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Die Erfindung betrifft ein Druckregelventil für ein Kraftstoffeinspritzsystem für Verbrennungskraftmaschinen mit einer zwischen einem Hochdruckbereich und einem Niederdruckbereich ausgebildeten Durchflussöffnung angeordneten Verschlusselement. Die Erfindung betrifft auch eine Pumpe mit einem solchen Druckregelventil.
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Ein derartiges Druckregelventil für Hochdrucksysteme ist aus der
DE 10 2006 020 692 A1 bekannt, wobei das Verschlusselement in Form eines Kugelventils ausgebildet ist, welches ein kugelförmig ausgebildeten Schließkörper enthält. Aufgrund der steigenden Anforderungen an die Hochdrucksysteme müssen auch die Verschlusselemente ständig an diese steigenden Anforderungen, wie hohe Systemdrücke, große Absteuermengen und große Druckpulsationen angepasst werden. Problematisch bei dieser Anpassung ist, dass durch insbesondere höhere Systemdrücke die Druckflächen der Ventilsteuerelemente verkleinert werden müssen. Gleichzeitig wird meist gewünscht, den Energieverbrauch der Ventilaktoren durch kleine Bauformen zu reduzieren.
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Um dies zu erreichen, ist es bisher üblich die Anpassung des Druckregelventils an höhere Systemdrücke und Absteuermengen durch eine Reduzierung des Durchmessers der kugelförmigen Verschlusselemente, geringe Zuströmungsquerschnitte und größere Ventilsitzwinkel zu realisieren. Hierdurch erhöhen sich jedoch die notwendigen Kräfte zum Schließen und Öffnen des Verschlusselements, da auf die Kugeloberfläche des in der Durchflussöffnung angeordneten kugelförmig ausgebildeten Schließkörpers sowohl ein Systemdruck als auch ein Umgebungsdruck wirkt. Zur Verringerung der Druckpulsationen ist es bekannt zusätzliche Dämpfungselemente vorzusehen, wodurch jedoch zusätzliche Bauteile in das Druckregelventil integriert werden müssen.
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Die
DE 10 2006 020 692 A1 betrifft ein Kraftstoffeinspritzsystem für Verbrennungskraftmaschinen mit einem Hochdruckspeicher, der einen unter Systemdruck stehenden Hohlraum aufweist und dem Druckspeicher ein elektromagnetisch betätigbares Druckregelventil zugeordnet ist. Die
DE 10 2007 043 420 B3 bezieht sich auf ein Elektromagnetventil, insbesondere zur Volumenstromsteuerung, geeignet für ein Kraftstoffeinspritzsystem wie ein Common-Rail-System, zum Betrieb mit einem Fluid, mit einem Hydraulikteil, in dem ein in einem Gehäuse verschiebbar angeordneter Steuerkolben vorhanden ist, insbesondere ein buchsenförmiger Langkolben, der in einem Cartridge-artigen Gehäuse angeordnet ist, und mit einem mit dem Hydraulikteil zusammenwirkenden Steuerteil mit einem Elektromagneten. Die
DE 10 2009 051 725 A1 betrifft ein elektromagnetisches Volumenstromregelventil für ein Drucksystem, bei welchem ein Kolben beidseitig von Druck beaufschlagt ist, so dass das Ventil als druckausgeglichenes Volumenstromregelventil ausgebildet ist. Die
DE 199 37 969 A1 betrifft ein hydraulisches Ventil, das insbesondere als verstellbares Druckregelventil ausgebildet ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Druckregelventil zur Verfügung zu stellen, bei welchem die notwendigen Kräfte zur Betätigung des Verschlusselements reduziert sind und das Verschlusselement unempfindlicher gegenüber Druckpulsationen ausgebildet ist.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 bzw. 10. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Das erfindungsgemäße Druckegelventil für ein Kraftstoffeinspritzsystem für Verbrennungskraftmaschinen weist ein Verschlusselement auf, wobei das Verschlusselement in einer zwischen einem Hochdruckbereich und einem Niederdruckbereich ausgebildeten Durchflussöffnung in einem Gehäuse angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist das Verschlusselement entlang einer Längsachse der Durchflussöffnung zur Überführung in einen geöffneten Zustand und in einen geschlossenen Zustand beweglich gelagert, wobei das Verschlusselement eine erste Stirnfläche und eine der ersten Stirnfläche gegenüberliegende zweite Stirnfläche aufweist, wobei ein Systemdruck des Kraftstoffeinspritzsystems auf die erste Stirnfläche und die zweite Stirnfläche wirkt. Die erste Stirnfläche und die zweite Stirnfläche sind über ein Stegelement miteinander verbunden. In dem geschlossenen Zustand sind die durch den Systemdruck auf die erste Stirnfläche und zweite Stirnfläche ausgeübten Kräfte in axialer Richtung entlang der Längsachse entgegengesetzt und gleich groß.
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Die Durchflussöffnung kann in Form einer Bohrung in dem Hochdruckbereich des Gehäuses ausgestaltet sein, wobei das Verschlusselement in dem Hochdruckbereich in der Bohrung beweglich aufgenommen sein kann. Die Durchflussöffnung kann fluiddurchlässig mit einer Hochdruckbohrung verbunden sein, wodurch die Durchflussöffnung und das Verschlusselement mit einem Systemdruck eines Kraftstoffeinspritzsystems mit Druck beaufschlagbar sind. Das Verschlusselement kann im Wesentlichen eine zylindrische Form aufweisen. Das Verschlusselement weist eine erste Stirnfläche und eine der ersten Stirnfläche gegenüberliegende zweite Stirnfläche auf, wobei das Druckregelventil dabei derart ausgebildet ist, das auf beide Stirnflächen, die erste Stirnfläche und die zweite Stirnfläche, des Verschlusselements der Systemdruck des Kraftstoffeinspritzsystems wirkt. Die erste Stirnfläche kann an einem ersten Ende des Verschlusselementes stirnseitig ausgebildet sein, und die zweite Stirnfläche kann an einem dem ersten Ende gegenüberliegenden zweiten Ende des Verschlusselementes stirnseitig ausgebildet sein. Unter einer Stirnfläche im Sinne dieser Erfindung ist die Fläche zu verstehen, auf welche der Systemdruck wirkt und über welche unter Einwirkung des Systemdrucks eine Kraft oder zumindest eine Kraftkomponente in axialer Richtung entlang der Längsachse auf das Verschlusselementes ausgeübt werden kann. Eine endseitige, beispielsweise erste, Stirnfläche kann beispielsweise aus der Summe aller endseitig an diesem Ende des Verschlusselementes ausgebildeten ebenen, schrägen und/oder verrundeten Flächen ausgebildet sein, auf welche der Systemdruck wirkt. Die Stirnflächen können derart ausgestaltet sein, dass die Stirnflächen in axialer Richtung voneinander wegweisen. Die Stirnflächen können im Wesentlichen kreisförmig und/oder ausgebildet sein. Der Systemdruck kann in dem geöffneten Zustand und/oder geschlossenen Zustand zumindest teilweise auf die erste Stirnfläche und die zweite Stirnfläche wirken. Dadurch, dass sich die erste und die zweite Stirnfläche, auf welche der Systemdruck wirkt, gegenüberliegen, heben sich die daraus resultierenden Kräfte, insbesondere die in axialer Richtung entlang der Längsachse auf das Verschlusselement wirkenden Kräfte, gegeneinander auf, so dass an dem Verschlusselement, auf den Systemdruck bezogen, ein Kräftegleichgewicht entsteht. Folglich muss zum Öffnen und Schließen des Verschlusselement keine durch den Systemdruck auf das Verschlusselement wirkende Kraft mehr überwunden werden, sondern nun nur noch eine Kraft zur Bewegung des Verschlusselements in den geöffneten Zustand und den geschlossenen Zustand aufgebracht werden. Dadurch können die zur Betätigung des Verschlusselementes aufzubringenden Kräfte reduziert werden, wodurch die notwendige aufzubringende Energie zur Bewegung des Verschlusselements verringert werden kann. Zur Bewegung des Verschlusselements ist zudem nunmehr nur noch eine rein translatorische Bewegung notwendig, da das Verschlusselement entlang der Längsachse der Durchflussöffnung bewegbar ist. Darüber hinaus ist dadurch, dass das Verschlusselement in dem Hochdruckbereich hydraulisch eingespannt ist, das Druckventil insbesondere durch die druckausgeglichenen Flächen des Verschlusselementes unempfindlicher gegenüber Druckpulsationen.
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Die erste Stirnfläche ist mit der zweiten Stirnfläche über ein Stegelement miteinander verbunden. Die erste und die Stirnfläche können endseitig an gegenüberliegenden Enden an dem Verschlusselement angeordnet sein, wobei die erste und die zweite Stirnfläche einander zugewandt sein können. Die Stirnflächen können, um das sie verbindende Stegelement herum, im Wesentlichen ringförmig ausgebildet sein. Das Stegelement kann dabei einen kleineren Durchmesser aufweisen als das Verschlusselement, wodurch das Verschlusselement hantelartig ausgebildet sein kann.
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Das Verschlusselement kann derart in der Durchflussöffnung angeordnet sein, dass die Hochdruckbohrung zwischen der ersten und der zweiten Stirnfläche im Bereich des Stegelementes in die Durchflussöffnung mündet. Dadurch kann der Systemdruck auf die erste und die zweite Stirnfläche wirken und dadurch die zum Betätigen des Verschlusselementes benötigte Kraft verringert werden.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung weist das Verschlusselement eine zwischen der ersten Stirnfläche und der zweiten Stirnfläche ausgebildete Längsseitenfläche auf, wobei das Verschlusselement mit seiner Längsseitenfläche in dem geschlossenen Zustand eine Niederdruckbohrung verschließt. Die Niederdruckbohrung weist einen Umgebungsdruck auf, welcher niedriger ist als der Systemdruck. Die Niederdruckbohrung ist fluiddurchlässig, beispielsweise im Wesentlichen rechtwinklig zur Längsachse, mit der Durchflussöffnung verbunden. Die Längsseitenfläche kann bei einem zylindrisch ausgebildeten Verschlusselement der äußeren Zylindermantelfläche entsprechen. In dem geschlossenen Zustand kann die Längsseitenfläche die Niederdruckbohrung und/oder die Hochdruckbohrung im Wesentlichen fluiddicht verschließen. In dem geöffneten Zustand kann die Längsseitenfläche die Niederdruckbohrung und/oder die Hochdruckbohrung zumindest teilweise fluiddurchlässig öffnen, damit ein Fluid von der Hochdruckbohrung durch zumindest einen Teil der Durchflussöffnung und durch die Niederdruckbohrung von der Hochdruckseite zu der Niederdruckseite fließen kann. Durch das Verschließen der Niederdruckbohrung und/oder der Hochdruckbohrung mittels der Längsseitenfläche ist das Verschlusselement bei druckausgeglichenen Stirnflächen durch eine rein translatorische Bewegung mit einem verringerten Kraftaufwand zwischen dem geschlossenen und dem geöffneten Zustand hin und her bewegbar. Zudem führen Druckpulsationen in dem Systemdruck nicht zu einer Kraftaufbringung und/oder Verschiebung des Verschlusselementes in axialer Richtung, wodurch die Unempfindlichkeit gegenüber Druckpulsationen verbessert werden kann.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Verschlusselement zumindest teilweise in Form einer Hohlwelle ausgebildet. Die erste und die zweite Stirnfläche können im Wesentlichen ringförmig ausgebildet sein. Durch die zumindest teilweise Ausgestaltung des Verschlusselementes in Form einer Hohlwelle kann das Fluid in axialer Richtung durch das Verschlusselement geleitet werden, wodurch der Systemdruck des Fluides gleichmäßig auf die erste und die zweite Stirnfläche wirken kann. Durch die Ausgestaltung des Verschlusselementes als Hohlwelle in der Durchflussöffnung kann der konstruktive Aufwand zum Erreichen eines Druckausgleiches zwischen der ersten und der zweiten Stirnfläche verringert werden.
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Weiter kann nach einer erfindungsgemäßen Ausgestaltungsform die Größe der Fläche der ersten Stirnfläche der Größe der Fläche der zweiten Stirnfläche entsprechen. Die Größe der Fläche der ersten Stirnfläche kann der Größe der Fläche der zweiten Stirnfläche in dem geschlossenen und/oder geöffneten Zustand entsprechen. Dadurch kann gewährleistet werden, dass der zur Verschiebung des Verschlusselementes in axialer Richtung beispielsweise von dem geschlossenen in den geöffneten Zustand die Systemdruck bedingten Kräfte im Wesentlichen vernachlässigbar sind und ein verringerte Kraft zur Verschiebung nötigt ist.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist die Fläche der ersten Stirnfläche oder die Fläche der zweiten Stirnfläche im geschlossenen Zustand durch ein Anschlagselement teilweise überdeckt. Bei einer teilweisen Überdeckung der ersten oder zweiten Stirnfläche in dem geschlossenen Zustand kann die Stirnfläche beispielweise an einem ringförmigen Absatz in dem Gehäuse, welcher in die Durchflussöffnung hineinragt, stirnseitig anliegen. Dadurch kann ein Teil der ersten oder zweiten Stirnfläche durch den Absatz derart abgedeckt oder verdeckt sein, das auf den abgedeckten Teil der Stirnfläche in dem geschlossenen Zustand kein Systemdruck wirkt. Dadurch kann in dem geschlossenen Zustand die Fläche der ersten Stirnfläche, auf welche der Systemdruck wirkt, kleiner sein als die Fläche der zweite Stirnfläche, oder die Fläche der zweiten Stirnfläche kann kleiner sein als die Fläche der ersten Stirnfläche. Dadurch wirkt der Systemdruck auf unterschiedliche Flächen, wodurch in axialer Richtung auf die erste und die zweite Stirnfläche unterschiedliche Kräfte wirken, so dass in axialer Richtung eine resultierende Kraft auf das Verschlusselement wirkt. Die resultierende Kraft kann in Richtung des geschlossenen Zustandes zur Verstärkung einer Schließkraft auf das Verschlusselement wirken, oder in Richtung des geöffneten Zustandes zur Verstärkung einer Öffnungskraft. Durch die in dem geschlossenen Zustand unterschiedlich großen Kräfte kann eine Verstärkungskraft in das Verschlusselement eingebracht werden, welche beispielsweise bei einer Verstärkung der Schließkraft bei einer Druckpulsation eine selbstständig verstärkende Schließkraft ermöglicht.
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Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist in dem Gehäuse eine Magnetspule vorgesehen, mittels welcher zur Überführung des Verschlusselements von dem geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand eine in eine Öffnungsrichtung wirkende Kraft auf das Verschlusselement aufbringbar ist. Die Magnetspule des Elektromagneten kann in Form einer in das Gehäuse integrierten Zylinderspule eines linearisierten Elektromagneten ausgebildet sein. Die Magnetspule kann in Form einer Zylinderspule, eines Solenoids, um einen Bereich des Gehäuses herum ausgebildet sein, wobei der umwickelte Bereich des Gehäuses wie ein Joch des Elektromagneten wirkt. Durch ein von der Magnetspule generiertes Magnetfeld kann eine in axialer Richtung auf das Verschlusselement wirkende Kraft aufgebracht werden, wobei das Verschlusselement wie ein Anker, insbesondere ein Zuganker, eines Elektromagneten wirkt. Das Gehäuse kann ein Deckelelement zur Abdeckung der Magnetspule aufweisen, wobei ein Magnetfeldfluß der Magnetspule durch das Gehäuse und das Deckelelement induziert werden kann. Das Gehäuse, das Deckelelement und das Verschlusselement können aus einem ferromagnetischen Material ausgebildet sein. Durch die Ausbildung der Magnetspule um einen Bereich des Gehäuses kann die Baugröße verringert werden und der Anker des Elektromagneten fluidundurchlässig in den Hochdruckbereich des Druckregelventils integriert werden.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Magnetspule zumindest teilweise um das Verschlusselement herum ausgebildet, und das Gehäuse weist zwischen der Magnetspule und dem Verschlusselement eine ringförmig um das Verschlusselement herum ausgebildete magnetische Trennung auf. Die Magnetspule kann derart um das Verschlusselement herum ausgebildet sein, dass ein von der Magnetspule generiertes Magnetfeld das Verschlusselement wie einen Anker, insbesondere einen Zuganker, eines Elektromagneten mit einer in axialer Richtung, insbesondere einer Öffnungsrichtung, wirkenden Kraft beaufschlagt. Die magnetische Trennung kann fluiddicht gegenüber dem Hochdruckbereich in dem Gehäuse ausgebildet sein. Die magnetische Trennung kann durch einen ringförmig um einen Teil des Verschlusselementes herum ausgebildeten Einsatz in dem Gehäuse ausgebildet sein, wobei das Material des ringförmigen Einsatzes gegenüber dem Gehäuse verminderte ferromagnetische Eigenschaften aufweist, welche eine deutliche Verringerung oder Unterbrechung des Magnetfeldflusses und damit des Magnetfeldkreises bewirkt. Die magnetische Trennung kann durch eine ringförmig ausgebildete Nut in dem Gehäuse zwischen der Magnetspule und dem Verschlusselement ausgebildet sein. Die Nut kann beispielsweise nach radial außen, der Magnetspule zugewandt, ausgebildet sein, wodurch radial innen eine ebene, zylindrische Wandung ausgebildet sein kann, welche gegenüber dem Hochdruckbereich fluiddicht ist. Durch die verringerte Wandstärke des Gehäuses an der Nut kann der Magnetfeldfluss und damit der Magnetfeldkreis in zumindest einen Teil des Verschlusselementes geleitet werden, wodurch eine Ausgleichsbewegung des Verschlusselementes in Richtung der magnetischen Trennung, insbesondere der Nut, zur Verringerung des magnetischen Widerstandes bewirkt werden kann. Dadurch kann das Verschlusselement mit einer beispielsweise in die Öffnungsrichtung wirkenden Kraft beaufschlagt werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist das Verschlusselement an einem der Magnetspule zugewandten Ende eine umlaufende Anschrägung auf. Die Anschrägung kann radial außenseitig in Form eines umlaufenden Kragens endseitig an dem Verschlusselement ausgebildet sein. Die Wanddicke der Anschrägung kann in axialer Richtung bei konstantem außenumfang des Verschlusselementes linear abnehmen. Die Anschrägung kann beispielsweise in Form einer radial innenseitig an dem Verschlusselement, insbesondere an einer Hohlwelle, ausgebildeten umlaufenden Fase ausgestaltet sein. Durch die endseitige Anschrägung des Verschlusselementes kann die Kraft-Weg-Kennlinie des durch die Magnetspule und das Verschlusselement als Anker gebildeten Elektromagneten im Wesentlichen linearisiert werden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist ein Federelement vorgesehen, mittels welchem zur Überführung des Verschlusselements von dem geöffneten Zustand in den geschlossenen Zustand eine in Schließrichtung wirkende Kraft auf das Verschlusselement aufbringbar ist. Das Federelement kann als Zug- oder Druckfeder ausgebildet sein. Das Federelement, insbesondere in Form einer Druckfeder, kann endseitig und/oder stirnseitig zwischen dem Verschlusselement und dem Gehäuse innerhalb der Durchflussöffnung angeordnet sein. Dadurch kann das Federelement zur Rückstellung des Verschlusselementes vollständig in den Hochdruckbereich des Druckregelventils integriert werden.
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Weiter betrifft die Erfindung eine Pumpe umfassend ein wie vorstehend aus- und weitergebildetes Druckregelventil. Dadurch können die zur Betätigung des Verschlusselements benötigten Kräfte reduziert werden. Zudem ist das Verschlusselement unempfindlicher gegenüber Druckpulsationen ausgebildet. Darüber hinaus kann der benötigte Bauraum der Pumpe verringert werden.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert.
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Es zeigen:
- 1: eine Schnittansicht eines Druckregelventils mit einem Verschlusselement;
- 2: eine Schnittansicht eines Druckregelventils mit einem Anschlagelement;
- 3: eine vergrößerte Schnittansicht des in 2 gezeigten Anschlagelementes;
- 4: eine Schnittansicht eines Druckregelventils gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit über ein Stegelement verbundenen Stirnflächen;
- 5: eine vergrößerte Schnittansicht des in 4 gezeigten Stegelementes.
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In 1 ist ein Druckregelventil 10 für ein Kraftstoffeinspritzsystem gezeigt. Das Druckregelventil 10 weist ein Verschlusselement 12 auf, welches zwischen einem Hochdruckbereich und einem Niederdruckbereich des Druckregelventils 10 in einer Durchflussöffnung 14 in einem Gehäuse 16 angeordnet ist. Das Verschlusselement 12 ist entlang einer Längsachse 18 zur Überführung in einen geöffneten Zustand und einen geschlossenen Zustand axial beweglich gelagert. Das Verschlusselement 12 ist in Form einer Hohlwelle ausgebildet, und weist eine erste Stirnfläche 20 und eine der ersten Stirnfläche 20 gegenüberliegende zweite Stirnfläche 22 auf. Durch das als Hohlwelle ausgestaltete Verschlusselement 12 kann ein Systemdruck P des Kraftstoffeinspritzsystems sowohl auf die erste Stirnfläche 20 als auch auf die zweite Stirnfläche 22 des Verschlusselementes 12 wirken, wodurch ein Kräftegleichgewicht zwischen den auf die erste und zweite Stirnfläche 20,22 wirkenden Kräfte ermöglicht wird. Dadurch können die zur Betätigung des in dem Hochdruckbereich des Druckregelventils 10 angeordneten Verschlusselementes 12 benötigten Kräfte deutlich verringert werden. Radial außenseitig weist das Verschlusselement 12 eine Längsseitenfläche 24 auf, welche sich von der ersten zur zweiten Stirnfläche 20,22 erstreckt. Das Gehäuse 16 weist eine Niederdruckbohrung 26 auf, welche fluiddurchlässig mit der Durchflussöffnung 14 verbunden ist. Das Verschlusselement 12 ist in 1 in einem geschlossenen Zustand dargestellt, wobei die Niederdruckbohrung 26 vollständig und im Wesentlichen fluiddicht durch das Verschlusselement 12, insbesondere durch die Längsseitenfläche 24 des Verschlusselementes 12, verschlossen ist.
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Die Durchflussöffnung 12 ist an einem Ende druckdicht durch ein Bodenstück 28 verschlossen, wobei das Bodenstück 28 ein Außengewinde aufweist und in die Durchflussöffnung 12 eingeschraubt ist. Zwischen dem Verschlusselement 12 und dem Bodenstück 28 ist ein Federelement 30 angeordnet, durch welches eine Kraft auf das Verschlusselement 12 aufbringbar ist, wodurch dieses in den geschlossenen Zustand verbringbar ist. Das Verschlusselement 12 weist bodenstückseitig eine umlaufende Anschrägung 32 auf, in welcher radial innen ein Absatz zur Aufnahme des Federelementes 30 ausgebildet ist. Das Gehäuse 16 ist in einem Bereich um das Verschlusselement 12 mit einer Magnetspule 34 umgeben, wobei die Magnetspule 34 in Form einer Zylinderspule, eines Solenoids, ausgebildet ist. Das Gehäuse 16 weist ein Deckelelement 38 auf, welches die Magnetspule 34 abdeckt. Das Gehäuse 16 weist zwischen der Magnetspule 34 und dem Verschlusselement 12 eine ringförmig um das Verschlusselement 12 herum ausgebildete magnetische Trennung 38 auf. Die magnetische Trennung 38 ist fluiddicht gegenüber dem Hochdruckbereich in dem Gehäuse 16 ausgebildet. Die magnetische Trennung 38 ist in Form einer ringförmig ausgebildeten Nut in dem Gehäuse 16 zwischen der Magnetspule 34 und dem Verschlusselement 12 ausgebildet. Die Nut 38 ist nach radial außen der Magnetspule 34 zugewandt ausgebildet, wodurch radial innen eine ebene, zylindrische Wandung ausgebildet ist, welche gegenüber dem Hochdruckbereich des Druckregelventils 10 fluiddicht ist.
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Durch die verringerte Wandstärke des Gehäuses 16 an der magnetischen Trennung 38 in Form der Nut kann der Magnetfeldfluss und damit der Magnetfeldkreis in zumindest einen Teil des Verschlusselementes 12, insbesondere den Bereich der Anschrägung 32, geleitet werden, wodurch bei einer bestromten Magnetspule 34 eine Ausgleichsbewegung des Verschlusselementes 12 in Richtung der magnetischen Trennung 38, in Form der Nut, zur Verringerung des magnetischen Widerstandes bewirkt werden kann. Dadurch kann das Verschlusselement 12 mit einer beispielsweise in die Öffnungsrichtung wirkenden Kraft beaufschlagt werden, welche der Kraft des Federelementes 30 entgegen gerichtet sein kann.
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In 2 ist ein Verschlusselement 12 in einem geschlossenen Zustand dargestellt. Die Durchflussöffnung 14 des Gehäuses 16 weist ein Anschlagselement 40 auf, welches in Form eines Absatzes in der Durchflussöffnung 14 ausgebildet ist. Das Verschlusselement 12 weist eine, in einem geöffneten zustand im Wesentlichen gleichgroße, erste und eine zweite Stirnfläche 20,22 auf, wobei die erste Stirnfläche 20 in dem geschlossenen Zustand an dem Anschlagselement 40 anliegt. Im geschlossenen Zustand ist ein Teil der ersten Stirnfläche 20 durch das Anschlagselement 40 abgedeckt, wodurch der Systemdruck P nur auf den nicht abgedeckten Teil der ersten Stirnfläche 20 wirkt. Durch die im geschlossenen Zustand verkleinerte erste Stirnfläche 20 ist die in Folge des Systemdrucks P wirkende Kraft auf die zweite Stirnfläche größer als die Kraft der ersten Stirnfläche 22, wodurch in dem geschlossenen Zustand eine Kraft in Schließrichtung, in Richtung des Anschlagselementes 40, auf das Verschlusselement 12 aufbringbar ist. Eine vergrößerte Darstellung des Anschlagselementes 40 aus 2 ist in 3 dargestellt. Die Durchflussöffnung 14 weist im Bereich des als Hohlwelle ausgebildeten Verschlusselementes 12 einen größeren Durchmesser auf als in dem, dem Hochdruckbereich des Druckregelventils zugewandten Bereich, wodurch das Anschlagselement 40 in Form eines Absatzes ausgebildet wird. Das Verschlusselement 12 weist anschlagselementseitig radial außen eine umlaufende Fase 42 zum Anliegen an das Anschlagselement 40 in dem geschlossenen Zustand.
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Das in 4 dargestellte Verschlusselement 12 eines Druckregelventils gemäß eines Ausführungsbeispiels der Erfindung weist eine erste und eine zweite Stirnfläche 20,22 auf, welche einander zugewandt und über ein Stegelement 44 verbunden sind. Die Stirnflächen 20,22 sind dabei ringförmig ausgebildet. In dem Bereich des Stegelementes 44 weist das Gehäuse 16 eine Hochdruckbohrung 46 auf, welche fluiddurchlässig mit der Durchflussöffnung 14 verbunden ist. Durch die Hochdruckbohrung 46, welche nicht durch das Verschlusselement 12 verschlossen wird, wirkt der Systemdruck P auf die erste und die zweite Stirnfläche 20,22. Bodenstückseitig ist das Verschlusselement 12 teilweise in Form einer Hohlwelle ausgebildet, beispielsweise mittels einer Sacklochbohrung. In der Wandung des als Hohlwelle ausgebildeten Bereiches des Verschlusselementes 12 ist in radialer Richtung eine Ausgleichsbohrung 48 ausgebildet, über welche in dem geöffneten Zustand der Systemdruck P auf das bodenstückseitige Ende des Verschlusselementes 12 wirkt. In dem in 4, und vergrößert in 5, dargestellten geöffneten Zustand des Verschlusselementes 12 wirkt, durch den Systemdruck P an der ersten Stirnfläche 20 bedingt, eine resultierende axiale Kraft in die Schließrichtung des Verschlusselementes 12, welche zusammen mit der Kraft des Federelementes 30 zum Überführen des Verschlusselementes 12 in den geöffneten Zustand durch eine Kraft des Elektromagneten bzw. der Magnetspule 34 auf das Verschlusselement 12 überwunden werden muss. In einem geschlossenen Zustand des Verschlusselementes 12 liegt die zweite Stirnfläche 22 an dem Anschlagselement 40 in Form eines Absatzes an, wobei ein Teil der zweiten Stirnfläche 22 durch das Anschlagselement 40 abgedeckt ist, so dass in dem geschlossenen Zustand die dem Systemdruck P ausgesetzte zweite Stirnfläche 22 der Größe der ersten Stirnfläche 20 entspricht. Dadurch sind in dem geschlossenen Zustand die durch den Systemdruck P auf die erste und zweite Stirnfläche 20,22 ausgeübten Kräfte in axialer Richtung entgegengesetzt und gleich groß. In dem geschlossenen Zustand ist durch das Anliegen der zweiten Stirnfläche 22 an dem Anschlagselement 40 eine Abdichtung in axialer Richtung durch das Verschlusselement 12 gewährleistet, wobei die Niederdruckbohrung 26, in radialer Richtung fluiddicht gegenüber dem Hochruckbereich mit dem Systemdruck P verschlossen ist.
