DE102010047401A1

DE102010047401A1 - Valve, particularly pressure relief valve for fluid, has inlet closed against sealing assembly by sealing body with surface, and fluid enabler gap, particularly annular gap is provided between sealing body and sealing seat

Info

Publication number: DE102010047401A1
Application number: DE102010047401A
Authority: DE
Inventors: Klaus Bredbeck; Uwe Stabenow
Original assignee: Wabco GmbH
Current assignee: ZF CV Systems Hannover GmbH
Priority date: 2010-10-02
Filing date: 2010-10-02
Publication date: 2012-04-05

Abstract

The valve has an inlet closed against a sealing assembly (7) by a sealing body (5) with a surface (6). A fluid enabler gap (10), particularly an annular gap is provided between the sealing body and the sealing assembly. The sealing body is axially moved from one position to another position by a piston.

Description

Die Erfindung betrifft ein insbesondere als ein Druckbegrenzungsventil ausgeführtes Ventil für ein Fluid mit einem Einlass und einem Auslass, wobei der Einlass in einer ersten Position durch einen gegen einen Dichtungssitz mit einer ersten Fläche dichtend anliegenden Dichtkörper verschlossen ist, welcher bei Erreichen eines vorbestimmten Öffnungsdrucks entgegen der Rückstellkraft eines Federelements in eine geöffnete zweite Position beweglich ist, in welcher zusätzlich eine zweite Fläche des Dichtkörpers von dem Fluid beaufschlagt ist, sodass der Öffnungsdruck und der Schließdruck eine Druckdifferenz aufweisen.The invention relates to a valve designed in particular as a pressure limiting valve for a fluid having an inlet and an outlet, the inlet being closed in a first position by a sealing body sealingly abutting against a sealing seat having a first surface which, when a predetermined opening pressure is reached Restoring force of a spring element is movable into an open second position, in which additionally a second surface of the sealing body is acted upon by the fluid, so that the opening pressure and the closing pressure have a pressure difference.

Die JP 9-226342 A hat einen durch eine Federkraft in der geschlossenen Position vorgespannten Kolben mit einer ersten Kolbenfläche sowie einer radial erweiterten zweiten Kolbenfläche. Der Fluiddruck wird durch einen Nebeneinlass zunächst lediglich der ersten Kolbenfläche zugeführt, die sich bei entsprechendem Druck innerhalb des Zylinders entgegen der Federkraft verlagert. Aufgrund dieser Verlagerung wird zugleich ein Haupteinlass in der Zylinderwandfläche freigegeben, sodass das Fluid auch die zweite, erweiterte Kolbenfläche druckbeaufschlagen kann. Hierdurch wird eine Hysterese erzeugt, indem der Öffnungsdruck größer ist als der Schließdruck. Das ausschließlich durch den Haupteinlass eintretende Fluid tritt durch eine Auslassöffnung aus. Als nachteilig erweist sich dabei, dass der Haupteinlass erst nach einer erheblichen Verlagerung des Kolbens entgegen einer zunehmenden Rückstellkraft geöffnet wird. Der Auslass ist hingegen nicht verschließbar, sodass insbesondere bei einer hohen Druckbeaufschlagung entsprechende Anforderungen an die Abdichtung des Haupteinlasses erfüllt werden müssen. Das durch den Nebeneinlass auf die erste Kolbenfläche wirkende Fluid kann nicht abströmen.The JP 9-226342 A has a biased by a spring force in the closed position piston having a first piston surface and a radially expanded second piston surface. The fluid pressure is initially supplied by a secondary inlet only the first piston surface, which moves against the spring force at a corresponding pressure within the cylinder. Due to this displacement, a main inlet in the cylinder wall surface is released at the same time, so that the fluid can also pressurize the second, extended piston surface. As a result, a hysteresis is generated by the opening pressure is greater than the closing pressure. The fluid entering through the main inlet only exits through an outlet port. It proves disadvantageous that the main inlet is opened only after a significant displacement of the piston against an increasing restoring force. The outlet, on the other hand, can not be closed, so that in particular with high pressure, corresponding requirements for the sealing of the main inlet must be fulfilled. The fluid acting on the first piston surface through the secondary inlet can not escape.

Die DE 1 650 590 A bezieht sich auf ein Steuerventil mit Hysterese mit einem Steuerkolben, dessen Kolbenstirnfläche dem Steuerdruck ausgesetzt ist und der auf der Gegenseite durch eine Rückstellkraft belastet ist. Der Umschaltpunkt von einer Ruhe- in eine Arbeitsstellung ist dann erreicht, wenn der Steuerdruck so weit angewachsen ist, dass er den Kolben entgegen der anwachsenden Rückstellkraft einer Feder nach links zu schieben vermag. Eine geringfügige Linksbewegung des Steuerkolbens führt aufgrund der Hystereseeinrichtung zu einer vollen Öffnung des Steuerkantenpaares und verhindert gleichzeitig, dass auch eine geringfügige Rechtsbewegung erneut ein Umschalten in der anderen Richtung auslöst. Der Hystereseeffekt ist durch einen im Innern des Steuerkolbens auf der Steuerdruckseite angebrachten Hilfskolben verwirklicht. Dieser Kolben ist in Bezug auf seine relative Lage zur Achse des Steuerkolbens unabhängig. Der Druckraum des Hilfskolbens ist auf der der Steuerdruckseite abgewandten Hilfskolbenseite angeordnet. Der Stift ist derart im Steuerkolben angeordnet, dass er sich bei Druckbeaufschlagung des Hilfskolbendruckraums am Ventilgehäuse abstützen kann. Bei Erreichen der Schaltstellung des Hauptkolbens tritt die Hystereseeinrichtung in Funktion. Bei einer geringfügigen Weiterbewegung des Hauptkolbens werden der Servozylinder und der der Steuerleitung abgewandte Raum des Stifts unter Arbeitsdruck gesetzt. Dadurch wird auf den Stift eine der Differenz von Steuer- zu Arbeitsdruck proportionale Kraft ausgeübt, deren Reaktionskraft den Kolben weiterbewegt. Diese vom Hilfskolben erzeugte zusätzliche Steuerkraft ist nur in Arbeitsstellung des Steuerkolbens wirksam. Damit es also zu einer Rückschaltung von der Arbeits- zur Ruhestellung kommt, muss der Steuerdruck erst wieder um einen Betrag, welcher der Hilfskolbenkraft entspricht, unter den vorher beschriebenen Wert der Umschaltkraft gesenkt werden. Durch diese Schalthysterese wird eine Stabilisierung der Umschaltung erreicht.The DE 1 650 590 A refers to a control valve with hysteresis with a control piston whose piston end face is exposed to the control pressure and which is loaded on the opposite side by a restoring force. The switching point from a rest to a working position is reached when the control pressure has increased so much that he is able to push the piston against the increasing restoring force of a spring to the left. A slight left movement of the control piston leads due to the hysteresis to a full opening of the control edge pair and at the same time prevents even a slight right movement again triggers a switch in the other direction. The hysteresis effect is realized by an auxiliary piston mounted in the interior of the control piston on the control pressure side. This piston is independent in relation to its relative position to the axis of the control piston. The pressure chamber of the auxiliary piston is arranged on the side remote from the control pressure side auxiliary piston side. The pin is arranged in the control piston so that it can be supported on the valve housing when pressure is applied to the auxiliary piston pressure chamber. Upon reaching the switching position of the main piston, the hysteresis occurs in function. With a slight further movement of the main piston of the servo cylinder and the control line remote space of the pen are placed under working pressure. As a result, a force proportional to the difference between control and working pressure is exerted on the pin, whose reaction force moves the piston further. This additional control force generated by the auxiliary piston is effective only in the working position of the control piston. So that it comes to a downshift from the working to the rest position, the control pressure must be lowered again by an amount corresponding to the auxiliary piston force, below the previously described value of the switching force. This switching hysteresis stabilizes the switching is achieved.

Die DE 102 20 789 B4 bezieht sich auf eine Druckluftaufbereitungseinrichtung für Kraftfahrzeug-Druckluftanlagen mit einem Druckregler und einem Mehrkreisschutzventil, wobei das Mehrkreisschutzventil mindestens ein Magnetventil mit eigenem Entlüftungsanschluss und für jeden Kreis ein Überströmventil mit begrenzter Rückströmung beinhaltet. Jedes Überströmventil hat eine bewegliche Wand, die einen Anströmraum von einem Rückraum mit Feder abteilt, wobei das Überströmventil eine über das Magnetventil beaufschlagbare Wirkfläche aufweist. Das Magnetventil ist stromlos geöffnet. Demzufolge wirkt sich die vom Kompressor gelieferte, im Druck ansteigende Luft der Zentralbohrung druckmäßig auf die erste Wirkfläche aus. Gleichzeitig gelangt die Druckluft auf die dritte Wirkfläche. Die bewegliche Wand wird in Abhängigkeit der Differenzfläche zwischen diesen Wirkflächen geöffnet.The DE 102 20 789 B4 relates to a compressed air treatment device for automotive compressed air systems with a pressure regulator and a multi-circuit protection valve, wherein the multi-circuit protection valve includes at least one solenoid valve with its own vent port and a limited flow return valve for each circuit. Each overflow valve has a movable wall which divides an inflow space from a back space with a spring, wherein the overflow valve has an effective area which can be acted upon by the magnetic valve. The solenoid valve is normally open. As a result, the air supplied by the compressor, which increases in pressure in the central bore, acts in terms of pressure on the first effective surface. At the same time, the compressed air reaches the third active surface. The movable wall is opened depending on the differential area between these active surfaces.

Eine Druckluftaufbereitungseinrichtung ist auch aus der DE 195 44 621 C1 bekannt. In einem gemeinsamen Gehäuse, welches auch unterteilt ausgebildet sein kann, ist ein Druckregler untergebracht. Jeder Kreis besitzt ein Überströmventil mit begrenzter Rückströmung, das eine bewegliche Wand aufweist, die auf einer Feder abgestützt ist. Auf der anderen Seite ist eine Wirkfläche vorgesehen, die anströmseitig von einem Anströmraum beaufschlagt wird, der in dauernder Verbindung zu einer Zentralbohrung für die Verteilung der ankommenden Druckluft steht. Die bewegliche Wand des Überströmventils mit begrenzter Rückströmung weist anströmseitig eine erste und eine zweite Wirkfläche auf, wobei die zweite Wirkfläche in geöffnetem Zustand hinzutritt bzw. ebenfalls beaufschlagt wird.A compressed air treatment device is also from the DE 195 44 621 C1 known. In a common housing, which may also be formed divided, a pressure regulator is housed. Each circuit has a limited flow backflow valve having a movable wall supported on a spring. On the other side, an active surface is provided, which is acted upon by the inflow of a Anströmraum, which is in constant communication with a central bore for the distribution of incoming compressed air. The movable wall of the overflow valve with limited backflow has on the inflow side a first and a second active surface, wherein the second active surface in the open state is added or likewise acted upon.

Als nachteilig erweist sich beim Stand der Technik der zur Herstellung des Ventils hohe konstruktive sowie fertigungstechnische Aufwand. Beispielsweise sind zur Erzeugung des von dem Öffnungsdruck abweichenden Schließdrucks nach dem Stand der Technik mehrere Einlassöffnungen bzw. Druckzuführleitungen erforderlich. Weiterhin erfordert die beim Stand der Technik vorgesehene umfangsseitige Dichtung die Einhaltung geringer Toleranzen bei der Herstellung. Hierdurch kann insbesondere bei einer Verwendung im Kraftfahrzeug mit den dadurch stark schwankenden Umgebungsbedingungen ein Verklemmen des Dichtkörpers in seinem Zylinder nicht ausgeschlossen werden. Die radiale Abdichtung des kolbenförmigen Dichtkörpers führt außerdem zu erhöhten Reibungskräften, sodass die Öffnung des Ventils verzögert eintritt. A disadvantage proves in the prior art for the production of the valve high design and manufacturing effort. For example, a plurality of inlet openings or pressure supply lines are required to produce the closing pressure deviating from the opening pressure according to the prior art. Furthermore, the provided in the prior art circumferential seal requires compliance with low tolerances in the production. As a result, jamming of the sealing body in its cylinder can not be ruled out, in particular when it is used in a motor vehicle with the resulting highly fluctuating environmental conditions. The radial sealing of the piston-shaped sealing body also leads to increased frictional forces, so that the opening of the valve occurs delayed.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zu schaffen, ein einfach zu realisierendes Ventil zu schaffen, welches eine zuverlässige Funktion und ein schnelles Ansprechverhalten aufweist.The invention has for its object to provide a way to provide an easy-to-implement valve, which has a reliable function and a quick response.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Ventil gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ist den Unteransprüchen zu entnehmen.This object is achieved with a valve according to the features of claim 1. The further embodiment of the invention can be found in the dependent claims.

Erfindungsgemäß ist also ein Ventil vorgesehen, bei dem sich aufgrund des Öffnungsdrucks bei einer Bewegung des Dichtkörpers zwischen der ersten Fläche des Dichtkörpers und dem Dichtungssitz ein das Überströmen des Fluids ermöglichender Spalt, insbesondere Ringspalt, öffnet, durch den das Fluid in eine durch die zweite Fläche begrenzte Druckkammer gelangt. Zusätzlich kann zu dem Einlass auch der Auslass von dem Dichtköper in der geschlossenen Position verschlossen oder zumindest der Durchlass auf ein Minimum entsprechend der im Betrieb auftretenden Leckagen begrenzt sein. Hierdurch wird ein zugleich einfach herstellbares sowie im Betrieb zuverlässiges Ventil geschaffen, bei dem das zugeführte Fluid durch den Spalt in die Druckkammer einströmt. Dadurch wirkt der Fluiddruck zusätzlich auch auf die insbesondere radiale Erweiterung, sodass die so beaufschlagte Fläche wesentlich vergrößert ist. Dabei kann durch die Größe der zweiten Fläche die erzielbare Druckdifferenz bestimmt werden. Aufgrund der somit vergrößerten Gesamtfläche der druckbeaufschlagten Flächen steigt die Öffnungskraft entgegen der Rückstellkraft des Federelements, sodass der Dichtkörper ohne Verzögerung mit zunehmender Geschwindigkeit in seine geöffnete Endposition verlagert wird. Dieser Effekt tritt somit bereits unmittelbar nach einer den Spalt freigebenden Verlagerung ein. Demgegenüber ist beim Stand der Technik zunächst eine Verlagerung entgegen der zunehmenden Rückstellkraft des Federelements erforderlich, sodass eine Verzögerung unvermeidlich ist. Zudem ist erfindungsgemäß nur eine einzige Dichtungsfläche erforderlich, da lediglich ein Einlass vorhanden ist. Insbesondere kann dabei auf eine radiale Abdichtung des Dichtkörpers in dem Zylinder verzichtet werden, sodass der Herstellungsaufwand vermindert ist.According to the invention, therefore, a valve is provided, in which due to the opening pressure during a movement of the sealing body between the first surface of the sealing body and the seal seat, an overflow of the fluid enabling gap, in particular annular gap, opens, through which the fluid in through the second surface reaches limited pressure chamber. In addition, the outlet may also be closed to the inlet by the sealing body in the closed position or at least the passage may be limited to a minimum corresponding to the leakages occurring during operation. As a result, a valve which is at the same time easy to produce and reliable in operation is provided, in which the supplied fluid flows through the gap into the pressure chamber. As a result, the fluid pressure also acts on the particular radial extension, so that the area so acted upon is significantly increased. In this case, the achievable pressure difference can be determined by the size of the second surface. Due to the thus increased total area of the pressurized surfaces, the opening force increases counter to the restoring force of the spring element, so that the sealing body is displaced without delay with increasing speed in its open end position. This effect thus already occurs immediately after a shift releasing the gap. In contrast, the prior art first requires a displacement against the increasing restoring force of the spring element, so that a delay is unavoidable. In addition, according to the invention only a single sealing surface is required, since only one inlet is present. In particular, can be dispensed with a radial sealing of the sealing body in the cylinder, so that the production cost is reduced.

Das Ventil könnte als eine um eine Schwenkachse bewegliche Klappe, als ein Drehschieber oder dergleichen ausgeführt sein. Besonders vorteilhaft ist hingegen eine Abwandlung, bei welcher der Dichtkörper als ein von der ersten Position in die zweite Position axial beweglicher Kolben ausgeführt ist. Hierdurch kann auf eine schwenkbare Lagerung verzichtet und die Bauform weiter vereinfacht werden. Zudem kann so ein besonders kompaktes Ventil realisiert werden, welches auch problemlos beispielsweise in ein Gehäuse eines Verdichters integriert werden kann.The valve could be designed as a flap movable about a pivot axis, as a rotary valve or the like. By contrast, a modification in which the sealing body is designed as a piston which can move axially from the first position into the second position is particularly advantageous. This makes it possible to dispense with a pivotable storage and the design can be further simplified. In addition, such a particularly compact valve can be realized, which can also be easily integrated, for example, in a housing of a compressor.

Dabei erweist es sich als vorteilhaft, wenn die erste Fläche an einer axialen Stirnfläche des Dichtkörpers angeordnet ist. Hierdurch wird die Dichtung zwischen der ersten, kleinen Fläche und dem Dichtungssitz wesentlich vereinfacht, weil der Dichtungssitz beispielsweise durch einen den Einlass einschließenden ebenen Rand realisiert werden kann. Selbstverständlich kann durch eine Dichtung mit einer entsprechenden Kontur auch ein zusätzlicher Formschluss erreicht und so die Dichtungswirkung verbessert werden.It proves to be advantageous if the first surface is arranged on an axial end face of the sealing body. As a result, the seal between the first, small area and the seal seat is substantially simplified because the seal seat can be realized, for example, by a flat edge enclosing the inlet. Of course, can be achieved by a seal with a corresponding contour, an additional positive locking and so the sealing effect can be improved.

In der Praxis ist es zudem besonders Erfolg versprechend, wenn gemäß einer Weiterbildung die beiden Flächen in parallelen Ebenen quer zu einer Zuströmrichtung des Fluids angeordnet sind. Hierdurch wird ein dynamisches Verhalten des Ventils unterstützt, indem die Strömung in Bezug auf die Strömungsrichtung im Einlass zunächst auf die erste Fläche und anschließend auf die zweite Fläche trifft, wobei die Strömungsrichtung parallel zu der jeweiligen Flächennormalen orientiert ist. Die Öffnungsgeschwindigkeit wird dadurch wesentlich erhöht, sodass ein optimaler Schutz vor einem Überdruck erreicht werden kann.In practice, it is also particularly promising if, according to a development, the two surfaces are arranged in parallel planes transverse to an inflow direction of the fluid. As a result, a dynamic behavior of the valve is supported, in that the flow with respect to the flow direction in the inlet first meets the first surface and then the second surface, wherein the flow direction is oriented parallel to the respective surface normal. The opening speed is significantly increased, so that an optimal protection against overpressure can be achieved.

Der Dichtkörper kann insbesondere bei einer Ausgestaltung als ein Dichtungs- bzw. Hubkolben oder als Drehschieber eine beliebige Geometrie bzw. Querschnittsform aufweisen. Besonders sinnvoll ist es hingegen, wenn der Dichtkörper einen dem Einlass zugewandten ersten Zylinderabschnitt mit der stirnseitigen ersten Fläche sowie einen zweiten, gegenüber dem ersten Zylinderabschnitt radial erweiterten konzentrischen Zylinderabschnitt mit einer kreisringförmigen zweiten Fläche aufweist. Hierdurch wird ein unerwünschtes Kippmoment und die damit verbundene Gefahr einer Verklemmung innerhalb des Zylinders vermieden, indem die Flächen konzentrisch zueinander angeordnet sind. Dieser Effekt wird durch einen entsprechend, beispielsweise größer als der Durchmesser der ersten Fläche, bemessenen axialen Abstand der Flächen noch weiter verstärkt.The sealing body may have any geometry or cross-sectional shape, in particular in one embodiment as a sealing or reciprocating piston or as a rotary valve. On the other hand, it is particularly expedient for the sealing body to have a first cylinder section facing the inlet with the front-side first face and a second concentric cylinder section radially enlarged with respect to the first cylinder section and having an annular second face. As a result, an undesirable tilting moment and the associated risk of jamming within the cylinder is avoided by the surfaces are arranged concentrically to each other. This Effect is further enhanced by a corresponding, for example, greater than the diameter of the first surface, measured axial distance of the surfaces.

Grundsätzlich kann auf eine zusätzliche Abdichtung der zweiten Fläche beispielsweise gegenüber der Zylinderinnenwandfläche verzichtet werden, weil die unterstützende und der Federkraft entgegenwirkende Kraft bereits aufgrund der dynamischen Anströmung der zweiten Fläche des Dichtkörpers einsetzt. Darüber hinaus ist es sogar von besonderem Vorteil, wenn die zweite Fläche einen vorbestimmten Durchlass als Leckage gegenüber einer Innenwandfläche der Druckkammer aufweist. Hierdurch kommt es bei einem geringfügigen Überströmen des Fluids durch den Spalt in die Druckkammer, wie es beispielsweise bei einer verschleißbedingten Beeinträchtigung des Dichtungssitzes vorkommen kann, nicht zu einer Druckbeaufschlagung der zweiten Fläche und damit nicht zu einem unerwünschten vorzeitigen Öffnen des Einlasses. Vielmehr verhält sich das Ventil robust gegenüber einer geringfügigen Leckage, die an der zweiten Fläche vorbei dem Auslass zugeführt wird. Entsprechend dem Funktionsprinzip ist das Ventil so gestaltet, dass die Leckage im Ringspalt der zweiten Fläche gegenüber der Innenwandfläche der Druckkammer so groß ist, dass mögliche Leckagen der ersten Fläche des Dichtkörpers abfließen können, sodass ein anderenfalls eintretendes, unbeabsichtigtes Öffnen des Ventil vermieden wird. In der Praxis kann die Leckage bei 20 bar Druck zwischen 0,05 l/min und 1,0 l/min vorgesehen sein, wobei die maximale Leckage des Ventils bei diesem Druck deutlich kleiner bemessen ist als die Förderleistung des Kompressors, da anderenfalls das Ventil nicht mehr öffnet.In principle, it is possible to dispense with an additional sealing of the second surface, for example with respect to the cylinder inner wall surface, because the supporting force and the spring force counteracting force are already being used due to the dynamic flow of the second surface of the sealing body. Moreover, it is even of particular advantage if the second surface has a predetermined passage as a leak against an inner wall surface of the pressure chamber. This results in a slight overflow of the fluid through the gap in the pressure chamber, as may occur, for example, in a wear-related impairment of the seal seat, not to a pressurization of the second surface and thus not to an undesirable premature opening of the inlet. Rather, the valve behaves stably against a slight leakage that is supplied past the second surface to the outlet. According to the functional principle, the valve is designed so that the leakage in the annular gap of the second surface relative to the inner wall surface of the pressure chamber is so large that possible leaks of the first surface of the sealing body can flow, so that otherwise occurring, unintentional opening of the valve is avoided. In practice, the leakage at 20 bar pressure between 0.05 l / min and 1.0 l / min be provided, the maximum leakage of the valve at this pressure is much smaller than the capacity of the compressor, otherwise the valve not open anymore.

Selbstverständlich ist das erfindungsgemäße Ventil nicht auf eine bestimmte Einlass- oder Auslassgeometrie beschränkt. Dennoch ist es besonders praxisnah, wenn das Ventil genau einen Einlass und genau einen Auslass aufweist, um so eine kostengünstige konstruktive Gestaltung zu erreichen, die mit vergleichsweise einfachen Mitteln realisiert werden kann.Of course, the valve according to the invention is not limited to a particular inlet or Auslassgeometrie. Nevertheless, it is particularly practical if the valve has exactly one inlet and exactly one outlet, so as to achieve a cost-effective structural design that can be realized with comparatively simple means.

Bei einer anderen, ebenfalls besonders empfehlenswerten Abwandlung, bei welcher die Rückstellkraft eines Federelements einstellbar ist, kann eine schnelle Anpassung an unterschiedliche Einsatzzwecke vorgenommen werden, indem beispielsweise eine von außen betätigbare Einstellschraube auf das Federelement wirkt. Hierdurch kann das Ventil auch unabhängig von einem bestimmten Anwendungsbereich als ein universell einsetzbares Ventil angeboten und kostengünstig in großer Stückzahl hergestellt werden.In another, also particularly recommended modification, in which the restoring force of a spring element is adjustable, a rapid adaptation to different purposes can be made by, for example, an externally operable adjusting screw acts on the spring element. As a result, the valve can also be offered independently of a specific application as a universally applicable valve and inexpensively manufactured in large quantities.

Eine besonders Erfolg versprechende Anwendung des Ventils ergibt sich dann, wenn das Ventil als ein Bestandteil eines Luftfedersystems eines Kraftfahrzeugs einem Verdichter als Druckbegrenzungsventil zugeordnet ist. Hierdurch kann bei einer Fehlfunktion des Verdichters ein großer Volumenstrom ohne Verzögerung abgeführt werden, sodass eine Beschädigung weiterer, für die Fahrsicherheit relevanter Systemkomponenten zuverlässig ausgeschlossen werden kann.A particularly promising application of the valve results when the valve is associated with a compressor as a pressure limiting valve as part of an air spring system of a motor vehicle. As a result, in the case of a malfunction of the compressor, a large volume flow can be dissipated without delay, so that damage to further system components relevant for driving safety can be reliably excluded.

Das erfindungsgemäße Ventil ist gleichermaßen für hydraulische und/oder pneumatische Systeme geeignet und bestimmt, wobei sich Dimensionierungen als besonders praxisnah erweisen, bei welchen der Durchmesser der ersten Fläche zwischen 3 und 7 mm, insbesondere zwischen 4 und 5 mm, und/oder der Durchmesser der zweiten Fläche zumindest 8 mm, insbesondere zwischen 10 und 12 mm, und der Öffnungsdruck ca. 20 bar und der Schließdruck maximal 10 bar betragen, um so eine in der Praxis sinnvolle Druckdifferenz von ca. 10 bar einstellen zu können.The valve according to the invention is equally suitable and determined for hydraulic and / or pneumatic systems, with dimensions prove to be particularly practical, in which the diameter of the first surface between 3 and 7 mm, in particular between 4 and 5 mm, and / or the diameter of second surface at least 8 mm, in particular between 10 and 12 mm, and the opening pressure about 20 bar and the closing pressure of 10 bar maximum, so as to be able to set a meaningful in practice pressure difference of about 10 bar.

Die Erfindung lässt verschiedene Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt jeweils in einer Prinzipdarstellung des erfindungsgemäßen Ventils inThe invention allows for various embodiments. To further clarify its basic principle, one of them is shown in the drawing and will be described below. This shows in each case in a schematic representation of the valve according to the invention in

1 eine geschlossene erste Position; 1 a closed first position;

2 einen geringfügig geöffneten Einlass, wobei der Auslass durch den Dichtkörper verschlossen ist; 2 a slightly open inlet, wherein the outlet is closed by the sealing body;

3 eine vollständig geöffnete zweite Position mit geöffnetem Einlass und Auslass. 3 a fully open second position with open inlet and outlet.

1 zeigt ein erfindungsgemäßes Ventil 1 insbesondere für Gase in einer Prinzipdarstellung. Das Ventil 1 hat ein Ventilgehäuse 2 mit einem Einlass 3 und einem Auslass 4, wobei der Einlass 3 und der Auslass 4 in der dargestellten ersten Position geschlossen sind. Zu diesem Zweck liegt ein kolbenförmiger Dichtkörper 5 mit einer stirnseitigen ersten Fläche 6 gegen einen Dichtungssitz 7 dichtend an. Der Dichtkörper 5 ist mit einer Federkraft Ff eines Federelements 8, welches mit einer variablen Stellkraft Fs einer Einstellschraube 9 belastbar ist, in der geschlossenen Position vorgespannt, in welcher der Fluiddruck Fp1 wesentlich geringer ist als der Öffnungsdruck. Dabei sind durch den Dichtkörper 5 sowohl der Einlass 3 als auch der Auslass 4 verschlossen, um so eine optimale Abdichtung zu erreichen. 1 shows a valve according to the invention 1 in particular for gases in a schematic representation. The valve 1 has a valve body 2 with an inlet 3 and an outlet 4 , where the inlet 3 and the outlet 4 are closed in the illustrated first position. For this purpose, there is a piston-shaped sealing body 5 with a frontal first surface 6 against a seal seat 7 sealingly. The sealing body 5 is with a spring force Ff of a spring element 8th , which with a variable force Fs an adjustment screw 9 is resilient, biased in the closed position, in which the fluid pressure Fp1 is substantially less than the opening pressure. In this case, by the sealing body 5 both the inlet 3 as well as the outlet 4 closed, so as to achieve an optimal seal.

Sobald der erforderliche Öffnungsdruck erreicht ist, bewegt sich der Dichtkörper 5 unter dem Einfluss des Fluiddrucks Fp1 entgegen der Rückstellkraft Ff des Federelements 8 in die in 2 dargestellte teilweise geöffnete Position. In dieser Position ist lediglich der Auslass 4 von dem Dichtkörper 5 verschlossen. Durch den sich als Ringspalt öffnenden Spalt 10 zwischen der ersten Fläche 6 des Dichtkörpers 5 und dem Dichtungssitz 7 strömt das nicht gezeigte Fluid in eine Druckkammer 11, die durch eine Innenwandfläche 12 des Ventilgehäuses 2 und durch eine zu der ersten Fläche 6 parallele zweite Fläche 13 des Dichtkörpers 5 begrenzt ist. Dadurch wirkt das Fluid mit dem Fluiddruck Fp2 zusätzlich auch auf die als radiale Erweiterung ausgeführte, kreisringförmige zweite Fläche 13, sodass die so beaufschlagte Gesamtfläche wesentlich vergrößert ist. Somit steigt die Öffnungskraft entgegen der Rückstellkraft Ff des Federelements 8 mit der Folge, dass der Dichtkörper 5 ohne Verzögerung mit zunehmender Geschwindigkeit in seine geöffnete, in 3 gezeigte Endposition verlagert wird. Auf diese Weise wird die gewünschte Hysterese als Druckdifferenz zwischen dem Öffnungsdruck und dem Schließdruck erzeugt.As soon as the required opening pressure is reached, the sealing body moves 5 under the influence of the fluid pressure Fp1 against the Restoring force Ff of the spring element 8th in the in 2 illustrated partially open position. In this position is only the outlet 4 from the sealing body 5 locked. Through the gap opening as an annular gap 10 between the first surface 6 of the sealing body 5 and the seal seat 7 the fluid, not shown, flows into a pressure chamber 11 passing through an inner wall surface 12 of the valve housing 2 and through to the first surface 6 parallel second surface 13 of the sealing body 5 is limited. As a result, the fluid with the fluid pressure Fp2 additionally acts on the annular second surface designed as a radial extension 13 so that the total area so charged is substantially increased. Thus, the opening force increases against the restoring force Ff of the spring element 8th with the result that the sealing body 5 without delay with increasing speed in his opened, in 3 shifted end position is shifted. In this way, the desired hysteresis is generated as the pressure difference between the opening pressure and the closing pressure.

In dieser in 3 dargestellten Endposition des Dichtkörpers 5 sind sowohl der Einlass 3 als auch der Auslass 4 vollständig geöffnet. Das durch den Einlass 3 einströmende Fluid kann dadurch ungehindert durch den Auslass 4 abgeführt werden. Die entgegengesetzte Bewegung des Dichtkörpers 5 wird mittels des Federelements 8 durch die Federkraft Ff dann eingeleitet, wenn die Summe der Fluiddrücke Fp1 und Fp2 geringer als der Schließdruck und damit wesentlich geringer als der Öffnungsdruck ist.In this in 3 shown end position of the sealing body 5 are both the inlet 3 as well as the outlet 4 fully open. That through the inlet 3 Inflowing fluid can thereby unhindered through the outlet 4 be dissipated. The opposite movement of the sealing body 5 is by means of the spring element 8th initiated by the spring force Ff when the sum of the fluid pressures Fp1 and Fp2 is less than the closing pressure and thus substantially lower than the opening pressure.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

JP 9-226342A [0002]
DE 1650590 A [0003]
DE 10220789 B4 [0004]
DE 19544621 C1 [0005]

Claims

A valve designed in particular as a pressure relief valve ( 1 ) for a fluid with an inlet ( 3 ) and an outlet ( 4 ), the inlet ( 3 ) in a first position by a against a seal seat ( 7 ) with a first surface ( 6 ) sealingly fitting sealing body ( 5 ) is closed, which upon reaching a predetermined opening pressure against the restoring force (Ff) of a spring element ( 8th ) is movable into an opened second position, in which additionally an extended second surface ( 13 ) of the sealing body ( 5 ) is acted upon by the fluid, characterized in that due to the opening pressure and the associated displacement of the sealing body ( 5 ) between the first surface ( 6 ) of the sealing body ( 5 ) and the seal seat ( 7 ) an overflow of the fluid enabling gap ( 10 ), in particular annular gap, through which the fluid flows through the second surface ( 13 ) limited pressure chamber ( 11 ).

Valve ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the sealing body ( 5 ) is designed as a piston axially displaceable from the first position to the second position.

Valve ( 1 ) according to claims 1 or 2, characterized in that the first surface ( 6 ) at an axial end face of the sealing body ( 5 ) is arranged.

Valve ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the two surfaces ( 6 . 13 ) are arranged in parallel planes.

Valve ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the sealing body ( 5 ) one the inlet ( 3 ) facing first cylinder portion with the front-side first surface ( 6 ) and a second, opposite the first cylinder portion radially enlarged, concentric cylinder portion having an annular second surface ( 13 ) having.

Valve ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the second surface ( 13 ) has a predetermined passage in relation to an inner wall surface ( 12 ) of the pressure chamber ( 11 ) having.

Valve ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the valve ( 1 ) exactly one inlet ( 3 ) and exactly one outlet ( 4 ) having.

Valve ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the restoring force (Ff) of the spring element ( 8th ) is adjustable.

Valve ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the valve ( 1 ) is assigned as a component of an air spring system of a motor vehicle to a compressor as a pressure relief valve.

Valve ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the valve ( 1 ) is designed for hydraulic and / or pneumatic systems.

Valve ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the diameter of the first surface ( 6 ) between 3 and 7 mm, in particular between 4 and 5 mm, and / or the diameter of the second surface ( 13 ) amount to at least 8 mm, in particular between 10 and 12 mm.

Valve ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the opening pressure about 20 bar and the closing pressure is a maximum of 10 bar.