-
Die Erfindung betrifft ein Druckbegrenzungsventil mit einem Ventilkolben, der in einem Ventilgehäusekörper gegen eine Schließkraft einer Schließfeder bewegbar geführt ist, um druckabhängig eine Verbindung zwischen einem mit einem Hochdruck beaufschlagbaren Durchgangsloch und mindestens einem Durchgangsloch freizugeben, das mit einem Niederdruck beaufschlagbar ist.
-
Stand der Technik
-
Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2011 089 844 A1 ist ein Druckbegrenzungsventil, insbesondere für ein Common-Rail-System, bekannt, mit einem Ventilträger, einem mit dem Ventilträger verbundenen Ventileinsatz, einem im Ventileinsatz in einer Führungsbohrung gleitbar gelagerten Ventilkolben sowie mit einer Schließfeder, die mit einer Schließkraft in Schließrichtung auf den Ventilkolben und der Ventilkolben mittels der Schließkraft auf einen Ventilsitz einwirkt, über welchen eine hydraulische Verbindung über eine Ventilkammer zwischen einem Hochdruckraum und einem Niederdruckraum hergestellt wird, sobald die in Öffnungsrichtung auf den Ventilkolben wirkende hydraulische Kraft die Schließkraft der Schließfeder übersteigt, wobei zwischen der Ventilkammer und dem Niederdruckraum bei geschlossenem Ventilsitz eine Leckageverbindung ausgebildet ist.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Druckbegrenzungsventil mit einem Ventilkolben, der in einem Ventilgehäusekörper gegen eine Schließkraft einer Schließfeder bewegbar geführt ist, um druckabhängig eine Verbindung zwischen einem mit einem Hochdruck beaufschlagbaren Durchgangsloch und mindestens einem Durchgangsloch freizugeben, das mit einem Niederdruck beaufschlagbar ist, zu schaffen, das einfach aufgebaut und/oder kostengünstig herstellbar ist.
-
Die Aufgabe ist bei einem Druckbegrenzungsventil mit einem Ventilkolben, der in einem Ventilgehäusekörper gegen eine Schließkraft einer Schließfeder bewegbar geführt ist, um druckabhängig eine Verbindung zwischen einem mit einem Hochdruck beaufschlagbaren Durchgangsloch und mindestens einem Durchgangsloch freizugeben, das mit einem Niederdruck beaufschlagbar ist, dadurch gelöst, dass der Ventilgehäusekörper, in welchem der Ventilkolben gegen die Schließkraft der Schließfeder bewegbar geführt ist, einen Aufnahmeraum für die Schließfeder begrenzt. Der Ventilgehäusekörper übt somit mindestens eine Doppelfunktion aus. Zum einen dient der Ventilgehäusekörper zum Führen des Ventilkolbens. Darüber hinaus nimmt der Ventilgehäusekörper die Schließfeder auf. Der Ventilgehäusekörper ist vorteilhaft nur mit Niederdruck beaufschlagt. Dadurch verringern sich die fertigungstechnischen Anforderungen an den Ventilgehäusekörper erheblich.
-
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Druckbegrenzungsventils ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilgehäusekörper im Wesentlichen die Gestalt eines Kreiszylindermantels aufweist, der an einem Kolbenführungsende offen und an einem dem Kolbenführungsende entgegengesetzten Ende geschlossen ist. Dadurch wird auf einfache Art und Weise eine komplette Ummantelung des Ventilkolbens und der Schließfeder ermöglicht.
-
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Druckbegrenzungsventils ist dadurch gekennzeichnet, dass das geschlossene Ende des Ventilkörpers einen Druckausgleichsdurchgang aufweist. Der Druckausgleichsdurchgang wird zum Beispiel als zentrale Bohrung ausgeführt und ermöglicht einen Druckausgleich zwischen dem Aufnahmeraum für die Schließfeder und einer Umgebung des Druckbegrenzungsventils, wenn sich der Ventilkolben in dem Ventilgehäusekörper bewegt.
-
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Druckbegrenzungsventils ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilgehäusekörper im Bereich der Kolbenführung das mindestens eine mit Niederdruck beaufschlagbare Durchgangsloch aufweist. Das mit Niederdruck beaufschlagte Durchgangsloch erstreckt sich vorzugsweise in einer radialen Richtung. Der Begriff radial bezieht sich auf eine Längsachse des Druckbegrenzungsventils. Die Längsachse des Druckbegrenzungsventils entspricht vorzugsweise einer Bewegungsachse des Ventilkolbens. Radial bedeutet quer zur Längsachse oder Bewegungsachse. Durch die Anordnung des mit Niederdruck beaufschlagbaren Durchgangslochs im Bereich der Kolbenführung kann der Aufbau des Druckbegrenzungsventils weiter vereinfacht werden.
-
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Druckbegrenzungsventils ist dadurch gekennzeichnet, dass das mit Hochdruck beaufschlagbare Durchgangsloch in einer Dichtplatte vorgesehen ist, die eine Dichtgeometrie aufweist, die zur Darstellung eines Ventilsitzes mit einer Dichtgeometrie an dem Ventilkolben zusammenwirkt. Die Dichtgeometrie an der Dichtplatte umfasst zum Beispiel eine Dichtkante oder eine Dichtfläche, die mit einer Dichtfläche oder einer Dichtkante an dem Ventilkolben zusammenwirkt, welche die Dichtgeometrie an dem Ventilkolben darstellt. Durch die Kombination des beschriebenen Ventilgehäusekörpers mit der Dichtplatte wird auf einfache Art und Weise eine eindeutige Differenzierung der Bauteile des Druckbegrenzungsventils im hochdruckbelastete Bauteile und niederdruckbelastete Bauteile ermöglicht. Dadurch können die Herstellungskosten der kompletten Baugruppe deutlich reduziert werden. Die Reduzierung der Bauteile mit Hochdruckkontakt in Masse und Volumen stellt hierbei einen besonderen Kostenvorteil dar. Der Ventilgehäusekörper wird nicht mit Hochdruck beaufschlagt. Die einzigen Bauteile, die mit Hochdruck beaufschlagt werden, sind die Dichtplatte und ein Teil des Ventilkolbens, insbesondere ein Ende eines Druckzapfens, der an dem Ventilkolben ausgebildet ist.
-
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Druckbegrenzungsventils ist dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtplatte im Wesentlichen die Gestalt einer Kreisscheibe hat, die an einer dem Ventilgehäusekörper abgewandten Stirnfläche eine umlaufende Dichtkante aufweist. Die Gestalt der Kreisscheibe ist einfach und kostengünstig herstellbar. Die umlaufende Dichtkante vereinfacht die Hochdruckabdichtung bei der Montage des Druckbegrenzungsventils. Bei dem mit Hochdruck beaufschlagten Durchgangsloch handelt es sich vorzugsweise um ein zentrales Durchgangsloch in der Kreisscheibe.
-
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Druckbegrenzungsventils ist dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtplatte in einer Ausnehmung des Ventilgehäusekörpers zentriert ist. Dadurch werden die Montage und der Transport des Druckbegrenzungsventils erheblich vereinfacht. Die Gestalt der Ausnehmung ist vorteilhaft an die Gestalt der Dichtplatte angepasst.
-
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Druckbegrenzungsventils ist dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtplatte, vorzugsweise durch eine Bördelverbindung, transportsicher mit dem Ventilgehäusekörper verbunden ist. Bei der Montage wird die Dichtplatte zwischen dem Ventilgehäusekörper und einem entsprechenden Anbaukörper eingeklemmt beziehungsweise eingespannt. Durch das Einklemmen oder Einspannen der Dichtplatte kann auf einfache Art und Weise mit der umlaufenden Dichtkante eine ausreichende Hochdruckabdichtung erreicht werden.
-
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Druckbegrenzungsventils ist dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtplatte an einer dem Ventilgehäusekörper zugewandten Stirnfläche eine umlaufende Anlage- und/oder Einstellschulter aufweist. Durch die Anlagefunktion der Schulter wird eine ausreichende Abdichtung zwischen der Dichtplatte und dem Ventilgehäusekörper sichergestellt. Durch die Einstellfunktion der Schulter kann die Schließkraft beziehungsweise Öffnungskraft des Druckbegrenzungsventils eingestellt werden. Das liefert den Vorteil, dass eine zusätzliche Einstellscheibe entfallen kann.
-
Die Erfindung betrifft des Weiteren einen Ventilgehäusekörper und/oder eine Dichtplatte für ein vorab beschriebenes Druckbegrenzungsventil. Der Ventilgehäusekörper und die Dichtplatte sind separat handelbar.
-
Ein Hauptvorteil liegt in der Kostenreduzierung der Gesamtbaugruppe. Diese wird einerseits durch die Minimierung des Materials, welches am Hochdruck anliegt, realisiert. Somit reduziert sich der Preis für das Rohmaterial, und zwar durch die geringere Masse und die geringeren Abmaße der Bauteile. Des Weiteren entfallen oder verkürzen sich die für das hochdruckfeste Material benötigten Bearbeitungsschritte, wie Schleifen, Hartdrehen, Wärmebehandlungen etc.
-
Eine weitere kostensenkende Maßnahme stellt die Bördelung dar, die als Transportsicherung der Bauteile dient. Dadurch wird der Herstellungsprozess weiter vereinfacht.
-
Das Kostenpotential durch die Einsparung der Einstellscheibe stellt eine zusätzliche Einsparmöglichkeit dar. Hierbei entfallen die kompletten Kosten für die Herstellung der Einstellscheibe, ihre Lagerung und ihren Transport. Die Einstellung der Federvorspannung der Schließfeder wird bei dieser Lösungsmöglichkeit durch das Einschleifen der Schulter an der Dichtplatte in Klassen realisiert.
-
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnung
-
Es zeigen:
-
1 ein Ausführungsbeispiel eines Druckbegrenzungsventils im Längsschnitt und
-
2 das Druckbegrenzungsventil aus 1 in einem um neunzig Grad versetzten Längsschnitt.
-
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
-
In den 1 und 2 ist ein Druckbegrenzungsventil 1 mit einem Ventilkolben 3 in zwei verschiedenen Längsschnitten dargestellt. Der Ventilkolben 3 ist in Richtung einer Längsachse 4 in einem Ventilgehäuse 5 hin und her bewegbar.
-
Durch eine Schließfeder 6, die als Schraubendruckfeder ausgeführt ist, ist der Ventilkolben 3 in dem Ventilgehäuse 5 in den 1 und 2 nach unten vorgespannt.
-
Das Ventilgehäuse 5 umfasst einen Ventilgehäusekörper 8 und eine Dichtplatte 9. Der Ventilkolben 3 weist an seinem in den 1 und 2 unteren Ende einen Druckzapfen 10 auf. Mit dem Druckzapfen 10 ragt der Ventilkolben 3 in ein zentrales Durchgangsloch 12, das in der Dichtplatte 9 vorgesehen ist. An einem in den 1 und 2 oberen Ende des Durchgangslochs 12 ist ein Ventilsitz 11 vorgesehen.
-
Der Ventilsitz 11 ist in den 1 und 2 geschlossen. Bei geschlossenem Ventilsitz 11 liegt eine an dem in den 1 und 2 unteren Ende des Ventilkolbens 3, insbesondere des Druckzapfens 10, ausgebildete Dichtfläche an einer Dichtkante an, die am oberen Ende des Durchgangslochs 12 an der Dichtplatte 9 vorgesehen ist.
-
Bei geschlossenem Ventilsitz 1 ist eine Verbindung zwischen dem Durchgangsloch 12 und einem Innenraum 14 des Ventilgehäuses 5 unterbrochen. Wenn der Ventilkolben 3 beziehungsweise der Druckzapfen 10 mit seiner Dichtfläche von der Dichtkante der Dichtplatte 9 abhebt, dann spricht man von einem geöffneten Ventilsitz 11.
-
Bei geöffnetem Ventilsitz 11 wird die Verbindung zwischen dem Durchgangsloch 12 und dem Innenraum 14 des Ventilgehäuses 5 freigegeben. Der Innenraum 14 des Ventilgehäuses 5 steht mit Durchgangslöchern 15, 16 in Verbindung, die, wie man in 2 sieht, in dem Ventilgehäusekörper 8 vorgesehen sind.
-
Der Ventilgehäusekörper 8 hat im Wesentlichen die Gestalt eines Kreiszylindermantels 20, der an einem Kolbenführungsende 21 offen ist. An einem entgegengesetzten Ende 22 ist der Kreiszylindermantel 20 durch einen Boden 23 geschlossen. In den Boden 23 ist eine zentrale Druckausgleichsöffnung 24 vorgesehen, die einen Druckausgleichsdurchgang zwischen einem Aufnahmeraum 25 für die Schließfeder 6 und der Umgebung des Druckbegrenzungsventils 1 darstellt.
-
Der Aufnahmeraum 25 für die Schließfeder 6 erstreckt sich in axialer Richtung zwischen dem Boden 23 und einem Führungsabschnitt 26 in dem Ventilgehäusekörper 8. Der Begriff axial bezieht sich auf die Längsachse 4. Axial bedeutet in Richtung oder parallel zur Längsachse 4. Analog bedeutet radial quer zur Längsachse 4.
-
Der Führungsabschnitt 26 dient zur Führung einer Führungshülse 13, die an dem Ventilkolben 3 vorgesehen ist. Mit der Führungshülse 13 ist der Ventilkolben 3 in dem Führungsabschnitt 26 des Ventilgehäusekörpers 8 hin und her bewegbar, das heißt in den 1 und 2 nach unten und nach oben, geführt. Die Führungshülse 13 des Ventilkolbens 3 ist einstückig mit dem Druckzapfen 10 verbunden. Das in den 1 und 2 untere Ende der Schließfeder 6 ist in der Führungshülse 13 des Ventilkolbens 3 aufgenommen.
-
Außen an dem Kreiszylindermantel 20, der den Ventilgehäusekörper 8 darstellt, sind, wie man in 2 sieht, zwei Abflachungen 27, 28 ausgebildet. Die Abflachungen 27, 28 stellen zum Beispiel Angriffsflächen für ein Werkzeug dar, mit dessen Hilfe das Druckbegrenzungsventil 1 montiert werden kann.
-
Darüber hinaus weist der Kreiszylindermantel 20 des Ventilgehäusekörpers 8 außen einen Gewindeabschnitt 29 auf. Der Gewindeabschnitt 29 ermöglicht ein Einschrauben des Druckbegrenzungsventils 1 in eine entsprechende Gewindeausnehmung, insbesondere Gewindebohrung.
-
Die Dichtplatte 9 hat die Gestalt einer Kreisscheibe 30 mit einer Dichtkante 31 an ihrer äußeren Stirnfläche. Die Kreisscheibe 30 ist in einer Ausnehmung 34 an dem Kolbenführungsende 21 beziehungsweise dem in den 1 und 2 unteren Ende des Ventilgehäusekörpers 8 aufgenommen. Die Dichtplatte 9 beziehungsweise Kreisscheibe 30 weist an ihrer dem Ventilgehäusekörper 8 zugewandten Stirnfläche 35 ein Anlage- und/oder Einstellschulter 36 auf.
-
Die Dichtplatte 9 liegt mit der Anlage- und/oder Einstellschulter 36 an dem Ventilgehäusekörper 8 an. Dadurch wird zum einen eine druckdichte Verbindung zwischen der Dichtplatte 9 und dem Ventilgehäusekörper 8 geschaffen.
-
Darüber hinaus kann über die Höhe der Anlage- und/oder Einstellschulter 36, das heißt über eine Abmessung der Schulter in axialer Richtung, die Schließkraft beziehungsweise Öffnungskraft des Druckbegrenzungsventils 1 eingestellt werden. Dann kann eine optionale Einstellscheibe 40 zwischen dem oberen Ende der Schließfeder 6 und dem Boden 23 des Ventilgehäusekörpers 8 entfallen.
-
Die Dichtplatte 9 ist mit Hilfe einer Bördelverbindung 38 transportsicher an dem Ventilgehäuse 8 befestigt. Bei der Montage wird die Dichtplatte 9 zwischen einer Montagefläche (nicht dargestellt) und dem Ventilgehäusekörper 8 eingespannt, wenn dieser, zum Beispiel mit Hilfe des Gewindeabschnitts 29, in eine entsprechende Gewindebohrung eingeschraubt wird. Dabei kommt die Dichtplatte mit der Dichtkante 31 dichtend an der Montagefläche zur Anlage, beziehungsweise gräbt sich die Dichtplatte 9 mit der Dichtkante 31 in die Montagefläche ein.
-
Bei der Montage des Druckbegrenzungsventils 1 werden die optionale Einstellscheibe 40, die Schließfeder 6 und der Ventilkolben 3 in den Ventilgehäusekörper 8 eingelegt und durch die Dichtplatte 9 von unten verspannt. Dabei wird die Dichtplatte 9 in der Ausnehmung 34, die eine Passung darstellt, zentriert und durch die Bördelverbindung 38 mit dem Ventilgehäusekörper 8 transportsicher verbunden.
-
Besonders vorteilhaft sind die Dichtplatte 9, die auch als Hochdruck-Niederdruck-Abdichtplatte bezeichnet wird, und der Ventilkolben 3 bei diesem Aufbau die einzigen Bauteile mit Kontakt zum Hochdruck. Alle weiteren Elemente des Druckbegrenzungsventils 1 sind mit Niederdruck umgeben.
-
Dabei hat die Dichtplatte 9 in Gestalt der Kreisscheibe 30 eine einfache Kontur. Drei wichtige Elemente der Dichtplatte 9 sind die Dichtkante 31, die vorzugsweise geschliffene oder geprägte Dichtgeometrie zur Darstellung des Ventilsitzes 11, sowie die Anlage- und/oder Einstellschulter 36.
-
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
-
- DE 102011089844 A1 [0002]
