DE3641968A1

DE3641968A1 - Druckdifferenzventil

Info

Publication number: DE3641968A1
Application number: DE19863641968
Authority: DE
Inventors: Hans-Dieter Reinartz; Helmut Steffes; Edwin Czarnetzki
Original assignee: Alfred Teves GmbH
Current assignee: ITT Automotive Europe GmbH
Priority date: 1986-12-09
Filing date: 1986-12-09
Publication date: 1988-06-16
Also published as: GB2199393A; IT8722005A0; FR2607896B1; US4838305A; GB8727675D0; FR2607896A1; JPS63158370A; GB2199393B; IT1222714B

Description

Die Erfindung betrifft ein Druckdifferenzventil nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Derartige Ventile werden eingesetzt, um zwischen dem Ein gangsdruck und dem Ausgangsdruck ein konstantes Druckge fälle zu erhalten. Ein solches Druckdifferenzventil ist aus der deutschen Patentanmeldung (amtl. Aktenzeichen: 36 36 409.6) bekannt. Dabei wird ein Differentialkolben, dessen größere Druckbeaufschlagungsfläche den Ausgangs druck zugeordnet ist, gegen die Kraft einer Vorspannfeder so verschoben, daß ein federbelastetes Kugelsitzventil in Schließstellung gebracht wird.

Dieser Ventilaufbau ist mit einer Vielzahl an aufwendig herstellbaren Einzelteilen verbunden und besitzt eine große Baulänge und ein hohes Gewicht. Der Umschaltpunkt wird durch den im Ausgang herrschenden Druck bestimmt, was zur Folge hat, daß beim Druckabbau ein erhebliches Volumen über die Überströmmanschette transportiert werden muß, bis sich der Differentialkolben wieder in seine Ausgangs stellung bewegt und damit den freien Durchfluß vom Eingang zum Ausgang herstellt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Druckdifferenzventil zu schaffen, das sich durch kostengünstige Fertigung, geringe Baulänge und einen niedrigen Umschaltdruck auszeichnet.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Durch diese Lösung kann ein sehr geringer Umschaltdruck realisiert werden, da die Verwendung einer Membrane zur Umschaltdruckbestimmung den großen Vorteil aufweist, daß bei geringer Reibung eine große Wirkfläche zur Verfügung steht. Die Membrane ist in Verbindung mit der sie beauf schlagenden Steuerkraft sowohl für das Schließen bei Druckaufbau als auch für das Öffnen der Ventileinrichtung bei Druckabbau verantwortlich.

Um bei Druckabbau möglichst schnell wieder den freien Druckmitteldurchfluß zu gewährleisten, ist es günstig, daß die Membrane vom Eingangsdruck beaufschlagbar ist. Die Zuordnung der Membran zum Eingangsdruck ermöglicht eine sehr geringe Hysterese, da bei sehr schnellem Absenken des Eingangsdruckes auch sehr rasch der Durchfluß vom Ausgang in Richtung Eingang ermöglicht wird. Dadurch baut sich der Druck im Ausgangsbereich schneller ab.

Durch die Verwendung einer Membrane als druckabhängiges Steuerelement wird ein kompakter Ventilaufbau mit geringer Einzelteilzahl und einfacher Montage begünstigt.

Die Funktion und weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Druckdifferenz ventils.

Hierzu zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch das erfindungs gemäße Druckdifferenzventil in der Aus führung als Rohrleitungsventil,

Fig. 2 Querschnitt durch das erfindungsgemäße Druckdifferenzventil in der Ausführung als separates Einbauventil.

Für einander entsprechende Teile werden in beiden Figuren dieselben Bezugszeichen gewählt.

Das in Fig. 1 dargestellte Druckdifferenzventil weist ein gestuftes Gehäuse 6 auf, das mit einem ebenfalls gestuften Einschraubventil versehen ist. Im Bereich des Auslasses 2 ist das Gehäuse mit einem Außengewinde versehen. Der Ein laß 1 ist als Gewinde-Sacklochbohrung ausgeführt und im Verschlußstück 7 vorgesehen. Mit der schrägen Bohrung 5 ist der Einlaß 1 mit einer radial umlaufenden Nut 4 ver bunden, welche die Form einer Kerbe aufweist. Eine weitere kerbenförmige Ringnut 3 befindet sich axial in Richtung auf den Einlaß 1 versetzt ebenfalls in der Außenkontur des Verschlußstückes 7. Zwischen den beiden Nuten 3 und 4 ist ein O-Ring 22 vorgesehen, der sich in bekannter Weise in einer weiteren Ringnut befindet und zwischen dem Ver schlußstück 7 und dem Gehäuse 6 dichtet.

In dem dem Einlaß 1 gegenüberliegenden Ende des Verschluß stückes 7, ist eine gestufte Bohrung angebracht, welche über eine schräge Bohrung 25 mit der Ringnut 3 verbunden ist. In der gestuften Bohrung des Verschlußstückes 7 be findet sich in dem einen geringeren Durchmesser aufweisen den Abschnitt die Membranfeder 13 und der, diese teilweise umgebende, Membrankolben 17. In dem Bohrungsabschnitt größeren Durchmessers ist die Membrane 14 angeordnet; diese wird durch die Zwischenscheibe 15, welche mit dem Verschlußstück 7 verstemmt ist, an die Fläche 26 angelegt. Die Membran 14 weist an ihrem Außendurchmesser einen Wulst 40 auf, der durch eine entsprechende Ausnehmung an einer Stirnseite der Zwischenscheibe 15 umgriffen wird. Somit wird die Membrane sicher fixiert.

Die gestuft ausgeführte Zwischenscheibe 15 weist eine zentrale Bohrung auf, die der Führung des Stößels 18 dient, deren der Membrane 14 zugewandtes Ende einen ver größerten Durchmesser aufweist, in das der Stößelschuh 16 hineinragt, mit welchem der Stößel 18 befestigt ist und welcher an der Membrane 16 anliegt.

Die Zwischenscheibe 15 ist aus einem Kunststoff herge stellt und weist etwa auf ihren mittleren Durchmesser mehrere Durchflußbohrungen 27 auf. Das von der Membrane 14 wegweisende Ende der Zwischenscheibe 15 ragt in die axiale, gestufte Durchgangsbohrung des Ventilkörpers 8 hinein, der - durch das in dem Gehäuse 6 verstemmte Ver schlußstück 7 beaufschlagt - in der Durchgangsbohrung des Gehäuses 6 gegen die Scheibe 9, welche an der Fläche 30 anliegt, verspannt ist.

Die Beaufschlagung des Ventilkörpers 8 durch das Ver schlußstück 7 geschieht durch die in axialer Richtung weisenden Abschnitte 28, welche nicht zur Verstemmung der Zwischenscheibe 15 nach innen umgeklappt wurden. Der Ven tilkörper 8 weist sowohl eine gestufte Außenkontur als auch eine gestufte Durchgangsbohrung auf. Die Stufe kleinsten Außendurchmessers des Ventilkörpers 8 ist dem Auslaß 2 zugewandt und wird von der Scheibe 9 umgeben, deren Außendurchmesser bis zum Gehäuse 6 reicht. Auf der daran anschließenden Stufe sitzt die Überströmmanschette 19 und die Stützscheibe 10. Die Überströmmanschette 19 berührt mit ihrem radial außenliegenden Dichtungsabschnitt das Gehäuse 6. Die als Nutring ausgebildete Überströmman schette umfaßt teilweise die Stützscheibe 10, welche einen U-förmigen Querschnitt besitzt.

Im Bereich größten Durchmessers der gestuften Durchgangs bohrung des Ventilkörpers 8 ist die Ventilplatte 21 in be kannter Weise druckdicht verstemmt. Der Durchgang 31 der Ventilplatte 21, durch den der Stößel 18 ragt, ist zur Zwischenscheibe 15 hin konisch erweitert und bildet auf seiner dem Auslaß 2 zugewandten Seite eine Ventilsitz fläche für das als Kugel ausgebildete Ventilschließglied 20. Das Ventilschließglied 20 wird im wesentlichen von der aus einem Kunststoff gefertigten Kugelführung 11 umgeben. Die Kugelführung 11 liegt im drucklosen Zustand durch den Stößel 18 belastet an einem Absatz 32 der Zentralbohrung des Ventilkörpers 8 an und ist an ihrer Außenkontur mit Strömungskanälen 33 versehen. Die Kugelführung 11 ist von ihrer dem Auslaß 2 zugewandten Seite von der Ventilfeder 12 beaufschlagt, die sich an seinem weiteren Absatz der Ventilkörperbohrung abstützt.

Die Scheibe 9 ist an ihren beiden Stirnseiten jeweils mit zahlreichen radial verlaufenden Nuten 35 versehen (die der Fläche 30 zugewandten Nuten sind nicht dargestellt), wobei sich die Nuten 35 nicht exakt gegenüberliegen, sondern um einem bestimmten Winkel in der Radialebene gegeneinander verschoben sind. Jeweils eine Nut 35 auf der Vorderseite ist mit einer entsprechenden Nut auf der Rückseite durch eine bogenförmige Ausnehmung 36 verbunden. Durch die Aus führung der Scheibe 9 muß bei der Montage nicht auf eine bestimmte Lage der Scheibe geachtet werden.

Im drucklosen Zustand befindet sich das Druckdifferenz ventil in der Lage, wie sie in den Figuren dargestellt ist. Dabei ist das Ventilschließglied 20 über den Stößel 18 durch die Membranfeder 13 von seinem Sitz abgehoben; die Ventilfeder 12 ist komprimiert.

Bei Druckaufbau strömt Druckmittel durch den Einlaß 1, die Bohrung 5, den Durchgang 31 und die Strömungskanäle 33 zum Auslaß 2. Zunächst ist der Eingangsdruck im Einlaß 1 gleich dem Ausgangsdruck im Auslaß 2. Bei Erreichen eines bestimmten Druckes, dem Umschaltdruck, verschiebt sich die über die Durchflußbohrungen 27 druckbeaufschlagte Membrane 14 und der Membrankolben 17 gegen die Kraft der Membran feder 13, wobei auch der Stößelschuh 16 sowie der Stößel 18 mitbewegt werden. Damit die Luft im Raum 37 nicht komprimiert werden muß, ist dieser durch die Bohrung 25 an die Atmosphäre angeschlossen (Versuche haben allerdings gezeigt, daß auch bei verschlossener Bohrung 25 die Funktion des Druckdifferenzventils einwandfrei ist. Das bedeutet, daß sowohl die Bohrung 25, als auch die Ringnut 3 entfallen könnte; ferner hätte der Fortfall des Atmos phärenanschlusses den Vorteil, daß bei poröser Membrane kein Druckmittel aus dem Druckdifferenzventil entweichen kann).

Durch die obengenannte Bewegung des Stößels 18 kann sich jetzt das Ventilschließglied 20, durch die Ventilfeder 12 belastet, dichtend auf den Durchgang 31 der Ventilplatte 21 legen. Um ein durch die Strömungsdynamik bedingtes Schwingen des Ventilschließgliedes 20 zu vermeiden, ist die Kugelführung 11 zwischen Ventilfeder 12 und Ventil schließglied 20 geschaltet.

Nach Anlegen des Ventilschließgliedes 20 an die Ventil platte 21 stellt sich zwischen dem Druck im Einlaß 1 und dem in Auslaß 2 ein Druckgefälle ein, das durch die Kraft der Ventilfeder 12 bestimmt wird. Das heißt, wenn nach dem Erreichen des Umschaltdruckes der Eingangsdruck weiter ge steigert wird, behält der Druck im Auslaß 2 den Wert des Umschaltdruckes solange bei, bis der Druck im Einlaß um die Differenz Δ p größer ist, die nötig ist, um das Ven tilschließglied 20 gegen die Kraft der Ventilfeder 12 von ihrem Sitz auf der Ventilplatte 21 abzuheben. Bei weiterer Drucksteigerung führt das Ventilschließglied 20 eine soge nannte Schnüffelbewegung aus, d. h. es öffnet und schließt in sehr kurzen Abständen permanent, um jeweils soviel Druckmittel zum Ausgang 2 nachströmen zu lassen, daß das die Druckdifferenz Δ p stets eingehalten wird.

Bei Abbau des Eingangsdruckes bleibt der Durchgang 31 bis zum Erreichen des Umschaltdruckes im Eingangsraum ge schlossen. Der Druckausgleich zwischen dem Ausgangsdruck und dem Eingangsdruck geschieht dadurch, daß das Druck mittel über die Ausnehmung 36 und die Nuten 35 die Über strömmanschette 19 an der Gehäusewand überströmt. Nach Erreichen des Umschaltdruckes im Eingang verschiebt sich der Membrankolben 17, die Membrane 14 und der Stößel 18 wieder in seine Ausgangslage und hält das Ventilschließ glied 20 von der Ventilplatte fern. Von diesem Zeitpunkt an findet der Druckabbau über den Durchgang 31 statt.

Die Fig. 2 zeigt eine Ausführung des Differenzventils als Einbauventil, dessen Funktion gleich der des in Fig. 1 dargestellten Rohrleitungsventils ist. Der wesentliche Unterschied liegt in der Anordnung der Bohrung für den Einlaß 1 und der Bohrung 25 des Atmosphärenanschlusses.

Die Bohrung für den Einlaß 1 des Druckmittels ist senk recht zur gestuften Gehäusebohrung im Gehäuse 6 vorge sehen, die Bohrung 25 für den Atmosphärenanschluß ist koaxial mit der Gehäusebohrung im Verschlußstück 7 ange ordnet. Dadurch entfallen die Nut 4 und die Ringnut 3; das Verschlußstück 7 und damit das ganze Druckdifferenzventil kann somit kürzer ausgeführt werden.

Liste der verwendeten Bezugszahlen
1 Einlaß
2 Auslaß
3 Ringnut
4 Nut
5 Bohrung
6 Gehäuse
7 Verschlußstück
8 Ventilkörper
9 Scheibe
10 Stützscheibe
11 Kugelführung
12 Ventilfeder
13 Membranfeder
14 Membrane
15 Zwischenscheibe
16 Stößelschuh
17 Membrankolben
18 Stößel
19 Überströmmanschette
20 Ventilschließglied
21 Ventilplatte
22 O-Ring
25 Bohrung
26 Fläche
27 Durchflußbohrungen
28 Abschnitt
30 Fläche
31 Durchgang
32 Absatz
33 Strömungskanal
35 Nut
36 Ausnehmung
37 Raum
40 Wulst

Claims

1. Druckdifferenzventil mit einem Gehäuse, einer durch eine Vorspannkraft belasteten Ventileinrichtung, welche die Verbindung zwischen einem Einlaß und einem Auslaß regelt, wobei die Vorspannkraft das Druckge fälle zwischen Eingangsdruck und Ausgangsdruck be stimmt, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung (20, 21) von einem Stößel (18) be tätigbar ist, der in Abhängigkeit von der Stellung einer Membrane (14) bewegbar ist.

2. Druckdifferenzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membrane (14) durch eine Steuerkraft beaufschlagt ist, die so gerichtet ist, daß der Stößel (18) in Öffnungs richtung der Ventileinrichtung (20, 21) belastbar ist.

3. Druckdifferenzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Membrane (14) vom Eingangsdruck beaufschlagbar ist.