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Die Erfindung betrifft ein Rückschlagventil zur Dämpfung von Druckschwingungen in einem hydraulischen System zur Kraftstoffeinspritzung einer Brennkraftmaschine.
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Diesel-Einspritz-Injektoren von Common-Rail-Systemen (CRS) bei Hubkolbenmaschinen unterschiedlichster Größe für PKW, NFZ und weitere Anwendungen werden grundsätzlich auf der Einlassseite mit einem auf Hochdruck vorgespannten Kraftstoff, insbesondere Dieselkraftstoff versorgt. Dieser Druck beträgt aktuell bei PKW-Anwendungen zwischen 150 bar und 2.500 bar.
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Aufgrund des inneren Aufbaus solcher Injektoren weisen diese in den meisten Fällen eine interne Leckage auf. Der Leckage-Kraftstoff muss von den Injektoren über ein geeignetes Leitungssystem (Injektor-Rücklaufleitung) fortgeleitet und geeignet dem Kraftstoffversorgungskreislauf wieder zugeführt werden.
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Dabei hängt die einwandfreie Funktion der Injektoren am sogenannten Injektor-Rücklaufdruck.
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In der Injektor-Rücklaufleitung muss also ein vom Injektor-Typ abhängiger hydraulischer Druck vorherrschen. Dieser Druck variiert je nach Injektor-Typ zwischen wenigen hundert Millibar bis zu mehreren Bar.
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Um das jeweilig geforderte Druckfenster für einen Injektoren-Typ zu realisieren, wird in der Injektor-Rücklaufleitung ein Stauventil eingesetzt, welches eine geeignete dynamische hydraulische Charakteristik aufweisen soll.
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Ein hydraulisches Stau-/Dämpfungsventil ist aus der Druckschrift
DE 101 21 342 A1 bekannt, welches für hydraulische Kraftfahrzeuglenkungen entwickelt worden ist.
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Ein weiteres als Sitzventil bezeichnetes Ventil zur Kompensation von Strömungskräften innerhalb eines nicht näher spezifizierten hydraulischen Systems ist in der Druckschrift
DE 10 2007 054 655 B3 beschrieben.
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Die beschriebenen Ventile kompensieren Druckschwingungen in den hydraulischen Systemen dadurch, indem die Einlassseite und die Auslassseite miteinander über jeweils mindestens einen unterschiedlich angeordneten und ausgebildeten Bypass verbunden sind, der zur Druckkompensation je nach Anordnung und Ausbildung des Bypasses seine Wirkung entfaltet.
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Ausgangspunkt der Erfindung ist eine einfache und preiswerte Ausführung eines Stau-/Dämpfungsventiles innerhalb eines hydraulischen Systems, insbesondere innerhalb eines hydraulischen Common-Rail-Systems bei Hubkolbenmaschinen, welches prinzipiell als ein Rückschlagventil aufgebaut ist.
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Es zeigen:
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1 ein Common-Rail-System (CRS) mit einem schematisch dargestellten Rückschlagventil;
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2 ein herkömmliches Rückschlagventil.
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Eine prinzipielle Anordnung eines schematisch dargestellten bekannten Rückschlagventiles 100 innerhalb eines Common-Rail-Systems (CRS) bei Hubkolbenmaschinen ist in 1 dargestellt.
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Das Schema zeigt eine Hochdruckpumpe 200 der Hubkolben-Brennkraftmaschine, welche Injektoren 300 der Brennkraftmaschine mit einem hydraulischen Fluid, insbesondere einer Kraftstoffflüssigkeit [kurz: Kraftstoff] beaufschlagt, die aus einem Kraftstofftank 400 mittels einer Kraftstoffpumpe 401 entnommen und über einer Versorgungsleitung V zu der Hochdruckpumpe 200 und zu den Injektoren 300 gefördert wird. In die Versorgungsleitung V zwischen Kraftstoffpumpe 401 und Hochdruckpumpe 200 mündet eine von den Injektoren 300 kommende Bypassleitung B, in der ein Druckregelventil 500 zur Druckregelung des Einspritzdruckes an den Injektoren 300 angeordnet ist.
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In einer von den Injektoren 300 kommenden Injektor-Rücklaufleitung L1 ist das Rückschlagventil 100 angeordnet. Stromabwärts des Rückschlagventiles 100 mündet eine Abzweigleitung H der Hochdruckpumpe 200 in die zum Kraftstofftank 400 führende Rücklaufleitung L ein.
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Der prinzipielle Aufbau eines herkömmlichen Rückschlagventiles 100 ist in 2 skizzenhaft dargestellt.
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Das herkömmliche Rückschlagventil 100 ist radialsymmetrisch aufgebaut und umfasst ein Gehäuse 7, welches eine Einlassöffnung 1 und eine Auslassöffnung 6 aufweist. Weiterhin ist unmittelbar stromabwärts nach der Einlassöffnung 1 ein Dichtsitz 2 im Gehäuse dargestellt, der beispielsweise kegelförmig ausgeführt ist. In einem einfachen Aufbau wird mittels eines Federelementes 5, das sich stromabwärts am Gehäuse 7 abstützt, ein Dichtkörper 3, der beispielsweise als Kugel ausgeführt ist, in den Dichtsitz 2 gedrückt. In einer in 2 angedeuteten Ausführungsform verhindern angeordnete Führungselemente 4, insbesondere seitliche Führungsrippen/-stege ein seitliches Ausweichen des Dichtkörpers 3.
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Wird ein solches Rückschlagventil 100 an der zu den Injektoren orientierten Einlassöffnungen 1 mit unter hohem Druck stehend beaufschlagt, so wirkt dieser Druck auf die resultierende Fläche des Dichtkörpers 3, welche nicht durch den Dichtsitz 2 begrenzt wird. Das Rückschlagventil 100 bleibt nun so lange geschlossen, der Dichtkörper 3 befindet sich dabei im Dichtsitz 2, bis die hydraulische Kraft, als Produkt des hydraulischen Druckes mal resultierender Fläche, genau so groß ist, wie die entgegenwirkende Federkraft des Federelementes 5. Wird die hydraulisch resultierende Kraft größer als die Federkraft des Federelementes 5, öffnet das Rückschlagventil 100 und Kraftstoff kann durch einen Ringspalt zwischen Dichtkörper 3 und Dichtsitz 2 innerhalb des Gehäuses 7 vorbei an dem Federelement 5 zur Auslassöffnung 6 strömen.
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Dieser statische Fall bis zum Öffnen des Rückschlagventiles 100 ist mathematisch leicht beschreibbar und verständlich. Ist das Rückschlagventil 100 jedoch geöffnet, ändern sich die Verhältnisse schlagartig und auch die mathematische Beschreibung ist schwierig.
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Zum Einen steigt die mit dem hydraulischem Druck beaufschlagte Fläche des Dichtkörpers 3 an, sobald der Dichtkörper 3 sich aus dem Dichtsitz 2 herausbewegt. Weiterhin setzt eine hydraulische Strömung ein, womit das System nicht mehr statisch sondern strömungsdynamisch beschrieben werden muss.
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Zum Anderen sinkt bei Auftreten der Strömung der statische Druck sofort ab und der dynamische Druck des Kraftstoffs nimmt zu.
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Es hängt von der konkreten Konstruktion, insbesondere der Geometrie des Dichtkörpers und des Dichtsitzes ab, ob die resultierende hydraulische Kraftkomponente nach Öffnen des Rückschlagventiles 100 steigt, sinkt oder konstant bleibt. Dieses grundsätzliche Verhalten des Rückschlagventiles 100, welches aus den Geometrieverhältnissen in der Nähe des Dichtbereiches abzuleiten ist, soll hier jedoch nicht betrachtet werden.
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Das Rückschlagventil 100 wird gemäß den 1 und 2 in der Hauptströmungsrichtung (A) auf der Seite der Einlassöffnung 1 mit periodischen, motordrehzahlabhängigen Mengenwellen aus den Injektoren beaufschlagt, die zu Druckpulsationen an der Einlassöffnung 1 des Rückschlagventiles 100 führen.
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Auf der Seite der Auslassöffnung 6 treten ebenfalls periodisch hydraulische Druckwechsel auf, die ihrerseits aus Mengenwellen der Hochdruckpumpe 200 resultieren.
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Da das Rückschlagventil 100 in Abhängigkeit der zwischen Einlassöffnung 1 und Auslassöffnung 6 vorherrschenden Druckdifferenz arbeitet, wird es durch die genannten periodische Druckereignisse von außen einström- und ausströmseitig 1, 6 in seiner Funktion gestört.
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Insbesondere führen starke Druckpulsationen an der Auslassöffnung 6 des Rückschlagventiles 100 zu einer deutlichen Beeinträchtigung der Ventilfunktion. Sinkt der Druck stromabwärts des Rückschlagventiles 100 – auf der Seite der Auslassöffnung 6 – stark ab, erhöht sich damit die Druckdifferenz über dem Rückschlagventil 100 und der Dichtkörper 3 wird weiter aus dem Dichtsitz 2 in die Hauptströmungsrichtung (A) ausgelenkt.
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Der niedrige Druck stromabwärts des Rückschlagventiles 100 pflanzt sich ungehindert stromaufwärts des Rückschlagventiles 100 – bis auf die Seite der Einlassöffnung 1 – fort. Sobald aber mit der nächsten Periode der auftretenden Druckereignisse der Druck stromabwärts des Rückschlagventiles 100 beginnt anzusteigen, verringert sich dadurch die Druckdifferenz über dem Rückschlagventil 100 schnell und stark.
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Daraufhin wird der Dichtkörper 3 durch den sich an der Auslassöffnung 6 schnell ansteigenden „rückwärtigen“ hohen Druck und unterstützt durch das Federelement 5 in den Dichtsitz 2 gedrückt und schließt.
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Der rückwärtige nun hohe Druck an der Auslassöffnung 6 stromabwärts des Rückschlagventiles 100 kann sich nicht genauso, wie zuvor der niedrigere Druck über die Einlassöffnung 1 des Rückschlagventiles 100 in den Bereich stromaufwärts fortpflanzen.
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Das geschlossene Rückschlagventil 100 verhindert die Druckfortpflanzung. Wenn in einer weiteren Periode der auftretenden Druckereignisse der Druck stromabwärts an der Auslassöffnung 6 des Rückschlagventiles 100 wieder sinkt, saugt der stromaufwärts an der Einlassöffnung 1 anliegende höhere Druck das Rückschlagventil 100 wieder auf und der beschriebene, unerwünschte periodische Druckpulsationsvorgang beginnt von vorn.
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Durch den stark und schnell auftretenden hohen Druck stromabwärts des Rückschlagventiles 100, der das Rückschlagventil 100 zunächst komplett verschließt und das anschließende Öffnen des Rückschlagventiles 100 durch den stromabwärts des Rückschlagventiles 100 wieder sinkenden Druck, kommt es innerhalb des sich ständig wiederholenden Druckpulsationsvorgangs zu einem nachteiligen Effekt des „Leersaugens“ der injektorseitigen Injektor-Rücklaufleitung L1 im Bereich zwischen den Injektoren 300 und dem Rückschlagventil 100.
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Es ergibt sich in der Praxis, dass unter den geschilderten Randbedingungen, nämlich deutlichen periodischen Pulsationen stromabwärts des Rückschlagventiles 100, das Rückschlagventil 100 nicht in der Lage ist, seine Funktion einwandfrei zu erfüllen.
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Durch die soeben erläuterte extreme, dynamische Abhängigkeit vom Differenzdruck, lässt das Rückschlagventil 100 – strömungsdynamisch betrachtet – die negativen Druckhalbwellen durch, verschließt sich aber, wenn die positiven Druckhalbwellen diesen Effekt ausgleichen könnten.
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Es zeigt sich in der Praxis, dass durch diesen Effekt der Mitteldruck stromaufwärts des Rückschlagventiles 100 sogar deutlich unter den Mitteldruck stromabwärts des Rückschlagventiles 100 absinken kann, obwohl das Rückschlagventil 100 in dieser Richtung – stromaufwärts – für eine Druckerhöhung sorgen soll.
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Ursachen für den auftretenden negativen Effekt sind, insbesondere hohe periodische Pulsationen stromabwärts des Rückschlagventiles 100 und ein zu geringer Volumenstrom durch das Rückschlagventil 100. Ein größerer Volumenstrom würde stromaufwärts des Rückschlagventiles 100 für einen entsprechenden neuerlichen Druckaufbau im geschlossenen Zustand des Rückschlagventil 100 sorgen. Als weitere Ursache für den auftretenden negativen Effekt, ist die sehr hohe Reaktionsfähigkeit des Dichtkörpers 3 auf die von außen aufgeprägte hydraulische Schwingung zu nennen.
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Aufgabe der Erfindung ist die Entwicklung eines neuen Ventiles, welches sehr robust ist und auf Druckereignisse aus seiner unmittelbaren Umgebung möglichst nicht oder nur geringfügig reagiert. Insbesondere soll das Rückschlagventil stabil gegen hydraulische Effekte in seinem Inneren reagieren. Insbesondere ist es die Aufgabe der Erfindung in Abhängigkeit der axialen Auslenkung des Dichtkörpers aus dem Dichtsitz heraus, also in Hauptströmungsrichtung, den Druckverlust am Ventil kontinuierlich zu reduzieren und gleichzeitig den Volumenstrom durch das Ventil kontinuierlich zu erhöhen. Bei der Lösung der Aufgabe soll als treibende Kraft die Druckdifferenz über dem Ventil genutzt werden. Dabei soll ferner sicher gestellt werden, dass das Ventil auch robust gegen mechanische Störungen von außen ist und auf pulsierende, periodische Druckereignisse aus seiner unmittelbaren Umgebung möglichst nicht oder nur wenig reagiert.
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Bekannt ist ein Rückschlagventil zur Dämpfung von Druckschwingungen in einem hydraulischen System zur Kraftstoffeinspritzung einer Brennkraftmaschine, umfassend ein Hauptventil mit einem Gehäuse, in dem ein mit einem Federelement belasteter Dichtkörper mit einem Dichtsitz zusammenwirkt, wobei der Dichtkörper in Abhängigkeit der an einer Einlassöffnung und einer Auslassöffnung des Rückschlagventiles herrschenden Drücke eines Fluids in einer Hauptströmungsrichtung druckdifferenzabhängig aus dem Dichtsitz des Rückschlagventiles ausgelenkt wird, wobei das Rückschlagventil mit einem differenzdruckabhängig öffnenden in den Dichtkörper des Hauptventiles integrierten Nebenventil in Verbindung steht, dessen Strömungsrichtung der Hauptströmungsrichtung des Hauptventiles entgegengesetzt ist, so dass eine Druckerhöhung des Fluids auf der Seite der Auslassöffnung des Hauptventiles über das Nebenventil in Gegenströmungsrichtung bis auf die Seite der Einlassöffnung des Hauptventiles wirkt, wobei das Nebenventil in den Dichtkörper des Hauptventiles integriert ist.
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Erfindungsgemäß ist ausgehend von dem bekannten Rückschlagventil vorgesehen, dass das Nebenventil in einer Bohrung des Dichtkörpers des Hauptventiles ausgebildet ist, die entgegen der Hauptströmungsrichtung eine Auslassöffnung in die Strömungsrichtung aufweist, wobei in der Bohrung des Nebenventiles ein Federelement angeordnet ist, welches sich an einer Verjüngung zu der Auslassöffnung innerhalb der Bohrung abstützt, und das auf den Dichtkörper des Nebenventiles wirkt, wobei der Dichtkörper den Dichtsitz verschließt, welcher an einem Einlassstutzen des Nebenventiles angeordnet ist, wobei der Dichtkörper eine Einlassöffnung im Einlassstutzen des Nebenventiles differenzdruckabhängig öffnet und schließt.
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Dadurch wird in vorteilhafter Weise dafür gesorgt, dass sehr hohe Reaktionsfähigkeit des Dichtkörpers auf die von außen ein- oder beidseitig auf das Rückschlagventil wirkenden/aufgeprägten Druckkräfte herabgesetzt wird, wodurch die bisher auftretenden von außen aufgeprägten hydraulischen periodischen Schwingungen (Druckpulsation) beseitigt oder zumindest weitgehend reduziert werden.
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In vorteilhafter Weise ist das Nebenventil in den Dichtkörper des Hauptventiles integriert. Die Ausgestaltung ist in vorteilhafter Weise besonders kompakt.
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Das Nebenventil weist ein Gehäuse auf, in dem ein mit einem Federelement belasteter Dichtkörper mit einem Dichtsitz zusammenwirkt, wobei der Dichtkörper in Abhängigkeit der an einer Einlassöffnung und einer Auslassöffnung des Nebenventiles herrschenden Drücke eines Fluids in der Gegenströmungsrichtung druckdifferenzabhängig aus dem Dichtsitz ausgelenkt wird.
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Die Erfindung betrifft gemäß dem Anspruch 5 ein Verfahren zur Dämpfung von Druckschwingungen in einem hydraulischen System zur Kraftstoffeinspritzung einer Brennkraftmaschine, welches mit Hilfe des in einer Hydraulikleitung angeordneten erfindungsgemäßen Rückschlagventils durchführbar ist.
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In Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruch 5 zeichnet sich das Verfahren dadurch aus, dass das Nebenventil in einer Bohrung des Dichtkörpers des Hauptventiles ausgebildet ist, die entgegen der Hauptströmungsrichtung eine Auslassöffnung in die Strömungsrichtung aufweist, wobei in der Bohrung des Nebenventiles ein Federelement angeordnet ist, welches sich an einer Verjüngung zu der Auslassöffnung innerhalb der Bohrung abstützt, und das auf den Dichtkörper des Nebenventiles wirkt, wobei der Dichtkörper den Dichtsitz verschließt, welcher an einem Einlassstutzen des Nebenventiles angeordnet ist, wobei der Dichtkörper eine Einlassöffnung im Einlassstutzen des Nebenventiles differenzdruckabhängig öffnet und schließt. Dadurch wird bei geschlossenem Dichtkörper des Hauptventiles ein erhöhter Druck stromabwärts des Rückschlagventiles über das Nebenventil in den Bereich stromaufwärts des Rückschlagventiles durchdringen und auf den Bereich stromaufwärts des Rückschlagventiles wirken, wodurch in vorteilhafter Weise der nachteilige Effekt des „Leersaugens“ der Injektor-Rücklaufleitung zwischen den Injektoren und dem Rückschlagventil vermieden oder weitestgehend reduziert wird. Die Wirkungsweise ist im Beschreibungsteil detailliert erläutert.
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Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Kraftstoffeinspritzungssystem einer Brennkraftmaschine mit einer vor einer vorgebbaren Anzahl von Injektoren angeordneten Hochdruckpumpe in einer Versorgungsleitung zur Verdichtung einer Kraftstoffflüssigkeit, und einem in einer Rücklaufleitung angeordneten erfindungsgemäßen Rückschlagventil, welches nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4 aufgebaut ist, und welches nach dem Verfahren nach Anspruch 5 betrieben wird. Dabei ist das Rückschlagventil innerhalb des Kraftstoffeinspritzungssystems auf der Seite der Einlassöffnung des Rückschlagventiles mit periodischen, motordrehzahlabhängigen Mengenwellen aus den Injektoren und auf der Seite der Auslassöffnung des Rückschlagventiles mit einem periodisch hydraulischem Druckwechsel beaufschlagt, der aus Mengenwellen der Hochdruckpumpe resultiert, da eine Abzweigleitung von der Versorgungsleitung stromabwärts der Hochdruckpumpe auf der Seite der Auslassöffnung des Rückschlagventiles in die Rücklaufleitung mündet. Wie im Beschreibungsteil erläutert ist, wird innerhalb des Kraftstoffeinspritzungssystems das erfindungsgemäße Rückschlagventil eingesetzt, welches im Betrieb der Brennkraftmaschine die Beaufschlagung des Rückschlagventiles auf der Seite der Einlassöffnung mit periodischen, motordrehzahlabhängigen Mengenwellen aus den Injektoren und auf der Seite der Auslassöffnung mit einem periodisch hydraulischem Druckwechsel der Hochdruckpumpe beaufschlagt wird, innerhalb des Kraftstoffeinspritzungssystems kompensiert.
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Nachfolgend wird erläutert, wie eine Funktionsbeeinflussung des erfindungsgemäßen Rückschlagventiles 100‘ durch periodisch hydraulische Druckwechselbeanspruchungen von außen vermieden oder zumindest reduziert werden kann. Vergleichend zu 2 wird nachfolgend die 3 beschrieben, mittels der die erfindungsgemäße Lösungen verdeutlicht wird.
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Die 3 zeigt ein erfindungsgemäßes Rückschlagventil.
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Die vorliegende Erfindung offenbart ein Rückschlagventil 100‘, welches eine der oben genannten Ursachen, nämlich die sehr hohe Reaktionsfähigkeit des Dichtkörpers 3 auf die von außen aufgeprägte hydraulische periodische Schwingung (Druckpulsation) beseitigt oder zumindest weitgehend reduziert.
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Gegenstand der Erfindung ist ein sogenanntes – „doppeltwirkendes“ – Rückschlagventil 100‘, welches im Dichtkörper 3 zusätzlich zu dem Hauptventil 100H ein entgegenwirkendes Nebenventil 100N-1 aufweist.
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Das erfindungsgemäße Rückschlagventil 100‘ gemäß 3 umfasst das Hauptventil 100H und das Nebenventil 100N-1.
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Der Aufbau des Nebenventiles 100N-1 ist grundsätzlich mit dem Hauptventil 100H vergleichbar.
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Im Unterschied zum Hauptventil 100H weist das Nebenventil 100N-1 im Dichtkörper 3 eine Bohrung 14 auf, die entgegen der Hauptströmungsrichtung (A) eine Auslassöffnung 13 in Richtung (B) aufweist. Richtung (B) ist der Hauptströmungsrichtung (A) des Rückschlagventiles 100‘ entgegen gesetzt und wird nachfolgend auch als Gegenströmungsrichtung bezeichnet.
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In der Bohrung 14 des Nebenventiles 100N-1 ist ein Federelement 12 angeordnet welches sich an einer Verjüngung zu der Auslassöffnung 13 innerhalb der Bohrung 14 abstützt.
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Dieses Federelement 12 wirkt wiederum auf einen Dichtkörper 10, der im Nebenventil 100N-1 angeordnet, welcher in der Bohrung 14 einer beliebigen, auch rein hydraulischen seitlichen Führung 11 unterworfen ist.
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Der Dichtkörper 10 verschließt den Dichtsitz 9, welcher an einem Einlassstutzen 15 angeordnet ist. Der Einlassstutzen 15 weist eine Einlassöffnung 8 auf und verschließt, in einer in diesem Ausführungsbeispiel vorgeschlagenen Presspassung die Bohrung 14.
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Die Vorschläge zur Strömungsoptimierung eines Rückschlagventiles aus einer separaten Anmeldung der Anmelderin mit dem Titel „Gedämpftes Rückschlagventil“ lassen sich auf dieses doppeltwirkende Rückschlagventil 100‘, mit dem der Hauptströmungsrichtung (A) entgegen wirkenden Nebenventil 100N-1 innerhalb des Hauptventiles 100H kombinieren.
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In der Praxis ist festzustellen, dass durch die auftretende Strömung in den herkömmlichen Rückschlagventilen 100 und die damit einhergehenden dynamischen Effekte stromabwärts des Dichtbereiches innerhalb des Rückschlagventiles 100 seitlich des Dichtkörpers 3 und auf dessen Rückseite weitere hydraulisch-dynamische Kraftkomponenten erzeugt werden, welche die Funktion und Wirkungsweise des Ventils ungünstig beeinflussen.
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Untersuchungen zu den Rückschlagventilen 100 nach dem Stand der Technik haben ergeben, dass durch die hohe Strömungsgeschwindigkeit des Fluides zwischen Dichtkörper 3 und Gehäuse 7 seitliche, radiale Kraftkomponenten erzeugt werden, die den Dichtkörper 3 quer zur Strömungsrichtung auslenken und im Gehäuse 7 taumeln lassen. Dadurch schlägt der Dichtkörper 3 radial an den Führungsrippen 4 an, was dort kurzzeitig zu erhöhter Reibung und einer Behinderung der axialen Bewegung des Dichtkörpers 3 führt.
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Zudem wurde festgestellt, dass im Auslauf des Dichtkörpers 3, wenn dieser zum Beispiel als Kugel ausgeführt ist, zu Verwirbelungen innerhalb der Fluidströmung kommt. Diese Verwirbelungen erzeugen zeitlich und räumlich variable hydraulische Kraftkomponenten auf der Rückseite des Dichtkörpers 3. Diese stochastischen Ereignisse beeinflussen ebenfalls den Dichtkörper 3 und führen zu einem nicht vorhersagbarem störenden Verhalten in der Bewegung des Dichtkörpers 3 und damit zu einer instabilen Ventilfunktion.
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Das strömungsoptimierte Rückschlagventil 100‘ der Anmelderin zeichnet sich in alternativen strömungsoptimierten Anpassungen dadurch aus, dass sowohl das Gehäuse 7 als auch der Dichtkörper 3 so ausgeführt ist, dass die resultierenden und entlang der Strömungsrichtung veränderlichen Ringquerschnitte stets nur eine laminare Strömung ohne stochastische Verwirbelungen zulassen. Dazu wird das Gehäuse 7 an der Innenkontur stromabwärts zum Dichtkörper 3 im Durchmesser eingeschnürt, das heißt, der Durchmesser wird kontinuierlich verringert, so dass sich im Bereich des Dichtkörpers 3 der Strömungsquerschnitt des Gehäuses 7 stets nur kontinuierlich und kontrolliert ändert. Dabei werden die Dimensionen so gewählt, dass die axiale Auslenkung des Dichtkörpers 3 um wenige Zehntelmillimeter im Arbeitsbereich des Rückschlagventiles 100‘ keine signifikante Veränderung an den Strömungsverhältnissen verursacht. Durch diese strömungsoptimierte Kontur sowohl am Gehäuse 7 als auch am Dichtkörper 3 wird in jedem dynamischen Betriebszustand des Rückschlagventiles 7 eine stabile laminare Strömung um den Dichtkörper 3 erzeugt. Diese stabile Strömung hält den Dichtkörper 3 zum einen in der radialsymmetrischen Mittenlage und zum anderen verhindert sie stochastische, axiale Kraftkomponenten stromabwärts des Dichtkörpers 3, die den Dichtkörper 3 unkontrolliert axial beeinflussen würden.
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Durch Einbringung eines Stößels zwischen dem Dichtkörper 3 und Federelement 5 in Hauptströmungsrichtung (A) gesehen, wird in einer weiteren Lösung zur Strömungsoptimierung des Rückschlagventiles 100’ das Federelement 5 aus dem kritischen Bereich in Richtung stromabwärts verlegt werden. Dadurch werden die Auswirkungen von Verwirbelungen an den Federwindungen des Federelementes 5 auf den Dichtkörper 3 vermieden.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Rückschlagventil (Stand der Technik)
- 100‘
- Rückschlagventil (Erfindung)
- 100N-1
- Nebenventil
- 1
- Einlassöffnung
- 2
- Dichtsitz
- 3
- Dichtkörper
- 4
- Führungselement
- 5
- Federelement
- 6
- Auslassöffnung
- 7
- Gehäuse
- 8
- Einlassöffnung
- 9
- Dichtsitz
- 10
- Dichtkörper
- 11
- Führung
- 12
- Federelement
- 13
- Auslassöffnung
- 14
- Bohrung
- 15
- Einlassstutzen
- 200
- Hochruckpumpe
- 300
- Injektoren
- 400
- Kraftstofftank
- 401
- Kraftstoffpumpe
- 500
- Druckregelventil
- (A)
- Hauptströmungsrichtung
- (B)
- Gegenströmungsrichtung
- L
- Hydraulikleitung, Rücklaufleitung
- L1
- Hydraulikleitung, Injektor-Rücklaufleitung
- B
- Hydraulikleitung, Bypassleitung
- H
- Hydraulikleitung, Abzweigleitung
- V
- Hydraulikleitung, Versorgungsleitung
