DE102013220775A1 - Ventileinrichtung für ein Fluidsystem - Google Patents

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Abstract

Ventileinrichtung (20) für ein Fluidsystem, aufweisend: ein Druckregelventil (21), welches ein erstes Dichtelement (1), einen Ventilkörper (4) und einen Durchflussraum (12) aufweist; und ein Überdruckventil (22), welches ein von einer Feder (2) vorgespanntes, zweites Dichtelement (3) aufweist und welches dazu ausgebildet ist, unter Verwendung des Ventilkörpers (4) des Druckregelventils (21) und des Durchflussraums (12) des Druckregelventils (21) eine Überdrucksicherung für einen Druckraum (7) des Fluidsystems bereitzustellen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Ventileinrichtung für ein Fluidsystem.
  • Die US 2011/0139126 A1 beschreibt eine Hochdruckpumpe zum Zuführen von Kraftstoff zu einer Kraftstoff-Verteilerleitung bestehend aus einer Druckeinheit, einer Ausgabeeinheit, einen Rücklaufkanal, einem mechanischen Überströmventil, einem Federsitz und einem Restdruckventil. Der Rücklaufkanal wird bei der dort beschriebenen Hochdruckpumpe geschlossen, wenn der Druck des Kraftstoffs in der Kraftstoffleitung gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Druck ist.
  • Ventile für Fluide werden in erster Linie nach ihrer Hauptfunktion, z.B. Druckablass, ausgelegt und konstruiert. Dabei wird häufig eine Magnetspule verwendet, die eine Kraft erzeugt, welche entgegen der Kraft einer Rückstellfeder gerichtet ist.
  • Diese Rückstellfeder wird hinsichtlich der Minimierung der Gesamtbaugröße und der Sicherung der Dauerfestigkeit optimiert. Damit entstehen Auslegungen, bei denen diese Rückstellfeder das Ablassen eines definierten Oberdruckes nicht mehr erfüllen kann und die Sicherheitsfunktion auf andere Weise mit einem zusätzlichen Bauteil realisiert wird.
  • Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Ventileinrichtung bereitzustellen.
  • Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.
  • Demgemäß ist eine Ventileinrichtung für ein Fluidsystem vorgesehen, wobei die Ventileinrichtung aufweist: ein Druckregelventil, welches ein erstes Dichtelement, einen Ventilkörper und einen Durchflussraum aufweist; und ein Überdruckventil, welches ein von einer Feder vorgespanntes, zweites Dichtelement aufweist und welches dazu ausgebildet ist, unter Verwendung des Ventilkörpers des Druckregelventils und des Durchflussraums des Druckregelventils eine Überdrucksicherung für einen Druckraum des Fluidsystems bereitzustellen.
  • Vorzugsweise wird eine derartige Ventileinrichtung in einem Fluidsystem zur Förderung von Fluid für ein Speichereinspritzsystem für Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen eingesetzt.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
  • Die vorliegende Ventileinrichtung hat den Vorteil, dass die Ventileinrichtung in einem vorhandenen Bauraum platzsparend integriert werden kann, da mehrere Komponenten, der Ventilkörper und der Durchflussraum sowohl von dem Druckregelventil als auch von dem Überdruckventil verwendet werden.
  • Durch die Erfindung wird die Funktion eines Überdruckventils in ein unbestromt geschlossenes Druckregelventil integriert. In den Betriebszuständen, in denen das Überdruckventil geschlossen ist, kann ein definierter Überdruck abgelassen werden.
  • Es lässt sich durch die vorliegende Erfindung insbesondere ein kompakter Aufbau der Ventileinrichtung realisieren. Es werden weder zusätzliche Sensoren oder zusätzlicher Platz für externe Sicherheitseinrichtungen benötigt.
  • Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass bei einem Überdruck das Fluid in das gleiche Fluidsystem geleitet werden kann, welches auch im Regelbetrieb des Druckregelventils der Ventileinrichtung verwendet wird. Dies erlaubt vorteilhaft, Fluidverluste durch Überdrucksituationen zu vermeiden, da auch beim Auftreten von Überdrücken im Druckraum das Fluid über denselben Durchflussraum und denselben Abflusskanal geleitet wird und im Fluidkreislauf verbleibt.
  • Der Begriff Fluid ist hier in seinem weiteren Sinne zu verstehen, das Fluid kann also sowohl eine Flüssigkeit als auch ein Gas sein.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass das erste Dichtelement zwischen einer Öffnungs- und einer Schließstellung verschiebbar ist und auf dem Ventilkörper in der Schließstellung aufliegt. Dadurch kann vorteilhaft eine integrierte Überdrucksicherung für ein Schaltventil bereitgestellt werden.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Druckregelventil als ein unbestromt geschlossenes Druckregelventil ausgebildet ist. Dadurch wird vorteilhaft ein ausfallsicherer Aufbau der Ventileinrichtung ermöglicht und eine sichere Absicherung bei Stromausfällen bereitgestellt.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Druckregelventil als ein Elektromagnetventil ausgebildet ist. Dadurch kann vorteilhaft das Druckregelventil als ein schnell schaltendes Ventil ausgebildet werden.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Druckregelventil und das Überdruckventil einen gemeinsamen Abflusskanal aufweisen. Dies erlaubt Bauraum und Materialaufwand vorteilhaft zu reduzieren.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das zweite Dichtelement als eine Dichtscheibe ausgebildet ist. Dadurch kann vorteilhaft auf eine einfache und sichere Weise eine hohe Dichtwirkung des Überdruckventils erreicht werden.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Dichtscheibe mindestens eine Führungsnase aufweist. Dies erlaubt vorteilhaft, die Feder des Überdruckventils zu führen und die Betriebssicherheit und -dauer der Ventileinrichtung zu erhöhen.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Dichtscheibe mindestens einen Federbügel zum Vorspannen des zweiten Dichtelementes aufweist. Dadurch kann die Feder des Überdruckventils eingespart werden.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Druckregelventil und das Überdruckventil in paralleler Anordnung ausgebildet sind.
  • Die beschriebenen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich beliebig miteinander kombinieren.
  • Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Konzepten der Erfindung.
  • Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die dargestellten Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.
  • Es zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung einer Ventileinrichtung für ein Fluidsystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; und
  • 2–4 je eine schematische Darstellung eines zweiten Dichtelements einer Ventileinrichtung für ein Fluidsystem gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
  • In den Figuren der Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Elemente, Bauteile, Komponenten oder Verfahrensschritte, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
  • Die 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Ventileinrichtung für ein Fluidsystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
  • Eine als ein elektromagnetisches gesteuertes Schaltventil ausgebildete Ventileinrichtung 20 für ein Fluidsystem weist beispielsweise ein Druckregelventil 21 und ein Überdruckventil 22 auf.
  • Ventileinrichtung 20 kann zur Regelung des Durchflusses von Fluiden (Flüssigkeiten und Gasen) eingesetzt werden.
  • Das Druckregelventil 21 ist beispielsweise als ein Druckminderer oder Druckminderungsventil, Reduzierventil ausgebildet und ist ein Druckventil zum Einbau in ein Schlauch- oder Leitungssystem, das trotz unterschiedlicher Drücke auf der Eingangsseite Eingangsdruck dafür sorgt, dass auf der Ausgangsseite ein bestimmter Ausgangsdruck nicht überschritten wird.
  • Das Druckregelventil 21 kann ein erstes Dichtelement 1, einen Ventilkörper 4 und einen Durchflussraum 12 aufweisen.
  • Das erste Dichtelement 1 ist beispielsweise als ein Ventilschaft ausgebildet und zwischen einer Öffnungs- und einer Schließstellung verschiebbar und auf dem Ventilkörper 4 in der Schließstellung aufliegt. Die Strömung wird reduziert oder unterbrochen, indem das als Verschlussteil ausgebildete erste Dichtelement 1 über einen gesamten Umfang auf einer passend geformten Öffnung des Ventilkörpers 4 angepresst wird.
  • Das zweite Dichtelement 3 kann ebenso als ein Ventilschaft ausgebildet sein und zwischen einer Öffnungs- und einer Schließstellung verschiebbar sein und auf dem Ventilkörper 4 in der Schließstellung aufliegen und mehrere Bohrungen oder Öffnungen verschließen, welche als ein Fluidkanal zum dem Druckraum 7 ausgebildet sind.
  • Der Durchflussraum 12 kann in der Öffnungsstellung der Ventileinrichtung 20 von dem Fluid durchströmt werden.
  • Beispielsweise ist das Überdruckventil 22, welches ein von einer Feder 2 vorgespanntes, zweites Dichtelement 3 aufweist und dazu ausgebildet, unter Verwendung des Ventilkörpers 4 des Druckregelventils 21 und des Durchflussraums 12 des Druckregelventils 21 eine Überdrucksicherung für einen Druckraum 7 des Fluidsystems bereitzustellen.
  • Das Überdruckventil 22 kann druckbeaufschlagte Räume oder Druckbehälter (z. B. Dampfkessel, Druckbehälter, Rohrleitungen, Transportbehälter) vor einem unzulässigen Druckanstieg, der zu einer Schädigung des angeschlossenen Druckgerätes führen kann, schützen.
  • Das Überdruckventil 22 bei Überschreiten des Ansprechdruckes Gase, Dämpfe oder Flüssigkeiten ableiten, wobei der Ansprechdruck von der Federkonstante der verwendeten Feder 2 abhängig ist.
  • Dabei werden von dem Überdruckventil 22 der Ventilkörper 4 des Druckregelventils 21 und der Durchflussraum 12 des Druckregelventils 21 mit benutzt. Dadurch kann auf eine doppelte Ausführung dieser Komponenten verzichtet werden. Der Ventilkörper 4 kann einstückig ausgebildet sein.
  • Das Druckregelventil 21 ist beispielsweise als ein unbestromt geschlossenes Druckregelventil oder als ein Elektromagnetventil ausgebildet.
  • Ferner kann von dem Druckregelventil 21 und von dem Überdruckventil 22 ein Abflusskanal 9 gemeinsam genutzt werden ebenso können das Druckregelventil 21 und das Überdruckventil 22 in paralleler Anordnung ausgebildet sein.
  • Das erste Dichtelement 1, das zweite Dichtelement 3, der Ventilkörper 4 und weisen beispielsweise Edelstahl, wie etwa Molybdänstahl oder Titanstahl, auf.
  • Der Ventilkörper 4 kann über Dichtungen 5 mit einem Grundkörper 6 verbunden sein. Der Druckraum 7 kann über Druckkanäle 8 mit dem Überdruckventil 22 verbunden sein, wobei die Druckkanäle 8 als ein Zulauf des Überdruckventils 22 dienen.
  • Beispielsweise sind die Druckkanäle 8 als eine röhrenförmige Bohrung des Ventilkörpers 4 ausgebildet.
  • Ferner kann der Druckraum 7 über einen Zuleitungskanal 11 mit dem Druckregelventil 21 verbunden sein, welcher ebenfalls als Zulauf des Druckregelventils 21 dient.
  • Der Zuleitungskanal 11 kann als eine röhrenförmige Bohrung des Ventilkörpers 4 ausgebildet sein.
  • Die Ventileinrichtung 20 kann als ein rotationssymmetrisches Bauteil ausgebildet sein, welches gegenüber einer Symmetrieachse 10 eine Rotationssymmetrie aufweist.
  • Die 2 zeigt eine schematische Darstellung eines zweiten Dichtelements einer Ventileinrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
  • Abweichend von dem in der 1 dargestellten zweiten Dichtelement 3 der Ventileinrichtung 20 ist bei der in der 2 dargestellten Ventileinrichtung 20 das zweite Dichtelement 3 als eine Dichtscheibe ausgebildet.
  • Die 3 zeigt eine schematische Darstellung eines zweiten Dichtelements einer Ventileinrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
  • Abweichend von dem in der 1 dargestellten zweiten Dichtelement der Ventileinrichtung 20 ist bei der in der 3 dargestellten Ventileinrichtung 20 das zweite Dichtelement 3 als eine Dichtscheibe mit mindestens einer Führungsnase 3-1 ausgebildet.
  • Die 4 zeigt eine schematische Darstellung eines zweiten Dichtelements einer Ventileinrichtung für eine Hochdruckpumpe gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
  • Abweichend von den in den 1 bis 3 dargestellten Ventileinrichtungen 20 ist bei der in der 4 dargestellten Ventileinrichtung 20 das zweite Dichtelement als eine Dichtscheibe mit mindestens einem Federbügel 3-2 zum Vorspannen des zweiten Dichtelementes 3 ausgebildet.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. Insbesondere lässt sich die Erfindung in mannigfaltiger Weise verändern oder modifizieren, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 2011/0139126 A1 [0002]

Claims (9)

  1. Ventileinrichtung (20) für ein Fluidsystem, aufweisend: – ein Druckregelventil (21), welches ein erstes Dichtelement (1), einen Ventilkörper (4) und einen Durchflussraum (12) aufweist; und – ein Überdruckventil (22), welches ein von einer Feder (2) vorgespanntes, zweites Dichtelement (3) aufweist und welches dazu ausgebildet ist, unter Verwendung des Ventilkörpers (4) des Druckregelventils (21) und des Durchflussraums (12) des Druckregelventils (21) eine Überdrucksicherung für einen Druckraum (7) des Fluidsystems bereitzustellen.
  2. Ventileinrichtung (20) nach Anspruch 1, wobei das erste Dichtelement (1) zwischen einer Öffnungs- und einer Schließstellung verschiebbar ist und auf dem Ventilkörper (4) in der Schließstellung aufliegt.
  3. Ventileinrichtung (20) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das Druckregelventil (21) als ein unbestromt geschlossenes Druckregelventil ausgebildet ist.
  4. Ventileinrichtung (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Druckregelventil (21) als ein Elektromagnetventil ausgebildet ist.
  5. Ventileinrichtung (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Druckregelventil (21) und das Überdruckventil (22) einen gemeinsamen Abflusskanal (9) aufweisen.
  6. Ventileinrichtung (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das zweite Dichtelement (3) als eine Dichtscheibe ausgebildet ist.
  7. Ventileinrichtung (20) nach Anspruch 6, wobei die Dichtscheibe mindestens eine Führungsnase (3-1) aufweist.
  8. Ventileinrichtung (20) nach Anspruch 6, wobei die Dichtscheibe mindestens einen Federbügel (3-2) zum Vorspannen des zweiten Dichtelementes (3) aufweist.
  9. Ventileinrichtung (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Druckregelventil (21) und das Überdruckventil (22) in paralleler Anordnung ausgebildet sind.
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