DE4331515A1 - Pilot-controlled shut-off valve with backflow preventer - Google Patents

Pilot-controlled shut-off valve with backflow preventer

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DE4331515A1 DE19934331515 DE4331515A DE4331515A1 DE 4331515 A1 DE4331515 A1 DE 4331515A1 DE 19934331515 DE19934331515 DE 19934331515 DE 4331515 A DE4331515 A DE 4331515A DE 4331515 A1 DE4331515 A1 DE 4331515A1
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Abstract

A pilot-controlled shut-off valve of reciprocating-piston type of construction with a valve disc (3) spring-loaded on one side is combined with a backflow preventer in the form of a non-return valve. The valve disc (3) designed as a reciprocating piston has compensation openings (11) which run in the stroke direction and can be closed on the rear side of the piston by valve elements (13) in a motion space (10) connected to the discharge passage (4). Since the shut-off valve is tight against back pressure, a separate non-return valve in the flow path is superfluous. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein vorgesteuertes Absperrventil in Hubkolbenbauart mit einseitig federbelastetem Ventilteller, kombiniert mit einem Rückflußverhinderer in Form eines Rück­ schlagventils.The invention relates to a pilot operated shut-off valve in reciprocating piston design with valve plate spring-loaded on one side, combined with a backflow preventer in the form of a back blow valve.

Ein Ventil mit einem einseitig federbelasteten Schließkörper nach der DE 35 44 389 A1 ist als vorgesteuertes Druckbegren­ zungsventil ausgebildet, das von einer zu einem Verbraucher führenden Pumpenleitung abzweigt. Überschreitet der Druck in der Pumpenleitung einen vorgegebenen Öffnungsdruck, wird der Schließkörper des Druckbegrenzungsventils von seinem Ventil­ sitz abgehoben. Überschüssiges Druckmittel strömt über eine Rücklaufleitung in den Tank ab, in die auch eine vom Ventil­ sitz des Vorsteuerventils abzweigende Steuerleitung einmündet.A valve with a closing body that is spring-loaded on one side according to DE 35 44 389 A1 is a precontrolled pressure limiter tion valve formed from one to a consumer leading pump line branches. If the pressure exceeds in the pump line a predetermined opening pressure, the Closing body of the pressure relief valve from its valve seat lifted. Excess pressure medium flows over one Return line into the tank, including one from the valve Control line branching out opens seat of the pilot valve.

Mit dieser bekannten Ventilbauart ist ein Absperren bzw. Zu­ schalten eines strömenden Mediums bestimmungsgemäß nicht mög­ lich. Hierfür vorgesehene Absperr- oder Abschaltventile unter­ liegen jedoch dann einer besonders großen hydraulischen Be­ lastung, wenn die Schaltstöße abrupt erfolgen und das Abschal­ ten des Durchflusses zu einem Rückstau führt. Überschrei­ ten hierbei auftretende Druckspitzen den Öffnungsdruck des Schließkörpers, wird dieser von seinem Ventilsitz abgehoben und der Rückstau überträgt sich in den Eintrittskanal des Absperrventils bis eventuell in der Zuflußleitung zum Ab­ sperrventil eingebauten Rückflußverhinderern.With this known valve type is a shut-off or closed Switching a flowing medium is not possible as intended Lich. Shut-off or shut-off valves provided for this purpose however, are then a particularly large hydraulic loading load when the switching impacts occur abruptly and the shutdown  flow leads to a backflow. Overriding pressure peaks that occur the opening pressure of the Closing body, this is lifted from its valve seat and the backwater is transferred into the inlet channel of the Shut-off valve up to possibly in the inflow line to Ab check valve built-in backflow preventer.

Bei der Strömung von flüssigen Medien, die der Verbrauchs­ messung unterliegen, wie beispielsweise der beim Tanken von Kraftfahrzeugen in Tankstellen abgegebene Kraftstoff, muß ein Zurückfließen des bereits für den Verbrauch und die Abrechnung gemessenen Kraftstoffs infolge Rückstau beim Abschalten des Absperrventils unbedingt vermieden werden, da anderenfalls das Meßergebnis verfälscht werden würde.With the flow of liquid media, the consumption subject to measurement, such as when refueling fuel delivered by motor vehicles in petrol stations, must flow back already for consumption and the billing of measured fuel due to back pressure absolutely avoided when switching off the shut-off valve otherwise the measurement result will be falsified would.

Bei Kraftfahrzeug-Tankstellen werden zu diesem Zweck Rück­ flußverhinderer in Form von Rückschlagventilen in der Zu­ führleitung zum Absperrventil und dadurch mit einigem Ab­ stand zu diesem eingefügt.For this purpose, at motor vehicle filling stations flow preventers in the form of check valves in the zu Guide line to the shut-off valve and thus with some Ab was added to this.

Es ist Aufgabe der Erfindung, bei einem vorgesteuerten Ab­ sperrventil der eingangs genannten Art den Rückflußverhin­ derer in das Hauptventil zum Abschalten und Freigeben des Kraftstoffdurchflusses zu integrieren. It is an object of the invention in a pilot-controlled Ab check valve of the type mentioned the Rückflußverhin which in the main valve to switch off and release the Integrate fuel flow.  

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeichnen­ den Teil des Anspruches 1 angegebenen Merkmalen gelöst.According to the invention, this object is characterized by the solved the part of claim 1 specified features.

Druckspitzen und Rückstau beim Abschalten des Absperrventils am Ende eines Tankvorgangs übertragen sich dadurch nicht un­ mittelbar auf die Vorderseite des Hubkolbens, sondern über den zweckmäßigerweise als Steuerkanal ausgebildeten Verbin­ dungsweg zum Bewegungsraum des Hubkolbens auf dessen Rück­ seite. Durch die dort vorgesehenen Ventilelemente, die bei Rückstau die Ausgleichsöffnungen sofort absperren, wird ein Zurückfließen des bereits gemessenen Kraftstoffes über den Eintrittskanal des Ventils verhindert.Pressure peaks and back pressure when the shut-off valve is switched off at the end of a refueling process, this does not result in transmission indirectly to the front of the piston, but over the connector expediently designed as a control channel way to the movement space of the reciprocating piston on its back page. Through the valve elements provided there, which at Blocking the backflow openings immediately will turn on Back flow of the already measured fuel over the Valve inlet channel prevented.

Vorzugsweise mündet der Steuerkanal in einer Stufenbohrung zwischen Bewegungsraum und Ventilbohrung des Vorsteuerven­ tils ein, und zwar oberhalb des als Ventilsitz für den Ven­ tilkörper des Vorsteuerventils wirksamen Stufenabsatzes. Bei unzulässigem Druckanstieg infolge Rückstaus wird dieser Ventilkörper in der Stufenbohrung von seinem Sitz abgehoben, wodurch die rückgestaute Flüssigkeit in den Bewegungsraum ge­ langt und die Ventilelemente an den Ausgleichsöffnungen schließt.The control channel preferably opens into a stepped bore between movement space and valve bore of the pilot valve tils, above the valve seat for the Ven valve body of the pilot valve effective step heel. In the event of an impermissible increase in pressure as a result of a backlog, this will be Valve body lifted from its seat in the stepped bore, which causes the backflow of liquid into the movement area reaches and closes the valve elements at the compensation openings.

Die Ventilelemente können beliebig ausgebildet sein, beispiels­ weise als Rückschlagklappe, welche die Ausgleichsöffnungen ge­ gen die Kolbenrückseite bei Rückstau schließt, oder als Kugel- Rückschlagventile in jeder Ausgleichsöffnung.The valve elements can be of any design, for example as a check valve, which ge the compensation openings the piston back closes when there is a back pressure, or as a spherical Check valves in each equalization opening.

Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels für ein in Tankstellen- Zapfsäulen einsetzbares Abschaltventil näher erläutert; in der Zeichnung zeigtThe invention is based on one in the drawing illustrated embodiment for a petrol station Dispenser valve that can be used is explained in more detail; shows in the drawing

Bild 1 einen Axialschnitt durch das Ventil nach der Erfindung; Figure 1 shows an axial section through the valve according to the invention;

Bild 2 einen Axialschnitt durch das Ventil im vergrößerten Maßstab im Bereich des Ventiltellers, Figure 2 shows an axial section through the valve on an enlarged scale in the area of the valve plate,

Bild 3 einen teilweisen Schnitt durch den Ventilteller in einer abgewandelten Ausführungsform des Rückschlagventils. Figure 3 is a partial section through the valve plate in a modified embodiment of the check valve.

Das vorgesteuerte Absperrventil besteht im wesentlichen aus einem Hauptventilkörper 1 mit einem Zylinderraum für einen axial verschiebbaren Ventilteller 3, der durch eine sich orts­ fest abstützende Druckfeder 21 gegen den Rand eines einen Austrittskanal 4 teilweise umgebenden Rohrstutzen 22 an­ drückbar ist. Der Rohrstutzen 22 begrenzt im Innern des Zylinderraums einen Ringkanal 5, in den senkrecht zum Aus­ trittskanal 4 ein Eintrittskanal 23 einmündet. Bei auf­ sitzendem Ventilteller 3 schließt die Oberkante des Rohr­ stutzens 22 den Austrittskanal 4 vom Eintrittskanal 23 ab. The pilot operated shut-off valve consists essentially of a main valve body 1 with a cylinder space for an axially displaceable valve plate 3 , which can be pressed against the edge of a pipe socket 22 partially surrounding an outlet channel 4 by a compression spring 21 which is fixed in place. The pipe socket 22 delimits an annular channel 5 in the interior of the cylinder chamber, into which an inlet channel 23 opens perpendicular to the outlet channel 4 . When seated on the valve plate 3 , the upper edge of the pipe socket 22 closes the outlet channel 4 from the inlet channel 23 .

Auf der Rückseite des Ventiltellers 3 weist der Zylinder­ raum einen Bewegungsraum 10 auf, der auch die Druckfeder 21 aufnimmt. Koaxial zum Austrittskanal 4 führt auf der Rückseite des Ventiltellers 3 vom Bewegungsraum 10 eine Stufenbohrung 24 zum Gehäuse eines als Elektromagnetven­ til 6 ausgebildeten Vorsteuer- oder Pilotventils 2. Der Stufenabsatz der Stufenbohrung 24 bildet einen Ventilsitz für einen kegelförmigen Ventilkörper 25, der fest mit einem Ventilstößel 8 des Vorsteuerventils 2 verbunden ist. Der Ventilstößel 8 bildet somit den Anker für einen Elektro­ magneten 7 des Elektromagnetventils 6. Elektrische Zu­ leitungen für die Magnetwicklung führen zu einem im Hand­ griff der Zapfpistole einer in der Zeichnung nicht darge­ stellten Zapfsäule einer Kraftfahrzeugtankstelle beim Ein­ leiten und Beenden eines Tankvorgangs betätigbaren elektri­ schen Schalter.On the back of the valve plate 3 , the cylinder space has a movement space 10 , which also receives the compression spring 21 . Coaxial to the outlet channel 4 leads on the back of the valve plate 3 from the movement space 10, a stepped bore 24 to the housing of a valve 6 designed as an electromagnetic valve or pilot valve 2 . The stepped shoulder of the stepped bore 24 forms a valve seat for a conical valve body 25 , which is fixedly connected to a valve tappet 8 of the pilot valve 2 . The valve lifter 8 thus forms the armature for an electric magnet 7 of the electromagnetic valve 6 . Electrical leads to the magnetic winding lead to a hand grip of the fuel nozzle of a fuel pump, not shown in the drawing, of a motor vehicle filling station when initiating and stopping a refueling operation, an electrical switch.

Zwischen dem Austrittskanal 4 und der Stufenbohrung 24 besteht eine Verbindung über einen Steuerkanal 9, wobei dieser in der Stufenbohrung 24 in einer solchen Höhe ein­ mündet, daß der Ventilkörper 25 auch in seiner vom zuge­ hörigen Ventil sitz abgehobenen Position einen Durchfluß zum Ankerraum unterbindet.Between the outlet channel 4 and the stepped bore 24 there is a connection via a control channel 9 , which opens into the stepped bore 24 at such a height that the valve body 25 prevents a flow to the armature space even in its position lifted from the associated valve seat.

Der Ventilteller 3 wird axial vor mehreren Ausgleichsöff­ nungen 11 durchsetzt, die den Ringkanal 5 mit dem Bewe­ gungsraum 10 verbinden. Auf der Rückseite des Ventiltel­ lers 3 ist nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 eine die Ausgleichsöffnungen 11 beim Rückstrom abdichtende überdeckende Rückschlagklappe 12 angeordnet, beispiels­ weise nach oben hochklappend oder hochschwenkbar einge­ spannt. Hierdurch wird eine Strömung durch die Ausgleichs­ öffnungen 11 in Richtung des Bewegungsraums 10 ermöglicht, jedoch in umgekehrter Richtung ein Rückstrom unterbunden. The valve plate 3 is penetrated axially in front of a plurality of compensation openings 11 , which connect the annular channel 5 to the movement space 10 . On the back of the Ventiltel lers 3 is arranged according to the embodiment of FIG. 2, the compensating openings 11 in the backflow sealing overlapping check valve 12 , for example, upwards or swung up clamped. This enables a flow through the equalizing openings 11 in the direction of the movement space 10 , but prevents reverse flow in the reverse direction.

Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 3 sind statt dessen die Ausgleichsöffnungen 11 an ihrem unteren Ende jeweils mit einer kegelförmigen Ventilsitzfläche versehen, auf der als Kugeln ausgebildete Ventilelemente 13 aufsitzen, die von einer Druckfeder 26 gegen die Ventilsitzfläche gedrückt werden.In the embodiment of FIG. 3, the compensating openings 11 are instead provided at their lower ends with a conical valve seat surface on which seated valve elements 13 are seated, which are pressed by a compression spring 26 against the valve seat surface.

Die Wirkungsweise des Absperrventils mit Rückflußverhinderer ist folgende.The operation of the shut-off valve with backflow preventer is the following.

Im geschlossenem Zustand herrschen im ganzen Ventil die gleichen Druckverhältnisse, d. h. der über den Eintritts­ kanal 23 kommende Eingangsdruck wirkt annähernd gleich stark auf die untere Kolbenfläche des Ventiltellers 3 und über die Ausgleichsöffnungen 11 auch auf die obere Kolbenfläche. Die gleichen Druckverhältnisse stehen am Ventilstößel 8 des Vorsteuerventils 2 an. Der Eingangs­ druck im Eintrittskanal 23 liegt jedoch unterhalb des Öff­ nungsdrucks des Vorsteuerventils 2. Der Ventilkörper 25 des Vorsteuerventils 2 hält dadurch die Stufenbohrung 24 verschlossen, so daß der Steuerkanal 9 drucklos ist.In the closed state, the same pressure conditions prevail in the entire valve, ie the inlet pressure coming via the inlet channel 23 acts approximately equally strongly on the lower piston surface of the valve disk 3 and on the compensating openings 11 also on the upper piston surface. The same pressure conditions are applied to the valve lifter 8 of the pilot valve 2 . The input pressure in the inlet channel 23 , however, is below the opening pressure of the pilot valve 2 . The valve body 25 of the pilot valve 2 thereby keeps the stepped bore 24 closed, so that the control channel 9 is depressurized.

Wird ein Tankvorgang durch Betätigen des üblicherweise an der Zapfpistole angelenkten Hebels eingeleitet, wird im Elektromagnet 7 ein Stromstoß induziert, wodurch der Ven­ tilstößel 8 angehoben und das Vorsteuerventil 2 geöff­ net wird. Hierbei hebt der Ventilkörper 25 vom Ventilsitz in der Stufenbohrung 24 ab, wodurch der Bewegungsraum 10 entlastet, der Ventilteller 3 durch den Vordruck im Ring­ kanal 5 angehoben und der Eintrittskanal 23 zum Austritts­ kanal 4 geöffnet wird. If a fueling process is initiated by actuating the lever which is usually articulated on the fuel nozzle, a current surge is induced in the electromagnet 7, as a result of which the valve tappet 8 is raised and the pilot valve 2 is opened. Here, the valve body 25 lifts off the valve seat in the stepped bore 24 , which relieves the movement space 10 , the valve plate 3 is raised by the admission pressure in the ring channel 5 and the inlet channel 23 to the outlet channel 4 is opened.

Wird am Ende des Tankvorgangs durch Loslassen des Bedienungs­ hebels an der Zapfpistole die Stromzufuhr zum Elektromagneten 7 abgeschaltet, fällt auch der Ventilstößel 8 des Vorsteu­ erventils 2 ab und verschließt die Stufenbohrung 24 durch den dann aufsitzenden Ventilkörper 25. Der beim Schließen des Absperrventils hervorgerufene Rückstau im Austrittskanal 4 überträgt sich über den Steuerkanal 9 auf den Bewegungsraum 10 und verschließt die Ventilelemente 13 an der Rückschlag­ klappe 12 bzw. in den Ausgleichsöffnungen 11 in Richtung des Ringkanals 5. Ein Rückstrom im Eintrittskanal 23 wird hierdurch völlig unterbunden.If the power supply to the electromagnet 7 is switched off at the end of the fueling process by releasing the operating lever on the fuel nozzle, the valve tappet 8 of the pilot valve 2 also drops and closes the stepped bore 24 through the valve body 25 that then sits on it. The back pressure caused in the outlet channel 4 when the shut-off valve closes is transferred via the control channel 9 to the movement space 10 and closes the valve elements 13 on the non-return flap 12 or in the compensating openings 11 in the direction of the ring channel 5 . A backflow in the inlet channel 23 is thereby completely prevented.

Claims (8)

1. Vorgesteuertes Absperrventil in Hubkolbenbauart mit ein­ seitig federbelastetem Ventilteller, kombiniert mit einem Rückflußverhinderer in Form eines Rückschlagventils, da­ durch gekennzeichnet, daß der als Hubkolben ausgebildete Ventilteller (3) in Hubrichtung verlaufende Ausgleichs­ öffnungen (11) aufweist, die auf der Kolbenrückseite in einem mit dem Austrittskanal (4) verbundenen Bewegungs­ raum (10) durch Ventilelemente (13) verschließbar sind.1. Pilot-operated shut-off valve in the reciprocating piston type with a spring-loaded valve plate on the side, combined with a non-return valve in the form of a check valve, characterized in that the valve plate ( 3 ) designed as a reciprocating piston has compensation openings ( 11 ) running in the stroke direction, which on the piston rear side in one Movement space ( 10 ) connected to the outlet channel ( 4 ) can be closed by valve elements ( 13 ). 2. Absperrventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Austrittskanal (4) mit dem Bewegungsraum (10) auf der Kolbenrückseite über einen im Gehäuse des Hauptventil­ körpers (1) verlaufenden Steuerkanal (9) verbunden ist.2. Shut-off valve according to claim 1, characterized in that the outlet channel ( 4 ) with the movement space ( 10 ) on the piston rear via a body in the housing of the main valve ( 1 ) extending control channel ( 9 ) is connected. 3. Absperrventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bewegungsraum (10) mit einem Ventilkörper (25) des Vorsteuerventils (2) über eine Stufenbohrung (24) ver­ bunden ist.3. Shut-off valve according to claim 1, characterized in that the movement space ( 10 ) with a valve body ( 25 ) of the pilot valve ( 2 ) via a stepped bore ( 24 ) is connected. 4. Absperrventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkanal (9) in der Stufenbohrung (24) oberhalb des als Ventilsitz für den Ventilkörper (25) des Vorsteuer­ ventils (2) wirksamen Stufenabsatzes einmündet.4. Shut-off valve according to claim 2, characterized in that the control channel ( 9 ) in the stepped bore ( 24 ) above the valve seat for the valve body ( 25 ) of the pilot valve ( 2 ) effective step heel opens. 5. Absperrventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorsteuerventil (2) als Elektromagnetventil (6) aus­ gebildet ist, dessen Elektromagnet (7) über elektrische Zuleitungen mit einem beim Tankvorgang eines Kraftfahrzeugs manuell betätigbaren elektrischen Schalter verbunden ist. 5. Shut-off valve according to claim 1, characterized in that the pilot valve ( 2 ) is formed as an electromagnetic valve ( 6 ), the electromagnet ( 7 ) is connected via electrical leads to an electrical switch which can be actuated manually when a motor vehicle is refueling. 6. Absperrventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilelemente (13) als die Ausgleichsöff­ nungen (11) überdeckende Rückschlagklappe (12) aus­ gebildet sind.6. Shut-off valve according to claim 1, characterized in that the valve elements ( 13 ) as the compensation openings ( 11 ) overlapping check valve ( 12 ) are formed. 7. Absperrventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückschlagklappe (12) nach oben hochklappend oder hochschwenkbar an der Rückseite des Ventiltellers (3) eingespannt ist.7. Shut-off valve according to claim 6, characterized in that the non-return flap ( 12 ) is clamped upwards or swiveled up at the rear of the valve plate ( 3 ). 8. Absperrventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichsöffnungen (11) an ihrem der Kolben­ unterseite Zugewandten Ende jeweils mit einer kegelför­ migen Ventilsitzfläche versehen sind, auf der als Kugeln ausgebildete Ventilelemente (13) aufsitzen, die von einer sich in jeder Ausgleichsöffnung (11) abstützenden Druckfeder (26) gegen die Ventilsitzfläche andrückbar sind.8. Shut-off valve according to claim 1, characterized in that the equalization openings ( 11 ) are provided at their bottom facing the piston end each with a kegelför shaped valve seat surface, on which ball elements formed valve elements ( 13 ) are seated, one of which in each equalization opening ( 11 ) supporting compression spring ( 26 ) can be pressed against the valve seat surface.
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