WO2019161878A1 - Ventilvorrichtung für ein druckfluidsystem - Google Patents

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WO2019161878A1
WO2019161878A1 PCT/EP2018/054075 EP2018054075W WO2019161878A1 WO 2019161878 A1 WO2019161878 A1 WO 2019161878A1 EP 2018054075 W EP2018054075 W EP 2018054075W WO 2019161878 A1 WO2019161878 A1 WO 2019161878A1
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WO
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valve
check valve
flow
valve body
solenoid valve
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PCT/EP2018/054075
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English (en)
French (fr)
Inventor
Lukas Romanowski
Thomas Grünhagen
Nikolaus Henze
Markus Schwarz
Anita Dickmann
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Pierburg Gmbh
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Publication date
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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
    • F16K1/00—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces
    • F16K1/32—Details
    • F16K1/34—Cutting-off parts, e.g. valve members, seats
    • F16K1/44—Details of seats or valve members of double-seat valves
    • 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
    • F16K31/12—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid
    • F16K31/122—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid the fluid acting on a piston
    • F16K31/124—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid the fluid acting on a piston servo actuated

Definitions

  • the invention relates to a valve device for a pressure fluid system having a check valve with a check valve housing having an inlet and an outlet and in which a check valve body is arranged, which is loaded by a spring element in the closing direction and via which a flow cross-section between the inlet and the outlet in Dependence of a difference between a force acting on a front side of the check valve body opening pressure and a body applied to a back of the check valve closing pressure is closed or released, a solenoid valve with an actuator housing part in which an electromagnetic actuator is arranged, and a flow-through housing part in which an inlet opening , which is fluidly connected to the inlet of the check valve, and a connection opening which is fluidly connected to the rear side of the check valve body, are formed, by the solenoid valve a connection between the inlet opening and the connecting opening of the solenoid valve is releasable or closable, and a discharge channel through which fluid from the back of the check valve body can be discharged.
  • valve devices are used, for example, in internal combustion engines for oil cooling of pistons.
  • the valve device is integrated into the cooling circuit of the internal combustion engine and serves to control a flow to the cooling nozzles, which are usually arranged under the piston.
  • piston cooling valves are usually designed as self-opening check valves that release the way to the cooling nozzles at a sufficient pressure difference against the force of a spring acting in the closing direction.
  • Such a valve device is known, for example, from US 2013/0152883 A1.
  • a spring-loaded piston-shaped check valve is arranged in a bore of a flow housing, which has an inlet channel which is connected to an oil pump and an outlet channel which is connected to an injection nozzle.
  • the inlet channel is additionally connected via a further channel, which extends into a solenoid valve housing, with the inlet of a solenoid valve, which leads in the second flow housing at its outlet to a rear side of the piston-shaped check valve, so that upon opening of the solenoid valve, the inlet pressure both on the front side as well as acting on the back of the check valve, so that it is moved in the closing direction due to the acting spring force.
  • valve device has the disadvantage that different holes must be provided in the housings for receiving and fixing the two valves, which additionally one need relatively large space. Furthermore, there is an increased oil consumption, since the relief hole is constantly open when the shut-off valve is closed. Furthermore, from DE 10 2014 212 329 Al a valve device is known in which an electromagnetic pilot valve is arranged directly axially adjacent to the check valve, so that only a bore for receiving the valve unit in the flow housing must be provided. However, this valve is not suitable for use as a lockable check valve, since the inlet pressure on the front side is not transferable to the back, but is steadily reduced.
  • valve device It is therefore the object to provide a valve device, with the required installation space and costs can be reduced.
  • installation should be simplified.
  • valve device should be used as a lockable pressure difference-controlled valve, which minimizes the oil consumption, especially in the closed state of the check valve.
  • valve device for a pressure fluid system having the features of the main claim 1.
  • the solenoid valve preferably has two valve seats which can be opened or closed by a closing member, the first valve seat defining a flow cross-section between the inlet opening and the connection opening, which is fluidically connected to the back of the check valve body and the second valve seat has a flow cross-section between the connection opening, which is fluidly connected to the back of the check valve body, and limited to the discharge channel, wherein the closure member is placed on the first and the second valve seat.
  • the through-flow housing part is arranged completely radially inside the check valve housing, since in this way the space used is significantly reduced and can be dispensed with additional seals and holes for introducing the two valves.
  • an outlet channel is formed on the flow-through housing part, which opens into the discharge channel, which is formed in the check valve housing, so that a direct connection between the outlet channel of the solenoid valve and the Relief channel can be made without having to use additional flow housing and to provide channel bores.
  • a sliding bush is arranged in the check valve body, in which the check valve body is mounted. This can be correspondingly operated with low friction, so that the connection opening pressure difference largely depends only on the spring force of the force acting on the check valve body spring element.
  • the check valve body is preferably designed as a one-sided open Flohlzylinder, in the interior of which the spring element protrudes, which is clamped between a bottom of the Flohlzylinders and the flow-through housing part of the solenoid valve. This creates a large-scale sliding seat and at the same time a reliable guidance of the spring element is ensured.
  • the istström bare housing part of the solenoid valve projects with a hollow cylindrical projection in the check valve body, in the interior of a pin-shaped actuator is mounted, which loads the closing member of the solenoid valve in the direction of the first valve seat by means of a second spring element, while the closing member is loaded by actuating the solenoid valve against the second valve seat.
  • the position of the closing member can be predetermined in a simple manner and the opening force of the electromagnet can be adapted to the spring element.
  • the pin and the projection provide reliable guidance of the spring element.
  • the solenoid valve has a valve rod which is connected to an armature of the solenoid valve and is displaceable against the closing member, abuts the spring-loaded pin-shaped actuator at its opposite end.
  • the closing member can be moved from the first to the second valve seat.
  • the construction and assembly are very simple.
  • the closing member of the electromagnetic valve is preferably a ball, which is insensitive to tilting and over the entire circumference each enables a reliable closure of the two valve seats.
  • the assembly is further simplified when the flow-through bare housing part of the solenoid valve and the check valve housing are held axially in a bore of a flow housing by the actuator housing part.
  • valve device for a pressurized fluid system which is easy to mount as a piston cooling valve between a spray nozzle and the oil pump in a single mounting hole.
  • the assembly of the entire valve device with the two valves can optionally take place in an assembly step.
  • the space required for this purpose is minimized.
  • a leakage current is almost completely prevented when the check valve is actively closed, without producing additional assembly or component costs.
  • FIG. 1 An embodiment of a valve device according to the invention for a pressurized fluid system is shown in the figure and will be described below.
  • the figure shows a side view of a valve device according to the invention for a pressure fluid system in a sectional view.
  • the valve device according to the invention consists of a check valve 10 and a solenoid valve 12, which are inserted together in a bore 14 of a flow housing 16.
  • the flow housing 16 has an inlet line 18 and two outlet lines 20, 22, of which the first outlet line 20 leads to a consumer and the second outlet line 22 to a fluid container.
  • a check valve housing 24 of the check valve 10 having an inlet 26 fluidly connected to the inlet line and an outlet 28 connected to the first outlet line 20 of the flow housing 16. Furthermore, a relief channel 30, which is fluidically connected to the second outlet line 22, is formed on the check valve housing 24.
  • a slide bush 32 is fixed, in which a check valve body 34 is mounted axially slidably.
  • This check valve body 34 is formed in the present embodiment as a one-sided open Flohlzylinder whose closed front 36 is directed to the inlet 26 and the rear side 38 is directed to the solenoid valve 12.
  • a spring element 40 which is arranged between a bottom 42 on the closed side of the Flohlzylinders and a check valve body 34 facing wall of a flow-through housing part 44 of the solenoid valve 12 clamped.
  • the solenoid valve 12 has an electromagnetic actuator 46 with a coil 48, which in a known manner to a bobbin 50th is wound and can be supplied via a not visible in the view plug with voltage.
  • the electromagnetic circuit is closed by two return plates 54, 56 arranged at the opposite axial ends of the coil carrier 50, as well as a yoke 58, a core 60 and an armature 62.
  • the armature 62 is axially movably mounted on the axially opposite to the check valve 10 axial end within an axially extending in the bobbin portion of the first return plate 54 axially.
  • the actuator 46 is disposed within an actuator housing part 64 by means of which the valve device is attached to the flow housing 16 by, on the one hand, a flange 66 of Aktorgephinuseteils 64 rests on one axial end of the check valve housing 24 and on the other hand extending from the flange 66 into the interior of the check valve housing 24 annular projection 68 which flows through bare housing part 44 axially against a shoulder 70 of the check valve housing 24.
  • the armature 62 of the solenoid valve 12 cooperates with a valve rod 72 which is guided in the core 60 and extends through the core 60 in the flow-through housing part 44 of the solenoid valve 12.
  • the valve rod 72 is disposed opposite to the closing member 74 of the electromagnetic valve 12, which is designed as a ball. When energized, the valve rod 72 is pressed against the closing member 74 in order to move it, while in the non-energized state on the armature 62 and the valve rod 72 no spring or electromagnetic forces act, so that usually and depending on the mounting position in the non-energized Condition optionally forms a gap between the closing member 74 and the valve rod 72.
  • a pin-shaped actuator 76 On the opposite side to the valve rod 72 is a pin-shaped actuator 76 against the closing member, wherein the pin-shaped actuator 76 in a hollow cylindrical projection 78 of a housing base 80 of the flow-through housing part 44 axially is guided movably.
  • a second spring element 82 In the hollow cylindrical projection 78, a second spring element 82, the pin-shaped actuator 76 is disposed radially surrounding.
  • the second spring member 82 between an inner shoulder 84 of the housing base 80 which is formed directly above a first guide portion 85 of the pin-shaped actuator 76, and a radially widening portion 86 of the pin-shaped Actuator 76, which serves as a second guide portion in the hollow cylindrical projection 78, clamped
  • the closing member 74 is pressed with not energized actuator 46 against a first valve seat 88 which is formed on an upper housing part 90 of the flow-through housing part 44, which is fixedly connected to the lower housing part 80 with the interposition of a plate 92.
  • a first valve seat 88 which is formed on an upper housing part 90 of the flow-through housing part 44, which is fixedly connected to the lower housing part 80 with the interposition of a plate 92.
  • an inlet opening 94 is formed, which opens at the first valve seat 88, so that the valve rod 72 projects through the inlet opening 94.
  • This second valve seat 96 is formed at the end of a through-bore 98 in the plate 92 facing the upper housing part 90, through which the pin-shaped actuator 76 also protrudes, leaving a gap between the walls of the through-bore 98 and the pin-shaped actuator 76.
  • the actuator 46 is de-energized. This has the consequence that the check valve 10 opens or closes depending on the applied pressure difference.
  • fluid is present at the inlet opening 94 of the solenoid valve 12 via an additional inlet channel 100, which is formed by an axially extending recess in the check valve housing 24 between the latter and the slide bush 32.
  • Flierzu is in Extension of the inlet channel 100 a passage opening 102 in the housing lower part 80 is arranged, which leads via a nozzle 104 in the plate 92 in a space 106 between the actuator 46 and the flow-through housing part 44, from which the inlet opening 94 into the interior of the flow-through housing part 44th extends.
  • a connection opening 108 which extends through the housing lower part 80 and the plate 92 into the housing upper part 90 and Here, through the gap between the through hole 98 and the pin-shaped actuator 76 and subsequently via an outlet channel 110 which is formed between the plate 92 and the lower housing part 80, pressurized fluid from the back 38 of the check valve body 34 are discharged into the discharge channel 30, in the outlet channel 110 opens.
  • pressurized fluid can now flow from the inlet 26 via the inlet channel 100, the passage opening 102, the nozzle 104 and the inlet opening 94, at the end of which the throughflow cross section surrounded by the first valve seat 88 is formed, to the connection opening 108 and thus to the rear side of the check valve 10 ,
  • a pressure equalization between the front side 36 and the back 38 of the check valve body 34 is made so that it due to the spring force of the first spring element 40 in his the Flow cross-section between the inlet 26 and the outlet 28 closing position is moved.

Abstract

Es sind Ventilvorrichtungen für ein Druckfluidsysteme mit einem Sperrventil (10) mit einem Sperrventilgehäuse (24), welches einen Einlass (26) und einen Auslass (28) aufweist und in dem ein Sperrventilkörper (34) angeordnet ist, der durch ein Federelement (40) in Schließrichtung belastet ist und über welchen ein Durchströmungsquerschnitt zwischen dem Einlass (26) und dem Auslass (28) in Abhängigkeit einer Differenz zwischen einem an einer Frontseite (36) des Sperrventilkörpers (34) wirkenden Öffnungsdrucks und einem an einer Rückseite (38) des Sperrventilkörpers (34) anliegenden Schließdrucks verschlossen oder freigegeben ist, einem Elektromagnetventil (12) mit einem Aktorgehäuseteil (64), in der ein elektromagnetischer Aktor (46) angeordnet ist, und einem durchströmbaren Gehäuseteil (44), in dem eine Einlassöffnung (94), die fluidisch mit dem Einlass (26) des Sperrventils (10) verbunden ist, und eine Verbindungsöffnung (108), die fluidisch mit der Rückseite (38) des Sperrventilkörpers (34) verbunden ist, ausgebildet sind, wobei durch das Elektromagnetventil (12) eine Verbindung zwischen der Einlassöffnung (94) und der Verbindungsöffnung (108) des Elektromagnetventils (102) freigebbar oder verschließbar ist, und einem Entlastungskanal (30), über den Fluid von der Rückseite (38) des Sperrventil körpers (34) abführbar ist, bekannt. Um den Verbrauch an Druckfluid zu verringern wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass eine fluidische Verbindung zwischen der Rückseite (38) des Sperrventil körpers (34) und dem Entlastungskanal (30) mittels des Elektromagnetventils (12) absperrbar oder freigebbar ist.

Description

B E S C H R E I B U N G Ventilvorrichtung für ein Druckfluidsystem
Die Erfindung betrifft eine Ventilvorrichtung für ein Druckfluidsystem mit einem Sperrventil mit einem Sperrventilgehäuse, welches einen Einlass und einen Auslass aufweist und in dem ein Sperrventilkörper angeordnet ist, der durch ein Federelement in Schließrichtung belastet ist und über welchen ein Durchströmungsquerschnitt zwischen dem Einlass und dem Auslass in Abhängigkeit einer Differenz zwischen einem an einer Frontseite des Sperrventilkörpers wirkenden Öffnungsdrucks und einem an einer Rückseite des Sperrventil körpers anliegenden Schließdrucks verschlossen oder freigegeben ist, einem Elektromagnetventil mit einem Aktorgehäuseteil, in der ein elektromagnetischer Aktor angeordnet ist, und einem durchströmbaren Gehäuseteil, in dem eine Einlassöffnung, die fluidisch mit dem Einlass des Sperrventils verbunden ist, und eine Verbindungsöffnung, die fluidisch mit der Rückseite des Sperrventilkörpers verbunden ist, ausgebildet sind, wobei durch das Elektromagnetventil eine Verbindung zwischen der Einlassöffnung und der Verbindungsöffnung des Elektromagnetventils freigebbar oder verschließbar ist, und einem Entlastungskanal, über den Fluid von der Rückseite des Sperrventilkörpers abführbar ist.
Derartige Ventilvorrichtungen werden beispielsweise in Verbrennungsmotoren zur Ölkühlung von Kolben verwendet. Dabei wird die Ventilvorrichtung in den Kühlkreislauf des Verbrennungsmotors integriert und dient dazu, einen Durchfluss zu den Kühldüsen zu steuern, die üblicherweise unter den Kolben angeordnet sind. So wird verhindert, dass die Kühldüsen während der Warmlaufphase oder bei geringer Last unnötig mit Öl versorgt werden und dadurch die Kolben nicht die ökonomisch sinnvolle Betriebstemperatur erreichen. Außerdem lässt sich über die Regelung der Kolbenkühlung der Stickstoffausstoß reduzieren. Entsprechend kann auf diese Weise der Ölbedarf des Motors verringert werden und somit auch die Lebensdauer der Ölpumpe verlängert werden.
Diese Kolbenkühlventile sind üblicherweise als selbstöffnende Sperrventile ausgeführt, die bei einer ausreichenden Druckdifferenz gegen die Kraft einer in Schließrichtung wirkenden Feder den Weg zu den Kühldüsen freigeben.
Zusätzlich ist es bekannt, die Sperrventile über ein vorgeschaltetes Elektromagnetventil in eine den Durchlass verschließende Position zu verschieben, indem der auf der Druckseite auf den Regelkörper des Sperrventils wirkende Druck auch auf dessen Rückseite geleitet wird. Hierdurch kann zusätzlicher Ölverbrauch beispielsweise in Abhängigkeit einer tatsächlich vorhandenen Kolbentemperatur weiter verringert werden.
Eine derartige Ventilvorrichtung ist beispielsweise aus der US 2013/0152883 Al bekannt. Dabei ist ein federbelastetes kolbenförmiges Sperrventil in einer Bohrung eines Strömungsgehäuses angeordnet, welches einen Einlasskanal, der mit einer Ölpumpe verbunden ist und einen Auslasskanal, der mit einer Einspritzdüse verbunden ist, aufweist. Der Einlasskanal ist zusätzlich über einen weiteren Kanal, der sich in ein Elektromagnetventilgehäuse erstreckt, mit dem Einlass eines Elektromagnetventils verbunden, welches im zweiten Strömungsgehäuse an dessen Auslass zu einer Rückseite des kolbenförmigen Sperrventils führt, so dass bei Öffnen des Elektromagnetventils der Einlassdruck sowohl auf der Frontseite als auch auf der Rückseite des Sperrventils wirkt, so dass dieses aufgrund der wirkenden Federkraft in Schließrichtung verfahren wird. Diese Ventilvorrichtung hat jedoch den Nachteil, dass verschiedene Bohrungen in den Gehäusen zur Aufnahme und Befestigung der zwei Ventile vorgesehen werden müssen, welche zusätzlich einen relativ großen Bauraum benötigen. Des Weiteren entsteht ein erhöhter Ölverbrauch, da die Entlastungsbohrung bei geschlossenem Sperrventil stetig offen ist. Des Weiteren ist aus der DE 10 2014 212 329 Al eine Ventileinrichtung bekannt, bei der ein elektromagnetisches Vorsteuerventil unmittelbar axial angrenzend zum Sperrventil angeordnet ist, so dass lediglich eine Bohrung zur Aufnahme der Ventileinheit im Strömungsgehäuse vorgesehen werden muss. Dieses Ventil eignet sich jedoch nicht zur Verwendung als absperrbares Sperrventil, da der Einlassdruck auf der Frontseite nicht auf die Rückseite übertragbar ist, sondern stetig abgebaut wird.
Es stellt sich daher die Aufgabe, eine Ventilvorrichtung bereit zu stellen, mit der der benötigte Bauraum und die Kosten reduziert werden können. Zusätzlich soll die Montage vereinfacht werden. Dennoch soll die Ventilvorrichtung als absperrbares druckdifferenzgesteuertes Ventil genutzt werden können, welches den Ölverbrauch insbesondere auch im geschlossenen Zustand des Sperrventils minimiert.
Diese Aufgabe wird durch eine Ventilvorrichtung für ein Druckfluidsystem mit den Merkmalen des Hauptanspruchs 1 gelöst.
Dadurch, dass eine fluidische Verbindung zwischen der Rückseite des Sperrventilkörpers und dem Entlastungskanal mittels des Elektromagnetventils absperrbar oder freigebbar ist, wird zuverlässig verhindert, dass Öl bei aktiv geschlossenem Sperrventil über den Auslasskanal abströmen kann, so dass der Ölverbrauch reduziert wird. Unter aktiv geschlossen wird verstanden, dass durch Bestromung des Elektromagneten das Druckfluid zur Rückseite des Sperrventils strömen kann, wodurch dieses schließt. Es sei auch noch darauf hingewiesen, dass unter dem durchström baren Gehäuseteil des Elektromagnetventils der Gehäuseteil verstanden wird, in dem Strömungskanäle und Verbindungsöffnungen, wie Ein- und Auslässe sowie die Ventilsitze ausgebildet sind, jedoch nicht Gehäuseteile, die lediglich mit dem Fluid in Berührung kommen, ohne einen Kanal zu begrenzen oder auszubilden, der durchströmt werden soll. Unter Frontseite des Sperrventil körpers wird ein axiales Ende des Sperrventilkörpers verstanden, welches mit dem höheren Fluiddruck am Einlasskanal beaufschlagt wird, während die Rückseite das axial entgegengesetzte Ende des Sperrventil körpers bildet. Vorzugsweise weist das Elektromagnetventil hierzu zwei Ventilsitze auf, welche durch ein Schließglied freigebbar oder verschließbar sind, wobei der erste Ventilsitz, einen Durchströmungsquerschnitt zwischen der Einlassöffnung und der Verbindungsöffnung begrenzt, die fluidisch mit der Rückseite des Sperrventil körpers verbunden ist und der zweite Ventilsitz einen Durchströmungsquerschnitt zwischen der Verbindungsöffnung, die fluidisch mit der Rückseite des Sperrventil körpers verbunden ist, und dem Entlastungskanal begrenzt, wobei das Schließglied auf den ersten und den zweiten Ventilsitz aufsetzbar ist. So kann auf einfache Weise ohne zusätzliche Absperrventile verwenden zu müssen, sowohl der Leckagestrom minimiert werden als auch die Funktion des Abschaltens des Sperrventils durch das Elektromagnetventil sichergestellt werden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das durchström bare Gehäuseteil vollständig radial innerhalb des Sperrventilgehäuses angeordnet ist, da auf diese Weise der verwendete Bauraum deutlich reduziert wird und auf zusätzliche Dichtungen und Bohrungen zum Einbringen der beiden Ventile verzichtet werden kann.
In einer bevorzugten Ausführung ist am durchströmbaren Gehäuseteil ein Auslasskanal ausgebildet, der in den Entlastungskanal mündet, der im Sperrventilgehäuse ausgebildet ist, so dass eine direkte Verbindung zwischen dem Auslasskanal des Elektromagnetventils und dem Entlastungskanal hergestellt werden kann, ohne zusätzliche Strömungsgehäuse verwenden und Kanalbohrungen vorsehen zu müssen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist im Sperrventilventilgehäuse eine Gleitbuchse angeordnet, in der der Sperrventilkörper gelagert ist. Dieser kann entsprechend mit geringer Reibung betätigt werden, so dass die Verbindungsöffnungsdruckdifferenz weitestgehend nur von der Federkraft des auf den Sperrventilkörper wirkenden Federelementes abhängig ist.
Der Sperrventilkörper ist vorzugsweise als einseitig offener Flohlzylinder ausgebildet, in dessen Inneres das Federelement ragt, welches zwischen einem Boden des Flohlzylinders und dem durchströmbaren Gehäuseteil des Elektromagnetventils eingespannt ist. So entsteht ein großflächiger Gleitsitz und gleichzeitig wird eine zuverlässige Führung des Federelementes sichergestellt.
Dadurch, dass das durchström bare Gehäuseteil des Elektromagnetventils in das Innere des Sperrventil körpers ragt, wird der axiale Bauraum zusätzlich verringert.
In einer hierzu weiterführenden Ausbildung der Erfindung ragt das durchström bare Gehäuseteil des Elektromagnetventils mit einem hohlzylindrischen Vorsprung in den Sperrventilkörper, in dessen Innern ein stiftförmiges Stellglied gelagert ist, welches mittels eines zweiten Federelementes das Schließglied des Elektromagnetventils in Richtung des ersten Ventilsitzes belastet, während das Schließglied durch Betätigen des Elektromagnetventils gegen den zweiten Ventilsitz belastet ist. So kann auf einfache Weise die Lage des Schließgliedes vorbestimmt werden und die Öffnungskraft des Elektromagneten zum Federelement angepasst werden. Dabei bieten der Stift und der Vorsprung eine zuverlässige Führung des Federelementes. Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn das Elektromagnetventil eine Ventilstange aufweist, die mit einem Anker des Elektromagnetventils verbunden ist und gegen das Schließglied verschiebbar ist, an dessen gegenüberliegendem Ende das federbelastete stiftförmige Stellglied anliegt. Somit kann mittels des Elektromagneten auf einfache Weise das Schließglied vom ersten auf den zweiten Ventilsitz verschoben werden. Der Aufbau und die Montage sind dabei sehr einfach. Das Schließglied des Elektromagnetventils ist vorzugsweise eine Kugel, welche unempfindlich gegen Kippen ist und über den gesamten Umfang jeweils einen zuverlässigen Verschluss der beiden Ventilsitze ermöglicht.
Die Montage wird noch zusätzlich vereinfacht, wenn das durchström bare Gehäuseteil des Elektromagnetventils und das Sperrventilgehäuse in einer Bohrung eines Strömungsgehäuses axial durch das Aktorgehäuseteil gehalten sind.
Es wird somit eine Ventilvorrichtung für ein Druckfluidsystem geschaffen, welches als Kolbenkühlventil zwischen einer Spritzdüse und der Ölpumpe einfach in einer einzigen Montageöffnung montierbar ist. Die Montage der gesamten Ventilvorrichtung mit den beiden Ventilen kann dabei gegebenenfalls in einem Montageschritt erfolgen. Der hierzu benötigte Bauraum ist minimiert. Insbesondere jedoch wird ein Leckagestrom bei aktiv geschlossenem Sperrventil beinahe vollständig verhindert, ohne zusätzlichen Montage- oder Bauteileaufwand zu erzeugen.
Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ventilvorrichtung für ein Druckfluidsystem ist in der Figur dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Die Figur zeigt eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Ventilvorrichtung für ein Druckfluidsystem in geschnittener Darstellung.
Die erfindungsgemäße Ventilvorrichtung besteht aus einem Sperrventil 10 sowie einem Elektromagnetventil 12, welche gemeinsam in einer Bohrung 14 eines Strömungsgehäuses 16 eingesteckt sind.
Das Strömungsgehäuse 16 weist eine Einlassleitung 18 sowie zwei Auslassleitungen 20, 22 auf, wovon die erste Auslassleitung 20 zu einem Verbraucher und die zweite Auslassleitung 22 zu einem Fluidbehälter führt.
In der Bohrung 14 befindet sich ein Sperrventilgehäuse 24 des Sperrventils 10 mit einem Einlass 26, der mit der Einlassleitung fluidisch verbunden ist und einem Auslass 28, der mit der ersten Auslassleitung 20 des Strömungsgehäuses 16 verbunden ist. Des Weiteren ist an dem Sperrventilgehäuse 24 ein Entlastungskanal 30 ausgebildet, der fluidisch mit der zweiten Auslassleitung 22 verbunden ist. Im Sperrventilgehäuse 24 ist eine Gleitbuchse 32 befestigt, in welcher ein Sperrventilkörper 34 axial gleitend gelagert ist. Dieser Sperrventilkörper 34 ist in vorliegendem Ausführungsbeispiel als einseitig offener Flohlzylinder ausgebildet, dessen geschlossene Frontseite 36 zum Einlass 26 gerichtet ist und dessen Rückseite 38 zum Elektromagnetventil 12 gerichtet ist. Im Innern des Flohlzylinders befindet sich ein Federelement 40, welches zwischen einem Boden 42 an der geschlossenen Seite des Flohlzylinders und einer zum Sperrventilkörper 34 weisenden Wand eines durchströmbaren Gehäuseteils 44 des Elektromagnetventils 12 eingespannt angeordnet ist.
Das Elektromagnetventil 12 weist einen elektromagnetischen Aktor 46 mit einer Spule 48 auf, die in bekannter Weise auf einen Spulenträger 50 gewickelt ist und über einen in der Ansicht nicht sichtbaren Stecker mit Spannung versorgt werden kann. Der elektromagnetische Kreis wird durch zwei an den entgegengesetzten axialen Enden des Spulenträgers 50 angeordneten Rückschlussblechen 54, 56 sowie ein Joch 58, einen Kern 60 und einen Anker 62 geschlossen. Der Anker 62 ist am zum Sperrventil 10 entgegengesetzten axialen Ende axial beweglich innerhalb eines sich in den Spulenträger axial erstreckenden Abschnitts des ersten Rückschlussblechs 54 axial beweglich gelagert. Der Aktor 46 ist innerhalb eines Aktorgehäuseteils 64 angeordnet, mittels dessen die Ventilvorrichtung am Strömungsgehäuse 16 befestigt ist, indem einerseits ein Flansch 66 des Aktorgehäuseteils 64 auf einem axialen Ende des Sperrventilgehäuses 24 aufliegt und andererseits ein sich vom Flansch 66 in das Innere des Sperrventilgehäuses 24 erstreckender ringförmiger Vorsprung 68 das durchström bare Gehäuseteil 44 gegen einen Absatz 70 des Sperrventilgehäuses 24 axial anliegt.
Der Anker 62 des Elektromagnetventils 12 wirkt mit einer Ventilstange 72 zusammen, die im Kern 60 geführt ist und sich durch den Kern 60 in das durchströmbare Gehäuseteil 44 des Elektromagnetventils 12 erstreckt. Die Ventilstange 72 ist gegenüberliegend zum Schließglied 74 des Elektromagnetventils 12, welches als Kugel ausgeführt ist, angeordnet. Bei Bestromung wird die Ventilstange 72 gegen das Schließglied 74 gedrückt, um dieses zu bewegen, während im nicht bestromten Zustand auf den Anker 62 und die Ventilstange 72 keine Feder- oder elektromagnetischen Kräfte wirken, so dass sich üblicherweise und in Abhängigkeit der Einbaulage im nicht bestromten Zustand gegebenenfalls ein Spalt zwischen dem Schließglied 74 und der Ventilstange 72 ausbildet. Auf der zur Ventilstange 72 gegenüberliegenden Seite liegt ein stiftförmiges Stellglied 76 gegen das Schließglied an, wobei das stiftförmige Stellglied 76 in einem hohlzylindrischen Vorsprung 78 eines Gehäuseunterteils 80 des durchströmbaren Gehäuseteils 44 axial beweglich geführt wird. In dem hohlzylindrischen Vorsprung 78 ist ein zweites Federelement 82, das stiftförmige Stellglied 76 radial umgebend angeordnet. Um eine Vorspannung des stiftförmigen Stellgliedes 76 gegen das Schließglied 74 herzustellen, ist das zweite Federelement 82 zwischen einem inneren Absatz 84 des Gehäuseunterteils 80, der unmittelbar oberhalb eines ersten Führungsabschnitts 85 des stiftförmigen Stellgliedes 76 ausgebildet ist, und einem sich radial erweiternden Abschnitt 86 des stiftförmigen Stellgliedes 76, der als zweiter Führungsabschnitt im hohlzylindrischen Vorsprung 78 dient, eingespannt
Durch das zweite Federelement 82 wird das Schließglied 74 bei nicht bestromtem Aktor 46 gegen einen ersten Ventilsitz 88 gepresst, der an einem Gehäuseoberteil 90 des durchströmbaren Gehäuseteils 44 ausgebildet ist, welches unter Zwischenlage einer Platte 92 mit dem Gehäuseunterteil 80 fest verbunden ist. Im Gehäuseoberteil 90 ist eine Einlassöffnung 94 ausgebildet, die am ersten Ventilsitz 88 mündet, so dass die Ventilstange 72 durch die Einlassöffnung 94 ragt. Bei Bestromung des Aktors 46 wird der Anker 62 und mit ihm die Ventilstange 72 gegen das Schließglied 74 verschoben und so das Schließglied 74 gegen einen an der Platte 92 ausgebildeten zweiten Ventilsitzes 96 gedrückt. Dieser zweite Ventilsitz 96 ist am zum Gehäuseoberteil 90 gewandten Ende einer Durchgangsbohrung 98 in der Platte 92 ausgebildet, durch die auch das stiftförmige Stellglied 76 ragt, wobei ein Spalt zwischen der Wänden der Durchgangsbohrung 98 und dem stiftförmigen Stellglied 76 verbleibt.
Im Normalbetrieb der Ventilvorrichtung ist der Aktor 46 unbestromt. Dies hat zur Folge, dass das Sperrventil 10 in Abhängigkeit der anliegenden Druckdifferenz öffnet oder schließt. Gleichzeitig liegt über einen zusätzlichen Einlasskanal 100, der durch eine sich axial erstreckende Ausnehmung im Sperrventilgehäuse 24 zwischen diesem und der Gleitbuchse 32 ausgebildet ist, Fluid mit dem vorhandenen Einlassdruck an der Einlassöffnung 94 des Elektromagnetventils 12 an. Flierzu ist in Verlängerung des Einlasskanals 100 eine Durchgangsöffnung 102 im Gehäuseunterteil 80 angeordnet, die über eine Düse 104 in der Platte 92 in einen Raum 106 zwischen dem Aktor 46 und dem durchströmbaren Gehäuseteil 44 führt, von dem aus sich die Einlassöffnung 94 in das Innere des durchströmbaren Gehäuseteils 44 erstreckt. Da das Schließglied 74 in diesem Zustand auf dem ersten Ventilsitz 88 aufliegt, gelangt kein Fluid auf die Rückseite 38 des Sperrventilkörpers 34. Stattdessen kann jedoch über eine Verbindungsöffnung 108, die sich durch das Gehäuseunterteil 80 und die Platte 92 in das Gehäuseoberteil 90 erstreckt und von hier aus durch den Spalt zwischen der Durchgangsbohrung 98 und dem stiftförmigen Stellglied 76 sowie darauf folgend über einen Auslasskanal 110, der zwischen der Platte 92 und dem Gehäuseunterteil 80 ausgebildet ist, Druckfluid von der Rückseite 38 des Sperrventilkörpers 34 in den Entlastungskanal 30 abgeführt werden, in den der Auslasskanal 110 mündet.
Soll nun der Sperrventilkörper 34 unabhängig von der anliegenden Druckdifferenz in einen geschlossenen Zustand überführt werden, so wird der elektromagnetische Aktor 46 bestromt. Hierdurch wird das Schließglied 74 durch die Ventilstange 72 entgegen der Kraft des zweiten Federelementes 82 auf den zweiten Ventilsitz 96 gepresst. Erfindungsgemäß wird hierdurch eine fluidische Verbindung zwischen der Rückseite 38 des Sperrventilkörpers 34 und dem Entlastungskanal 30 unterbrochen. Stattdessen kann nun Druckfluid vom Einlass 26 über den Einlasskanal 100, die Durchgangsöffnung 102, die Düse 104 sowie die Einlassöffnung 94, an deren Ende der nunmehr geöffnete vom ersten Ventilsitz 88 umgebene Durchströmungsquerschnitt ausgebildet ist, zur Verbindungsöffnung 108 und damit zur Rückseite des Sperrventils 10 strömen. Somit wird ein Druckausgleich zwischen der Frontseite 36 und der Rückseite 38 des Sperrventilkörpers 34 hergestellt, so dass dieser aufgrund der Federkraft des ersten Federelementes 40 in seine den Durchströmungsquerschnitt zwischen dem Einlass 26 und dem Auslass 28 verschließende Stellung verschoben wird.
Soll dieser zwangsweise Verschluss des Sperrventils 10 wieder aufgehoben werden, wird die Bestromung des Aktors 46 gestoppt, so dass das Druckfluid wieder von der Rückseite 38 des Sperrventilkörpers 34 durch den Auslasskanal 110 in den Entlastungskanal 30 strömen kann und so die Druckdifferenz zwischen dem Einlass 26 und dem Entlastungskanal 30 wieder wirksam wird
Durch die Möglichkeit des Absperrens des Entlastungskanals, wenn das Sperrventil in seinen zwangsweise verschließenden Zustand verstellt wird, wird im Vergleich zu bekannten Ausführungen der Verbrauch an Druckfluid reduziert, da ablaufendes Fluid nicht nachgefördert werden muss. Dies schont gleichzeitig auch eine vorgeschaltete Förderpumpe, da deren Fördermenge reduziert wird. Zusätzlich benötigt die Anordnung der gesamten Ventilvorrichtung mit dem Sperrventil und dem Elektromagnetventil in nur einer Bohrung sehr wenig Bauraum und vereinigt sowohl die eigentliche Regelfunktion als auch eine Vorsteuerfunktion. Durch den einfachen Aufbau des Ventils ist auch dessen Montage mit geringem Aufwand durchzuführen.
Es sollte deutlich sein, dass der Schutzbereich des Flauptanspruchs nicht durch das beschriebene Ausführungsbeispiel begrenzt ist. Neben verschiedenen denkbaren Verwendungen sind auch konstruktive Umgestaltungen der Verschachtelung der Gehäuse oder der Ausführung der Schließkörperformen selbstverständlich denkbar.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Ventilvorrichtung für ein Druckfluidsystem mit
einem Sperrventil (10) mit einem Sperrventilgehäuse (24), welches einen Einlass (26) und einen Auslass (28) aufweist und in dem ein Sperrventilkörper (34) angeordnet ist, der durch ein Federelement (40) in Schließrichtung belastet ist und über welchen ein Durchströmungsquerschnitt zwischen dem Einlass (26) und dem Auslass (28) in Abhängigkeit einer Differenz zwischen einem an einer Frontseite (36) des Sperrventilkörpers (34) wirkenden Öffnungsdrucks und einem an einer Rückseite (38) des Sperrventilkörpers (34) anliegenden Schließdrucks verschlossen oder freigegeben ist,
einem Elektromagnetventil (12) mit einem Aktorgehäuseteil (64), in der ein elektromagnetischer Aktor (46) angeordnet ist, und einem durchströmbaren Gehäuseteil (44), in dem eine Einlassöffnung (94), die fluidisch mit dem Einlass (26) des Sperrventils (10) verbunden ist, und eine Verbindungsöffnung (108), die fluidisch mit der Rückseite (38) des Sperrventilkörpers (34) verbunden ist, ausgebildet sind, wobei durch das Elektromagnetventil (12) eine Verbindung zwischen der Einlassöffnung (94) und der Verbindungsöffnung (108) des Elektromagnetventils (102) freigebbar oder verschließbar ist, und einem Entlastungskanal (30), über den Fluid von der Rückseite (38) des Sperrventilkörpers (34) abführbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine fluidische Verbindung zwischen der Rückseite (38) des Sperrventilkörpers (34) und dem Entlastungskanal (30) mittels des Elektromagnetventils (12) absperrbar oder freigebbar ist.
2. Ventilvorrichtung für ein Druckfluidsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
das Elektromagnetventil (12) zwei Ventilsitze (88, 96) aufweist, welche durch ein Schließglied (74) freigebbar oder verschließbar sind, wobei der erste Ventilsitz (88), einen Durchströmungsquerschnitt zwischen der Einlassöffnung (94) und der Verbindungsöffnung (108) begrenzt, die fluidisch mit der Rückseite (38) des Sperrventilkörpers (34) verbunden ist und der zweite Ventilsitz (96) einen Durchströmungsquerschnitt zwischen der Verbindungsöffnung (108), die fluidisch mit der Rückseite (38) des Sperrventil körpers (34) verbunden ist, und dem Entlastungskanal (30) begrenzt, wobei das Schließglied (74) auf den ersten Ventilsitz (88) und den zweiten Ventilsitz (96) aufsetzbar ist.
3. Ventilvorrichtung für ein Druckfluidsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass
das durchström bare Gehäuseteil (44) vollständig radial innerhalb des Sperrventilgehäuses (24) angeordnet ist.
4. Ventilvorrichtung für ein Druckfluidsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
am durchströmbaren Gehäuseteil (44) ein Auslasskanal (110) ausgebildet ist, der in den Entlastungskanal (30) mündet, der im Sperrventilgehäuse (24) ausgebildet ist.
5. Ventilvorrichtung für ein Druckfluidsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
im Sperrventilventilgehäuse (24) eine Gleitbuchse (32) angeordnet ist, in der der Sperrventilkörper (34) gelagert ist.
6. Ventilvorrichtung für ein Druckfluidsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Sperrventilkörper (34) als einseitig offener Hohlzylinder ausgebildet ist, in dessen Inneres das Federelement (40) ragt, welches zwischen einem Boden (42) des Hohlzylinders und dem durchströmbaren Gehäuseteil (44) des Elektromagnetventils (12) eingespannt ist.
7. Ventilvorrichtung für ein Druckfluidsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das durchström bare Gehäuseteil (44) des Elektromagnetventils (12) in das Innere des Sperrventilkörpers (34) ragt.
8. Ventilvorrichtung für ein Druckfluidsystem nach einem der Ansprüche 2 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
das durchström bare Gehäuseteil (44) des Elektromagnetventils (12) mit einem hohlzylindrischen Vorsprung (78) in den Sperrventilkörper (34) ragt, in dessen Innern ein stiftförmiges Stellglied (76) gelagert ist, welches mittels eines zweiten Federelementes (82) das Schließglied (74) des Elektromagnetventils (12) in Richtung des ersten Ventilsitzes (88) belastet, während das Schließglied (74) durch Betätigen des Elektromagnetventils (12) gegen den zweiten Ventilsitz (96) belastet ist.
9. Ventilvorrichtung für ein Druckfluidsystem nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Elektromagnetventil (12) eine Ventilstange (72) aufweist, die mit einem Anker (62) des Elektromagnetventils (12) verbunden ist und gegen das Schließglied (74) verschiebbar ist, an dessen gegenüberliegendem Ende das federbelastete stiftförmige Stellglied (76) anliegt.
10. Ventilvorrichtung für ein Druckfluidsystem nach einem der Ansprüche 2 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Schließglied (74) des Elektromagnetventils (12) eine Kugel ist.
11. Ventilvorrichtung für ein Druckfluidsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das durchström bare Gehäuseteil (44) des Elektromagnetventils (12) und das Sperrventilgehäuse (24) in einer Bohrung (14) eines Strömungsgehäuses (16) axial durch das Aktorgehäuseteil (64) gehalten sind.
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