DE3441282A1

DE3441282A1 - Auslassventil fuer kraftstoffpumpe

Info

Publication number: DE3441282A1
Application number: DE19843441282
Authority: DE
Inventors: Charles H. Cass City Mich. Tuckey
Original assignee: Walbro Corp
Current assignee: Walbro Corp
Priority date: 1983-11-25
Filing date: 1984-11-12
Publication date: 1985-06-13
Also published as: DE3441282C2; JPH0438913B2; JPS60119365A

Description

BESCHREIBUNG:
Die Erfindung betrifft ein Auslaßventil für eine elektrische Kraftstoffpumpe, das dazu dient, bei nicht arbeitender Pumpe den Auslaß zu verschließen.
Bei Kraftstoffpumpen, wie sie in Personen- und Nutzfahrzeugen verwendet werden, ist die Antriebskraft üblicherweise elektrisch, kann jedoch auch mechanisch sein. Diese Kraftstoffpumpen haben üblicherweise ein Auslaßventil in Form eines federbelasteten Rückschlagventiles. Die Feder ist so bemessen, daß ein vorgegebener Druck zum öffnen des Ventiles erforderlich ist. Außerdem schließt das Ventil, wenn die Pumpe nicht arbeitet, um einen Kraftstoffstrom zum Vergaser zu verhindern. Im Falle eines Unfalls macht somit die Pumpe zu, um ein Auslaufen von Kraftstoff zu verhindern.
Da die gesamte Förderleistung der Pumpe durch das Auslaß ventil hindurchströmen muß, sollte der Strömungswiderstand des Auslaßventiles im geöffneten Zustand so klein wie möglich sein.
Durch die vorliegende Erfindung soll ein Auslaßventil geschaffen werden, das unabhängig von der Ventilstellung einen glatten, ungestörten Auslaßstrom erlaubt. Insbesondere soll ein Auslaßventil geschaffen werden, bei dem der Kraftstoffstrom nicht durch die als Schraubenfeder ausgebildete Ventilfeder in ihrem komprimierten Zustand beeinträchtigt wird.
Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen angegeben.
Anhand der Zeichnungen wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäß ausgebildetes Auslaßventil in seiner Schließstellung; Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Ansicht des Auslaßventiles in seiner öffnungsstellung; Fig. 3 eine Seitenansicht des Ventilelementes des Auslaßventiles nach den Fign. 1, 2; Fig. 4 eine Endansicht des Nasenabschnittes des Ventilelementes nach Fig. 3; Fig. 5 eine Endansicht des stromabwärtigen Endes des Ventilelementes nach den Fig. 3, 4.
In Fig. 1 ist ein Auslaßrohr 10 gezeigt, das an dem Gehäuse einer Kraftstoffpumpe (nicht gezeigt) befestigt ist und das Anschlußende für eine Kraftstoffleitung bildet.
Das Rohr 10 weist einen Bohrungsabschnitt 12 auf, der sich zu einem konischen Ventilsitz 14 mit einem eingeschlossenen Winkel von beispielsweise ca. 600 erweitert.
Der Ventilsitz 14 mündet in einen durchmessergrößeren Bohrungsabschnitt 16, der sich zu einer Ebene angrenzend am Ende des Rohres 10 erstreckt, wo er sich zu einer Ausnehmung 18 erweitert, die zum Ende des Rohres 10 hin offen ist.
In Fig. 2 ist ein Ventilelement 20 in Seitenansicht gezeigt. Das Ventilelement 20 besitzt einen konischen Endabschnitt 22 mit einem eingeschlossenen Winkel von ungefähr 900, der mit einem abgerundeten Nasenabschnitt 24 versehen ist. Der konische Abschnitt 22 geht in einen sphärischen Abschnitt 26 mit einem Radius von beispielsweise 2,39 mm (0,094 Zoll) über. Dieser sphärische Abschnitt 26 geht mittels eines kleinen Radius in einen zylindrischen Abschnitt 28 des Ventilelementes 20 über.
Dieser zylindrische Abschnitt 28 endet in einer Ebene, die senkrecht zur Achse des Ventilelementes 20 verläuft, und zwar bei 30.
Vier radiale Rippen bzw. Flügel 40 sind an dem Ventilelement 20 angeformt; sie gehen von dem sphärischen Abschnitt 26 aus und verlaufen in Rückwärtsrichtung zu einer Ebene A--A, wie in Fig. 3 gezeigt. Die Rippen 40 haben eine kleine radiale Abmessung bis zum zylindrischen Abschnitt 28 und erstrecken sich dann rückwärts der Ebene 30 in Richtung der Achse, um miteinander zusammenzulaufen. Die vordere Kontur 42 der Rippen 40 schließt mit der Achse einen Winkel von ungefähr 300 ein.An den Punkten R1 und R2 ist vorzugsweise ein Radius von 0,558 mm (0,020 Zoll) vorgesehen, und der Nasenabschnitt 24 kann den gleichen Radius haben. Der Zeichnungsmaßstab ist ungefähr 10 mal so groß wie die tatsächliche Größe, wobei beispielsweise der Durchmesser des zylindrischen Abschnittes 28 zwischen 4,6 mm (0,184 Zoll) und 4,88 mm (0,192 Zoll) beträgt. Das vordere Ende 42 der Rippe 40 hat einen Radius von ungefähr 2,39 mm (0,094 Zoll) und hat eine Abschrägung ungefähr des gleichen Winkels wie der Ventilsitz 14.
An jeder Rippe 40 ist eine Schulter 44 gebildet, die in Umfangsrichtung beabstandete Sitze für eine als Schraubenfeder ausgebildete Ventilfeder 50 bilden. Von den Schultern 44 aus in Rückwärtsrichtung konvergieren die Rippen 40 bei 46 zum planaren Ende 48 in der Ebene A--A.
Die Ventilfeder 50 sitzt auf axialen Abschnitten 51 der Rippen 40 und ist an den Schultern 44 mit ihrem vorderen Ende abgestützt, während sie mit ihrem anderen Ende an einem eingedrückten Halter 52 in der Ausnehmung 18 abgestützt ist, der mit öffnungen für den freien Durchfluß des Strömungsmittels versehen ist.
Das gesamte Auslaßventil ist in Fig. 1 so dargestellt, daß sich das Ventilelement 20 in seiner Schließstellung befindet. In der Schließstellung liegt der sphärische Abschnitt 26 des Ventilelementes 20 an dem konischen Ventilsitz 14 an. Das bevorzugte Material für das Ventilelement 20 ist ein Kunststoff einer Härte von ungefähr 70 Durometer, wie z.B. Viton (Warenzeichen). Während somit theoretisch eine Linienberührung am Ventilsitz 14 stattfindet, vergrößert jedoch das Ventilmaterial den Berührungsbereich entsprechend den gewählten Materialeigenschaften.
wenn im Bohrungsabschnitt 12 unter Druck stehender Kraftstoff vorhanden ist, öffnet er das Ventilelement 20 bei einem vorgegebenen Druck entsprechend der Kennlinie der Ventilfeder 50. Wenn sich das Ventilelement 20 in seine öffnungsstellung bewegt hat, kann der Kraftstoff um den Nasenabschnitt 24 herum sowie am Körperabschnitt 28 vorbei zwischen den Rippen 40 hindurch fließen. Die in Fig.2 eingetragenen Strömungspfeile zeigen diesen Strömungsverlauf. Selbst wenn die Ventilfeder 50 zusammengedrückt ist, ist die Strömung, wie aus Fig. 2 ersichtlich, durch das Auslaßventil hindurch ungestört, da sie innerhalb der Ventilfeder 50 zu der den Auslaß darstellenden Ausnehmung 18 verläuft. Die Form der Abschnitte 22, 24 und 26 sowie der vorderen Enden 42 der Rippen 40 sorgen für einen glatten, ungestörten Strömungsverlauf. Die Ränder der Rippen 40 haben normalerweise einen kleinen Abstand von den Wänden des Bohrungsabschnittes 16, der die Ventilkammer bildet, aber bei einer seitlichen Bewegung des Ventilelementes zentrieren die Rippen 40 das Ventilelement.
Der Abstand zwischen den äußeren Rändern der Rippen 40 und dem Innendurchmesser des Bohrungsabschnittes 16 wird möglichst gering gehalten; es muß jedoch berücksichtigt werden, daß es wenige Materialien (falls überhaupt) gibt, die sich in Anwesenheit von Kohlenwasserstoffen ausdehnen.
Rippen 40 mit einem Durchmesser von 6,30 mm (0,248 Zoll) können sich beispielsweise auf 6,45 mm (0,524 Zoll) ausdehnen. Wenn der Innendurchmesser des Bohrungsabschnittes 16 6,60 mm (0,260 Zoll) beträgt, läßt dies ein ausreichendes Spiel für eine ungestörte Funktionsweise zu. Eine Berührung der Rippenränder mit der Bohrungswand ist somit ein gewolltes Auslegungscharakteristikum. Jegliche Flatter-bzw. Schwingungstendenzen des Ventilelementes hat zur Folge, daß sich die Rippen 40 an die Bohrungswand anlegen, wodurch das Ventilelement stabilisiert wird. Eine gewisse Reibung zwischen den Rippen und der Bohrungswand ist somit erwünscht, um diese Stabilisierung zu erleichtern.
Der Durchmesser der Ventilfeder 50 wird auf einem kleineren Wert gehalten als der der Rippen 40, so daß keine Metallgegen-Metall-Berührung an den Bohrungsabschnitt 16 aufgrund einer seitlichen Bewegung stattfinden kann.

Claims

PATENTANSPRÜCHE 1. Auslaßventil für eine elektrische Kraftstoffpumpe oder dgl., gekennzeichnet durch: d (a) eine Ventilbohrung (12,14,16) mit einem ringförmigen Ventilsitz (14), (b) ein in der Ventilbohrung angeordnetes Ventilelement (20), bestehend aus: (1) einem ungefähr zylindrischen Ventilkörper (22, 24,26,28) der bei Anlage an dem Ventilsitz (14).

diesen schließt, (2) radiale Rippen (40), die sich vom Ventilkörper nach außen erstrecken, sowie eine Schulter (44), die an jeder der Rippen (40) in einer gemeinsamen Ebene gebildet ist, und (c) eine Schraubenfeder (50), die mit ihrem einen Ende in der Ventilbohrung (12,14,16) und mit ihrem anderen Ende an den Schultern (44) der Rippen (40) abgestützt ist.
2. Auslaßventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schultern (44) an den Rippen (40) radial außerhalb des Ventilkörpers (22,24,26,28) angeordnet sind.
3. Auslaßventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (40) sich von dem Ventilkörper (22,24,26,28) in Rückwärtsrichtung erstrecken und angrenzend an der Achse des Ventilkörpers zusammenlaufen.
4. Auslaßventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (22,24,26, 28) einen Nasenabschnitt (24) in Form eines Konus aufweist, der in einen sphärischen Abschnitt (26) radial angrenzend an den ringförmigen Ventilsitz (14) übergeht.
5. Auslaßventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das vordere Ende des Ventilkörpers (22,24,26,28) und der hintere Rand der Rippen (40) abgerundet sind, um eine Strömung am Ventilkörper und den Rippen vorbei zu erleichtern.
6. Auslaßventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der radialen Rippen (40) geringfügig kleiner als der Durchmesser der Ventilbohrung (16) ist, so daß bei einem seitlichen Flattern des Ventilelementes (20) die Rippen (40) sich an die Ventilbohrung anlegen, um die Ventilwirkung zu stabilisieren.
7. Auslaßventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Schraubenfeder (50) kleiner ist als der der Rippen (40).