JP2001012626A - 弁 - Google Patents

弁

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JP2001012626A
JP2001012626A JP2000175923A JP2000175923A JP2001012626A JP 2001012626 A JP2001012626 A JP 2001012626A JP 2000175923 A JP2000175923 A JP 2000175923A JP 2000175923 A JP2000175923 A JP 2000175923A JP 2001012626 A JP2001012626 A JP 2001012626A
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valve
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ball
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contact surface
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Stefan Geise
ガイゼ シュテファン
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B53/00—Component parts, details or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B23/00 or F04B39/00 - F04B47/00
    • F04B53/10—Valves; Arrangement of valves
    • F04B53/1002—Ball valves
    • F04B53/1007—Ball valves having means for guiding the closure member
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K15/00—Check valves
    • F16K15/02—Check valves with guided rigid valve members
    • F16K15/04—Check valves with guided rigid valve members shaped as balls
    • F16K15/044—Check valves with guided rigid valve members shaped as balls spring-loaded

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Check Valves (AREA)
  • Compressor (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 弁、特に高圧ポンプのための逆止弁であっ
て、閉鎖体が設けられており、該閉鎖体が当接可能な多
数の巻条から成る圧縮コイルばねの形の弁ばねによって
取り囲まれ、かつ弁座に押し付けられるようになってい
る形式のものを改良して、弁ばねの摩耗と場合によって
生じうる破損を確実に防止することができるような弁を
提供する。 【解決手段】 弁ばね３０が少なくとも２つの死巻条３
２′で閉鎖体２８に接触している。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、弁、特に高圧ポン
プのための逆止弁であって、閉鎖体が設けられており、
該閉鎖体が当接可能な多数の巻条から成る圧縮コイルば
ねの形の弁ばねによって取り囲まれ、かつ弁座に押し付
けられるようになっている形式のものに関する。
【０００２】
【従来の技術】欧州特許第０２６８５２０号明細書に基
づき、閉鎖弁として機能する弁球が、弁開口部を取り囲
む弁座と、弁開口部とは反対に位置するストッパとの間
に配置されていて、かつ弁ばねによって弁座に押し付け
られるようになっている逆止弁はすでに公知である。弁
球に支持されるためには、その際に圧縮コイルばねとし
て形成された弁ばねがその最後のばね巻条で弁球に接触
している。逆止弁の開閉時には特に最後のばね巻条が呼
吸する、つまり半径方向で拡開し再び収縮する。この場
合に弁球と最後のばね巻条との間の相対運動が生ぜしめ
られる。これにより弁球と弁ばねとの摩耗が生じ、結果
としてばねの破損および逆止弁の非密閉性をもたらし得
る。
【０００３】この不都合な作用は米国特許第２６９９１
７９号明細書に基づき公知である、弁ばねが弁球を多数
の巻条で取り囲んだ逆止弁においても生じ得る。なぜな
らばこれらの巻条は相互に間隔を有しており、そのため
同様に呼吸可能であるからである。
【０００４】燃料噴射弁機構のための高圧ポンプでは、
逆止弁として形成された高圧排出弁が閉鎖体として弁球
を有しており、この弁球はガイドのために、ばね受けに
よって保持される。このばね受けには、弁開口部を取り
囲む弁座に弁球を押し付けるために弁ばねが係合してい
る。この際、ばね受けは弁ばねが支承されているガイド
ピンをスリーブ状に取り囲む。この構成によって弁球と
弁ばねとの直接の接触が避けられる。しかしながらこの
ばね受けによって閉鎖体の有効質量が増大し、その結果
質量慣性モーメントに基づいてポンプケーシング内の圧
力過剰増加が生ぜしめられる。なぜならば高圧弁は開口
圧に達した際に、すぐに完全に開放されるのではなく、
遅々とした開放過程が行われるからである。この場合、
所望の運転圧を２５％を越える圧力ピークにまで達す
る。つまり運転圧が１６００バールである場合に２００
０バールを越える圧力ピークが生じる。このような圧力
ピークはケーシングの破損、ひいては高圧ポンプの故障
をもたらし得る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、冒頭
で述べた形式の弁を改良して、弁ばねの摩耗および場合
によって生じうる破損を確実に防止することができるよ
うな弁を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明では、弁ばねが少なくとも２つの死巻条で閉鎖
体に接触しているようにした。
【０００７】
【発明の効果】これにより従来技術において生じてい
た、弁体を保持するばね端部のいわゆる呼吸（Atmen)、
つまりばね巻条の拡開および収縮は排除され、その結果
弁ばねの摩耗と場合によって生じうる破損を確実に防止
することができる。その場合、弁ばねの最後の巻条の端
部が前置した巻条にはんだ付けされていると特に有利で
ある。
【０００８】さらに有利には弁受けを廃止することによ
って、運動させられる弁の質量、つまり閉鎖体の質量を
従来のものの３０％より小さくなるように減じることが
できる（例えば従来のものが１．８ｇであると、本発明
のものでは０．５ｇとなる）。この場合、弁ばねが閉鎖
体を２つの巻条でかご状（korbartig）に取り囲んでガ
イドするので、閉鎖体の確実なガイドを断念することも
ない。
【０００９】閉鎖体として、有利にはセラミック材料、
特にＳｉ3Ｎ4セラミック材料から成っている弁球が設け
られているので、特に迅速に迅速に対応する弁、特に高
圧弁を得ることができる。このような弁によって、ポン
プケーシング内の圧力ピークを、通常の運転圧を約７％
越えただけの値であるように減じることが可能になる。
例えば１６００バールの運転圧において圧力ピークは、
この運転圧を１００バール越えただけの値である。
【００１０】閉鎖体のための昇降制限を実現するために
は、閉鎖体が、弁開口部を取り囲む弁座と閉鎖体を開放
位置において支持する接触面との間に配置されているよ
うに規定されている。閉鎖体を常に良好にセンタリング
するために、つまり弁座に対して正確な方向付けを保証
するためには、接触面が開放位置における閉鎖体のため
のセンタリング部として機能するように構成されてい
る。これにより閉鎖体の確実なガイドが得られるだけで
なく、弁ばねが側方に変位させられることもまた防止さ
れる。従って摩耗およびばねの破損をもたらす、弁ばね
の側方の接触は排除される。
【００１１】閉鎖体の確実なガイドによる別の利点は、
閉鎖体、特に弁球が定義されずに何処かで弁座に接触さ
せるのではなく、直接正確な位置で弁座に押し付けられ
るので弁をより迅速に閉鎖できることにある。迅速に弁
を閉鎖する事によって戻り流量が減じられるのでポンプ
の高い効率が得られる。その他に弁座と閉鎖体との摩耗
もまた減じられる。
【００１２】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施形態を図面に示
した実施例に基づいて詳説する。
【００１３】なお種々異なる図面において、互いに相応
する部材は同じ符号で示した。
【００１４】図１に概略的に示したように、ピストン１
０は偏心体１３によって往復動するように駆動され得る
ようにポンプケーシング１２のシリンダ室１１内に配置
されている。図１にもっぱら概略的にだけ示した偏心体
１３は、投影面に位置していてピストン長手方向に対し
て垂直に延びている回転軸線Ａを中心にして回転してい
る。ピストンばね１４はピストン１０と偏心体１３とを
接触状態に保つ。
【００１５】ピストン１０はピストン室１１内で作業室
１５を制限している。この作業室１５の内径はピストン
１０の外径より幾分大きく形成されており、その結果ピ
ストン１０の作業端部１６を取り囲む環状室１７が形成
されていて、この環状室１７から、圧力下にある媒体、
特に高圧下にある燃料のための流出通路１８が分岐して
いる。
【００１６】圧送される媒体、例えば燃料の、作業室１
５内への流入は例えば管路１９を介して室２０を通って
行われ得る。この室２０内には詳しくは図示していない
供給制御部材が配置されていてよい。
【００１７】弁を収容するために、ポンプケーシング１
２内に弁室２１が設けられている。この弁室２１の流入
領域２２は流出通路１８と連通している。弁室２１は、
流入領域２２とは反対側の端部に、拡径した直径を有す
るねじ山区分２３を備えている。このねじ山区分２３に
は、弁ねじ２４の雄ねじ山区分２５（図４参照）がねじ
込まれている。
【００１８】弁ねじ２４の前方の端部にはピン２６が形
成されており、このピン２６は端面側に凹状の接触面２
７を有している。この接触面２７の形は閉鎖体２８の形
に相応して形成されている。接触面２７は原則的には中
空円錐の形を有していてもよい。閉鎖体２８は、記載し
た本発明による逆止弁の有利な実施例では弁球２８とし
て形成されている。この弁球２８は弁ねじ２４のピン２
６に設けられた接触面２７と、弁室２１の流入領域２２
内に設けられた弁座２９との間に配置されており、弁ば
ね３０によって弁座２９に押し付けられている。
【００１９】図３に示したように圧縮コイルばねとして
形成された弁ばね３０は、ほぼ円筒形状の中央のばね区
分３１と、一方の端部に弁球２８のためのガイド区分３
２と、他方の端部に取付区分３３とを有している。この
取付区分３３で弁ばね３０は弁ねじ２４に設けられた保
持鍔３４に保持されている。保持鍔３４は、ピン２６と
は反対側の端部で肩部３５によって制限付けられてお
り、この肩部３５に弁ばね３０の取付区分３３は支持さ
れている。
【００２０】取付区分３３は、例えば図２に示したよう
に、円筒形状のばね区分３１より小さな直径を有してお
り、保持鍔３４にプレス嵌めされる１つのばね巻条から
成っていてよい。または図３に示したように、取付区分
３３を２つの死巻条３３′（ばねとして作用しない巻
条；Todwindung)を有するように形成することも可能で
ある。この場合、これらの死巻条３３′の直径は円筒形
状のばね区分３１の直径に相応している。
【００２１】ガイド区分３２は少なくとも２つの死巻条
３２′を有している。弁球２８をかご状に取り囲んでガ
イドするために、これらの死巻条３２′の直径は、両死
巻条３２′が弁球２８に接触しているように選択されて
いる。ガイド区分３２の付加的な安定性を保証するため
に、最後の死巻条３２′の自由端部を前置された弁ばね
３２′の死巻条３２′にはんだ付けすることができる。
【００２２】したがって弁ばね３０の端部にかご状のガ
イド部材として形成されたガイド区分３２はばね受けと
して機能する。このばね受けを介して弁ばね３０は弁球
２８に支持される。
【００２３】図２から特によく分かるように、弁球２８
のために全部で３つのガイド部材、つまり円錐形状に形
成された弁座２９と、弁ばね３０のガイド区分３２と、
ストロークストッパとして機能する球欠状の接触面２７
とが設けられている。
【００２４】弁が閉鎖されている限り、弁球２８は弁ば
ね３０によって弁座２９に押し付けられており、その結
果弁座２９によっても弁ばね３０のガイド区分３２によ
ってもガイドされている。作業室１５内の圧力が所望の
運転圧、例えば１６００バール（bar)にまで高められる
と、弁球２８は弁ばね３０の力と、媒体によって弁室２
１内に加えられる押付け力とに抗して弁座２９から引き
上げられ、接触面２７に押し付けられる。弁座２９から
球欠状の接触面２７への移動の際には、弁球２８は主と
して、かご状に形成された弁ばね３０のガイド区分３２
によってのみガイドされる。弁の開放位置では弁球２８
は再び２つのガイド部材によってセンタリングされて保
持される。
【００２５】つまり接触面２７は一方ではストロークス
トッパとして、他方では弁座２９と協働する、弁球２８
のための別のガイド部材として機能する。
【００２６】弁球２８の直径が比較的大きい場合に、弁
ばね３０のガイド区分３２を３つのまたは多数の死巻条
から構成することが有利であるならばそのように構成す
ることもできる。
【００２７】弁座２９と球欠状の接触面２７とによる、
弁球２８の付加的なガイドは弁球２８、ひいては弁ばね
３０の側方への変位を防止するので、弁ばね３０が側方
に接触することはない。
【００２８】閉鎖体として機能する弁球２８のために使
用用途に応じて適当な材料を使用することができる。例
えばここでは鋼の使用も考えられ得る。しかし弁球２８
はセラミック材料、特にＳｉ3Ｎ4セラミック材料から成
っていると有利である。なぜならばこれにより閉鎖体の
特に高い強度が、わずかな質量で得られるからである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による弁を有する、ポンプの区分の概略
的な断面図である。
【図２】本発明による弁の拡大図である。
【図３】本発明による弁の弁ばねを示した断面図であ
る。
【図４】弁球として形成された閉鎖体が球欠状に形成さ
れた接触面上に位置している状態で示した、弁ばねのた
めのガイドピンの断面図である。
【符号の説明】
１０ ピストン、 １１ シリンダ室、 １２ ポンプ
ケーシング、 １３偏心体、 １４ ピストンばね、
１５ 作業室、 １６ 作業端部、 １７環状室、 １
８ 流出通路、 １９ 管路、 ２０ 室、 ２１ 弁
室、 ２２流入領域、 ２３ ねじ山区分、 ２４ 弁
ねじ、 ２５ 雄ねじ山区分、２６ ピン、 ２７ 接
触面、 ２８ 閉鎖体、 ２９ 弁座、 ３０ 弁ば
ね、 ３１ ばね区分、 ３２ ガイド区分、 ３
２′，３３′ 死巻条、 ３３取付区分、 ３４ 保持
鍔、 ３５ 肩部

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 閉鎖体（２８）が設けられており、該閉
    鎖体（２８）が、当接可能な多数の巻条から成る圧縮コ
    イルばねの形の弁ばね（３０）によって取り囲まれ、か
    つ弁座（２９）に押し付けられるようになっている弁に
    おいて、 前記弁ばね（３０）が少なくとも２つの死巻条（３
    ２′）で前記閉鎖体（２８）に接触していることを特徴
    とする弁。
  2. 【請求項２】 前記閉鎖体（２８）を取り囲む、弁ばね
    （３０）の巻条（３２′）がかご状のガイド区分（３
    ２）を形成するように、前記巻条（３２′）の直径が、
    前記閉鎖体（２８）の形に相応して選択されている、請
    求項１記載の弁。
  3. 【請求項３】 前記弁ばね（３０）の最後の巻条（３
    ２′）の端部が、前置された巻条（３２′）にはんだ付
    けされている、請求項１または２記載の弁。
  4. 【請求項４】 前記閉鎖体として弁球（２８）が設けら
    れている、請求項１または２記載の弁。
  5. 【請求項５】 前記閉鎖体（２８）がセラミック材料、
    特にＳｉ3Ｎ4セラミック材料から成っている、請求項１
    から４までのいずれか１項記載の弁。
  6. 【請求項６】 前記閉鎖体（２８）が、弁開口部を取り
    囲む弁座（２９）と、前記閉鎖体（２８）を開放位置に
    おいて支持する接触面（２７）との間に配置されてい
    る、請求項１から５までのいずれか１項記載の弁。
  7. 【請求項７】 前記接触面（２７）が凹状の球欠として
    形成されており、開放位置において前記閉鎖体（２８）
    のガイド部として機能するようになっている、請求項６
    記載の弁。
  8. 【請求項８】 前記接触面（２７）がピン（２６）に形
    成されていて、該ピン（２６）に前記弁ばね（３０）が
    遊びをもって取り囲んで保持されている、請求項６また
    は７記載の弁。
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