WO2002025148A1 - Druckbegrenzungsventil - Google Patents

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Helmut Kohlhaas
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Hans-Dieter Wilhelm
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    • F16K17/00—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves
    • F16K17/02—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side
    • F16K17/04—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side spring-loaded
    • F16K17/0406—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side spring-loaded in the form of balls
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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    • F02M69/54—Arrangement of fuel pressure regulators

Definitions

  • the invention relates to a pressure relief valve, in particular for a fuel delivery unit of a motor vehicle, with a valve seat and with a valve body which closes the valve seat below an intended opening pressure and with a spring for pretensioning the valve body.
  • valve bodies are usually manufactured with high accuracy as a ball.
  • the valve seat is funnel-shaped and is incorporated in the plastic housing of the fuel delivery unit.
  • a disadvantage of the known pressure relief valve is that the intended opening pressure at which the pressure relief valve is to open and close is subject to very large tolerances. Because an opening with too little If pressure leads to losses in the fuel being pumped and opening it if the pressure is too high leads to damage to the fuel delivery unit or to fuel leakage into the environment, losses in the fuel being pumped are generally accepted.
  • the invention is based on the problem of developing a pressure relief valve of the type mentioned at the outset in such a way that the opening pressure provided can be determined with particularly narrow tolerances.
  • valve seat has a protruding edge which is provided for contacting the valve body.
  • the valve seat has a precisely definable contact area for the valve body.
  • the contact area has particularly small dimensions in comparison to that of the known pressure relief valve.
  • the valve body lies reliably against the valve seat at all times. Adhesive forces between the valve seat and the valve body are kept particularly low thanks to the invention.
  • the opening pressure of the pressure relief valve according to the invention can hereby be determined with particularly narrow tolerances. Smaller bumps in the valve seat in the contact area of the valve body have particularly small dimensions thanks to the invention. As a result, the unevenness can be leveled off plastically or elastically by the valve body, which can usually be produced as a ball with very high accuracy. Therefore, the pressure relief valve according to the invention also has a particularly low leakage.
  • the valve seat could consist exclusively of the edge.
  • the valve body can be pressed against the valve seat by the turbulence.
  • the open position according to an advantageous development of the invention, particularly little turbulence arises if an area of the valve seat adjoining the edge is designed in a shell-like or funnel-shaped manner and a partial area of the valve body is arranged opposite one another with a small distance.
  • the flow flows uniformly around the valve body in the open position of the pressure limiting valve according to the invention and keeps it stable in the flow in a position dependent on the dynamic pressure in the region of the valve seat.
  • the valve body reliably returns to its intended position on the edge of the valve seat.
  • Another advantage of this design is that the hysteresis, ie the difference between the opening pressure and the pressure at which the pressure relief valve according to the invention closes, is particularly low.
  • the edge has a particularly high stability if surfaces of the edge adjoining the edge or the radius are arranged at an angle of 90 ° or greater to one another.
  • the pressure relief valve has a housing made of plastic by injection molding with the valve seat incorporated into it.
  • the pressure relief valve according to the invention is particularly cost-effective if the edge is made in one piece with the valve seat and areas adjoining it.
  • FIG. 2 shows a greatly enlarged illustration of the detail “X” from FIG. 1,
  • FIG. 3 shows a further embodiment of the pressure relief valve according to the invention.
  • FIG. 1 shows a pressure relief valve 2 with a housing 3 arranged in a wall of a fuel delivery unit 1.
  • the housing 3 is tubular to accommodate a valve body 4 designed as a ball.
  • the valve body 4 is made of metal and is biased by a spring 5 against a valve seat 6.
  • the spring 5 is supported on a latched in the housing 3 metal bracket 7.
  • the housing 3 and the valve seat 6, like the wall of the fuel delivery unit 1, are made of plastic by injection molding.
  • the valve seat 6 is funnel-shaped and faces the lower region of the valve body 4 at a short distance. In its central area, the valve seat 6 has a circumferential one Edge 8.
  • the valve body 4 is supported on the edge 8 in the closed position of the pressure relief valve 2 shown.
  • valve body 4 At an intended pressure difference below and above the valve body 4, the valve body 4 is lifted off the valve seat 6. This pressure difference is generally referred to as the opening pressure. Subsequently, fuel can escape from the fuel delivery unit 1 through the pressure relief valve 2. The pressure relief valve 2 closes below the opening pressure.
  • FIG. 2 shows the detail "X" from FIG. 1 on a greatly enlarged scale.
  • the edge 8 of the valve seat 6 has two surfaces 9, 10 tapering to a radius r.
  • the angle ⁇ between the surfaces 9, 10 is shown here slightly greater than 90 °.
  • the edge 8 can also taper to a point.
  • Figure 3 shows a pressure relief valve 11 in longitudinal section. This differs from that of FIG. 1 in that an edge 12 of a valve seat 13 is arranged at its narrowest cross section. A region of the valve seat 13 which adjoins the edge 12 in the flow direction is funnel-shaped. The edge 12 is constructed like that of the pressure relief valve 2 from FIGS. 1 and 2.

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Abstract

Bei einem Druckbegrenzungsventil (2) für eine Kraftstofffördereinheit (1) hat ein Ventilsitz (6) einen zum Abstützen eines Ventilkörpers (4) vorgesehenen Rand (8). An den Rand (8) angrenzende Bereiche des Ventilsitzes (6) sind trichterförmig, dem Ventilkörper (4) mit geringem Abstand gegenüberstehend gestaltet. Hierdurch läßt sich der Öffnungsdruck, bei dem das Druckbegrenzungsventil (2) öffnet und schließt, besonders genau festlegen.

Description

Beschreibung
Druckbegrenzungsventil
Die Erfindung betrifft ein Druckbegrenzungsventil, insbesondere für eine Kraftstoffördereinheit eines Kraftfahrzeuges, mit einem Ventilsitz und mit einem den Ventilsitz unterhalb eines vorgesehenen Öffnungsdrucks verschließenden Ventilkörper und mit einer Feder zur Vorspannung des Ventilkörpers .
Solche Druckbegrenzungsventile werden in heutigen Kraftfahrzeugen eingesetzt, um während der Förderung von Kraftstoff einen Überdruck in dem KraftstoffSystem zu vermeiden und Kraftstoff in den Kraftstoffbehälter zurückzuführen. Der Ventilkörper wird meist mit einer hohen Genauigkeit als Kugel hergestellt. Der Ventilsitz ist trichterförmig gestaltet und in dem aus Kunststoff gefertigten Gehäuse der Kraftstoffördereinheit eingearbeitet.
Nachteilig bei dem bekannten Druckbegrenzungsventil ist, daß der vorgesehene Öffnungsdruck, bei dem das Druckbegrenzungsventil öffnen und schließen soll, sehr großen Toleranzen unterliegt. Da ein Öffnen bei zu geringem Druck zu Verlusten an gefördertem Kraftstoff und ein Öffnen bei zu hohem Druck zu Beschädigungen der Kraftstoff- fördereinheit oder zu einem Austreten von Kraftstoff in die Umwelt führt , werden in der Regel Verluste an gefördertem Kraftstoff in Kauf genommen.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Druckbegrenzungsventil der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß sich der vorgesehene Öffnungsdruck mit besonders engen Toleranzen festlegen läßt .
Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Ventilsitz einen hervorstehenden, zur Anlage des Ventilkόrpers vorgesehenen Rand hat.
Durch diese Gestaltung hat der Ventilsitz einen genau definierbaren Anlagebereich für den Ventilkörper. Der Anlagebereich hat im Vergleich zu dem des bekannten Druckbegrenzungsventils besonders kleine Abmessungen. Hierdurch liegt der Ventilkörper jederzeit zuverlässig an dem Ventilsitz an. Adhäsionskräfte zwischen dem Ventilsitz und dem Ventilkörper werden dank der Erfindung besonders gering gehalten. Der Öffnungsdruck des erfindungsgemäßen Druckbegrenzungsventils läßt sich hierdurch mit besonders engen Toleranzen festlegen. Kleinere Unebenheiten des Ventilsitzes im Anlagebereich des Ventilkδrpers weisen dank der Erfindung besonders kleine Abmessungen auf. Hierdurch lassen sich die Unebenheiten einfach plastisch oder elastisch von dem als Kugel mit meist sehr hoher Genauigkeit herstellbaren Ventilkörper einebnen. Deshalb hat das erfindungsgemäße Druckbegrenzungsventil zudem eine besonders geringe Leckage.
Der Ventilsitz könnte beispielsweise ausschließlich aus dem Rand bestehen. Dies führt .jedoch in Offenstellung zu Turbulenzen in der Strömung und zu starken Druckschwan- kungen. Im ungünstigsten Fall kann der Ventilkörper durch die Turbulenzen gegen den Ventilsitz gedrückt werden. In der Offenstellung entstehen gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders wenig Turbulenzen, wenn ein an den Rand angrenzender Bereich des Ventilsitzes schalenförmig oder trichterförmig, einen Teilbereich des Ventilkörpers mit geringem Abstand gegenüberstehend gestaltet ist. Durch diese Gestaltung wird der Ventilkörper in Offenstellung des erfindungsgemäßen Druckbegrenzungsventils von der Strömung gleichmäßig umströmt und in der Strömung in einer von dem dynamischen Druck im Bereich des Ventilsitzes abhängigen Lage stabil gehalten. Bei Unterschreitung des vorgesehenen Öffnungsdruckes gelangt der Ventilkörper zuverlässig in seine vorgesehene Lage auf dem Rand des Ventilsitzes zurück. Ein weiterer Vorteil dieser Gestaltung besteht darin, daß die Hysterese, das heißt die Differenz zwischen dem Öffnungsdruck und dem Druck bei dem das erfindungsgemäße Druckbegrenzungsventil schließt, besonders gering ist.
Zur weiteren Verringerung der Turbulenzen in der Strömung bei in Offenstellung befindlichem erfindungsgemäßen Druckbegrenzungsventil trägt es bei, wenn der Rand in seinem den Ventilkörper abstützenden Bereich einen Radius hat .
Zur weiteren Verringerung der Adhäsionskräfte zwischen dem Ventilsitz und dem Ventilkörper trägt es bei, wenn der Rand in seinem den Ventilkörper abstützenden Bereich eine Kante aufweist .
Der Rand hat gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung eine besonders hohe Stabilität, wenn an die Kante oder den Radius angrenzende Flächen des Randes in einem Winkel von 90° oder größer zueinander angeordnet sind. In der Regel hat das Druckbegrenzungsventil ein aus Kunststoff im Spritzgußverfahren gefertigtes Gehäuse mit dem darin eingearbeiteten Ventilsitz. Das erfindungsgemäße Druckbegrenzungsventil gestaltet sich besonders kostengünstig, wenn der Rand einstückig mit dem Ventilsitz und daran angrenzenden Bereichen gefertigt ist.
Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips sind zwei davon in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in
Fig.l einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Druckbegrenzungsventil,
Fig.2 eine stark vergrößerte Darstellung der Einzelheit "X" aus Figur 1,
Fig.3 eine weitere Ausführungsform des erfindungs- gemäßen Druckbegrenzungsventils.
Figur 1 zeigt ein in einer Wandung einer Kraftstoffördereinheit 1 angeordnetes Druckbegrenzungsventil 2 mit einem Gehäuse 3. Das Gehäuse 3 ist zur längsbeweglich geführten Aufnahme eines als Kugel ausgebildeten Ventil- körpers 4 rohrförmig gestaltet. Der Ventilkörper 4 ist aus Metall gefertigt und wird von einer Feder 5 gegen einen Ventilsitz 6 vorgespannt. Die Feder 5 stützt sich dabei an einer in dem Gehäuse 3 verrasteten Metallklammer 7 ab. Das Gehäuse 3 und der Ventilsitz 6 sind wie die Wandung der Kraftstoffördereinheit 1 aus Kunststoff im Spritzgußverfahren gefertigt. Der Ventilsitz 6 ist trichterförmig gestaltet und steht dem unteren Bereich des Ventilkörpers 4 mit geringem Abstand gegenüber. In seinem mittleren Bereich hat der Ventilsitz 6 einen umlaufenden Rand 8. An dem Rand 8 stützt sich der Ventilkörper 4 in der eingezeichneten geschlossenen Stellung des Druckbegrenzungsventils 2 ab. Bei einer vorgesehenen Druckdifferenz unterhalb und oberhalb des Ventilkörpers 4 wird der Ventilkörper 4 von dem Ventilsitz 6 abgehoben. Diese Druckdifferenz wird im allgemeinen als Öffnungsdruck bezeichnet. Anschließend kann Kraftstoff aus der Kraft- stoffördereinheit 1 durch das Druckbegrenzungsventil 2 austreten. Unterhalb des Öffnungsdrucks schließt das Druckbegrenzungsventil 2.
Figur 2 zeigt stark vergrößert die Einzelheit "X" aus Figur 1. Hierbei ist zu erkennen, daß der Rand 8 des Ventilsitzes 6 zwei auf einen Radius r zulaufende Flächen 9, 10 aufweist. Der Winkel α zwischen den Flächen 9, 10 ist hier geringfügig größer als 90° dargestellt. Anstelle des Radius r kann der Rand 8 auch spitz zulaufen.
Figur 3 zeigt ein Druckbegrenzungsventil 11 im Längsschnitt. Dieses unterscheidet sich von dem aus Figur 1 dadurch, daß ein Rand 12 eines Ventilsitzes 13 an dessen engstem Querschnitt angeordnet ist. Ein in Strδmungsrich- tung an den Rand 12 angrenzender Bereich des Ventilsitzes 13 ist trichterförmig gestaltet. Der Rand 12 ist wie der des Druckbegrenzungsventils 2 aus den Figuren 1 und 2 aufgebaut .

Claims

Patentansprüche
1. Druckbegrenzungsventil, insbesondere für eine Kraftstoffördereinheit eines Kraftfahrzeuges, mit einem Ventilsitz und mit einem den Ventilsitz unterhalb eines vorgesehenen Öffnungsdrucks verschließenden Ventilkörper, und mit einer Feder zur Vorspannung des Ventilkörpers, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (6, 13) einen hervorstehenden, zur Anlage des Ventilkörpers (4) vorgesehenen Rand (8, 12) hat.
2. Druckbegrenzungsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein an den Rand (8, 12) angrenzender Bereich des Ventilsitzes (6, 13) schalenfδrmig oder trichterförmig, einen Teilbereich des Ventilkδrpers (4) mit geringem Abstand gegenüberstehend gestaltet ist .
3. Druckbegrenzungsventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand (8, 12) in seinem den Ventilkörper (4) abstützenden Bereich einen Radius (r) hat.
4. Druckbegrenzungsventil nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand (8, 12) in seinem den Ventilkörper (4) abstützenden Bereich eine Kante aufweist.
5. Druckbegrenzungsventil nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an die Kante oder den Radius (r) angrenzende Flächen (9, 10) des Randes (8, 12) in einem Winkel von 90° oder größer zueinander angeordnet sind.
6. Druckbegrenzungsventil nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand (8, 12) einstückig mit dem Ventilsitz (9, 13) und daran angrenzenden Bereichen gefertigt ist.
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