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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Rückschlagventil zur Aufrechterhaltung
eines vorbestimmten Druckes und insbesondere ein als Spülventil
ausgebildetes Rückschlagventil.
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Rückschlagventile
werden beispielsweise als Spülventile
zur Bereitstellung eines notwendigen Volumenstromes für eine Schmierung
und Kühlung von
tribologischen Gleitflächen
an einer Kraftstoffhochdruckpumpe verwendet. Beispielsweise kann die
Kraftstoffhochdruckpumpe als Pumpe für ein Common Rail eines Dieselmotors
vorgesehen sein. Bei Spülventilen
ist die Einhaltung eines ganz bestimmten Öffnungsdrucks in Abstimmung
mit einem eingestellten Differenzdruck an den Pumpeneinlassventilen
entscheidend für
die Funktion der Hochdruckpumpe. Insbesondere muss die Funktion
bei relativ geringen Motorstartdrehzahlen des Anlassers sichergestellt
sein. Hierbei muss eine ausreichende Schmierung der Gleitflächen der
Hochdruckpumpe gewährleistet
sein. Weiterhin besteht eine Notwendigkeit, eine in einem Vorfördersystem
eventuell vorhandene Luft abzuführen
und eine Filterung des zuströmenden
Mediums durchzuführen,
um zu verhindern, dass Späne
oder andere Feststoffteilchen zu den Gleitflächen der Hochdruckpumpe gelangen
und dadurch den Reibungswiderstand erhöhen.
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Aus
der
DE 197 26 572
A1 ist ein Druckbegrenzungsventil bekannt, welches eine über einen Stützring und
eine Vorspannfeder vorgespannten Ventilkugel aufweist. Das Druckbegrenzungsventil weist
einen mit einem Gewinde versehenen Befestigungsabschnitt auf, über den
das Ventil in einem Gehäuse
eingeschraubt ist.
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Rückschlagventil
und insbesondere ein Spülventil
bereitzustellen, welches bei einfachem Aufbau und einfacher, kostengünstiger
Herstellbarkeit als eine Baueinheit ausgebildet ist.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Rückschlagventil
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen
sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Erfindungsgemäß wird somit
ein Rückschlagventil,
insbesondere ein Spülventil
für Hochdruckpumpen,
zur Aufrechterhaltung eines vorbestimmten Druckes vorgeschlagen,
bei dem ein Ventilkörper,
ein Federelement, ein Federhalter, eine erste Drosseleinrichtung
und eine zweite Drosseleinrichtung als Baueinheit in einem buchsenartigen
Bauteil bzw. Gehäuse
angeordnet sind. Dabei ist die erste Drosseleinrichtung in Öffnungsrichtung
des Rückschlagventils
vor dem Ventilkörper
angeordnet. Somit ist es erfindungsgemäß möglich, die Funktionen der einzelnen
Teile, welche im Stand der Technik bisher durch mehrere Einzelbauteile
erfüllt
wurden, nur durch ein einziges Bauelement zu erfüllen. Dadurch kann ein sehr
kompaktes Rückschlagventil
bereitgestellt werden, bei dem im Vergleich mit dem Stand der Technik
die Anzahl der einzelnen Bearbeitungs- und Montageschritte deutlich reduziert
ist. Über
die am Ventil vorgesehene zweite Drosseleinrichtung kann z.B. ein
im Fluidkanal des Vorfördersystems vorhandenes
gasförmiges
Medium wie z.B. Luft bei geschlossenem Ventil abgeführt werden.
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Insbesondere
kann das erfindungsgemäße Rückschlagventil
als Baueinheit vormontiert werden und als Baueinheit in einer Endmontage
in den Fluidkanal eingebaut werden. Hierdurch können auch erhebliche Kostenvorteile
bei der Herstellung erreicht werden. Dadurch ist es insbesondere
auch möglich, die
Baueinheit z.B. bei einem Zulieferbetrieb fertigen und vormontieren
zu lassen. Das erfindungsgemäße Rückschlagventil
ist insbesondere vorteilhaft als Spülventil zur Kühlung und
zur Schmierung von tribologischen Flächen bei Hochdruckpumpen wie
z.B. Kraftstoffhochdruckpumpen einsetzbar.
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Vorzugsweise
ist die zweite Drosseleinrichtung parallel zur ersten Drosseleinrichtung
geschaltet bzw. parallel zum Rückschlagventil
geschaltet. Dadurch ist es möglich,
im Fluidkanal vorhandene gasförmige
Medien bei geschlossenem Rückschlagventil am
Ventil vorbei zu leiten, da das gasförmige Medium eine andere Viskosität als das
Fluid aufweist und somit durch die zweite Drosseleinrichtung abströmt.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die zweite
Drosseleinrichtung an der Aussenseite des buchsenartigen Bauteils
angeordnet. Dadurch lassen sich insbesondere herstellungsbedingte
Vorteile erhalten.
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Besonders
bevorzugt ist die zweite Drosseleinrichtung als Spiralnut am äusseren
Umfang des buchsenartigen Bauteils ausgebildet. Dadurch kann die
zweite Drosseleinrichtung besonders einfach hergestellt werden.
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Um
eine möglichst
große
Anzahl von Funktionen bereitzustellen weist das buchsenartige Bauteil weiter
ein Filterelement auf. Hierdurch wird noch eine zusätzliche
Filterfunktion des erfindungsgemäßen Rückschlagventils
sichergestellt, wobei alle Funktionen durch eine Baueinheit bereitgestellt
werden. Dadurch ist auch weiterhin gewährleistet, dass ein einfaches
Wechseln der Filter möglich
ist und somit z.B. die Filterfeinheit durch Wechseln des Filters
verändert
werden kann.
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Vorzugsweise
ist am buchsenartigen Bauteil eine Kammer zur Aufnahme von abgefilterten
Feststoffteilchen angeordnet. Dadurch ist ein Sammeln der abgefilterten
Feststoffteilchen, wie z.B. Späne,
in der Kammer möglich.
Dadurch kann verhindert werden, dass am Filter zurückgehaltene
Feststoffteilchen wieder zurück
an funktionsrelevante Gleitflächen
der Pumpe, wie beispielsweise einer Vorförderpumpe für eine Hochdruckeinspritzpumpe,
gelangen.
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Um
einen kompakten und platzsparenden Aufbau zu gewährleisten ist die erste Drosseleinrichtung
zwischen dem Filterelement und dem Ventilkörper angeordnet.
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Weiter
ist vorzugsweise die erste Drosseleinrichtung vom Ventilglied beabstandet
angeordnet. Dadurch kann ein schnelleres Ansprechverhalten des Ventils
sichergestellt werden.
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Um
eine schnelle Montage zu ermöglichen wird
das buchsenartige Bauteil vorzugsweise mittels einer Presspassung,
insbesondere einer leichten Presspassung, in einer Einbauöffnung gehalten.
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Je
nach Anwendungsfall und druckabhängigen
Bedingungen ist der Ventilkörper
des Rückschlagventils
als Kugel oder als Pilz oder als Schließkörper ausgebildet.
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Vorzugsweise
sind das buchsenartige Bauteil, der Filter, der Ventilkörper und
der Federhalter aus Kunststoff hergestellt. Es ist jedoch auch möglich, dass
insbesondere der Ventilkörper
aus Metall hergestellt ist.
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Um
eine einfache Herstellbarkeit des erfindungsgemäßen Rückschlagventils zu ermöglichen, ist
zwischen der ersten Drosseleinrichtung und dem Ventilkörper ein
trichterförmiger
Zwischenabschnitt angeordnet.
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Vorzugsweise
dient der trichterförmige
Zwischenabschnitt auch als Ventilsitz für den Ventilkörper. Dadurch
weist der Zwischenabschnitt eine Doppelfunktion als Abstandselement
und als Ventilsitz auf.
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Vorzugsweise
ist zwischen dem trichterförmigen
Zwischenabschnitt und dem buchsenartigen Bauteil ein Freiraum ausgebildet.
Dadurch wird eine Entkopplung des trichterfömigen Zwischenabschnitts von
dem buchsenartigen Bauteil erreicht, um Beschädigungen des trichterförmigen Zwischenabschnitts
wäh rend
der Montage des Ventils zu vermeiden. Durch diesen Freiraum werden
die nach der Montage im buchsenartigen Bauteil vorhandenen Spannungen
bzw. Belastungen oder Verformungen aufgrund einer Presspassung nicht
auf den trichterförmigen
Zwischenabschnitt übertragen.
Dies ist besonders bei Verwendung des trichterförmigen Zwischenabschnitts als
Ventilsitz von Bedeutung, um eine einwandfreie Funktion des Ventils
zu gewährleisten.
Vorzugsweise ist der Freiraum ringförmig ausgebildet. Weiterhin
ist es beispielsweise auch möglich
Halteklauen am buchsenförmigen
Bauteil vorzusehen, um den Federhalter abzustützen, wobei der Freiraum dann
zwischen dem trichterförmigen Zwischenabschnitt
und den Halteklauen gebildet ist.
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Somit
stellt die vorliegende Erfindung ein Rückschlagventil als Baueinheit
bereit, welche mehrere Funktionen gleichzeitig erfüllen kann.
Dadurch kann die Anzahl an notwendigen Einzelteilen reduziert werden
und die Herstellungs- und Montagekosten können deutlich gesenkt werden.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit
der Zeichnung beschrieben.
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In
der Zeichnung ist:
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1 eine
schematische Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Rückschlagventils
gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
in eingebautem Zustand;
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2 eine
schematische Darstellung eines Schaltbildes des in 1 gezeigten
Rückschlagventils;
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3 eine
schematische Schnittdarstellung des Rückschlagventils gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel;
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4 eine
schematische Daraufsicht des Rückschlagventils
in Richtung des Pfeils B in 3;
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5 eine
schematische Daraufsicht des Rückschlagventils
in Richtung des Pfeils A in 3;
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6 eine
schematische Schnittdarstellung eines Rückschlagventils gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung und
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7 eine
schematische Schnittdarstellung eines Rückschlagventils gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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In
den 1 bis 5 ist ein Rückschlagventil 1 gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung dargestellt. Das Rückschlagventil 1 gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
wird als Spülventil
verwendet, um einen notwendigen Volumenstrom zur Kühlung und
Schmierung von tribologischen Gleitflächen einer Kraftstoffhochdruckpumpe bereitzustellen.
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Das
Rückschlagventil 1 ist
in einer Einbauöffnung 16 angeordnet,
welche in einer Steuerscheibe 15 gebildet ist. Hierbei
liegt das Ventil 1 mit einer im wesentlichen ringförmigen Anlagefläche an einem Bodenabschnitt
der Einbauöffnung 16 an
(vgl. 1). Das Rückschlagventil 1 ist
mittels einer leichten Presspassung in die Einbauöffnung 16 eingepasst.
Ein Anschlag 17 ist als weitere Sicherungseinrichtung vorgesehen,
um ein Lösen
des Rückschlagventils 1 zu
verhindern.
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In 1 ist
der Einbauzustand des Ventils 1 dargestellt. Wie in 1 und 3 gezeigt,
umfasst das Ventil 1 einen Ventilkörper 2 in Form einer
Kugel, ein Federelement 3 und einen Federhalter 4,
welcher als Federteller ausgebildet ist. Die Kugel 2, das
Federelement 3 und der Federhalter 4 sind in einer
Aussparung eines buchsenartigen Bauteils 6 angeordnet.
Dabei wird die Kugel 2 durch das Federelement 3,
welches als spiralförmige
Druckfeder ausgebildet ist, an einen am buchsenartigen bzw. topfartigen Bauteil 6 ausgebildeten
Ventilsitz 7 in vorgespannter Weise in Schließposition
gehalten.
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Der
Ventilsitz 7 weist eine trichterförmige Gestalt mit gleichbleibender
Steigung auf.
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Weiter
umfasst das Rückschlagventil 1 gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
eine erste Drosseleinrichtung 5, ein Filterelement 10 und
eine zweite Drosseleinrichtung 14. Die erste Drosseleinrichtung 5 ist
zwischen dem Filterelement 10 und der Ventilkugel 2 angeordnet.
Dabei ist die erste Drosseleinrichtung 5 von der Ventilkugel 2 um
einen trichterförmigen
Zwischenabschnitt 19 etwas beabstandet angeordnet. Die
Verlängerung
des trichterförmigen Zwischenabschnitts 19 dient
gleichzeitig auch als Ventilsitz 7 für die Ventilkugel 2.
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Wie
insbesondere aus 1 und 3 ersichtlich
ist, ist zwischen dem trichterförmigen
Zwischenabschnitt 19 und dem Aussenumfang des buchsenförmigen Bauteils 6 bzw.
mehreren Halteklauen 8 ein Freiraum 24 gebildet.
Der Freiraum 24 ist ringförmig ausgebildet und dient
zur Entkoppelung des funktionsrelevanten Ventilsitzes 7 am
Zwischenabschnitt 19 von beim Einpressen der Buchse 6 in
die Einbauöffnung 16 entstehenden
Verformungen und Belastungen. Somit ist die Dichtefunktion des Ventilsitzes 7 im
montierten Zustand des Ventils gewährleistet und es wird verhindert,
dass Beschädigungen des
Ventilsitzes währende
der Montage auftreten.
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Wie
insbesondere aus 3 und 4 ersichtlich
ist, besteht das Filterelement 10 aus einem Haltering 11 und
einer Filtermembran 12. Das Filterelement 10 ist
in einer im buchsenartigen Bauteil 6 gebildeten Ausnehmung 9 mittels
einer Schnappvorrichtung, welche durch drei im Winkel von jeweils 120° zueinander
positionierten Haltenasen 25 gebildet ist, angeordnet.
Es ist jedoch auch möglich,
das Filterelement mittels einer leichten Presspassung zwischen dem
Haltering 11 und der Ausnehmung 9 anzuordnen.
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Die
zweite Drosseleinrichtung 14 ist als eine Spiralnut ausgebildet,
welche an der Außenseite
des buchsenartigen Gehäu ses 6 angeordnet
ist. Somit bildet die Einbauöffnung 16,
die in der Steuerscheibe 15 vorgesehen ist, einen Wandbereich
der zweiten Drosseleinrichtung 14 (vgl. 1).
Die zweite Drosseleinrichtung 14 steht über eine Verbindungsnut 20 mit
dem Fluidzufuhrkanal in Verbindung. Die Spiralnut ist nur am oberen
Bereich des Buchsenartigen Bauteils 6 gebildet und ist über eine
gerade verlaufende Nut 21 (parallel zur Mittelachse des
Ventils 1) mit dem Fluidbereich hinter dem Ventil 1 verbunden (vgl. 5).
Diese Nut 21 kann auch für eine Lageorientierung beim
Einbau des Ventils 1 in die Steuerscheibe 15 verwendet
werden.
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Somit
ist, wie in dem schematischen Schaltbild in 2 dargestellt,
die zweite Drosseleinrichtung 14 parallel zum Ventildurchgang über die
Ventilkugel 2 geschaltet. Dadurch ist es möglich, dass
ein im Fluid enthaltenes gasförmiges
Medium bei geschlossenem Ventil 1 über den Bypass der zweiten Drosseleinrichtung 14 zum
Fluidbereich hinter dem Ventil 1 gelangen kann. Dadurch
ist eine permanente Abführung
von einem im Vorfördersystem
enthaltenen gasförmigen
Medium über
die parallel angeordnete Drosseleinrichtung 14 möglich.
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Wie
in der Ansicht von 5 gezeigt, umfasst das buchsenartige
Bauteil 6 weiter vier Halteklauen 8, um den Federhalter 4 zu
halten. Wie in 3 gezeigt, stützt sich
der Federhalter 4 im montierten Zustand gegen die Halteklauen 8 ab.
Der Federhalter 4 weist eine in Draufsicht kreuzförmige Gestalt
mit vier vorstehenden Abschnitten auf, welche zur Zentrierung des
Ventilkörpers 2 dienen.
Bei der Montage von Federhalter 4 zusammen mit der Kugel 2 und
dem Federelement 3 in Richtung der Ventilachse spreizen
sich die Halteklauen 8 zunächst zur Aufnahme der genannten
Bauteile auf und schließen sich
schlußendlich
hinter dem Federhalter 4 und stützen diesen ab. Bei der anschließenden Montage
in die Einbauöffnung 16 werden
die Halteklauen 8 am Öffnen
gehindert und somit wird ein sicheres Halten des Federhalters 4 dauerhaft
gewährleistet.
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Weiter
umfasst das erfindungsgemäße Rückschlagventil 1 eine
Kammer 13 zum Sammeln von Spänen oder anderen Feststoffteilchen,
welche im Vorfördersystem
enthalten sind und durch das Filterelement 10 herausgefiltert
werden. Die Kammer 13 ist unmittelbar am Filterelement 10 vorgesehen und
wird durch die Ausnehmung 9 am oberen Bereich des buchsenartigen
Bauteils 6 gebildet. Durch die Kammer 13 können die
herausgefilterten Späne einfach
gesammelt werden und es kann verhindert werden, dass zurückgehaltene
Feststoffteilchen wieder zurück
an funktionsrelevante Gleitflächen
der Pumpe, hier der Vorförderpumpe
einer Hochdruckeinspritzpumpe, gelangen.
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Vorzugsweise
sind das buchsenartige Bauteil 6, das Filterelement 10,
der Federhalter 4 und der Ventilkörper 2 aus Kunststoff,
z.B. PA 6.6, hergestellt.
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Somit
stellt das Spülventil
gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
eine Baueinheit dar, welche neben der normalen Ventilfunktion noch
weitere Funktionen wie, z.B. das Abführen von gasförmigen Medien oder
das Herausfiltern von Partikeln erfüllt. Dabei muß keine
Vielzahl von Einzelteilen vorgesehen werden, sondern die Funktionen
können
von einer kompakten und vormontierbaren Baueinheit bereitgestellt werden.
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In 6 ist
ein Rückschlagventil 1 gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung dargestellt. Dabei sind gleiche bzw. ähnliche
Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel
bezeichnet. Da das zweite Ausführungsbeispiel
im wesentlichen dem ersten Ausführungsbeispiel
entspricht, werden nachfolgend nur Unterschiede im Detail erläutert.
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Im
Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel
ist beim zweiten Ausführungsbeispiel
der Ventilkörper 2 als
Pilz ausgebildet. Um einen sicheren Eingriff des Federelements 3 zu
gewährleisten,
weist der Pilz 2 an seinem zum Federelement 3 gerichteten Ende
einen Federsitz 22 auf (vgl. 6). Ansonsten entspricht
das Rückschlagventil
gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel
dem des ersten Ausführungsbeispiels,
so dass nachfolgend auf eine detaillierte Beschreibung verzichtet
werden kann.
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In 7 ist
ein Rückschlagventil 1 gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung dargestellt. Dabei sind gleiche bzw. ähnliche
Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten bzw. zweiten
Ausführungsbeispiel
bezeichnet. Da das dritte Ausführungsbeispiel
im wesentlichen dem ersten Ausführungsbeispiel
entspricht, werden nachfolgend nur Unterschiede im Detail erläutert.
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Im
Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel
ist beim dritten Ausführungsbeispiel
der Ventilkörper 2 als
Schließkörper ausgebildet.
Um einen sicheren Eingriff des Federelements 3 zu gewährleisten,
weist der Schließkörper 2 an
seinem zum Federelement 3 gerichteten Ende ebenfalls einen
Federsitz 22 auf (vgl. 7). Weiter
weist das Schließelement 2 eine
ringförmige
Anlagefläche 23 auf,
welche mit einem V-förmig
gebildeten Ventilsitz 7 in und ausser Kontakt bringbar
ist. Durch diese Ausgestaltung ist der Zwischenabschnitt 19,
welcher zwischen dem Ventilkörper 2 und
der ersten Drosseleinrichtung 5 angeordnet ist, vollständig durch
den trichterförmigen Zwischenabschnitt 19 gebildet.
Dadurch ist der Abstand zwischen dem Ventilkörper 2 und der ersten Drosseleinrichtung 5 größer als
bei den ersten beiden Ausführungsbeispielen.
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Ansonsten
entspricht das Rückschlagventil gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
dem des ersten Ausführungsbeispiels,
so dass nachfolgend auf eine detaillierte Beschreibung verzichtet
werden kann.
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Zusammenfassend
betrifft die vorliegende Erfindung ein Rückschlagventil 1 zur
Aufrechterhaltung eines vorbestimmten Druckes. Dabei ist ein Ventilkörper 2,
ein Federelement 3, ein Federhalter 4, eine erste
Drosseleinrichtung 5 und eine zweite Drosseleinrichtung 14 als
Baueinheit in einem buchsenartigen Bauteil 6 angeordnet.
Weiter ist die erste Drosseleinrichtung in Öffnungsrichtung des Rückschlagventils 1 vor
dem Ventilkörper 2 angeordnet.
Somit werden erfindungsgemäß mehrere
Funktionen des Hydrauliksystems durch eine einzige Baueinheit bereitgestellt.
Dadurch können
insbesondere Montage- und
Herstellungskosten reduziert werden, wobei das erfindungsgemäße Rückschlagventil 1 alle
notwendigen Anforderungen erfüllt.
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Die
vorhergehende Beschreibung der Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden
Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke
der Beschränkung
der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen
und Modifikationen möglich,
ohne den Umfang der Erfindung sowie ihrer Äquivalente zu verlassen.