DE3024998C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Rückschlagventil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einem bekannten Rückschlagventil dieser Art (DE-OS 16 75 425) wird von einer gewendelten Vorspannungsdruck­ feder ein Verschlußstück in Form einer Kugel auf eine Einlaß­ öffnung gepreßt, wobei die Druckfeder zu der von Ventil­ sitz und Verschlußstück gebildeten Achse schräg an der Kugel angreift, bewirkt durch eine entsprechende Form­ gebung eines die Druckfeder aufnehmenden zylindrischen Hohlglieds. Auf diese Weise wird auf das Verschlußstück eine weitere, senkrecht zur Achse der Durchlaßöffnung wirkende Federdruckkomponente ausgeübt, und zwar durch die gleiche Druckfeder, die auch die Vorspannung für die Sitzabdichtung erzeugt. Hierdurch wird angenommen, daß eine unerwünschte Bewegung des Ver­ schlußstückes in beliebige Richtungen bei dessen Öffnen verhin­ dert werden kann.

Allerdings können sich bei einer solchen Ventilausbildung insofern Probleme ergeben, weil die einfache Druckfeder selbst nicht in der Lage ist, auf das Verschlußstück oder den Dichtkörper eine von ihr herrührende gerichtete zu­ sätzliche Kraftkomponente auszuüben, so daß es von der Art des strömenden Mediums und sonstigen Randbedingungen abhängen kann, beispielsweise Auftreten von Turbulenzen u. dgl., ob die Kugel in der gewünschten Richtung ausweicht, also von ihrem Sitz schräg abgehoben oder zusätzliche Tau­ mel- und Klapperbewegungen ausführt.

Bekannt ist ferner ein Rückschlagventil für Kompressor­ leitungen (DE-OS 15 00 032), bei dem ein einstückiger Dichtkörper oder Verschlußstück in Form eines sogenannten Entenschnabel-Rück­ schlagverschlußstücks gleichzeitig die Aufgabe des Verschluß­ stücks und des elastischen Vorspannungselementes über­ nimmt, wobei die Entenschnabel-Konfiguration von einem Trägerteil gelagert ist, welches mit einem äußeren Gewinde versehen ist und in eine Leitung als Zwischenstück einge­ schraubt werden kann.

Grundsätzlich sind Rückschlagventile bekannt in vielfäl­ tiger Form und Ausführung, wobei stets ein Ventilgehäuse, das auch den Ventilsitz bilden kann, und ein in einem Ventilgehäuse verschieblich gelagertes Verschlußstück vorge­ sehen sind, welches mit seinem vorderen Teil mit dem Ventilsitz bei Einwirken einer entsprechenden Vorspannung in Wirkverbindung tritt. Die Vorspannung wird von einem Vorspannungselement erzeugt, welches das bewegliche Verschluß­ stück in Schließrichtung auf seinen Sitz drückt. Solche Rückschlagventile ermöglichen durch Abheben des Verschluß­ stücks vom Ventilsitz ein Strömen des jeweiligen Mediums in der gewünschten Richtung, wobei das Abheben des Verschluß­ stücks, also das Öffnen des Ventils durch den Strömungsdruck des Mediums bewirkt wird. Ein Rückströmen des Mediums ist ausgeschlossen, da der Rückdruck das Verschlußstück nur stär­ ker auf seinen Sitz und damit in die Schließstellung preßt. Rückschlagventile dienen daher als richtungsbestimmende selbsttätige Sperrschalter in Rohrleitungen beliebiger Art.

Es ist bekannt, bei Kraftstoffniederdruck-Förderanlagen, üblicherweise Elektrokraftstoffpumpen, bei denen in axia­ ler Schichtung der Pumpenteil und ein diesen antreibender Elektromotor in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein können, im Auslaßkanal der Pumpe Rückschlagventile anzu­ ordnen. Dabei ist der Auslaßkanal der Elektrokraftstoff­ pumpe im druckseitigen Stutzen des Anschlußgehäuses ange­ ordnet. Der druckseitige Stutzen ist üblicherweise Teil eines aus Zinkdruckguß hergestellten Abschlußdeckels, der mit dem Gehäuse der Elektrokraftstoffpumpe fest verbunden ist, beispielsweise durch eine Randumbördelung. Die Rück­ schlagventile sind dabei im Auslaßkanal des Druckstutzens fest montiert, wobei eine konische Verjüngung des Kanals selbst den Ventilsitz bildet und als Sperrbolzen ein, bei­ spielsweise aus dem Kunststoff Viton bestehendes Verschluß­ stück, etwa von pilzförmiger Form, von einer Ventilfeder gegen seinen Sitz gepreßt wird. Die Ventilfeder ist eine Schraubenfeder und wird mit Hilfe einer Stahlscheibe in den Zinkdruckguß-Anschlußdeckel der Elektrokraftstoffpumpe eingenietet.

Bei den sehr häufig nach dem Rollenzellenprinzip arbeiten­ den Elektrokraftstoffpumpen treten infolge von bauartbe­ dingten Druckschwankungen um den Mittelwert des System­ drucks Schwingungsanregungen des Kraftstoffleitungssystems auf, die zu erheblichen Geräuschentwicklungen im Kraftfahr­ zeug selbst führen können, die als sehr störend empfunden werden. Die Bauart der bisher verwendeten Rückschlagventile verstärkt die ohnehin vorhandenen Druckschwingungen und trägt so zu der Geräuschentwicklung noch bei, so daß sich ein hoher Anteil von nicht beanstandungsfrei arbeitenden Kraftstoff-Fördersystemen ergeben kann.

Außerdem ist bei der bekannten Ausbildung und Anordnung dieser Rückschlagventile bei Elektrokraftstoffpumpen nach­ teilig, daß der von dem Zinkdruckguß des Anschlußdeckels selbst gebildete Ventilsitz einem gewissen Verschleiß un­ terworfen ist und aufgrund der Verbindung mit der Elektro­ kraftstoffpumpe selbst, die zerstörungsfrei nicht mehr ge­ trennt werden kann, im Falle eines Versagens des Ventils der Totalausfall der Kraftstoffpumpe in Kauf genommen wer­ den muß.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, ein Rück­ schlagventil für eine Elektrokraftstoffpumpe zu schaffen, das die auf die bauartbedingten Druckschwankungen zurück­ gehenden Störungen jedenfalls nicht verstärkt, sondern dämpft und gleichzeitig die Forderung bezüglich Dichtheit, Druckverlust sowie Reparaturfreundlichkeit verbessert.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 und hat den Vorteil, daß infolge der Einschränkung der Freiheitsgrade der Bewegung des Dicht­ körpers oder Verschlußstücks im geöffneten Betriebszustand auch beim Durchströ­ men der vollen Fördermenge einwirkende Druckschwingungen nicht mehr zur Schwingungsanregung führen, sondern sogar eine Dämpfung erzielt werden kann.

Durch die Verringerung der möglichen Federbewegungen der elastisch federnd, jedoch nachgiebig ausgebildeten, die Vorspannung in Schließrichtung bewirkenden Teile ergibt sich auch eine Verringerung der Rückstellkräfte und insge­ samt eine Verminderung bzw. eine völlige Beseitigung der sonst auftretenden Schwingungsverstärkung.

Dabei ist vorteilhaft, daß durch die das Verschlußstück tragende Blattfeder sich zwei in ihren Wirkungen sich überlagernde und gegenseitig verbessernde Reaktionen ergeben, die darauf beruhen, daß die Blattfeder aufgrund ihrer Be­ schaffenheit Querschwingungsbewegungen des Dichtkörpers praktisch völlig verhindert und nur einen bestimmten, ge­ nau vorgegebenen Öffnungsweg für das Verschlußstück freigibt und festlegt, so daß freie Schwingungsbewegungen vermie­ den sind, und außerdem aufgrund ihrer eigenen geringen Rückstellkräfte dämpfend auf Schwingungsanregungen über­ haupt reagiert.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des Rückschlagventils möglich.

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

Fig. 1 eine Ausführungsform einer in den Druckstutzen eines Abschlußdeckels einer Elektrokraftstoffpumpe einge­ setzten Ventileinheit,

Fig. 2 diese Ventileinheit in größerer Detaildarstellung im Schnitt,

Fig. 2a den Dichtkörper, also das Verschlußstück der Ventil­ einheit der Fig. 2 mit Vorspannungselement im un­ gespannten Zustand.

In Fig. 1 ist zum besseren Verständnis der druckseitige Abschlußdeckel einer Elektrokraftstoffpumpe, die, da nicht Gegenstand der Erfindung, selbst nicht dargestellt ist, gezeigt und mit 1 bezeichnet. Der Deckel 1 verfügt über einen Ringflansch 2, um den üblicherweise ein überstehen­ der Randbereich des nicht dargestellten Gehäuses der Elek­ trokraftstoffpumpe so umgebördelt sein kann, daß sich ein unverrückbarer, fester Sitz ergibt. Der von der Elektro­ kraftstoffpumpe geförderte Kraftstoff fließt dann in Rich­ tung des Pfeils 3 und durchströmt das insgesamt mit 4 be­ zeichnete Rückschlagventil, indem es das Verschlußstück 5 ent­ gegen dem Druck der als Vorspannungselement dienenden Fe­ der 6 von seinem Sitz 7 abhebt.

Das in Fig. 2 und Fig. 2a gezeigte Ausführungsbeispiel entspricht dem Rückschlagventil in der Einbaustellung im Druckstutzen der Fig. 1. Bei diesem Rückschlagventil handelt es sich um eine Ventileinheit 4, die als Bauein­ heit getrennt herstellbar und in den Auslaßkanal des An­ schlußdeckels 1 einschraubbar ist, bestehend aus zwei Hauptteilen, nämlich einem ersten Sitzteil 8, der einen üblicherweise konisch zulaufenden Ventilsitz 7 bildet, und einem größeren Ventilgehäuse 9, das mit dem Sitzteil 8 form- und/oder kraftschlüssig verbunden ist.

Der in Fig. 2 dargestellte Sitzteil 8 kann als Kunststoff­ teil, etwa in üblicher Spritzgußtechnik hergestellt sein oder es kann ein Stahlteil sein, wobei dann auch der Ven­ tilsitz 7 aus Stahl besteht, dessen Dichtfläche mit Hilfe einer Stahlkugel geeigneten Durchmessers angeprägt sein kann. Der Sitzteil 8 verfügt über eine erste äußere Ring­ nut 10 und über eine zweite äußere Ringnut oder Fixiernut 11, wobei letztere der Verbindung mit dem Ventilgehäuse 9 dient. Die Fixiernut 11 befindet sich außen am Sitzteil 8 etwa in Höhe des inneren konischen Ventilsitzbereich. Der Ventilsitzbereich erweitert sich dann in Richtung auf das Ventilgehäuse 9 und geht dann in einen kürzeren zylindrischen Teilbereich 7 a über. Die erste Ringnut 10 am Sitzteil 8 dient der Aufnahme eines in Fig. 1 gezeigten, die Ventileinheit 4 gegenüber dem Auslaßkanal 16 abdichtenden O-Rings 17.

Das Ventilgehäuse 9 ist bei­ spielsweise ein Thermoplast-Spritzgußteil und verfügt über ein Außengewinde 18, welches mit einem Innengewinde 19 beim Einschrauben der Ventileinheit 4 in Wirkverbindung tritt. Für den Flüssigkeitsdurchfluß verfügt das Ventil­ gehäuse 9 über seitliche Öffnungen oder Schlitze, von denen in Fig. 2 einige dargestellt und mit 20 bezeichnet sind. Das stirnseitige Ende des Ventilgehäuses verfügt über min­ destens einen Abschluß-Quersteg, bevorzugt aber über eine obere Abschlußwand 21, die der Verankerung und festen Auf­ nahme des bei diesem Auführungsbeispiel als Blattfeder 6 ausgebildeten Vorspannungselements dient.

Wie die Fig. 2a zeigt, besteht der Dichtkörper aus dem ei­ gentlichen Verschlußstück 5, welches überwiegend eine halbkugel­ artige Pilzform aufweist, an die sich ein verjüngter zy­ lindrischer Abschnitt 5 a nach oben anschließt. Mindestens die Pilzform des Verschlußstück 5 befindet sich in der Schließstellung völlig im Ventilsitzbereich 7, 7 a des Sitz­ teils 8. Mit dem Verschlußstück 5 ist die schon erwähnte Blatt­ feder 6 an ihrem einen Ende verbunden, wobei es sich ver­ steht, daß diese Blattfeder in Querrichtung zur Zeichen­ ebene eine mit Bezug auf ihre Dicke erhebliche Breiten­ ausdehnung aufweist, so daß Verbiegungen, Verdrehungen und Verschränkungen in einer anderen Richtung als in der, die in Fig. 2 gestrichelt dargestellt ist, praktisch ausge­ schlossen sind, auf jeden Fall stark gedämpft verlaufen. Der Darstellung der Fig. 2 läßt sich auch die vorgespannte Position von Blattfeder 6 und Verschlußstück 5 entnehmen, wenn diese in die Ventileinheit 4 eingesetzt sind.

Die Blattfeder 6 wird z. B. in das aus Kunststoff bestehen­ de Ventilgehäuse 9 mit eingespritzt, und zwar in der dargestellten Position, was bedeutet, daß der obere, in der Zeichenebene horizontal abgebogene Teilbereich 6 a der Blatt­ feder bis zum Beginn der im ungespannten Zustand etwas weniger als rechtwinkligen Abbiegung fest mit dem Boden­ teil 21 des Ventilgehäuses 9 verbunden ist. Das den Sperr­ bolzen bildende Verschlußstück 5 kann dann, und noch vor der Verbindung des Ventilgehäuses 9 mit dem Sitzglied 8, auf die Blattfeder 6 aufgesteckt oder in sonstiger Weise mit dieser verbunden werden, so daß sich insgesamt eine in dem Ventilgehäuse verdrehsicher angeordnete Einheit aus Blatt­ feder 6 und Verschlußstück 5 ergibt. Anschließend können dann Ventilgehäuse 9 und Sitzteil 8 zusammengesteckt werden, wo­ bei unter Einnahme einer stärkeren Krümmung der Blattfeder 6 im längeren Vertikalbereich 6 c das Verschlußstück 5 hoch- und auf seinen Sitz 7 gedrückt wird. Diese Stellung ist in durchgezogenen Linien in Fig. 2 gezeigt.

Zur Verbindung des Ventilgehäuses 9 mit dem Sitzteil 8 dient dann ein plastisch verformbarer Kunststoffbund 9 a am Ventilgehäuse 9, der etwa bis zur Höhe der Fixiernut 11 reicht, so daß durch elastische oder plastische Verfor­ mung des Kunststoffbundes 9 a in die Fixiernut diese beiden, Teile miteinander verbunden werden. Bei plastischer Verformung kann die Verbindung beispielsweise durch induktive oder konduktive Erwärmung, durch Ultraschall, durch Widerstandserwärmung od. dgl. erfolgen.

Man erkennt, daß bei Durchströmung des Rückschlagventils die Öffnungsbewegung in einer durch die Art der Einspan­ nung und Beschaffenheit der Blattfeder genau vorbezeichne­ ten Richtung und entlang eines festgelegten Weges erfolgt, eines Weges nämlich, der eine nur noch geringere weitere Spannung in der Blattfeder 6 erzeugt. Diese Verlagerung des Ventilelements erfolgt dann etwa in Richtung des mit A bezeichneten Pfeils. Eine durch die Durchströmung bewirkte Verlagerungsbewegung in einer anderen Richtung oder quer hierzu erlaubt die Blattfeder nicht, da sie bei jeder an­ deren Bewegung in einen stärker gespannten Zustand geraten würde, als der, den die Blattfeder einnimmt, wenn sie sich mit dem Verschlußstück 5 in die gestrichelte Position der Fig. 2 bewegt. Im geöffneten Zustand der Ventileinheit 4 befindet sich daher das Verschlußstück durch die Wirkung der Blattfeder in einer einseitigen gezielten Anlage an dem Ventilwandbereich, wobei sich nur eine geringe Vor­ spannung und eine geringe Rückstellkraft auf das Dicht­ element, also das Verschlußstück 5 im geöffneten Zustand er­ gibt, was wiederum auf Art und Ausbildung der Blattfeder zurückzuführen ist. Man erkennt auch, daß in der geöffneten Stellung und während der Bewegung in die geöffnete Stellung, wie in Fig. 2 gezeigt, eine erhebliche Verminderung der Schwingungsverstärkung infolge Verringe­ rung der Federbewegungen und der dadurch bedingten Rück­ stellkräfte erzielt wird.

Claims (3)

1. Rückschlagventil für Kraftstoffniederdruck-Förderpumpen bei Kraftfahrzeugen, stationären Anlagen u. dgl., be­ stehend aus Ventilgehäuse und beweglichem, unter in Schließrichtung wirkender, elastischer Vorspannung stehendem Verschlußstück als Dichtkörper, mit einer Einrichtung zur Einschränkung der Hubbewegung des Verschlußstücks auf eine bestimmte Richtung, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil als auswech­ selbare, aus zwei miteinander verbundenen Teilen (Sitz­ teil 8, Ventilgehäuse 9) bestehende Ventileinheit (4) gebildet und in den Pumpenauslaßkanal (16) abgedichtet eingesetzt ist und daß am Verschlußstück (5) eine eine angenäherte L-Form aufweisende Blattfeder angreift, die mit ihrem anderen Ende am Ventilgehäuse (9) be­ festigt ist und gleichzeitig das Verschlußstück (5) bei dessen Öffnungsbewegung in einer vorgegebenen Richtung führt.

2. Rückschlagventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß durch eine verdrehsichere Befestigung des Blattfederendes im Ventilgehäuse (9) Verschlußstück (5) und Blattfeder (6) als Einheit im Ventilkörper (9) verdrehfest gelagert sind.

3. Rückschlagventil nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die im Ausgangszustand L-förmige Blattfeder im montierten Zustand des Ven­ tils einen angenähert halb S-förmigen Abschnitt auf­ weist und das Verschlußstück (5) im geöffneten Zustand in einseitiger Anlage an der Ventilsitzwand hält.