DE2648955C2 - Membranventil - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Membranventil nach der Gattung des Hauptanspruches. Es ist schon ein Mcmbranventi. mit einer biegeweichen Membran und einer mit der Membran ^rest ve- "iundenen Ventilplatte bekannt (DE-OS 24 41 04«), die mit einem Ventilsitz zusammenarbeitet. Bei diescin M^r nbranvcntil besteht tier Nachteil, daß die Befestigung der Ventilplatte auf der Membran aufwendig und unsicher ist und sich lösende Ventilplatten zu Funktionsstörungen des Membranventil führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine sichere, einfache und kostengünstige Anordnung der Ventilplatte auf der Membran und dami: eine Verbesserung der Funktionssicherheit des Membra,>-Ventils zu erreichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Membran eine vorgeformte Tasche aufweist, in der die Ventilplatte lose angeordnet und durch die Ventilfeder zentrierbar ist.

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

Lose auf Membranen aufliegende Teller zur Abslütiung von Ventilfedern sind an sich aus der GB-PS 14 47 389 und in vorgeformten Taschen von Membranen angeordnete Teller aus der DE-OS 23 06 390 bekannt. Diese Teller dienen aber nur als Federabstütlung und nicht auch als Ventilplatten.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt entlang der Linie I-I in Fig. 2 durch ein Kraftstoffzumeß-und Mengenteilerventil für eine Kraftstoffeinspritzanlage,

Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie H-Il in Fig. 1.

Bei dem in den F i g. t und 2 dargestellten Membranventil handelt es sich um ein Kraftstoffzumeß-

und Mengenteilerveiitil einer Kraftstoffeinspritzanlage mit einem Gehäuseoberteil 1 und einem Gehäuseunterteil 2, die durch Schrauben 4 axial zusammengespannt sind. Zwischen das Gehäuseoberteil 1 und das Gehäuseunterteil 2 ist eine biegeweiche Membran 5 eingespannt, die in Bereich von gleichmäßig um die Gehäuseachse verteilten axialen Bohrungen, diese in Kammern 7 und 8 teilend, als Membran von Membranventilen dient. Die biegeweiche Membran 5 ist aus elastischem Material gefertigt, beispielsweise aus Kunststoff oder durch Gewebe verstärktem Kunststoff (Gewebemembran). In dem dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um ein Kraftstoffzumeß- und Mengenteilerventil für eine 4-Zylinder-Brennkraftma schine, also um vier Membranventile. Der in der Ebene der Membraneinspannung angeordnete feste Ventilsitz 9 ist Teil eines Ventilsitzträgers 10, der in das Gehäuseoberteil 1 eingeschraubt oder eingepreßt ist und als Anschlußteil für Leitungen 30 dient, die zu Einspritzventilen 31 führen, von denen jeweils nur eine dargestellt ist. Koaxial zum Ventilsitz 9 ist in der Kammer 7 eine Ventilfeder Il mit möglichst fiacner Charakteristik angeordnet, die sich einerseits auf einer Ventilplatte 55 und andererseits auf einem Federteller 12 abstützt, der auf dem in die Kammer 7 ragenden Abschnitt des Ventilsitzträgers 10 über einen Führungsabschnitt gleitbar gelagert ist. Die Ventilfeder U belastet die mit dem Ventilsitz 9 zusammenarbeitende Ventilplatte 55 in Öffnungsrichtung, so daß das Membranventil außer Betrieb geöffnet ist. wie in F i g. 1 dargestellt.

Die sich in dem Gehäuseunterteil 2 befindlichen Kammern 8 sind durch einen nacheinander durch diese Kammern verlaufenden Ringkanal 13 miteinander derart verbunden, daß der Flüssigkeitsstrom diese Kammern nacheinander durchströmt. Von einem Kraftstoffbehälter 33 führt eine Leitung 34 über eine kontinuierliche fördernde Kraftstoffpumpe 35 und einen Anschlußteil 14 /ur ersten der Kammern 8. Von der letzten in Stromrichtung liegender. Kammer 8 führt über ein Anschlußteil 37 eine Leitung 38 zu einem Druckhalteventil 39 und von diesem zurück zum Kraftstoffbehälter 33.

In einer durch die beiden Gehauseteile 1 und 2 gehenden Axialbohrung 16 ist eine Laufbuchse 17 angeordnet. Diese Laufbuchse ist durch eine elastische Dichtbuchse 18. die aus Gummi bestehen kann, gegen Verschieben und Verdrehen gesichert, wozu die Dichtbuchse durch einen Stopfen 19 gegen eine im Gehäuseunterteil 2 gelagerte Scheibe 20 axial zusammengepreßt wird.

In der Laufbuchse 17 gleitet axial gegen die Kraft Liner Feder 15 verschiebbar ein Steuerschieber 21. der eine Ringnut 22 aufweist. Anstelle der Feder 15 könnte auch zur Erzeugung der Rückstellkraft auf den Steuerschieber 21 Druckflüssigkeit dienen, die durch ein nicht dargestelltes hydraulisches Steuerdrucksystem gesteuert den Steuerschieber beaufschlagt. In der Laufbuchse 17 befinden sich Ltingsnuten 23. die durch exakt gleiche achsparallele Längsschlitze 24 (Steuerschlitze) mit der lnnenbohrung der Laufbuchse verbun den sind. Je nach der Lage des Steuerschiebers 21 steuert somit die Ringnut 22 einen mehr oder weniger langen Abschnitt der Steuerschlitze 24 auf. In der Laufbuchse befinden sich außerdem Radialbohriingen 25, die eine ständige Verbindung zwischen der Ringnut 22 und einem in dem Gehäuseunterteil angeordneten Ringkanal 26 herstellen. Von diesem Ringkanal 26

fuhren im wesentlichen nidiul verlauiende Kanäle 27 zum Ringkanal 13, wodurch der Ringkanal 26 mit den Kammern 8 der Membranventile verbunden ist. Die Längsnuten 23 der Laufbuchse 17 sind über Kanäle 28 mit je einer Kammer 7 der Membranventile verbunden, wobei jedem Membranventil eine Längsnut 23 mil ihrem Steuerschlitz 24 zugeordnet ist und die Kammern 7 der Membranveniile voneinander getrennt sind.

Der auf dem in die Kammer 7 ragenden Abschnitt des Ventilsitzträgers IC gleitbar gelagerte FedertelL-r 12 wird durch die Ventilfeder 11 an eine als Einstellglied 45 dienerte tliiiiielischraube 45 gedruckt. Die Einstellschraube 45 ist in einer Gewindebohrung 46 angeordnet und ragt, insbesondere wenn aus Piatzgründen erforderlich, gegenüber der Ventilachse geneigt in die Kammer 7. Als Berührungsfläche der Einstellschraube 45 mit dem Federteller 12 dient der Rand 47 des Federtellers, der entsprechend der Neigung der Einstellschraube abgeschrägt ist. Anstelle der Einstellschraube 45 könnte ebenfalls ein in einer Bohrung stramm geführter Stift dienen. Zur Dichtung und zur Verdrehsicherung der Einstellschraube 45 kann in einer Nu! des Schraubenkopfes 48 ein Dichtring 49 angeordnet sein, der an der Wandung einer Bohrung 50 anliegt, die den Schraubenkopf umschließt.

Erfindungsgemäß ist die Ventilplatte 55 lose in einer vorgeformten Tasche 56 der Membran angeordnet und wird durch die Ventilfeder U zentriert, die in eine Ringnut 57 der Ventilplatte 55 eingreift. Die Ventilplatte 55 kann auch in nicht dargestellter Weise über einen Absatz der Ventilplatte durch die Ventilfeder zentriert werden. Die Tiefe der vorgeformten Tasche 56 der Membran entspricht annähernd der Dicke der Ventilplatte 55. so daß sich die dem Ventilsitz 9 zugewandte Flache der Ventilplatte 55 in Regelstellung in der Einspannebene der Membran befindet. Der maximale Hub der biegeweichen Membran 5 und damit der Vcntilplatte 55 ist durch einen in der Kammer 8 gehaiisefest angeordneten Anschlag 58 begrenzt.

Konzentrisch zu den Ventilsitzen 9 sind in den Kammern 7 gel ausefeste Stützringe 60 vorgesehen, deren schmale, nahezu schneidenförmige Stirnseiten so angeordnet sind, daß die Ventilplatte in Schließstellung des Ventils jeweils am Ventilsitz 9 und an den Stirnseiten anliegt. Aus bearbeitungstechnischen Gründen ist es vorteilhaft, die schneidenförmigen Stirnseiten der Stützringe und die Ventilsitze 9 in der Einspannebe ne der Membran 5 vorzusehen. Der Durchmesser der schneidenförmigen Stirnseite jedes Stutzringes 60 ist kleiner als der Durchmesser der Ventilplatte 55. Die nahezu schneidenförmigen S.irnseiten der Stützringe können ebenfalls einen kleinen Radius aufweisen. Die Stützringe sind durch radiale Öffnungen 61 unterbrochen, die einen Druckausgleich in der Kammer 7 bei am Stützring 60 anliegender Ventilplatte 55 ermöglichen.

Die Wirkungsweise des Kraftstoffzumeß· und Mengenteilerventils ist folgende:

Der Kraftstoff gelang' aus dem Kraftstoffbehälter 33 über die Leitung 34. die kontinuierlich fördernde Kraftstoffpumpe 35 und das Anschlußteil 14 in eine der ' Kammern 8 der Membranventile und strömt von dort durch den Ringkanal 13 zu den anderen Kammern 8 der weiteren Membranventil, bis er dann zum Teil über das Anschliißtcil 37. die Leitung 38 und das Druckhalteventil 39. das den Druck im System bestimmt, zurück zum ' Kraftstoffbehälter 33 gelangt. Der andere Teil des Kraftstoffes strömt über die Kanäle 27 zu dem Ringkanal 26 und von diesem über Radialbohrungen 25 in die Ringnut 22 des Steuerschiebers Dir Ringnut 22 öffnet mehr oder weniger die Steuerschliue 24, über die iic Kraftstoff zugemessen in die Längsnuten 23 und von dort über die Kanäle 2& in die Kammern 7 der Membranventil gelangen kann- Membranstei^gkeit und Kraft der Ventilfeder It sind so ausgelegt, daß bei einer Änderung des vorgesehenen Druckgefaiica zwischen den beiden Kammern 7 und 8 der Membranventile sich der Durchströmquerschnitt zwischen Ventilplatte 55 und Ventilsitz ·* si> lange ändert, his das vorgesehene Druckgefälle wieder erreicht ist. Bei diesem Rachsitzventil ist dieses in außerordentlich kurzer Zeit erreicht, da schon bei geringem Hub der Membran der Durchflußquerschnitt stark geändert wird. Bei dem dargestellten Kraftstoff- und Mengenteilerventil für eine Kraflstoffeinspritzanlage betragen die maximalen Öffnungshübe für die größte Durchströmmenge ca. 0,1 mm. Die Federkraft ändert sich aufgrund dieses kleines Hubes nur gering, so daß die Regelung sehr genau arbeiten kann, d'. das Druckgefäiie unabhängig von den durchströmend' η Mengen nahezu konstant ist.

Um die Montage eines derartigen Ventiles zu erleichtern und die Einzeleinstellungen der einzelnen Ventile aneinander abzustimmen oder auf einen anderen Wert zu ändern, ist ein Einstellglied 45 vorgesehen, durch das der gleitbar auf dem in die Kammer 7 ragenden Abschnitt des Ventilsitzträgers 10 gelagerte Federteller 12 verschiebbar und damit die Ventilfederspannung 11 änderbar ist. Die Verwendung einer biegeweichen Membran, insbesondere einer Gewebemembran verringert die Steuerungsprobleme bei mehreren gleichzeitig angesteuerten Ventilen aufgrund der nahezu vernachlässigbaren Eigensteifigkeit der Membran. Weiterhin kann durch die Verwendung einer Gewebemembran auf ein Dichtmittel bei der Membraneinspannung verzichtet werden und die Wahl des Gehäusematcrials ist aus Korrosionsgründen nitht mehr auf bestimmte Werkstoffe beschränkt. Um die unsichere und aufwendige Befestigung der Ventilplatte auf der Membran /u vermeiden, ist die Membran 5 gemäß der Erfindung im Bereich der einzelnen Ventile mit vorgeformten Taschen 56 versehen, in d'e die Ventilplatten 55 lose eingelegt sind und durch die Ventilfedern 11 geführt werden. Der maximale Hub der Membran 5 bzw. der Ventilplatten 55 wird durch je einen in den Kammern 8 angeordneten gehäusefesten Anschlag 58 begrenzt. Durch diesen Anschlag 58 wird verhindert, daß die Membran außer Betrieb durch die Ventilfeder ti unerwünscht gedehnt wird und bei Betriebsbeginn des Membranventils infolge ihrer Bewegung auf den Ventilsit.' 9 zu einen Pumpvorgang ausführt. H.r zu einer unkontrollierten Durchströmmenge /u den Einsprit/ventilen führt.

Die in der Tasche 5Λ der Membran 5 angeordnete Ventilplatte 55 wird während des Betriebszustandes an irgend einer Stelle c'er Stirnseite des Stützringes 60 anliegen. Diese Stelle wirkt als Scharnier und ermöglicht eine reibungsfreii Beweglichkeit der Ventilplatte zum Ventilsitz 9. unter Vermeidung einer Pcndelbewt gung der Membran und damit der Ventilr>la:te. Hierdurch sind auch bei mit elastischen Membranen ausgestalteten Membranventilen definierte Öffnungsiind Schließhnwegungcn erreichbar, wodurch eine hohen Ansprüchen genügende Regelung erzielt werden ki.nn.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Membranventil mit einer als bewegliches Ventiliefl ausgebildeten, zwei Kammern trennenden biegeweichen Membran und einer mit einem Ventilsitz zusammenarbeitenden Ventilplatte, auf der sich eine koaxial zum Ventilsitz geführte Ventilfeder abstützt, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (5) eine vorgeformte Tasche (56) aufweist, in der die Ventilplatte (55) lose angeordnet und durch die Ventilfeder (11) zentrierbar ist.

2. Membranventil nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der Tasche (56) annähernd der Dicke der Ventilplatte (55) entsprichu

3. Membranventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das der Ventilplatte (55) zugewandte Ende der Ventilfeder (11) in eine Ringnut (57)der Ventilplatte (55) eingreift

4. Membranventil nach Anspruch 1 oder 2, dessen Ventilplatte: auf der der Ventilfeder zugewandten Seite einen Absatz aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das der Ventilplatte (55) zugewandte Ende der Ventilfeder (U) die Ventilplatte (55) über den Absatz zentriert.