DE102013220739A1

DE102013220739A1 - Druckregler

Info

Publication number: DE102013220739A1
Application number: DE201310220739
Authority: DE
Inventors: Martin Nockemann; Marcus Koch; Jens Rauber
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2013-10-14
Filing date: 2013-10-14
Publication date: 2015-04-16
Also published as: CN104571167A; CN104571167B

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Druckregler 7 mit einem Schließglied 19, welches zwischen einem Zuströmanschluss 11 und einem Abregelanschluss 12 angeordnet ist und in Abhängigkeit vom Druck im Zuströmanschluss 11 öffnet und schließt. Der Druckregler 7 weist eine Kammer 9 auf, in die der Zuströmanschluss 11 einmündet. Die Kammer 9 ist zum Führen der Strömung ausgebildet und weist einen Abströmanschluss 12 auf, über den die Strömung die Kammer 9 nach der Führung verlässt. Das Schließglied 19 ist derart zur Kammer 9 zugeordnet, dass es von der Strömung mindestens im Bereich der Führung beaufschlagbar ist und der Zuströmanschluss 11 und der Abströmanschluss 12 senkrecht zur Bewegungsrichtung des Schließglieds 19 angeordnet sind.

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Druckregler mit einem Schließglied, welches zwischen einem Zuströmanschlusses und einem Abregelanschluss angeordnet ist und in Abhängigkeit vom Druck im Zuströmanschluss öffnet und schließt.
Solche Druckregler werden als Sicherheitssysteme in Fördereinheiten, welche in Kraftstoffbehältern von Kraftfahrzeugen eingesetzt sind, verwendet und sind daher bekannt. Eine Fördereinheit besitzt eine Kraftstoffpumpe, die Kraftstoff über eine Vorlaufleitung aus dem Kraftstoffbehälter zu einer Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs fördert. Der Druckregler dient der Druckbegrenzung des gesamten Systems. Insbesondere bei tiefen Temperaturen, wenn außerhalb des Kraftstoffbehälters liegende Filter durch ausflockenden Diesel den Vorlauf zur Brennkraftmaschine blockieren, öffnet der Druckregler, so dass Kraftstoff zurück in den Kraftstoffbehälter strömen kann und dadurch der Systemdruck wiederhergestellt wird. Die Anordnung des Druckreglers in der Vorlaufleitung erfolgt regelmäßig über ein T-Stück. An zwei der drei Anschlüsse des T-Stücks wird die ankommende und die abgehende Vorlaufleitung angeschlossen. An dem dritten Anschluss ist der Druckregler angeschlossen, der über den dritten Anschluss als Zuströmanschluss in axialer Richtung angeströmt wird. Nachteilig hierbei ist, dass infolge der drei Anschlüsse immer eine 90°-Umlenkung vorhanden ist. Eine derartige Umlenkung führt zu Verwirbelungen und damit zu Druckverlusten. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass sich bei über längere Zeit geschlossenem Druckregler aus dem Kraftstoff abgeschiedenes Wasser am Druckregler, insbesondere an dessen Schließglied sammeln kann. Dadurch kann das Schließglied bei tiefen Temperaturen festfrieren. Der Druckregler ist infolgedessen in seiner Funktion gestört, was zu einer Gefährdung des Systems führen kann.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Druckregler zu schaffen, der einerseits einen Ausfall des Druckreglers infolge Einfrierens verhindert und andererseits Druckverluste minimieren soll.
Gelöst wird die Aufgabe dadurch, dass der Druckregler eine Kammer aufweist, in die der Zuströmanschluss einmündet, dass die Kammer zum Führen der Strömung ausgebildet ist, dass die Kammer einen Abströmanschluss aufweist, über den die Strömung die Kammer nach der Führung verlässt, dass das Schließglied derart zur Kammer zugeordnet ist, dass es von der Strömung mindestens im Bereich der Führung beaufschlagbar ist und der Zuströmanschluss und der Abströmanschluss senkrecht zur Bewegungsrichtung des Schließglieds angeordnet sind.
Mit der Anordnung einer Kammer mit einem als Einlass wirkenden Zuströmanschluss und einem als Auslass wirkenden Abströmanschluss besitzt der Druckregler zwei Anschlüsse anstelle eines Anschlusses. Dies ermöglicht ein Durchfließen der Strömung am Druckregler und somit eine Integration des Druckregler in die Vorlaufleitung. Die Anbindung des Druckreglers in Form eines separaten Abzweiges wird so vermieden. Bereits dadurch werden verwinkelte Umlenkungen der Strömung vermieden, wodurch sich Druckverluste minimieren lassen. Eine weitere Verringerung der Druckverluste wird erreicht, indem der Druckregler so zur Kammer angeordnet ist, dass der Zu- und der Abströmanschluss senkrecht zur Bewegungsrichtung des Schließglieds und nicht mehr parallel dazu angeordnet sind. Diese Anordnung ermöglicht erst ein ungestörtes Führen der Strömung bei gleichzeitiger Druckbeaufschlagung des Schließglieds. Der wesentlichste Vorteil besteht jedoch darin, dass am Druckregler infolge der Strömung keine Bereiche mit stehendem Kraftstoff vorhanden sind, in denen sich abgeschiedenes Wasser ansammeln kann und bei tiefen Temperaturen zum Festfrieren des Schließglieds führen kann. Sollte sich in dem Kraftstoff Wasser abscheiden, wird dieses durch die Strömung am Druckregler vorbeigeführt.
Die Druckverluste lassen gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung auf ein Minimum reduzieren, wenn die Kammer derart ausgebildet ist, dass die Führung der Strömung kreisförmig ist. Enge Umlenkungen der Strömung, welche zu Verwirbelungen führen, werden dadurch vermieden.
Das Führen der Strömung lässt sich in weiten Bereichen variieren. Auf diese Wiese lässt sich der Druckregler an die unterschiedlichsten Einbaupositionen und den damit zur Verfügung stehenden Bauraum anpassen. Entscheidend ist, dass sich die Strömungsführung über einen ausreichend langen Winkelbereich erstreckt, um eine ausreichende Druckbeaufschlagung des Schließglieds durch den Kraftstoff zu gewährleisten. Es hat sich gezeigt, dass eine zuverlässige Funktion des Druckreglers gegeben ist, wenn sich die Strömungsführung über einen Winkelbereich von 45° bis 270°, vorzugsweise von 90° bis 180° erstreckt.
Eine besonders gute Herstellbarkeit der Kammer ist gegeben, dass der Abströmanschluss parallel oder rechtwinklig zum Zuströmanschluss angeordnet ist. Eine parallele Anordnung der beiden Anschlüsse zueinander ist in einer Ausgestaltung bei einer Strömungsführung über einen Winkelbereich von 180° gegeben. Erfolgt die Strömungsführung über 90° oder 270° sind die beiden Anschlüsse vorzugsweise rechtwinklig zueinander ausgerichtet. Um Insbesondere beim letztgenannten Winkelbereich von 270° eine zu enge Anordnung beider Anschlüsse zu vermeiden, ist die Strömung am Anfang und am Ende der Strömungsführung in die jeweils entgegengesetzte Richtung abgelenkt, so dass die gesamte Strömungsführung eine Ω-Form besitzt. Es ist aber auch möglich, den Anfang und das Ende der Strömungsführung noch weiter abzulenken, so dass die Anschlüsse anstelle einer rechtwinkligen Ausrichtung nunmehr auf einer Achse liegen.
Die Herstellung der Kammer lässt sich in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung dadurch vereinfachen, dass die Kammer zweiteilig ausgebildet ist, wobei die Trennebene der Kammer in der Ebene der Strömung liegt und eines der beiden Teile eine Aufnahme für den Druckregler besitzt. Bei dieser Ausgestaltung sind der Zu- und der Abströmanschluss jeweils hälftig an jedem der beiden Teile ausgebildet. Werden die beiden Teile mit einem Gießverfahren hergestellt, kann dadurch auf die Verwendung von Kernen verzichtet werden.
In einer anderen Ausgestaltung ist die Kammer ebenfalls zweiteilig ausgebildet. Allerdings sind der Zu- und Abströmanschluss vollständig an einem topfförmigen ersten Teil ausgebildet, während und ein zweites deckelförmiges Teil eine zentrale Öffnung zum Einsetzen des Gehäuses des Druckreglers besitzt. Diese Aufteilung der Kammer in zwei Teile ist besonders dann von Vorteil, wenn an dem zweiten Teil die Aufnahme für das Gehäuse des Druckreglers aufwändiger ausgeführt ist, indem vorzugsweise Rast-, Halte- und/oder Verstärkungselemente angeformt sind.
Das Führen der Strömung innerhalb der Kammer wird weiter verbessert, wenn mindestens eines der beiden Teile der Kammer ein zentral angeordnetes Führungsteil zum Ausbilden einer ringförmigen Strömung besitzt.
Eine zusätzliche Montage der Kammer wird dagegen vermieden, wenn die Kammer einteilig ausgebildet ist, und eine zentrale Öffnung besitzt, in die das Gehäuse des Druckreglers eingesetzt und mittels einer Rast- oder Steckverbindung gehalten ist.
Eine weitere Ausgestaltung besteht darin, dass die Kammer aus Kunststoff besteht. Neben dem geringen Gewicht ermöglicht dies das Herstellen der Kammer mittels Spritzgießen. Dadurch lässt sich die Kammer in den unterschiedlichsten Ausgestaltungen relativ einfach herstellen. Die Integration zusätzlicher Elemente, wie Aufnahmen oder Rastelemente ist mit geringem Aufwand möglich.
An einem Ausführungsbeispiel wird die Erfindung näher beschrieben. Es zeigt in:
1 eine Fördereinheit mit einem Druckregler,
2 einen erfindungsgemäßen Druckregler,
3 den Druckregler nach 1 mit zweiteiliger Kammer und
4–6 verschiedene Strömungsverläufe im Druckregler.
1 zeigt eine Fördereinheit 1 in einem Kraftstoffbehälter 2 eines Kraftfahrzeugs. Die Fördereinheit 1 umfasst einen Schwalltopf 3, in dem eine Kraftstoffpumpe 4 angeordnet ist. Die Kraftstoffpumpe 4 saugt Kraftstoff an und fördert diesen über eine Vorlaufleitung 5 zu einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs. In der Vorlaufleitung 5 ist in Filter 6 angeordnet. Um das System, insbesondere die Vorlaufleitung 5 vor einem zu hohen Druck zu schützen, ist in die Vorlaufleitung 5 ein Druckregler 7 integriert.
In 2 ist der Druckregler 7 mit seinem Gehäuse 8 und der Kammer 9 dargestellt. Das Gehäuse 8 besitzt eine zentrale Öffnung, welche den Abregelanschluss 10 bildet. Beim Überschreiten eines vorgegebenen Drucks in der Vorlaufleitung 5 öffnet das Schließglied des Druckreglers 7 und Kraftstoff wird über den Abregelanschluss 10 abgeführt. Die Kammer 9 besitzt einen Zuströmanschluss 11 und einen Abströmanschluss 12. Beide Anschlüsse 11, 12 sind mit der Vorlaufleitung 5 verbunden, so dass der Kraftstoff durch den Druckregler 7 hindurchfließen kann.
3 zeigt die aus zwei Teilen 13, 14 bestehende Kammer 9. Die Trennebene liegt in der Ebene der Strömung, so dass beide Teile 13, 14 eine Hälfte der Kammer 9 und des Zuströmanschlusses 11 und des Abströmanschlusses 12 aufweisen. Die beiden Anschlüsse 11, 12 sind zueinander parallel ausgerichtet. Die Kammer 9 wird in den beiden Teilen 13, 14 jeweils durch eine kreisförmige Ausnehmung 15, 16 gebildet. Das Teil 14 besitzt zudem eine Aufnahme 17 in die das Gehäuse 8 des Druckregler 7 eingesetzt und verrastet ist. Die Unterseite des Gehäuses 8 besitzt mehrere Öffnungen 18 hinter denen eine als Schließglied 19 wirkende Membran angeordnet ist und vom Druck des vorbeiströmenden Kraftstoff beaufschlagt wird. Der von der Vorlaufleitung 5 kommende Kraftstoff strömt über den Zuströmanschluss 11 in die Kammer 9 ein und wird durch die kreisförmige Ausnehmung 16 um 180° umgelenkt. Ein an der Unterseite des Gehäuses 8 angeordneter und sich bis zum Teil 13 erstreckender zylindrischer Stützfuß 20 unterstützt die Ausbildung einer kreisförmigen Strömung. Es ist aber auch denkbar, dass anstelle des Stützfusses das Teil 13 in diesem Bereich eine entsprechende Ausbildung aufweist. Diese kann ebenfalls diese Abmessungen des Stützfusses besitzen oder gemäß der Strichlinie ausgebildet sein, wodurch sich ein Kanal mit gleichbleibender Breite ergibt, der sich zwischen den Anschlüssen 11, 12 erstreckt.
In den 4 bis 6 sind weitere Strömungsverläufe in der Kammer 9 bei verschiedenen Ausrichtungen der Anschlüsse 11, 12 zueinander dargestellt. Die Anschlüsse 11, 12 in 4 sind zueinander rechtwinklig angeordnet und die Strömung wird in der Kammer 9 ca. 90° umgelenkt. Die gleiche Ausrichtung der Anschlüsse 11, 12 besitzt der Druckregler 7 in 5. Die Umlenkung der Strömung erfolgt jedoch über ca. 270°, wobei die Strömung am Anfang und am Ende der Strömungsführung in die jeweils entgegengesetzte Richtung abgelenkt wird, so dass die gesamte Strömungsführung eine Omega-Form besitzt.
Bei noch weiterer Ablenkung am Anfang und am Ende der Strömungsführung gemäß 6 sind die Anschlüsse 11, 12 nunmehr auf einer Achse liegend, zueinander ausgerichtet.

Claims

Druckregler mit einem Schließglied, welches zwischen einem Zuströmanschlusses und einem Abregelanschluss angeordnet ist und in Abhängigkeit vom Druck im Zuströmanschluss öffnet und schließt, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckregler (7) eine Kammer (9) aufweist, in die der Zuströmanschluss (11) einmündet, dass die Kammer (9) zum Führen der Strömung ausgebildet ist, dass die Kammer (9) einen Abströmanschluss (12) aufweist, über den die Strömung die Kammer (9) nach der Führung verlässt, dass das Schließglied (19) derart zur Kammer (9) zugeordnet ist, dass es von der Strömung mindestens im Bereich der Führung beaufschlagbar ist und der Zuströmanschluss (11) und der Abströmanschluss (12) senkrecht zur Bewegungsrichtung des Schließglieds (19) angeordnet sind.
Druckregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (9) derart ausgebildet ist, dass die Führung der Strömung kreisförmig ist.
Druckregler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Führung der Strömung über einen Winkelbereich von 45° bis 270°, vorzugsweise von 90° bis 180° erstreckt.
Druckregler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Abströmanschluss (12) parallel oder rechtwinklig zum Zuströmanschluss (11) angeordnet ist.
Druckregler nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (9) zweiteilig ausgebildet ist, wobei die Trennebene der Kammer (9) in der Ebene der Strömung liegt und eines der beiden Teile 13, 14 eine Aufnahme (17) für ein Gehäuse (8) des Druckregler (7) besitzt.
Druckregler nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (9) zweiteilig ausgebildet ist, wobei ein topfförmiges erstes Teil (13) den Zu- und Abströmanschluss (11, 12) aufweist und ein zweites deckelförmiges Teil (14) eine zentrale Öffnung zum Einsetzen des Gehäuses (8) des Druckreglers (7) besitzt.
Druckregler nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der beiden Teile (13, 14) der Kammer (9) ein zentral angeordnetes Führungsteil zum Ausbilden einer ringförmigen Strömung besitzt.
Druckregler nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (9) einteilig ausgebildet ist, und dass sie eine zentrale Öffnung besitzt, in die das Gehäuse (8) des Druckreglers (7) eingesetzt und mittels einer Rast- oder Steckverbindung gehalten ist.
Druckregler nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (9) aus Kunststoff besteht.