DE2246477A1 - Flachsitzventil, insbesondere fuer die steuerung von kraftstoffzumessanlagen - Google Patents

Flachsitzventil, insbesondere fuer die steuerung von kraftstoffzumessanlagen

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Description

R, 1 Q 4 9
Anlage zur
Patent- und
Gebrauchsmusterhilfsanmeldung
ROBERT BOSCH GMBH, 7 Stuttgart 1
Flachsitzventil, insbesondere für die Steuerung von Kraftstoffzumeßanlagen '
Die Erfindung betrifft ein Flaehsitzventil für die;Steuerung von strömenden Medien mit einer im Gehäuse festgespannten Membran und einem beweglichen Ventilteil, das. durch einen Magneten betätigt wird und mit mindestens einem feststehenden Ventilsitz zusammenwirkt. . .
Insbesondere bei Kraftstoffeinsprirbzanlagen besteht die Forderung, mit einfachen billig herstellbaren und doch sehr genau arbeitenden Mitteln in einen Regelkreis einzugreifen, um dort bestehende Proportionen zu ändern. Bei einer Kraftstoffzumeßanlage ist das die Proportionalität zwischen angesaugter Luftmenge und zugemessener Kraftstoffmenge. Diese Proportionalität wird in Abhängigkeit von Motorkenngrößen,
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Stuttgart Su/Kb
wie Drehzahl, Last, Temperatur und Abgas zusammensetzung geändert, um den Kraftstoff möglichst vollständig zu verbrennen, und dadurch bei höchstmöglicher Leistung der Brennkraftmaschine bzw. kleinstmöglichem Kraftstoffverbrauch die Entstehung von giftigen Abgasen zu vermeiden oder stark zu vermindern. Hierbei hat sich gezeigt, wie bei vielen anderen Regelanlagen» die ähnliche Forderungen stellen, daß Flüssigkeit aufgrund seiner Inkompressibilität bei Erhaltung der fluidiscben Eigenschaften ein äußerst günstiges Steuermittel ist.
Besonders bei der Verwendung von elektrischen Mitteln £ur Messung der Luftmenge bzw. Zumessung der Kraftstofifcnönge,' ist das Magnetventil ein meist wichtiger Bestandteil der Regelanlage, wobei das magnetisch gesteuerte Membranventil eine'Vorzugsstellung aufweist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes Ventil zu entwickeln, mit dem diese genannten Forderungen besser als bisher erfüllt v/erden können, insbesondere bei geringstem Fertigungsaufwand, und mit dem vor allem die Steuerzeiten kurz gehalten werden können, indem zuströmendes und abströmendes Medium in' Druck und Menge in Abhängigkeit voneinander steuerbar sind.
Diese Aufgabe wird erfindunns gemäß dadurch gelöst» daß die Membran als bewegliches Ventilteil, den Durchgang von awei Ventilen steuert, zwischen zwei Sitzen' angeordnet ist und eine Änderung des einen Durchgangsquerschnittes eine gegensinnige Änderung des anderen zur Folge hat, insbesondere zur Steuerung von Flüssigkeit, die Mittel der Regelung einer Kraftstoffzumeßanlage sind. Im Gegensatz zum EinsitzmembranventÜ kann bei dem erfindungsgemäßen Ventil der Druck auf den Wert Null heruntergeregelt werden, wodurch insbesondere die Regelzeiten
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kürzer werden. Bei Einsitzventilen muß auch bei Kleinstdruck für den Verbraucher ständig eine Menge abströmen, um gegenüber der konstant zuströmenden Menge ein Druckgefälle zu bewirken, abgesehen davon, daß der Regelbereich verhältnismäßig eng ist. Das Ventil kann getaktet oder proportional angesteuert werden.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Ventile an den Enden der Mediumführung dienenden Rohrstutzen angeordnet, die an je einem die Membran einspannenden Gehäuseteil angeordnet sind, wobei un die Rohrstutzen entweder eine auf die Membran wirkende Schraubenfeder und/oder der Anker des Magneten angeordnet ist. Die der Membran zugewandte Gehäusestirnfläche bildet eine Ebene mit der Ventilsitzfläche, um mit dieser in einem Arbeitsgang feinbearbeitet werden zu können.
Nach einer zusätzlichen Ausgestaltung der Erfindung haben die Ventilsitze unterschiedlichen Durchmesser, wobei vorteilhafter Weise das Medium höheren Drucks durch das Ventil grösseren Sitzdurchmessers gesteuert wird, so daß aufgrund der Sitzdurchmesserdifferenz eine regelnde Kraft in Schließrichtung zum grösseren Ventilsitz hin wirkt. '
Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. ■
In einem mehrteiligen· Gehäuse eines Membranventils ist zwischen den Gehäuseteilen 1 und 2 eine Membran 3 eingespannt. Der Gehäuseteil j nimmt einen Elektromagneten k auf mit Magnetspule 5, Magnetkern 6 und Anker 7. Der Anker 7 ist an einer Führungs-· membran oder Spinne 8 axial beweglich aufgehängt und steht mit einer Stirnseite 9 mit der Membran 3 in Berührung. Je nach Stärke des an die Erregerspule 5 gelegten Stroms wird der Anker 7 und damit die Membran 3 entgegen einer Rückstellfeder 10 verschoben. Der Anker 7 hat um einen günstigen Magnetfluß zu erhalten, einen flanschförmigen Abschnitt 11, der der
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Stirnfläche des Kerns 6 gegenüberliegt.
Die Füh rungs membran 8 ist durch ein Gehäuseteil 12 an 'das Gehäuseteil 1 gespannt. Am Gehäuseteil 12 ist ein loh^afcutzen 13 eingeordnet, der in das Ventilgehäuse herelnragfr wid1 der normalerweise der Fuhrung von rückströmender Flüssigkeit niederen Drucks dient. Am Ende des Ronrstutzens 13 ist ein Ventilsitz 14 angeordnet der mit der Membran 3 zusammen ein Ventil bildet. Ö$r Ventilsitz I1J ist aus einem nicht magnetisierbarer! Material hergestellt (beispielsweise Duratherm). Auch der Gehäuseteil 12 mit dem Rohrstutzen 13 ist, um einen Magnetfluß über Sitz und Membran zu vermeiden, der ein Kleben der Membran zur Folge haben könnte, ebenfalls aus nicht magnetischem aber weicherem Material hergestellt, beispielsweise aus Duraluminium.
In den Gehäuseteil 2 ist ein Gehäuseteil 15 eingesetzt, mit einem rohrförmigen Abschnitt 16, in den wiederum ein Rohr·' stutzen 17 eingesetzt ist, der einerseits als Widerlager für die Feder 10 dient und andererseits einen Sitz 10 eines zweiten Ventiles bildet, für das die Membran bewegliche^ Ventilteil ist. Der Durchmesser von dem Ventilsitz 18 ist größer als der vom Ventilsitz "Λ und normalerweise dient der Rohrstutzen 17 auch als Zulaufanschluß. Im Qeh$U99 ist eine Anschlußstelle 19 für den Verbraucher. Die durch die Gehäuseteile 1,12 und 2,15 begrenzten Räum© sind öureh öffnungen 20 in der Membran miteinander verbunden, §o daß im gesamten Gehäuse in etwa der gleiche Druck herrscht» Aufgrund der Differenz der Ventilsitzdurchmesser wirkt in Richtung Ventilsitz 18 eine Kraft auf die Membran und entgegen der Kraft der Feder 10, die sich aus der Differenzringfläche zwischen den Flächen der Ventilsitze l4 und 18 sowie dem Druck im Gehäuse zusammensetzt. Aufgrund dieser Kraftwirkung erhält das Ventil einen 3©lbstregelcharakter, d.h. ein zunehmender Druck im Gehäuse bewirkt
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eine Drosselung des Zulaufes und stärkeres öffnen des Ablaufes, bis sich ein entsprechender Druck im Gehäuse eingestellt hat.
Unabhängig von einem unterschiedlichen Durchmesser der Ventilsitze 14,18, kann das Ventil auch bei gleichen Durchmessern verschiedenen Regelzwecken dienen. Wird.beispielsweise das Steuermedium über den Rohrstutzen 13" unter Druck zugeführt, der Rohrstutzen 17 druekentlastet und der Anschluß 19 mit dem Verbraucher verbunden, so steigt der Verbraucherdruck mit zunehmendem Strom an der Erregerspule 5; man erhält einen Proportionalregler (P-Regler). Dient hingegen der Rohrstutzen 17 als-Druckanschluß und wird der Rohrstutzen- 13 druekentlastet, so
erhält man einen negativ proportionalen Regler (NP-Regler). Im allgemeinen wird jedoch ein Ventil mit gleichen Durchmessern getaktet betätigt werden.
Die der Membran zugewandten Stirnseiten von Gehäuseteil 1 und Gehäuseteil 2 sind mit den jeweiligen Sitzen 14 und 18 in einer Ebene angeordnet. Auf diese Weise können nach Zusammenbau der jeweiligen Ventilhälften,die sich im einen Fall aus den Teilen 1 und 12 zusammensetzen, im anderen Fall aus den Teilen 2,15 und 17, Sitz- und Stirnfläche in einem Arbeitsgang bearbeitet werden, so daß nach Einbau der Membran 3, d.h. Zusammenbau der beiden Ventilhälften infolge der völlig ebenen Einspannung keine zusätzlichen Spannungen auf die Membran wirken. Der Abstand zwischen Membran 3 und Sitz .14 oder 18 wird dann durch Ringe 21 und 22 erreicht, die zwischen Gehäusestirnfläche und Membran angeordnet sind. Hierdurch ist auch ein sehr genau definierbarer Hub zwischen Membran und Ventilsitz erreichbar (beispielsweise 0.2 mm).
Versuche haben ergeben, daß eine Ringflächenbreite des Ventilsitzes die kleiner ,als 0.2 mm ist,,besonders günstig dichtet.. Breitere Flächen können ein Springen der Kraft und des Druckes nach dem öffnen zur Folge haben.
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Claims (1)

  1. Ansprüche
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    Flachsitzventil für die Steuerung von strömenden Medien mit einer im Gehäuse festgespannten Membran und einem beweglichen Ventilteil, das durch einen Magneten betätigt wird und mit mindestens einem feststehenden Ventilsitz zusammemfirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (3) als bewegliches Ventilteil den Durchgang von zwei Ventilen steuernd zwischen zwei Sitzen (l*t,18) angeordnet ist und eine Änderung des einen Durchgangsquerschnittes eine gegensinnige Änderung des anderen zur Folge hat, insbesondere zur Steuerung von Flüssigkeiten, die Mittel der Regelung einer Kraftstoffzumeßanlage sind.
    2. Flachsitzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membraneinsparinebene zwischen den Ventilsitzebenen oder in einer der Ventilsitzebenen angeordnet ist.
    3. Flachsitzventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Membran (3) öffnungen (20) vorgesehen sind, durch die die Räume beiderseits der Membran (3) miteinander verbunden sind.
    Flachsitzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilsitze (l4,l8) an den Enden der Mediumführung dienenenden Rohrstutzen (13»17) ange·
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    ordnet sind, die mit den die Membran (3) einspannenden Gehäuseteilen (1,2) vebunden sind. .
    5. Flachsitzventil nach Anspruch k9 dadurch gekennzeichnet, daß ein Gehäuseteil (2) einen zusätzlichen Anschluß,(19) für die Mediumführung hat und daß das Ventil als 27 3-We ge ventil arbeitet,
    6. Flachsitζventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß um je einen Rohrstutzen (13,17) entweder eine auf die Membran (3) wirkende Schraubenfeder (10) und/oder der Anker (13) des Magneten angeordnet ist.
    7· Flachsitζventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (7) axial beweglich reibungsfrei an einer Spinne (8) (Führungsmembran) aufgehängt' ist.
    8· Flachsitzventil nach einem-der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Hub des Ankers (7) der an der Erregerspule (5) angelegten Stromstärke entspricht.
    9. Flachsitzventil nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (7) flanschartig ausgebildet ist und mit seinem Flanschteil (11) radial über die Erregerspule (5) mit Magnetkern (6) greift.
    10. Flachsitzventil nach einem der Ansprüche β bis 8., dadurch
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    gekennzeichnet, daß die einander zugewandten Seiten von Anker und Kern entsprechend kegelig ausgebildet sind, so daß sich die Spaltbreite zwischen Anker und Kern weniger stark ändert als der Hub (Konusankermagnet).
    11. Flachsitzventil nach Anspruch Ί , dadurch gekennzeichnet, daß der den Ventilsitz (l4) tragende Teil des Rohrstutzens (13) zur Unterbrechung des magnetischen Plußes aus nichtmagnetisierbarem Material besteht (Duratherm).
    12. Flachsitzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilsitze unterschiedliche Durchmesser haben.
    13. Flachsitzventil nach Anspruch 12 , dadurch gekennzeichnet, daß durch das Ventil grosseren Sitzdurchmessers der höhere 'Druck gesteuert wird, so daß aufgrund der Sitzdurchmesserdifferenz eine Kraft in Schließrichtung zum grosseren Ventilsitz hin wirkt. .
    14. Flachsitzventil nach Anspruch ^, dadurch gekennzeichnet, daß die der Membran (3) zugewandte Gehäusestirnfläche eine Ebene mit der Ventilsitzfläche bildet und mit dieser in einem Arbeitsgang feinbearbeitbar ist.
    15. Flachsitzventil nach Anspruch
    dadurch gekennzeichnet, -9-
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    daß der Abstand- gvfi (Suj^Gfei Seheifeen, fSI^2'2> bestimmbar ist» $ie- ΐΐϊ
    16* Flaciisits^eafeii, nach' ^i^era: cJei1 vorEier-geiiendiepi· Änsprue&e x gekeimaeicixiaeli» d-a& die Eredije der Rinigfläafe© des als O;c2: mm Ist,.. ,
    409814/0T32
    Leerseite
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