DE29518733U1

DE29518733U1 - Druckhalteventil für Kraftstoffanlagen

Info

Publication number: DE29518733U1
Application number: DE29518733U
Authority: DE
Original assignee: Armaturenfabrik Hermann Voss GmbH and Co
Current assignee: Voss Automotive GmbH
Priority date: 1995-11-25
Filing date: 1995-11-25
Publication date: 1997-03-20
Anticipated expiration: 2005-11-26

Description

7603/VIl/bu

Armaturenfabrik Hermann Voss GmbH + Co.
Leiersmühle 2-6, D-51688 Wipperfürth

Druckhalteventil für Kraftstoffanlagen

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Druckhalteventil für Kraftstoffanlagen, mit einem mit einer Förderleitung verbindbaren Einlaß, einem mit einer Tankleitung verbindbaren Auslaß sowie mit einem zwischen dem Einlaß und dem Auslaß angeordneten, in Richtung des Einlasses mit einer Schließfederkraft beaufschlagten und hierdurch in Abhängigkeit vom einlaßseitigen Druck öffnenden oder schließenden Rückschlagventil .

Derartige Druckhalteventile haben in Kraftstoff-Versorgungsanlagen (beispielsweise in Kraftfahrzeugen) die Aufgabe, den Systemdruck insbesondere vor Einspritzpumpen oder dergleichen aufrechtzuerhalten. Hierzu wird eine Kraftstoffpumpe eingesetzt, die aus einem Kraftstoff-Tank mehr Volumen in eine Förderleitung fördert, als verbraucherseitig benötigt wird. Das "überschüssige" Volumen wird über das Druckhalteventil bzw. dessen Rückschlagventil wieder in den Tank zurückgeführt. Dabei bereitet aber die häufig im Kraftstoffsystem enthaltene Luft immer wieder Probleme, so daß spezielle Entlüftungsmaßnahmen erforderlich sind. Dies

führt aber in aller Regel zu einem erhöhten Bauteilbedarf und zusätzlichen Kosten. Bei bestimmten Entlüftungsmaßnahmen kann es zudem im Stillstand der Kraftstoffpumpe zu einem "Leerlaufen" des Systems kommen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zur Vermeidung der geschilderten Nachteile eine besonders einfache und wirtschaftliche Möglichkeit zur Entlüftung von Kraftstoffanlagen zu schaffen, wobei insbesondere auch eine hohe Sicherheit gegen Störungen, wie etwa ein entlüftungsbedingtes Leerlaufen des Systems im Stillstand der Förderpumpe, gewährleistet sein soll.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein Druckhalteventil der gattungsgemäßen Art erfindungsgemäß mit einem integrierten Entlüftungsventil ausgestattet ist, welches in einer sich durch das Rückschlagventil erstreckenden Verbindung zwischen dem Einlaß und dem Auslaß angeordnet ist.

Durch die Erfindung ist für die Funktionen "Druck halten" und "Entlüften" vorteilhafterweise nur ein einzelnes Bauelement erforderlich, was günstig unter anderem für die Lagerhaltung und Montage sowie auch für den Platzbedarf am Einbauort ist.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung besitzt das Entlüftungsventil ein Ventilelement, welches - bei bestimmungsgemäßer Einbaulage des erfindungsgemäßen Druckhalteventils - in im wesentlichen vertikaler Richtung zwischen zwei Schließstellungen und mit zwischen diesen gewährleisteter Öffnungslage frei beweglich ist. Dabei liegt der Kraftstoff-Einlaß "unten" in Richtung der unteren Schließ-

Stellung, während der Auslaß nach "oben" führt. Durch diese vorteilhafte Ausgestaltung sammelt sich - sofern das Druckhalteventil ordnungsgemäß auf "höchstem Niveau" plaziert wird - jegliche im System befindliche Luft direkt "unterhalb" des Entlüftungsventils an. Wird dann die Kraftstoffpumpe in Betrieb gesetzt, so kann zunächst die Luft über das erfindungsgemäße Entlüftungsventil entweichen, indem das Ventilelement von seiner unteren Schließstellung etwas nach oben durch die strömende Luft abgehoben wird, bis der nachströmende Kraftstoff das Ventilelement in seine obere Schließlage bringt. Danach arbeitet das Druckhalteventil in üblicher Weise zur Druckerhaltung (wie eingangs beschrieben) . Wird dann das System bzw. die Kraftstoffpumpe stillgesetzt, so fällt das Ventilelement des Entlüftungsventils hauptsächlich schwerkraftbedingt - in seine untere Schließstellung, wodurch vorteilhafterweise ein "Leerlaufen" des Systems sicher vermieden wird.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen sowie der folgenden Beschreibung enthalten.

Anhand von in der Zeichnung veranschaulichten, bevorzugten Ausführungsbeispielen soll die Erfindung nun näher erläutert werden. Dabei zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Druckhalteventil mit schematisch eingezeichneter äußerer Beschaltung,

Fig. 2 eine Einzelheit der Fig. 1 im Bereich des erfindungsgemäßen Entlüftungsventils in vergrößertem Maßstab,

Fig. 3 eine vergrößerte Einzelheit der Figur 1 in einer vorteilhaften Ausführungsvariante und

Fig. 4a und 4b

jeweils eine Einzelheit im Querschnitt in der Ebene IV-IV gemäß Fig. 3 in zwei verschiedenen Ausführungen.

In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel jeweils nur einmal beschrieben.

In Fig. 1 sind schematisch die wesentlichen Elemente einer Kraftstoffanlage veranschaulicht. Eine Kraftstoffpumpe 2 fördert Kraftstoff aus einem Tank T in eine Förderleitung 4, und zwar bevorzugt über ein Rückschlagventil 6. Die Förderleitung 4 führt in Pfeilrichtung 7 zu nicht dargestellten Verbrauchern, beispielsweise zu einer Einspritzpumpe .

Ferner ist ein Druckhalteventil 8 vorgesehen, welches einen mit der Förderleitung 4 verbindbaren Einlaß 10, einen mit einer zum Tank T führenden Tankleitung 12 verbindbaren Auslaß 14 sowie ein zwischen dem Einlaß 10 und dem Auslaß 14 angeordnetes Rückschlagventil 16 aufweist. Dieses Rückschlagventil 16 ist in Richtung des Einlasses 10 mit einer Schließfederkraft F beaufschlagt, wodurch es in Abhängigkeit vom einlaßseitigen Druck öffnet oder schließt. Die Kraftstoffpumpe 2 fördert ein größeres Volumen, als in Pfeilrichtung 7 zu den Verbrauchern strömt, so daß ein überschüssiges Volumen in Richtung der Pfeile 17 über das Druckhalteventil 8 bzw. das dazu geöffnete Rückschlagventil 16 zurück zum Tank T fließt.

Erfindungsgemäß ist das Druckhalteventil 8 mit einem integrierten Entlüftungsventil 20 ausgestattet (vgl. hierzu auch Fig. 2 und 3), welches in einer sich durch das Rückschlagventil 16 hindurch erstreckenden Verbindung 22 zwischen dem Einlaß 10 und dem Auslaß 14 angeordnet ist.

In den dargestellten, bevorzugten Aus führungs formen der Erfindung weist das Entlüftungsventil 20 ein Ventilelement 26 auf, welches - bei bestimmungsgemäßer Einbaulage des Druckhalteventils 8 - in im wesentlichen vertikaler Richtung frei beweglich ist. Dies ist in Fig. 2 durch einen gestrichelten Pfeil 28 angedeutet. Das Ventilelement 26 besitzt eine untere Schließstellung (in Fig. 2 mit durchgehender Linie eingezeichnet) sowie eine obere Schließstellung (in Fig. 2 gestrichelt und in Fig. 3 durchgehend liniert dargestellt) sowie eine zwischen den beiden Schließstellungen gewährleistete Öffnungslage (in Fig. 1 dargestellt) . In der ersten, unteren Schließstellung wirkt das Ventilelement 26 dichtend mit einem unteren Ventilsitz 3 0 zusammen und in der zweiten, oberen Schließstellung mit einem oberen Ventilsitz 32. Dabei ist das Ventilelement 26 bevorzugt als Kugel 34 mit einem Durchmesser von vorzugsweise mindestens 3 mm, insbesondere 4 bis 6 mm, ausgebildet. Zudem besteht das Ventilelement 26 vorzugsweise aus Stahl, was sich vorteilhaft auf die Haltbarkeit auswirkt.

Das Ventilelement 26 ist in einer beidseitig von den Ventilsitzen 30, 32 begrenzten und dabei beidseitig nach oben und unten grundsätzlich offenen Ventilkammer 36 angeordnet. Diese Ventilkammer 36 wird dann von dem Ventilelement 26 entweder nach unten hin oder nach oben hin geschlossen. Die Ventilkammer 3 6 weist im Bereich zwischen den Ventilsitzen 30, 32 eine Querschnittsfläche auf, die größer als der

Querschnitt des Ventilelementes 26 ist. Auf diese Weise wird in der Zwischenstellung ein insbesondere ringförmiger Strömungsquerschnitt für entweichende Luft gebildet.

In der Ausführung nach Fig. 1 und 2 ist im Bereich des unteren Ventilsitzes 30 eine einzelne, zentrische, in die Ventilkammer 36 mündende Strömungsöffnung 37 gebildet. Es hat sich allerdings gezeigt, daß es besonders vorteilhaft ist, wenn - wie in den Fig. 3,4a,4b veranschaulicht - die Verbindung 22 im Bereich des unteren Ventilsitzes 3 0 über mindestens zwei außermittige, aber zur Mittelachse bevorzugt symmetrisch (radialsymmetrisch) angeordnete Strömungsöffnungen 37a in die Ventilkammer 36 mündet. Hierdurch wird das Ventilelement 26 bzw. die bevorzugt verwendete Kugel 34 in der Öffnungslage (vgl. Fig. 1) sehr gleichmäßig umströmt und dadurch so "stabilisiert", daß "Flatterbewegungen" vorteilhafterweise vermieden werden. Gemäß Fig. 3 und 4a sind zwei Strömungsöffnungen 3 7a und gemäß Fig. 4b drei Strömungsöffnungen 3 7a vorgesehen. Diese können mit Vorteil in einem zwischenwandartigen Einsatzteil 37b gebildet sein.

Was nun das Rückschlagventil 16 des Druckhalteventils 8 betrifft, so weist dieses einen Ventilstößel 38 mit einem insbesondere kegelförmigen Ventilkopf 40 und einem mit diesem verbundenen und verschiebbar geführten Ventilschaft 42 auf. Der Ventilkopf 40 wirkt mit einem als Innenkonus ausgebildeten Ventilsitz 44 dichtend zusammen. Die den Einlaß 10 über das Entlüftungsventil 2 0 mit dem Auslaß 14 verbindende Verbindung 22 bzw. ein entsprechender Teilabschnitt dieser Verbindung 22 ist hierbei als Durchgangskanal 46 ausgebildet, der sich durch den Ventilkopf 4 0 und den Ventilschaft 42 hindurch erstreckt und in die Ventilkammer 3 6 des Entlüftungsventils 20 übergeht. Der Ventilschaft 42 ist

in einer ortsfest abgestützten Führungshülse 48 verschiebbar geführt. Hierbei ist das Entlüftungsventil 20 vorzugsweise innerhalb der Führungshülse 48 integriert angeordnet, und zwar insbesondere in deren dem Ventilkopf 40 abgekehrten, oberen Endbereich. Ferner ist es bei der Ausführung nach Fig. 1 und 2 vorteilhaft, wenn der untere Ventilsitz 3 0 des Entlüftungsventils 2 0 am oberen stirnseitigen Ende des Ventilschaftes 42 gebildet ist. Die Führungshülse 48 ist im Bereich ihres oberen Endes über ein Abstützelement 50 ortsfest in einem Ventilgehäuse 52 befestigt. Zwischen dem Abstützelement 50 der Führungshülse 4 8 und dem Ventilkopf 4 0 ist eine die Schließfederkraft F erzeugende Schraubenfeder 54 - den Ventilschaft 42 und die Führungshülse 48 koaxial umschließend - unter Vorspannung angeordnet. Das Abstützelement 50 bildet hierbei innerhalb des Ventilgehäuses 52 eine Trennwand, weist aber mindestens eine Durchgangsöffnung 55 auf, die eine zwischen dem Ventilsitz 44 und dem Abstützelement 50 gebildete Kammer 56 mit dem
Auslaß 14 verbindet.

Gemäß Fig. 3 weisen vorzugsweise einerseits der Ventilstößel 3 8 und andererseits das Abstützelement 50 einander axial zugekehrte Konusabschnitte 57 auf, die derart in Anpassung an den Innendurchmesser der Schraubenfeder 54 in diese eingreifen, daß durch die Konusabschnitte 57 eine selbsttätige Zentrierung der Schraubenfeder 54 erreicht wird.

Im folgenden soll noch kurz die Funktion des erfindungsgemäßen Druckhalteventils 8 erläutert werden. Ausgehend von einem Stillstand der Kraftstoffpumpe 2 kann sich im Bereich eines "unterhalb" des Rückschlagventils 16 innerhalb des Ventilgehäuses 52 gebildeten Raumes 58 Luft angesammelt

haben. In diesem Zustand ist aber zunächst das erfindungsgemäße Entlüftungsventil 20 geschlossen, indem sich das Ventilelement 26 in seiner unteren Schließlage befindet. Hierdurch wird ein Leerlaufen des Systems auf der Seite der Förderleitung 4 vermieden. Wird dann die Kraftstoffpumpe 2 in Betrieb gesetzt, so wird zunächst aufgrund des sich aufbauenden Förderdruckes die Luft nach oben verdrängt, wodurch das Entlüftungsventil 2 0 geöffnet wird. Die Luft kann dann über den Auslaß 14 in Richtung der Pfeile 60 zum Tank T entweichen. Ist dann die Luft vollständig entwichen, so bewirkt der nachströmende Kraftstoff, daß das Ventilelement 26 des Entlüftungsventils 20 in seine obere Schließlage geduckt wird. Der Förderdruck kann dann in üblicher Weise das Rückschlagventil 16 öffnen, so daß das überschüssige, nicht von den Verbrauchern benötigte Volumen in Pfeilrichtung 17 über die Durchgangsöffnung (en) 55 und den Auslaß 14 zum Tank T abgeleitet wird. Wird dann später die Kraftstoffpumpe 2 wieder stillgesetzt, so nimmt der Systemdruck entsprechend ab, so daß das Entlüftungsventil 20 wieder in die untere Schließlage übergeht und so den Leerlaufschutz gewährleistet.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfaßt auch alle im Sinne der Erfindung gleichwirkenden Ausführungen. So ist auch eine Ausführung möglich, bei der der Auslaß direkt hinter dem Rückschlagventil 16 als eine aus der Kammer 5 6 nach außen führende Gehäuseöffnung ausgebildet ist. Dabei ist das Abstützelement 50 als geschlossene Trennwand ohne die Durchgangsöffnung(en) 55 ausgebildet, wobei der dargestellte Auslaß 14 dann einen speziellen zusätzlichen Lüftungsauslaß bildet. Folglich sind dabei zwei separate Auslässe einerseits für das Medium und andererseits prak-

tisch nur für die Luft vorgesehen, wobei aber bevorzugt beide Auslässe mit dem Tank T - und somit auch miteinander - verbunden sind.

Ferner ist die Erfindung bislang auch noch nicht auf die im Anspruch 1 definierte Merkmalskombination beschränkt, sondern kann auch durch jede beliebige andere Kombination von bestimmten Merkmalen aller insgesamt offenbarten Einzelmerkmalen definiert sein. Dies bedeutet, daß grundsätzlich praktisch jedes Einzelmerkmal des Anspruchs 1 weggelassen bzw. durch mindestens ein an anderer Stelle der Anmeldung offenbartes Einzelmerkmal ersetzt werden kann. Insofern ist der Anspruch 1 lediglich als ein erster Formulierungsversuch für eine Erfindung zu verstehen.

Claims

7603/VIl/bu Armaturenfabrik Hermann Voss GmbH + Co. Leiersmühle 2-6, D-51688 Wipperfürth Ansprüche

1. Druckhalteventil (8) für Kraftstoffanlagen, mit einem mit einer Förderleitung (4) verbindbaren Einlaß (10), einem mit einer Tankleitung (12) verbindbaren Auslaß (14) sowie mit einem zwischen dem Einlaß (10) und dem Auslaß (14) angeordneten, in Richtung des Einlasses (10) mit einer Schließfederkraft (F) beaufschlagten und hierdurch in Abhängigkeit vom einlaßseitigen Druck öffnenden oder schließenden Rückschlagventil (16),
gekennzeichnet durch
ein integriertes, in einer sich durch das Rückschlagventil (16) erstreckenden Verbindung (22) zwischen dem Einlaß (10) und dem Auslaß (14) angeordnetes Entlüftungsventil (20) .

2. Druckhalteventil nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß das Entlüftungsventil (20) ein in im wesentlichen vertikaler Richtung frei bewegliches Ventilelement (26) mit zwei Schließstellungen und zwischen diesen gewährleisteter Öffnungslage aufweist.

3. Druckhalteventil nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilelement (26) des Entlüftungsventils (20) in der ersten Schließsstellung mit einem unteren Ventilsitz (3 0) und in der zweiten Schließstellung mit einem oberen Ventilsitz (32) dichtend zusammenwirkt.

4. Druckhalteventil nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilelement (26) des Entlüftungsventils (20) als Kugel (34) mit einem Durchmesser von vorzugsweise mindestens 3 mm ausgebildet ist sowie vorzugsweise aus Stahl besteht.

5. Druckhalteventil nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilelement (26) in einer Ventilkammer (36) angeordnet ist, deren Querschnittsfläche im Bereich zwischen den Ventilsitzen (30, 32) größer als der Querschnitt des Ventilelementes (26) ist.

6. Druckhalteventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 5,

dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des unteren Ventilsitzes (3 0) mindestens zwei Strömungsöffnungen (3 7) in einer bezüglich der Mittelachse außermittigen, vorzugsweise symmetrischen Anordnung vorgesehen sind.

7. Druckhalteventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6,

dadurch gekennzeichnet , daß das Rückschlagventil (16) einen Ventilstößel (38) mit

• ·

einem insbesondere kegelförmigen und mit einem Ventilsitz (44) zusammenwirkenden Ventilkopf (40) und einem verschiebbar geführten Ventilschaft (42) aufweist, wobei sich zumindest ein Teilabschnitt der den Einlaß (10) über das Entlüftungsventil (20) mit dem Auslaß (14) verbindenden Verbindung (22) als Durchgangskanal (4 6) durch den Ventilkopf (4 0) und den Ventilschaft (42) erstreckt.

8. Druckhalteventil nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschaft (42) in einer ortsfest abgestützten Führungshülse (48) geführt ist, wobei vorzugsweise das Entlüftungsventil (20) innerhalb der Führungshülse (48) in deren dem Ventilkopf (40) abgekehrten Endbereich angeordnet ist.

9. Druckhalteventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 8,

dadurch gekennzeichnet, daß der untere Ventilsitz (30) des Entlüftungsventils (20) am Ende des Ventilschaftes (42) gebildet ist.

10. Druckhalteventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 8,

dadurch gekennzeichnet, daß der untere Ventilsitz (30) des Entlüftungsventils (20) an einem zwischen dem Ventilstößel (38) und der Ventilkammer (36) angeordneten Einsatzteil (37b) gebildet ist.

11. Druckhalteventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 10,

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dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem ortsfesten Abstützelement (50) der Führungshülse (48) und dem Ventilkopf (40) eine die Schließfederkraft (F) erzeugende Schraubenfeder (54) den Ventilschaft (42) und die Führungshülse (48) umschließend sowie insbesondere selbstzentrierend angeordnet ist,

12. Druckhalteventil nach Anspruch 11,

dadurch gekennzeichnet, daß das Abstützelement (50) der Führungshülse (48) mindestens eine den Auslaß (14) mit einer zwischen dem Ventilsitz

(44) und dem Abstützelement (50) gebildeten Kammer

(56) verbindende Durchgangsöffnung (55) aufweist.