DE2745470B2

DE2745470B2 - Pumpenventilkopf

Info

Publication number: DE2745470B2
Application number: DE2745470A
Authority: DE
Inventors: Adalbert Dipl.-Ing. 6832 Hockenheim Huperz; Wolfgang 4224 Huenxe-Krudenburg Maasberg
Original assignee: Woma Apparatebau Wolfgang Maasberg and Co GmbH
Current assignee: Woma Apparatebau Wolfgang Maasberg and Co GmbH
Priority date: 1977-10-08
Filing date: 1977-10-08
Publication date: 1979-10-04
Also published as: JPS5467201A; GB2005345B; DE2745470A1; US4256139A; GB2005345A; DE2745470C3

Description

Die Erfindung betrifft einen Pumpenventilkopf für insbesondere Kolben-Hochdruckpumpen, bestehend aus einem an dem Pumpenzylinder angeschlossenen Ventilkopfgehäuse mit sich in bezug auf den Pumpenzylinder gegenüberliegenden Ventilkammern mit einerseits Ansaugkanal und Saugventil und andererseits Druckkanal und zumindest einem Druckventil, wobei ί die Ventilschüeßkörper von Saugventil und Druckventil in Schließstellung mittels Ventilfedern auf ihren Ventilsitz gedrückt sind und bei dem Saugventil der Ansaugkanal mit einer Ringkammer in Verbindung steht und die Ringkammer ventilseitig von dem

to Ventilsitz begienzt ist, und wobei der Ventilschließkörper in Schließstellung auf den Ventilsitz gedrückt die Ringkammer abschließt und mit einem verhältnismäßig kleinen Öffnungshub arbeitet und dazu umfangseitig von der Ventilfeder getragen und in Offenstellung unmittelbar gegen eine Ringfläche abgestütz ist.

Es ist ein derartiger Pumpenventilkopf bekannt, bei dem jedoch der Ventilschließkörper als eine Ventilbuchse ausgebildet ist. Diese Ventilbuchse besitzt einerseits zwer ringartige Schließflächen, andererseits jedoch einen Führungsmantel, welcher die Ventilfeder teilweise umgibt. Die Ventilbuchse ist also auf der Ventilfeder geführt.

Außerdem ist ein gattungsfremder Pumpenventilkopf bekannt, bei welchem der Ventilschließkörper mittels

2^r. einer konischen Mantelfläche an einem Innenkonus des die Ventilfeder tragenden Durchflußkörpers geführt ist. Soweit ein Bewegungsspiel zwischen den konischen Führungsflächen verwirklicht ist, soll die Überschneidung der konischen Führungsflächen eine radiale

)" Abstützung des Ventilschließkörpers gegen den DurchfluQkörper bewirken.

Bei den vorbekannten Pumpenventilköpfen ist also grundsätzlich eine Führung für den Ventilschließkörper erforderlich, sei es mittels eines Buchsenmantels, sei es

r> mittels konischer Führungsflächen. Aus einer derartigen Ventilführung resultieren erhöhte Beaufschlagungskräfte und Verschleiß. Bei hochfrequenten Funktionsabläiifen sind Störungen nicht ausgeschlossen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen

■i'i Pumpenventilkopf der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, der sich durch exaktes Arbeiten der Ventile unter Berücksichtigung eines extrem hohen volumeirischen Wirkungsgrades auszeichnet und leisen Vcntilbetricb selbst bei hochfrequenien Funktionsabläufen

4"> gewährleistet.

Diese Aufgabe löst die Erfindung dadurch, daß der Ventilschließkörper als Ringteller ausgebildet ist und führungsfrei zwischen Schließstellung und Offenstellung arbeitet. — Diese Maßnahmen der Erfindung haben zur

■'<« Folge, daß die als Druckfeder ausgebildete Ventilfeder den Ringteller gegen den Ventilsitz drückt und erst im Zuge des Saughubes der Ringteller von dem Ventilsitz abgehoben wird und dadurch die Ringkammer öffnet, so daß die Verbindung zwischen Saugkanal und Ventil-

Vi kammer hergestellt ist. Insoweit wird also eine praktisch verschleißfreie Ventilführung verwirklicht. Da der Ringteller darüber hinaus verhältnismäßig leicht ist, kann mit minimalen Ventilbeaufschlagungskräften gearbeitet werden. Ferner lassen sich verhältnismäßig große

M) Öffnungsquerschnitte unter Berücksichtigung kleiner Öffnungshübe verwirklichen, was zu niedrigen Strömungsgeschwindigkeiten des Fördermittels führt. Stets sind extrem gute Ansaugverhältnisse am Saugventil gewährleistet, und zwar aufgrund eines besonders

ι·"· günstigen Flächenübersetzungsverhältnisses von der Ringtellerfläche zur Ringkaminerfläche.

Weitere erfindungswesentliche Merkmale der Erfindung sind im folgenden aufgeführt. So kann die

Ringkammer einen vom Ansaugkanal zum Ventilsitz hin abnehmenden Ringkammerquerschnitt aufweisen und am Ventilsitz den geringsten Ringkammerquerschnitt besitzen, damit der Ringteller verhältnismäßig klein und in gewichtsmäßiger Hinsicht leicht ausgeführt werden kann. Sofern die Ringfläche zur Abstützung des Ringtellers in Offensiellung von einem Durchflußkörper gebildet ist, ist erfindungsgemäß der Durchflußkörper von einem zentralen Befestigungsbolzen in der saugseitigen Ventilkammer gehalten und besitzt innenseitig unter Bildung der Ringfläche eine sich verjüngende Ausnehmung, an welche sich Durchflußbohrungen anschließen. Auf diese Weise kann das Fördermedium sowohl über den Ringspalt zwischen Durchflußkörper und Ventilkamrrerwand als auch über die Durchflußbohrungen in dem Durchflußkörper angesaugt werden, so daß sich bei jedem Saughub ein verhältnismäßig großes Fördermittelvolumen ansaugen und abführen läßt. Bei einer abgewandelten Ausführungsform mit zumindest einem in der druckseitigen Ventilkammer angeordneten Druckventil mit von einer Ventilfeder getragenen Ventilschließkörper, der zwischen dem zugeordneten Ventilsitz und einem Widerlager mit einem verhältnismäßig kleinen Öffnungshub arbeitet, sieht die Erfindung vor, daß der Ventilschließköi per als 2^r> Ventilteller ausgebildet und führungsfrei gelagert ist, und daß das Widerlager eine von seiner Auflagefläche für den Ventilteller ausgehende Axialbohruni: mit sich daran anschließenden Radialbohrungen aufwe st. Diese Axial- und Radialbohrungen haben Drosselfunktion und so sorgen dafür, daß im Zuge der Öffnungsbewegung der Druckventile die lediglich von ihren VeniilfeJern geführten Ventilteller sich nicht verkanten und schließlich einseitig auf die ihnen zugeordnete Auflagefläche aufsetzen, sondern eine gleichmäßige Öffnungsbcwe- η gung durchführen, weil das sich jeweils /wischen dem Ventilteller und seiner Auflagefläche befindende Fördermittel nur gedrosselt über die Axialbohrung und die Radialbohrungen abschließen kann. Insoweit wird also bis zum vollständigen Öffnen der Druckventile gleich- tu sam für eine schwimmende Auflage der Ventilteller Sorge getragen. Sofern das Widerlager von dem Bolzenende eines in das Ventilkopfgehäuse eingesetzten Lagerbolzens gebildet ist, besitzt der Lagerbolzen vorzugsweise ein eingeschnürtes Mittelteil, welches eine ·τ> außen umlaufende Schulter zum Abstützen der das Bolzenende und die Auflagefläche umgebenden Ventilfeder aufweist. Der Lagerbolzen läßt sich unter Dichtwirkung in das Ventilgehäuse gleichsam einschrauben, so daß ein verhältnismäßig einfacher ^rii> Austausch der Druckventile möglich ist.

Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind im wesentlichen darin zu sehen, daß die Ausbildung des Ventilschließkörpers als Ringteller und seine führungsfreie Lagerung eine kleinmfrcic und folglich exakte v> sowie verschleißfreie Ventilführung gewährleisten. Da der Rinteller darüber hinaus verhältnismäßig leicht ist, jedenfalls leichter als eine Ventilbuchse, kann mit minimalen Ventilbeaufschlagungskräftci gearbeitet werden. Daraus wiederum resultiert leichter Ventilbc- ■ trieb selbst bei hochfrequenten FunktionsaHäufen. Ferner sind extrem gute Ansaugverhältnisse gewährleistet, weil sich eben der verhältnismäßig leichte Ringteller beim Saughub spontan von seinem Ventilsitz abhebt und die gesamte Ringfläche der Ringkamnier m freigibt. Folglich wird auch ein optimaler voluinetrischer Wirkungsgrad erzielt. Jedenfalls ist der erfindungsgemäße PumDcnventilkoof besonders für hohe Pumpendrehzahlen unter Vermeidung von Ventilschlägen geeignet

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert

Die Figur zeigt einen erfindungsgemäßen Pumpenventilkopf im Querschnitt vor Beginn eines Saughubes. Der Pumpenventilkopf ist für insbesondere Kolben-Hochdruckpumpen geeignet und besteht in seinem grundsätzlichen Aufbau aus einem an den Pumpenzylinder angeschlossenen Ventilkopfgehäuse 1 mit sich in bezug auf den Pumpenzylinder gegenüberliegenden Ventilkammern 2, 3 mit einerseits Ansaugkanal 4 und Saugventil 5 und andererseits Druckkanal 6 und zwei Druckventilen 7, die in Schließstellung mittels Ventilfedern 10, 11 auf ihren Ventilsitz 12, 13 gedrückt sind. Fü'irt der Kolben 14 im Pumpenzylinder 15 einen Saughub aus, so öffnet das Saugventil 5 und das angesaugte Fördermittel wird bei dem anschließenden Druckhub des Kolbens 14 über die sich öffnenden Druckventile 7 abgefördert, während das Saugventil 5 bereits wieder geschlossen ist. Dieser Weg des Fördermittels ist durch Pfeile angedeutet. — Bei dem Saugventil 5 steht der Ansaugkanal 4 mit einer Ringkammer 16 in Verbindung. Die Ringkammer 16 ist ventilseitig von dem Ventilsitz 12 begrenzt. Der Ventilteller ist als Ringteller 8 ausgebildet und schließt die Ringkammer 16 ab, wenn er sich in Schließstellung befindet und dazu von der Ventilfeder 10 auf den Ventilsitz 12 gedrückt wird. Der Ringteller 8 arbeitet führungsfrei mit einem verhältnismäßig kleinen Öffnungshub und ist dazu umfangseitig von der Ventilfeder 10 getragen und in Offenstellung unmittelbar gegen eine Ringfläche 17 abgestützt. Die Ringkammer 16 besitzt einen vom Ansaugkaral 4 zum Ventilsit/ 12 hin abnehmenden Ringkammerqiierschnitt und weist am Ventilsitz den geringsten Ringkammerquerschnitt auf. Sie ist mit dem Ventilsitz 12 von einem scheibenförmigen Einbaukörper 18 gebildet, dessen eine Stirnfläche als Ventilsitz ausgeführt ist. Die Ringfläche 17 ist zur Abstützung des Ringtellers 8 in Offenstellung von einem Durchflußkörper 19 gebildet, der von einem zentralen Befestigungsbolzen 20 in der saugseitigen Ventilkammer 2 gehalten ist und einerseits Durchflußbohrungen 21 aufweist, andererseits einen Ringspalt mit der Ventilkammerwand bildet. Der Durchflußkörpei 19 besitzt außenseitig eine umlaufende Schulter 22 zum Abstützen der ihn und die Ringfläche 17 umgebenden Ventilfeder 10 sowie innenseitig unter Bildung der Ringfläche 17 eine sich verjüngende Ausnehmung 23, an welche die Durchflußbohl i:ngen 21 sich anschließen. Die Ausnehmung 23 kann im Querschnitt halbkugelförmig, parabolisch oder ähnlich strömungsgünstig aussehen. Zur Verwirklichung eines doppeiabstrahlenden Saugventils 5 schließen sich an die saugscitige Ventilkammer 2 zwei voneinander getrennte Strömungskanäle 24 an.

In der druckseitigen Ventilkammer 3 sind zwei Druckventile 7 angeordnet, jedes Druckventil 7 weist -inen lediglich von seiner Ventilfeder 11 getragenen Ventilteller 9 auf. der ebenfalls führungsfrei zwischen dem zugeordneten Ventilsitz 13 und einem Widerlager 25 mit einem verhältnismäßig kleinen Öffnungshub arbeitet. Das Widerlager 25 besitzt eine von seiner Auflagefläche für den Ventilteller 9 ausgehende Axialbohrung 26 mit sich daran anschließenden Radialbohrungen 27, die einen vorgegebenen Querschnitt besitzen und in einem zwischen Widerlager 25

und Ventilkammerwand gebildeten Ringspalt münden. Das Widerlager 25 ist von dem Bolzenende eines in das Ventilkopfgehäuse 1 eingesetzten Lagerbolzens 28 mit eingeschnürtem Mittelteil 29 gebildet, der eine außen umlaufende Schulter 30 zum Abstützen der das Bolzenende und die Auflagefläche umgebenden Ventilfeder 11 aufweist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche:

1. Pumpenventilkopf für insbesondere Kolben-Hochdrukpumpen, bestehend aus einem an dem Pumpenzylinder angeschlossenen Ventilkopfgehäuse mit sich in bezug auf den Pumpenzylinder gegenüberliegenden Ventilkammern mit einerseits Ansaugkanal und Saugventil und andererseits Druckkanal und zumindest einem Druckventil, wobei die Ventilschließkörper von Saugventil und Druckventil in Schließstellung mittel» Ventilfedern auf ihren Ventilsitz gedruckt sind und bei dem Saugventil der Ansaugkanal mit einer Ringkammer in Verbindung steht und die Ringkammer ventilseitig von dem Ventilsitz begrenzt ist, und wobei der Ventilschließkörper in Schließstellung auf den Ventilsitz gedrückt die Ringkammer abschließt und mit einem verhältnismäßig kleinen öffntmgshub arbeitet und dazu umfangseitig von der Ventilfeder getragen und in Offenstellung unmittelbar gegen eine Ringfläche abgestützt isl, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschließkörper als Ringteller (8) ausgebildet ist und führungsfrei zwischen Schließstellung und Offenstellung arbeitet.

2. Pumpenventilkopf nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringkammer (16) einen vom Ansaugkanal (4) zum Ventilsitz (12) hin abnehmenden Ringkammerquerschnitt aufweist und am Ventilsitz den geringsten Ringkammerquerschnitt besitzt.

3. Pumpenventilkopf nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Ringfläche zur Abstützung des Ringtellers in Offenstellung von einem Durchflußkörper gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchflußkörper (19) von einem zentralen Befestigungsbolzen (20) in der saugseiligen Ventilkammcr (2) gehalten ist und inncnscitig unter Bildung der Ringfläche eine sich verjüngende Ausnehmung (23) besitzt, an welche sich Durchflußbohrungen (21) anschließen.

4. Pumpenventilkopf nach einem der Ansprüche I bis 3, mit zumindest einem in der druckseitigen Ventilkammer angeordneten Druckventil mit von einer Ventilfeder getragenem Ventilschließkörper, der zwischen dem zugeordneten Ventilsitz und einem Widerlager mit einem verhältnismäßig kleinen Öffnungshub arbeitet, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschließkörper als Ventilteller (9) ausgebildet und führungsfrei gelagert ist, und daß das Widerlager (25) eine von seiner Auflagefläche für den Ventilteller (9) ausgehende Axialbohrung

(26) mit sich daran anschließenden Radialbohrungen

(27) aufweist.

5. Pumpenventilkopf nach einem der Ansprüche I bis 4, wobei das Widerlager von dem Bolzenendc eines in das Ventilkopfgehäuse eingesetzten Lagerbolzen gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerbolzen (28) ein eingeschnürtes Mittelteil (29) besitzt, welches eine außen umlaufende Schulter (30) zum Abstützen der das Bolzenende und die Auflagerfläche umgtbenden Ventilfeder (ti) aufweist.