DE1450606C - Konzentrisches Saug- und Druckventil - Google Patents

Description

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Die Erfindung geht aus von einem konzentrischen eines angeschlossenen Rohrstückes, während die ein-

Saug- und Druckventil für Hochdruckkompressoren zelnen Druckkanäle des Ventilkörpers in einen Ring-

und -pumpen mit in einem in das Ventilgehäuse ein- kanal zwischen dem Ventilkörper und dem anschlie-

gesetzten, mittleren Ventilkörper schräg verlaufenden ßenden Rohrstück einerseits und den Wänden der

Einströmkanälen und einem mittleren Abströmkanal, 5 Bohrung des Verdichterzylinders andererseits mün-

wobei das Saugventilverschlußteil und das Druck- den. Die Saugleitung ist axial an den Ventilkörper

ventilverschlußteil dichtend an den beiden Enden des angeschlossen und von dem an den Ventilkörper sich

mittleren Ventilkörpers anliegen. anschließenden Raum der Druckleitung umgeben.

Es ist bereits eine Brennstoffeinspritzpumpe für Der Hubfänger der Saugventilverschlußplatte ist mit

Brennkraftmaschinen bekannt, bei der in eine Boh- io einer zentrisch angeordneten Schraube am Ventil-

rung des Pumpenkörpers 1 ein mittlerer Ventilkörper körper befestigt, so daß der Ventilkörper mit der

eingesetzt ist, an dessen beiden Enden das Saug- Saugventilverschlußplatte und ihrem Hubfänger eine

ventilverschlußteil und das Druckventilverschlußteil leicht herausziehbare Einheit bildet. Die Nachrech-

dichtend anliegen. In dem Ventilkörper verlaufen die nung ergibt hohe Wechselbeanspruchungen im Ge-

Saugkanäle schräg von außen zum Saugventil, wäh- 15 windekernquerschnitt, so daß auch diese bekannte

rend sich der Druckkanal axial erstreckt. konzentrische Ventilanordnung für extrem hohe

Die Ventilverschlußteile haben einen T-förmigen Drücke nicht brauchbar ist. Ferner weist die Nach-

Axialschnitt und sind axial durchbohrt. Die durch- rechnung sehr hohe Druckverluste des strömenden

bohrten Schäfte beider Ventilverschlußteile liegen Gases auf, die einem wirtschaftlichen Betrieb bei

dichtend und gleitbar in einer zentralen Bohrung des ao extrem hohen Drücken entgegenstehen,

mittleren Ventilkörpers. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde,

Diese Gestalt und Anordnung der Ventilverschluß- ein schnell ein- und ausbaubares konzentrisches Saugteile hat zur Folge, daß die dem ringförmigen Saug- und Druckventil für Hochdruckkompressoren und raum zugekehrte Außenseite des Führungsschaftes -pumpen zu schaffen, bei dem die im hohen Druckdes Saugventilverschlußteils kurz vor dem Übergang as bereich von ζ. Β. mehreren 1000 Atmosphären beim in die tellerförmige Abschlußplatte auch während des Ansaugen und Verdichten in den Konstruktions-Druckhubes des Kolbens unter der Einwirkung des elementen auftretenden Wechselbeanspruchungen in Ansaugdruckes steht. Bei geschlossenem Saugventil für die Werkstoffe unschädlichen Grenzen gehalten übernimmt der Führungsschaft des Saugventil- werden.

verschlußteils die Abdichtung zwischen der unter 30 Zur Lösung der Erfindungsaufgabe schlägt die

Verdichtungsdruck stehenden Führungsbohrung des Erfindung vor, daß bei einem solchen konzentrischen

Ventilkörpers und dem unter Saugdruck stehenden Saug- und Druckventil in die den mittleren Abström-

Ringraum innerhalb des Ventilkörpers. Dies erfor- kanal bildende Bohrung des mittleren Ventilkörpers

dert, daß der Führungsschaft des Saugventilverschluß- ein mit mindestens einer Durchlaßbohrung für das

teils wie ein Steuerschieber unter Wahrung der Längs- 35 unter Druck stehende Medium versehenes Verbin-

beweglichkeit in die zentrale Führungsbohrung des dungselement eingesetzt ist, das mit dem Hubfänger

Ventilkörpers abdichtend eingesetzt werden muß, des Saugventils unlösbar verbunden ist.

was an die Fertigungsgenauigkeit sehr hohe Anforde- Bei dem Saug- und Druckventil nach der Erfin-

rungen stellt. - dung sind spannungserhöhende Querschnittswechsel

Wie eine rechnerische Untersuchung ergibt, treten 40 an dem den wechselnden Drücken ausgesetzten Teil

im Führungsschaft des Saugventilverschlußteils hohe des Ventilkörpers vermieden. Außerdem kann das

Wechselbeanspruchungen auf, die die Verwendung Ventil nach Lösen eines am Zylinderkopf angebrach-

der Brennstoffeinspritzpumpe für extrem hohe Druck- ten Deckels oder einer Verschlußschraube ohne wei-

unterschiede ausschließen. Eine entsprechende rech- tere Demontagearbeiten in kürzester Zeit in den

nerische Untersuchung zeigt, daß bei dem Saug- und 45 Kompressor oder Pumpe ein- bzw. ausgebaut werden.

Druckventil nach der Erfindung auch bei den hoch- Nachstehend sind die in der Zeichnung därgestell-

sten Drücken und Druckdifferenzen keine Gefähr- ten Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes

dung durch Wechselbeanspruchungen besteht, da beschrieben.

sämtliche der Saugventilführung und der Hubfänger- In der Zeichnung zeigen in schematischen Längsbefestigung dienenden Teile am zentral eingesetzten 50 schnitten

Verbindungselement so angebracht sind, daß diese F i g. 1 ein konzentrisches Saug- und Druckventil

sowohl beim Ansaugen als auch beim Verdichten all- gemäß der Erfindung mit einer ersten Ausführungs-

seitig unter dem jeweiligen Druck stehen, wodurch form des Verbindungselementes, bei der dieses als

das Auftreten von Wechselbeanspruchuiigen an diesen Schraubhülse ausgebildet ist,

Teilen gänzlich ausgeschaltet ist. Auch dürfte bei 55 Fig. 2 eine gegenüber Fig. 1 etwas abgeänderte

extrem hohen Druckunterschieden die Dichtwirkung Schraubhülse,

des Führungsschaftes des Saugventilverschlußteils der F i g. 3 eine der F i g. 1 entsprechende Darstellung bekannten Einspritzpumpe nicht mehr ausreichend mit als Schaftglied ausgebildetem Verbindungssein, element,

Bei einem bekannten, konzentrisch angeordneten 60 Fig. 4 ein Verbindungselement mit kreuzförmigem

Saug-und Druckventil für Hochdruckkolbenverdich- Querschnitt und

ter liegen die Saugventilverschlußplatte mit ihrem Fig. 5 das konzentrische Saug- und Druckventil

Hubfänger und die Druckventilverschlußplatte mit mit einer gegenüber Fig. 1 etwas geänderten Aus-

ihrem Hubfänger in verschiedenen Höhen auf der führungsform eines als Schraubhülse ausgebildeten

gleichen Seite des in einer Bohrung des Verdichter- 65 Verbindungselementes.

Zylinders untergebrachten Ventilkörpers an diesem Gemäß Fig. 1, 3 und 5 weist das konzentrische

an. Die einzelnen Saugkanäle des Ventilkörpers ver- Saug- und Druckventil ein Ventilgehäuse 9 mit einer

einigen sich zu einem zentral gelegenen Saugkanal zylindrischen Bohrung Il auf, in die der mittlere

Ventilkörper 2 eingesetzt ist. Das Ventilgehäuse 9 kann durch den Zylinderkopf der Hochdruckpumpe oder des Kompressors gebildet sein. Der mittlere Ventilkörper 2 ist mit von seinem Umfang ausgehenden Einströmkanälen 30 versehen, die zu der dem ringförmigen Verschlußstück 5 des Saugventils gegenüberliegenden Stirnfläche des Ventilkörpers hin schräg verlaufen und um eine mittlere Bohrung 31 herum angeordnet sind, die zum Durchlaß des abströmenden Mediums beim Druckhub dient. Im Bereich der Ausgangsstellen der Schrägkanäle 30 am Umfang des mittleren Ventilkörpers 2 ist zwischen diesem und dem Gehäuse 2 ein ringförmiger Raum 7 für den Zulaß des Mediums angeordnet. Die mittlere Bohrung 31 des Ventilkörpers führt zu dem Verschlußstück 16 des Druckventils, dessen Ventilraum über radiale Bohrungen 17 mit einem Ringraum 8 verbunden ist, aus dem das Medium abströmt. Zwischen den Ringräumen 7 und 8, die unter Saug- bzw. Verdichtungsdruck stehen, ist der mittlere Ventilkörper 2 gegenüber dem Gehäuse 9 durch eine Ringdichtung 10 an sich bekannter Art abgedichtet. Die zylindrische Bohrung 11 zwischen den ringförmigen Räumen 7, 8 dient dabei zur Zentrierung des mittleren Ventilkörpers in seiner richtigen Mittellage. An dem Saugventil, ist ein Hubfänger 3 angeordnet.
Gemäß der Erfindung ist in die mittlere Bohrung

31 des Ventilkörpers 2 ein das Durchströmen des Mediums zulassendes Element 1 eingesetzt, das bei der Ausführungsform nach Fig. 1 als hohl gebohrte Schraubhülse ausgebildet ist. Die Hülse ist mit einer glatten Innenfläche versehen und am druckseitigen Ende 12 zur Erzielung günstiger Strömungsverhältnisse gut ausgerundet. An diesem Ende weist die Schraubhülse ferner einen äußeren Bund 13 auf, der in eine entsprechende Bohrung des mittleren Ventilkörpers 2 eingreift und sich mit seiner Anschlagfläche

32 an den Ventilkörper anlegt. An der Seite des ringförmigen Saugventilverschlußstückes, dessen Dichtfläche in der Ebene der durch die Stirnfläche des Ventükörpers gebildeten Auflagefläche liegt, steht die Schraubhülse 1 um die Länge des Hubfängers 3 einschließlich des Führungsringes 4 vor. Am äußersten Ende ist sie mit einem Außengewinde 14 versehen, auf das der Hubfänger 3 beim Überstreifen des Führungsringes 4 und Einsetzen des ringförmigen Saugventil-Verschlußstückes 5 fest aufgeschraubt wird. Hierdurch werden der mittlere Ventilkörper 2 sowie das Saugventil einschließlich Hubfänger 3 zu einer gemeinsam ein- und ausbaufähigen Einheit zusammengefaßt. Die Eintrittsöffnung 15 der Schraubhülse 1 ist am gewindeseitigen Ende ebenfalls zur Erzielung günstiger Strömungsverhältnisse gut ausgerundet. Die Schraubhülse 1 dient somit zugleich als zentral angeordnetes Verbindungselement und als Durchlaßkanal vom Hubraum zu dem über dem Druckventil-Verschlußstück 16 liegenden, unter dem Verdichtungsdruck stehenden Ventilraum im mittleren Ventilkörper, von dem aus das Medium durch die radial angeordneten, schräg oder gerade verlaufenden Bohrungen 17 in den ringförmigen Druckraum 8 strömt. Das Gehäuse 9 bzw. der dieses bildende Zylinderkopf ist an der Seite des Druckventils durch einen Deckel 6 abgeschlossen.

Im Sinne der Erfindung liegt es auch, am druckventilseitigen Ende der Schraubhülse 1 zur Verbesserung der Strömungsverhältnisse eine allmähliche Erweiterung des Austrittsquerschnittes erfolgen zu lassen. Diese kann entsprechend F i g. 2 in Form eines. Diffusors 18 ausgebildet sein, der vor dem plattenförmigen Druckventil-Verschlußstück 16 in die Abrundung 12 der Austrittsöffnung übergeht.
Fig. 5 zeigt eine weitere Möglichkeit der Ausbildung des Verbindungselementes 1 als Schraubhülse. Hierbei ist am äußeren Umfang der Schraubhülse^ zwischen der im mittleren Ventilkörper 2 angebrachten Auflagefläche des Bundes 13 und dem saugseitigen Ende durch Eindrehung ein Ringraum 24 zwischen der Schraubhülse 1 und der Bohrung des Ventükörpers 2 gebildet, wodurch der Übergang der im strömenden Medi ι enthaltenen Verdichtungswärme auf den Ventilkörper 2 mit den schrägen Boh- rungen verringert und die Aufheizung des zuströmenden Gases verhindert wird, was die Förderleistung des Kompressors günstig beeinflußt.

In F i g. 3 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der das Verbindungsglied 1 einen Mittelschaft 19 aufweist. Hierbei sind an beiden Enden des Schaftes 19 Zentrierbunde 20 und 21 angeordnet, von denen der dem Druckventil zugewendete Bund 21 einen etwas größeren Durchmesser erhält als der Bund 20 an der Seite des Saugventils und somit ebenso als Haltebund

as für die zusammengesetzte Einheit dienen kann wie der Bund 13 der Ausführungsform nach F i g. 1 und 3. Der Bund 20 am Saugventil ist mit einem Gewinde 14 zur Aufnahme des Hubfängers 3 versehen. Wenn dieser auf das Gewinde 14 aufgeschraubt wird, nachdem der Führungsring 4 und das ringförmige Verschlußstück 5 des Saugventils auf den Bund 20 aufgeschoben worden sind, so wird wiederum aus dem Ventilkörper 2, dem Saugventil und dessen Hubfänger 3 eine Einheit gebüdet, die bei abgenomme- nem Deckel 6 und herausgenommenem Druckventil gemeinsam aus dem Gehäuse 9 durch die zylindrischi Bohrung des Gehäuses hindurch herausgenommer bzw. eingesetzt werden kann. In den Bunden 20 unc 21 sind dabei gerade oder schräge Bohrungen 22 an· geordnet, durch die das verdichtete Medium vors Zylinderraum über den ringförmigen Raum 23 um den Schaft 19 des Verbindungselementes 1 herum in das Druckventil einströmen kann.

Schließlich ist in Fig. 4 eine weitere Möglichkeit gezeigt, bei der das Verbindungselement 1 einen kreuz- oder sternförmigen Querschnitt mit auf ganzer Länge durchgehenden Nuten 26 aufweist, durch die das Medium strömt. Hierbei ist das Verbindungselement 1 ebenso wie bei der Ausführungsform nach F i g. 1, 2 und 5 mit einem Haltebund 13 sowie mit dem Außengewinde 14 versehen.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Konzentrisches Saug- und Druckventil für Hochdruckkompressoren und -pumpen mit in einem in das Ventilgehäuse eingesetzten, mittleren Ventilkörper schräg verlaufenden'Einströmkanälen und einem mittleren Abströmkanal, wobei das Saugventilverschlußteil und das Druckventilverschlußteil dichtend an den beiden Enden des mittleren Ventükörpers anliegen, dadurch gekennzeichnet, daß in die den mittleren Abströmkanal bildende Bohrung (31) des mittleren Ventükörpers (2) ein mit mindestens einer Durchlaßbohrung für das unter Druck stehende Medium versehenes Verbindungselement (1) ein-

gesetzt ist, das mit dem Hubfänger (3) des Saugventils unlösbar verbunden ist.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (1) an seinem dem Verschlußteil (16) des Druckventils zugewendeten Ende mit einem Außenbund (13, 21) versehen ist und an seinem anderen Ende ein Außengewinde (14) aufweist, auf das der Hubfänger (3) des Saugventils unter Zwischenlage eines Führungsringes (4) zwischen dem mittleren Ventilkörper (2) und dem Hubfänger (3) derart aufgeschraubt ist, daß sich der Außenbund (13, 21) des Verbindungselcmcnts (1) fest gegen eine entsprechende Anschlagfläche (32) der mittleren Bohrung (31) des mittleren Ventilkörpers (2) anlegt. · '

3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (1) als eine durch Bohren aus Vollmaterial oder aus einem Rohr hergestellte Schraubhülse ausgebildet ao ist, die an ihrem dem Verschlußteil (16) des Druckventils zugewendeten Ende eine abgerundete Austrittsöffnung (12) und an ihrem anderen Ende mit einer abgerundeten Zuströmöffnung

(15) versehen ist.

4. Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die das Verbindungselement (1) bildende Schraubhülse an ihrem dem Verschlußteil

(16) des Druckventils zugewendeten Ende eine Erweiterung (18) in Form eines Diffusors aufweist, der in die abgerundete Austrittsöffnung (12) übergeht.

5. Ventil nach Anspruch .1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (1) einen vollen Mittelschaft (19) aufweist, der an seinem dem Verschlußteil (16) des Druckventils zugewendeten Ende mit dem Außenbund (21) als Zentrierung und Anschlag und an seinem dem ringförmigen Verschliißteil (5) des Saugventils zugewendeten Ende mit einem Bund (20) für die Zentrierung in der Mittelbohrung (31) des mittleren Ventilkörpers (2) und zur Aufnahme des Führungstcils (4) des Verschlußstücks (5) sowie mit dem Gewinde (14) zum Aufschrauben des Hubfängers (3) versehen ist. wobei in dem Bund (20) und in dem Bund (21) zum Durchlaß des Mediums über den zwischen dem Schaft (19) und der Mittclbohrung des mittleren Ventilkörpers (2) gebildeten Ringraum (23) Durchlaßkanäle (22) angeordnet sind (F i g. 3).

6. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (1) einen kreuz- oder sternförmigen Querschnitt aufweist und hierdurch an ihm Längsnuten (26) zum Durchlaß des Mediums beim Druckhub ausgebildet sind (Fig. 4).

7. Ventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß am äußeren Umfang der das Verbindungselement (1) bildenden Schraubhülse zwischen dem Auflagebund (13) und dem Außengewinde (14) ein Ringraum (24) durch Verkleinerung des Außendurclimessers der Hülse angeordnet ist (Fig. 5).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen