DE19927197B4 - Ventil, insbesondere Rückschlagventil für eine Hochdruckpumpe - Google Patents
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Abstract
Ventil, insbesondere Rückschlagventil für eine Hochdruckpumpe, mit einem Schließkörper (28) in Form einer Kugel, der von einer Ventilfeder (30) in Form einer Schraubenfeder auf einen Ventilsitz (29) hingedrückt wird, wobei die Ventilfeder (30) mit wenigstens zwei Windungen (32') den Schließkörper (28) umgreifend an diesem anliegt, wobei der Schließkörper (28) zwischen dem eine Ventilöffnung umgebenden Ventilsitz (29) und einer den Schließkörper (28) in seiner Offenstellung abstützenden Anschlagsfläche (27) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagsfläche (27) so als Kalotte ausgebildet ist, dass sie als Führung für den Schließkörper (28) in seiner Offenstellung dient, dass die Anschlagsfläche (27) an einem Stift (26) ausgebildet ist, der an einer Ventilschraube (24) ausgebildet ist, und dass die Ventilfeder (30) den Stift (26) mit Spiel umgreifend über einen Befestigungsabschnitt (33) auf einem Haltebund (34) der Ventilschraube (24) gehalten ist.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Ventil, insbesondere ein Rückschlagventil für eine Hochdruckpumpe, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
- Stand der Technik
- Ein solches Ventil ist durch die
US 2 699 179 A bekannt. Dieses Ventil weist einen Schließkörper in Form einer Kugel auf, der von einer Ventilfeder in Form einer Schraubenfeder auf einen Ventilsitz hingedrückt wird. Die Ventilfeder liegt am Schließkörper mit wenigstens zwei Windungen umgreifend an diesem an. Der Schließkörper ist zwischen dem eine Ventilöffnung umgebenden Ventilsitz und einer den Schließkörper in seiner Offenstellung abstützenden Anschlagsfläche angeordnet. In den Schließkörper ist ein Stift eingepresst, über den der Schließkörper bei der Bewegung zwischen dessen Schließstellung und Offenstellung in einem Ventilgehäuse geführt ist. Dies führt zu einem aufwendigen Aufbau des Ventils, da in den Schließkörper eine Bohrung zum Einpressen des Stifts und im Ventilgehäuse eine Bohrung für die Führung des Stifts eingebracht werden muss, die darüber hinaus exakt zueinander ausgerichtet sein müssen. Außerdem ist die Ventilfeder weder am Schließkörper noch am Ventilgehäuse gehalten, wodurch der Zusammenbau des Ventils erschwert ist. - Durch die
DE 296 04 196 U1 ist außerdem ein Ventil bekannt, bei dem eine an einem Stift als Kalotte ausgebildete Anschlagsfläche vorgesehen ist, die als Führung für einen Schließkörper in Form einer Kugel in seiner Offenstellung dient. Eine Ventilfeder liegt über einen Federteller am Schließkörper an und ist zwischen einem Auslassstutzen des Ventils und dem Schließkörper eingespannt. Auch dieses Ventil weist wegen des separaten Federtellers einen aufwendigen Aufbau auf und wegen der losen Ventilfeder ist der Zusammenbau des Ventils erschwert. - Vorteile der Erfindung
- Das erfindungsgemäße Ventil mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass dieses einen einfachen Aufbau mit wenigen Teilen aufweist und dass die Ventilfeder an der Ventilschraube gehalten ist, wodurch der Zusammenbau des Ventils einfach möglich ist.
- Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die den Schließkörper umgreifenden Windungen der Ventilfeder Todwindungen sind. Hierdurch wird ein sogenanntes Atmen des den Schließkörper haltenden Federendes, also ein Aufweiten der Federwindungen, wie dies beim Stand der Technik auftritt, ausgeschlossen, so dass auch Verschleiß und evtl. Bruch der Ventilfeder zuverlässig vermieden werden können. Hierbei ist es besonders zweckmäßig, wenn das Ende der letzten Windung der Ventilfeder an der vorhergehenden Windung angelötet ist.
- Wird als Schließkörper eine Ventilkugel vorgesehen, die vorzugsweise aus Keramik, insbesondere Si3N4-Keramik besteht, so läßt sich ein besonders schnell ansprechendes Ventil, insbesondere Hochdruckventil schaffen, mit dem es möglich ist, Druckspitzen im Pumpengehäuse so zu verringern, dass sie nur noch knapp 7% über dem normalen Betriebsdruck liegen. Bei einem Betriebsdruck von 1600 bar bedeutet das, dass die Druckspitzen nur 100 bar über dem Betriebsdruck liegen.
- Zeichnung
- Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
-
1 einen schematischen Schnitt durch einen das erfindungsgemäße Ventil aufweisenden Abschnitt einer Pumpe, insbesondere einer Hochdruckpumpe, -
2 eine vergrößerte Darstellung des erfindungsgemäßen Ventils, -
3 eine Schnittdarstellung einer Ventilfeder des erfindungsgemäßen Ventils und -
4 einen Schnitt durch einen Führungsstift für die Ventilfeder, wobei der als Ventilkugel ausgebildete Schließkörper auf einer kalottenförmig ausgebildeten Anschlagsfläche liegend dargestellt ist. - In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind einander entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
- Beschreibung des Ausführungsbeispiels
- Wie in
1 vereinfacht schematisch dargestellt ist, ist ein Kolben10 in einer Zylinderkammer11 in einem Pumpengehäuse12 so angeordnet, daß er von einem Exzenter13 zu einer hin- und hergehenden Hubbewegung angetrieben werden kann. Der in1 nur schematisch angedeutete Exzenter13 läuft um eine Drehachse A um, die in der Zeichenebene liegt und senkrecht zur Kolbenlängsrichtung verläuft. Eine Kolbenfeder14 hält den Kolben10 in Anlage am Exzenter13 . - Der Kolben
10 begrenzt in der Zylinderkammer11 einen Arbeitsraum15 , dessen Innendurchmesser etwas größer ist als der Außendurchmesser des Kolbens10 , so daß ein ein Arbeitsende16 des Kolbens10 umgebender Ringraum17 gebildet ist, von dem ein Auslaßkanal18 für ein unter Druck stehendes Medium, insbesondere für unter Hochdruck stehenden Kraftstoff abzweigt. - Der Einlaß von zu pumpendem Medium, z. B. von Kraftstoff in den Arbeitsraum
15 kann beispielsweise über eine Leitung19 durch eine Kammer20 hindurch erfolgen, in der nicht näher dargestellte Zuflußsteuermittel angeordnet sein können. - Zur Aufnahme des Ventils ist in dem Pumpengehäuse
12 eine Ventilkammer21 vorgesehen, deren Einlaßbereich22 mit dem Auslaßkanal18 kommuniziert. An ihrem vom Einlaßbereich22 abgewandten Ende weist die Ventilkammer21 einen Gewindeabschnitt23 mit erweitertem Durchmesser auf, in den eine Ventilschraube24 mit ihrem Außengewindeabschnitt25 (siehe4 ) eingeschraubt ist. - Am vorderen Ende der Ventilschraube
24 ist ein Stift26 ausgebildet, der stirnseitig eine Anschlagfläche27 trägt, deren Form entsprechend der Form eines Schließkörpers28 ausgebildet ist. Der Schließkörper ist als Ventilkugel28 ausgebildet und zwischen der Anschlagfläche27 am Stift26 der Ventilschraube24 und einem im Einlaßbereich22 der Ventilkammer21 vorgesehenen Ventilsitz29 angeordnet und wird von einer Ventilfeder30 in den Ventilsitz29 gedrückt. - Wie in
3 dargestellt ist, weist die Ventilfeder30 einen mittleren, im wesentlich zylindrischen Federabschnitt31 , einen Führungsabschnitt32 für die Ventilkugel28 an einem Ende und am anderen Ende einen Befestigungsabschnitt33 auf, mit dem sie auf einem Haltebund34 an der Ventilschraube24 gehalten ist. Der Haltebund34 ist an seinem vom Stift26 abgewandten Ende von einer Schulter35 begrenzt, an dem sich die Ventilfeder30 mit ihrem Befestigungsabschnitt33 abstützt. - Der Befestigungsabschnitt
33 kann, wie beispielsweise in2 dargestellt ist, einen geringeren Durchmesser als der zylindrische Federabschnitt31 besitzen und aus einer einzigen auf den Haltebund aufgepreßten Federwindung bestehen. Es ist auch möglich, den Befestigungsabschnitt33 so auszubilden, daß er, wie in3 dargestellt, zwei Todwindungen33' umfaßt, deren Durchmesser dem Durchmesser des zylindrischen Federabschnitts31 entspricht. - Der Führungsabschnitt
32 weist zumindest zwei Todwindungen32' auf, deren Durchmesser so gewählt sind, daß beide Todwindungen32' an der Ventilkugel28 anliegen, um diese korbartig zu umgreifen und zu führen. Das freie Ende der letzten Todwindung32' kann dabei mit der vorhergehenden Todwindung32' der Ventilfeder30 verlötet sein, um eine zusätzliche Stabilität des Führungsabschnitts32 zu gewährleisten. - Der als korbartiges Führungselement ausgebildete Führungsabschnitt
32 am Ende der Ventilfeder30 dient somit als Federteller, über den sich die Ventilfeder30 an der Ventilkugel28 abstützt. - Wie besonders gut in
2 zu erkennen ist, sind für die Ventilkugel28 ingesamt drei Führungselemente, nämlich der konisch ausgebildete Ventilsitz29 , der Führungsabschnitt32 der Ventilfeder30 sowie die als Hubanschlag dienende kalottenförmige Anschlagfläche27 vorgesehen. - Solange das Ventil geschlossen ist, wird die Ventilkugel
28 von der Ventilfeder30 in den Ventilsitz29 gedrückt, so daß sie sowohl vom Ventilsitz29 als auch vom Führungsabschnitt32 der Ventilfeder30 geführt ist. Steigt der Druck im Arbeitsraum15 auf den gewünschten Betriebsdruck, z. B. 1.600 bar, an, so wird die Ventilkugel28 gegen die Kraft der Ventilfeder30 und eine von dem Medium in der Ventilkammer21 ausgeübte Druckkraft vom Ventilsitz29 abgehoben und auf die Anschlagfläche27 gedrückt. Bei der Bewegung vom Ventilsitz29 zur kalottenförmigen Anschlagfläche27 wird die Ventilkugel28 im wesentlichen nur vom korbartig ausgebildeten Führungsabschnitt32 der Ventilfeder30 geführt. In der Offenstellung wird die Ventilkugel28 wiederum von zwei Führungselementen zentriert gehalten. - Die Anschlagfläche
27 dient also einerseits als Hubanschlag und andererseits zusammen mit dem Ventilsitz29 als weitere Führung für die Ventilkugel28 . - Der Führungsabschnitt
32 der Ventilfeder30 kann auch aus drei oder mehr Todwindungen bestehen, falls dies bei einem größeren Durchmesser der Ventilkugel zweckmäßig sein sollte. - Die zusätzliche Führung der Ventilkugel
28 durch Ventilsitz29 und kalottenförmige Anschlagfläche27 verhindert eine seitliche Auslenkung der Ventilkugel28 und damit eine seitliche Auslenkung der Ventilfeder30 , so daß diese nicht scheuern kann. - Für die als Schließkörper dienende Ventilkugel
28 kann je nach Verwendungszweck ein entsprechendes Material verwendet werden. Beispielsweise ist hierbei auch der Einsatz von Stahl denkbar. Vorzugsweise besteht jedoch die Ventilkugel28 aus Keramik, insbesondere aus Si3N4-Keramik, da hierdurch eine besonders hohe Festigkeit des Schließkörpers bei gleichzeitig geringer Masse ermöglicht wird.
Claims (5)
- Ventil, insbesondere Rückschlagventil für eine Hochdruckpumpe, mit einem Schließkörper (
28 ) in Form einer Kugel, der von einer Ventilfeder (30 ) in Form einer Schraubenfeder auf einen Ventilsitz (29 ) hingedrückt wird, wobei die Ventilfeder (30 ) mit wenigstens zwei Windungen (32' ) den Schließkörper (28 ) umgreifend an diesem anliegt, wobei der Schließkörper (28 ) zwischen dem eine Ventilöffnung umgebenden Ventilsitz (29 ) und einer den Schließkörper (28 ) in seiner Offenstellung abstützenden Anschlagsfläche (27 ) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagsfläche (27 ) so als Kalotte ausgebildet ist, dass sie als Führung für den Schließkörper (28 ) in seiner Offenstellung dient, dass die Anschlagsfläche (27 ) an einem Stift (26 ) ausgebildet ist, der an einer Ventilschraube (24 ) ausgebildet ist, und dass die Ventilfeder (30 ) den Stift (26 ) mit Spiel umgreifend über einen Befestigungsabschnitt (33 ) auf einem Haltebund (34 ) der Ventilschraube (24 ) gehalten ist. - Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die den Schließkörper (
28 ) umgreifenden Windungen (32' ) der Ventilfeder (30 ) Todwindungen sind. - Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ende der letzten Windung (
32' ) der Ventilfeder (30 ) an der vorhergehenden Windung (32' ) angelötet ist. - Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schließkörper (
28 ) aus Keramik, insbesondere Si3N4-Keramik besteht. - Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchmesser der den Schließkörper (
28 ) umgreifenden Windungen (32' ) der Ventilfeder (30 ) entsprechend der Form des Schließkörpers (28 ) so gewählt sind, dass die Windungen (32' ) einen korbartigen Führungsabschnitt (32 ) bilden.
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