DE102004004103A1

DE102004004103A1 - Zur Anordnung in einer Kraftstoff-Fördereinheit vorgesehenes Rückschlagventil

Info

Publication number: DE102004004103A1
Application number: DE200410004103
Authority: DE
Inventors: Holger Barth
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2004-01-27
Filing date: 2004-01-27
Publication date: 2005-08-11
Also published as: WO2005071298A1

Abstract

Bei einem Rückschlagventil ist ein gegen einen Ventilsitz (3) beweglicher Ventilkörper (4) als elastische Hohlkugel mit einer unterschiedlichen Wandstärke ausgebildet. In Offenstellung des Rückschlagventils nimmt der Ventilkörper (4) annähernd eine Tropfenform an und stellt damit einer Strömung einen besonders geringen Widerstand entgegen. In Schließstellung wird der Ventilkörper (4) hingegen in eine Form gedrückt, in der er quer zur Längsrichtung eines Kanals (2) in dem Rückschlagventil einen großen Querschnitt aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein zur Anordnung in einer Kraftstoff-Fördereinheit vorgesehenes Rückschlagventil mit einem Kanal und mit einem in dem Kanal angeordneten, von einem Federelement gegen einen Ventilsitz vorgespannten Ventilkörper, wobei der Ventilkörper zwischen einer an dem Ventilsitz anliegenden Position und einer von dem Ventilsitz entfernten Position bewegbar ist.

Solche Rückschlagventile werden bei Fördereinheiten für Kraftstoff häufig eingesetzt und sind aus der Praxis bekannt. Bei dem bekannten Rückschlagventil ist der Ventilkörper als Kugel gestaltet. Die Führung ist als das Federelement und den Ventilkörper umgreifenden Käfig ausgebildet. Bei einem Betrieb der Kraftstoff-Fördereinheit wird der Ventilkörper von der Strömung in der Vorlaufleitung gegen die Kraft des Federelementes von dem Ventilsitz weggedrückt.

Nachteilig bei dem bekannten Rückschlagventil ist, dass der Ventilkörper in der von dem Ventilsitz entfernten Position der Strömung in der Vorlaufleitung einen großen Widerstand entgegensetzt. Daher erzeugt das bekannte Rückschlagventil hohe Leistungsverluste, welche insbesondere bei hohen Volumenströmungen, wie bei Kraftstoff-Fördereinheiten durch eine hohe Pumpenleistung oder eine besonders geringe Steifigkeit des Federelementes ausgeglichen werden müssen.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Rückschlagventil der eingangs genannten Art so zu gestalten, dass Strömungsverluste in der Vorlaufleitung der Kraftstoff-Fördereinheit besonders gering gehalten werden.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Ventilkörper in seiner an dem Ventilsitz anliegenden Position in Längsrichtung des Kanals gesehen einen größeren Querschnitt aufweist als in seiner von dem Ventilsitz entfernten Position.

Durch diese Gestaltung verformt sich der Ventilkörper in Abhängigkeit von seiner Position. In der von dem Ventilsitz entfernten Position weist der Ventilkörper einen geringen Querschnitt auf und setzt einer Strömung daher besonders wenig Widerstand entgegen. Zudem vermag der Ventilkörper auch einen besonders großen Ventilsitz zu verschließen, da dieser in seiner an dem Ventilsitz anliegenden Position einen großen Querschnitt aufweist. Daher kann der Ventilsitz dank der Erfindung mit einem besonders großen Durchmesser versehen werden, so dass eine Drosselung der Strömung durch einen eng gestalteten Ventilsitz vermieden wird. Das erfindungsgemäße Rückschlagventil hat daher einen besonders geringen Strömungswiderstand.

Der Ventilkörper könnte beispielsweise eine Schmalseite und eine Breitseite aufweisen und sich zwischen den Positionen verdrehen. Das erfindungsgemäße Rückschlagventil lässt sich besonders kostengünstig fertigen, wenn der Ventilkörper Mittel zur selbständigen Verformung aufweist. Durch diese Gestaltung lässt sich der Ventilkörper mit geringem baulichen Aufwand zwischen den Positionen unverdrehbar führen.

Die vorgesehene Verformung des Ventilkörpers gestaltet sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung konstruktiv besonders einfach, wenn der Ventilkörper als elastischer Hohlkörper ausgebildet ist. Hierdurch lässt sich der Ventilkörper leicht verformen und nimmt bei geöffnetem Rückschlagventil im günstigsten Fall die Form eines Tropfens an.

Die vorgesehene Verformung des Ventilkörpers lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung mit besonders geringem Aufwand festlegen, wenn der als elastischer Hohlkörper ausgebildete Ventilkörper unterschiedliche Wandstärken aufweist.

Eine zuverlässige Dichtheit des erfindungsgemäßen Rückschlagventils in Schließstellung lässt sich einfach erreichen, wenn die Wandstärke des als elastischer Hohlkörper ausgebildeten Ventilkörpers in der dem Ventilsitz zugewandten und der dem Ventilsitz abgewandten Seite am größten ist.

In Offenstellung des erfindungsgemäßen Rückschlagventils kann der Ventilkörper im günstigsten Fall eine strömungsgünstige Tropfenform annehmen, wenn die Wandstärke des als elastischer Hohlkörper ausgebildeten Ventilkörpers quer zur Strömung am kleinsten ist. Dies trägt zur weiteren Verringerung der Strömungsverluste des erfindungsgemäßen Rückschlagventils bei.

Zur Verringerung der Fertigungskosten des erfindungsgemäßen Rückschlagventils trägt es bei, wenn der Ventilkörper aus einem gummielastischen Material gefertigt ist.

Fehlfunktionen des erfindungsgemäßen Rückschlagventils durch eine fehlerhafte Stellung des Ventilkörpers lassen sich durch Fixiermittel zur vorgesehenen Ausrichtung des rotationssymmetrisch gestalteten Ventilkörpers gegenüber dem Ventilsitz und/oder dem Federelement einfach vermeiden. Im einfachsten Fall ist der Ventilkörper an dem Federelement befestigt.

Die Befestigung des Ventilkörpers am Federelement kann dabei auf verschiedene Weise erfolgen. Eine besonders sichere Verbindung von Ventilkörper und Federelement wird mit einem Einlegeteil erreicht, welches bei der Herstellung des Ventilkörpers mit diesem verbunden wird. Das Einlegeteil ist auf sei ner dem Ventilkörper abgewandten Seite zur Aufnahme oder Führung des Federelements, vorzugsweise bolzenförmig, ausgebildet. Eine im Bereich des Ventilkörpers vergrößerte Oberfläche des Einlegeteils in Form von Vorsprüngen oder Haken unterstützt dabei die dauerhafte Verbindung.

Eine kostengünstiger herzustellende Verbindung zwischen Ventilkörper und Federelement wird dadurch erreicht, dass der Ventilkörper auf seiner dem Federelement zugewandten Seite eine zur Aufnahme des Federelements angepasste Kontur besitzt.

Insbesondere bei einem als Wendelfeder ausgebildeten Federelement wird eine sichere Verbindung mit einer als Zapfen ausgebildeten Kontur erreicht. Die Wendelfeder umgibt dabei den Zapfen. Bei einem mittels Spritzgießen hergestellten Ventilkörper ist ein derartiger Zapfen besonders kostengünstig herstellbar, wenn der Anspritzpunkt als Zapfen verwendet, bzw. ausgebildet ist.

In einer anderen Ausgestaltung ist die Kontur als Vertiefung in der Wandung des Ventilkörpers ausgebildet, wobei das Federelement von der Vertiefung aufgenommen wird.

Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in
1 eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Rückschlagventils in Schließstellung,
2 das erfindungsgemäße Rückschlagventil aus 1 in einer Offenstellung,
3-5 die Verbindung des Ventilkörpers mit dem Federelement.
1 zeigt ein Rückschlagventil mit einem Gehäuse 1 und einem in dem Gehäuse 1 angeordneten Kanal 2. In dem Kanal 2 ist ein Ventilsitz 3 angeordnet, welcher von einem Ventilkörper 4 verschlossen ist. Der Ventilkörper 4 ist von einem sich an Stegen 5 abstützenden Federelement 6 gegen den Ventilsitz 3 vorgespannt. Zu seiner unverdrehbaren Halterung ist der Ventilkörper 4 an dem Federelement 6 beispielsweise durch Verklebung befestigt. Der Ventilkörper 4 ist als gummielastischer Hohlkörper ausgebildet und weist eine veränderliche Wandstärke auf. In seiner gegen den Ventilsitz 3 vorgespannten Position ist der Ventilkörper 4 durch die Kraft des Federelementes 6 verformt und hat in dem dargestellten Schnitt einen ovalen Querschnitt. Damit hat der Ventilkörper 4 quer zur vorgesehenen Strömungsrichtung in dem Kanal 2 einen großen Querschnitt und verschließt zuverlässig den Ventilsitz 3. Der Ventilkörper 4 weist an seiner dem Ventilsitz 3 zugewandten Seite und an seiner dem Ventilsitz 3 abgewandten Seite jeweils Bereiche 7, 8 mit einer großen Wandstärke auf. Quer zur Strömung hat der Ventilkörper 4 einen umlaufenden Bereich 9 mit kleiner Wandstärke.
2 zeigt das Rückschlagventil aus 1 in einer Offenstellung, in der sich der Ventilkörper 4 in einer von dem Ventilsitz 3 entfernten Position befindet. Diese Position wird von dem Ventilkörper 4 eingenommen, wenn der Druck von der Seite des Ventilsitzes 3 her auf den Ventilkörper 4 größer ist als die Federkraft des Federelementes 6 und ein auf der Seite des Federelementes 6 herrschender Gegendruck. Hierbei ist ersichtlich, dass sich der Ventilkörper 4 derart verformt hat, dass er eine annähernde Tropfenform aufweist und der Strömung im Rückschlagventil einen geringen Querschnitt und damit einen geringen Widerstand entgegensetzt. Zur Ver deutlichung sind in der Zeichnung die Strömungen mit Pfeilen gekennzeichnet.
Der Ventilkörper 4 in 3 besitzt zur Verbindung mit dem Federelement 6 ein Einlegeteil 10, welches bei der Herstellung des Ventilkörpers 4 mit diesem verbunden wurde. Zur besseren Verbindung mit dem Ventilkörper 4 ist das dem Ventilkörper 4 zugewandte Ende 11 T-förmig ausgebildet, wobei die Haken 12, 13 den Verbund unterstützen. Im weiteren Verlauf ist das Einlegeteil 10 bolzenförmig, so dass das als Wendelfeder ausgebildete Federelement 6 das Einlegeteil 10 umgibt und dadurch geführt wird.
Der in 4 dargestellte Ventilkörper 4 besitzt auf seiner dem Federelement 6 zugewandten Seite einen Zapfen 14, der einteilig an dem Ventilkörper 4 angeformt ist. Der Durchmesser und die Länge des Zapfens 14 sind dabei so gewählt, dass das als Wendelfeder ausgebildete Federelement 6 den Zapfen 14 umgibt und durch ihn geführt wird.
5 zeigt einen Ventilkörper 4, der auf seiner dem Federelement 6 zugewandten Seite eine Vertiefung 15 in der Wandung besitzt. Die Vertiefung 15 ist hinsichtlich Durchmesser und Länge so ausgebildet, dass das als Wendelfeder ausgebildete Federelement 6 von der Vertiefung 15 teilweise aufgenommen und durch sie geführt wird.

Claims

Zur Anordnung in einer Kraftstoff-Fördereinheit vorgesehenes Rückschlagventil mit einem Kanal und mit einem in dem Kanal angeordneten, von einem Federelement gegen einen Ventilsitz vorgespannten Ventilkörper, wobei der Ventilkörper zwischen einer an dem Ventilsitz anliegenden Position und einer von dem Ventilsitz entfernten Position bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (4) in seiner an dem Ventilsitz (3) anliegenden Position in Längsrichtung des Kanals (2) gesehen einen größeren Querschnitt aufweist als in seiner von dem Ventilsitz (3) entfernten Position.
Rückschlagventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (4) Mittel zur selbständigen Verformung aufweist.
Rückschlagventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (4) als elastischer Hohlkörper ausgebildet ist.
Rückschlagventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der als elastischer Hohlkörper ausgebildete Ventilkörper (4) unterschiedliche Wandstärken aufweist.
Rückschlagventil nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke des als elastischer Hohlkörper ausgebildeten Ventilkörpers (4) in der dem Ventilsitz (3) zugewandten und der dem Ventilsitz (3) abgewandten Seite am größten ist.
Rückschlagventil nach zumindest einem der vorhergehende Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke des als elastischen Hohlkörpers ausgebildeten Ventilkörpers (4) quer zur Strömung am kleinsten ist.
Rückschlagventil nach zumindest einem der vorhergehende Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (4) aus einem gummielastischen Material gefertigt ist.
Rückschlagventil nach zumindest einem der vorhergehende Ansprüche, gekennzeichnet durch Fixiermittel (10, 14, 15) zur vorgesehenen Ausrichtung eines rotationssymmetrisch gestalteten Ventilkörpers (4) gegenüber dem Ventilsitz (3) und/oder dem Federelement (6).
Rückschlagventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Fixiermittel ein Einlegeteil (10) ist.
Rückschlagventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlegeteil (10) zur Aufnahme und Führung des Federelements (6) bolzenförmig ist.
Rückschlagventil nach Anspruch 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlegeteil (10) auf seiner dem Ventilkörper (4) zugewandten Seite eine vergrößerte Oberfläche besitzt, vorzugsweise T-förmig ausgebildet ist.
Rückschlagventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Fixiermittel ein Zapfen (14) ist.
Rückschlagventil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Zapfen (14) einteilig mit dem Ventilkörper (4) verbunden ist.
Rückschlagventil nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Zapfen (14) der Anguss des spritzgegossenen Ventilkörpers (4) ist.
Rückschlagventil nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Zapfen (14) in seinem Durchmesser und seiner Länge zur Führung und Abstützung des Federelements (6), vorzugsweise einer Wendelfeder, ausgebildet ist.
Rückschlagventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Fixiermittel eine auf der dem Federelement (6) zugewandten Seite des Ventilkörpers (4) angeordnete Vertiefung (15) in der Wandung des Ventilkörpers (4) ist.
Rückschlagventil nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (15) in ihrem Durchmesser und ihrer Tiefe zur Führung und Abstützung des Federelements (6), vorzugsweise einer Wendelfeder, ausgebildet ist.