausreichend groß bleibt. Durch die symmetrische Ausbildung der zylindrischen Schraubenfeder 28 wird erreicht, daß trotz der radialen Durchströmung von außen nach innen zwischen den Windungen der Schraubenfeder 28 hindurch keine störenden Schwingungen entstehen und das Überstromventil 10 ruhig arbeitet. Durch die Ausbildung von Deckelteil 15 und Sitzventilkorper 25 aus Kunststoff werden vor allem beim Schließen des Ventils störende Geräusche vermieden. Insgesamt ergibt sich eine besonders einfache und kostengünstig bauende Ventilpatrone, die besonders geräuscharm arbeitet, insbesondere auch dann, wenn größere Druckmittelströme zu verarbeiten sind.
Selbstverständlich sind an der gezeigten Ausführungsform Änderungen moglich, ohne vom Gedanken der Erfindung abzuweichen. So kann der Ventilteller 26 bei Bedarf auch mit drei oder mehr als vier Ecken ausgeführt werden, solange eine ringförmige Dichtfläche und ein axialer Durchflußquerschnitt in ausreichendem Maße erhalten bleiben.

Claims

Überstromventil für ein Flussigkeitsfilter, insbesondere zum Einbau in einen Filtereinsatz, mit einem Gehäuse, das in seinem Inneren einen Sitzventilkörper aufweist, der von einer im Ventilgehäuse abgestutzten Schraubenfeder gegen einen Ventilsitz gedrückt wird und dabei im Gehäuse einen Einlaß von einem Auslaß trennt, während bei einem die Kraft der Schraubenfeder übersteigenden Druck im Einlaß der Sitzventilkorper die Verbindung zum Auslaß aufsteuert und bei dem der Einlaß und der Auslaß koaxial im Gehäuse angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz im Gehäuse (13) als Flachsitz (22) ausgebildet ist und der Einlaß (21) über eine kegelige Ringflache (23) in den Flachsitz (22) übergeht, daß der Sitzventilkorper (25) einen Ventilteller (26) mit einer ebenen, dem Flachsitz (22) zugewandten Schließfläche (27) aufweist, daß die Schraubenfeder (28) sich am Ventilteller (26) abstützt und dessen Schließfläche gegen den Flachsitz (22) druckt, und daß der Ventilteller (26) einen bolzenförmigen Ansatz (29) aufweist, der in die Schraubenfeder (28) hineinragt.
Überstromventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (13) einen den Sitzventilkörper (25) aufnehmenden, rohrförmigen Abschnitt (18) aufweist, dessen Ausdehnung in axialer Richtung gesehen größer ist als diejenige des Sitzventilkörpers (25), insbesondere ca. das Zweifache von dessen Länge betragt.
Überströmventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilteller (26) an der zylindrischen Innenwand (32) des rohrförmigen Abschnitts (18) geführt ist.
Überströmventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilteller (26) im wesentlichen die Form eines Quadrats aufweist, das mit seinen abgerundeten Ecken (30) an der Innenwand (32) geführt ist.
Überströmventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilteller (26) über den gesamten Hub des Sitzventilkörpers (25) einen im wesentlichen gleichgroßen, axialen Durchflußquerschnitt (33) bildet.
Überströmventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenfeder zylindrisch und symmetrisch ausgebildet ist und von dem vom Einlaß (21) zum Auslaß (36) fließenden Druckmittelstrom radial von außen nach innen durchströmt wird.
Uberströmventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der bolzenförmige Ansatz (29) innen hohl ausgebildet ist.
Überstromventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (13) aus einem Befestigungsmittel und den Auslaß (36) aufweisenden Gehäuseteil (14) und einem damit fest verbundenen Deckelteil (15) besteht, wobei das Deckelteil (15) den rohrformigen Abschnitt (18), den Flachsitz (22) sowie den Einlaß (21) aufweist.
Uberströmventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuseteil (14) und das Deckelteil (15) aus Kunststoff, insbesondere mit Glasfaser verstärktem Polyamid, bestehen und ihre Ränder (16, 17) thermisch miteinander verbördelt oder miteinander verschweißt sind.
Überstromventil nach einem der Anspruche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuseteil (14) einen zentrisch angeordneten Auslaß (36) aufweist und die an dem Gehäuseteil (14) sich abstutzende, den Auslaß (36) umgebende Schraubenfeder (28) durch radial angeordnete, gehäusefeste Stege (35) geführt und zentriert ist.
Uberströmventil nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß es als Ventilpatrone (11) ausgeführt ist, die mit ihrem Gehäuseteil (14) an einem Ablaufstutzen (12) eines Filters befestigbar ist.
Überströmventil nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Sitzventilkorper (25) aus Kunststoff besteht und seine axiale Lange etwa seinem Außendurchmesser entspricht.