DE102018207287A1 - Ventilanordnung zur Gasdruckregelung, Kraftstoffsystem mit Ventilanordnung zur Gasdruckregelung - Google Patents

Ventilanordnung zur Gasdruckregelung, Kraftstoffsystem mit Ventilanordnung zur Gasdruckregelung Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung (1) zur Gasdruckregelung in einem Gas-Rail (2) eines Kraftstoffsystems zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit einem gasförmigen Kraftstoff, insbesondere mit Erdgas, umfassend ein erstes Ventil (3) zur Verbindung des Gas-Rails (2) mit einem Gas-Zulauf (4), ein zweites Ventil (5) zur Verbindung des Gas-Rails (2) mit einem Gas-Rücklauf (6) sowie einen Steuerkolben (7) zur Betätigung der beiden Ventile (3, 5), wobei der Steuerkolben (7) einen Steuerraum (8) begrenzt, der über einen Druckmittel-Zulauf (9) mit einem hydraulischen Druckmittel beaufschlagbar und über einen Druckmittel-Ablauf (10) entlastbar ist, ferner umfassend ein als Well- oder Faltenbalg ausgeführtes Dichtelement (11), das zur Medientrennung zwischen einem Gasraum (12) und einem Druckmittelraum (13) angeordnet ist. Die Ventilanordnung zeichnet sich aus durch ein Druckdifferenzbegrenzungsventil (14) mit einem hin- und herbeweglichen Kolben (15), der einerseits von einem im Gasraum (12) herrschenden Druck (p1), andererseits von einem im Druckmittelraum (13) herrschenden Druck (p2) beaufschlagt ist, und bei Überschreiten einer am Kolben (15) anliegenden vorgegebenen Druckdifferenz einen zusätzlichen Gas-Rücklauf (16) öffnet.
Die Erfindung betrifft ferner ein Kraftstoffsystem mit einer erfindungsgemäßen Ventilanordnung (1) zur Gasdruckregelung in einem Gas-Rail (2).

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung zur Gasdruckregelung in einem Gas-Rail eines Kraftstoffsystems zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit einem gasförmigen Kraftstoff, insbesondere mit Erdgas, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftstoffsystem zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit einem gasförmigen Kraftstoff, insbesondere mit Erdgas, umfassend eine solche Ventilanordnung.
  • Stand der Technik
  • Aus der Offenlegungsschrift DE 10 2016 207 743 A1 ist ein Kraftstoffsystem zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit einem gasförmigen Brennstoff mit einer Einrichtung zur Zumessung des gasförmigen Brennstoffs zu einem Injektor bekannt. Die Einrichtung umfasst eine Druckregeleinheit mit einem Absperrventil, einem Drucksteuerventil und einem Absteuerventil, die eine Baueinheit bilden. Bei geöffnetem Absperrventil wird gasförmiger Brennstoff zugemessen, wobei der gasförmige Brennstoff zunächst in einen Hochdruckspeicher bzw. in ein Gas-Rail gelangt, an dem mindestens ein Injektor angeschlossen ist. Durch Öffnen des Absteuerventils kann gasförmiger Brennstoff aus dem Gas-Rail abgeführt werden, so dass der Gasdruck im Gas-Rail gesenkt wird. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass der Gasdruck im Gas-Rail nicht über einen vorgegebenen Grenzwert steigt. Die Steuerung des Absperrventils und des Absteuerventils erfolgt hydraulisch über den Steuerdruck in einem Steuerraum, der mit einem hydraulischen Druckmittel, und zwar mit Dieselkraftstoff beaufschlagbar ist. Zur Veränderung des Steuerdrucks im Steuerraum ist ferner ein Dieseldrucksteuerventil vorgesehen, das an einen separaten Dieselkreislauf angeschlossen ist.
  • Die hydraulische Steuerung einer solchen Druckregeleinheit erfordert den Einsatz mindestens eines Dichtelements zur Medientrennung. Als Dichtelement eignet sich insbesondere eine Well- oder Faltenbalgdichtung, da sie weiterhin eine Hubbewegung des Steuerkolbens zulassen, wenn sie am Steuerkolben befestigt werden. Als nachteilig erweist sich jedoch ihre begrenzte mechanische Belastbarkeit, insbesondere bei anliegenden hohen Druckdifferenzen. Kommt es beispielsweise bei einer Fehlfunktion des Dieseldrucksteuerventils zu einem schlagartigen Druckabfall im Steuerraum, kann kurzzeitig eine extrem hohe Druckdifferenz am Dichtelement auftreten. Diese kann dann zu einer irreparablen Schädigung des Dichtelements führen (plastische Verformung, Rissbildung), so dass die Funktion des Gasdruckreglers nachhaltig gestört ist. Im schlimmsten Fall kann es zu einer Gasleckage in den Bereich des Dieselrücklaufs kommen, so dass sich im Dieseltank ein explosionsfähiges Gas-Diesel-Gemisch bilden kann.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Ventilanordnung zur Gasdruckregelung in einem Gas-Rail eines Kraftstoffsystems derart weiterzuentwickeln, dass eine sichere Medientrennung über die Lebensdauer der Ventilanordnung erreicht wird.
  • Zur Lösung der Aufgabe wird die Ventilanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Ferner wird ein Kraftstoffsystem mit einer erfindungsgemäßen Ventilanordnung angegeben.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die vorgeschlagene Ventilanordnung dient der Gasdruckregelung in einem Gas-Rail eines Kraftstoffsystems zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit einem gasförmigen Kraftstoff, wobei es sich insbesondere um Erdgas handeln kann. Die Ventilanordnung umfasst ein erstes Ventil zur Verbindung des Gas-Rails mit einem Gas-Zulauf, ein zweites Ventil zur Verbindung des Gas-Rails mit einem Gas-Rücklauf sowie einen Steuerkolben zur Betätigung der beiden Ventile. Der Steuerkolben begrenzt dabei einen Steuerraum, der über einen Druckmittel-Zulauf mit einem hydraulischen Druckmittel beaufschlagbar und über einen Druckmittel-Ablauf entlastbar ist. Ferner umfasst die Ventilanordnung ein als Well- oder Faltenbalg ausgeführtes Dichtelement, das zur Medientrennung zwischen einem Gasraum und einem Druckmittelraum angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist die Ventilanordnung gekennzeichnet durch ein Druckdifferenzbegrenzungsventil mit einem hin- und herbeweglichen Kolben, der einerseits von einem im Gasraum herrschenden Druck p1 , andererseits von einem im Druckmittelraum herrschenden Druck p2 beaufschlagt ist, und bei Überschreiten einer am Kolben anliegenden vorgegebenen Druckdifferenz einen zusätzlichen Gas-Rücklauf öffnet.
  • Das Druckdifferenzbegrenzungsventil verhindert somit, dass an dem zur Medientrennung vorgesehenen Dichtelement hohe Druckdifferenzen auftreten, die das Dichtelement beschädigen könnten. Auf diese Weise wird eine sichere Medientrennung über die Lebensdauer der Ventilanordnung erreicht.
  • Beispielsweise kann bei einem schlagartigen Druckabfall im Steuerraum über das Druckdifferenzbegrenzungsventil eine Verbindung des Gasraums mit dem zusätzlichen Gas-Rücklauf hergestellt werden. Dies hat zur Folge, dass der Druck p1 im Gasraum sinkt, bis er das im Druckmittelraum herrschende Druckniveau erreicht hat bzw. dem Druck p2 entspricht. Druckdifferenzen werden auf diese Weise ausgeglichen und die Belastung des zur Medientrennung eingesetzten Dichtelements reduziert. Durch Öffnen des zusätzlichen Gas-Rücklaufs kann zudem der Druckabbau im Gasraum beschleunigt werden. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn der Gasraum mit dem Gas-Zulauf verbunden ist, so dass im Gasraum normalerweise Hochdruck herrscht. Alternativ kann vorgesehen sein, dass der Gasraum mit dem Gas-Rücklauf verbunden ist, so dass im Gasraum normalerweise Niederdruck herrscht.
  • Das Druckdifferenzbegrenzungsventil wird über die am Kolben anliegenden Drücke p1 und p2 gesteuert. Einer zusätzlichen Aktorik bedarf es demnach nicht. Die Betätigung des Druckdifferenzbegrenzungsventils erfolgt allein druckgesteuert.
  • Bevorzugt ist das Druckdifferenzbegrenzungsventil nach Art einer Druckwaage aufgebaut. Der gewünschte Druckausgleich wird durch die Bewegung des Kolbens erreicht, wobei dieser zugleich einen zusätzlichen Gas-Rücklauf öffnet. Über den Öffnungsdruck des Druckdifferenzbegrenzungsventils kann die maximale Druckdifferenz zwischen den Drücken p1 und p2 vorgegeben werden. Vorzugsweise wird die Druckdifferenz auf maximal 30 bar, weiterhin vorzugsweise auf maximal 25 bar begrenzt. Eine Beschädigung des als Well- oder Faltenbalg ausgeführten Dichtelements zur Medientrennung kann somit sicher verhindert werden.
  • Des Weiteren bevorzugt weist der Kolben zum Freigeben und Verschließen des zusätzlichen Gas-Rücklaufs eine mit einem Ventilsitz zusammenwirkende Dichtfläche auf. Der Ventilsitz kann als Flachsitz oder Kegelsitz ausgeführt sein. Die am Kolben ausgebildete Dichtfläche kann insbesondere flach, kegelförmig oder sphärisch geformt sein. Vorzugsweise ist die Dichtfläche an einer Stirnfläche des Kolbens ausgebildet, so dass über die am Kolben anliegenden Druckverhältnisse eine Schließkraft erzeugt werden kann, welche den Kolben in Anlage mit dem Ventilsitz hält.
  • In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Kolben als Stufenkolben ausgeführt ist. Das heißt, dass der Kolben Abschnitte mit unterschiedlichen Durchmessern aufweist. Über das Durchmesserverhältnis der druckbeaufschlagten Kolbenabschnitte kann wiederum der Öffnungsdruck des Druckdifferenzbegrenzungsventils beeinflusst werden. Beispielsweise kann ein Durchmesserverhältnis gewählt werden, das verhindert, dass das Ventil bereits bei geringen Druckschwankungen im Gasraum öffnet.
  • Alternativ oder ergänzend wird vorgeschlagen, dass der Kolben mehrteilig ausgebildet ist, wobei vorzugsweise die mehreren Teile einstückig miteinander verbunden sind. Dies wirkt sich insbesondere dann als Vorteil aus, wenn der Kolben als Stufenkolben ausgeführt ist. Durch die mehrteilige Ausführung kann bzw. können die Herstellung und/oder die Montage vereinfacht werden.
  • Vorteilhafterweise ist der Kolben des weiteren Ventils von der Federkraft mindestens einer Feder beaufschlagt. Die Federkraft der Feder kann in Schließrichtung oder in Öffnungsrichtung wirken. Ferner können mindestens zwei Federn vorgesehen sein, von denen die eine in Schließrichtung und die andere in Öffnungsrichtung wirkt. Über eine in Schließrichtung wirkende Feder wird vorzugsweise der Kolben gegen den Ventilsitz vorgespannt. Auf diese Weise kann die erforderliche Öffnungskraft angehoben werden, um ein Öffnen des Ventils bei kleinsten Druckschwankungen zu verhindern. Über eine in Öffnungsrichtung wirkende Feder kann die Dynamik der Kolbenbewegung beeinflusst werden.
  • Als weiterbildende Maßnahme wird vorgeschlagen, dass im Kolben ein Verbindungskanal ausgebildet ist. Über den Verbindungskanal kann ein Druckausgleich zwischen zwei Druckräumen geschaffen werden, die beidseits des Kolbens angeordnet sind und als Bewegungsraum für den Kolben dienen. Vorzugsweise sind die beiden Druckräume mit dem gasförmigen Kraftstoff beaufschlagt, so dass über zumindest einen Druckraum eine Verbindung des Gasraums mit dem zusätzlichen Gas-Rücklauf hergestellt werden kann, wenn das Druckdifferenzbegrenzungsventil öffnet. Bevorzugt ist im Verbindungskanal eine Drossel ausgebildet, so dass hierüber eine Dämpfung der Kolbenbewegung erzielbar ist.
  • Das Druckdifferenzbegrenzungsventil umfasst vorzugsweise ein Dichtelement. Das Dichtelement dient der Medientrennung und verhindert insbesondere eine Vermischung der Medien gasförmiger Kraftstoff und hydraulisches Druckmittel über die Führung des Kolbens. Bevorzugt ist das Dichtelement als Membran, Wellbalg oder Faltenbalg ausgeführt, da diese Dichtelemente weiterhin eine Hin- und Herbewegung des Kolbens zulassen.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Gasraum mit dem Gas-Zulauf verbunden und der Druckmittelraum ist mit dem Steuerraum verbunden. Am Kolben des Druckdifferenzbegrenzungsventils liegt somit einerseits der Regeldruck (p1 ), andererseits der Steuerdruck (p2 ) an. Um im Fehlerfall, das heißt bei einem plötzlichen Druckabfall im Steuerraum, die Druckdifferenz zwischen Regeldruck und Steuerdruck zu begrenzen, öffnet das Ventil und stellt eine Verbindung des Gas-Zulaufs mit dem zusätzlichen Gas-Rücklauf her. In der Folge strömt Gas aus dem Gas-Zulauf ab, so dass sich der Regeldruck (p1 ) dem Steuerdruck (p2 ) angleicht. Auf diese Weise wird ein Druckausgleich geschaffen, der die Belastung der als Well- oder Faltenbalg ausgeführten (Haupt-)Dichtung der Ventilanordnung senkt, so dass auf Dauer eine sichere Medientrennung bewirkt wird.
  • Gemäß einer alternativen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Gasraum mit dem Gas-Rücklauf verbunden und der Druckmittel-Raum ist mit dem Druckmittel-Zulauf und/oder mit dem Druckmittel-Ablauf verbunden. In diesem Fall erfolgt die Anordnung des Druckdifferenzbegrenzungsventils nicht im Hochdruckbereich der Ventilanordnung, sondern im Niederdruckbereich. Die Funktionsweise des Druckdifferenzbegrenzungsventils bleibt im Übrigen gleich. Die Verbindung des Druckmittelraums mit dem Druckmittel-Zulauf und/oder dem Druckmittel-Ablauf erfolgt bevorzugt mittelbar über mindestens eine Drossel, so dass das hydraulische Druckmittel dem Druckmittelraum gedrosselt zugeführt und/oder aus dem Druckmittelraum gedrosselt abgeführt wird.
  • Im Druckmittel-Ablauf, welcher der Entlastung des Steuerraums dient, ist vorzugsweise ein Druckmittel-Absteuerventil angeordnet. Mit Hilfe des Druckmittel-Absteuerventils kann der im Steuerraum herrschende Steuerdruck genau eingestellt werden.
  • Darüber hinaus wird ein Kraftstoffsystem zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit einem gasförmigen Kraftstoff, insbesondere mit Erdgas, umfassend eine erfindungsgemäße Ventilanordnung zur Gasdruckregelung in einem Gas-Rail vorgeschlagen, da hierin eine bevorzugte Anwendung der erfindungsgemäßen Ventilanordnung zu sehen ist.
  • Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:
    • 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Ventilanordnung gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform,
    • 2 einen schematischen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Ventilanordnung gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform,
    • 3 einen schematischen Längsschnitt durch eine erste bevorzugte Ausführungsform eines Druckdifferenzbegrenzungsventils für eine erfindungsgemäße Ventilanordnung,
    • 4 einen schematischen Längsschnitt durch eine zweite bevorzugte Ausführungsform eines Druckdifferenzbegrenzungsventils für eine erfindungsgemäße Ventilanordnung und
    • 5 einen schematischen Längsschnitt durch eine dritte bevorzugte Ausführungsform eines Druckdifferenzbegrenzungsventils für eine erfindungsgemäße Ventilanordnung.
  • Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
  • Der 1 ist eine Ventilanordnung 1 zur Gasdruckregelung in einem Gas-Rail 2 eines Kraftstoffsystems zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit einem gasförmigen Kraftstoff zu entnehmen. Bei dem gasförmigen Kraftstoff kann es sich insbesondere um Erdgas handeln. Die dargestellte Ventilanordnung 1 weist hierzu ein erstes Ventil 3 auf, über welches das Gas-Rail 2 mit einem Gas-Zulauf 4 verbindbar ist, sowie ein zweites Ventil 5, das der Verbindung des Gas-Rails 2 mit einem Gas-Rücklauf 6 dient. Durch wahlweise Öffnen und Schließen der Ventile 3, 5 kann der Gasdruck im Gas-Rail 2 angehoben oder gesenkt werden. Die beiden Ventile 3, 5 sind koaxial angeordnet und werden über einen ebenfalls koaxial angeordneten Steuerkolben 7 betätigt. Der Steuerkolben 7 begrenzt einen Steuerraum 8, der über einen Druckmittel-Zulauf 9 mit integrierter Zulaufdrossel 17 mit einem hydraulischen Druckmittel, beispielsweise mit Dieselkraftstoff, beaufschlagbar ist. Über ein Druckmittel-Absteuerventil 27 ist der Steuerraum 8 mit einem Druckmittel-Ablauf 10 verbindbar.
  • Füllt sich der Steuerraum 8 mit hydraulischem Druckmittel, steigt der Druck im Steuerraum 8 an. Der Steuerkolben 7 wird dadurch stirnseitig von einer hydraulischen Druckkraft beaufschlagt, die eine Verschiebung des Steuerkolbens 7 entgegen der Federkraft einer Feder 28 in Richtung eines Ventilkolbens 29 bewirkt. Dies führt zum Schließen des zweiten Ventils 5. Der Steuerkolben 7 führt nunmehr den Ventilkolben 29 mit, bis dieser zur Anlage an einen Ventilstößel 30 gelangt und diesen entgegen der Federkraft einer Feder 31 aus einem Ventilsitz 32 hebt. Das erste Ventil 3 öffnet. Zum Schließen des ersten Ventils 3 wird der Steuerdruck im Steuerraum 8 gesenkt, so dass der Steuerkolben 7 über die Federkraft der Feder 28 in seine Ausgangslage zurückgestellt wird. Der Ventilkolben 29 folgt der Bewegung des Steuerkolbens 7, da er von der Federkraft einer Feder 33 beaufschlagt ist. Dabei löst sich der Ventilkolben 29 vom Ventilstößel 30, so dass die Feder 31 den Ventilstößel 30 in den Ventilsitz 32 zu ziehen vermag. Das erste Ventil 3 schließt. Die Bewegung des Ventilkolbens 29 wird durch einen anschlagbildenden Bund 34 begrenzt, so dass anschließend das zweite Ventil 5 wieder öffnet.
  • Um die Medien gasförmiger Kraftstoff und hydraulisches Druckmittel voneinander zu trennen, ist ein Dichtelement 11 vorgesehen, das vorliegend als metallischer Faltenbalg ausgeführt ist. Das Dichtelement 11 ist einerseits am Steuerkolben 7, andererseits gehäuseseitig befestigt, so dass das Dichtelement 11 einen Gasraum 12 von einem Druckmittelraum 13 trennt. Am Dichtelement liegt somit einerseits der im Gasraum 12 herrschende Druck p1 , andererseits der im Druckmittelraum 13 herrschende Druck p2 an. Da hohe Druckdifferenzen das Dichtelement 11 beschädigen können, gilt es Maßnahmen zu treffen, die derart hohe Druckdifferenzen verhindern. Die in der 1 dargestellte Ventilanordnung 1 weist hierzu ein Druckdifferenzbegrenzungsventil 14 auf, das im Niederdruckbereich der Ventilanordnung 1 angeordnet ist.
  • In der 2 ist eine erfindungsgemäße Ventilanordnung 1 zur Gasdruckreglung in einem Gas-Rail 2 mit einem Druckdifferenzbegrenzungsventil 14 dargestellt, das - im Unterschied zur 1 - im Hochdruckbereich der Ventilanordnung 1 angeordnet ist. Darüber hinaus weist das zweite Ventil 5 einen hülsenförmigen Ventilkolben 29 auf, der hin- und herbeweglich auf dem Steuerkolben 7 geführt ist. Die Betätigung des ersten Ventils 3 erfolgt mittels einer Hülse 35, die an ihrem dem ersten Ventil 3 zugewandten Ende ein Betätigungselement 36 zur Kontaktierung des Ventilstößels 30 des ersten Ventils 30 besitzt. Das erste Ventil 30 ist im Übrigen gleich dem ersten Ventil 30 der in der 1 dargestellten Ventilanordnung 1 ausgebildet.
  • Das Dichtelement 11 der in der 2 dargestellten Ventilanordnung 1 wird innenseitig vom einem Druck beaufschlagt, welcher dem Regeldruck entspricht. Außenseitig liegt der im Steuerraum herrschende Steuerdruck an. Ein Druckausgleich kann über das Druckdifferenzbegrenzungsventil 14 hergestellt werden, so dass das Dichtelement 11 keinen Schaden nimmt.
  • Das Druckdifferenzbegrenzungsventil 14 der Ventilanordnung 1 der 1 und/oder der Ventilanordnung 1 der 2 kann entsprechend den in den 3 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispielen ausgeführt sein.
  • Der 3 ist ein Druckdifferenzbegrenzungsventil 14 zu entnehmen, das nach Art einer Druckwaage ausgebildet ist. Es umfasst einen hin- und herbeweglichen Kolben 15, der als Stufenkolben ausgeführt ist und einerseits mit dem im Gasraum 12 herrschenden Druck p1 , andererseits von dem im Druckmittelraum 13 herrschenden Druck p2 beaufschlagt ist. Die auf den Kolben 15 wirkende Druckkraft wird dabei über die Durchmesser D1 und D2 bestimmt. Der Kolben 15 weist an seinem Ende, an dem der Druck p1 anliegt eine Dichtfläche 19 auf, die mit einem Ventilsitz 18 zusammenwirkt. Des Weiteren ist der Kolben 15 über die Federkraft einer Feder 20 gegen den Ventilsitz 18 vorgespannt. Eine weitere Feder 21 belastet den Kolben 15 in die entgegengesetzt Richtung, so dass der Kolben 15 weitgehend kraftausgeglichen ist. Da jedoch der Durchmesser D1 kleiner als der Durchmesser D2 ist, wirkt auf den Kolben 15 eine hydraulische Druckkraft, die den Kolben 15 gegen den Ventilsitz 18 drückt. Fällt im Fehlerfall der Druck p2 im Druckmittelraum 13 plötzlich ab, führen die am Kolben 15 anliegenden Druckkräfte dazu, dass der Kolben 15 vom Ventilsitz 18 abhebt und das Druckdifferenzbegrenzungsventil 14 öffnet. Bei geöffnetem Druckdifferenzbegrenzungsventil 14 ist eine Verbindung des Gasraum 12 mit dem zusätzlichen Gas-Rücklauf 16 hergestellt, so dass der Druck p1 im Gasraum 12 ebenfalls abfällt, bis sich ein Druckgleichgewicht eingestellt hat. Die Bewegung des Kolbens 15 wird dabei durch eine Drossel 23 gedämpft, die in einem Verbindungskanal 22 des Kolbens 15 ausgebildet ist.
  • Um eine Vermischung der Medien gasförmiger Kraftstoff und hydraulisches Druckmittel im Wege der Leckage über eine Führung des Kolbens 15 zu verhindern, weist auch das Druckdifferenzbegrenzungsventil 14 ein Dichtelement 24 auf, das vorliegend als Membran ausgeführt ist.
  • Der 4 ist eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines Druckdifferenzbegrenzungsventils 14 für eine erfindungsgemäße Ventilanordnung 1 zu entnehmen. Dieses unterscheidet sich von dem der 1 im Wesentlichen dadurch, dass anstelle der Membran ein Faltenbalg als Dichtelement 24 vorgesehen ist.
  • In der 5 ist darüber hinaus ein Druckdifferenzbegrenzungsventil 14 dargestellt, das einen Kolben 15 aufweist, der nur einfach gestuft ist und wiederum eine Membran als Dichtelement 24 aufweist. Mittels der Federkraft einer Feder 21 ist der Kolben 15 gegen die Membran vorgespannt. Über das Flächenverhältnis der Durchmesser D1 und D2 wird eine hydraulische Druckkraft bewirkt, die den Kolben 15 in Anlage mit dem ventilsitz 18 hält. Der Anschluss des Druckdifferenzbegrenzungsventils 14 an den Gasraum 12 ist hier seitlich abgeordnet, während der Anschluss an den zusätzlichen Gas-Rücklauf 16 koaxial zum Kolben 15 angeordnet ist.
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102016207743 A1 [0002]

Claims (10)

  1. Ventilanordnung (1) zur Gasdruckregelung in einem Gas-Rail (2) eines Kraftstoffsystems zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit einem gasförmigen Kraftstoff, insbesondere mit Erdgas, umfassend ein erstes Ventil (3) zur Verbindung des Gas-Rails (2) mit einem Gas-Zulauf (4), ein zweites Ventil (5) zur Verbindung des Gas-Rails (2) mit einem Gas-Rücklauf (6) sowie einen Steuerkolben (7) zur Betätigung der beiden Ventile (3, 5), wobei der Steuerkolben (7) einen Steuerraum (8) begrenzt, der über einen Druckmittel-Zulauf (9) mit einem hydraulischen Druckmittel beaufschlagbar und über einen Druckmittel-Ablauf (10) entlastbar ist, ferner umfassend ein als Well- oder Faltenbalg ausgeführtes Dichtelement (11), das zur Medientrennung zwischen einem Gasraum (12) und einem Druckmittelraum (13) angeordnet ist, gekennzeichnet durch ein Druckdifferenzbegrenzungsventil (14) mit einem hin- und herbeweglichen Kolben (15), der einerseits von einem im Gasraum (12) herrschenden Druck (p1), andererseits von einem im Druckmittelraum (13) herrschenden Druck (p2) beaufschlagt ist, und bei Überschreiten einer am Kolben (15) anliegenden vorgegebenen Druckdifferenz einen zusätzlichen Gas-Rücklauf (16) öffnet.
  2. Ventilanordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (15) zum Freigeben und Verschließen des zusätzlichen Gas-Rücklaufs (16) eine mit einem Ventilsitz (18) zusammenwirkende Dichtfläche (19) aufweist, die vorzugsweise an einer Stirnfläche des Kolbens (15) ausgebildet ist.
  3. Ventilanordnung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (15) als Stufenkolben und/oder mehrteilig ausgeführt ist.
  4. Ventilanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (15) von der Federkraft mindestens einer Feder (20, 21) beaufschlagt ist.
  5. Ventilanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Kolben (15) ein Verbindungskanal (22) ausgebildet ist, wobei vorzugsweise im Verbindungskanal (22) eine Drossel (23) ausgebildet ist.
  6. Ventilanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckdifferenzbegrenzungsventil (14) ein Dichtelement (24) umfasst, das vorzugsweise als Membran, Wellbalg oder Faltenbalg ausgeführt ist.
  7. Ventilanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasraum (12) mit dem Gas-Zulauf (4) verbunden ist und der Druckmittelraum (13) mit dem Steuerraum (8) verbunden ist.
  8. Ventilanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasraum (12) mit dem Gas-Rücklauf (6) verbunden ist und der Druckmittel-Raum (13), vorzugsweise mittelbar über mindestens eine Drossel (25, 26), mit dem Druckmittel-Zulauf (9) und/oder mit dem Druckmittel-Ablauf (10) verbunden ist.
  9. Ventilanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Entlastung des Steuerraums (8) ein Druckmittel-Absteuerventil (27) im Druckmittel-Ablauf (10) angeordnet ist.
  10. Kraftstoffsystem zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit einem gasförmigen Kraftstoff, insbesondere mit Erdgas, umfassend eine Ventilanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Gasdruckregelung in einem Gas-Rail (2).
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