Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung geht aus von einem Rückschlagventil nach der Gattung des Patentanspruchs 1.The invention relates to a check valve according to the preamble of claim 1.
Derartige Rückschlagventile sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden beispielsweise in Injektorrückläufen von Hochdruckspeichereinspritzsystemen (Common-Rail) eingesetzt, um dort an einem Injektorschaltventil einen vorbestimmten Druckbereich einzuhalten und den Kraftstoffinjektor vor Störungen in Form von Druckpulsationen beziehungsweise Druckschwankungen im Niederdruckabschnitt zu schützen. Dazu weist ein derartiges Rückschlagventil zuströmseitig einen Zulaufkanal und abströmseitig einen Ablaufkanal mit einer zwischengeordneten Ventilkammer auf, wobei in der Ventilkammer ein Ventilschließkörper, das kugelförmig ausgebildet sein kann, mittels einer in der Ventilkammer aufgenommenen Schließfeder gegen einen am Übergang zwischen dem Zulaufkanal und der Ventilkammer angeordneten Ventilsitz vorgespannt ist und im auf dem Ventilsitz aufsitzenden Zustand den Zulaufkanal absperrt und im vom Ventilsitz abgehobenen Zustand den Zulaufkanal öffnet. Bei diesem Stand der Technik kann jedoch durch Druckwellen im abströmseitigen Bereich der Ventilkammer der Ventilschließkörper unkontrolliert öffnen beziehungsweise schließen, wodurch ein stabiler Betriebszustand am Injektorrücklauf nicht mehr sichergestellt ist und mithin zur vorzeitigen Abnutzung des Injektorschaltventils führen kann.Such check valves are known from the prior art and are used, for example, in Injektorrückläufen high-pressure accumulator injection systems (common rail), there to maintain an injector on a predetermined pressure range and to protect the fuel injector from disturbances in the form of pressure pulsations or pressure fluctuations in the low pressure section. For this purpose, such a check valve on the inflow side an inlet channel and downstream a drain channel with an intermediate valve chamber, wherein in the valve chamber a valve closing body, which may be spherical, by means of a recorded in the valve closing spring against a arranged at the transition between the inlet channel and the valve chamber valve seat is biased and shut off in the seated on the valve seat, the inlet channel and opens in the lifted off the valve seat state, the inlet channel. In this prior art, however, can uncontrollably open or close by pressure waves in the downstream region of the valve chamber, the valve closing body, whereby a stable operating state at the injector return is no longer ensured and thus can lead to premature wear of the injector.
Aus der DE 10 2007 002 445 A1 ist ein Rückschlagventil bekannt, welches ein Ventilgehäuse, einen kugelförmigen Ventilschließkörper und ein Hubanschlagelement aufweist. Das Hubanschlagelement ist für den Ventilschließkörper im Ventilgehäuse aufgenommen. Zur Begrenzung des Öffnungshubs des Ventilschließkörpers taucht im geöffneten Zustand des Rückschlagventils der Ventilschließkörper in das Hubanschlagelement ein. Dadurch erfolgt bei einer Hubbewegung des Ventilschließkörpers eine Zentrierung des letzteren, so dass bei dessen Schließbewegung der Ventilschließkörper annähernd zentrisch auf den Ventilsitz trifft. Druckwellen aus dem abströmseitigen Bereich des Ventilgehäuses können jedoch dazu führen, dass der Ventilschließkörper beim Öffnen und Schließen seitlich ausweicht, bis schließlich verzögert durch die radialen Taumelbewegungen der Ventilschließkörper in die definierte Sperr- bzw. Schließstellung gelangt.From the DE 10 2007 002 445 A1 a check valve is known, which has a valve housing, a spherical valve closing body and a Hubanschlagelement. The Hubanschlagelement is added to the valve closing body in the valve housing. To limit the opening stroke of the valve closing body immersed in the open state of the check valve, the valve closing body in the Hubanschlagelement. This results in a lifting movement of the valve closing body, a centering of the latter, so that in its closing movement of the valve closing body approximately centrally meets the valve seat. However, pressure waves from the downstream region of the valve housing can cause the valve closing body laterally escapes when opening and closing, until finally reaches the defined locking or closing position delayed by the radial tumbling movements of the valve closing body.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Das Rückschlagventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat den Vorteil, dass – im Unterschied zum Stand der Technik, bei dem der Ventilschließkörper bei auftretenden Druckschwankungen von der Axialbewegung abweichende Taumelbewegungen in radialer Richtung beispielsweise am Rand des Ventilsitzes ausführen kann und dadurch in einen undefinierten Zustand außerhalb der bestimmungsgemäßen Schaltfunktion geraten kann – durch eine in der Ventilkammer aufgenommene und positionierte Führungshülse eine Translationsbewegung für den Ventilschließkörper definiert wird, wodurch Bewegungen des Ventilschließkörpers in radialer Richtung verhindert und lediglich Translationen zugelassen sind. Vorteilhaft wird mithin ein generell stabiles und kontrolliertes Öffnungs- und Schließverhalten des Ventilschließkörpers insbesondere auch bei aus dem abströmseitigen Rückraum des Rückschlagventils kommendenden Druckwellen sichergestellt. Die Lebensdauer eines entsprechend nachgeschalteten Kraftstoffinjektors wird durch das erfindungsgemäße Rückschlagventil deutlich erhöht.The check valve with the characterizing features of claim 1 has the advantage that - in contrast to the prior art, in which the valve closing body at occurring pressure fluctuations from the axial movement deviating wobbling movements in the radial direction, for example, at the edge of the valve seat and thereby in an undefined state may be outside of the intended switching function - is defined by a recorded and positioned in the valve sleeve guide sleeve translational movement for the valve closing body, which prevents movement of the valve closing body in the radial direction and only translations are permitted. Consequently, a generally stable and controlled opening and closing behavior of the valve-closing body is ensured, in particular also in the case of pressure waves coming from the outflow-side rear space of the non-return valve. The life of a corresponding downstream fuel injector is significantly increased by the check valve according to the invention.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen. Further advantageous developments and refinements of the invention will become apparent from the measures listed in the dependent claims.
Indem gemäß einer Weiterbildung der Erfindung die Führungshülse wenigstens eine Drosselöffnung aufweist, welche einen Federraum im Innern der Führungshülse mit einem Niederdruckanschluß des Rückschlagventils verbindet, wobei der Niederdruckanschluß am abströmseitigen Ende des Rückschlagventils vorgesehen ist, besteht ein Druckausgleich zwischen dem Innern der Führungshülse und dem abströmseitigen Rückraum der die Führungshülse umschließenden Ventilkammer.According to an embodiment of the invention, the guide sleeve has at least one throttle opening which connects a spring chamber in the interior of the guide sleeve with a low-pressure connection of the check valve, wherein the low-pressure connection is provided at the downstream end of the check valve, there is a pressure equalization between the interior of the guide sleeve and the downstream rear space the valve sleeve enclosing the guide sleeve.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass eine Schließfeder vorgesehen ist, die den Ventilschließkörper in Richtung eines Ventilsitzes des Rückschlagventils drückt, und dass die Schließfeder ebenfalls in der Führungshülse geführt ist. Dadurch kann das Öffnungsverhalten des erfindungsgemäßen Rückschlagventils durch die Federkraft der Schließfeder eingestellt werden. Dazu ist an einem dem Ventilschließkörper abgewandten Ende der Führungshülse ein Anschlag vorgesehen, in dem sich die Schließfeder abstützt.An advantageous embodiment of the invention is that a closing spring is provided which presses the valve closing body in the direction of a valve seat of the check valve, and that the closing spring is also guided in the guide sleeve. As a result, the opening behavior of the check valve according to the invention can be adjusted by the spring force of the closing spring. For this purpose, a stop is provided on a side facing away from the valve closing body end of the guide sleeve, in which the closing spring is supported.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist ein Zwischenelement vorgesehen, welches in der Führungshülse zwischen der Schließfeder und dem Ventilschließkörper axial beweglich angeordnet ist. Indem dabei die Führungshülse einen Anschlag für das Zwischenelement aufweist, ist durch das Zusammenwirken von Zwischenelement und Ventilschließkörper der Axialhub des letzteren begrenzt.According to an advantageous embodiment of the invention, an intermediate element is provided, which is arranged axially movable in the guide sleeve between the closing spring and the valve closing body. By doing the guide sleeve has a stop for the intermediate element, the axial stroke of the latter is limited by the interaction of intermediate element and valve closing body.
Vorteilhaft weist das Zwischenelement eine dem Ventilschließkörper zugewandte Anlageseite auf, welche trichterförmig ausgebildet ist und dadurch in dem erfindungsgemäßen Rückschlagventil einen zusätzlichen Ventilsitz für den Ventilschließkörper bildet. Advantageously, the intermediate element has a valve closing body facing the plant side, which is funnel-shaped and thereby forms an additional valve seat for the valve closing body in the check valve according to the invention.
Zeichnungendrawings
Ausführungsformen der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung und in den beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Letztere zeigen in schematisch gehaltenen Ansichten:Embodiments of the invention are explained in more detail in the following description and in the accompanying drawings. The latter show in schematic views:
1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Rückschlagventil gemäß einer ersten Ausführungsform, wobei innerhalb eines Ventilgehäuses ein kugelförmiger Ventilschließkörper mittels einer Druckfeder in Schließstellung in einem Ventilsitz sitzt und eine Führungshülse so ausgerichtet und positioniert ist, dass deren offenes Ende einen größeren Teil des kugelförmigen Ventilschließkörpers in dessen Sperrstellung aufnimmt, und 1 a longitudinal section through a check valve according to the invention according to a first embodiment, within a valve housing a spherical valve closing body by means of a compression spring in the closed position in a valve seat sits and a guide sleeve is oriented and positioned so that the open end receives a larger part of the spherical valve closing body in its blocking position , and
2 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Rückschlagventil gemäß einer zweiten Ausführungsform, wobei zwischen der Druckfeder und dem kugelförmigen Ventilschließkörper ein ringförmiges Zwischenelement axial beweglich in der Führungshülse aufgenommen ist. 2 a longitudinal section through a check valve according to the invention according to a second embodiment, wherein between the compression spring and the spherical valve closing body, an annular intermediate member is axially movably received in the guide sleeve.
Beschreibung der AusführungsformenDescription of the embodiments
1 veranschaulicht in einer Längsschnittansicht eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rückschlagventils 10, welches ein Ventilgehäuse 11 umfasst. Das Ventilgehäuse 11 weist an einander gegenüberliegenden Enden in Längserstreckungsrichtung einen Zulaufkanal 12 und einen Ablaufkanal 13 auf, die hohlzylindrisch ausgebildet sind und zwischen denen sich eine durchmessergrößere zentrale Ventilkammer 14 erstreckt. Die zentrale Ventilkammer 14 hat einen sich zum durchmesserkleineren Ablaufkanal 13 sich konusförmig verjüngenden Übergangsabschnitt 15, während der Übergangsabschnitt zum Zulaufkanal 12 als stufenförmiger Absatz 16 ausgebildet ist. In dem Ventilgehäuse 12 ist am Übergangsabschnitt bzw. Absatz 16 zum Zulaufkanal 12 innenseitig ein trichterförmiger Ventilsitz 17 ausgebildet, auf dem ein kugelförmig ausgebildeter Ventilschließkörper 18 mittels einer innerhalb des Ventilgehäuses 11 aufgenommenen Druckfeder 19 mit einem Teil seiner Kugeloberfläche aufsitzt, indem die Druckfeder 19 den Ventilschließkörper 18 gegen den Ventilsitz 17 vorspannt. In dieser axialen Position des Ventilschließkörpers 18 befindet sich das Rückschlagventil 10 in seinem Sperrzustand, so dass die Strömung eines Druckmediums aus dem Zulaufkanal 12 zur zentralen Ventilkammer 14 blockiert ist. Um die Lage des kugelförmigen Ventilschließkörpers 18 auf dem trichterförmigen Ventilsitz 17 in radialer Richtung zu stabilisieren, ist innerhalb der zentralen Ventilkammer 14 eine Führungshülse 20 derart aufgenommen, dass deren Symmetrieachse bzw. Längsmittelachse koaxial zur Längsmittelachse 21 des Ventilgehäuses 11 angeordnet ist. Das offene Ende 22 der Führungshülse 20 ist zur Aufnahme des kugelförmigen Ventilschließkörpers 18 dem Ventilsitz 17 zugewandt, während das als Rückwand ausgebildete geschlossene Ende 23 dem konusförmigen Übergangsabschnitt 15 zum Ablaufkanal 13 zugewandt ist. Der Innendurchmesser des Führungshülse 20 entspricht unter Berücksichtigung eines notwendigen Spiels für den kugelförmigen Ventilschließkörper 18 etwa dem Durchmesser des kugelförmigen Ventilschließkörpers 18. 1 Illustrates in a longitudinal sectional view a first embodiment of a check valve according to the invention 10 which is a valve housing 11 includes. The valve housing 11 has at opposite ends in the longitudinal direction of a feed channel 12 and a drain channel 13 on, which are formed hollow cylindrical and between which a larger diameter central valve chamber 14 extends. The central valve chamber 14 has a smaller diameter drain channel 13 conically tapered transition section 15 , while the transition section to the inlet channel 12 as a stepped step 16 is trained. In the valve housing 12 is at the transitional section or paragraph 16 to the inlet channel 12 inside a funnel-shaped valve seat 17 formed on which a ball-shaped valve closing body 18 by means of one inside the valve housing 11 recorded compression spring 19 with a part of its spherical surface is seated by the compression spring 19 the valve closing body 18 against the valve seat 17 biases. In this axial position of the valve closing body 18 is the check valve 10 in its blocking state, allowing the flow of a pressure medium from the inlet channel 12 to the central valve chamber 14 is blocked. To the position of the spherical valve closing body 18 on the funnel-shaped valve seat 17 to stabilize in the radial direction is within the central valve chamber 14 a guide sleeve 20 taken so that their axis of symmetry or longitudinal center axis coaxial with the longitudinal central axis 21 of the valve housing 11 is arranged. The open end 22 the guide sleeve 20 is for receiving the spherical valve closing body 18 the valve seat 17 facing, while formed as a rear wall closed end 23 the cone-shaped transition section 15 to the drainage channel 13 is facing. The inner diameter of the guide sleeve 20 corresponds considering a necessary clearance for the spherical valve closing body 18 about the diameter of the spherical valve closing body 18 ,
Die Führungshülse 20 ist innerhalb der zentralen Ventilkammer 14 durch mehrere Rippen 24, 25, 26 abgestützt und ist dadurch ortsfest in der zentralen Ventilkammer 14 sowohl in radialer wie auch in axialer Richtung positioniert bzw. verankert. Dazu ist wenigstens eine erste Rippe 24 am offenen Ende 22 der Führungshülse 20 ausgebildet, die sich als Fuß vom das offene Ende 22 bildenden Umfangsrand der Mantelfläche 40 der Führungshülse 20 axial in Richtung des Ventilsitzes 17 forterstreckt und sich an der Innenseite des stufenförmigen Absatzes 16 abstützt. Dadurch fungiert diese Rippe 24 als axialer Abstandshalter zum Ventilsitz 17. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel sind an dem dem Ventilschließkörper 18 zugewandten Umfangsrand der Mantelfläche 40 vorzugsweise drei derartige Rippen bzw. Füße 24 ausgebildet, von denen in den Figuren aus Gründen der Übersichtlichkeit lediglich ein Fuß dargestellt ist. Die drei Füße 24 sind zylindermantelsegmentförmig in Umfangsrichtung der Mantelfläche 40 gleichmäßig beabstandet voneinander angeordnet, um durch die jeweiligen Zwischenräume einen ausreichenden Strömungsdurchgang eines Druckmediums aus dem Zulaufkanal 12 in die zentrale Ventilkammer 14 sicherzustellen. Eine zweite Rippe 25 ist als zylindermantelsegmentförmiger Stegabschnitt an einem unteren Umfangsabschnitt der Mantelfläche 40 der Führungshülse 20 ausgebildet. Diese Rippe 25 erstreckt sich einerseits über die axiale Länge der Führungshülse 20 und andererseits als radiale Erweiterung der Mantelfläche 40 mit einer radialen Dicke, so dass sie an der dazu angrenzenden Innenseite der zentralen Ventilkammer 14 anliegt. Schließlich ist eine dritte Rippe 26 an dem geschlossenen Ende 23 der Führungshülse 20 so ausgebildet, dass diese sich einerseits an dem konusförmigen Übergangsabschnitt 15 und andererseits an einem dazu angrenzenden Innenabschnitt der zentralen Ventilkammer 14 abstützt. Insgesamt wird durch Zusammenwirken der Rippen 24, 25, 26 die Führungshülse 20 innerhalb der zentralen Ventilkammer 14 abgestützt und zentriert. Dabei fluchtet die Längsmittelachse der Führungshülse 20 mit der Symmetrieachse des Ventilsitzes 17 und der Längsmittelachse 21 des Ventilgehäuses 11. Im Ausführungsbeispiel sind die Rippen 24, 25, 26 und die Führungshülse 20 einstückig ausgebildet. Es sind im Ausführungsbeispiel drei Rippen vorgesehen, um die Zentrierfunktion für die Führungshülse 20 zu erfüllen, jedoch kann auch eine größere Anzahl von Rippen vorgesehen sein.The guide sleeve 20 is inside the central valve chamber 14 through several ribs 24 . 25 . 26 supported and is thus stationary in the central valve chamber 14 positioned or anchored in both the radial and in the axial direction. This is at least a first rib 24 at the open end 22 the guide sleeve 20 Trained as a foot from the open end 22 forming peripheral edge of the lateral surface 40 the guide sleeve 20 axially in the direction of the valve seat 17 Forte and stretch on the inside of the step-shaped heel 16 supported. As a result, this rib acts 24 as an axial spacer to the valve seat 17 , In the preferred embodiment are on the valve closing body 18 facing peripheral edge of the lateral surface 40 preferably three such ribs or feet 24 formed, of which in the figures, for reasons of clarity, only one foot is shown. The three feet 24 are cylinder-shell segment-shaped in the circumferential direction of the lateral surface 40 evenly spaced from each other to pass through the respective spaces sufficient flow passage of a pressure medium from the inlet channel 12 in the central valve chamber 14 sure. A second rib 25 is as a cylinder jacket segment-shaped web portion at a lower peripheral portion of the lateral surface 40 the guide sleeve 20 educated. This rib 25 on the one hand extends over the axial length of the guide sleeve 20 and on the other hand as a radial extension of the lateral surface 40 with a radial thickness so that they are adjacent to the inner side of the central valve chamber 14 is applied. Finally, a third rib 26 at the closed end 23 the guide sleeve 20 designed so that this one hand on the cone-shaped transition section 15 and on the other hand at an adjacent inner portion of the central valve chamber 14 supported. Overall, by interaction of the ribs 24 . 25 . 26 the guide sleeve 20 inside the central valve chamber 14 supported and centered. The longitudinal central axis of the guide sleeve is aligned 20 with the symmetry axis of the valve seat 17 and the Longitudinal central axis 21 of the valve housing 11 , In the embodiment, the ribs 24 . 25 . 26 and the guide sleeve 20 integrally formed. There are provided in the exemplary embodiment, three ribs to the centering function for the guide sleeve 20 but a larger number of ribs may be provided.
Die Rippen 24, 25, 26 erfüllen andererseits eine Dämpfungsfunktion, die darin besteht, dass Druckwellen, welche aus dem Ablaufkanal 13 kommen und von einer – nicht dargestellten – Einkolbenpumpe erzeugt werden, soweit gedämpft werden, dass sie das Öffnungs- bzw. Schließverhalten des Ventilschließkörpers 18 nicht beeinträchtigen. Dazu wird durch die Anordnung der Rippen, insbesondere durch die Anordnung der zweiten Rippe 25 am Außenumfang der Führungshülse 20, der Querschnitt bzw. die Querschnittsfläche zwischen der Führungshülse 20 und dem Ventilgehäuse 11 für die ankommenden Druckwellen aus dem abströmseitigen Rückraum verengt, so dass die Amplitude dieser Druckwellen nur noch stark abgeschwächt im Bereich des Ventilschließkörpers 18 ankommt. Aufgrund des verengten Querschnitts für die Strömung erhöht sich in diesem Bereich die Reibung an den entsprechenden Wandflächen. Durch diese Wandreibung wird Energie der dort durchlaufenden Druckwelle sukzessive dissipiert.Ribs 24 . 25 . 26 On the other hand fulfill a damping function, which consists in that pressure waves, which from the drain channel 13 come and from a - not shown - single-piston pump are generated, as far as are damped, that they the opening and closing behavior of the valve closing body 18 do not interfere. This is due to the arrangement of the ribs, in particular by the arrangement of the second rib 25 on the outer circumference of the guide sleeve 20 , The cross-section or the cross-sectional area between the guide sleeve 20 and the valve housing 11 narrowed for the incoming pressure waves from the downstream rear space, so that the amplitude of these pressure waves only greatly attenuated in the valve closing body 18 arrives. Due to the narrowed cross section for the flow, the friction increases in this area at the corresponding wall surfaces. As a result of this wall friction, energy of the pressure wave passing through it is successively dissipated.
Im Innern der Führungshülse 20 ist die als Druckfeder 19 ausgebildete Schließfeder aufgenommen, welche sich mit einem Ende an der Innenseite des geschlossenen Endes 23 der Führungshülse 20 abstützt und mit ihrem anderen Ende an der Kugeloberfläche des Ventilschließkörpers 18 angreift, so dass der Ventilschließkörper 18 gegen den Ventilsitz 17 vorgespannt ist. In der durch die Druckfeder 19 gegen den Ventilsitz 17 vorgespannten Ausgangsstellung, also in Sperrstellung des Ventilschließkörpers 18 umfasst bzw. überdeckt das als Umfangsrand der Mantelfläche 40 ausgebildete offene Ende 22 der Führungshülse 20 in vollem Umfang von 360° den größeren Teil der Kugeloberfläche des Ventilschließkörpers 18, d.h. zumindest die der Führungshülse 20 zugewandte Hälfte der Kugeloberfläche, und bewirkt dadurch, dass sich der Ventilschließkörper 18 beim Abheben aus dem Ventilsitz 17 innerhalb des entsprechenden Rohrabschnitts der Führungshülse 20 lediglich in axialer Richtung bewegen kann und verhindert gleichzeitig aufgrund der Führung in dem Rohrabschnitt ein seitliches bzw. radiales Ausweichen des Ventilschließkörpers 18 aus dem Ventilsitz 17. Um ein ausreichendes Zusammenspiel der Führungshülse 20 mit dem Ventilschließkörper 18 sicherzustellen, ist es somit erforderlich, dass der Umfangsrand 22 der Führungshülse 20 den kugelförmigen Ventilschließkörper 18 mindestens bis zur Hälfte der Kugeloberfläche kontaktfrei überdeckt.Inside the guide sleeve 20 is that as a compression spring 19 formed closing spring, which is located with one end on the inside of the closed end 23 the guide sleeve 20 supported and with its other end to the spherical surface of the valve closing body 18 attacks, so that the valve closing body 18 against the valve seat 17 is biased. In the by the compression spring 19 against the valve seat 17 preloaded initial position, ie in the locked position of the valve closing body 18 covers or covers as the peripheral edge of the lateral surface 40 trained open end 22 the guide sleeve 20 in full 360 ° the larger part of the spherical surface of the valve closing body 18 ie at least the guide sleeve 20 facing half of the ball surface, and thereby causes the valve closing body 18 when lifting off the valve seat 17 within the corresponding pipe section of the guide sleeve 20 can only move in the axial direction and simultaneously prevents due to the leadership in the pipe section, a lateral or radial deflection of the valve closing body 18 from the valve seat 17 , To ensure adequate interaction of the guide sleeve 20 with the valve closing body 18 It is thus necessary to ensure that the peripheral edge 22 the guide sleeve 20 the spherical valve closing body 18 At least half of the spherical surface is covered without contact.
Die Führungshülse 20 weist ferner eine Öffnung 27 auf, welche als Drossel dient, um den die Druckfeder 19 aufweisenden Innenbereich bzw. Federraum der Führungshülse 20 drucktechnisch an die Druckverhältnisse im abströmseitigen Bereich der Ventilkammer 14 anzukoppeln, so dass Druckwellen aus dem abströmseitigen Bereich, beispielsweise aufgrund von Reflexionen, möglichst geringe Auswirkungen auf den in der Führungshülse 20 aktuell herrschenden Druck haben. Dazu ist die Lage der Öffnung 27 derart gewählt, dass diese in dem Zylindermantelabschnitt 40 der Führungshülse 20 auf der der zweiten Rippe 25 gegenüberliegenden Seite und in Axialerstreckung der Führungshülse 20 etwa mittig angeordnet ist, um den Federraum an die Druckverhältnisse im abströmseitigen Rückraum der Ventilkammer anzukoppeln und einen gleichmäßigen Druckausgleich des Federraums zu erzielen. Die Größe der Drosselöffnung 27 ist in der Praxis zu dimensioniert, dass deren Durchmesser etwa 0.1 mm beträgt. Dadurch ist die Drosselöffnung 27 einerseits klein genug, damit eine Druckwelle aus dem Rückraum im Wesentlichen nicht in den Federraum der Führungshülse gelangen und auf die dem Zwischenelement 30 zugewandte Seite des kugelförmigen Ventilschließkörpers drücken kann, und andererseits ist sie groß genug dimensioniert, um die drucktechnische Ankopplung des Federraums an die Druckverhältnisse im abströmseitigen Rückraum des Rückschlagventils 10 zu bewirken.The guide sleeve 20 also has an opening 27 which serves as a throttle to which the compression spring 19 having inner region or spring chamber of the guide sleeve 20 printing technology to the pressure conditions in the downstream area of the valve chamber 14 coupled, so that pressure waves from the downstream area, for example, due to reflections, the lowest possible impact on the in the guide sleeve 20 currently prevailing pressure. This is the location of the opening 27 chosen such that these in the cylinder jacket section 40 the guide sleeve 20 on the second rib 25 opposite side and in axial extension of the guide sleeve 20 is arranged approximately centrally to couple the spring chamber to the pressure conditions in the downstream rear space of the valve chamber and to achieve a uniform pressure equalization of the spring chamber. The size of the throttle opening 27 is dimensioned in practice that its diameter is about 0.1 mm. This is the throttle opening 27 on the one hand small enough so that a pressure wave from the rear space substantially not get into the spring chamber of the guide sleeve and on the intermediate element 30 facing side of the spherical valve-closing body can push, and on the other hand, it is dimensioned large enough to the pressure-technical coupling of the spring chamber to the pressure conditions in the downstream rear space of the check valve 10 to effect.
2 veranschaulicht in einer Längsschnittansicht eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rückschlagventils 10. Dabei sind gegenüber der Ausführungsform von 1 gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Die zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rückschlagventils 10 unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform darin, dass in dem Ventilgehäuse 11 zwischen dem kugelförmigen Ventilschließkörper 18 und der Druckfeder 19 ein im Wesentlichen ringförmig ausgebildetes Zwischenelement 30 angeordnet ist. 2 illustrates in a longitudinal sectional view a second embodiment of the check valve according to the invention 10 , Here are compared to the embodiment of 1 like parts with the same reference numerals. The second embodiment of the check valve according to the invention 10 differs from the first embodiment in that in the valve housing 11 between the spherical valve closing body 18 and the compression spring 19 a substantially annular formed intermediate element 30 is arranged.
Das Zwischenelement 30 dient dazu, den Axialhub des Ventilschließkörpers 18 zu begrenzen, und ist auf seiner dem Ventilschließkörper 18 zugewandten Anlageseite 31 trichterförmig mit einer kegelstumpfförmigen Oberfläche ausgebildet, während die gegenüberliegende Seite 32, welche der Druckfeder 19 zugewandt ist, plan ausgebildet ist, um dem dort angreifenden Ende der Druckfeder 19 eine definierte Angriffsfläche zu bieten. Dadurch wird das Zwischenelement 30 mittels der Druckfeder 19 derart gegen den Ventilschließkörper 18 vorgespannt, dass die trichterförmig ausgebildete Seite 31 an der Kugeloberfläche des Ventilschließkörpers 18 anliegt und dadurch einen zweiten Ventilsitz für den Ventilschließkörper 18 bildet. Dazu ist das ringförmige Zwischenelement 30 im vorderen, d.h. dem Ventilsitz 17 zugewandten Bereich der Führungshülse 20 aufgenommen, während der hintere, also der dem Ablaufkanal 13 zugewandte Bereich durchmesserkleiner in diesem Ausführungsbeispiel ausgebildet ist und die Druckfeder 19 aufnimmt, wobei der vordere Bereich, in welchem der Ventilschließkörper 18 und daran angrenzend das Zwischenelement 30 geführt sind, von dem hinteren Bereich durch einen radial umlaufenden stufenförmigen Absatz 33 abgegrenzt ist. Dieser radial umlaufende stufenförmige Absatz 33, der auf der dem Ventilschließkörper 18 abgewandten Seite des Zwischenelements 30 in der Führungshülse 20 angeordnet ist, dient als axialer Anschlag für die axiale Hubbewegung des Zwischenelements 30 und begrenzt somit den maximal möglichen Axialhub des letzteren und mithin auch des Ventilschließkörpers 18. The intermediate element 30 serves to the axial stroke of the valve closing body 18 to limit, and is on his the valve closing body 18 facing plant side 31 funnel-shaped with a frusto-conical surface, while the opposite side 32 , which is the compression spring 19 facing, is formed plan to the attacking there end of the compression spring 19 to offer a defined attack surface. This will be the intermediate element 30 by means of the compression spring 19 such against the valve closing body 18 biased that the funnel-shaped side 31 on the spherical surface of the valve closing body 18 abuts and thereby a second valve seat for the valve closing body 18 forms. This is the annular intermediate element 30 in the front, ie the valve seat 17 facing region of the guide sleeve 20 recorded while the rear, ie the drainage channel 13 facing area of smaller diameter is formed in this embodiment and the compression spring 19 receiving, wherein the front region, in which the valve closing body 18 and adjacent thereto the intermediate element 30 are guided, from the rear area by a radially encircling stepped shoulder 33 is delimited. This radially encircling stepped shoulder 33 on the valve closing body 18 opposite side of the intermediate element 30 in the guide sleeve 20 is arranged, serves as an axial stop for the axial lifting movement of the intermediate element 30 and thus limits the maximum possible axial stroke of the latter and thus also the valve closing body 18 ,
Der Durchmesser des Zwischenelements 30 entspricht dem des kugelförmigen Ventilschließkörpers 18, wobei der Innendurchmesser des vorderen Bereichs der Führungshülse 20 wie bei der ersten Ausführungsform unter Berücksichtigung des für die Axialbewegung von Ventilschließkörper 18 und Zwischenelement 30 notwendigen Spiels dem Durchmesser des Ventilschließkörpers 18 im Wesentlichen entspricht. Der Innendurchmesser des hinteren Bereichs der Führungshülse 20 entspricht im Wesentlichen dem Außendurchmesser der Druckfeder 19, indem ein für die Bewegung, d.h. Kompression oder Entspannung, in axialer Richtung, notwendiges Spiel berücksichtigt ist. Im vorderen Bereich ist in der Höhe eines radialen Spalts zwischen der Kugeloberfläche des Ventilschließkörpers 18 und dem Zwischenelement 30 eine Durchtrittsöffnung 34 in der Mantelfläche 40 der Führungshülse 20 ausgebildet. Ebenso ist im vorderen Bereich eine Durchbrechung 42 in der sich innenseitig am Absatz 16 abstützenden und als Fuß ausgebildeten Rippe 24 angeordnet, um einen ventilsitznahen Strömungsdurchgang des Druckmediums zur zentralen Ventilkammer 14 sicherzustellen.The diameter of the intermediate element 30 corresponds to that of the spherical valve closing body 18 , wherein the inner diameter of the front portion of the guide sleeve 20 as in the first embodiment, taking into account for the axial movement of the valve closing body 18 and intermediate element 30 necessary clearance the diameter of the valve closing body 18 essentially corresponds. The inner diameter of the rear portion of the guide sleeve 20 corresponds essentially to the outer diameter of the compression spring 19 by taking into account a game necessary for the movement, ie compression or relaxation, in the axial direction. In the front region is in the height of a radial gap between the spherical surface of the valve closing body 18 and the intermediate element 30 a passage opening 34 in the lateral surface 40 the guide sleeve 20 educated. Likewise, in the front area an opening 42 in the inside of the heel 16 supporting and trained as a foot rib 24 arranged to a valve seat near the flow passage of the pressure medium to the central valve chamber 14 sure.
Neben der Begrenzung des Axialhubs des Ventilschließkörpers 18 besteht eine weitere Funktion des Zwischenelements 30 darin, den Einfluß von Druckwellen aus dem abströmseitigen Rückraum bzw. Ablaufkanal 13 auf den Ventilschließkörper 18 zu minimieren. Bei derartigen Druckwellen aus dem abströmseitigen Rückraum des Rückschlagventils 10 kann es sich um periodisch auftretende Druckpulsationen handeln, die beispielsweise von einer nicht volumenkompensierten Einkolbenpumpe (nicht dargestellt) erzeugt werden, welche in der abströmseitigen Leitung hinter dem Ablaufkanal 13 angeordnet ist. In addition to the limitation of the Axialhubs the valve closing body 18 there is another function of the intermediate element 30 therein, the influence of pressure waves from the outflow-side rear space or drainage channel 13 on the valve closing body 18 to minimize. In such pressure waves from the downstream rear space of the check valve 10 it may be periodically occurring pressure pulsations, which are generated for example by a non-volume-compensated single-piston pump (not shown), which in the downstream line behind the drainage channel 13 is arranged.
Ist z.B. kein ausreichend großer Druck aus dem Zulaufkanal 12 vorhanden, so dass der Ventilschließkörper sperrt, und gelangt eine genügend amplitudenstarke Druckwelle aus dem abströmseitigen Rückraum über die Durchtrittsöffnungen 34, 42 zum Ventilschließkörper 18, so könnte der Ventilschließkörper 18 aufgrund der an ihm angreifenden Druckkräfte abheben und in die Offenstellung übergehen. Der Ventilschließkörper 18 bleibt jedoch in dem Ventilsitz 17 und damit in seiner Sperrstellung, wenn das Zwischenelement 30 stattdessen die einwirkenden Kräfte aufnimmt und von dem Ventilschließkörper 18 in Richtung des Ablaufkanals 13 abhebt. Voraussetzung dafür ist, dass die Sitzwinkel 35 bzw. 36 des Ventilsitzes 17 und des Zwischenelements 30 unterschiedlich bemessen sind. Dadurch ist die Wirkfläche des aus den beiden Sitzen 17, 31 herausstehenden Abschnitts des kugelförmigen Ventilschließkörpers 18 asymmetrisch ausgebildet und bewirkt einen von Null verschiedenen Nettoeffekt der Druckwelle am Ventilschließkörper 18.For example, is not a sufficiently large pressure from the inlet channel 12 present, so that the valve closing body locks, and passes a sufficiently high-amplitude pressure wave from the outflow-side rear space via the passage openings 34 . 42 to the valve closing body 18 so could the valve closing body 18 lift off due to the pressure forces acting on it and go into the open position. The valve closing body 18 however, remains in the valve seat 17 and thus in its locked position when the intermediate element 30 instead absorbs the applied forces and of the valve closing body 18 in the direction of the drainage channel 13 takes off. Prerequisite is that the seat angle 35 respectively. 36 of the valve seat 17 and the intermediate element 30 are dimensioned differently. This is the effective area of the two seats 17 . 31 protruding portion of the spherical valve closing body 18 designed asymmetrically and causes a non-zero net effect of the pressure wave on the valve closing body 18 ,
Ist z.B. ein ausreichend großer Druck aus dem Zulaufkanal 12 vorhanden, der größer als die Federkraft der Schließfeder 19 ist, so dass der Ventilschließkörper aus seiner Sperrstellung abhebt und in die Offenstellung übergeht, und gelangt eine Druckwelle aus dem abströmseitigen Rückraum über die Durchtrittsöffnungen 34, 42 zum Ventilschließkörper 18, so bleibt der Ventilschließkörper gleichwohl in seiner Offenstellung, sofern das Zwischenelement 30 die angreifenden Kräfte aufnimmt und von dem Ventilschließkörper 18 in Richtung des Ablaufkanals 13 abhebt. Voraussetzung hierfür ist ebenfalls eine unterschiedliche Bemessung der beiden Sitzwinkel 35, 36. Sind nämlich die Sitzwinkel 35, 36 unterschiedlich groß, so ist die Angriffsfläche bzw. Wirkfläche des kugelförmigen Ventilschließkörpers für die aus den Durchtrittsöffnungen 34, 42 eintretende Druckwelle asymmetrisch ausgebildet, da der mittlere Kugelabschnitt des Ventilschließkörpers 18 asymmetrisch aus den beiden Öffnungskegeln des Ventilsitzes 35 und des Ventilsitzes 36 heraussteht. Dadurch ergibt sich ein Nettoeffekt für die an dem freistehenden Kugelabschnitt des Ventilschließkörpers angreifende Druckwelle, der größer als Null ist. Is eg a sufficiently large pressure from the inlet channel 12 present, which is greater than the spring force of the closing spring 19 is, so that the valve closing body lifts from its blocking position and merges into the open position, and passes a pressure wave from the outflow-side rear space via the passage openings 34 . 42 to the valve closing body 18 , so the valve closing body remains in its open position, provided the intermediate element 30 receives the attacking forces and the valve closing body 18 in the direction of the drainage channel 13 takes off. The prerequisite for this is also a different dimensioning of the two seat angles 35 . 36 , Are namely the seat angle 35 . 36 different in size, so is the attack surface or effective area of the spherical valve closing body for the out of the openings 34 . 42 entering pressure wave formed asymmetrically, since the central ball portion of the valve closing body 18 asymmetrical from the two opening cones of the valve seat 35 and the valve seat 36 protrudes. This results in a net effect for the acting on the freestanding ball portion of the valve closing body pressure wave, which is greater than zero.
Um mithin Druckpulsationen aus dem Rückraum des erfindungsgemäßen Rückschlagventils 10 so zu minimieren, dass die Schließcharakteristik des Rückschlagventils 10 erhalten bleibt, wird das Zwischenelement 30 so ausgebildet, dass es auf seiner trichterförmigen Anlageseite 31, die dem kugelförmigen Ventilschließkörper 18 zugewandt ist, einen mit der Bezugsziffer 36 bezeichneten Sitzwinkel β aufweist, der größer bemessen ist als der mit der Bezugsziffer 35 bezeichnete Sitzwinkel α des Hauptventilsitzes 17, so dass β > α gilt. Dabei beträgt die Differenz |α – β| zwischen beiden Sitzwinkeln 35, 36 vorzugsweise 10°, maximal 15°. Größere Differenzen haben sich als nicht praktikabel erwiesen, da sich dann das Kräftegleichgewicht zu stark verschieben würde mit unerwünschten Effekten für ein stabiles Öffnungsverhalten des Rückschlagventils 10.In order thus pressure pulsations from the back space of the check valve according to the invention 10 so minimize the closing characteristic of the check valve 10 is preserved, the intermediate element 30 designed so that it is on its funnel-shaped investment side 31 that the spherical valve closing body 18 facing one with the reference numeral 36 designated seating angle β, which is sized larger than that with the reference numeral 35 designated seat angle α of the main valve seat 17 such that β> α. The difference is | α - β | between both seat angles 35 . 36 preferably 10 °, maximum 15 °. Larger differences have proved to be impractical, since then the balance of power would move too much with unwanted effects for a stable opening behavior of the check valve 10 ,
Indem das Zwischenelement 30 auf der dem Ventilschließkörper 18 zugewandten Anlageseite 31 trichterförmig ausgebildet ist und dadurch einen zweiten Ventilsitz bildet, kann der mit Bezugsziffer 36 bezeichnete Sitzwinkel β des Zwischenelements 30 in Relation zum mit Bezugsziffer 35 bezeichneten Sitzwinkel α des Ventilsitzes 17 derart bemessen werden, dass das erfindungsgemäße Rückschlagventil 10 an unterschiedliche Betriebsbedingungen bzw. Druckverhältnisse anpassbar ist. Voraussetzung dafür ist, dass die beiden Sitzwinkel 35 und 36, d.h. der Sitzwinkel α des Ventilsitzes 17 und der Sitzwinkel β des Zwischenelements 30 unterschiedlich groß bemessen sind, so dass die Ungleichung |α| ≠ |β| gilt. By the intermediate element 30 on the valve closing body 18 facing plant side 31 is funnel-shaped and thereby forms a second valve seat, the reference numeral 36 designated seat angle β of the intermediate element 30 in relation to the reference number 35 designated seat angle α of the valve seat 17 be dimensioned such that the check valve according to the invention 10 is adaptable to different operating conditions or pressure conditions. Prerequisite is that the two seat angles 35 and 36 , ie the seat angle α of the valve seat 17 and the seat angle β of the intermediate element 30 are dimensioned so that the inequality | α | ≠ | β | applies.
Sind hingegen die Sitzwinkel 35 und 36 gleich groß bemessen, d.h. |α| = |β|, so dass die Wirkfläche des aus den beiden Sitzen 17, 31 herausstehenden mittleren Abschnitts des kugelförmigen Ventilschließkörpers symmetrisch ausgebildet ist und sich somit aufgrund der dann fehlenden Asymmetrie kein Nettoeffekt für die auf den Ventilschließkörper über die Durchtrittsöffnungen 34, 42 einwirkende Druckwelle einstellt, so ergibt sich die Normalfunktion des erfindungsgemäßen Rückschlagventils 10. Diese Normalfunktion ist dadurch charakterisiert, dass das Zwischenelement 30 der Axialbewegung des Ventilschließkörpers folgt.Are, however, the seat angle 35 and 36 dimensioned equal, ie | α | = | β |, so that the effective area of the two seats 17 . 31 protruding central portion of the spherical valve closing body is symmetrical and thus due to the then lack of asymmetry no net effect on the valve closing body on the passages 34 . 42 adjusts acting pressure wave, the result is the normal function of the check valve according to the invention 10 , This normal function is characterized in that the intermediate element 30 the axial movement of the valve closing body follows.
Damit die Strömungskräfte am Ventilsitz 17 immer kleiner als die – statischen – Druckkräfte sind, z.B. wenn das Rückschlagventil 10 aufgrund des statischen Drucks aus dem Zulaufkanal 12 geöffnet ist, ist der Ventilsitz 17 so ausgelegt, dass die in Strömungsrichtung gesehene Sitzlänge bzw. Sitzlinie relativ kurz bemessen ist. Dadurch wird ein stabiles Öffnungsverhalten erzielt, indem beim Öffnungsvorgang ein großer Querschnitt möglichst schnell freigegeben wird, so dass der kugelförmige Ventilschließkörper 18 aufgrund der dann einsetzenden Strömung nicht wieder in den Ventilsitz 17 zurückgezogen wird.So that the flow forces at the valve seat 17 always smaller than the - static - compressive forces are, for example when the check valve 10 due to the static pressure from the inlet channel 12 is open, is the valve seat 17 designed so that the seat length seen in the flow direction or seat line is measured relatively short. As a result, a stable opening behavior is achieved by a large cross-section is released as quickly as possible during the opening process, so that the spherical valve closing body 18 due to the then onset of flow not back into the valve seat 17 is withdrawn.
Das erfindungsgemäße Rückschlagventil 10 ist ausgelegt für einen Druckbereich von 0 bis etwa 10 bar.The check valve according to the invention 10 is designed for a pressure range from 0 to about 10 bar.
Zusammenfassend ist bei dem erfindungsgemäßen Rückschlagventil 10 vorgesehen, dass in dem Ventilgehäuse 11 und zwar innerhalb der zentralen Ventilkammer 14 eine Führungshülse 20 für den Ventilschließkörper 18 und die Schließfeder 19 vorgesehen ist, wobei die Führungshülse 20 so positioniert ist, dass diese mit einem im Wesentlichen rohrförmig ausgebildeten offenen Endabschnitt 22 zumindest einen wesentlichen Teil des Ventilschließkörpers 18 in dessen Schließ- bzw. Sperrstellung aufnimmt, wobei der Innendurchmesser der Führungshülse 20 zumindest in dem zur Aufnahme des Ventilschließkörpers 18 vorgesehenen Endabschnitt 22 mit dem Durchmesser des Ventilschließkörpers 18 korreliert ist, um die Bewegung des Ventilschließkörpers 18 auf eine im Wesentlichen axial geführte Translation zu beschränken. Der Ventilschließkörper 18 ist mithin in der Führungshülse 20 axial beweglich geführt. In der Führungshülse 20 ist ferner die Schließfeder 19 angeordnet, welche sich mit einem Ende an einer Rückwand 23 der Führungshülse 20 abstützt und mit ihrem anderen Ende mit dem Ventilschließkörper 18 zusammenwirkt. Vorzugsweise ist ein Zwischenelement 30 zum Begrenzen des Axialhubs des Ventilschließkörpers 18 vorgesehen, welches in der Führungshülse 20 zwischen der Schließfeder 19 und dem Ventilschließkörper 18 axial beweglich angeordnet ist. Dabei ist in der Führungshülse 20 ein an dessen Innenwandung radial umlaufender stufenförmiger Absatz 33 ausgebildet, welcher als Durchmesserverengung einen Anschlag für die axiale Hubbewegung des Zwischenelements 30 bildet. Dadurch wird der Translationsweg des Zwischenelements 30 in Richtung der Schließfeder 19 begrenzt. Indem das Zwischenelement 30 im Wesentlichen ringförmig ausgebildet ist, wird über die zentrale Aussparung die Strömung des Druckmediums in beiden Axialrichtungen durchgelassen. Da der Außendurchmesser des ringförmigen Zwischenelements 30 dem Außendurchmesser des als Kugel ausgebildeten Ventilschließkörpers 18 entspricht, sind sowohl das Zwischenelement 30 als auch der vorgelagerte Ventilschließkörper 18 an den Innenquerschnitt der Führungshülse 20 soweit angepasst, dass eine flüssige Hubbewegung beider Körper entlang der durch den Innenquerschnitt gebildeten Hülseninnenwandung während eines Schaltvorgangs des Rückschlagventils 10 erfolgen kann. In summary, in the check valve according to the invention 10 provided that in the valve housing 11 within the central valve chamber 14 a guide sleeve 20 for the valve closing body 18 and the closing spring 19 is provided, wherein the guide sleeve 20 is positioned so that this with a substantially tubular open end portion 22 at least a substantial part of the valve closing body 18 in the closing or locking position receives, wherein the inner diameter of the guide sleeve 20 at least in that for receiving the valve closing body 18 provided end portion 22 with the diameter of the valve closing body 18 is correlated to the movement of the valve closing body 18 to restrict to a substantially axially guided translation. The valve closing body 18 is therefore in the guide sleeve 20 guided axially movable. In the guide sleeve 20 is also the closing spring 19 arranged, which with one end to a back wall 23 the guide sleeve 20 supported and with its other end with the valve closing body 18 interacts. Preferably, an intermediate element 30 for limiting the axial stroke of the valve closing body 18 provided, which in the guide sleeve 20 between the closing spring 19 and the valve closing body 18 is arranged axially movable. It is in the guide sleeve 20 a radially peripheral stepped shoulder on the inner wall thereof 33 formed, which as a diameter constriction a stop for the axial lifting movement of the intermediate element 30 forms. As a result, the translation path of the intermediate element 30 in the direction of the closing spring 19 limited. By the intermediate element 30 is formed substantially annular, the flow of the pressure medium in both axial directions is transmitted through the central recess. As the outer diameter of the annular intermediate element 30 the outer diameter of the ball designed as a valve closing body 18 corresponds, are both the intermediate element 30 as well as the upstream valve closing body 18 to the inner cross section of the guide sleeve 20 adapted so far that a liquid lifting movement of both bodies along the sleeve inner wall formed by the inner cross section during a switching operation of the check valve 10 can be done.
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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DE 102007002445 A1 [0003] DE 102007002445 A1 [0003]
