WO2013098249A1 - Ventil - Google Patents

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WO2013098249A1
WO2013098249A1 PCT/EP2012/076695 EP2012076695W WO2013098249A1 WO 2013098249 A1 WO2013098249 A1 WO 2013098249A1 EP 2012076695 W EP2012076695 W EP 2012076695W WO 2013098249 A1 WO2013098249 A1 WO 2013098249A1
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WO
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pin
valve
sealing element
pole core
actuator
Prior art date
Application number
PCT/EP2012/076695
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English (en)
French (fr)
Inventor
Matthias Bleeck
Bernd Gugel
Thomas KRÜGER
Bernd WÖLLISCH
Original Assignee
Continental Automotive Gmbh
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Publication date
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Priority to US14/369,288 priority patent/US9383028B2/en
Priority to KR1020147021041A priority patent/KR101964896B1/ko
Priority to JP2014549451A priority patent/JP5893163B2/ja
Priority to CN201280064809.XA priority patent/CN104011370B/zh
Priority to BR112014016022A priority patent/BR112014016022B8/pt
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    • 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
    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/02—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
    • F16K31/06—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M63/00—Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/0012—Valves
    • F02M63/0031—Valves characterized by the type of valves, e.g. special valve member details, valve seat details, valve housing details
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M59/00—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps
    • F02M59/20—Varying fuel delivery in quantity or timing
    • F02M59/36—Varying fuel delivery in quantity or timing by variably-timed valves controlling fuel passages to pumping elements or overflow passages
    • F02M59/366—Valves being actuated electrically
    • F02M59/367—Pump inlet valves of the check valve type being open when actuated
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    • F02M63/0021—Valves characterised by the valve actuating means electrical, e.g. using solenoid using electromagnetic operating means characterised by the arrangement of mobile armatures
    • F02M63/0022—Valves characterised by the valve actuating means electrical, e.g. using solenoid using electromagnetic operating means characterised by the arrangement of mobile armatures the armature and the valve being allowed to move relatively to each other

Definitions

  • Valve The invention relates to a valve.
  • such a valve is in one
  • valves are subject to heavy loads, especially when exposed to continuous loads, such as in high pressure pumps. Since high-pressure pumps are exposed to pressures of, for example, 2000 bar or more, high demands are placed on the valves in such pumps.
  • Period of service life of the motor vehicle reliably open the valve and / or can close and work in predetermined tolerance ranges.
  • valve in a high-pressure pump has a valve needle with a hydraulic driver which, when the fuel flows into the valve needle, exerts an opening-direction force on the valve needle.
  • Closing the valve is independent of the valve needle movable to an open position in which a fluid flow is released through the valve.
  • JP 9 112 731 A shows a valve for a fuel pump.
  • the valve has an actuator for moving a pen.
  • the pin is not fixed with a valve element for
  • a valve comprises a spring with a spring force.
  • the valve comprises an actuator with a counter to the spring force acting
  • the valve further comprises a pin which is actuatable by means of the actuator.
  • the valve comprises a sealing element which can be coupled to the pin.
  • the valve further comprises a sealing seat, so that the valve is closed when the sealing element rests against the sealing seat.
  • the pin is movable by means of the actuator in the direction of the sealing element.
  • the pin is movable by means of the spring in the direction away from the sealing element.
  • the sealing element is movable independently of the pin in an open position in which a fluid flow through the valve is released.
  • the actuator comprises an electromagnet.
  • the electromagnet comprises a coil surrounding a pole core.
  • the actuator further comprises a magnet armature.
  • Magnetic armature is movable by means of the electromagnet.
  • the pin is coupled to the magnet armature and arranged to extend along a longitudinal axis of the electromagnet through the pole core.
  • the magnet armature is arranged on one side of the pole core and on the opposite side of the pole core, a separate stop element is arranged, which limits a movement of the pin in the direction of the pole core.
  • the stop element is formed of a harder material than the pole core.
  • the stop element serves as a stop for the movement of the pen and protects at the same time the pole core.
  • the stop element and the pole core are in particular made of two separate components.
  • the stopper member and the pole core are made according to embodiments
  • the pole core is formed in particular from a ferromagnetic material.
  • the stop element is in particular made of a hard material as possible. Thus, a low wear is possible.
  • the valve is opened when the actuator is closed
  • Actuator force transfers to the pin and the pin is moved relative to the sealing seat.
  • the pin comes into contact with the sealing element and pushes it away from the sealing seat, so that the sealing seat and the sealing element are spaced apart, so that a fluid flow through the
  • Sealing element then lifts off from the sealing seat and a fluid flow is released when the pin in his
  • the actuator has no actuator force.
  • the sealing element lifts off the sealing seat during a suction stroke of the pump.
  • the valve and in particular the actuator need not be electrically controlled.
  • the pin is held by the spring in its rest position held in which he is not in contact with the sealing element.
  • the pin of the valve has a projecting portion which faces the sealing seat. The movement of the pen in the direction of
  • Sealing element is limited by the projecting portion and the sealing seat.
  • the pin has a further projecting area which limits a movement of the pin in the direction of the actuator.
  • the movement of the pin is limited in the direction of the actuator, even if the pin has no firm connection with the sealing element.
  • the armature and the pin are immovably coupled relative to each other.
  • the pin is movable by means of the magnet armature by the electromagnet.
  • the armature is movable by a movement of the pin.
  • the magnet armature has at least one magnet armature recess for hydraulic communication between a side of the magnet armature facing the pole core and a side of the magnet armature facing away from the pole core.
  • the stop element comprises a recess through which the pin is guided.
  • Stop element comprises at least one further recess for hydraulic communication between a side facing away from the pole core of the stop element and a pole core facing side of the stop element.
  • the actuator is used in embodiments in a valve in which a sealing element is fixedly connected to the pin.
  • the sealing element follows movement of the pin in a first direction and in the opposite direction.
  • the actuator is used in a valve in which the pin and the sealing element are separate individual parts which can be coupled.
  • Sealing member follows a movement of the pin in a first direction. A movement of the pin in the opposite direction, the sealing element is not forced.
  • the single FIGURE shows a schematic representation of a valve with an actuator assembly in a sectional view according to an embodiment.
  • the figure shows a valve 100.
  • the valve 100 is
  • the pump is in particular a high-pressure pump, preferably as
  • Radial piston pump formed.
  • In the pump is a
  • Pump piston is a pressure chamber.
  • it has a feed line, in which preferably the valve 100 designed as an inlet valve is arranged.
  • the valve 100 is preferably designed as a digitally switched valve.
  • the valve 100 facilitates the filling of the pressure chamber and is designed to prevent a backflow of the fluid into the supply line when the fluid is discharged when the valve 100 is closed. Fluid can be expelled from the pressure chamber, for example via a drain line.
  • the valve 100 has a spring 101, a pin 102 and a sealing element 103.
  • the spring 101 biases the pin 102 in the direction away from the sealing element 103 by the spring 101 on a pole core 202 of an actuator 200 of the
  • Valve 100 is supported.
  • the spring 101 is supported with its second end on an anchor element 209.
  • the anchor element 209 is part of a magnet armature 203 together with another anchor element 210.
  • the pin 102 is elongated and extends along a longitudinal axis L through the pole core 202.
  • the pin 102 is coupled to the anchor element 209.
  • the anchor element 209 is coupled to the pin 102 by means of a welded joint 111.
  • the pin 102 On the opposite side of the pole core 202 along the longitudinal axis, the pin 102 has a projecting region 105.
  • the pin 102 has a further projecting portion 107 which faces a sealing seat 104 of the valve 100.
  • the actuator 200 includes an electromagnet 201.
  • Electromagnet 201 comprises a coil 214, which is arranged in particular annular around the pole core 202.
  • the coil 214 coaxially surrounds the longitudinal axis L.
  • the Sealing element 103 is arranged on a side facing away from the actuator 200 of the sealing seat 104 .
  • the sealing seat 104 surrounds at least one passage recess 110.
  • Sealing element 103 is not applied to the sealing seat 104.
  • fluid can flow from a fluid inlet 108 through the passage recesses 110 into a fluid outlet 109.
  • Actuator force Fa moves in the direction of the sealing element 103.
  • the pin 102 couples with the sealing element 103 and pushes it away from the sealing seat 104 in the further course of movement.
  • the valve is open.
  • the valve 100 also opens without the pin 102 being moved, or without the pin 102 and the sealing element 103 coming into contact with each other, merely due to a pressure difference in front of and behind the sealing element 103.
  • the sealing element 103 lifts off from the sealing seat 104, when the pressure on the side of the inlet 108 is greater than on the side of the outlet 109.
  • the valve can be opened in two ways.
  • the valve may be forced open by the actuator or against pressure from the drain 109
  • the valve 100 can also passively open, without that it must be electrically controlled, if The pump is in the suction phase and performs its suction stroke and sucks fluid into the pressure chamber.
  • Actuator force Fa are oppositely directed.
  • Sealing element pressed by the pressure conditions in front of and behind the sealing element against the sealing seat 104 and thus prevents fluid flow from the outlet 109 into the inlet 108th
  • the movement of the sealing element 103 relative to the sealing seat 104 is therefore independent of a movement of the pin 102 in an operating state of the valve.
  • the pin 102 can assist in opening the valve 100 and / or maintaining the valve 100 in its open position even during a movement Delivery stroke in a compression phase of the pump.
  • a partial delivery of the pump can be achieved, in which a predetermined proportion of the sucked fluid from the
  • the actuator 200 acts on the actuator force Fa on the pin 102, that the pin 102 can hold the sealing element 103 against the fluid pressure from the pressure chamber and thus fluid through the
  • Passage recesses 110 can flow back into the inlet 108.
  • a full delivery of the pump is independent of the actuator 200 realized.
  • the Actuator 200 does not work against a spring force that presses the sealing element against the sealing seat.
  • Compression phase supports the sealing element 103, the spring 101 during the shooting process, since the sealing element 103 moves the pin 102. Thus, short closing times of the valve 101 can be realized.
  • Anchor element 210 and the pole core 202 is constant at rest.
  • the magnet armature 203 with the coupled pin 102 is pulled in the direction of the pole core 202 when the electromagnet 201 is energized.
  • the pin 102 opens the sealing element 103.
  • the electromagnet 201 is de-energized, the magnet armature 203 with the pin 102 is pressed by the spring 101 into the starting position. The inlet valve is thereby unlocked.
  • Sealing element 103 is limited by a stop element 204.
  • the projecting portion 105 of the pin 102 abuts against the flat extended stop member 204.
  • the sealing element 103 is designed so that at
  • Sealing element 103 is present through the pin 102.
  • the valve 100 may operate independently of the solenoid 201 and the pin 102, and in particular independently of the
  • the spring force of the sealing element acts in addition to the spring 101 to close the inlet valve.
  • the stop member 204 serves to limit the movement of the pin 102.
  • Stop element 204 comes into contact, a movement of the pin 102 farther away from the sealing element 103 is no longer possible. As a result, a distance 106 between the pin 102 and the sealing element 103 in the rest position is predetermined. The movement of the pin in the direction of the sealing element 103 is limited by the further projecting region 107 and the sealing seat 104.
  • the stop element 204 has a recess 206 through which the pin 102 is guided.
  • the stop element 204 is arranged on the side facing away from the magnet armature 203 of the pole core 202.
  • the stop element 204 is coupled to the pole core 202 via a welded joint 208.
  • the stop element 204 is in particular a hardened disc which protects the softer pole core 202.
  • the stop element 204 has, according to embodiments, at least one further recess 207. This is hydraulically coupled to the recess of the pole core 202, in which the pin 102 is guided by the pole core 202.
  • the anchor element 209 has a
  • Stop element 204 hydraulically coupled together.
  • a pressure equalization between the fluid-carrying region at the fluid inlet 108 and the region of the magnet armature 203 take place.
  • movement of the pin 102 due to pressure imbalances is avoided.
  • the pole core 202 is coupled via a welded joint 212 to a housing 211, in which also the armature 203 and partially the pin 102 are arranged.
  • the housing 211 surrounds the pin 102, the magnet armature 203 and the pole core 202 in a fluid-tight manner.
  • the stop element 204 limits movement of the pin 102 in the direction of the spring force Ff and absorbs forces when the movement of the pin 102 is slowed down by the stop element 204. In addition, by limiting the movement of the pin 102, a precise adjustment of the air gap 213 is possible.
  • the stop member 204 is a

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Abstract

Ein Ventil umfasst: eine Feder (101) mit einer Federkraft (Ff), einen Aktuator (200) mit einer entgegen der Federkraft (Ff) wirkbaren Aktuatorkraft (Fa), einen Stift (102), der mittels des Aktuators (200) betätigbar ist, ein Dichtelement (103), das mit dem Stift (102) koppelbar ist, und einen Dichtsitz (104), so dass das Ventil geschlossen ist, wenn das Dichtelement (103) an dem Dichtsitz (104) anliegt, wobei der Stift (102) mittels des Aktuators (200) in Richtung des Dichtelements (103) bewegbar ist und der Stift (102) mittels der Feder (101) in Richtung weg vom Dichtelement (103) bewegbar ist, wobei das Dichtelement (103) unabhängig von dem Stift (102) in eine Offenposition bewegbar ist, in der ein Fluidfluss durch das Ventil freigegeben ist.

Description

Beschreibung Ventil Die Erfindung betrifft ein Ventil.
Insbesondere wird ein derartiges Ventil in einer
Hochdruckpumpe zur Förderung von Fluid für ein
Speichereinspritzsystem für Brennkraftmaschinen von
Kraftfahrzeugen verwendet.
Derartige Ventile unterliegen starken Beanspruchungen, insbesondere, wenn sie Dauerbelastungen, wie zum Beispiel in Hochdruckpumpen, ausgesetzt sind. Da Hochdruckpumpen Drücken von beispielsweise 2000 bar oder mehr ausgesetzt sind, werden hohe Anforderungen an die Ventile in derartigen Pumpen gestellt .
Gleiches gilt für die Aktuatoranordnungen in derartigen Ventilen. Diese müssen insbesondere über einen langen
Zeitraum der Lebensdauer des Kraftfahrzeugs verlässlich das Ventil öffnen und/oder schließen können und in vorgegebenen Toleranzbereichen arbeiten.
Die DE 10 2007 028 960 AI beschreibt ein Ventil in einer Hochdruckpumpe. Das Ventil weist eine Ventilnadel mit einem hydraulischen Mitnehmer auf, der bei auf die Ventilnadel einströmendem Kraftstoff eine in Öffnungsrichtung wirkende Kraft auf die Ventilnadel ausübt. Ein Ventilkörper zum
Schließen des Ventils ist unabhängig von der Ventilnadel in eine Offenposition bewegbar, in der ein Fluidfluss durch das Ventil freigegeben ist.
Die JP 9 112 731 A zeigt ein Ventil für eine Kraftstoffpumpe. Das Ventil weist einen Aktuator zum Bewegen eines Stifts auf. Der Stift ist nicht fest mit einem Ventilelement zum
Verschließen des Ventils verbunden.
Es ist wünschenswert, ein Ventil anzugeben, das einen verlässlichen Betrieb ermöglicht.
In einer Ausführungsform der Erfindung umfasst ein Ventil eine Feder mit einer Federkraft. Das Ventil umfasst einen Aktuator mit einer entgegen der Federkraft wirkbaren
Aktuatorkraft . Das Ventil umfasst weiterhin einen Stift, der mittels des Aktuators betätigbar ist. Das Ventil umfasst ein Dichtelement, das mit dem Stift koppelbar ist. Das Ventil umfasst weiterhin einen Dichtsitz, so dass das Ventil geschlossen ist, wenn das Dichtelement an dem Dichtsitz anliegt. Der Stift ist mittels des Aktuators in Richtung des Dichtelements bewegbar. Der Stift ist mittels der Feder in Richtung weg vom Dichtelement bewegbar. Das Dichtelement ist unabhängig von dem Stift in eine Offenposition bewegbar, in der ein Fluidfluss durch das Ventil freigegeben ist.
Weiterhin umfasst der Aktuator einen Elektromagnet. Der Elektromagnet umfasst eine Spule, die einen Polkern umgibt. Der Aktuator umfasst weiterhin einen Magnetanker. Der
Magnetanker ist mittels des Elektromagnets bewegbar. Der Stift ist mit dem Magnetanker gekoppelt und so angeordnet, dass er entlang einer Längsachse des Elektromagnets durch den Polkern verläuft. Der Magnetanker ist auf einer Seite des Polkerns angeordnet und auf der entgegengesetzten Seite des Polkerns ist ein separates Anschlagelement angeordnet, das eine Bewegung des Stifts in Richtung des Polkerns begrenzt.
Insbesondere ist das Anschlagelement aus einem härteren Material gebildet als der Polkern. Das Anschlagelement dient als Anschlag für die Bewegung des Stifts und schützt gleichzeitig den Polkern. Dadurch ist ein verlässlicher Betrieb auch über einen langen Lebenszeitraum möglich, da das Anschlagelement stets eine feste Grenze für die Bewegung des Stifts darstellt. Toleranzschwankungen auf Grund von
Abnutzung durch den Anschlag des Stifts werden gering gehalten .
Das Anschlagelement und der Polkern sind insbesondere aus zwei eigenständigen Bauteilen gefertigt. Das Anschlagelement und der Polkern sind gemäß Ausführungsformen aus
unterschiedlichen Materialien gebildet. Der Polkern ist insbesondere aus einem ferromagnetischen Material gebildet. Das Anschlagelement ist insbesondere aus einem möglichst harten Material gefertigt. Somit ist ein geringer Verschleiß möglich.
Das Ventil wird geöffnet, wenn der Aktuator seine
Aktuatorkraft auf den Stift überträgt und der Stift relativ zu dem Dichtsitz bewegt wird. Der Stift gelangt in Berührung mit dem Dichtelement und drückt dieses von dem Dichtsitz weg, so dass der Dichtsitz und das Dichtelement voneinander beabstandet sind, so dass ein Fluidfluss durch das
Dichtelement freigegeben ist. Das Ventil ist in seiner
Offenposition .
Dadurch, dass der Stift und das Dichtelement nicht fest miteinander verbunden sind, ist es möglich, dass das
Dichtelement auch dann von dem Dichtsitz abhebt und ein Fluidfluss freigegeben ist, wenn der Stift in seiner
Ruheposition verbleibt und der Aktuator keine Aktuatorkraft auswirkt. Beispielsweise hebt das Dichtelement während eines Saughubs der Pumpe von dem Dichtsitz ab. Dazu muss das Ventil und insbesondere der Aktuator nicht elektrisch angesteuert werden. Der Stift wird durch die Feder in seiner Ruheposition gehalten, in der er nicht in Kontakt mit dem Dichtelement ist .
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Stift des Ventils einen vorspringenden Bereich auf, der dem Dichtsitz zugewandt ist. Die Bewegung des Stifts in Richtung des
Dichtelements ist durch den vorspringenden Bereich und den Dichtsitz begrenzt. Gemäß Ausführungsformen weist der Stift einen weiteren vorspringenden Bereich auf, der eine Bewegung des Stifts in Richtung des Aktuators begrenzt. Somit ist die Bewegung des Stifts in Richtung des Aktuators begrenzt, auch wenn der Stift keine feste Verbindung mit dem Dichtelement aufweist.
Gemäß Ausführungsformen sind der Magnetanker und der Stift relativ zueinander unbeweglich gekoppelt. Somit ist der Stift mittels des Magnetankers durch den Elektromagnet bewegbar. Der Magnetanker ist durch eine Bewegung des Stifts bewegbar.
Gemäß Ausführungsformen weist der Magnetanker mindestens eine Magnetankerausnehmung auf zur hydraulischen Kommunikation zwischen einer dem Polkern zugewandten Seite des Magnetankers und einer dem Polkern abgewandten Seite des Magnetankers.
Gemäß weiteren Ausführungsformen umfasst das Anschlagelement eine Ausnehmung, durch die der Stift geführt ist. Das
Anschlagelement umfasst mindestens eine weitere Ausnehmung zur hydraulischen Kommunikation zwischen einer dem Polkern abgewandten Seite des Anschlagelements und einer dem Polkern zugewandten Seite des Anschlagelements . Durch die Magnetankerausnehmung und/oder die mindestens eine weitere Ausnehmung des Anschlagelements ist ein
Druckausgleich im Innenraum des Aktuators möglich.
Der Aktuator wird in Ausführungsformen in einem Ventil verwendet, in dem ein Dichtelement fest mit dem Stift verbunden ist. Das Dichtelement folgt einer Bewegung des Stifts in eine erste Richtung und in die entgegengesetzte Richtung .
Gemäß weiteren Ausführungsformen wird der Aktuator in einem Ventil verwendet, bei dem der Stift und das Dichtelement separate Einzelteile sind, die koppelbar sind. Das
Dichtelement folgt einer Bewegung des Stifts in eine erste Richtung. Einer Bewegung des Stifts in die entgegengesetzte Richtung folgt das Dichtelement nicht gezwungenermaßen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Weiterbildungen ergeben sich aus den nachfolgenden in Verbindung mit der Figur erläuterten Beispielen .
Die einzige Figur zeigt eine schematische Darstellung eines Ventils mit einer Aktuatoranordnung in einer Schnittansicht gemäß einer Ausführungsform.
Die Figur zeigt ein Ventil 100. Das Ventil 100 ist
insbesondere ein Einlassventil einer Pumpe. Die Pumpe ist insbesondere als Hochdruckpumpe, vorzugsweise als
Radialkolbenpumpe ausgebildet. In der Pumpe ist ein
Pumpenkolben bewegbar gelagert. An einem Ende des
Pumpenkolbens befindet sich ein Druckraum. Um den Druckraum mit Fluid befüllen zu können, weist dieser eine Zulaufleitung auf, in der vorzugsweise das als Einlassventil ausgebildete Ventil 100 angeordnet ist. Das Ventil 100 ist vorzugsweise als digital geschaltetes Ventil ausgebildet. Das Ventil 100 erleichtert die Befüllung des Druckraums und ist eingerichtet beim Ausstoßen des Fluids ein Zurückströmen des Fluids in die Zulaufleitung zu verhindern, wenn das Ventil 100 geschlossen ist. Fluid kann beispielsweise über eine Ablaufleitung aus dem Druckraum ausgestoßen werden.
Das Ventil 100 weist eine Feder 101, einen Stift 102 und ein Dichtelement 103 auf. Die Feder 101 spannt den Stift 102 in Richtung weg von dem Dichtelement 103 vor, indem sich die Feder 101 an einem Polkern 202 eines Aktuators 200 des
Ventils 100 abstützt. Die Feder 101 stützt sich mit ihrem zweiten Ende an einem Ankerelement 209 ab. Das Ankerelement 209 ist gemeinsam mit einem weiteren Ankerelement 210 Teil eines Magnetankers 203.
Der Stift 102 ist länglich ausgedehnt und verläuft entlang einer Längsachse L durch den Polkern 202. Auf einer Seite des Polkerns 202 ist der Stift 102 mit dem Ankerelement 209 gekoppelt. Insbesondere ist das Ankerelement 209 mittels einer Schweißverbindung 111 mit dem Stift 102 gekoppelt. Auf der entlang der Längsachse gegenüberliegenden Seite des Polkerns 202 weist der Stift 102 einen vorspringenden Bereich 105 auf. Der Stift 102 weist einen weiteren vorspringenden Bereich 107 auf, der einem Dichtsitz 104 des Ventils 100 zugewandt ist .
Der Aktuator 200 umfasst einen Elektromagnet 201. Der
Elektromagnet 201 umfasst eine Spule 214, die insbesondere ringförmig um den Polkern 202 angeordnet ist. Die Spule 214 umgibt die Längsachse L koaxial. Entlang der Längsachse L ist der Magnetanker 203, darauffolgend der Polkern 202 und darauffolgend der Dichtsitz 104 angeordnet. Auf einer dem Aktuator 200 abgewandten Seite des Dichtsitzes 104 ist das Dichtelement 103 angeordnet. Der Dichtsitz 104 umgibt zumindest eine Durchgangsausnehmung 110. Über die
Durchgangsausnehmung 110 kann Fluid strömen, wenn das
Dichtelement 103 nicht an dem Dichtsitz 104 anliegt.
Insbesondere kann Fluid aus einem Fluidzulauf 108 durch die Durchgangsausnehmungen 110 in einen Fluidablauf 109 strömen.
Wird Strom beziehungsweise Spannung an den Elektromagnet 201 angelegt, insbesondere an die Spule 214, wirkt dieser einen Magnetkraft auf den Magnetanker 203 in Richtung des
Dichtelements 103 aus. Diese Aktuatorkraft Fa wird auf den Stift 102 übertragen, da sowohl das Ankerelement 209 und das weitere Ankerelement 210 über eine Schweißverbindung 112 als auch der Magnetanker 203 mit dem Stift 102 über die
Schweißverbindung 111 relativ zueinander unbeweglich
gekoppelt sind. Somit wird der Stift 102 durch die
Aktuatorkraft Fa in Richtung des Dichtelements 103 bewegt. Der Stift 102 koppelt mit dem Dichtelement 103 und drückt dieses im weiteren Bewegungsablauf von dem Dichtsitz 104 weg. Somit ist das Ventil geöffnet.
Das Ventil 100 öffnet sich auch ohne dass der Stift 102 bewegt wird beziehungsweise ohne dass der Stift 102 und das Dichtelement 103 in Kontakt mit einander geraten, lediglich aufgrund einer Druckdifferenz vor und hinter dem Dichtelement 103. Das Dichtelement 103 hebt von dem Dichtsitz 104 ab, wenn der Druck auf der Seite des Zulaufs 108 größer ist als auf der Seite des Ablaufs 109. Das Ventil kann also auf zwei Arten geöffnet werden. Das Ventil kann durch den Aktuator erzwungenermaßen geöffnet werden oder gegen einen Druck aus dem Ablauf 109
offengehalten werden. Das Ventil 100 kann aber auch passiv öffnen, ohne dass es elektrisch angesteuert werden muss, wenn die Pumpe sich in der Ansaugphase befindet und ihren Saughub durchführt und Fluid in den Druckraum saugt.
In einer Ruheposition, wenn der Aktuator 200 nicht bestromt wird, drückt die Feder 101 den Stift 102 in eine Richtung weg von dem Dichtelement 103. Eine Federkraft Ff der Feder 101 hält den Stift 102 so, dass das Dichtelement 103 an den Dichtsitz 104 anliegen kann. Die Federkraft Ff und die
Aktuatorkraft Fa sind entgegengesetzt gerichtet. Die
Federkraft Ff und die Aktuatorkraft Fa sind gleichgerichtet zur Längsachse L. Zum Schließen des Ventils wird das
Dichtelement durch die Druckverhältnisse vor und hinter dem Dichtelement gegen den Dichtsitz 104 gedrückt und verhindert somit einen Fluidfluss aus dem Ablauf 109 in den Zulauf 108.
Die Bewegung des Dichtelements 103 relativ zum Dichtsitz 104 ist also in einem Betriebszustand des Ventils unabhängig von einer Bewegung des Stifts 102. Durch den Stift 102 kann das Öffnen des Ventils 100 unterstützt werden und/oder das Ventil 100 in seiner Offenposition gehalten werden auch während eines Förderhubs in einer Kompressionsphase der Pumpe. Somit kann eine Teilförderung der Pumpe erreicht werden, bei der ein vorgegebener Anteil des angesaugten Fluids aus dem
Druckraum wieder zurück in den Zulauf 108 gefördert wird. Dazu wird das Dichtelement 103 durch den Stift 102
beabstandet zu dem Dichtsitz 104 gehalten. Der Aktuator 200 wirkt die Aktuatorkraft Fa so auf den Stift 102 aus, dass der Stift 102 das Dichtelement 103 gegen den Fluiddruck aus dem Druckraum halten kann und somit Fluid durch die
Durchgangsausnehmungen 110 zurück in den Zulauf 108 strömen kann .
Eine Vollförderung der Pumpe ist unabhängig von dem Aktuator 200 realisierbar. In der Ansaugphase der Pumpe muss der Aktuator 200 nicht gegen eine Federkraft arbeiten, die das Dichtelement gegen den Dichtsitz drückt. In der
Kompressionsphase unterstützt das Dichtelement 103 die Feder 101 beim Schießvorgang, da das Dichtelement 103 den Stift 102 bewegt. Somit sind kurze Schließzeiten des Ventils 101 realisierbar. Ein Luftspalt 213 zwischen dem weiteren
Ankerelement 210 und dem Polkern 202 ist im Ruhezustand konstant . Der Magnetanker 203 mit dem gekoppelten Stift 102 wird bei bestromtem Elektromagnet 201 in Richtung des Polkerns 202 gezogen. Der Stift 102 öffnet das Dichtelement 103. Bei unbestromtem Elektromagnet 201 wird der Magnetanker 203 mit dem Stift 102 durch die Feder 101 in die Ausgangsstellung gedrückt. Das Einlassventil wird dadurch entsperrt.
Eine Bewegung des Stifts 102 in Richtung weg von dem
Dichtelement 103 wird durch ein Anschlagelement 204 begrenzt. Insbesondere schlägt der vorspringende Bereich 105 des Stifts 102 an das flächig ausgedehnte Anschlagelement 204 an. Der
Stift 102 ist von dem federnden Dichtelement 103 entkoppelt. Das Dichtelement 103 ist so gestaltet, dass bei
ausgeschaltetem Elektromagnet 201 kein Druck gegen das
Dichtelement 103 durch den Stift 102 vorhanden ist. Das Ventil 100 kann unabhängig von dem Elektromagnet 201 und dem Stift 102 arbeiten und insbesondere unabhängig von dem
Elektromagnet 201 in der Ansaugphase öffnen. In der
Kompressionsphase wirkt die Federkraft des Dichtelements zusätzlich zur Feder 101, um das Einlassventil zu schließen.
Das Anschlagelement 204 dient als Begrenzung der Bewegung des Stifts 102. Wenn der vorspringende Bereich 105 mit dem
Anschlagelement 204 in Kontakt kommt, ist eine Bewegung des Stifts 102 weiter weg vom Dichtelement 103 nicht mehr möglich. Dadurch ist auch ein Abstand 106 zwischen dem Stift 102 und dem Dichtelement 103 in der Ruheposition vorgegeben. Die Bewegung des Stifts in Richtung des Dichtelements 103 wird durch den weiteren vorspringenden Bereich 107 und den Dichtsitz 104 begrenzt.
Das Anschlagelement 204 weist eine Ausnehmung 206 auf, durch die der Stift 102 geführt ist. Das Anschlagelement 204 ist auf der dem Magnetanker 203 abgewandten Seite des Polkerns 202 angeordnet. Insbesondere ist das Anschlagelement 204 über eine Schweißverbindung 208 mit dem Polkern 202 gekoppelt. Das Anschlagelement 204 ist insbesondere eine gehärtete Scheibe die den weicheren Polkern 202 schützt.
Das Anschlagelement 204 weist gemäß Ausführungsformen mindestens eine weitere Ausnehmung 207 auf. Diese ist hydraulisch mit der Ausnehmung des Polkerns 202 gekoppelt, in der der Stift 102 durch den Polkern 202 geführt ist.
Weiterhin weist das Ankerelement 209 eine
Magnetankeraufnehmung 204 auf, die hydraulisch mit der
Ausnehmung des Polkerns 202 gekoppelt ist. Somit sind die dem Dichtelement 103 abgewandte Seite des Magnetankers 203 und die dem Dichtelement 103 zugewandte Seite des
Anschlagelements 204 hydraulisch miteinander gekoppelt. Somit kann ein Druckausgleich zwischen dem fluidführenden Bereich am Fluidzulauf 108 und dem Bereich des Magnetankers 203 stattfinden. Somit wird eine Bewegung des Stifts 102 aufgrund von Druckungleichgewichten vermieden.
Der Polkern 202 ist über eine Schweißverbindung 212 mit einem Gehäuse 211 gekoppelt, in dem auch der Magnetanker 203 und teilweise der Stift 102 angeordnet sind. Das Gehäuse 211 umgibt den Stift 102, den Magnetanker 203 und den Polkern 202 fluiddicht . Durch das Anschlagelement 204 wird eine Bewegung des Stifts 102 in Richtung der Federkraft Ff begrenzt und Kräfte beim Abbremsen der Bewegung des Stifts 102 von dem Anschlagelement 204 aufgenommen. Zudem ist durch die Begrenzung der Bewegung des Stifts 102 eine präzise Einstellung des Luftspalts 213 möglich. Somit ist durch das Anschlagelement 204 eine
Begrenzung für die Bewegung des Stifts 102 gegeben, obwohl der Stift 102 nicht fest mit dem Dichtelement 103 gekoppelt ist .

Claims

Patentansprüche
1. Ventil, umfassend:
- eine Feder (101) mit einer Federkraft (Ff),
- einen Aktuator (200) mit einer entgegen der Federkraft (Ff) wirkbaren Aktuatorkraft (Fa) ,
- einen Stift (102), der mittels des Aktuators (200)
betätigbar ist,
- ein Dichtelement (103), das mit dem Stift (102) koppelbar ist,
- einen Dichtsitz (104), so dass das Ventil geschlossen ist, wenn das Dichtelement (103) an dem Dichtsitz (104) anliegt,
- wobei der Stift (102) mittels des Aktuators (200) in
Richtung des Dichtelements (103) bewegbar ist,
- der Stift (102) mittels der Feder (101) in Richtung weg vom Dichtelement (103) bewegbar ist, wobei das Dichtelement (103) unabhängig von dem Stift (102) in eine Offenposition bewegbar ist, in der ein Fluidfluss durch das Ventil freigegeben ist, wobei
- der Aktuator (200) umfasst:
- einen Elektromagnet (201), umfassend eine Spule (214), die einen Polkern (202) umgibt,
- einen Magnetanker (203), der mittels des Elektromagnets (201) bewegbar ist, wobei
- der Stift (102) mit dem Magnetanker (203) gekoppelt ist und so angeordnet ist, dass er entlang einer Längsachse (L) des Elektromagnets (201) durch den Polkern (202) verläuft, so dass der Magnetanker (203) auf einer Seite des Polkerns (202) angeordnet ist und auf der entgegengesetzten Seite des
Polkerns (202) ein separates Anschlagelement (204) angeordnet ist, das eine Bewegung des Stifts (102) in Richtung des Polkerns (202) begrenzt, und
- das Anschlagelement (204) aus einem härteren Material gebildet ist als der Polkern (202) .
2. Ventil nach Anspruch 1, wobei
- der Stift (102) einen vorspringenden Bereich (107)
aufweist, der dem Dichtsitz (104) zugewandt ist, und
- die Bewegung des Stifts (102) in Richtung des Dichtelements (103) durch den vorspringenden Bereich (107) und den
Dichtsitz (104) begrenzt ist.
3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Stift (102) einen weiteren vorspringenden Bereich (105) aufweist, der eine Bewegung des Stifts (102) in Richtung des Aktuators (200) begrenzt.
4. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das Dichtelement (103) beabstandet zu dem Stift (102) angeordnet ist, wenn das Ventil geschlossen ist.
5. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das Dichtelement (103) durch die Aktuatorkraft (Fa) in die
Offenposition bewegbar ist.
6. Ventil nach Anspruch 1 bis 5, bei der der Magnetanker (203) und der Stift (102) relativ zueinander unbeweglich gekoppelt sind.
7. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der der
Magnetanker (203) mindestens eine Magnetankerausnehmung (205) aufweist zur hydraulischen Kommunikation zwischen einer dem Polkern (202) zugewandten Seite des Magnetankers (203) und einer dem Polkern (202) abgewandten Seite des Magnetankers (203) .
8. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der das Anschlagelement (204) eine Ausnehmung (206) aufweist, durch die der Stift (102) geführt ist und mindestens eine weitere Ausnehmung (207) aufweist zur hydraulischen Kommunikation zwischen einer dem Polkern (202) abgewandten Seite des
Anschlagelements (204) und einer dem Polkern (202)
zugewandten Seite des Anschlagelements (204).
9. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, umfassend eine Schweißverbindung (208), die das Anschlagelement (204) mit dem Polkern (202) koppelt.
10. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem die
Feder (101) mit einem Ende mit dem Polkern (202) gekoppelt ist und mit einem gegenüberliegenden Ende mit dem Magnetanker (203) .
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