DE102011090010B4 - Pressure control valve - Google Patents
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Abstract
Druckregelventil für ein Kraftstoffeinspritzsystem für Verbrennungskraftmaschinen, mit einem Verschlusselement (12), wobei das Verschlusselement (12) in einer zwischen einem Hochdruckbereich und einem Niederdruckbereich ausgebildeten Durchflussöffnung (14) in einem Gehäuse (16) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (12) entlang einer Längsachse (18) der Durchflussöffnung (14) zur Überführung in einen geöffneten Zustand und in einen geschlossenen Zustand beweglich gelagert ist, wobei das Verschlusselement (12) eine erste Stirnfläche (20) und eine der ersten Stirnfläche (20) gegenüberliegende zweite Stirnfläche (22) aufweist, wobei ein Systemdruck (P) des Kraftstoffeinspritzsystems auf die erste Stirnfläche (20) und die zweite Stirnfläche (22) wirkt, wobei die erste Stirnfläche (20) mit der zweiten Stirnfläche (22) über ein Stegelement (44) miteinander verbunden ist und wobei in dem geschlossenen Zustand die durch den Systemdruck (P) auf die erste Stirnfläche (20) und zweite Stirnfläche (22) ausgeübten Kräfte in axialer Richtung entlang der Längsachse (18) entgegengesetzt und gleich groß sind. Pressure control valve for a fuel injection system for internal combustion engines, comprising a closure element (12), wherein the closure element (12) is arranged in a housing (16) in a flow opening (14) formed between a high pressure region and a low pressure region, characterized in that the closure element (12 ) is movably mounted along a longitudinal axis (18) of the throughflow opening (14) for transfer to an open state and to a closed state, the closure element (12) having a first end face (20) and a second end face opposite the first end face (20) (22), wherein a system pressure (P) of the fuel injection system on the first end face (20) and the second end face (22) acts, wherein the first end face (20) with the second end face (22) via a web element (44) with each other is connected and wherein in the closed state by the system pressure (P) on the first end face (20) and second end face (22) forces in the axial direction along the longitudinal axis (18) are opposite and equal.
Description
Die Erfindung betrifft ein Druckregelventil für ein Kraftstoffeinspritzsystem für Verbrennungskraftmaschinen mit einer zwischen einem Hochdruckbereich und einem Niederdruckbereich ausgebildeten Durchflussöffnung angeordneten Verschlusselement. Die Erfindung betrifft auch eine Pumpe mit einem solchen Druckregelventil.The invention relates to a pressure regulating valve for a fuel injection system for internal combustion engines with a closure element arranged between a high-pressure region and a low-pressure region. The invention also relates to a pump with such a pressure control valve.
Ein derartiges Druckregelventil für Hochdrucksysteme ist aus der
Um dies zu erreichen, ist es bisher üblich die Anpassung des Druckregelventils an höhere Systemdrücke und Absteuermengen durch eine Reduzierung des Durchmessers der kugelförmigen Verschlusselemente, geringe Zuströmungsquerschnitte und größere Ventilsitzwinkel zu realisieren. Hierdurch erhöhen sich jedoch die notwendigen Kräfte zum Schließen und Öffnen des Verschlusselements, da auf die Kugeloberfläche des in der Durchflussöffnung angeordneten kugelförmig ausgebildeten Schließkörpers sowohl ein Systemdruck als auch ein Umgebungsdruck wirkt. Zur Verringerung der Druckpulsationen ist es bekannt zusätzliche Dämpfungselemente vorzusehen, wodurch jedoch zusätzliche Bauteile in das Druckregelventil integriert werden müssen.In order to achieve this, it has hitherto been customary to realize the adaptation of the pressure regulating valve to higher system pressures and reduced quantities by reducing the diameter of the spherical closure elements, small inflow cross sections and larger valve seat angles. However, this increases the forces required to close and open the closure element, since both a system pressure and an ambient pressure act on the spherical surface of the ball-shaped closing body arranged in the flow opening. To reduce the pressure pulsations, it is known to provide additional damping elements, whereby, however, additional components must be integrated into the pressure control valve.
Die
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Druckregelventil zur Verfügung zu stellen, bei welchem die notwendigen Kräfte zur Betätigung des Verschlusselements reduziert sind und das Verschlusselement unempfindlicher gegenüber Druckpulsationen ausgebildet ist.The object of the invention is therefore to provide a pressure control valve, in which the forces required to actuate the closure element are reduced and the closure element is made less sensitive to pressure pulsations.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 bzw. 10. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.The object is achieved by the features of
Das erfindungsgemäße Druckegelventil für ein Kraftstoffeinspritzsystem für Verbrennungskraftmaschinen weist ein Verschlusselement auf, wobei das Verschlusselement in einer zwischen einem Hochdruckbereich und einem Niederdruckbereich ausgebildeten Durchflussöffnung in einem Gehäuse angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist das Verschlusselement entlang einer Längsachse der Durchflussöffnung zur Überführung in einen geöffneten Zustand und in einen geschlossenen Zustand beweglich gelagert, wobei das Verschlusselement eine erste Stirnfläche und eine der ersten Stirnfläche gegenüberliegende zweite Stirnfläche aufweist, wobei ein Systemdruck des Kraftstoffeinspritzsystems auf die erste Stirnfläche und die zweite Stirnfläche wirkt. Die erste Stirnfläche und die zweite Stirnfläche sind über ein Stegelement miteinander verbunden. In dem geschlossenen Zustand sind die durch den Systemdruck auf die erste Stirnfläche und zweite Stirnfläche ausgeübten Kräfte in axialer Richtung entlang der Längsachse entgegengesetzt und gleich groß.The pressure regulating valve according to the invention for a fuel injection system for internal combustion engines has a closure element, wherein the closure element is arranged in a housing in a flow opening formed between a high-pressure region and a low-pressure region. According to the invention, the closure element is movably mounted along a longitudinal axis of the flow opening for transfer to an open state and a closed state, wherein the closure element has a first end face and a second end face opposite the first face, wherein a system pressure of the fuel injection system on the first end face and the second end face acts. The first end face and the second end face are connected to one another via a web element. In the closed state, the forces exerted by the system pressure on the first end face and the second end face in the axial direction along the longitudinal axis are opposite and equal.
Die Durchflussöffnung kann in Form einer Bohrung in dem Hochdruckbereich des Gehäuses ausgestaltet sein, wobei das Verschlusselement in dem Hochdruckbereich in der Bohrung beweglich aufgenommen sein kann. Die Durchflussöffnung kann fluiddurchlässig mit einer Hochdruckbohrung verbunden sein, wodurch die Durchflussöffnung und das Verschlusselement mit einem Systemdruck eines Kraftstoffeinspritzsystems mit Druck beaufschlagbar sind. Das Verschlusselement kann im Wesentlichen eine zylindrische Form aufweisen. Das Verschlusselement weist eine erste Stirnfläche und eine der ersten Stirnfläche gegenüberliegende zweite Stirnfläche auf, wobei das Druckregelventil dabei derart ausgebildet ist, das auf beide Stirnflächen, die erste Stirnfläche und die zweite Stirnfläche, des Verschlusselements der Systemdruck des Kraftstoffeinspritzsystems wirkt. Die erste Stirnfläche kann an einem ersten Ende des Verschlusselementes stirnseitig ausgebildet sein, und die zweite Stirnfläche kann an einem dem ersten Ende gegenüberliegenden zweiten Ende des Verschlusselementes stirnseitig ausgebildet sein. Unter einer Stirnfläche im Sinne dieser Erfindung ist die Fläche zu verstehen, auf welche der Systemdruck wirkt und über welche unter Einwirkung des Systemdrucks eine Kraft oder zumindest eine Kraftkomponente in axialer Richtung entlang der Längsachse auf das Verschlusselementes ausgeübt werden kann. Eine endseitige, beispielsweise erste, Stirnfläche kann beispielsweise aus der Summe aller endseitig an diesem Ende des Verschlusselementes ausgebildeten ebenen, schrägen und/oder verrundeten Flächen ausgebildet sein, auf welche der Systemdruck wirkt. Die Stirnflächen können derart ausgestaltet sein, dass die Stirnflächen in axialer Richtung voneinander wegweisen. Die Stirnflächen können im Wesentlichen kreisförmig und/oder ausgebildet sein. Der Systemdruck kann in dem geöffneten Zustand und/oder geschlossenen Zustand zumindest teilweise auf die erste Stirnfläche und die zweite Stirnfläche wirken. Dadurch, dass sich die erste und die zweite Stirnfläche, auf welche der Systemdruck wirkt, gegenüberliegen, heben sich die daraus resultierenden Kräfte, insbesondere die in axialer Richtung entlang der Längsachse auf das Verschlusselement wirkenden Kräfte, gegeneinander auf, so dass an dem Verschlusselement, auf den Systemdruck bezogen, ein Kräftegleichgewicht entsteht. Folglich muss zum Öffnen und Schließen des Verschlusselement keine durch den Systemdruck auf das Verschlusselement wirkende Kraft mehr überwunden werden, sondern nun nur noch eine Kraft zur Bewegung des Verschlusselements in den geöffneten Zustand und den geschlossenen Zustand aufgebracht werden. Dadurch können die zur Betätigung des Verschlusselementes aufzubringenden Kräfte reduziert werden, wodurch die notwendige aufzubringende Energie zur Bewegung des Verschlusselements verringert werden kann. Zur Bewegung des Verschlusselements ist zudem nunmehr nur noch eine rein translatorische Bewegung notwendig, da das Verschlusselement entlang der Längsachse der Durchflussöffnung bewegbar ist. Darüber hinaus ist dadurch, dass das Verschlusselement in dem Hochdruckbereich hydraulisch eingespannt ist, das Druckventil insbesondere durch die druckausgeglichenen Flächen des Verschlusselementes unempfindlicher gegenüber Druckpulsationen.The flow opening may be configured in the form of a bore in the high-pressure region of the housing, wherein the closure element may be movably received in the bore in the high-pressure region. The flow opening may be fluid-permeably connected to a high-pressure bore, whereby the flow opening and the closure element with a system pressure of a fuel injection system can be pressurized. The closure element may have a substantially cylindrical shape. The closure element has a first end face and a second end face opposite the first end face, wherein the pressure regulating valve is designed such that the system pressure of the fuel injection system acts on both end faces, the first end face and the second end face of the closure element. The first end face may be at a first end of the Closing element may be formed frontally, and the second end face may be formed on the front side opposite to the first end second end of the closure element. An end face in the sense of this invention is to be understood as the surface on which the system pressure acts and via which a force or at least a force component in the axial direction along the longitudinal axis can be exerted on the closure element under the action of the system pressure. An end-side, for example first, end face can be formed, for example, from the sum of all the flat, oblique and / or rounded surfaces formed on this end of the closure element on which the system pressure acts. The end faces can be configured such that the end faces point away from each other in the axial direction. The end faces may be substantially circular and / or formed. In the open state and / or closed state, the system pressure may act at least partially on the first end face and the second end face. Due to the fact that the first and the second end face, on which the system pressure acts, face each other, the forces resulting therefrom, in particular the forces acting on the closure element in the axial direction along the longitudinal axis, cancel each other, so that on the closure element, on based on the system pressure, an equilibrium of forces arises. Consequently, to open and close the closure element no force acting on the closure element by the system pressure force must be overcome, but now only a force for movement of the closure element in the open state and the closed state can be applied. As a result, the forces to be applied for actuating the closure element can be reduced, as a result of which the necessary energy to be applied for moving the closure element can be reduced. Moreover, only a purely translational movement is necessary for moving the closure element since the closure element can be moved along the longitudinal axis of the flow opening. In addition, the fact that the closure element is hydraulically clamped in the high-pressure region, the pressure valve, in particular by the pressure-compensated surfaces of the closure element insensitive to pressure pulsations.
Die erste Stirnfläche ist mit der zweiten Stirnfläche über ein Stegelement miteinander verbunden. Die erste und die Stirnfläche können endseitig an gegenüberliegenden Enden an dem Verschlusselement angeordnet sein, wobei die erste und die zweite Stirnfläche einander zugewandt sein können. Die Stirnflächen können, um das sie verbindende Stegelement herum, im Wesentlichen ringförmig ausgebildet sein. Das Stegelement kann dabei einen kleineren Durchmesser aufweisen als das Verschlusselement, wodurch das Verschlusselement hantelartig ausgebildet sein kann. The first end face is connected to the second end face via a web element. The first and the end face may be arranged at the end at opposite ends on the closure element, wherein the first and the second end face may face each other. The end faces may be formed substantially annularly around the web element connecting them. The web element may have a smaller diameter than the closure element, whereby the closure element may be formed dumbbell-like.
Das Verschlusselement kann derart in der Durchflussöffnung angeordnet sein, dass die Hochdruckbohrung zwischen der ersten und der zweiten Stirnfläche im Bereich des Stegelementes in die Durchflussöffnung mündet. Dadurch kann der Systemdruck auf die erste und die zweite Stirnfläche wirken und dadurch die zum Betätigen des Verschlusselementes benötigte Kraft verringert werden.The closure element can be arranged in the flow opening such that the high-pressure bore opens into the flow opening between the first and the second end face in the region of the web element. As a result, the system pressure can act on the first and the second end face and thereby the force required to actuate the closure element can be reduced.
In einer Ausgestaltung der Erfindung weist das Verschlusselement eine zwischen der ersten Stirnfläche und der zweiten Stirnfläche ausgebildete Längsseitenfläche auf, wobei das Verschlusselement mit seiner Längsseitenfläche in dem geschlossenen Zustand eine Niederdruckbohrung verschließt. Die Niederdruckbohrung weist einen Umgebungsdruck auf, welcher niedriger ist als der Systemdruck. Die Niederdruckbohrung ist fluiddurchlässig, beispielsweise im Wesentlichen rechtwinklig zur Längsachse, mit der Durchflussöffnung verbunden. Die Längsseitenfläche kann bei einem zylindrisch ausgebildeten Verschlusselement der äußeren Zylindermantelfläche entsprechen. In dem geschlossenen Zustand kann die Längsseitenfläche die Niederdruckbohrung und/oder die Hochdruckbohrung im Wesentlichen fluiddicht verschließen. In dem geöffneten Zustand kann die Längsseitenfläche die Niederdruckbohrung und/oder die Hochdruckbohrung zumindest teilweise fluiddurchlässig öffnen, damit ein Fluid von der Hochdruckbohrung durch zumindest einen Teil der Durchflussöffnung und durch die Niederdruckbohrung von der Hochdruckseite zu der Niederdruckseite fließen kann. Durch das Verschließen der Niederdruckbohrung und/oder der Hochdruckbohrung mittels der Längsseitenfläche ist das Verschlusselement bei druckausgeglichenen Stirnflächen durch eine rein translatorische Bewegung mit einem verringerten Kraftaufwand zwischen dem geschlossenen und dem geöffneten Zustand hin und her bewegbar. Zudem führen Druckpulsationen in dem Systemdruck nicht zu einer Kraftaufbringung und/oder Verschiebung des Verschlusselementes in axialer Richtung, wodurch die Unempfindlichkeit gegenüber Druckpulsationen verbessert werden kann.In one embodiment of the invention, the closure element has a longitudinal side surface formed between the first end face and the second end face, wherein the closure element closes a low-pressure bore with its longitudinal side face in the closed state. The low pressure bore has an ambient pressure which is lower than the system pressure. The low-pressure bore is fluid-permeable, for example, substantially perpendicular to the longitudinal axis, connected to the flow opening. The longitudinal side surface may correspond to the cylindrical outer surface of a cylindrical closure element. In the closed state, the longitudinal side surface can close the low-pressure bore and / or the high-pressure bore substantially fluid-tight. In the open state, the longitudinal side surface may open the low pressure bore and / or the high pressure bore fluidly permeable so that fluid can flow from the high pressure bore through at least a portion of the flow aperture and through the low pressure bore from the high pressure side to the low pressure side. By closing the low-pressure bore and / or the high-pressure bore by means of the longitudinal side surface of the closure element in pressure-balanced end faces by a purely translational movement with a reduced force between the closed and the open state is movable back and forth. In addition, pressure pulsations in the system pressure do not result in a force application and / or displacement of the closure element in the axial direction, whereby the insensitivity to pressure pulsations can be improved.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Verschlusselement zumindest teilweise in Form einer Hohlwelle ausgebildet. Die erste und die zweite Stirnfläche können im Wesentlichen ringförmig ausgebildet sein. Durch die zumindest teilweise Ausgestaltung des Verschlusselementes in Form einer Hohlwelle kann das Fluid in axialer Richtung durch das Verschlusselement geleitet werden, wodurch der Systemdruck des Fluides gleichmäßig auf die erste und die zweite Stirnfläche wirken kann. Durch die Ausgestaltung des Verschlusselementes als Hohlwelle in der Durchflussöffnung kann der konstruktive Aufwand zum Erreichen eines Druckausgleiches zwischen der ersten und der zweiten Stirnfläche verringert werden.In a further embodiment of the invention, the closure element is at least partially in the form of a hollow shaft. The first and the second end face may be substantially annular. Due to the at least partial embodiment of the closure element in the form of a hollow shaft, the fluid can be passed in the axial direction through the closure element, whereby the system pressure of the fluid can act uniformly on the first and the second end face. Due to the design of the closure element as a hollow shaft in the flow opening of the be reduced design effort to achieve a pressure equalization between the first and the second end face.
Weiter kann nach einer erfindungsgemäßen Ausgestaltungsform die Größe der Fläche der ersten Stirnfläche der Größe der Fläche der zweiten Stirnfläche entsprechen. Die Größe der Fläche der ersten Stirnfläche kann der Größe der Fläche der zweiten Stirnfläche in dem geschlossenen und/oder geöffneten Zustand entsprechen. Dadurch kann gewährleistet werden, dass der zur Verschiebung des Verschlusselementes in axialer Richtung beispielsweise von dem geschlossenen in den geöffneten Zustand die Systemdruck bedingten Kräfte im Wesentlichen vernachlässigbar sind und ein verringerte Kraft zur Verschiebung nötigt ist.Further, according to an embodiment of the present invention, the size of the surface of the first end surface may correspond to the size of the surface of the second end surface. The size of the surface of the first end surface may correspond to the size of the surface of the second end surface in the closed and / or opened state. As a result, it can be ensured that the forces which are required to displace the closure element in the axial direction, for example, from the closed to the open state, are essentially negligible and a reduced force is required for the displacement.
In einer weiteren Ausgestaltung ist die Fläche der ersten Stirnfläche oder die Fläche der zweiten Stirnfläche im geschlossenen Zustand durch ein Anschlagselement teilweise überdeckt. Bei einer teilweisen Überdeckung der ersten oder zweiten Stirnfläche in dem geschlossenen Zustand kann die Stirnfläche beispielweise an einem ringförmigen Absatz in dem Gehäuse, welcher in die Durchflussöffnung hineinragt, stirnseitig anliegen. Dadurch kann ein Teil der ersten oder zweiten Stirnfläche durch den Absatz derart abgedeckt oder verdeckt sein, das auf den abgedeckten Teil der Stirnfläche in dem geschlossenen Zustand kein Systemdruck wirkt. Dadurch kann in dem geschlossenen Zustand die Fläche der ersten Stirnfläche, auf welche der Systemdruck wirkt, kleiner sein als die Fläche der zweite Stirnfläche, oder die Fläche der zweiten Stirnfläche kann kleiner sein als die Fläche der ersten Stirnfläche. Dadurch wirkt der Systemdruck auf unterschiedliche Flächen, wodurch in axialer Richtung auf die erste und die zweite Stirnfläche unterschiedliche Kräfte wirken, so dass in axialer Richtung eine resultierende Kraft auf das Verschlusselement wirkt. Die resultierende Kraft kann in Richtung des geschlossenen Zustandes zur Verstärkung einer Schließkraft auf das Verschlusselement wirken, oder in Richtung des geöffneten Zustandes zur Verstärkung einer Öffnungskraft. Durch die in dem geschlossenen Zustand unterschiedlich großen Kräfte kann eine Verstärkungskraft in das Verschlusselement eingebracht werden, welche beispielsweise bei einer Verstärkung der Schließkraft bei einer Druckpulsation eine selbstständig verstärkende Schließkraft ermöglicht.In a further embodiment, the surface of the first end face or the face of the second end face in the closed state is partially covered by a stop element. In a partial overlap of the first or second end face in the closed state, the end face, for example, on an annular shoulder in the housing, which projects into the flow opening, bear the end face. As a result, part of the first or second end face may be covered or concealed by the shoulder in such a way that no system pressure acts on the covered part of the end face in the closed state. Thereby, in the closed state, the area of the first end face on which the system pressure acts may be smaller than the area of the second end face, or the area of the second end face may be smaller than the area of the first end face. As a result, the system pressure acts on different surfaces, whereby different forces act in the axial direction on the first and the second end face, so that a resultant force acts on the closure element in the axial direction. The resultant force may act in the closed state to enhance a closing force on the closure member, or toward the open condition to enhance an opening force. As a result of the forces of different magnitude in the closed state, an amplifying force can be introduced into the closure element which, for example, allows a self-reinforcing closing force when the closing force is increased during a pressure pulsation.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist in dem Gehäuse eine Magnetspule vorgesehen, mittels welcher zur Überführung des Verschlusselements von dem geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand eine in eine Öffnungsrichtung wirkende Kraft auf das Verschlusselement aufbringbar ist. Die Magnetspule des Elektromagneten kann in Form einer in das Gehäuse integrierten Zylinderspule eines linearisierten Elektromagneten ausgebildet sein. Die Magnetspule kann in Form einer Zylinderspule, eines Solenoids, um einen Bereich des Gehäuses herum ausgebildet sein, wobei der umwickelte Bereich des Gehäuses wie ein Joch des Elektromagneten wirkt. Durch ein von der Magnetspule generiertes Magnetfeld kann eine in axialer Richtung auf das Verschlusselement wirkende Kraft aufgebracht werden, wobei das Verschlusselement wie ein Anker, insbesondere ein Zuganker, eines Elektromagneten wirkt. Das Gehäuse kann ein Deckelelement zur Abdeckung der Magnetspule aufweisen, wobei ein Magnetfeldfluß der Magnetspule durch das Gehäuse und das Deckelelement induziert werden kann. Das Gehäuse, das Deckelelement und das Verschlusselement können aus einem ferromagnetischen Material ausgebildet sein. Durch die Ausbildung der Magnetspule um einen Bereich des Gehäuses kann die Baugröße verringert werden und der Anker des Elektromagneten fluidundurchlässig in den Hochdruckbereich des Druckregelventils integriert werden.According to a preferred embodiment of the invention, a magnetic coil is provided in the housing, by means of which for the transfer of the closure element from the closed state to the open state acting in an opening direction force can be applied to the closure element. The solenoid of the electromagnet may be in the form of a cylindrical coil of a linearized electromagnet integrated in the housing. The solenoid may be in the form of a solenoid, a solenoid, around a portion of the housing, with the wrapped portion of the housing acting as a yoke of the solenoid. By a magnetic field generated by the magnetic field, a force acting in the axial direction on the closure element force can be applied, wherein the closure element acts as an anchor, in particular a tie rod, an electromagnet. The housing may include a lid member for covering the solenoid, whereby a magnetic field flux of the solenoid can be induced by the housing and the lid member. The housing, the cover element and the closure element may be formed from a ferromagnetic material. The design of the magnetic coil around a portion of the housing, the size can be reduced and the armature of the electromagnet fluid-impermeable to be integrated into the high pressure region of the pressure control valve.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Magnetspule zumindest teilweise um das Verschlusselement herum ausgebildet, und das Gehäuse weist zwischen der Magnetspule und dem Verschlusselement eine ringförmig um das Verschlusselement herum ausgebildete magnetische Trennung auf. Die Magnetspule kann derart um das Verschlusselement herum ausgebildet sein, dass ein von der Magnetspule generiertes Magnetfeld das Verschlusselement wie einen Anker, insbesondere einen Zuganker, eines Elektromagneten mit einer in axialer Richtung, insbesondere einer Öffnungsrichtung, wirkenden Kraft beaufschlagt. Die magnetische Trennung kann fluiddicht gegenüber dem Hochdruckbereich in dem Gehäuse ausgebildet sein. Die magnetische Trennung kann durch einen ringförmig um einen Teil des Verschlusselementes herum ausgebildeten Einsatz in dem Gehäuse ausgebildet sein, wobei das Material des ringförmigen Einsatzes gegenüber dem Gehäuse verminderte ferromagnetische Eigenschaften aufweist, welche eine deutliche Verringerung oder Unterbrechung des Magnetfeldflusses und damit des Magnetfeldkreises bewirkt. Die magnetische Trennung kann durch eine ringförmig ausgebildete Nut in dem Gehäuse zwischen der Magnetspule und dem Verschlusselement ausgebildet sein. Die Nut kann beispielsweise nach radial außen, der Magnetspule zugewandt, ausgebildet sein, wodurch radial innen eine ebene, zylindrische Wandung ausgebildet sein kann, welche gegenüber dem Hochdruckbereich fluiddicht ist. Durch die verringerte Wandstärke des Gehäuses an der Nut kann der Magnetfeldfluss und damit der Magnetfeldkreis in zumindest einen Teil des Verschlusselementes geleitet werden, wodurch eine Ausgleichsbewegung des Verschlusselementes in Richtung der magnetischen Trennung, insbesondere der Nut, zur Verringerung des magnetischen Widerstandes bewirkt werden kann. Dadurch kann das Verschlusselement mit einer beispielsweise in die Öffnungsrichtung wirkenden Kraft beaufschlagt werden.In a preferred embodiment of the invention, the magnetic coil is at least partially formed around the closure element around, and between the magnetic coil and the closure element, the housing has a magnetic separation formed annularly around the closure element. The magnetic coil may be formed around the closure element such that a magnetic field generated by the magnetic coil acts on the closure element such as an armature, in particular a tie rod, an electromagnet with a force acting in the axial direction, in particular an opening direction. The magnetic separation may be fluid-tight with respect to the high-pressure region in the housing. The magnetic separation may be formed by an insert formed annularly around a portion of the closure member in the housing, the material of the annular insert having reduced ferromagnetic properties relative to the housing causing a significant reduction or disruption of the magnetic field flux and thus of the magnetic field circuit. The magnetic separation may be formed by an annular groove in the housing between the magnetic coil and the closure element. The groove may, for example, radially outward, facing the magnetic coil, be formed, whereby radially inwardly a flat, cylindrical wall may be formed, which is fluid-tight with respect to the high-pressure region. Due to the reduced wall thickness of the housing on the groove of the magnetic field flux and thus the magnetic field circuit can be passed in at least a portion of the closure element, whereby a compensating movement of the closure element in the direction of the magnetic separation, in particular the groove to reduce the magnetic resistance can be effected. As a result, the closure element can be acted upon by a force acting, for example, in the opening direction.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist das Verschlusselement an einem der Magnetspule zugewandten Ende eine umlaufende Anschrägung auf. Die Anschrägung kann radial außenseitig in Form eines umlaufenden Kragens endseitig an dem Verschlusselement ausgebildet sein. Die Wanddicke der Anschrägung kann in axialer Richtung bei konstantem außenumfang des Verschlusselementes linear abnehmen. Die Anschrägung kann beispielsweise in Form einer radial innenseitig an dem Verschlusselement, insbesondere an einer Hohlwelle, ausgebildeten umlaufenden Fase ausgestaltet sein. Durch die endseitige Anschrägung des Verschlusselementes kann die Kraft-Weg-Kennlinie des durch die Magnetspule und das Verschlusselement als Anker gebildeten Elektromagneten im Wesentlichen linearisiert werden.In a further embodiment of the invention, the closure element at one of the magnetic coil end facing a circumferential chamfer. The bevel may be formed on the outside of the closure element radially on the outside in the form of a circumferential collar. The wall thickness of the chamfer can decrease linearly in the axial direction with a constant outer circumference of the closure element. The chamfer can be configured, for example, in the form of a circumferential chamfer formed radially on the inside of the closure element, in particular on a hollow shaft. By the end-side bevel of the closure element, the force-displacement characteristic of the electromagnet formed by the magnetic coil and the closure element as an anchor can be substantially linearized.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist ein Federelement vorgesehen, mittels welchem zur Überführung des Verschlusselements von dem geöffneten Zustand in den geschlossenen Zustand eine in Schließrichtung wirkende Kraft auf das Verschlusselement aufbringbar ist. Das Federelement kann als Zug- oder Druckfeder ausgebildet sein. Das Federelement, insbesondere in Form einer Druckfeder, kann endseitig und/oder stirnseitig zwischen dem Verschlusselement und dem Gehäuse innerhalb der Durchflussöffnung angeordnet sein. Dadurch kann das Federelement zur Rückstellung des Verschlusselementes vollständig in den Hochdruckbereich des Druckregelventils integriert werden.In a further preferred embodiment of the invention, a spring element is provided, by means of which for the transfer of the closure element from the open state to the closed state, a force acting in the closing direction force can be applied to the closure element. The spring element may be formed as a tension or compression spring. The spring element, in particular in the form of a compression spring, may be arranged at the end and / or end side between the closure element and the housing within the flow opening. As a result, the spring element for resetting the closure element can be completely integrated into the high-pressure region of the pressure regulating valve.
Weiter betrifft die Erfindung eine Pumpe umfassend ein wie vorstehend aus- und weitergebildetes Druckregelventil. Dadurch können die zur Betätigung des Verschlusselements benötigten Kräfte reduziert werden. Zudem ist das Verschlusselement unempfindlicher gegenüber Druckpulsationen ausgebildet. Darüber hinaus kann der benötigte Bauraum der Pumpe verringert werden.Furthermore, the invention relates to a pump comprising a pressure regulating valve which has been designed and developed as above. As a result, the forces required to actuate the closure element can be reduced. In addition, the closure element is made less sensitive to pressure pulsations. In addition, the required installation space of the pump can be reduced.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert.The invention will be explained by way of example with reference to the accompanying drawings based on preferred embodiments.
Es zeigen:
-
1 : eine Schnittansicht eines Druckregelventils mit einem Verschlusselement; -
2 : eine Schnittansicht eines Druckregelventils mit einem Anschlagelement; -
3 : eine vergrößerte Schnittansicht des in2 gezeigten Anschlagelementes; -
4 : eine Schnittansicht eines Druckregelventils gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit über ein Stegelement verbundenen Stirnflächen; -
5 : eine vergrößerte Schnittansicht des in4 gezeigten Stegelementes.
-
1 a sectional view of a pressure regulating valve with a closure element; -
2 a sectional view of a pressure regulating valve with a stop element; -
3 an enlarged sectional view of the in2 shown stop element; -
4 a sectional view of a pressure control valve according to an embodiment of the invention with connected via a web element end faces; -
5 an enlarged sectional view of the in4 shown web element.
In
Die Durchflussöffnung
Durch die verringerte Wandstärke des Gehäuses
In
Das in
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