DE102010039657A1

DE102010039657A1 - Bypassventil zur Regulierung eines Fluidflusses, zum Beispiel in einer Konstantpumpe

Info

Publication number: DE102010039657A1
Application number: DE102010039657A
Authority: DE
Inventors: Franz Maucher; Sven Peters
Original assignee: Schwaebische Huettenwerke Automotive GmbH
Current assignee: Schwaebische Huettenwerke Automotive GmbH
Priority date: 2010-08-23
Filing date: 2010-08-23
Publication date: 2012-02-23
Anticipated expiration: 2030-08-24
Also published as: DE102010039657B4

Abstract

Bypassventil für zum Beispiel eine Konstantpumpe, mit einem Ventilgehäuse mit einem Einlass und einem Auslass, einem Ventilkörper 4, einem Ventilraum 5 mit einer Einlassöffnung 2 und einer Auslassöffnung 3, einem Federelement 9, das den Ventilkörper 4 in Richtung der Einlassöffnung 2 drückt, wobei der Ventilkörper 4 und/oder der Ventilraum 5 einen ersten Bereich 6 mit einer ersten Querschnittfläche und wenigstens einem weiteren Bereich 7 mit einer von der ersten Querschnittfläche verschiedenen weiteren Querschnittfläche aufweisen und der Übergang von einer Querschnittfläche in die nächste Querschnittfläche jeweils eine Kante 8 bildet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bypassventil, das zum Beispiel in einer Konstantpumpe eines Verbrennungsmotors, wie einer Ölpumpe, eingesetzt werden kann. Das Bypassventil weist ein Ventilgehäuse mit einem Einlass und einem Auslass auf, einen Ventilkörper und einen Ventilraum, mit einer Einlassöffnung und einer Auslassöffnung für das Fluid, und ein Federelement, zum Beispiel einer Ventilfeder, das den Ventilkörper in Richtung der Einlassöffnung drückt. Der Ventilkörper und/oder der Ventilraum weisen Bereiche unterschiedlicher Querschnittflächen auf, an deren Übergang jeweils eine Kante gebildet ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Konstantpumpe mit einem Bypassventil und ein Verfahren zur Regelung des Fluidflusses durch ein Bypassventil.
Die Auslegung eines Standard-Bypassventils erfolgt auf der Basis des maximal benötigten Drucks in einem Motor. Die maximale Förderdruckleistung der Pumpe ist aber nur in den oberen Drehzahlbereichen des Motors erforderlich und es ist seit langem bekannt, Bypassventile mit einer Zweistufen-Regelung mit Magnetventil auszurüsten, um die Förderleistung der Konstantpumpe an unterschiedliche Drehzahlbereiche anzupassen und/oder zu begrenzen. Derartige Magnetventile sind teuer in der Herstellung.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung ein Bypassventil für zum Beispiel eine Konstantpumpe bereitzustellen, das die Pumpenantriebsleistung drehzahlabhängig begrenzt und preiswert herzustellen ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Bypassventil nach Anspruch 1, die Konstantpumpe nach Anspruch 10 und das Verfahren gemäß Anspruch 11 gelöst.
Die Erfindung betrifft ein Bypassventil für zum Beispiel eine Konstantpumpe eines Verbrennungsmotors, wobei das Bypassventil so aufgebaut ist, dass abhängig vom Öffnungsdruck der auf das Bypassventil wirkt, die Menge eines Fluidflusses, zum Beispiel von Öl, durch das Bypassventil geändert bzw. begrenzt wird.
Das Bypassventil weist ein Ventilgehäuse auf mit einem Einlass und einem Auslass für das durchströmende Fluid, zum Beispiel Öl. Weiterhin weist das Bypassventil einen Ventilkörper auf und eine Ventilkammer mit wenigstens einer Einlassöffnung und wenigstens einer Auslassöffnung, sowie ein Federelement, zum Beispiel eine Ventilfeder, das den Ventilkörper in Richtung der Einlassöffnung drückt, das heißt den Ventilkörper in diese Richtung vorspannt. Bei dem Federelement kann es sich um eine als Druckfeder ausgebildete Spiralfeder handeln, eine Blattfeder oder ein Federelement aus einem elastischen Material, das bei Druck zusammengedrückt wird und sich bei einer Druckentlastung wieder ausdehnt. Es kann sich auch um eine Gasdruckfeder oder ein anderes, hier nicht erwähntes geeignetes Federelement handeln.
Der Ventilkörper und/oder der Ventilraum weisen einen ersten Bereich mit einer ersten Querschnittfläche und einen daran anschließenden Bereich mit einer von der ersten Querschnittfläche unterschiedlichen Querschnittfläche auf. Der Übergang von der ersten Querschnittfläche zu der daran anschließenden Querschnittfläche bildet eine Kante.
Weisen der Ventilkörper und/oder der Ventilraum mehr als einen weiteren Bereich auf, so weist jeder der weiteren Bereiche eine andere Querschnittfläche auf, als ein daran anschließender Bereich. Das heißt, bei zum Beispiel drei Bereichen weist der erste Bereich eine andere Querschnittfläche auf als der zweite Bereich und der dritte Bereich weist eine andere Querschnittfläche auf, als der zweite Bereich. Der erste und der dritte Bereich können gleiche oder unterschiedliche Querschnittflächen aufweisen, da sie nicht aneinander anschließen.
So kann der Ventilraum des Bypassventils, in dem der Ventilkörper, der eine beliebige Form haben kann, zum Beispiel zylindrisch, oval oder polygonal, beweglich gelagert ist, einen ersten Bereich mit einer ersten Innenquerschnittfläche aufweisen, der von der Einlassöffnung in Richtung der Auslassöffnung gesehen, vor einem weiteren Bereich mit einer zweiten Innenquerschnittfläche liegt, wobei die Querschnittfläche des weiteren Bereichs größer ist, als die Querschnittfläche des ersten Bereichs. Der Übergang vom ersten Bereich zu dem weiteren Bereich bildet eine Kante. An den weiteren Bereich kann sich ein oder können sich mehrere weitere Bereiche anschließen.
Alternativ kann der Ventilraum zum Beispiel zylindrisch sein und der Ventilkörper kann einen ersten Bereich mit einer ersten Außenquerschnittfläche aufweisen, der von der Einlassöffnung in Richtung der Auslassöffnung gesehen, vor einem weiteren Bereich mit einer zweiten Innenquerschnittfläche liegt, wobei die Querschnittfläche des weiteren Bereichs größer ist, als die Querschnittfläche des ersten Bereichs. An den weiteren Bereich kann sich ein oder können sich mehrere weitere Bereiche anschließen.
Es können auch sowohl am Ventilkörper als auch im Ventilraum erste Bereiche und weitere Bereiche der vorbeschriebenen Art gebildet sein.
Der erste Bereich oder die ersten Bereiche kann bzw. können dabei an oder nahe der Einlassöffnung beginnen. Im ersten Bereich oder einem der weiteren Bereiche sind die Querschnittflächen des Ventilraums und des Ventilkörpers bevorzugt gleich oder nahezu gleich, so dass der Weg für das Fluid von der Einlassöffnung des Ventilraums zu der Auslassöffnung verschlossen ist, solange der Ventilkörper und der Ventilraum in diesem Bereich überlappen. Das heißt, wenigstens ein Bereich des Ventilkörpers weist eine Querschnittfläche auf, die im Wesentlichen der Querschnittfläche eines Bereichs des Ventilraums entspricht, so dass das Bypassventil verschlossen ist und verschlossen bleibt, solange diese beiden Bereiche in wenigstens einem Abschnitt überlappen.
Wenn die Querschnittfläche des Ventilkörpers unterschiedlich von der Querschnittfläche des Ventilraums ist, kann oder können im Ventilraum aufgrund der unterschiedlichen Querschnittformen zum Beispiel ein Ringspalt oder in Umfangrichtung ein oder mehrere Axialnuten gebildet sein. Die Kante die den Übergang zu dem Ringspalt bildet, kann in einer Ebene quer zur Längsache des Ventilraums liegen, dass heißt, überall einen gleichen Abstand zu der Einlassöffnung und der Auslassöffnung aufweisen. Wird in diesem Fall der Fluiddruck im Ventilraum so hoch, dass der Ventilkörper in eine Position im Ventilraum gedrückt wird, in der Fluid in und durch den Ringspalt fließen kann, öffnet sich der gesamte Ringspalt gleichzeitig für das Fluid.
Weniger bevorzugt kann der Ringspalt auch in einer Ebene liegen, die zur Längsache des Ventilraums gekippt ist, das heißt eine Winkel aufweist der kleiner oder größer als 90° ist. In diesem Fall ist die Neigung so gewählt, dass bei ansteigendem Druck ein immer größer werdender Teil des Ringspalts für das Fluid geöffnet wird.
Bilden die unterschiedlichen Querschnittflächen eine oder mehrere Axialnuten für das Fluid, so kann die oder können die Axialnuten unterschiedliche Formen aufweisen. Es kann sich zum Beispiel um rechteckige Nuten handeln oder um halbrunde oder konische Nuten mit zwei parallel verlaufenden Seitenwänden und einer über die Länge der Nut konstanten Tiefe. Die Nuten können sich aber auch seitlich oder in die Tiefe aufweiten. So kann der Abstand der Seitenwände der Nut sich entlang der Längsrichtung der Nut vergrößern und/oder die Tiefe der Nut kann zunehmen. Die Nuten können dann zum Beispiel trichterförmig oder V-förmig gebildet sein. Dabei ist es bei entsprechendem Fluiddruck bevorzugt, dass zuerst das schmale Ende sich in die Auslassöffnung öffnet und mit zunehmendem Druck die für den Fluidfluss zugängliche Öffnung größer wird.
Bei mehreren Axialnuten können diese zum Beispiel am Ventilkörper in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt sein, insbesondere dann, wenn die Auslassöffnung nicht als seitlich am Ventilraum ausgebildetes Aussteuerfenster gebildet ist, sondern als Ringkanal, der den Ventilkörper zumindest teilweise umgibt.
Das Ventil kann von dem Fluid in Richtung auf die Auslassöffnung gedrückt werden, wenn die Fluidkraft größer ist, als eine Federkraft der Ventilfeder, die an dem der Einlassöffnung abgewandten Seite des Ventilkörpers angreift und den Ventilkörper in Richtung der oder gegen die Einlassöffnung drückt.
Übersteigt der Druck des einfließenden Fluid eine vorgegeben Druck, der als Öffnungsdruck für das Bypassventil bezeichnet werden kann, so kann die Fluidverbindung zwischen der Einlassöffnung und der Auslassöffnung dadurch hergestellt werden, dass die von der Auslassöffnung gesehene erste Kante am Ventilkörper durch den Fluiddruck über die Auslassöffnung gelangt oder dadurch, dass das einlassseitige Ende des Ventilkörpers an der von der Einlassöffnung her gesehenes erste Kante am Ventilraum vorbeibewegt wird. „Über die Auslassöffnung gelangen” hat hier die Bedeutung, dass die Auslassöffnung für einen Abfluss des Fluids wenigstens teilweise geöffnet wird bzw. ist.
Die Querschnittflächen des ersten Bereichs und des wenigstens einen weiteren Bereichs können gleichförmig sein, zum Beispiel kreisrund, oval oder eine andere Form aufweisen, die Innenquerschnittflächen können sich in der Form aber auch unterscheiden. So kann beispielweise die Querschnittfläche des Ventilkörpers einheitlich kreisrund sein, während der Ventilraum Abschnitte mit kreisrunder und zum Beispiel ovaler Querschnittfläche aufweist. Der erste Bereich oder die weiteren Bereiche können jeweils eine einheitliche Längserstreckung aufweisen oder bezogen auf den Umfang Bereiche abrupter oder konstanter Längenerstreckungsänderungen aufweisen, zum Beispiel als Axialnut gebildet sein.
Die Kante kann eine Steuerkante für das Bypassventil bilden, an der eine Druckreduzierung und/oder Druckbegrenzung innerhalb des Bypassventils erfolgt, sobald der Ventilkörper durch den Fluiddruck soweit in den Ventilkörper gedrückt wurde, dass die Verbindung für das Fluid von der Einlassöffnung zur Auslassöffnung hergestellt ist. Dabei hängt das Maß der Druckreduzierung und/oder Druckbegrenzung alleine von der Ausbildung der Fließverbindung von der Einlassöffnung zu der Auslassöffnung ab, das heißt von der Größe der projizierten Fläche durch die das Fluid zwischen dem Ventilkörper und der Innenwand des Ventilraums fließen kann. Wie oben beschrieben, kann diese Fläche variieren, zum Beispiel zunehmen, je weiter der Ventilkörper über die Auslassöffnung gedrückt wird.
Wie bereits beschrieben, können in Längsrichtung des Bypassventils gesehen mehr als eine Kante gebildet sein. Der Ventilkörper und/oder der Ventilraum kann oder können zum Beispiel mehrere Stufen aufweisen mit mehreren Bereichen unterschiedlicher Querschnittflächen. Bevorzugt nimmt die Größe der für den Fluidfluss geöffneten Fläche zu, je weiter der Ventilkörper bzw. dessen einlassseitiges Ende über die Auslassöffnung gedrückt wird, das heißt, je größer der für den Fluidfluss freigegebene Anteil der Auslassöffnung ist Hinter dem Auslass, gesehen vom Einlass aus, kann der Ventilraum eine Innenquerschnittfläche aufweisen, die dem Ventilkörper als Führung dient.
Steigt der Druck im Bypassventil, wird der Ventilkörper immer weiter in Richtung auf die Auslassöffnung zubewegt, bis die Auslassöffnung in der Endstellung des Ventilkörpers vollständig geöffnet ist und somit das Fluid ungehindert durch das Bypassventil strömen kann. Fällt der Druck dagegen, kann der Ventilkörper durch die Ventilfeder gegen den Fluiddruck in Richtung auf die Einlassöffnung hin gedrückt werden, bis das Bypassventil wieder vollständig verschlossen ist.
Bevorzugt kann es sich bei dem Bypassventil um das Bypassventil einer Konstantpumpe handeln, beispielsweise um die Konstantpumpe eines Verbrennungsmotors.
Die Erfindung betrifft auch eine Konstantpumpe mit einem vorbeschriebenen Bypassventil.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Regelung der Durchflussmenge durch ein Bypassventil, bei dem in dem Bypassventil ein Druck durch ein Fluid, das durch eine Einlassöffnung in einen Ventilraum des Bypassventils einströmt, aufgebaut wird. Durch den Druck wird ein Ventilkörper, der mittels einer Ventilfeder in Richtung auf die Einlassöffnung vorgespannt ist, gegen den Widerstand der Ventilfeder in Richtung auf eine Auslassöffnung zu bewegt. Bei Erreichen eines ersten Druckniveaus wird an einer Kante am Ventilkörper oder am Ventilraum eine Fluidverbindung zwischen der Einlassöffnung und der Auslassöffnung geöffnet. Die geöffnete Fluidverbindung kann zum Beispiel ein Ringspalt oder eine oder mehrere Axialnut/en sein. Durch die geöffnete Fluidverbindung wird der Druck des Fluids im Ventilraum des Bypassventils reduziert und/oder begrenzt. Die Kante, die eine Steuerkante für den Druck im Ventilraum bildet, wird beispielsweise durch zwei Bereiche des Ventilkörpers und/oder des Ventilraums mit unterschiedlichen Querschnittflächen gebildet. Bei einem maximalen Fluiddruck kann der Ventilkörper an der Auslassöffnung vorbei gedrückt und dadurch die Auslassöffnung freigegeben und das Bypassventil vollständig geöffnet werden. Bevorzugt handelt es sich bei dem Bypassventil um ein Bypassventil wie es weiter oben beschrieben wurde.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert. Alle in den Figuren gezeigten und beschriebenen Merkmale gehören zum Umfang der Erfindung, die jedoch nicht auf die gezeigten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt ist.
Die Figuren zeigen im Einzelnen:
1 Konstantpumpe mit dem Bypassventil einer ersten Ausführung mit Ringspalt im Moment des Erreichens des Öffnungsdrucks
2 Konstantpumpe der 1 bei gestiegenem Druck
3 Konstantpumpe einer zweiten Ausführung
4 Messdaten der Fördermenge und der Antriebsleistung
5 Messdaten des Systemdrucks
Die 1 zeigt eine Konstantpumpe eines ersten Ausführungsbeispiels mit einem Bypassventil 1 mit einer Einlassöffnung 2 und einer Auslassöffnung 3. Das Bypassventil 1 weist einen Ventilraum 5 auf, in dem ein Ventilkörper 4 beweglich gelagert ist. Der Ventilkörper 4 wird durch eine Federelement 9 in Richtung auf die Einlassöffnung 2 gedrückt und ist daher in diese Richtung vorgespannt.
Der Ventilkörper 4 ist im Ausführungsbeispiel als einseitig geschlossener Zylinderkörper gebildet mit einem geschlossenen einlassseitigen Ende 13, einem offenen auslassseitigen Ende 14 und einem Hohlraum 15. Das Federelement 9, das hier als Ventilfeder 9 in Form einer Spiralfeder ausgebildet ist, kann auch beispielsweise eine Gasfeder oder ein kompaktes elastisches Federelement sein, dass durch die auf den Ventilkörper 4 wirkende Druckkraft des Fluids zusammengedrückt werden kann und sich bei einem Druckabfall wieder in die ursprüngliche Form ausdehnen kann.
Die Ventilfeder 9 reicht in den Hohlraum 15 des Ventilkörpers 4 hinein und stützt sich an der Rückseite des einlassseitigen Endes 13 des Ventilkörpers 9 und an einem Federsitz 12, der im Ausführungsbeispiel am der Einlassöffnung 2 gegenüber liegenden Ende des Ventilraumes 5 gebildet ist, ab. Der Federsitz 12 ist gleichzeitig das auslassseitige Ende des Ventilraums 5, im Beispiel ein Bereich 17, dessen Innenquerschnittfläche der Innenquerschnittfläche des ersten Bereichs 6 entspricht. Die Ventilfeder 9 kann dem jeweiligen Einsatzzweck angepasst werden und eine verwendungszweckabhängige Federkraft haben.
Der Ventilraum 5 weist einen ersten Bereich 6 auf, der unmittelbar an der Einlassöffnung 2 beginnt und sich in Längsrichtung des Ventilraums 5 bis zu einer Kante 8 erstreckt. In diesem ersten Bereich 6 weist der Ventilraum 5 eine Innenquerschnittfläche auf, deren Fläche einer Außenumfangsfläche des Ventilkörpers 4 im Wesentlichen entspricht. Im Wesentlichen bedeutet hier, dass der Ventilkörper 5 in dem Ventilraum beweglich gelagert ist und daher ein minimaler Unterschied der Flächen der Querschnittflächen bestehen muss. Die Querschnittflächen des Ventilraums 5 und des Ventilkörpers 4 sind außerdem formgleich, wodurch die Innenwand 10 des Ventilraums 5 und die Außenwand 11 des Ventilkörpers 4 das Bypassventil 1 im ersten Bereichs 6 so gut abdichten, dass das Fluid nicht zwischen der Innenwand 10 des ersten Bereichs 6 und der Außenwand 11 des Ventilkörpers durchfließen kann.
In Längsrichtung des Ventilraums 5 gesehen schließt sich auslassseitig an den ersten Bereich 6 ein weiterer Bereich 7 an, wobei der weitere Bereich 7 eine größere Innenquerschnittfläche aufweist als der erste Bereich 6. Am Übergang von dem ersten Bereich 6 in den weiteren Bereich 7 ist die Kante 8 gebildet, die im Beispiel eine scharfe Kante ist, das heißt der weitere Bereich 7 erweitert sich direkt an der Kante 8 auf seinen Querschnittdurchmesser. Denkbar ist auch ein weicher Übergang, zum Beispiel in Form einer Fase.
Im Ausführungsbeispiel ist die Kante 8 entlang des gesamten Umfangs des Ventilraums in einer Ebene gebildet, wodurch ein Ringspalt 17 entsteht, die sich von der Kante 8 in die ausflussseitige Richtung bis wenigstens zum Beginn der Auslassöffnung 3 erstreckt.
In der 1 ist der Moment gezeigt, in dem der Ventilkörper 4, der im Ausführungsbeispiel einen Ventilkopf 18 aufweist der den Ventilkörper 4 einlassseitig verlängert und dessen Form der Form des Einlassöffnung angepasst ist, mit seinem einlassseitigem Ende 13 gerade an der Kante 8 anliegt, so dass noch kein Fluid in den Ringspalt 17 eindringen kann. Bei einer weiteren Druckerhöhung im Bypassventil 1 wird der Ventilkörper 4 weiter in Richtung der Auslassöffnung 3 gedrückt, der Ringspalt 17 wird frei gegeben und Fluid kann jetzt durch den Ringspalt 17 zu der Auslassöffnung 3 fließen. Durch einen weiteren Druckanstieg im Bypassventil 1 wird der Ventilkörper 4 weiter auf die Auslassöffnung zubewegt, bis diese beim Erreichen eines Enddrucks vollständig geöffnet ist und einen freien Fluss des Fluids durch das Bypassventil 1 erlaubt.
In der 2 ist der Ventilkörper 4 in der Position gezeigt, in der das einlassseitige Ende 13 gerade den Zugang für das Fluid zur Auslassöffnung 3 öffnet. Ein Vergleich der 1 und 2 macht den wesentlichen Unterschied zwischen herkömmlichen Bypassventilen und dem Bypassventil 1 der Erfindung deutlich. Die mit 19 bezeichnete Position des einlassseitigen Endes 13 des Ventilkörpers 4 in der 2 ist die Position an der die Steuerkante bei herkömmlichen Bypassventilen mit konstantem Innenquerschnittdurchmesser liegt, das heißt ab hier kann ein Druckabfall im Bypassventil erzeugt werden.
Beim Bypassventil 1 des Ausführungsbeispiels bildet die Kante 8 die Steuerkante. Der Druckabfall im Bypassventil 1 bzw. die Änderung oder Begrenzung des Fluidflusses durch das Bypassventil 1 beginnt daher viel früher und wird über einen vorgegebenen Druckanstiegsbereich nahezu konstant oder leicht ansteigend definiert, wodurch eine Konstantpumpe, die ein Bypassventil 1 aufweist, energieeffizienter und damit kostengünstiger betrieben werden kann.
Die 3 zeigt ein Bypassventil 1 einer zweiten Ausführung. Anders als beim Bypassventil 1 der 1 weist hier der Ventilkörper 4 einen ersten Bereich 6 mit einer ersten Querschnittfläche und einen zweiten Bereich 7 mit einer zweiten Querschnittfläche auf. Der Ventilraum 5 dagegen weist über seine Länge eine einheitliche Querschnittfläche auf. Zwischen der Außenwand 11 des Ventilkörpers 4 und der Innenwand des Ventilraums 5 im ersten Bereich 6 wird dadurch ein Spalt 17 oder eine oder mehrere Axialnuten 20 gebildet.
Im Bypassventil des zweiten Ausführungsbeispiels strömt das Fluid durch die Einlassöffnung 2 in den Ventilraum 5. Die Druckkraft mit der der Ventilkörper 4 gegen die Rückstellkraft der Ventilfeder 9 gedrückt wird, wird durch die Wirkfläche für das Fluid am Ventilkörper 4 bestimmt. Im gezeigten Beispiel setzt sich die Wirkfläche aus der Fläche des Ventilkopfs 18 und der Fläche des Bodens des Spalts 17 oder der Axialnuten 20 zusammen.
Die Enden des Spalts 17 oder der Axialnuten 20 liegen in einer Ebene, die quer zur Längsachse des Bypassventils verläuft, das heißt im Beispiel parallel zur Ventilkopfoberseite. Dabei ist es bei einem umlaufenden Spalt 17 vorteilhaft, dass am Ventilkörper 4 keine Querkräfte auftreten, was der Fall ist, wenn der Spalt 17 nur teilweise umläuft oder zum Beispiel nur eine Axialnut 20 an einer Seite des Ventilkörpers 4 gebildet ist.
Die Auslassöffnung 3 kann im zweiten Ausführungsbeispiel als Langloch in Form eines Kanals in der Innenwand 10 des Ventilraums 5 gebildet sein, wenn die Fluidverbindung ein Spalt 17 ist. Bei einem umlaufenden Ringspalt ist der Kanal vorzugsweise ebenfalls umflaufend ausgebildet, bei einem Spalt 17 der sich nur teilweise um den Ventilkörper 4 erstreckt, entspricht die radiale Erstreckung des Ringkanals bevorzugt im Wesentlichen der des Spalts 17.
Die Auslassöffnung 3 kann aber auch aus einer oder mehreren Bohrungen bestehen, wenn die Fluidverbindung aus einer Axialnut oder mehreren Axialnuten besteht. Die einzelnen Bohrungen können jeweils einer einzelnen Axialnut zugeordnet sein und Auslassöffnungen 3 aus dem Ventilraum 5 bilden, mit Auslassleitungen, die zum Beispiel noch im Ventilgehäuse zusammengeführt werden.
Die Auslassöffnung 3 in der 3 hat keinen konstanten Durchmesser. Dadurch öffnet der Bereich des Spalts 17, die in der Darstellung auf der rechten Seite am Bypassventil liegt, zuerst eine Fluidverbindung zwischen der Einlassöffnung 2 und der Auslassöffnung 3. Erhöht sich der Druck im Ventilraim 5 weiter, wird auch die Fluidverbindung auf der gegenüberliegenden Seite geöffnet. Der gleiche Effekt kann erreicht werden, wenn die zum Beispiel als Ringkanal ausgebildete Auslassöffnung 3 nicht waagerecht angeordnet ist, sondern um einen beliebigen Winkel zur Längsachse des Bypassventils 1 geneigt ist.
Die dargestellte Auslassöffnung 3 kann aber auch aus zwei Bohrungen mit unterschiedlichem Durchmesser und/oder in Längsrichtung des Bypassventils mit unterschiedlichen Abständen zur Einlassöffnung 2 bestehen, wenn die Fluidverbindung durch zwei Axialnuten 20 am Ventilkörper 4 hergestellt wird. In diesem Fall öffnet zunächst die rechte Axialnut 20 die Fluidverbindung und erst bei einem höheren Druck im Ventilraum 5 kann auch die linke Nut 20 den Zugang zu Auslassöffnung 3 herstellen. Bei drei und mehr Axialnuten gilt entsprechendes. Auch diese können gleichzeitig oder nacheinander die zugeordneten Auslassöffnungen 3 mit der Einlassöffnung 2 verbinden und so eine gestufte Reduzierung oder Begrenzung des Fluidflusses durch das Bypassventil 1 bzw. des Drucks im Bypassventil 1 bewirken.
Die 4 und 5 zeigen anhand von zwei Diagrammen, wie vorteilhaft das Bypassventil 1 den Systemdruck, die Fördermenge und die Leistungsaufnahme einer Pumpe, zum Beispiel einer Dauerlastpumpe beeinflusst. In den dargestellten Diagrammen zeigen die mit den Rauten gekennzeichneten Kurven die Werte einer herkömmlichen Serienpumpe, die mit Quadraten gekennzeichneten Kurven die Werte der optimierten Variante mit dem Bypassventil 1.
Bezugszeichenliste

1: Bypassventil
2: Einlassöffnung
3: Auslassöffnung
4: Ventilkörper
5: Ventilraum
6: erster Bereich
7: weitere Bereich
8: Kante, Steuerkante
9: Federelement, Ventilfeder
10: Innenwand
11: Außenwand
12: Federsitz
13: einlassseitiges Ende
14: auslassseitiges Ende
15: Hohlraum
16: Bereich
17: Spalt, Ringspalt
18: Ventilkopf
19: Position
20: Axialnut

Claims

Bypassventil für zum Beispiel eine Konstantpumpe, mit a) einem Ventilgehäuse mit einem Einlass und einem Auslass, b) einem Ventilkörper (4), c) einem Ventilraum (5) mit einer Einlassöffnung (2) und einer Auslassöffnung (3), d) einem Federelement (9), das den Ventilkörper (4) in Richtung der Einlassöffnung (2) drückt, e) wobei der Ventilkörper (4) und/oder der Ventilraum (5) einen ersten Bereich (6) mit einer ersten Querschnittfläche und wenigstens einem weiteren Bereich (7) mit einer von der ersten Querschnittfläche verschiedenen weiteren Querschnittfläche aufweisen und der Übergang von einer Querschnittfläche in die nächste Querschnittfläche jeweils eine Kante (8) bildet.
Bypassventil nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei das Federelement (9) eine Ventilfeder, zum Beispiel eine Druckfeder ist.
Bypassventil nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei der erste Bereich (6) an der Einlassöffnung (2) beginnt und die Querschnittfläche des Ventilkörpers (4) im ersten Bereich (6) gleich oder kleiner ist, als die Querschnittfläche des Ventilraums (5).
Bypassventil nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der wenigstens eine weitere Bereich (7) an ein auslasseitiges Ende des ersten Bereichs (6) anschließt und die Querschnittfläche des Ventilkörpers (4) in dem wenigstens einen weiteren Bereich (7) gleich oder kleiner ist, als die Querschnittfläche des Ventilraums (5).
Bypassventil nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei der Ventilkörper (4) und/oder der Ventilraum (5) mehr als einen weiteren Bereich (7) aufweisen, jeder der weiteren Bereich eine unterschiedliche Querschnittfläche aufweist und zwei aufeinanderfolgende Bereiche jeweils durch eine Kante getrennt sind.
Bypassventil nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei zwischen einer Außenseite des Ventilkörpers (4) und einer Innenwand des Ventilraums (5) ein Spalt (17), vorzugsweise ein Ringspalt (17) gebildet ist.
Bypassventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei zwischen einer Außenseite des Ventilkörpers (4) und einer Innenwand des Ventilraums (5) am Umfang wenigstens eine Axialnut (20) gebildet ist, vorzugsweise in Umfangrichtung mehrere beabstandete Axialnuten (20) gebildet sind.
Bypassventil nach Anspruch 3, wobei eine Fluidverbindung zwischen der Einlassöffnung (2) und der Auslassöffnung (3) hergestellt ist, wenn die von der Auslassöffnung (3) gesehen erste Kante (8) am Ventilkörper (4) durch den Fluiddruck über die Auslassöffnung (3) gelangt.
Bypassventil nach Anspruch 4, wobei eine Fluidverbindung zwischen der Einlassöffnung (2) und der Auslassöffnung (3) hergestellt ist, wenn der Ventilkörper (4) durch den Fluiddruck über die von der Einlassöffnung (2) gesehen erste Kante (8) am Ventilraum (5) gelangt.
Bypassventil nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei es sich bei dem Bypassventil (1) um das Bypassventil einer Konstantpumpe zum Beispiel eines Verbrennungsmotors handelt.
Konstantpumpe mit einem Bypassventil (1), wobei das Bypassventil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 gebildet ist.
Verfahren zur Reduzierung eines Öffnungsdrucks in einem Bypassventil (1), bei dem a) ein durch eine Einlassöffnung (2) des Bypassventils (1) in einem Ventilraum (5) einströmendes Fluid ein Druck im Ventilraum (5) aufgebaut wird, b) durch den sich aufbauenden Druck ein Ventilkörper (4) gegen den Wiederstand eines Federelements (9) in Richtung einer Auslassöffnung (3) gedrückt wird, c) beim Erreichen eines ersten Druckniveaus an einer Kante des Ventilkörpers (4) oder des Ventilraums (5) eine Fluidverbindung in Form zum Beispiel eines Spalts (17) oder einer Axialnut (20) zwischen der Einlassöffnung (2) und der Auslassöffnung (3) geöffnet wird, so dass d) das Fluids entlang dem Ventilkörper (4) zu der Auslassöffnung (3) strömen kann, wodurch der Druck des Fluids im Ventilraum (5) bzw. der Fluidfluss durch den Ventilraum (5) reduziert bzw. begrenzt wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kante (8) im Ventilraum (5) durch zwei Bereiche (6, 7) des Ventilkörpers (3) und/oder Ventilraums (5) mit unterschiedlichen Querschnittflächen gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem maximalen Druck der Ventilkörper (4) an der Auslassöffnung (3) vorbei gedrückt und dadurch die Auslassöffnung (4) freigegeben und das Bypassventil (1) vollständig geöffnet wird.