DE10224695A1

DE10224695A1 - Rückschlagventil

Info

Publication number: DE10224695A1
Application number: DE2002124695
Authority: DE
Inventors: Thomas Wieland; Ulrich Mueller
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2002-06-04
Filing date: 2002-06-04
Publication date: 2003-12-18
Also published as: JP2004011909A; US20040069352A1

Abstract

Bei bekannten Rückschlagventilen werden Schwingungen und Druckpulsationen dadurch unterdrückt, daß der Schließkörper seine geöffnete Endposition erreicht und dort gedämpft wird. Vor dem Erreichen dieser Endposition kann der Schließkörper allerdings frei schwingen, so daß es zu Geräuschen und Druckpulsationen kommen kann. DOLLAR A Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird durch eine Verengung des den Schließkörper (7) umgebenden Innenraums (4) erreicht, daß der Schließkörper (7) bereits bei einer vergleichsweise geringen Fördermenge seine Endposition erreicht und dort gedämpft wird, so daß sich Schwingungen und damit Geräuschentwicklungen deutlich vermindern. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, daß der Querschnitt des Innenraums (4) sich in Öffnungsrichtung (15) des Schließkörpers (7) beispielsweise monoton verjüngt.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Rückschlagventil nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon ein Rückschlagventil aus der DE 195 07 321 C2 bekannt, bei dem der Strömungsquerschnitt in Öffnungsrichtung radial kontinuierlich vergrößert wird. Dies hat den Nachteil, daß der Schließkörper erst bei vergleichsweise höheren Fördermengen die geöffnete Endposition einnimmt und damit die Gefahr von Schwingungen und Geräuschen besteht. Außerdem besteht der Nachteil von höheren Druckverlusten bei bestimmten Betriebszuständen.

Es ist weiterhin ein Rückschlagventil aus der DE 40 29 909 C2 bekannt, bei dem der Innenraum des Gehäuses, der den Schließkörper enthält, als zylindrische Bohrung ausgeführt ist. Ein solches Rückschlagventil hat einen minimalen Druckverlust bei der geringsten Fördermenge, der anschließend mit steigender Fördermenge monoton ansteigt.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Rückschlagventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß auf einfache Art und Weise ein Rückschlagventil derart verbessert wird, daß die Geräuschentwicklung stark vermindert ist. Durch eine Verengung des Innenraums erreicht der Schließkörper bereits bei einer vergleichsweise zum Stand der Technik geringen Fördermenge seine Endposition, was Schwingungen und damit Geräuschentwicklung weiter vermindert. Als weiterer Vorteil ist anzusehen, daß der auftretende Druckverlust in Abhängigkeit vom Durchfluß ein durch die Auslegung der Ventilgeometrie veränderbares Minimum durchläuft, das nicht bei minimalem Durchfluß liegt und innerhalb bestimmter Grenzen an einen gewünschten Arbeitspunkt des Rückschlagventils gelegt werden kann. Durch Ausnutzung des minimalen Druckverlustes kann der Wirkungsgrad des Förderungssystems erhöht werden.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Rückschlagventils möglich.

Besonders vorteilhaft ist, wenn die Verjüngung des Innenraum-Querschnitts monoton erfolgt, da sich dies günstig auf den Druckverlust auswirkt.

Die Ausführung des Schließabschnittes als Kugel, Kugelabschnitt oder Kegelstumpf ist vorteilhaft, da diese Ausführungen sich beim Eintauchen in den Ventilsitz selbst zentrieren und daher eine sichere Abdichtung erfolgt. Vorteilhaft ist es ebenfalls, den Schließkörper als Kugel auszubilden, da Kugeln als Massenprodukt mit hoher Genauigkeit und in großen Stückzahlen preiswert zu fertigen sind.

Vorteilhaft ist auch, den Schließabschnitt für eine gute Dichtwirkung am Ventilsitz aus Gummi oder Kunststoff zu fertigen.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäß ausgebildeten Rückschlagventils im Schnitt, Fig. 2 eine Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels, Fig. 3 eine Schnittansicht entlang der Linie III-III in Fig. 2, Fig. 4 eine Ventilkennlinie, die den Hub h des Schließkörpers als Funktion des Volumenstroms ≙ darstellt und Fig. 5 eine zweite Ventilkennlinie, die den Gesamtdruckverlust ΔP des Rückschlagventils als Funktion des Volumenstroms ≙ zeigt.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Rückschlagventil. Dieses kann von einem Fluid nur in eine Strömungsrichtung durchströmt werden. Damit kann es beispielsweise in einer Kraftstoff-Zuführeinrichtung einer Brennkraftmaschine eingesetzt werden, die üblicherweise eine Kraftstoffpumpe enthält. Die Kraftstoffpumpe fördert Kraftstoff unter Druck zu der Brennkraftmaschine. Das Rückschlagventil wird für diese Anwendung zwischen Kraftstoffpumpe und der Brennkraftmaschine angeordnet und verhindert bei Abschaltung der Kraftstoffpumpe, daß Kraftstoff von der Brennkraftmaschine zur Kraftstoffpumpe zurückfließt. Der Kraftstoffdruck an der Brennkraftmaschine wird so aufrechterhalten.
Das Rückschlagventil hat ein Gehäuse 1. Dieses besitzt eine Eingangsöffnung 2 und eine Ausgangsöffnung 3, die mit einem Innenraum 4 in Verbindung stehen. Die Eingangsöffnung 2 führt zu einem Eingangskanal 5, der an seinem anderen Ende in einen beispielsweise kegelförmigen Ventilsitz 6 übergeht. Der Ventilsitz 6 befindet sich in einer ersten Stirnwand 16 des Innenraums 4, in dem ein Schließkörper 7 beweglich gelagert ist und der mit einem Ausgangskanal 14 verbunden ist, der zu der Ausgangsöffnung 3 führt. Der Querschnitt des Innenraums 4 verjüngt sich monoton ausgehend von der ersten Stirnwand 16 in Öffnungsrichtung 15 des Schließkörpers 7. Der Schließkörper 7 liegt im geschlossenen Zustand des Rückschlagventils am beispielsweise kegelförmigen Ventilsitz 6 an. Die Bewegung des Schließkörpers wird in Öffnungsrichtung 15 durch einen Anschlag 8 begrenzt. Der Schließkörper 7 besteht aus einem dem Ventilsitz 6 zugewandten Schließabschnitt 9, beispielsweise halbkugelförmig ausgebildet, und einem anschließenden zylindrischem Abschnitt 10. Der Schließabschnitt 9 wird dabei beispielsweise auch aus Gummi oder Kunststoff hergestellt. Der Durchmesser des zylindrischen Abschnitts 10 kann größer sein als der Durchmesser des Schließabschnitts, aber auch gleich oder kleiner.
An dem zylindrischen Abschnitt 10 ist ein Führungszapfen 11 ausgebildet, der in einer Führungsbohrung 12 des Gehäuses 1 geführt wird. Eine Druckfeder 13 liegt am zylindrischen Abschnitt 10 des Schließkörpers 7 an und drückt den Schließkörper 7 in Richtung Ventilsitz 6. Überschreitet der Kraftstoffdruck stromaufwärts des Ventilsitzes 6 einen vorbestimmten Wert, so hebt der Schließkörper 7 vom Ventilsitz 6 ab. Das Rückschlagventil öffnet und wird über den Eingangskanal 5, den Innenraum 4 und Ausgangskanal 14 von Kraftstoff durchströmt.
Unterschreitet der Kraftstoffdruck diesen vorbestimmten Wert, z. B. beim Abschalten der Kraftstoffpumpe, schließt das Rückschlagventil wieder und die Kraftstoffförderung stoppt.
Bei dem Rückschlagventil nach Fig. 2 sind die gegenüber dem Rückschlagventil nach Fig. 1 gleichbleibenden oder gleichwirkenden Teile durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Das Rückschlagventil nach Fig. 2 unterscheidet sich von dem Rückschlagventil nach Fig. 1 darin, daß der Schließkörper 7 als Kugel 17 ausgebildet ist, die von einer Druckfeder 13 in den Ventilsitz 6 gedrückt wird. Die Führung der Kugel 17 erfolgt durch mindestens drei über den Umfang des Innenraums 4 verteilte Rippen 18, die auch in Fig. 3 in einer Schnittansicht entlang der Linie III- III in Fig. 2 zu sehen sind und die in Öffnungsrichtung des Schließkörpers verlaufen.
Fig. 4 zeigt eine Kennlinie des Rückschlagventils, dargestellt mit dem Hub h auf der Ordinate und dem Volumenstrom ≙ auf der Abszisse. Die Kennlinie verläuft in einem Anfangsbereich 20 nahezu linear, geht anschließend aber in einen exponentiellen Bereich 21 über, in dem eine kleine Änderung des Volumenstroms ≙ einen großen Hub h des Schließkörpers 7 bewirkt. Anschließend geht die Kennlinie in einen waagerechten Bereich 22 über, da der Zylinderabschnitt 10 am Anschlag 8 anliegt.
Fig. 5 zeigt eine Kennlinie des erfindungsgemäßen Rückschlagventils, dargestellt mit dem Gesamtdruckverlust ΔP auf der Ordinate und dem Volumenstrom ≙ auf der Abszisse. Der Gesamtdruckverlust des Rückschlagventils setzt sich hauptsächlich aus dem Druckverlust an der Querschnittsverengung am Ventilsitz 6 und dem Druckverlust an der Verengung zwischen Umfang des Innenraums 4 und dem Schließkörper 7, 17 bzw. dem Zylinderabschnitt 10 zusammen.
Durch die Verjüngung des Innenraum-Querschnitts wird erreicht, daß der Schließkörper 7, 17 schon bei vergleichsweise geringer strömender Fluidmenge weit öffnet und der Druckverlust am Ventilsitz 6 dadurch stark sinkt. Das Ansteigen des Druckverlustes am Schließkörper 7, 17 ist dagegen geringer, so daß die Gesamtdruckverlust-Kennlinie 23 ein stark ausgeprägtes Druckverlust-Minimum 24 zeigt.

Claims

1. Rückschlagventil bestehend aus einem Gehäuse mit einer Eingangsöffnung und einer Ausgangsöffnung, in dem ein Innenraum ausgebildet ist, an dessen Eingangsseite ein Ventilsitz vorgesehen ist und in dem ein Schließkörper beweglich gelagert ist, dessen Bewegung durch einen Anschlag begrenzt ist und an dem eine in Schließrichtung des Rückschlagventils wirkende Ventilfeder angreift, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Querschnitt des den Schließkörper (7, 17) umgebenden Innenraums (4) in Öffnungsrichtung (15) des Rückschlagventils verjüngt.

2. Rückschlagventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Querschnitt des Innenraums (4) monoton verjüngt.

3. Rückschlagventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich Querschnitt des Innenraums (4) stufenförmig verjüngt.

4. Rückschlagventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließkörper (7) aus einem dem Ventilsitz (6) zugewandten Schließabschnitt (9) und aus einem sich stromab anschließenden zylindrischen Abschnitt (10) besteht.

5. Rückschlagventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließkörper als Kugel (17) ausgebildet ist.

6. Rückschlagventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließabschnitt (9) als Kugelabschnitt ausgebildet ist.

7. Rückschlagventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließabschnitt (9) als Kegelstumpf ausgebildet ist.

8. Rückschlagventil nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließabschnitt (9) aus Gummi oder Kunststoff hergestellt ist.

9. Rückschlagventil nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (6) kegelförmig ausgebildet ist.