DE102012111106B3 - Elektromagnetisches Druckregelventil - Google Patents

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Abstract

Elektromagnetisches Druckregelventil (1), umfassend
– einen Ventilkörper (2) mit einer axialen Ventilstößelbohrung (3) zur Aufnahme eines Ventilstößels (4), und
– ein Sitzventil (11) mit einem ein Schließelement (12) aufnehmenden Ventilsitz (14), wobei zum Regeln des Fluiddurchflusses durch einen Zuführungskanal (13) über einen mit wenigstens einem Ablaufkanal (17) in Verbindung stehenden Ventilraum (16) der Ventilstößel (4) in Wirkverbindung mit dem Schließelement (12) steht,
dadurch gekennzeichnet, dass
zur Bildung eines den Ventilstößel (4) führenden Lagers (18) im Bereich des Ventilraumes (16) mehrere in Axialrichtung des Ventilstößels (4) verlaufende Lagerstege (18a, 18b, 18c, 18d) den Zuführungskanal (13) kreisförmig umschließend mit dem Sitzventil (11) verbunden sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Druckregelventil, insbesondere für einen Hochdruckspeicher oder eine Hochdruckförderpumpe eines Kraftstoffeinspritzsystems gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und des Patentanspruch 10.
  • Druckregelventile für moderne Diesel Common-Rail-Einspritzsysteme müssen den Einspritzdruck sehr präzise regeln und benötigen eine hohe Stabilität sowohl gegen Hockdruckschwankungen als auch zunehmend gegen erhöhte Drücke auf der Niederdruckseite. Ferner werden für neue und moderne Tanksysteme höhere Drücke auf der Niederdruckseite benötigt, die eine Rückwirkung auf das Hochdruckregelventil bewirken.
  • Ein z. B. in DE 10 2010 049 022 A1 beschriebenes elektromagnetisches Druckregelventil 1 zeigt 9 mit einem ein Sitzventil 11 aufweisenden Ventilkörper 2, welcher in einer zentrischen Ventilstößelbohrung 3 einen Ventilstößel 4 aufnimmt, der von einem mittels einer Druckfeder 5 in Richtung des Ventilstößels 4 vorgespannten Anker 6 betätigt wird. Dieser Anker 6 wird in einem Ankerraum 6a geführt, der von einem topfförmigen Lagerdeckel 7 gebildet wird und über einen Dichtungsring 8 mit dem Ventilkörper 2 mediumdicht verbunden ist. Eine in einem Gehäuse 22 angeordnete Magnetspule 20 umschließt den topfförmigen Lagerdeckel 7 und einen angrenzenden Bereich des Ventilkörpers 2, wobei das Gehäuse 22 von einer Abschlussplatte 23 stirnseitig verschossen wird. An einen Spulenkörper 21 der Magnetspule 20 ist ein Steckerkörper 24 zur Aufnahme von Anschlusskontakten 25 für die Magnetspule 20 angeformt.
  • Der Ventilstößel 4 ist axial beweglich in der axialen Ventilstößelbohrung 3 des Ventilkörpers 2 mittels zwei Lager 9a und 9b gelagert, der an seinem sitzventilseitigen Ende konisch ausgebildet ist und dort ein kugelförmiges Schließelement 12 des Sitzventils 11 betätigt.
  • Das Sitzventil 11 wird von einem Sitzventilkörper 10 gebildet, der einen axialen Zuführungskanal 13 aufweist, welcher einerseits über ein Filtersieb 15 eine Verbindung zu einem Hochdruckspeicher (nicht dargestellt) herstellt und andererseits in Richtung des Ventilstößels 4 in einem konusförmigen Ventilsitz 14 endet und dort von dem kugelförmigen Schließelement 12 verschließbar ist. Der Sitzventilkörper 10 ist hochdruckseitig in einer Sacklochbohrung 2a des Ventilkörpers 2 angeordnet und mediendicht mit demselben verbunden. Ferner erstreckt sich der Sitzventilkörper 10 mittels eines zylinderförmigen Abschnittes in einen Ventilraum 16, der mit radialen Ablaufkanälen 17 verbunden ist und einen Verbraucheranschluss bildet. In diesen Ventilraum 16 ragt der Ventilstößel 4 mit seiner konusförmigen Spitze, an die das von einem angeschlossenen Hochdruckspeicher druckbeaufschlagte kugelförmige Schließelement 12 gedrückt wird, so dass im nichtbestromten Zustand der Magnetspule 20 das kugelförmige Schließelement 12 von dem Ventilsitz 14 abhebt und somit Medium des Hochdruckspeichers über die radialen Ablaufkanäle 17 abfließen kann. Durch eine Bestromung der Magnetspule 20 wird der Anker 6 an den Ventilkörper 2 als Polkern gezogen, so dass dadurch über den Ventilstößel 4 das kugelförmige Schließelement 12 in den Ventilsitz 14 des Sitzventils 11 gedrückt wird, wodurch eine Regelung des Durchflusses in Abhängigkeit des Spulenstromes und damit auch eine Regelung des Hochdruckes in dem angeschlossenen Hochdruckspeicher durchgeführt werden kann.
  • Das Sitzventil 11 des Druckregelventils 1 erfüllt eine wichtige Funktion, da es für die Regelung des aus dem Hochdruckspeicher fließenden Fluids, also bspw. des Kraftstoffs verantwortlich ist. Zum Einen muss der Ventilsitz 14 des Sitzventils 11 eine entsprechende Geometrie aufweisen, die dem kugelförmigen Schließelement 12 einen leckagefreien Sitz ermöglicht. Zum Anderen dichtet es die Hochdruckseite (Rail) von der Niederdruckseite (Tankleitungen) ab.
  • Ein ähnliches elektromagnetisches Druckregelventil zeigt die DE 10 2010 047 495 A1 .
  • Auf Grund der hohen zu regelnden Systemdrücke und der daraus resultierenden hohen Strömungsgeschwindigkeiten des Fluids bzw. des Kraftstoffs führt dies zu hohen Belastungen der Ventilbauteile im Bereich des Sitzventils 11 und des Ventilraums 16. So treten am Ventilsitz 14 und dem Schließelement 12 sowie an den den Ventilraum 17 begrenzenden Flächen des Ventilkörpers 2 vermehrt Strahlerosion, Kavitation und Abrasion durch Schmutzpartikel im Fluid bzw. Kraftstoff auf.
  • Es ist bekannt, dass der Kavitations- und Erosionsverschleiß, der sogenannte Abrasiv-Verscheiß u. a. durch konstruktive Maßnahmen im Bereich des Sitzventils beeinflusst werden kann, insbesondere solche, die zu strömungsgünstigen Konturen führen.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein elektromagnetisches Druckregelventil der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem mit einfachen konstruktiven und damit kostengünstigen Mitteln das Auftreten von Abrasiv-Verschleiß zumindest wesentlich reduziert oder sogar vermieden wird.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch ein elektromagnetisches Druckregelventil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 oder mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10.
  • Ein solches elektromagnetisches Druckregelventil gemäß der erstgenannten Lösung, welches einen Ventilkörper mit einer axialen Ventilstößelbohrung zur Aufnahme eines Ventilstößels und ein Sitzventil mit einem ein Schließelement aufnehmenden Ventilsitz umfasst, wobei zum Regeln des Fluiddurchflusses durch einen Zuführungskanal über einen mit wenigstens einem Ablaufkanal in Verbindung stehenden Ventilraum der Ventilstößel in Wirkverbindung mit dem Schließelement steht, zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass zur Bildung eines den Ventilstößel führenden Lagers im Bereich des Ventilraumes mehrere in Axialrichtung des Ventilstößels verlaufende Lagerstege den Zuführungskanal kreisförmig umschließend mit dem Sitzventil verbunden sind.
  • Mit einem solchen erfindungsgemäßen Druckregelventil, bei dem das Sitzventil integral mit Lagerstegen zur Bildung eines Lagers für den Ventilstößel wird eine exakte Ausrichtung zwischen der konusförmigen Spitze des Ventilstößels und des Ventilsitzes des Sitzventils erzielt, so dass dadurch das Schließelement eine Führung durch den Ventilstößel erfährt, die sich strömungsgünstig und damit verschleißmindernd auswirkt.
  • Durch die derart mit den Lagerstegen gebildete Lagerstelle für die Achsenführung des Ventilstößels kann das ventilseitige Lager 9b des Ventilkörpers 2 für das Ventilstößel 4 bei dem bekannten Druckregelventil 1 gemäß 9 entfallen, so dass dadurch auch die Montage des erfindungsgemäßen Druckregelventils erleichtert wird.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Lagerstege lagerseitig quer zur Axialrichtung kreisbogenförmig mit dem Durchmesser des Ventilstößels entsprechenden identischen zugehörigen Durchmessern ausgebildet. Dadurch wird der Stößel exakt axial geführt. Vorzugsweise ist es bei einer zylinderförmigen Bauweise vorteilhaft, wenn die Lagerstege mit einem kreisringausschnittsförmigen Querschnitt ausgebildet sind.
  • Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn weiterbildungsgemäß die Lagerstege den Ventilraum in axialer Richtung überbrückend ausgebildet sind. Dadurch steht trotz der konischen Spitze des Ventilstößels ausreichend Lagerfläche zu dessen Führung zur Verfügung.
  • Weiterhin wird eine strömungsgünstige Weiterbildung der Erfindung dadurch erreicht, wenn wenigstens ein radialer Zwischenraum zwischen den Lagerstegen mit dem wenigstens einen radialen Ablaufkanal fluchtet. So kann das über den Zuführungskanal zugeführt Fluid leicht, d. h. strömungsgünstig über den Ablaufkanal abfließen.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Ventilkörper mit einem den Zuführungskanal und das Sitzventil mit den Lagerstegen aufweisenden Ventilsitzkörper ausgebildet ist, welcher in einer Ventilsitzkörperöffnung des Ventilkörpers angeordnet ist. Mit einem solchen separat vom Ventilkörper ausgebildeten Ventilkörper kann eine bessere Bearbeitung bspw. des Ventilsitzes des Sitzventils durchgeführt werden. Vorzugsweise ist der Ventilsitzkörper aus einem Ventilsitzgrundkörper und einem Ventilsitzeinsatz gebildet, wobei der Ventilsitzgrundkörper mit dem Zuführungskanal und der Ventilsitzeinsatz mit dem Ventilsitz und den Lagerstegen ausgebildet ist.
  • Damit wird die Funktion der Trennung Hochdruck-Niederdruckseite von dem Ventilsitzgrundkörper übernommen, während die Ventilfunktion und die Funktion der Führung des Ventilstößels mittels der Lagerstege von dem Ventilsitzeinsatz übernommen werden. Mit dieser Trennung wird zum Einen ein geringerer Einfluss der Anbindung des Ventilsitzgrundkörpers an einen Hochdruckspeicher auf den Ventilsitz und damit auf die Dichtfunktion des Ventils erreicht und zum Anderen die konzentrische Führung der Achse des Ventilstößels hinsichtlich des Schließelementes weiter optimiert, wodurch sich die Strömungseigenschaften zur Verminderung der Verschleißerscheinungen weiter verbessern lassen.
  • Ferner ist es vorteilhaft, wenn gemäß einer Weiterbildung der Erfindung der Ventilsitzeinsatz mit einem den Ventilsitz aufnehmenden zylinderförmigen Grundkörper ausgebildet ist, welcher stirnseitig die Lagerstege aufweist. Hierdurch ergibt sich eine einfach herzustellende Konstruktion.
  • Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung wird erreicht, wenn der Ventilsitzeinsatz beispielsweise aus Korund, vorzugsweise aus synthetischem Korund oder einem anderen harten Material hergestellt ist. Mit der Verwendung eines solchen harten Werkstoffes können Verschleißerscheinungen aufgrund von Kavitation und Erosion maßgeblich reduziert werden.
  • Die zweitgenannte Lösung der genannten Aufgabe zeichnet sich dadurch aus, dass die Ventilsitzfläche des Ventilsitzes mit einer im Längsschnitt konvex verlaufenden Kontur ausgebildet ist, welche im Wesentlichen der Kontur von aneinandergereihten Steigungsdreiecken mit identischen Steigungswinkeln folgt, wobei aufeinanderfolgende Steigungsdreiecke um den Wert eines Richtungswinkels gegeneinander gleichsinnig verschwenkt sind.
  • Damit wird eine strömungsgünstige Kontur der Ventilsitzfläche des Ventilsitzes erreicht, die maßgeblich zu einer Reduktion der Verschleißerscheinungen aufgrund von Kavitationserosion führt.
  • Eine verbesserte Kontur wird weiterbildungsgemäß dadurch erreicht, dass die Ventilsitzfläche mit einer im Längsschnitt konvex verlaufenden Kontur ausgebildet ist, bei welcher der Wert des Richtungswinkels dem Wert der Steigungswinkel entspricht.
  • Mit konstanten Längen der Steigungsdreiecke kann weiterbildungsgemäß die konvexe Kontur der Ventilsitzfläche klothoidenförmig verlaufend ausgebildet werden.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Ventilsitzfläche mit einer im Längsschnitt konvex verlaufenden Kontur ausgebildet, bei welcher Steigungsdreiecke mit konstanten Längen und Steigungsdreiecke mit variable Längen vorgesehen sind. Vorzugsweise werden zur Bestimmung des konvexen Verlaufs der Ventilsitzfläche die Endpunkte der Steigungsdreiecke als Stützpunkte durch ein Interpolationspolynom, vorzugsweise durch ein Polynom achten Grades interpoliert.
  • Schließlich ist hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn weiterbildungsgemäß die Ventilsitzfläche des Ventilsitzes mit einer Kontur ausgebildet ist, bei der die Werte der Steigungswinkel der Steigungsdreiecke und die Werte der Richtungswinkel identisch zwischen 5° und 10° liegen, vorzugsweise 7° betragen.
  • Diese zweitgenannte Lösung zur Schaffung eines konvexen Verlaufs des Ventilsitzes des Sitzventils durch die Aneinanderreihung von Steigungsdreiecken mit identischen Steigungswinkeln, bei denen aufeinanderfolgende Steigungsdreiecke um den Wert eines Richtungswinkels gegeneinander gleichsinnig verschwenkt sind, kann in vorteilhafter Weise mit der erstgenannten Lösung, bei der das Sitzventil integral mit Lagerstellen zur axialen Führung des Ventilstößels ausgebildet ist, kombiniert werden.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren ausführlich beschrieben. Es zeigen:
  • 1 eine Schnittdarstellung eines ventilseitigen Abschnittes eines elektromagnetischen Druckregelventils mit einem Sitzventilkörper gemäß der Erfindung,
  • 2 eine perspektivische Darstellung eines Ventilsitzeinsatzes des Sitzventilkörpers nach 1,
  • 3 eine perspektivische Schnittdarstellung des Ventilsitzeinsatzes nach Schnitt II-II gemäß 2,
  • 4 eine Schnittdarstellung im Bereich des Ventilraumes nach Schnitt I-I des Druckregelventils nach 1,
  • 5 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der aus Steigungsdreiecken erzeugten konvexen Kontur des Ventilsitzes des Druckregelventils nach 1,
  • 6 eine kartesische Darstellung der mittels eines Polynoms interpolierten Kurvenverlaufs nach 5 für die Kontur des Ventilsitzes des Druckregelventils nach 1,
  • 7 eine Schnittdarstellung des Ventilsitzeinsatzes nach 2 mit einem Strömungsbild,
  • 8 eine Schnittdarstellung im Bereich des Ventilsitzes eines Druckregelventils gemäß Stand der Technik mit einem Strömungsbild, und
  • 9 eine Schnittdarstellung eines Druckregelventils gemäß Stand der Technik.
  • Die 1 zeigt ein elektromagnetisches Druckregelventil 1 ausschnittsweise nur im Bereich eines Einlasses E und eines Sitzventils 11, welches ansonsten entsprechend dem bekannten und bereits in der Beschreibungseinleitung beschriebenen Druckregelventil 1 gemäß 9 aufgebaut ist.
  • Dieses Druckregelventil 1 wird zur Regelung eines Hochdruckes eines Hochdruckspeichers, bspw. eines Common Rail eines Kraftfahrzeug-Einspritzsystems mit diesem Einlass E verbunden.
  • Der Ventilkörper 2 des Druckregelventils 1 führt in einer Ventilstößelbohrung 3 einen Ventilstößel 4, welcher ventilseitig in einer konischen Spitze endet, die mit einem kugelförmigen Schließelement 12 des Sitzventils 11 zusammenwirkt.
  • Das Sitzventil 11 wird durch einen zweiteiligen Sitzventilkörper 10 realisiert, welcher einen Ventilsitzgrundkörper 10a und einen Ventilsitzeinsatz 10b umfasst.
  • Der Ventilsitzgrundkörper 10a ist zylinderförmig mit einem Zuführungskanal 13 ausgebildet und wird von einer stirnseitigen Sacklochbohrung 2a als Ventilsitzkörperöffnung des Ventilkörpers 2 aufgenommen. Hochdruckseitig weist der Ventilsitzgrundkörper 10a einen zylinderförmigen Ansatz 10d auf, welcher als Anschluss an den Hochdruckspeicher dient.
  • Die Sacklochbohrung 2a des Ventilkörpers mit einem Durchmesser d1 geht in eine an den Durchmesser des zylinderförmigen Ventilsitzeinsatzes 10b angepasste Bohrung 2b mit kleinerem Durchmesser d2 über, wobei sich dieser Ventilsitzeinsatz 10b flächenschlüssig an den Ventilsitzgrundkörper 10a anschließt. Der verbleibende Raum dieser Bohrung 2b mit dem Durchmesser d2 bildet einen Ventilraum 16, in dessen Bereich radiale Ablaufkanäle 17 in dem Ventilkörper 2 realisiert sind, so dass der über den Zuführungskanal 13 mittels des von dem Ventilstößel 4 betätigten Schließelementes 12 geregelte Fluidstrom über den Ventilraum 16 und diesen Ablaufkanälen 17 ablaufen kann.
  • In dem aus synthetischen Korund hergestellten Ventilsitzeinsatz 10b ist der das kugelförmige Schließelement 12 aufnehmende Ventilsitz 14 des Sitzventils 11 mit einer Ventilsitzfläche 14a realisiert, wobei die konvex ausgebildete Kontur der Ventilsitzfläche 14a in die Kontur des Zuführungskanals 13 übergeht. Die Form dieser konvexen Ventilsitzfläche 14a wird weiter unten erläutert.
  • Ferner erstreckt sich in axialer Richtung ausgehend von der die Ventilsitzfläche 14a bildende Stirnseite des Ventilsitzeinsatzes 10b vier Lagerstege 18a, 18b, 18c und 18c zur Bildung eines Lagers 18 zur axialen Führung des Ventilstößels 4, wie dies aus der perspektivischen Darstellung nach 2 erkennbar ist. Die stirnseitigen Enden dieser vier Lagerstege 18a, 18b, 18c und 18c schließen flächenbündig an einer Schulter 3b im Übergang der Ventilstößelbohrung 3 in die Bohrung 2b des Ventilkörpers 2 an. Wie ferner aus 1 zu erkennen ist, entfällt das bei dem bekannten Druckregelventil 1 nach 9 erforderliche ventilseitige Lager 9b des Ventilkörpers 2.
  • Gemäß 2 sowie 3 umfasst der Ventilsitzeinsatz 10b einen zylinderförmigen Grundkörper 10c, welcher formschlüssig und mediendicht von der Bohrung 2b des Ventilkörpers 2 aufgenommen wird. Stirnseitig sind die vier Lagerstege 18a, 18b, 18c und 18c mit jeweils einem kreisringausschnittsförmigen Querschnitt angeformt, wobei die äußere Kontur einem einheitlichen Durchmesser d3 entspricht, der kleiner als der Durchmesser d2 des Grundkörpers 10c ist. Die lagerseitigen inneren bogenförmigen Flächen der Lagerstege 18a, 18b, 18c und 18c entsprechen einem Radius R, der dem Radius r des Ventilstößels 4 derart entspricht, dass die Funktion eines Lagers 18 gebildet wird.
  • Der Ventilsitzeinsatz 10b wird derart in dem Ventilkörper 2 montiert, dass die radialen Zwischenräume 18e zwischen den einzelnen Lagerstegen 18a, 18b, 18c und 18c mit jeweils einem Ablaufkanal 17 fluchtet, wie dies in 4 dargestellt ist.
  • Durch die Verwendung eines harten Materials, wie beispielsweise Korund, für die Herstellung des Ventilsitzeinsatzes 10b können Verschleißerscheinungen durch Kavitation und Erosion aufgrund hoher Strömungsgeschwindigkeiten im Bereich des Ventilsitzes 14 und des Ventilraumes 16 weitgehend vermieden werden.
  • Die in axialer Richtung verlaufende konvexe Kontur der Ventilsitzfläche 14a wird dadurch erzeugt, dass ausgehend von der axialen Richtung des Ventilkörpers 2 Steigungsdreiecke SD mit identischen Steigungswinkeln α aneinandergereiht werden, wobei aufeinanderfolgende Steigungsdreiecke SD um den Wert eines Richtungswinkels β gegeneinander gleichsinnig verschwenkt sind. Diese Situation ist in dem Diagramm nach 5 dargestellt, wobei sowohl für den Steigungswinkel α als auch für den Richtungswinkel β der Wert 7° gewählt ist.
  • Die Richtungsänderung der Steigungsdreiecke SD erfolgt gleichsinnig und beträgt jeweils identisch 7°, so dass wie in 5 gezeigt, der Neigungswinkel jedes Steigungsdreieckes SD gegenüber der x-Achse, die der axialen Richtung des Ventilkörpers 2 entspricht, um 7° zunimmt, beginnend bei 0°, 7°, 14°, 21° usw., so dass hierdurch eine konvexe Kontur erzeugt wird.
  • Bei identischen Steigungsdreiecken und identischen Richtungswinkeln β kann diese Kontur als stetige Kurve in Form eines Klothoides dargestellt werden und derart als strömungsgünstige Kontur für die Ventilsitzfläche 14a verwendet werden.
  • Eine konvexe Kontur für die Ventilsitzfläche 14a kann auch ausgehend von der anhand des Diagramms nach 5 erläuterten Verfahrens dadurch erzeugt werden, dass die Endpunkte P der Steigungsdreiecke SD als Stützpunkte für eine Interpolation mittels eines Polynoms verwendet wird. Hierfür werden die ersten acht Steigungsdreiecke SD mit gleicher Länge, während das letzte Steigungsdreieck SD1 mit einer variablen Länge gewählt wird.
  • Diese Situation zeigt das Diagramm nach 6, bei der die x-y-Koordinaten jedes Stützpunktes P eingetragen sind, wobei sich die entstandene Kurve aus Geradenstücken zusammensetzt. Im Hinblick auf ein geeignetes Abdichten des Kugelsitzes ist diese Formgebung ungünstig. Möglicherweise liegt der Dichtdurchmesser des kugelförmigen Schließelementes 12 direkt auf einem Stützwert P der Kontur. Dies hätte zur Folge, dass ein ausreichendes Abdichten des Kugelsitzes des Schließelementes 12 nicht mehr gewährleistet werden kann.
  • Um eine mathematisch geschlossene Darstellung dieser Kurve gemäß 6 zu erhalten, die auch herstellungstechnisch leicht realisierbar ist, wird ein Interpolationsverfahren, bspw. das Lagrange-Verfahren verwendet, um ein Interpolationspolynom mit Hilfe der gegebenen Stützstellenpaare zu erhalten.
  • Eine entsprechende Berechnung führt zu einem Interpolationspolynom achten Grades der Form Ig(x) = 6,4919·10–4x8 – 9,1903·10–3x7 + 0,0537·x6 – 0,1664·x5 + 0,2955x4 – 0,2931x3 + 0,2752x2 + 0,0296x
  • Eine solche gemäß dieser geschlossenen mathematischen Darstellung realisierte konvexe Kurve für die Ventilsitzfläche 14a des Ventilsitzes 14 wird ebenso eine strömungsgünstiger Verlauf des Fluids im Bereich des Ventilsitzes 14 und des Ventilraums 16 erzielt.
  • Werden mit solchen konvexen Konturen, also entweder mit einer klothoidenförmigen oder einer Kontur gemäß des oben beschriebenen Interpolationspolynoms achten Grades Strömungsbilder aufgenommen, zeigen sich eklatante Unterschiede zu einem Ventilsitz mit bspw. einem konusförmigen Verlauf des Ventilsitzes, wie dies bspw. in 8 dargestellt ist. Dort weist der Ventilsitz 14 zwei Steigungsbereiche auf, in einem ersten Bereich mit einem Steigungswinkel von 110° und in einem zweiten Bereich mit einem Steigungswinkel von 53°. Das in 8 gezeigte Strömungsbild weist hohe Turbulenzen im Bereich zwischen dem kugelförmigen Schließelement 12 und der Ventilsitzfläche 14a auf.
  • Die Schnittdarstellung gemäß 7 zeigt dagegen das Strömungsbild eines Sitzventils 11 mit einer klothoidenförmigen Kontur oder mit einer Kontur gemäß dem oben beschriebenen Interpolationspolynom achten Grades der Sitzventilfläche 14a des Ventilsitzes 14. Die Strömung des Fluids ist im Wesentlichen laminar und zeigt nur geringfügig Turbulenzen im Bereich des Durchlasses zwischen dem kugelförmigen Schließelement 12 und der Ventilsitzfläche 14a.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Druckregelventil
    2
    Ventilkörper
    2a
    Ventilsitzkörperöffnung, Sacklochbohrung des Ventilkörpers 2
    2b
    Bohrung zur Aufnahme des Ventilsitzeinsatzes 10b
    3
    Ventilstößelbohrung
    3b
    Schulter im Übergang der Ventilstößelbohrung 3 zur Bohrung 2b
    4
    Ventilstößel
    5
    Druckfeder
    6
    Anker
    6a
    Ankerraum
    7
    Lagerdeckel
    8
    Dichtungsring
    9a
    Lager
    9b
    Lager
    10
    Sitzventilkörper
    10a
    Ventilsitzgrundkörper des Sitzventilkörpers 10
    10b
    Ventilsitzeinsatz des Sitzventilkörpers 10
    10c
    Grundkörper des Ventilsitzeinsatzes 10b
    10d
    Ansatz des Ventilkörpergrundkörpers 10a
    11
    Sitzventil
    12
    Schließelement
    13
    Zuführungskanal
    14
    Ventilsitz
    14a
    Ventilsitzfläche
    15
    Filtersieb
    16
    Ventilraum
    17
    Ablaufkanal
    18
    Lager des Ventilstößels 4

Claims (14)

  1. Elektromagnetisches Druckregelventil (1), umfassend – einen Ventilkörper (2) mit einer axialen Ventilstößelbohrung (3) zur Aufnahme eines Ventilstößels (4), und – ein Sitzventil (11) mit einem ein Schließelement (12) aufnehmenden Ventilsitz (14), wobei zum Regeln des Fluiddurchflusses durch einen Zuführungskanal (13) über einen mit wenigstens einem Ablaufkanal (17) in Verbindung stehenden Ventilraum (16) der Ventilstößel (4) in Wirkverbindung mit dem Schließelement (12) steht, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung eines den Ventilstößel (4) führenden Lagers (18) im Bereich des Ventilraumes (16) mehrere in Axialrichtung des Ventilstößels (4) verlaufende Lagerstege (18a, 18b, 18c, 18d) den Zuführungskanal (13) kreisförmig umschließend mit dem Sitzventil (11) verbunden sind.
  2. Elektromagnetisches Druckregelventil (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerstege (18a, 18b, 18c, 18d) des Lagers (18) lagerseitig quer zur Axialrichtung kreisbogenförmig mit dem Radius (r) des Ventilstößels (4) entsprechenden identischen zugehörigen Radien (R) ausgebildet sind.
  3. Elektromagnetisches Druckregelventil (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerstege (18a, 18b, 18c, 18d mit einem kreisringausschnittsförmigen Querschnitt ausgebildet sind.
  4. Elektromagnetisches Druckregelventil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerstege (18a, 18b, 18c, 18d) den Ventilraum (16) in axialer Richtung überbrückend ausgebildet sind.
  5. Elektromagnetisches Druckregelventil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerstege (18a, 18b, 18c, 18d) derart angeordnet sind, dass wenigstens ein radialer Zwischenraum (18e) zwischen den Lagerstegen (18a, 18b, 18c, 18d) mit dem wenigstens einen radialen Ablaufkanal (17) fluchtet.
  6. Elektromagnetisches Druckregelventil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (2) mit einem den Zuführungskanal (13) und das Sitzventil (11) mit den Lagerstegen (18a, 18b, 18c, 18d) aufweisenden Ventilsitzkörper (10) ausgebildet ist, welcher in einer Ventilsitzkörperöffnung (2a) des Ventilkörpers (2) angeordnet ist.
  7. Elektromagnetisches Druckregelventil (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitzkörper (10) aus einem Ventilsitzgrundkörper (10a) und einem Ventilsitzeinsatz (10b) gebildet ist, wobei der Ventilsitzgrundkörper (10a) mit dem Zuführungskanal (13) und der Ventilsitzeinsatz (10b) mit dem Ventilsitz (14) und den Lagerstegen (18a, 18b, 18c, 18d) ausgebildet ist.
  8. Elektromagnetisches Druckregelventil (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitzeinsatz (10b) mit einem den Ventilsitz (14) aufnehmenden zylinderförmigen Grundkörper (10c) ausgebildet ist, welcher stirnseitig die Lagerstege (18a, 18b, 18c, 18d) aufweist.
  9. Elektromagnetisches Druckregelventil (1) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitzeinsatz (10b) aus Korund oder einem anderen harten Material hergestellt ist.
  10. Elektromagnetisches Druckregelventil (1) umfassend: – einen Ventilkörper (2) mit einer axialen Ventilstößelbohrung (3) zur Aufnahme eines Ventilstößels (4), und – ein Sitzventil (11) mit einem ein Schließelement (12) aufnehmenden Ventilsitz (14), wobei zum Regeln des Fluiddurchflusses durch einen Zuführungskanal (13) über einen mit wenigstens einem Ablaufkanal (17) in Verbindung stehenden Ventilraum (16) der Ventilstößel (4) in Wirkverbindung mit dem Schließelement (12) steht, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilsitzfläche (14a) des Ventilsitzes (14) mit einer im Längsschnitt konvex verlaufenden Kontur ausgebildet ist, welche im Wesentlichen der Kontur von aneinandergereihten Steigungsdreiecken (SD) mit identischen Steigungswinkeln (α) folgt, wobei aufeinanderfolgende Steigungsdreiecke (SD) um den Wert eines Richtungswinkels (β) gegeneinander gleichsinnig verschwenkt sind.
  11. Elektromagnetisches Druckregelventil (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilsitzfläche (14a) des Ventilsitzes (14) mit einer im Längsschnitt konvex verlaufenden Kontur ausgebildet ist, bei welcher der Wert des Richtungswinkels (β) dem Wert der Steigungswinkel (α) entspricht.
  12. Elektromagnetisches Druckregelventil (1) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilsitzfläche (14a) des Ventilsitzes (14) mit einer im Längsschnitt konvex verlaufenden Kontur ausgebildet ist, welche klothoidenförmig verläuft.
  13. Elektromagnetisches Druckregelventil (1) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilsitzfläche (14a) des Ventilsitzes (14) mit einer im Längsschnitt konvex verlaufenden Kontur ausgebildet ist, bei welcher die Endpunkte (P) von Steigungsdreiecke (SD) als Stützpunkte durch ein Interpolationspolynom interpoliert sind.
  14. Elektromagnetisches Druckregelventil (1) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilsitzfläche (14a) des Ventilsitzes (14) mit einer Kontur ausgebildet ist, bei der die Werte der Steigungswinkel (α) der Steigungsdreiecke (SD) und die Werte der Richtungswinkel (β) identisch zwischen 5° und 10° liegen.
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