DE1172091B

DE1172091B - Overpressure valve for fluids with variable viscosity

Info

Publication number: DE1172091B
Application number: DEC24569A
Authority: DE
Original assignee: CAV Ltd
Current assignee: CAV Ltd
Priority date: 1961-07-08
Filing date: 1961-07-08
Publication date: 1964-06-11

Description

Überdruckventil für Flüs*keiten veränderlicher Viskosität Die Erfindung bezieht sich auf ein überdruckventil für Flüssigkeiten veränderlicher Viskosität, beispielsweise öl oder Dieselkraftstoff, zur Konstanthaltung des auf der Druckseite des Ventiles herrschendes Druckes unabhängig von Viskositätsschwankungen der Flüssigkeiten.Pressure relief valve for fluids of variable viscosity The invention relates to a pressure relief valve for fluids of variable viscosity, for example oil or diesel fuel, to keep the pressure on the pressure side of the valve constant regardless of viscosity fluctuations in the fluids.

Es ist seit langem bekannt, in Drucksystemen zur Konstanthaltung des Druckes überdruck- bzw. überströmventile einzubauen. Diese Ventile sprechen bei Erreichen eines bestimmten einstellbaren Druckes an und verhindern so eine unzulässige Erhöhung desselben. Die Wirkung der Ventile wird allerdings durch die Viskosität der Flüssigkeit dahingehend beeinflußt, daß bei hohen Viskositätsgraden höhere Drücke im Drucksystem entstehen können, weil in diesem Falle der hohe Durchflußwiderstand durch dasVentil einenDruckabbau auf den voreingestellten öffnungsdruck des Ventils nicht erlaubt. Der konstant zu haltende Druck wird also bei diesen Ventilen in störender Weise von der Viskosität der in dem Drucksystem vorhandenen Flüssigkeit beeinflußt.It has long been known to use in printing systems to keep the Pressure overpressure or overflow valves. These valves speak for themselves Reaching a certain adjustable pressure and thus prevent an impermissible Increase of the same. The effect of the valves, however, is determined by the viscosity of the liquid to the effect that higher pressures at high viscosity grades can arise in the pressure system, because in this case the high flow resistance through the valve, a pressure reduction to the preset opening pressure of the valve not allowed. The pressure to be kept constant is therefore more disruptive with these valves Way influenced by the viscosity of the fluid present in the printing system.

Dieser Einfluß der Viskosität wird erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß das Drosselorgan, z. B. ein Rohrschieber mit radialen Steueröffnungen, von einem in Schließrichtung federbelasteten Stufenkolben bewegt wird, dessen Schulter mit dem Gehäuse einen Ringraum einschließt, der in Strömungsrichtung hinter dem vom Kolben bewegten Drosselorgan liegt, und daß der Ringraum durch eine Drosselstelle unveränderlichen Querschnitts mit der Abflußseite verbunden ist.According to the invention, this influence of viscosity is avoided by that the throttle member, for. B. a pipe valve with radial control openings, from one is moved in the closing direction spring-loaded stepped piston, the shoulder with the housing encloses an annular space, which in the flow direction behind the from Piston moving throttle body is, and that the annular space through a throttle point invariable cross-section is connected to the discharge side.

Bei einem solchen erfindungsgemäßen überdruckventil wird der Stufenkolben von der Druckseite her auf der Seite des kleineren Durchmessers beaufschlagt und gibt bei Erreichen eines vorher festzulegenden Druckes die radialen Steueröffnungen in dem Rohrschieber zu dem durch die Schulter des Stufenkolbens mit dem Gehäuse gebildeten Ringraum frei. Dadurch erhält die Flüssigkeit Zutritt zu dem Ringraum, aus dem sie über die feste DrosseIstelle abfließen kann. Der durch die Viskosität bestimmte Durchflußwiderstand an der Drosselstelle unveränderlichen Querschnitts wirkt dann als Druck auf die Schulter des Stufenkolbens, wodurch der als Drosselorgan wirkende Rohrschieber gegen die Kraft der Feder verschoben wird, so daß ein größerer Durchtrittsquerschnitt des Drosselorgans freigegeben wird. Bei niederen Viskositätsgraden ist der Durchflußwiderstand an der festen Drosselstelle klein und dadurch auch der Durchtrittsquerschnitt des Drosselorgans. Bei hohen Viskositätsgraden wird sich der Durchtrittsquerschnitt des Drosselorgans entsprechend der kleineren Durchflußmenge vergrößern. Der Druck auf der Druckseite des Ventils wird daher nahezu unabhängig von der Viskosität der Flüssigkeit konstant gehalten.In such a pressure relief valve according to the invention, the stepped piston acted upon from the pressure side on the side of the smaller diameter and opens the radial control openings when a previously determined pressure is reached in the tubular slide to the one through the shoulder of the stepped piston with the housing formed annulus free. This gives the liquid access to the annulus, from which it can flow through the fixed throttle point. The one through the viscosity certain flow resistance at the throttle point of invariable cross-section then acts as pressure on the shoulder of the stepped piston, which acts as a throttle body acting pipe slide is moved against the force of the spring, so that a larger Passage cross-section of the throttle member is released. At low viscosity grades the flow resistance at the fixed throttle point is small and therefore also the Passage cross-section of the throttle body. At high viscosity grades it will the passage cross-section of the throttle member corresponding to the smaller flow rate enlarge. The pressure on the pressure side of the valve is therefore almost independent kept constant by the viscosity of the liquid.

Als zweckmäßig erweist es sich, daß die Drosselstelle unveränderlichen Querschnitts durch einen Spalt zwischen dem Stufenkolben und seiner Führung gebildet wird. Diese Ausführung des überdruckventils ist fertigungstechnisch besonders einfach und insbesondere für gereinigte Flüssigkeiten verwendbar.It proves to be expedient that the throttle point cannot be changed Cross-section formed by a gap between the stepped piston and its guide will. This embodiment of the pressure relief valve is particularly simple in terms of production technology and especially useful for purified liquids.

Bei verunreinigten Flüssigkeiten kann es vorteilhaft sein, daß die feste Drosselstelle durch eine Längsnut auf der Außenseite des Stufenkolbens oder durch eine Längsnut auf der Innenseite der Führung des Stufenkolbens gebildet wird. Die Längsnut kann hierbei parallel zur Längsachse des Kolbens angeordnet sein oder schräglaufend den durch die Schulter des Stufenkolbens mit dem Gehäuse gebildeten Ringraum mit der Abflußseite verbinden. Die Länge des dadurch gebildeten Kanals in Verbindung mit dessen Querschnitt läßt eine feinfühlige Bestimmung der Durchflußmenge zu.In the case of contaminated liquids, it can be advantageous that the fixed throttle point through a longitudinal groove on the outside of the stepped piston or is formed by a longitudinal groove on the inside of the guide of the stepped piston. The longitudinal groove can be arranged parallel to the longitudinal axis of the piston or inclined that formed by the shoulder of the stepped piston with the housing Connect the annulus to the discharge side. The length of the channel this creates in connection with its cross-section allows a sensitive determination of the flow rate to.

In der Zeichnung ist in Form eines schematischen Längsschnittes ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt.In the drawing is in the form of a schematic longitudinal section Embodiment of the subject invention shown.

In einem Gehäuse 1 ist ein abgesetzter Zylinderraum 2 vorgesehen, dessen im Durchmesser kleineres Ende 3 mit der Druckleitung (in der Zeichnung nicht dargestellt) in Verbindung steht. Das im Durchmesser größere Ende des Zylinderraumes ist über eine Leitung 4 mit dem Abfluß verbunden. Im abgesetzten Zylinderraum 2 ist ein entsprechend abgesetzter Kolben 5 axial verschiebbar. In dem Kolbenteil kleineren Durchmessers ist eine Axialbohrung 6 vorgesehen, in die die Flüssigkeit aus der Druckleitung eintreten kann, die durch die Wirkung des Überdruckventils zur Abflußseite geleitet werden soll. In der Zylinderbohrung größeren Durchmessers 2 ist eine Druckfeder 7 angeordnet, die auf den größeren Kolbenteil drückt. In der Nähe des übergangs zwischen den Kolbenteilen kleineren und größeren Durchmessers ist im ersteren eine Radialbohrung8 vorgesehen, die mit der Axialbohrung6 in Verbindung steht und durch die die Flüssigkeit in den größeren Zylinderraum in mehr oder minder großer Menge eintreten kann, je nachdem, welche axiale Stellung der abgesetzte Kolben 5 einnimmt. Bei fehlendem oder sehr kleinem Druck in der Druckleitung drückt die Druckfeder 7 den Kolben in eine Stellung, in der die kadialbohrung 8 durch die Wand des Zylinderraumes kleineren Durchmessers abgeschlossen ist.In a housing 1 , a stepped cylinder chamber 2 is provided, the end 3 of which is smaller in diameter with the pressure line (not shown in the drawing) in connection. The larger diameter end of the cylinder space is connected to the drain via a line 4. In the offset cylinder space 2, a correspondingly offset piston 5 is axially displaceable. In the piston part of smaller diameter, an axial bore 6 is provided, into which the liquid can enter from the pressure line, which is to be conducted to the discharge side by the action of the pressure relief valve. In the larger diameter cylinder bore 2, a compression spring 7 is arranged, which presses on the larger piston part. In the vicinity of the transition between the piston parts of smaller and larger diameter, a radial bore 8 is provided in the former, which is in communication with the axial bore 6 and through which the liquid can enter the larger cylinder space in more or less large quantities, depending on the axial position the remote piston 5 occupies. If there is no or very little pressure in the pressure line, the compression spring 7 pushes the piston into a position in which the radial bore 8 is closed by the wall of the smaller diameter cylinder space.

Zwischen dem Kolbenteil größeren Durchmessers und dem zugehörigen Zylinderraum ist ein ausreichend bemessenes radiales Spiel 9 vorhanden, so daß die zur Abflußseh zurückzuleitende Flüssigkeit zwischen Kolben und Zylinderwand hindurchtreten kann. Die Länge des Kolbenteils größeren Durchmessers ist so bemessen, daß der zugehörige Durchtrittsspalt dem Durchfluß des Kraftstoffes einen ausreichenden Durchflußwiderstand entgegensetzt, wodurch ein von der jeweiligen Viskosität des Kraftstoffes abhängiger Durchflußwiderstand erzeugt wird. A sufficiently dimensioned radial clearance 9 is present between the piston part of larger diameter and the associated cylinder space, so that the liquid to be returned to the drain can pass between the piston and the cylinder wall. The length of the piston part of larger diameter is dimensioned so that the associated passage gap opposes the flow of the fuel with sufficient flow resistance, whereby a flow resistance dependent on the respective viscosity of the fuel is generated.

Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Oberdruckventils soll bei seiner Verwendung in Verbindung mit einer Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen erläutert werden. Einer solchen Kraftstoffeinspritzpumpe ist eine Kraftstofförderpumpe vorgeschaltet, die je nach der Drehzahl, aber auch abhängig von der Viskosität des zur Verwendung kommenden Kraftstoffes, beispielsweise Dieselöl, eine bestimmte Menge Kraftstoff mit einem bestimmten Druck an die Kraftstoffeinspritzpumpe liefert. Die Viskositätsänderung des verwendeten Kraftstoffes kann daher rühren, daß Dieselöle verschiedener Provenienz verwendet werden, oder daher, daß sich die Viskosität eines bestimmten Dieselkraftstoffes mit der Temperatur beträchtlich ändert. Diese Druck- und Mengenänderung auszuschalten, ist Aufgabe des erfindungsgemäßen überdruckventils. Hierbei ist die Druckseite des Ventils, also der Zylinderraum mit dem kleineren Durchmesser 3, mit der Druckleitung der Kraftstofförderpumpe und die Abflußseite des überdruckventils mit der Eintrittsseite der Kraftstofffürderpumpe verbunden. Der wirksame Durchflußquerschnitt für den Kraftstoff durch die Radialbohrung 8 und dementsprechend die zum Förderpumpeneintritt zurückfließende Kraftstoffmenge ändert sich mit der Druckänderung in der Kraftstoffdruckleitung, da das Maß der Verschiebung des Kolb-2ns bei einer solchen Druckänderung vom Anstieg der Federkraft der Druckfeder 7 abhängig ist. Die Radialbohrung8 bleibt also geschlossen, bis ein bestimmter Minimaldruck erreicht ist. Ist dieser Druck erreicht, ist also der Stufenkolben gegen die Belastung der Feder so weit verschoben, daß die radiale Steueröffnung 8 den Weg der Flüssigkeit in den durch die Schulter des Stufenkolbens mit dem Gehäuse gebildeten Ringraum freigibt, erfolgt eine weitere Vergrößerung des Durchtrittsquerschnittes durch die Vergrößerung der wirksamen Kolbenfläche.The mode of operation of the pressure relief valve according to the invention will be explained when it is used in connection with a fuel injection pump for internal combustion engines. Such a fuel injection pump is preceded by a fuel feed pump which, depending on the speed, but also depending on the viscosity of the fuel used, for example diesel oil, delivers a certain amount of fuel to the fuel injection pump at a certain pressure. The change in viscosity of the fuel used may be due to the fact that diesel oils of different origins are used, or because the viscosity of a particular diesel fuel changes considerably with temperature. Switching off this change in pressure and quantity is the task of the pressure relief valve according to the invention. Here, the pressure side of the valve, ie the cylinder chamber with the smaller diameter 3, is connected to the pressure line of the fuel feed pump and the discharge side of the pressure relief valve is connected to the inlet side of the fuel feed pump. The effective flow cross-section for the fuel through the radial bore 8 and, accordingly, the amount of fuel flowing back to the feed pump inlet changes with the pressure change in the fuel pressure line, since the amount of displacement of the piston 2ns with such a pressure change depends on the increase in the spring force of the compression spring 7. The radial bore 8 thus remains closed until a certain minimum pressure is reached. If this pressure is reached, so the stepped piston is moved against the load of the spring so far that the radial control opening 8 releases the path of the liquid into the annular space formed by the shoulder of the stepped piston with the housing, a further enlargement of the passage cross-section takes place through the enlargement the effective piston area.

Bei großer Viskosität des Kraftstoffes ist auch der Durchflußwiderstand durch den Ringspalt 9 entsprechend groß, und infolgedessen wirkt ein erhöhter Druck auf die Stimfläche des größeren Kolbenteils, was wiederum zur Folge hat, daß der Kolben 5 gegen die Kraft der Feder 7 noch weiter axial verschoben wird und damit der Durchtrittsquerschnitt der Radialbohrung 8 weiter vergrößert wird. Bei kleinerer Viskosität wird dementsprechend der Durchtrittsquerschnitt der Radialbohrung 8 und damit die Rückflußmenge kleiner sein. Auf diese Weise gelingt es, das Durchfluß-Druck-Gesetz in der Kraftstoffdruckleitung weitgehend unabhängig von den Viskositätsänderungen zu machen.With a high viscosity of the fuel, the flow resistance through the annular gap 9 is correspondingly high, and as a result an increased pressure acts on the end face of the larger piston part, which in turn has the consequence that the piston 5 is displaced further axially against the force of the spring 7 and thus the passage cross section of the radial bore 8 is further enlarged. In the case of a lower viscosity, the passage cross section of the radial bore 8 and thus the amount of reflux will accordingly be smaller. In this way it is possible to make the flow-pressure law in the fuel pressure line largely independent of the changes in viscosity.

Selbstverständlich ist der Erfindungsgegenstand nicht auf die vorstehend beschriebene Anwendung im Rahmen einer bestimmten Kraftstoffeinspritzpumpe beschränkt, sondern kann in gleicher Weise auch für andere Pumpen oder auch ganz allgemein für andere Zwecke verwendet werden, wo die Forderung gestellt ist, daß das Oberdruckventil Viskositätsänderungen der geförderten Flüssigkeit wenigstens teilweise ausgleichen soll.Of course, the subject matter of the invention is not limited to the above the described application is limited in the context of a specific fuel injection pump, but can also be used in the same way for other pumps or in general for other purposes where the requirement is that the pressure relief valve At least partially compensate for changes in the viscosity of the pumped liquid target.

Claims

Claims: 1. Pressure relief valve for liquids of variable viscosity, such as oil or diesel fuel, to keep the pressure on the pressure side of the valve constant regardless of viscosity fluctuations in the liquids, characterized in that the throttle element z. B. a tubular slide valve with radial control openings is moved in a known manner by a stepped piston (5) spring-loaded in the closing direction, the shoulder of which in a known manner with the housing (1) encloses an annular space which is moved in the direction of flow behind the piston Throttle body is and is connected in a known manner by a throttle point (9) with the outflow side (4).

2. Overpressure valve according to claim 1, characterized in that the throttle point (9) of invariable cross-section is formed in a manner known per se by a gap between the stepped piston (5) and its guide (1) . 3. Pressure relief valve according to claim 1, characterized in that the throttle point of invariable cross section is formed by a longitudinal groove on the outside of the stepped piston (5) . 4. Pressure relief valve according to claim 1, characterized in that the throttle point of invariable cross section is formed by a longitudinal groove on the inside of the guide of the stepped piston (5) . Considered publications: German Patent Specifications No. 701 817, 757 563.