DE2837045A1

DE2837045A1 - Druckregler

Info

Publication number: DE2837045A1
Application number: DE19782837045
Authority: DE
Inventors: Kei Kimata; Michio Ohta
Original assignee: NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 1977-08-24
Filing date: 1978-08-24
Publication date: 1979-03-08
Also published as: FR2401454B1; GB2003257A; GB2003257B; DE2837045B2; FR2401454A1; IT1105622B; DE2837045C3; JPS5438931U; IT7850835A0

Description

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Toyo Bearing Company, Limited Os aka-shi, Os aka-fu
Japan

Druckregler

Die Erfindung betrifft einen Druckregler zum Regeln eines Flüssigkeitsdrucks in einer Zuleitung, insbesondere einen Druckregler zum Einstellen eines Flüssigkeitsdrucksfmittels Öffnen und Schließen eines mit einer Membran zusammenwirkenden Ventils, wobei sich die Membran durch Änderung der Differenz der Drücke wölbt, die auf die sich gegenüberliegenden Seiten der Membran wirken.

Es ist ein Druckregler dieser Art, ein sog. Flachsitzventil bekannt und im Einsatz. Dieses Flachsitzventil besteht aus einer Ventilanordnung zwischen einem an einer Membran be- . festigten Flach ventilsitz und einem dem Sitz gegenüberliegenden offenen Ende einer Flüssigkeitsleitung. Die Membran kann sich wölben aufgrund auftretender Änderungen der Druckdifferenz, um die Öffnungsfläche der Fließöffnung zu ändern, wodurch ein entsprechender Flüssigkeitsdruck eingestellt wird. Ist jedoch der Abstand zwischen dem Sitz und der gegenüberliegenden Flüssigkeitsleitung so gering, daß die auf

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ihren Druck geregelte Fluggeschwindigkeit der Flüssigkeit sehr niedrig ist, so wird der Flüssigkeitsdruck in diesem Bereich extrem vermindert und der Sitz wird dazu neigen_s den Flüssigkeits f IuB zu blockieren. Dies ist ein den herkömmlichen Flachsitzventilen innewohnender Nachteil. Deshalb läßt sich mit ihnen keine genaue Druckregelung erzielen,,

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, einen einfach aufgebauten und wirtschaftlich arbeitenden Druckregler zu schaffen, der zuverlässig arbeitet, um eine präzise Druckregelung zu erreichen, selbst wenn die Flußgeschwindigkeit einer zu regelnden Flüssigkeit "sehr gering ist.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird gelöst durch einen Druckregler mit einem runden Ventilkörper, einem Ventilsitz mit einer konischen Sitzfläche, einem Gelenkteil, das im Ventilkörper aufgenommen ist oder durch eine entsprechende Steuerstange mit dem Ventilkörper angeordnet ist, wobei das Gelenkteil so ausgelegt ist, daß es mit einer Membran in einer sich selbst ausrichtenden Weise zusammenwirkt, wobei die Membran so ausgelegt ist, daß sie sich wölbt aufgrund des auf" die beiden sich gegenüberliegenden Seiten wirkenden Drucks zur Regelung der Lage des Ventilkörpers zur konischen Sitzfläche des Ventilsitzes, so daß ein Druckunterschied auf einen vorgegebenen Wert konstant gehalten werden kann_o

Der runde Ventilkörper ist im Durchmesser kleiner als das Gelenkteil. Vorzugsweise ist der Vs&ilkörper z_GB. eine im Handel erhältliche Stahlkugel für Kugellager, so daß sich Vorteile hinsichtlich Abmessungsgenauigkeit und Beziehbarkeit ergeben.

Vorzugsweise ist der Ventilsitz auf der höchstmöglichen Stelle im Ventilgehäuse angeordnet, was für den Aufbau des Druckreglers von Vorteil ist und was das Entweichen möglicher

Luftblasen zu einem frühen Zeitpunkt vereinfacht.

Eine andere lösung der Aufgabe ergibt sich durch einen Druckregler mit einem runden Ventilkörper, mit einem Ventilsitz mit einer konischen Sitzfläche, die mit.dem Ventilkörper zusammenwirkt, mit einer druckempfindlichen Membran und einem an der Membran befestigten Gehäuse, wobei der Ventilkörper auf dem Gehäuse angeordnet ist unter Verwendung einer Sitzscneibe, auf der der Ventilkörper sitzt, wobei die Sitzscheibe mit dem Ventilkörper parallel zur Membran beweglich ist und wob.ei der Ventilkörper koaxial zur konischen Sitzfläche gehalten ist.

Die Erfindung bietet verschiedene Anwendungsmöglichkeiten des genannten Druckreglers oder der Ventilanordnung.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Teilansicht einer ersten Aus führungs form eines Druckreglers nach der Erfindung für eine Kraftstoffmeßeinrichtung für Verbrennungsmotoren;

Fig. 2 eine andere Ausführungsform der Erf_j.n^ung;

Fig. 3 eine weitere A us führungs form des Druckreglers nach der Erfindung;

Fig. 4- eine Darstellung einer anderen Ausführungsform der Erfindung eines Druckreglers, der als Entlastungsventil wirkt;

Fig. 5 eine Darstellung einer Abänderung des Druckreglers nach Fig. 4;

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!Fig. 6 eine Darstellung einer weiteren Abänderung des Druckreglers nach Fig. 4.

In Fig. 1 ist ein Kraftstoffmeßsystem für Verbrennungsmotoren dargestellt, bei dem eine Druckdifferenz zwischen einem Förderdruck und einem Ausströmdruck konstant gehalten wird, so daß die Fließgeschwindigkeit von Kraftstoff zum Motor genau proportional ist zur Tätigkeit einer Kraftstoffmeßeinrichtung 1, die wiederum durch Motorluftansaugung gesteuert ist, wodurch das Verhältnis zwischen Kraftstoff zum Motor und Luft zum Motor konstant gehalten werden kann.

In Fig. 1 kennzeichnet die Bezugsziffer 1 die Kraftstoffmeßeinrichtung, die Bezugsziffer 2 den Druckregler. Ebenfalls dargestellt ist ein Kraftstoffbehälter 3, eine Kraftstoffförderpumpe 4, ein Zuleitungsdruckregler 5 und eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 6. Die Kraftstoffmeßeinrichtung 1 besteht aus einem Gehäuse 7 niit einer Bohrung 8, einem in der Bohrung 8 des Gehäuses angeordneten hülsenformigen Einsatzstück 10 mit einer konischen Bohrung 9₅ einer Kugel 11, wobei zwischen der Kugel 11 und der konischen Bohrung 9 des hülsenförmigen Einsatzstückes 10 eine Kraftstofführung 12 gebildet wird und einer Steuerstange 13 zur Einstellung der axialen Position der Kugel 11 zur konischen Bohrung. Die Steuerstange 13 ist in Längsrichtung beweglich, und zwar proportional zur Fließgeschwindigkeit der in der Luftansaugleitung des Motors fließenden Luft (nicht dargestellt). Im Gehäuse 7 ist ein Kraftstoffeinlaß 14, ein Kraftstoffauslaß 15 und ein Anschlußkanal 16 zur unteren Kammer des Druckreglers 2 vorgesehen, der nachfolgend beschrieben ist.

Das Ventilgehäuse 18 des Druckreglers 2 weist eine obere Kammer 20 und eine untere Kammer 21 auf, die durch eine Membran 19 getrennt sind. In der Mitte ist an der Membran 19 eine Verstärkungsplatte 22 befestigt. An der oberen Kammerseite dieser Verstärkungsplatte 22 istjein runder Ventil-

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körper 23 und ein Gelenkteil 24 angeordnet, die beispielsweise miteinander durch Punktschweißen verbunden sind. Das Gelenkteil 24 wird durch eine Feder 25 gegen ein eingeformtes Flanschteil der Verstärkungsplatte 22 gedruckt.

Der Ventilkörper 23 ist im Durchmesser kleiner als das Gelenkteil 24 und ist gerichtet auf eine konische Fläche 27 des Ventilsitzes 28, der am Gehäuse an einem zur Einspritzvorrichtung 6 führenden Anschlußkanal 26 angeordnet ist. Auf der unteren Kammerseite der Verstärkungsplatte 22 ist ein Ende einer Differenzdruckeinstellfeder 29 befestigt. Das andere Ende greift in eine in das Ventilgehäuse 18 eingeschraubte Einstellschraube 30 ein. Die obere Kammer 20 des Ventilgehäuses 18 ist mit dem Kraftstoffauslaß I5 der Kraft-Stoffmeßeinrichtung 1 über eine Öffnung 31 verbunden. Die untere Kammer 21 ist mit der öffnung 16 der Kraftstoffmeßeinrichtung 1 über eine Öffnung 32 verbunden.

Während des Betriebs wird Kraftstoff aus dem Kraftstoffbehälter 3 durch die Kraftstoffpumpe angesaugt und dem Kraftstoffeinlaßkanal 14 der Kraftstoffmeßexnrichtung 1 unter Druck zugeführt. Der Kraftstoffdruck wird durch den Zuleitungsdruckregler 5 auf einem konstanten Wert, d.h. auf dem Förderdruck PI gehalten. Dieser Förderdruck P1 wird ebenfalls durch die Öffnungen 16 und 32 in die untere Kammer 21 des Druckreglers 2 geleitet. Der durch den Einlaß 14 zugeführte Kraftstoff fließt durch eine zwischen der Kugel 11 und der konischen Bohrung 9 gebildete sichelförmige Durchführung 12, und anschließend über die Öffnungen 15 und 31 in die obere Kammer 20 des Druckreglers.

Als Folge ist die obere Kammer der Wirkung des am Ende der Kraftstoffmeßexnrichtung 1 wirksamen Ausströmdrucks P2 ausgesetzt. Die Kraftstoffströmungsgeschwindigkeit wird bestimmt entsprechend der QuerSchnittsfläche der sichelförmigen Kraftstoff durchführung 12. Der in der untere Kammer 21 vorhandene

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Förderdruck PI und der in der oberen Kammer 20 wirksame Ausströmdruck P2 wirken auf die beiden sich gegenüberliegenden Seiten der Membran 19, so daß die Membran die Druckdifferenz (ΡΊ-Ρ2) mißt«. Durch die Druckdifferenz, die von einem eingestellten Wert abweicht, der abhängig von der Last der Differenzdruckeinstellfeder 29 bestimmt wird, wölbt sich die Membran 19? wodurch sich der Strömungsdurchlaß 33 zwischen dem Ventilkörper 23 und der konischen Fläche 27 des Ventilsitzes 28 in seiner Öffnungsfläche ändert. Da der Förderdruck P1 durch den Zuleitungsdruckregier 5 konstant gehalten wird, ist jede Änderung der Druckdifferenz auf Änderungen des Ausströmdrucks* P2 zurückzuführen, was wiederum durch Änderung des Drucks in der Luftansaugleitung des Motors erfolgt, falls es sich bei der Einspritzvorrichtung 6 um eine kontinuierliche Einspritzvorrichtung handelt, bei der die Einspritzvorrichtung zum Ansaugkrümmer des Motors geöffnet ist»

Wird der Druck in der Luftansaugleitung und damit der Ausströmdruck P2 vermindert, xtfölbt sich die Membran nach unten (siehe Darstellung), so daß sich der Strömungsdurchlaß 33 zwischen dem Ventilkörper 23 und der konischen Sitzfläche 27 verkleinern kann? dadurch erhöht sich der Druck P2 in der oberen Kammer 20_o Diese Zunahme setzt sich solange fort, bis die Druckdifferenz (P1-P2) einen eingestellten Wert erreicht, wonach die Membran zum Stillstand kommt.,

Der Ventilkörper 23 ist über das Gelenkteil 24 beweglich zur Verstärkungsplatte 22 angeordnet und wird koaxial zur konischen Sitzfläche durch die Wirkung einer durch den Strömungsdurchlaß 33 fließenden Flüssigkeit gehalten,, Es ergibt sich hierdurch eine Ausrichtfunktion des Ventikörpers zur konischen Fläche_o

Durch Konstanthalten der Druckdifferenz zwischen dem Druck am Einlaß und am Auslaß der Kraftstoffmeßeinrichtung 1 unter Verwendung des Druckreglers 2 nach der Erfindung, wird folglich die Strömungsgeschwindigkeit von durch die Kraftstoffdurch= führung 12 fließenden Kraftstoff auf einfache Weise propor-

tional zur Öffnungsfläche der Kraftstoffdurchführung. Da außerdem die Öffnungsfläche durch die axiale Bewegung der Steuerstange 13 gesteuert wird, die wiederum entsprechend der Strömungsgeschwindigkeit der in die Luftansaugleitung des Motors zugeführten Luft eingestellt ist, wird die Strömungsgeschwindigkeit von durch die Kraftstoffdurchführung fließenden Kraftstoff schließlich proportional zur Strömungsgeschwindigkeit der angesaugten Luft; dadurch läßt sich das Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf einen vorgegebenen Wert konstant halten. .

In der oben beschriebenen Aus führ ungs form ist der Ventilsitz 28 auf der höchstmöglichen Stelle in der oberen Kammer.20 angeordnet, wodurch zu exnem frühen Zeitpunkt das Entweichen von Luftblasen möglich ist, die auftreten können und sich unterhalb der Unterseite der ^-ammer 20 sammeln. Das Auftreten solcher Luftblasen während des Starten des Motors ist unvermeidlich. Es ist deshalb wünschenwert, daß mögliche Luftblasen sofort bei Auftreten entweichen, da sie sich sonst sammeln, zunehmen und schädliche Einflüsse auf den Kraftstoffdruck in einer Kraftstoffzuleitung verursachen, d.h. ein Oszillieren oder Pulsieren des Drucks zur Folge haben. Die oben beschrie-• bene Anordnung der Erfindung kommt dieser Anforderung nach.

Fig. 2 zeigt eine Abänderung des oben beschriebenen Durckreglers, bei der der Ventilkörper 23 dem Gelenkteil 24 durch eine Steuerstange 35 zugeordnet ist. Die Differenzdruckeinstell· feder 29 ist eine Druckfeder, deren Last durch die Einstell-, schraube 30über ein verschiebbares Element 36 einstellbar ist. Die abgeänderte Form des Druckreglers nach Fig. 2 arbeitet im wesentlichen wie die oben beschriebene Ausführung mit den gleichen Einrichtungen.

In der in Fig. 3 dargestellten Aus führ ungs form wird die Druckdifferenz (P1-P2) dadurch konstant gehalten, daß der Förderdruck P1 und nicht der Ausströmdruck, wie in der vorhergehenden Ausführungsform, geregelt wird. Außerdem besteht die Membra:

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19 des Druckreglers 2 aus Metall mit eingeformten konzentrischer kreisförmigen Rillen 19a und 19^, um eine Federung zu schaffen, wo"bei die Verwendung der Differenzdruckeinstellfeder 29 in Fig. 1 entfällt.

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Die Verstärkungsplatte 22 ist an der Membran mit einem Dichtelement 36 befestigt, so daß die obere und die untere Kammer

20 und 21. gasdicht gegeneinander abgedichtet sind. Die obere Kammer 20 ist mit der Kraftstoffpumpe 4 über eine Bohrung 31 verbunden und ist dem Förderdruck PI ausgesetzt, während die untere Kammer 21 über eine Bohrung 32 mit dem Krafts t of fauslaß 15 der Kraftstoffmeßeinrichtung 1 verbunden und dem Ausströmdruck P2 ausgesetzt ist» Die Darstellung aeigt einen einschraubbaren Ventilsitz 28 mit einer darin eingeformten, zum Kraftstoffbehälter 3 führenden Durchführung 26.

Nimmt beispielsv;eise der Ausströmdruck P2 ab, dann nimmt der Druck in der untere Kammer 21 ab, so daß sich die Membran 19 nach unten wölben kann,, Demzufolge verringert sich die Öffnungsfläche des Strömungsdurchlasses 33 zwischen dem Ventilkörper 23 und der konischen Sitzfläche 27, um die Strömungsgeschwindigkeit des über diesen Bereich zum Kraftstoffbehälter 3 zurückfließenden Kraftstoff zu erhöhen bis die Membran zum Stillstand kommt oder,in anderen Worten, bis die Differenz der auf die beiden Seiten der Membran wirkenden Drücke einen vorgegebenen eingestellten Wert erreichen_o Das bedeutet, daß eine Abnahme der Förderdruckdifferenz (PI-P2) auf einen eingestellten Wert konstant gehalten wird bis der Förderdruck PI in Übereinstimmung mit einer Abnahme des Ausströmdrucks P2 vermindert wird»

Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel für einen Druckregler, der einen Zuleitungsdruck ständig konstant halten soll durch Vermeiden übermäßigen Druckes, d.h_o ein sog„ Entlastungsventil„ Die untere Kammer 21 ist zur Umgebung über eine Öffnung 32 geöffnet. Die obere Kammer 20 ist mit der Kraftstoffpumpe 4 über eine Öffnung 31 und über eine weiter Öffnung 26 mit dem Kraft-

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Stoffbehälter 3 verbunden. Das Gelenkteil 24 ist an der Verstärkungsplatte 22 auf der Membran 19 durch eine Halterungsplatte 38 gelagert.

Die Last einer in der unteren Kammer 21 angeordneten Differenzdruckeinstellfeder 29 ist Po; die Membran dient zur Regelung der Kraftstoffströmungsgeschwindigkeit, die von der Kraftstoffpumpe 4 über den Strömungsdurchlaß 33 zum Kraftstoffbehälter 3 zurückfließt und damit zur Regelung des Förderdruckes P1, während die Öffnungsfläche des Stxömungsdurch= lasses 33 gesteuert wird. Damit ergibt sich eine Druckdifferenz (PI-Po) zwischen dem Forderdruck P1 und der Last Po der Feder 29, welche auf die Membran 19 wirkt.

Fig. 5 und 6 sind Abänderungen der in Fig. 4 dargestellten Ausfuhrungsform. In Fig» 5 ist ein Hauptgehäuse 37 mit einer oberen Kammer 38 und einer unteren Kammer 39 dargestellt, die durch die Membran 40 getrennt sind. Ein Gehäuse 41 ist an der Membran 40 durch eine Scheibe 42 und durch UmbÖrdeln eines Schulterteils 43 über die Scheibe 42 befestigt. Eine

ist
Stellfeder 44/zusammengepreßt zwischen der Scheibe 42 und einem Federsitz 45 angeordnet, der von einer in das Hauptgehäuse 37 eingeschraubten Einstellschraube 46 gehaltert ist_o Ein Ventilkörper 47 ist im Gehäuse 41 angeordnet unter Verwendung einer Sitzscheibe 49 und eines an dem Gehäuse 41 befestigten Sprengrings 50» wobei die Sitzscheibe 49 mit dem Ventilkörper 47 beweglich ist, der durch eine Ausrichtfeder 48 gegen die Scheibe 49 gedrückt wird, so daß der Ventilkörper 47 mit der konischen Fläche 52 des Ventilsitzes 5^ immer koaxial gehalten wird.

Wird die auf die Membran 40 nach oben wirkende Kraft geringer als die nach unten wirkende Kraft der Feder 44, so wird die Membran 40 durch die Feder 44 nach unten gedrückt, wobei das untere Ende des Gehäuses 41 das Hauptgehäuse 37 beaufschlagte Der Ventilkörper 47 wird ständig gegen die lconisah* ' -J->he 52 des Ventilsitzes 51 durch die Ausrichtfeder 48 ge&rü'-'cbo.

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Dadurch, wird eine Abdichtung geschaffen«,

La der Druck der durch den Einlaß 54- einfließenden Flüssigkeit so zunimmt, daß die Membran leicht nach oben gehoben wird, wobei der Ventilkörper 47 nicht auf der Sitzfläche 52 aufliegt, beginnt die Flüssigkeit in Richtung des Auslasses 53 durch den Strömungsdurchlaß zwischen dem Ventilkörper 47 und dem Ventilsitz 51 zu fließen* Daraufhin bewegt sich der Ventilkörper 47 vom Ventilsitz 5Λ weg, wobei die richtige Lage und dieser Zustand beibehalten wird» D_oh_o zu diesem Zeitpunkt ist die Ausreicht funktion des Ventilkörpers abgeschlossene Der Strömungsdurchlaß zwischen dem Ventilkörper 47 und dem Ventilsitz 51 wird automatisch eingestellt, so daß die Last, die durch den Flüssigkeitsdruck erzeugt wird, der auf die Membran 40 wirkt, und die Last der Feder 44 im Gleichgewicht gehalten werden,, Das Ausmaß des Strömungsdurchlasses schwankt gewöhnlich in einigen 10 Mikron» Da der Ventilkörper 47 seinen Zustand selbst beim Wegbexiregen vom Ventilsitz 5^ während des Betriebs beibehält, findet kein Verzögerungseffekt (Hysterese) zwischen dem Druck und der Strömungsgeschwindigkeit statt, unabhängig von irgendwelchen Schwankungen der Strömungsgeschwindigkeit einer zum Auslaß fließenden Flüssigkeit„

In Figo 6 ist ein teilweise abgeschnittener Ventilkörper 47 und ein aus Stahlblech gefertigtes Gehäuse vorgesehene Das Gehäuse ist mit der Verstärkungsplatte 5^ für die Membran mittels Elektroschweißen oder Punktschweißen verbundene

DQ

Claims

D'PI. ng. ε Eder 28370^5 Toyo Bearxng Company, Limited Os aka-shi, Os aka-fu Japan Druckregler Patentansprüche

1. Druckregler, bei dem eine auf die beiden sich gegenüberliegenden Seiten einer Membran wirkende Druckdifferenz durch Öffnen und Schließen eines der Membran zugeordneter Ventils konstant gehalten wird, gekennzeichnet durch ein Ventil mit einem mit einem Gelenkteil (24-) verbundenen runden Ventilkörper (23) und mit einem Ventilsitz (28) mit einer konischen Sitzfläche zur Selbstausrichtung des Ventilkörpers (23) gegenüber der Membran (19).

2. Druckregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenkteil (24) rund und im Durchmesser größer ist als der Ventilkörpa? (23).

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3. Druckregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz auf der höchstmöglichen Stelle in einem Ventilgehäuse (18) angeordnet ist.

4-, Druckregler, gekennzeichnet durch einen runden Ventilkörper (4-7), mit einem Ventilsitz (51) mit einer konischen Sitzfläche, die mit dem Ventilkörper (4-7) zusammenwirkt, mit einer druckempfindlichen Membran (4-0) und einem an der Membran (4-0) "befestigten Gehäuse (4-1), wobei der Ventilkörper (4-7) auf dem Gehäuse (41) angeordnet ist unter Verwendung einer Sitzscheibe (4-9), auf der der Ventilkörper (4-7) sitzt, wobei die Sitzscheibe (4-9) mit dem Ventilkörper (4-7) parallel zur Membran (4-0) beweglich ist und wobei der Ventilkörper (4-7) koaxial zur konischen Sitzfläche (52) gehalten ist.

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