DE4445650A1

DE4445650A1 - check valve

Info

Publication number: DE4445650A1
Application number: DE4445650A
Authority: DE
Inventors: Helmut Staib; Norbert Alaze; Wolfgang Schuller
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1994-12-21
Filing date: 1994-12-21
Publication date: 1996-06-27
Also published as: WO1996019688A3; EP0765448A2; PL316308A1; WO1996019688A2; KR970701325A; JPH09509728A

Abstract

To simplify the construction of a check valve, the invention proposes a valve closing component (12) integral with a curved washer (10). The valve closing component (12) takes the form of a ball cap at the centre of the curved washer (10). The curved washer has helical spring leaves (14).

Description

Die Erfindung geht aus von einem Rückschlagventil mit den gattungsbildenden Merkmalen des Hauptanspruchs. Derartige Rückschlagventile finden beispielsweise Verwendung als Einlaß- oder Auslaßventile in Kolbenpumpen.The invention is based on a check valve with the generic features of the main claim. Such Check valves are used, for example, as Intake or exhaust valves in piston pumps.

Ein derartiges Rückschlagventil ist bekannt aus der DE 33 29 652 A1. Das bekannte Rückschlagventil weist einen gummielastischen, halbkugelförmigen Ventilschließkörper auf, der von einer Feder gegen einen Ventilsitz gedrückt wird und dadurch eine Fluiddurchlaßbohrung verschließt. Die Feder ist eine aus elastischem Werkstoff bestehende Scheibenfeder, in deren Mitte der Ventilschließkörper angebracht ist. Das bekannte Rückschlagventil hat den Nachteil, daß der Ventilschließkörper und die Scheibenfeder zwei Teile sind, die aus verschiedenen Werkstoffen bestehen und miteinander verbunden werden müssen. Die Herstellung des bekannten Rückschlagventils ist infolgedessen zeit- und kostenaufwendig.Such a check valve is known from DE 33 29 652 A1. The known check valve has one rubber-elastic, hemispherical valve closing body on that is pressed by a spring against a valve seat and thereby closes a fluid passage hole. The Spring is an elastic material Disc spring with the valve closing body in the middle is appropriate. The well-known check valve has the Disadvantage that the valve closing body and the disc spring are two parts that are made of different materials and need to be connected. The production the known check valve is consequently time and expensive.

Advantages of the invention

Demgegenüber hat das erfindungsgemäße Rückschlagventil mit den Merkmalen des Hauptanspruchs den Vorteil, daß sein Ventilschließkörper mit der Scheibenfeder einstückig und dadurch schnell und kostengünstig herstellbar ist. Der Ventilschließkörper braucht nicht mit der ihn gegen den Ventilsitz drückenden Ventilfeder verbunden werden. Die Masse des Ventilschließkörpers ist klein, wodurch bereits mit geringen Betätigungskräften sehr kurze Öffnungs- und Schließzeiten des erfindungsgemäßen Rückschlagventils erzielt werden.In contrast, the check valve according to the invention has the features of the main claim the advantage of being Valve closing body in one piece with the disc spring and is quick and inexpensive to manufacture. Of the Valve closing body does not need the against him Valve seat pressing valve spring are connected. The Mass of the valve closing body is small, which already with low actuation forces very short opening and Closing times of the check valve according to the invention be achieved.

Weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Rückschlagventils ist, daß dessen als Scheibenfeder ausgebildete Ventilfeder den mit ihr einstückigen Ventilschließkörper in axialer Richtung beweglich führt. Ein radiales Verschieben des Ventilschließkörpers in Bezug auf den Ventilsitz ist - auch bei geöffnetem Rückschlagventil, d. h. wenn der Ventilschließkörper vom Ventilsitz abgehoben ist - ausgeschlossen. Der Ventilschließkörper gelangt dadurch beim Schließen des erfindungsgemäßen Rückschlagventils genau wie vorgesehen in Anlage an den Ventilsitz, wodurch eine optimale Abdichtung gegen Rückströmen von Fluid gegeben ist. Weiterhin verhindert die Scheibenfeder Schwingungen des Ventilschließkörpers in radialer Richtung, zu welchen ihn bei geöffnetem Rückschlagventil umströmendes Fluid anregen könnte. Das Strömungsgeräusch wird auf diese Weise verringert.Another advantage of the check valve according to the invention is that its valve spring designed as a disc spring the one-piece valve closing body in axial Moving direction. A radial shift of the Valve closing body in relation to the valve seat is - too with the check valve open, d. H. if the Valve closing body is lifted from the valve seat - locked out. The valve closing body thereby passes when closing the check valve according to the invention exactly as intended in contact with the valve seat, whereby an optimal seal against backflow of fluid given is. The disc spring also prevents Vibrations of the valve closing body in the radial direction, to which it flows around when the check valve is open Could stimulate fluid. The flow noise is on this Way decreased.

Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Erfindung.The subclaims relate to advantageous further developments and improvements to those specified in the main claim Invention.

Insbesondere bei kleinem Durchmesser eignet sich gemäß Anspruch 3 ein Ätzverfahren zur Herstellung des Außenumrisses und/oder der Durchbrüche der Scheibenfeder. Die Scheibenfeder besteht in diesem Fall vorzugsweise aus Kupfer oder aus einer Kupferlegierung.Particularly suitable for small diameters Claim 3 an etching process for the production of Outside outline and / or the openings of the disc spring. In this case, the disc spring preferably consists of Copper or a copper alloy.

Spiralförmig verlaufende Federstege gemäß Anspruch 7 ergeben einen großen Federweg, wobei mäßig lange Federstege eine gute Führung des Ventilschließkörpers in axialer Richtung gewährleisten. Spiral spring webs according to claim 7 result in a large spring travel, with moderately long spring bars good guidance of the valve closing body in the axial Ensure direction.

Gemäß Anspruch 8 ist die mit dem Ventilschließkörper einstückige Scheibenfeder an ihrem Umfang mit einem Ventilsitzkörper verbunden, der in seinem Zentrum den Ventilsitz aufweist. Auf diese Weise ergibt sich ein kompaktes Teil, das beim Einbau in ein Ventilgehäuse gut handhabbar ist. Desweiteren ist eine exakte Ausrichtung des Ventilschließkörpers in Bezug auf den Ventilsitz stets gewährleistet. Montagefehler beim Einsetzen des Ventilschließkörpers in ein Ventilgehäuse, durch welche der Ventilschließkörper eine nicht vorgesehene rage einnimmt, sind ausgeschlossen.According to claim 8 is with the valve closing body one-piece disc spring on its circumference with a Valve seat body connected to the center of the Has valve seat. In this way there is a compact part that is good when installed in a valve body is manageable. Furthermore, an exact alignment of the Valve closing body always in relation to the valve seat guaranteed. Installation error when inserting the Valve closing body in a valve housing, through which the Valve closing body occupies an unintended position, are excluded.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Scheibenfeder mit dem Ventilsitzkörper verschweißt oder verklebt (Anspruch 9). Dies hat gegenüber einem umformenden Verbindungsverfahren wie beispielsweise dem Bördeln den Vorteil, daß beim Verbinden der Scheibenfeder mit dem Ventilschließkörper insbesondere in radialer Richtung keine Kräfte auf die Scheibenfeder einwirken, die diese verformen und dadurch deren Federeigenschaft verändern. Weiterhin können derartige Kräfte in radialer Richtung dazu führen, daß der Ventilschließkörper exzentrisch in Bezug auf den Ventilsitz am Ventilsitzkörper angebracht ist.In a preferred embodiment of the invention Disc spring welded to the valve seat body or glued (claim 9). This has a reshaping one Connection methods such as flanging Advantage that when connecting the disc spring with the No valve closing body, especially in the radial direction Forces act on the disc spring that deform it and thereby change their spring properties. Farther Such forces in the radial direction can lead to that the valve closing body is eccentric with respect to the Valve seat is attached to the valve seat body.

drawing

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:The invention is based on one in the Drawing shown embodiment closer explained. Show it:

Fig. 1 einen mit einer Scheibenfeder einstückigen Ventilschließkörper gemäß der Erfindung im Schnitt;1 shows a disc spring having a one-piece valve-closing body according to the invention in section.

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Ventilschließkörper in Fig. 1; Fig. 2 is a plan view of the valve closing body in Fig. 1;

Fig. 3 einen Ventilsitzkörper, an dem der in Fig. 1 und 2 dargestellte Ventilschließkörper angebracht ist im Schnitt; Fig. 3 is a valve seat body, on which the valve closing body shown in Figures 1 and 2 is mounted in the section.

Fig. 4 einen Achsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Rückschlagventil; Fig. 4 is an axial section through an inventive non-return valve;

Fig. 5 eine geöffnete Stellung des erfindungsgemäßen Rückschlagventils; und FIG. 5 shows an open position of the check valve of the invention; and

Fig. 6 eine Darstellung der Originalgröße der Scheibenfeder des erfindungsgemäßen Rückschlagventils. Fig. 6 shows the original size of the disc spring of the check valve according to the invention.

Description of the embodiment

Fig. 1 und 2 zeigen einen mit einer Scheibenfeder 10 einstückigen Ventilschließkörper 12 gemäß der Erfindung. Der Ventilschließkörper 12 befindet sich im Zentrum der aus einem elastischen Metall bestehenden, kreisrunden Scheibenfeder 10, er ist kugelkappenförmig. Von ihm verlaufen zwei Federstege 14 spiralförmig nach außen. Sie sind etwas in Richtung der konkaven Seite des Ventilschließkörpers geneigt. Die Federstege 14 sind achssymmetrisch angeordnet. Begrenzt werden die beiden Federstege 14 von zwei ebenfalls spiralförmigen Durchbrüchen 16 in der Scheibenfeder 10. Ein Umfangsrand 18 der Scheibenfeder 10 ist durchgehend ausgebildet. Fig. 1 and 2 show a one-piece with a disc spring 10, valve closing body 12 according to the invention. The valve closing body 12 is located in the center of the circular disk spring 10 , which is made of an elastic metal, and is spherical cap-shaped. Two spring bars 14 extend spirally outward from it. They are slightly inclined towards the concave side of the valve closing body. The spring bars 14 are arranged axially symmetrically. The two spring bars 14 are delimited by two likewise spiral openings 16 in the disk spring 10 . A peripheral edge 18 of the disc spring 10 is formed continuously.

Hergestellt ist der mit der Scheibenfeder 10 einstückige Ventilschließkörper 12 aus einer kreisrunden Blechscheibe als Stanz-Tiefziehteil: Es wird zuerst die kreisrunde Scheibenfeder 10 mit den Durchbrüchen 16 ausgestanzt, anschließend wird der kugelkappenförmige Ventilschließ körper 12 in ihrer Mitte durch Tiefziehen geformt, wobei zugleich ein mittlerer Umfangsbereich der Scheibenfeder 10, in welchem sich die Federstege 14 befinden, zu einem flachen Konus geformt wird. Produced is integral with the disc spring 10 valve closing body 12 from a circular sheet-metal disc as a punched deep-drawn part: there is first the circular disc spring is punched 10 with the apertures 16, then the spherical cap-shaped valve closing is formed body 12 at its center by deep drawing, wherein at the same time, an average The peripheral region of the disc spring 10 , in which the spring bars 14 are located, is formed into a flat cone.

Auch der umgekehrte Herstellungsweg ist möglich: Es können zuerst der kugelkappenförmige Ventilschließkörper 12 mit den mit ihm einstückigen Federstegen 14 durch Tiefziehen beispielsweise eines Blechstreifens geformt und anschließend die den Ventilschließkörper 12 aufweisende Scheibenfeder 10 mit den Federstegen 14 durch Stanzen gefertigt werden.The reverse manufacturing route is possible: It is possible of the spherical cap-shaped valve closing body then the valve closing body 12 having disc spring are manufactured 10 with the spring bars 14 by stamping 12 with the one-piece with it spring bars 14 for example, formed of a sheet metal strip by deep drawing and first.

Die Kontur der Scheibenfeder 10 mit den Durchbrüchen 16 läßt sich auch durch Ätzen herstellen. Die Scheibenfeder 10 besteht in diesem Fall beispielsweise aus Kupfer oder aus einer Kupferlegierung.The contour of the disc spring 10 with the openings 16 can also be produced by etching. In this case, the disc spring 10 consists, for example, of copper or a copper alloy.

In Fig. 3 ist der in Fig. 1 und 2 dargestellte, mit der Scheibenfeder 10 einstückige Ventilschließkörper 12 mit einem Ventilsitzkörper 20 verbunden dargestellt. Der Ventilsitzkörper 20 ist ein kreisrundes, scheibenförmiges, flaches Metallteil, das wesentlich dicker als die Scheibenfeder 10 und starr ist. Der Ventilsitzkörper 20 weist eine axiale Durchgangsbohrung 22 als Fluiddurchlaß auf, die an einer Seite des scheibenförmigen Ventilsitz körpers 20 mit einer, konischen Ventilsitzfläche 24 (Fig. 5) mündet. Auf seiner den Ventilsitz 24 aufweisenden Seite setzt sich der Ventilsitzkörper 20 an seinem Umfang einstückig in einen hohlzylindrischen, in axialer Richtung abstehenden Kragen 26 fort. An einer freien Stirnfläche 28 des Kragens 26 ist die Scheibenfeder 10 mit ihrem Umfangsrand 18 durch Punktschweißung 30 an mehreren Stellen des Umfangs verschweißt. Die Höhe des Kragens 26 ist so gewählt, daß der Ventilschließkörper 12 unter Vorspannung der Scheibenfeder 10 gegen den Ventilsitz 24 gedrückt wird.In FIG. 3, the valve closing body 12 shown in FIGS . 1 and 2, which is integral with the disc spring 10, is shown connected to a valve seat body 20 . The valve seat body 20 is a circular, disc-shaped, flat metal part that is much thicker than the disc spring 10 and rigid. The valve seat body 20 has an axial through bore 22 as a fluid passage which opens on one side of the disc-shaped valve seat body 20 with a conical valve seat surface 24 ( Fig. 5). On its side having the valve seat 24 , the valve seat body 20 continues in one piece on its circumference in a hollow cylindrical collar 26 projecting in the axial direction. On a free end face 28 of the collar 26 , the disc spring 10 is welded with its peripheral edge 18 by spot welding 30 at several points on the circumference. The height of the collar 26 is selected so that the valve closing body 12 is pressed against the valve seat 24 under the bias of the disc spring 10 .

Zum Verschweißen wird die Scheibenfeder 10 in axialer Richtung gegen die Stirnfläche 28 des Kragens 26 des Ventilsitzkörpers 20 gedrückt, wobei der Ventilschließ körper 12 am Ventilsitz 24 zur Anlage kommt und sich zusammen mit der Scheibenfeder 10 in Bezug auf den Ventilsitz 24 zentriert. Anschließend erfolgt die Verschweißung.For welding the disk spring is pressed the valve seat body 20 in the axial direction against the end face 28 of the collar 26 10, wherein the valve closing body 12 is at the valve seat 24 for engaging and centered along with the disc spring 10 with respect to the valve seat 24th The welding then takes place.

Fig. 4 zeigt einen Bereich einer Kolbenpumpe 32, in die das erfindungsgemäße Rückschlagventil als Auslaßventil 34 eingebaut ist, ein Zylinder 40 der Kolbenpumpe 32 bildet ein Ventilgehäuse für das erfindungsgemäße Rückschlag ventil. Die Kolbenpumpe 32 weist einen Kolben 36 auf, der in einer Zylinderbohrung 38 eines Zylinders 40 in seiner Längsrichtung verschiebbar geführt und zu einer Hubbewegung antreibbar ist (der Kolbenantrieb ist nicht dargestellt). Fig. 4 shows an area of a piston pump 32 , in which the check valve according to the invention is installed as an outlet valve 34 , a cylinder 40 of the piston pump 32 forms a valve housing for the check valve according to the invention. The piston pump 32 has a piston 36 which is guided in a cylinder bore 38 of a cylinder 40 so as to be displaceable in its longitudinal direction and can be driven to perform a stroke movement (the piston drive is not shown).

Der in Fig. 3 dargestellte Ventilsitzkörper 20, mit dem die mit dem Ventilschließkörper 12 einstückige Scheibenfeder 10 verbunden ist, ist in eine zylindrische Ansenkung 42 an einem Stirnende 44 der Zylinderbohrung 38 eingesetzt und durch Verstemmen 46 von Zylindermaterial dort gehalten.The valve seat body 20 shown in FIG. 3, to which the disc spring 10, which is integral with the valve closing body 12, is inserted into a cylindrical countersink 42 at an end face 44 of the cylinder bore 38 and held there by caulking 46 of cylinder material.

Mit einer Ringschulterfläche 48, an der die Scheibenfeder 10 anliegt, geht die zylindrische Ansenkung 42 in einen zylindrischen Auslaßraum 50 kleineren Durchmessers über, aus dem eine radiale Auslaßbohrung 52 herausführt.With an annular shoulder surface 48 against which the disc spring 10 rests, the cylindrical countersink 42 merges into a cylindrical outlet space 50 of smaller diameter, from which a radial outlet bore 52 leads out.

Die Kolbenpumpe 32 mit dem erfindungsgemäßen Rückschlag ventil 34 funktioniert in folgender Weise: Vom Pumpenkolben 36 während eines Arbeitshubs verdichtetes Fluid beaufschlagt den Ventilschließkörper 12 durch die Durchgangsbohrung 22 hindurch und hebt diesen aufgrund der Druckdifferenz zwischen der Kolbenseite und der Auslaßraumseite gegen die Kraft der Scheibenfeder 10 vom Ventilsitz 24 ab (Fig. 5). Das Fluid strömt um den Ventilschließkörper 12 herum durch die Durchlässe 16 in der Scheibenfeder 10 in den Auslaßraum 50 und verläßt diesen durch die Auslaßbohrung 52. Baut der Pumpenkolben 36 keine ausreichende Druckdifferenz am Ventilschließkörper 12 auf, so drückt die Scheibenfeder 10 mit den Federstegen 14 den Ventilschließkörper 12 dichtend gegen den Ventilsitz 24 und verhindert dadurch - inbesondere beim Saughub des Pumpenkolbens 36 - ein Rückströmen von Fluid aus dem Auslaßraum 50 in die Zylinderbohrung 38.The piston pump 32 with the check valve 34 according to the invention works in the following way: fluid compressed by the pump piston 36 during a working stroke acts on the valve closing body 12 through the through bore 22 and lifts it due to the pressure difference between the piston side and the outlet space side against the force of the disc spring 10 from Valve seat 24 from ( Fig. 5). The fluid flows around the valve closing body 12 through the passages 16 in the disc spring 10 into the outlet space 50 and leaves it through the outlet bore 52 . If the pump piston 36 does not build up a sufficient pressure difference on the valve closing body 12 , the disc spring 10 with the spring bars 14 presses the valve closing body 12 in a sealing manner against the valve seat 24 and thereby prevents - in particular during the suction stroke of the pump piston 36 - a backflow of fluid from the outlet space 50 into the Cylinder bore 38 .

Fig. 6 zeigt den Durchmesser der Scheibenfeder 10 in Originalgröße (Durchmesser: 4,4 mm). Fig. 6 shows the diameter of the disc spring 10 in its original size (diameter: 4.4 mm).

Claims

1. Check valve with a valve closing body which is pressed by a disc spring against a valve seat, characterized in that the valve closing body ( 12 ) with the disc spring ( 10 ) is in one piece.

2. Check valve according to claim 1, characterized in that the disc spring ( 10 ) has openings ( 16 ) for fluid passage.

3. Check valve according to claim 1 or 2, characterized in that the disc spring ( 10 ) is made by etching.

4. Check valve according to one of claims 1 to 3, characterized in that the disc spring ( 10 ) has a flat conical shape in a central circumferential region.

5. Check valve according to one of claims 1 to 4, characterized in that a valve closing body ( 12 ) forming the central region of the disc spring ( 10 ) is convex.

6. Non-return valve according to one of claims 1 to 5, characterized in that a central region of the disc spring ( 10 ) forming the valve closing body ( 12 ) is spherical cap-shaped.

7. Check valve according to one of claims 1 to 6, characterized in that the openings ( 16 ) delimit spirally extending spring bars ( 14 ).

8. Check valve according to one of claims 1 to 7, characterized in that the valve seat ( 24 ) at an opening of an axial through bore ( 22 ) is formed by a disc-shaped valve seat body ( 20 ) which has a hollow cylindrical, projecting in the axial direction collar ( 26 ), on the free end face ( 28 ) of which the disc spring ( 10 ) is attached to its peripheral edge ( 18 ).

9. Check valve according to claim 8, characterized in that the disc spring ( 10 ) with the valve seat body ( 20 ) is welded or glued.