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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Sitzventil zum zumindest teilweisen Verschließen und Öffnen eines Leitungssystems, umfassend ein Gehäuse, einen Ventilkörper, der einen aus dem Gehäuse hervorragenden Abschnitt mit einer freien Stirnfläche und einer freien Seitenfläche aufweist, einen im Ventilkörper angeordneten Ventilsitz, ein im Ventilkörper verlaufendes Leitungssystem mit einer Zuführleitung zum Zuführen eines Fluids zum Ventilsitz und einer Abführleitung zum Abführen des Fluids vom Ventilsitz, ein Schließelement, welches zum zumindest teilweisen Verschließen und Öffnen des Leitungssystems mit dem Ventilsitz zusammenwirkt, und eine Stelleinrichtung mit einer Magneteinheit zum Bewegen des Schließelements entlang einer Achse.
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Derartige Sitzventile sind beispielsweise aus der
DE 198 10 241 A1 , der
DE 103 08 482 A1 , der
DE 40 33 946 A1 , der
DE 44 30 509 A1 und der
DE 10 2004 057 873 A1 bekannt. Das in der
DE 10 2004 057 873 A1 gezeigte Sitzventil eignet sich besonders, um druckunabhängig stromlos geschlossen ausgeführt zu sein und wird bevorzugt in Hochdruckanwendungen verwendet, insbesondere zur Volumenstromregelung bei Hochdruckpumpen, wie sie beispielsweise in Common-Rail-Systemen von Verbrennungsmotoren von Kraftfahrzeugen Anwendung finden, in denen der Kraftstoff in einem Hochdruckspeicher unter hohem Druck vorgehalten und dann über eine gemeinsame Leitung in den jeweiligen Zylinder eingespritzt wird. Pro Zylinder ist ein Injektor vorhanden, der im geöffneten Zustand den Kraftstoff einspritzt. Bei einer derartigen Ausführung eines Sitzventils arbeitet der Proportionalmagnet der Magneteinheit gegen den Druck an, beispielsweise bei einem Aufbau mit Düse und Prallplatte. Derartige Sitzventile nehmen aber nicht nur eine geöffnete oder geschlossene Stellung ein, sondern können die Größe des Volumenstroms, der den Ventilsitz durchströmt, weitgehend stufenlos regeln. Diese Sitzventile können aber auch in anderen Hoch- oder Niederdruckumgebungen eingesetzt werden.
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Bei den beispielsweise in der
DE 198 10 241 A1 und der
DE 10 2004 057 873 A1 gezeigten Sitzventilen ist der aus dem Gehäuse hervorragende Abschnitt des Ventilkörpers in etwa zylindrisch ausgeführt, wobei das Fluid aufgrund der gewählten Auslegung der Sitzventile ausschließlich über die freie Stirnfläche in das Leitungssystem geführt werden kann. Hierdurch ergeben sich jedoch bauliche Restriktionen, die unter Umständen aufwendige Konstruktionen beispielsweise der oben genannten gemeinsamen Leitung notwendig machen, um das Fluid über die freie Stirnfläche in das Leitungssystem zu führen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die eingangs genannten Sitzventile dahingehend weiterzuentwickeln, dass sie flexibler einsetzbar sind und die Führung des Fluids in das Leitungssystem vereinfacht wird.
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Gelöst wird die Aufgabe mit einem Sitzventil nach Anspruch 1, vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Erfindungsgemäß verlaufen die Zuführleitung zwischen der freien Seitenfläche und dem Ventilsitz und die Abführleitung zwischen dem Ventilsitz und der freien Stirnfläche oder der freien Seitenfläche. In vielen Fällen steht das Fluid, welches dem Leitungssystem zugeführt wird, unter hohem Druck, wie es insbesondere bei Common-Rail-Anwendungen der Fall ist. Folglich müssen die das Fluid führenden Leitungen oder Schläuche auf den hohen Druck ausgelegt sein. Hierdurch verlieren sie jedoch an Flexibilität, weshalb sie relativ genau gefertigt sein müssen, um das Fluid über die freie Stirnfläche in das Leitungssystem zu führen. Erfindungsgemäß ist es nun möglich, das Fluid über die freie Seitenfläche in das Leitungssystem zu führen, was aus folgenden Gründen technisch einfacher umsetzbar ist: Üblicherweise ist die freie Seitenfläche größer als die Stirnfläche, so dass die freie Seitenfläche besser zugänglich ist. Wie eingangs erwähnt, ist der aus dem Gehäuse hervorragende Abschnitt, auf dem sich die freie Seitenfläche befindet, üblicherweise zylinderförmig. Es ist daher möglich, mehrere Zuführleitungen über den Umfang verteilt vorzusehen. Die Leitungen oder die Schläuche können daher an eine der Zuführleitungen angeschlossen werden, so dass diejenige Zuführleitung gewählt werden kann, die am besten zugänglich ist. Die dann nicht benutzten Zuführleitungen können verschlossen werden. Alternativ kann ein auf die freie Seitenfläche aufschiebbarer Ring verwendet werden, der einen Ringkanal aufweist. Der Ring kann so auf der freien Seitenfläche positioniert werden, dass der Ringkanal mit allen Zuführleitungen in Fluid-Kommunikation steht. Da der Ring um den Ventilkörper drehbar ist, kann man die Leitungen oder Schläuche in einem beliebigen Winkel zum Ventilkörper anbringen, was die Flexibilität beim Einbau weiter steigert.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Sitzventils unterteilt der Ventilsitz das Leitungssystem in eine Zuführseite und eine Abführseite, wobei das Schließelement auf der Zuführseite des Leitungssystems angeordnet ist. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass die Strömung und der Druck des Fluids das Schließelement in den Ventilsitz drücken. Hierdurch wird gewährleistet, dass beim Versagen der Magneteinheit das Sitzventil geschlossen und somit die durch Strömung des Leitungssystems unterbrochen wird. Dies ist je nach Anwendung vorteilhaft oder sogar erforderlich.
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In einer alternativen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Sitzventils unterteilt der Ventilsitz das Leitungssystem in eine Zuführseite und eine Abführseite, wobei das Schließelement auf der Abführseite des Leitungssystems angeordnet ist.
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In dieser Ausgestaltung unterstützt die Strömung und das Fluid die Magneteinheit darin, dass Sitzventil zu öffnen. Entsprechend kann die Magneteinheit kleiner und damit kostengünstiger ausgelegt werden.
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Weiterhin kann die Stelleinrichtung einen Stößel, der mittels der Magneteinheit bewegbar ist, und eine Feder zum Bewegen des Schließelements entlang der Achse umfassen, wobei die Feder auf der Abführseite des Leitungssystems angeordnet ist. Bei bekannten Sitzventilen, beispielsweise bei dem in der
DE 10 2004 057 873 A1 gezeigten Sitzventil, muss der Stößel gegen die Strömungsrichtung und den Druck des Fluids arbeiten, um das Schließelement aus dem Ventilsitz zu schieben. Entsprechend muss die Magneteinheit dimensioniert sein, um die hierzu notwendige Kraft sicher aufbringen zu können. In dieser Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Sitzventils wird der Stößel jedoch durch die Strömung und den Druck des Fluids beim Herausschieben des Schließelements aus dem Ventilsitz bzw. beim Hineinschieben des Schließelements in den Ventilsitz unterstützt. Hierdurch kann die Magneteinheit entsprechend kleiner und damit kostengünstiger ausgelegt werden. An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass im Vergleich zum in der
DE 10 2004 057 873 A1 gezeigten Sitzventil die Feder entsprechend größer ausgelegt werden muss, da sie gegen den Druck und die Strömung des Fluids arbeiten muss, um je nach Ausgestaltung das Schließelement in den Ventilsitz zu schieben bzw. aus den Ventilsitz zu schieben. Dieser Nachteil fällt jedoch so gut wie kaum ins Gewicht, da Federn Massenprodukte sind und in allen Stärken kostengünstig verfügbar sind.
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Vorzugsweise umfasst das Gehäuse einen Vorsprung und ein im Gehäuse angeordnetes rohrförmiges Element zum Weiterleiten der Magnetfeldlinien umfassen. Bei bekannten Sitzventilen werden die von der Magneteinheit erzeugten Magnetfeldlinien vom Gehäuse selbst so weitergeleitet, dass sie den gesamten Anker erfassen, wozu das Gehäuse einen relativ langen, in das Innere des Gehäuses hineinragenden rohrförmigen Abschnitt aufweist, der den Anker umgibt. Das einstückige Gehäuse ist daher relativ aufwendig zu fertigen. Erfindungsgemäß werden die Magnetfeldlinien zum größten Teil mit dem rohrförmigen Element weitergeleitet, wodurch die Fertigung des Gehäuses deutlich vereinfacht wird. Zudem kann das rohrförmige Element aus einem anderen, besonders zum Leiten der Magnetfeldlinien geeigneten Material als das Gehäuse gefertigt sein, so dass die Flexibilität in der Materialwahl erhöht wird. Zudem kann das rohrförmige Element in bestimmten Grenzen radial verschoben werden, so dass der Luftspalt zwischen der Hülse und dem rohrförmigen Element kleiner gewählt werden kann, da Radialversätze nicht mehr durch ein entsprechendes Spiel vorgehalten werden müssen.
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Das rohrförmige Element kann vorzugsweise aus einem Metallpulver gesintert sein. Hierdurch lässt sich das rohrförmige Element einfach fertigen und zudem so ausgestalten, dass es die Magnetfeldlinien gut leitet. Alternativ kann das rohrförmige Element auch ein tiefgezogenes Bauteil oder ein Drehteil sein, wodurch sich ebenfalls die Fertigung vereinfachen lässt. Wichtig dabei ist jedoch, dass ein magnetisch leitender Werkstoff verwendet wird.
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In einer Weiterbildung des Sitzventils weist die Magneteinheit einen Polkern, einen Anker und eine Spule auf, wobei der Polkern den Ventilkörper bildet. In dieser Weiterbildung wird erreicht, dass der Polkern nicht als separates Bauteil ausgebildet werden muss. Vielmehr wird der Polkern so geformt, dass er sämtliche Funktionen des Ventilkörpers übernimmt, wodurch die Fertigung und die Montage des Sitzventils vereinfacht werden.
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Vorzugsweise sind der Ventilsitz und der Polkern einstückig ausgebildet, so dass der Ventilsitz vom Polkern gebildet wird. Folglich sind sie zu einem Bauteil zusammengefasst. Die Komplexität des Aufbaus des Sitzventils wird hierdurch verringert, da im Vergleich zu einem Sitzventil mit separatem Ventilsitz ein Teil weniger gefertigt, vorgehalten und verbaut werden muss.
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In einer alternativen Ausgestaltung des Sitzventils weist die Magneteinheit einen Polkern, einen Anker und eine Spule auf, wobei der Polkern in den Ventilkörper einsetzbar ist. In dieser Ausgestaltung ist es möglich, unterschiedliche Werkstoffe für den Polkern und den Ventilkörper zu verwenden. Der Polkern muss gut magnetisierbar sein, wozu sich nur bestimmte Werkstoffe einsetzen lassen, die aber üblicherweise relativ teuer sind und sich häufig nur relativ aufwendig bearbeiten lassen. In dieser Ausgestaltung ist es möglich, den Polkern relativ klein zu halten und somit mit relativ wenig Material zu fertigen. Zudem kann die Form des Polkerns vereinfacht werden. Der übrige Ventilkörper kann aus einem günstigen und gut bearbeitbaren Werkstoff hergestellt werden, so dass sich die Fertigungskosten und der Fertigungsaufwand reduzieren lassen.
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Es ist bevorzugt, wenn der Ventilsitz und der Ventilkörper einstückig ausgebildet sind, so dass der Ventilsitz vom Ventilkörper gebildet wird. Mit anderen Worten werden der Ventilsitz und der Ventilkörper von einem Bauteil gebildet. Die Komplexität des Aufbaus des Sitzventils wird hierdurch verringert, da im Vergleich zu einem Sitzventil mit separatem Ventilsitz ein Teil weniger gefertigt, vorgehalten und verbaut werden muss.
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Vorzugsweise umfasst das Schließelement einen zumindest teilweise konvexer Körper, insbesondere eine Kugel oder einen Ellipsoid. Sitzventile werden häufig mit tellerförmigen Schließelementen ausgestattet, allerdings müssen dann die Ventilsitze entsprechend geformt und präzise gefertigt sein. Bei konvexen Körpern kann der Ventilsitz relativ hohe Toleranzen aufweisen und eine einfache Form, beispielsweise eine sich verjüngende konische Form, aufweisen (V-Sitze). Zudem kann auf einfache Weise eine Volumenstromregelung realisiert werden. Darüber hinaus sind Sitzventile insbesondere mit Kugeln als Schließelemente leckagefrei und deren Q/I-Kennlinie kann eingestellt werden. Die Q/I-Kennlinie beschreibt den Durchfluss in L/min zur Stromstärke A. Beispielsweise können der Startpunkt, die Steigung und der maximale Durchfluss eingestellt werden. Der Startpunkt bezeichnet die Stromstärke, ab welcher das Ventil anfängt zu regeln. Die Steigung wird gebildet aus Durchfluss / Stromstärke. Insbesondere Schieberventile neigen zur Leckage zwischen dem Schieber und der Schieberhülse, was durch die Verwendung von konvexen Körpern als Schließelement vermieden wird. Zudem bleiben alle Möglichkeiten der Gestaltung der Q/I-Kennlinie erhalten. Zudem ist man in der Gestaltung der Sitze flexibler. So können neben den V-Sitzen auch mehrwinklige Sitze etc. verwendet werden. Bei den Schieberventilen wird der Volumenstrom durch Abdecken und Freigeben einer Bohrung geregelt. Insbesondere die bekannten VCV-Schieberventile weisen lasergeschnittene Dreiecke auf der Mantelfläche des Schiebers auf, die vom Fluid durchströmt werden. Im Gegensatz dazu wird bei Schließelementen mit einem konvexen Körper wie Kugeln oder Ellipsoide das Volumen über einen Ringspalt eingestellt, der sich zwischen dem Schließelement und dem Ventilsitz ausbildet. Die Ventilsitze können somit drehsymmetrisch hergestellt werden, so dass sie sehr leicht mit variablen Konturen wie mit verjüngenden oder sich erweiternden Abschnitten, Wechselwinkeln, Parabeln etc. versehen werden können, was zu einem gegenüber Schieberventilen deutlich erhöhten Gestaltungsfreiraum führt.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das Schließelement einen konischen Körper umfasst, welcher den konvexen Körper teilweise umschließt. Durch den konischen Körper wird die Strömung des Fluids durch das Leitungssystem besser geführt und vergleichmäßigt, so dass das Sitzventil insgesamt stabiler arbeitet.
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Zudem betrifft die Erfindung die Verwendung des erfindungsgemäßen Sitzventils nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele zur Volumenstromregelung bei Common-Rail-Hochdruckanwendungen.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die anhängenden Zeichnungen im Detail beschrieben. Es zeigen
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1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Sitzventils, und
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2 ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Sitzventils, jeweils anhand einer Schnittdarstellung.
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In 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Sitzventils 10 1 dargestellt. Das Sitzventil 10 1 weist ein in etwa topfförmiges Gehäuse 12 mit einer Wandung 13 auf, die einen im Wesentlichen zylinderförmigen Vorsprung 14 bildet. Die Wandung 13 definiert eine Achse A. Im Gehäuse 12 ist eine Stelleinrichtung 16 angeordnet, welche eine Magneteinheit 18 beinhaltet. Weiterhin ist ein Ventilkörper 17 teilweise im Gehäuse 12 angeordnet. Der Ventilkörper 17 weist einen im Wesentlichen zylindrischen, aus dem Gehäuse hervorragenden Abschnitt 15 auf und bildet eine freie Stirnfläche 19 und eine freie Seitenfläche 21. Die Bezeichnungen „freie Stirnfläche“ 19 und „freie Seitenfläche“ sollen verdeutlichen, dass die beiden Flächen im montierten aber noch nicht verbauten Zustand von Außen frei zugänglich sind und nicht von anderen Bauteilen des Sitzventils 10 1 verdeckt sind. Im ersten Ausführungsbeispiel umfasst die Magneteinheit 18 einen Polkern 20, einen Anker 22 und eine Spule 24, die jeweils konzentrisch zur Achse A im Gehäuse 12 angeordnet sind. Im ersten Ausführungsbeispiel bildet der Polkern 20 den Ventilkörper 17. Der im Wesentlichen zylindrische Anker 22 ragt dabei in den Vorsprung 14 hinein. Die Spule 24 wird von einem Spulenträger 25 gehalten, der auch den Anker 22 und den Polkern 20 umschließt. Der Polkern 20 ragt aus dem Gehäuse 12 hinaus und ist mit einer Befestigungsplatte 27 mit dem Gehäuse 12 verbunden.
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Ferner ist im Gehäuse 12 ein rohrförmiges Element 26 angeordnet, welches den Anker 22 ringförmig umschließt und die von der Magneteinheit 18 erzeugten Magnetfeldlinien so leitet, dass sie auf den Anker 22 wirken können. Neben dem rohrförmigen Element 26 werden die Magnetfeldlinien auch vom Vorsprung 14 auf den Anker 22 geleitet. Der Anker 22 ist mittels einer Hülse 29 entlang der Achse A bewegbar lagert. Die Hülse 29 ist mittels eines O-Rings 31 gegenüber dem Polkern 20 abgedichtet, alternativ kann aber die Hülse 29 mit dem Polkern 20 dichtend verschweißt werden, so dass in diesem Fall der O-Ring 31 eingespart werden kann.
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Darüber hinaus umfasst die Stelleinrichtung 16 einen Stößel 28, welcher in einer den Polkern 20 durchdringenden Durchgangsbohrung 30 mittels Buchsen 32 ebenfalls entlang der Achse A bewegbar gelagert ist. Der Stößel 28 ist auf nicht am Anker 22 befestigt. Allerdings ist es möglich, den Stößel 28 so am Anker 22 zu befestigen, dass er über die Ankerlagerung ausgerichtet und geführt wird, so dass keine zusätzliche Lagerung des Stößels 28 notwendig ist oder diese vereinfacht werden kann.
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Zudem weist das Sitzventil 10 1 ein Leitungssystem 34 auf, welches eine Zuführleitung 36 und eine Abführleitung 38 umfasst und einen Ventilsitz 40 aufweist. Der Ventilsitz 40 ist im ersten Ausführungsbeispiel des Sitzventils 10 1 als ein separates Bauteil mit einem sich verjüngenden Abschnitt ausgebildet (auch V-Sitz genannt) und in der Durchgangsbohrung 30 des Polkerns 20 angeordnet, die sich zur freien Stirnfläche 19 des Polkerns 20 hin im Durchmesser erweitert. Im Ventilsitz 40 befindet sich ein Schließelement 44, welches im dargestellten Beispiel als ein konvexer Körper 46 und insbesondere als eine Kugel ausgebildet ist. Das Schließelement 44 ist mittels des Stößels 28 entlang der Achse A bewegbar und wird mittels einer Feder 48 und einer zwischen der Feder 48 und dem Schließelement 44 angeordneten Federkappe 50 in den sich verjüngenden Abschnitt des Ventilsitzes 40 vorgespannt. Im dargestellten Beispiel sind der Stößel 28 und das Schließelement 44 als separate, nicht strukturell miteinander verbundene Bauteile ausgeführt, so dass der Stößel 28 nur Druckkräfte auf das Stellelement 44 übertragen kann. Es ist aber ebenfalls möglich, dass der Stößel 28 derart mit dem Stellelement 44 verbunden ist, dass auch Zugkräfte übertragbar sind. Auch kann der Stößel 28 ganz oder teilweise das Schließelement 44 bilden, so dass seine Form mit dem Ventilsitz 40 korrespondiert und das Sitzventilim geschlossenen Zustand abdichtet.
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Die Zuführleitung 36 des Leitungssystems 34 umfasst eine Anzahl von Bohrungen, die von der freien Seitenfläche 21 ausgehen und in die Durchgangsbohrung 30 des Polkerns 20 münden. Im dargestellten Beispiel schließen die Bohrungen einen Winkel von etwa 60° mit der Achse A ein. Die Abführleitung 38 wird von der Durchgangsbohrung 30 gebildet und endet an der freien Stirnfläche 19.
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Der Ventilsitz 40 unterteilt das Leitungssystem 34 in eine Zuführseite 52 und eine Abführseite 54. Im dargestellten Beispiel bildet die Zuführleitung 36 gleichzeitig auch die Zuführseite 52 und die Abführleitung 38 die Abführseite 54, wobei das Schließelement 44 auf der Abführseite 54 angeordnet ist. Die Zuführseite 52 wird auch als druckzugewandte Seite und die Abführseite 54 als druckabgewandte Seite bezeichnet.
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Hieraus ergibt sich folgende Betriebsweise des Sitzventils 10 1:
In der 1 ist das Sitzventil 10 1 in der Ausgangsstellung dargestellt, in der die Spule 24 nicht bestromt wird. Mit nicht näher dargestellten Fluidleitungen wird ein unter einem bestimmten Druck stehendes Fluid, beispielsweise ein Kraftstoff, über die Zuführleitung 36 zum Ventilsitz 40 geführt. Die Strömungsrichtung des Fluids ist mit den Pfeilen gekennzeichnet. Da die Feder 48 das Schließelement 44 in den Ventilsitz 40 drückt, ist der Ventilsitz 40 verschlossen, so dass das Fluid den Ventilsitz 40 nicht passieren kann. Die Feder 48 muss aber gegen den Druck und die Strömung des Fluids arbeiten und entsprechend ausgelegt sein. Um die Kraft, welche die Feder 48 aufbringen muss, zu reduzieren, ist der konvexe Körper 46, hier die Kugel, mit einem gegenüber bekannten Sitzventilen reduzierten Durchmesser gefertigt. Haben die Kugeln des Schließelements 44 bei bekannten Sitzventilen beispielsweise einen Durchmesser von 3 mm, so ist der Durchmesser hier auf 2 mm reduziert.
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Wird nun die Spule 24 über nicht näher gezeigte elektrische Leitungen und Anschlüsse bestromt, wird der Polkern 20 magnetisiert, so dass er den Anker 22 entlang der Achse A zu sich hin zieht. Da der Stößel 28 der Bewegung des Ankers 22 entlang der Achse A folgt, schlägt der Stößel 28 am Schließelement 44 an und schiebt es gegen die Wirkrichtung der Feder 48 aus dem Ventilsitz 40 hinaus, so dass das Schließelement 44 den Ventilsitz 40 nun freigibt. Hierbei wird der Stößel 28 von der Strömung und dem Druck des Fluids unterstützt. Infolgedessen kann das Fluid den Ventilsitz 40 durchströmen und das Leitungssystem 34 über die Abführleitung 38 verlassen. Aufgrund des sich verjüngenden Abschnitts des Ventilsitzes 40 ist der vom Fluid durchströmbare Querschnitt abhängig davon, wie weit das Schließelement 44 aus dem Ventilsitz 40 herausgeschoben wird. Die Position des Schließelements 44 in Bezug auf den Ventilsitz 40 lässt sich über die Größe des Stroms, der die Spule 24 durchfließt, bestimmen, so dass eine Volumenstromregelung realisierbar ist.
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Wird die Bestromung der Spule 24 beendet, ist der Polkern 20 nicht mehr magnetisiert. Infolgedessen drückt die Feder 48 das Schließelement 44 zurück in den Ventilsitz 40, wodurch auch der Stößel 28 und der Anker 22 zurück in die Ausgangsstellung bewegt werden. Die Feder 48 muss dabei gegen den Druck und die Strömung des Fluids arbeiten. Es handelt sich folglich um ein „Normally-Closed-Ventil“.
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In 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Sitzventils 10 2 gezeigt. Im Gegensatz zu dem ersten Ausführungsbeispiel 10 1 bildet der Polkern 20 nicht den kompletten Ventilkörper 17. Vielmehr sind der Polkern 20 und der Ventilkörper 17 als zwei separate Bauteile ausgeführt. Der Ventilkörper 17 ist mit der Befestigungsplatte 27 am Gehäuse 12 befestigt. Der Polkern 20 ist auf nicht näher dargestellte Weise fest mit dem Ventilkörper 17 verbunden. Die Zuführleitung 36 geht von der freien Seitenfläche 21 des Ventilkörpers 17 aus und führt zum Ventilsitz 40, der im zweiten Ausführungsbeispiel des Sitzventils 10 2 vom Ventilkörper 17 gebildet wird und nicht als separates Bauteil ausgeführt ist. Die Abführleitung 38 führt vom Ventilsitz 40 zur freien Stirnfläche 19 des Ventilkörpers 17. Im zweiten Ausführungsbeispiel 10 2 umfasst das Schließelement 44 neben dem konvexen Körper 46 auch noch einen konischen Körper 56, der den konvexen Körper 46 teilweise umgreift. Das Schließelement 44 bzw. der konische Körper 56 und der konvexe Körper 46 sind auf der Zuführseite 52 des Leitungssystems 34 angeordnet. Zudem ist die Feder 48 in einer Hülse 58 angeordnet, die an der freien Stirnfläche 19 mit dem Ventilkörper 17 verbunden ist. Im Vergleich zu der in 1 gezeigten Ausführungsform ist keine Federkappe 50 vorhanden, vielmehr ist die Feder 48 innerhalb eines Schiebers 60 angeordnet.
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Hieraus ergibt sich folgende Betriebsweise des Sitzventils 10 2:
In der 2 ist das Sitzventil 10 2 in der Ausgangsstellung dargestellt, in der die Spule 24 nicht bestromt wird. Mit nicht näher dargestellten Fluidleitungen wird ein unter einem bestimmten Druck stehendes Fluid, beispielsweise ein Kraftstoff, über die Zuführleitung 36 zum Ventilsitz 40 geführt. Da die Feder 48 das Schließelement 44 aus dem Ventilsitz 40 drückt, ist der Ventilsitz 40 geöffnet, so dass das Fluid den Ventilsitz 40 passieren kann. Die Feder 48 muss dabei gegen den Druck und die Strömung des Fluids arbeiten und entsprechend ausgelegt sein. Wird nun die Spule 24 über nicht näher gezeigte elektrische Leitungen und Anschlüsse bestromt, wird der Polkern 20 magnetisiert, so dass er den Anker 22 entlang der Achse A zu sich hin zieht. Da der Stößel 28 der Bewegung des Ankers 22 entlang der Achse A folgt, schlägt der Stößel 28 am Schließelement 44 an und schiebt es gegen die Wirkrichtung der Feder 48 in den Ventilsitz 40 hinein, so dass das Schließelement 44 den Ventilsitz 40 nun versperrt. Hierbei wird der Stößel 28 von der Strömung und dem Druck des Fluids unterstützt. Infolgedessen kann das Fluid den Ventilsitz 40 nicht durchströmen.
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Wird die Bestromung der Spule 24 beendet, ist der Polkern 20 nicht mehr magnetisiert. Infolgedessen drückt die Feder 48 das Schließelement 44 aus dem Ventilsitz 40 heraus, wodurch auch der Stößel 28 und der Anker 22 zurück in die Ausgangsstellung bewegt werden. Die Feder 48 muss dabei gegen die Strömung und den Druck des Fluids arbeiten. Es handelt sich folglich um ein „Normally-Open-Ventil“.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Sitzventil
- 12
- Gehäuse
- 13
- Wandung
- 14
- Vorsprung
- 16
- Stelleinrichtung
- 15
- aus dem Gehäuse hervorragender Abschnitt
- 17
- Ventilkörper
- 18
- Magneteinheit
- 19
- freie Stirnfläche
- 20
- Polkern
- 21
- freie Seitenfläche
- 22
- Anker
- 24
- Spule
- 25
- Spulenträger
- 26
- rohrförmiges Element
- 27
- Befestigungsplatte
- 28
- Stößel
- 29
- Hülse
- 30
- Durchgangsbohrung
- 32
- Buchse
- 34
- Leitungssystem
- 36
- Zuführleitung
- 38
- Abführleitung
- 40
- Ventilsitz
- 44
- Schließelement
- 46
- konvexer Körper
- 48
- Feder
- 50
- Federkappe
- 52
- Zuführseite
- 54
- Abführseite
- 56
- konischer Körper
- 58
- Hülse
- 60
- Schieber
- A
- Achse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19810241 A1 [0002, 0003]
- DE 10308482 A1 [0002]
- DE 4033946 A1 [0002]
- DE 4430509 A1 [0002]
- DE 102004057873 A1 [0002, 0002, 0003, 0010, 0010]
