DE10224430A1

DE10224430A1 - Rückschlagventil

Info

Publication number: DE10224430A1
Application number: DE2002124430
Authority: DE
Inventors: Michael Kuehn; Ulrich Mueller
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2002-06-01
Filing date: 2002-06-01
Publication date: 2003-12-11
Also published as: US6968858B2; US20040007271A1; JP2004003665A

Abstract

Bei bekannten Rückschlagventilen werden Schwingungen und Druckpulsationen dadurch unterdrückt, daß der Schließkörper seine geöffnete Endlage erreicht und dort gedämpft wird. Vor dem Erreichen dieser Endlage kann der Schließkörper allerdings frei schwingen, so daß es zu Geräuschen und Druckpulsationen kommen kann. DOLLAR A Bei dem erfindungsgemäßen Rückschlagventil wird Geräuschentwicklung deutlich vermindert. Durch eine asymmetrische Umströmung des Schließkörpers weist die von der Strömung auf den Schließkörper wirkende resultierende Kraft eine Querkomponente zur Öffnungsrichtung auf, wodurch in der Schließkörperführung erhöhte Reibung und Dämpfung erzeugt wird. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, daß der Schließkörper (7) asymmetrisch ausgebildet ist oder in der den Schließkörper (7) umgebenden Gehäusewandung (16) ein in Öffnungsrichtung (19) verlaufender Kanal (17) über wenigstens einen Teil des Schließkörperweges vorgesehen ist.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Rückschlagventil nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Es ist schon ein Rückschlagventil aus der DE 195 07 321 C2 bekannt, bei dem Schwingungen und Druckpulsationen dadurch unterdrückt werden, daß der Schließkörper seine geöffnete Endlage erreicht und dort gedämpft wird. Vor dem Erreichen dieser Endlage kann der Schließkörper allerdings frei schwingen, so daß es zu Geräuschen und Druckpulsationen kommen kann.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Rückschlagventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß auf einfache Art und Weise ein Rückschlagventil derart verbessert wird, daß die Geräuschentwicklung stark vermindert ist. Durch die asymmetrische Umströmung des Schließkörpers weist die von der Strömung auf den Schließkörper wirkende resultierende Kraft eine Querkomponente zur Öffnungsrichtung auf, wodurch in der Schließkörperführung erhöhte Reibung und Dämpfung erzeugt wird. Diese Reibkräfte sind proportional zur Strömung und wirken daher nur bei Durchströmung des Rückschlagventils, so daß beim Stoppen der Förderung ein Eintauchen des Schließkörpers in den Ventilsitz sicher gewährleistet ist. Durch die in der Schließkörperführung wirkenden Reibkräfte werden Schwingungen und Druckpulsationen über den gesamten Schließkörperweg hinweg vermindert und nicht nur beim Anliegen in der Endstellung.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Rückschlagventils möglich.

Asymmetrische Umströmung des Schließkörpers kann vorzugsweise dadurch erreicht werden, daß der Schließkörper asymmetrisch ausgebildet ist oder die den Schließkörper umgebende Gehäusewandung asymmetrisch ist, z. B. dadurch, daß in der den Schließkörper umgebenden Gehäusewandung ein in Öffnungsrichtung verlaufender Kanal über wenigstens einen Teil des Schließkörperweges vorgesehen ist oder daß sowohl der Schließkörper als auch die ihn umgebende Gehäusewandung asymmetrisch sind.

Vorteilhaft ist ebenfalls, den Schließkörper aus einem Schließabschnitt mit anschließendem Zylinderabschnitt vorzusehen und die Asymmetrie durch eine Abflachung im Zylinderabschnitt zu erreichen.

Die Ausführung des Schließabschnitts als Kugel, Kugelabschnitt oder Kegelstumpf ist vorteilhaft, da beide Ausführungen sich beim Eintauchen in den Ventilsitz selbst zentrieren und daher eine sichere Abdichtung erfolgt. Vorteilhaft ist es ebenfalls, den Schließkörper als Kugel auszubilden, da Kugeln als Massenprodukt mit hoher Genauigkeit und in großen Stückzahlen preiswert zu fertigen sind.

Die Herstellung des Schließabschnitts aus Gummi oder Kunststoff hat den Vorteil einer guten Dämpfung des Schließkörpers beim Eintauchen in den Ventilssitz.

Zeichnung

Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 im Schnitt eine Ansicht des Rückschlagventils mit asymmetrischem Schließkörper, Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie II-II in Fig. 1, Fig. 3 im Schnitt eine Ansicht des Rückschlagventils mit einer asymmetrischen Gehäusewandung, Fig. 4 eine Schnittansicht entlang der Linie IV-IV in Fig. 3, Fig. 5 eine Ansicht des Rückschlagventils mit einer asymmetrischen Gehäusewandung und mit einer Kugel als Schließkörper und Fig. 6 eine Schnittansicht entlang der Linie VI-VI in Fig. 5.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Rückschlagventil. Dieses kann von einem Fluid nur in eine Strömungsrichtung durchströmt werden. Damit kann es beispielsweise in einer Kraftstoff-Zuführeinrichtung einer Brennkraftmaschine eingesetzt werden, die üblicherweise eine Kraftstoffpumpe enthält. Die Kraftstoffpumpe fördert Kraftstoff unter Druck zu einer Brennkraftmaschine. Das Rückschlagventil wird für diese Anwendung zwischen Kraftstoffpumpe und der Brennkraftmaschine angeordnet und verhindert bei Abschaltung der Kraftstoffpumpe, daß Kraftstoff von der Brennkraftmaschine zur Kraftstoffpumpe zurückfließt. Der Kraftstoffdruck an der Brennkraftmaschine wird so aufrechterhalten.
Das Rückschlagventil hat ein Gehäuse 1. Dieses besitzt eine Eingangsöffnung 2 und eine Ausgangsöffnung 3, die mit einem Innenraum 4 in Verbindung stehen. Die Eingangsöffnung 2 führt zu einem Eingangskanal 5, der an seinem anderen Ende in einen beispielsweise kegelförmigen Ventilsitz 6 übergeht. Der Ventilsitz 6 befindet sich in einer ersten Stirnwand 23 des Innenraums 4, in dem ein Schließkörper 7 beweglich gelagert ist und der einen Ausgangskanal 15 mit einer Ausgangsöffnung 3 aufweist. Der Querschnitt des Innenraums 4 ist zylindrisch. Der Innenraum 4 wird radial begrenzt durch eine Gehäusewandung 16. Der Schließkörper 7 liegt im geschlossenen Zustand des Rückschlagventils am beispielsweise kegelförmigen Ventilsitz 6 an. Die Bewegung des Schließkörpers wird in Öffnungsrichtung 19 durch einen Anschlag 8 begrenzt. Der Schließkörper 7 besteht aus einem dem Ventilsitz 6 zugewandten Schließabschnitt 9, beispielsweise halbkugelförmig oder kegelstumpfförmig ausgebildet, und einem sich anschließenden zylindrischen Abschnitt 10, an dem eine Abflachung 11 vorgesehen ist. Der Schließabschnitt 9 wird dabei beispielsweise aus Gummi oder Kunststoff hergestellt. Der Durchmesser des zylindrischen Abschnitts 10 kann größer sein als der Durchmesser des Schließabschnitts, aber auch gleich oder kleiner. An dem zylindrischen Abschnitt 10 schließt sich ein Führungszapfen 12 an, der in einer Führungsbohrung 13 des Gehäuses 1 geführt wird. Eine Druckfeder 14 liegt am zylindrischen Abschnitt 10 des Schließkörpers 7 und an der Endwand 20 des Gehäuses 1 an und drückt den Schließkörper 7 in Richtung Ventilsitz 6.
Überschreitet der Kraftstoffdruck stromaufwärts des Ventilsitzes 6 einen vorbestimmten Wert, so hebt der Schließkörper 7 vom Ventilsitz 6 ab. Das Rückschlagventil öffnet und wird über Eingangskanal 5, Innenraum 4 und Ausgangskanal 15 von Kraftstoff durchströmt. Durch die Abflachung 11 kommt es zu einer asymmetrischen Umströmung des Schließkörpers 7. Die Abflachung 11 ist im Querschnitt in Fig. 2, einer Schnittansicht entlang der Linie II-II in Fig. 1, zu sehen.
Im Bereich der Abflachung 11 wird die Strömung zwischen Gehäusewandung 16 und zylindrischem Abschnitt 10 weniger stark beschleunigt als im übrigen Querschnitt. Dies führt dazu, daß die auf den Schließkörper wirkende resultierende Kraft 18 eine Querkomponente zur Öffnungsrichtung 19 aufweist. Diese Querkomponente sorgt für größere Reibkräfte zwischen Führungszapfen 12 und Führungsbohrung 13, was die Schwingungen des Schließkörpers 7 während der gesamten Bewegung des Schließkörpers 7 vermindert. Unterschreitet der Kraftstoffdruck den vorbestimmten Wert, z. B. beim Abschalten der Kraftstoffpumpe, schließt das Rückschlagventil wieder und die Kraftstoffförderung zur Brennkraftmaschine stoppt.
Bei dem Rückschlagventil nach Fig. 3 sind die gegenüber dem Rückschlagventil nach Fig. 1 gleichbleibenden oder gleichwirkenden Teile durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet, wobei jedoch die asymmetrische Umströmung des Schließkörpers 7 nicht wie bei dem Rückschlagventil in Fig. 1 mit einer Abflachung 11 erreicht wird, sondern dadurch, daß bei umlaufend kreisförmig ausgebildetem zylindrischem Abschnitt 10 in der Gehäusewandung 16 des Innenraums 4 ein in Öffnungsrichtung 19 des Schließkörpers 7 verlaufender Kanal 17 ausgebildet ist. Der Kanal 17 ist im Querschnitt in Fig. 4, einer Schnittansicht entlang der Linie IV-IV in Fig. 3, zu sehen. Er kann einen rechteckförmigen, dreieckförmigen, gerundeten oder ähnlichen Querschnitt haben. Auch diese Ausgestaltung führt wieder dazu, daß die auf den Schließkörper wirkende resultierende Kraft 18 eine Querkomponente zur Öffnungsrichtung 19 aufweist.
Bei dem Rückschlagventil nach Fig. 5 sind die gegenüber dem Rückschlagventil nach Fig. 1-4 gleichbleibenden oder gleichwirkenden Teile durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Das Rückschlagventil nach Fig. 5 unterscheidet sich von dem Rückschlagventil nach Fig. 1-4 darin, daß der Schließkörper 7 als Kugel 22 ausgebildet ist, die von einer Druckfeder 14 in den Ventilsitz 6 gedrückt wird. Die Führung der Kugel 22 erfolgt durch mehrere am Umfang des Innenraums 4 verteilte Rippen 21. Eine asymmetrische Umströmung des Schließkörpers 7 kann bei der Kugel als Schließkörper mit einer asymmetrischen Gehäusewandung 16 erreicht werden, wodurch die auf den Schließkörper wirkende resultierende Kraft 18 ebenfalls eine Querkomponente zur Öffnungsrichtung 19 bekommt. Die asymmetrische Gehäusewandung 16 ist im Querschnitt in Fig. 6, einer Schnittansicht entlang der Linie VI-VI in Fig. 5, zu sehen. Diese Querkomponente sorgt für größere Reibkräfte zwischen Kugel 22 und Rippen 21, was die Schwingungen des Schließkörpers 7 während der gesamten Bewegung des Schließkörpers 7 vermindert.
Abweichend von den Ausführungsbeispielen nach Fig. 1, 2 und Fig. 3, 4 kann natürlich in einer weiteren Ausgestaltung das Rückschlagventil auch so ausgebildet werden, daß gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 am zylindrischen Abschnitt 10 eine Abflachung 11 vorgesehen ist und zusätzlich gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 in der Gehäusewandung 16 des Innenraums 4 ein Kanal 17.

Claims

1. Rückschlagventil bestehend aus einem Gehäuse mit einer Eingangsöffnung und einer Ausgangsöffnung, in dem ein Innenraum ausgebildet ist, der eingangsseitig einen Ventilsitz aufweist und in dem ein Schließkörper beweglich gelagert ist, dessen Bewegung in Öffnungsrichtung durch einen Anschlag begrenzt ist und an dem eine in Schließrichtung des Rückschlagventils wirkende Ventilfeder angreift, dadurch gekennzeichnet, daß die beim Öffnen des Rückschlagventils von der Strömung auf den Schließkörper (7, 22) wirkende resultierende Kraft (18) eine Querkomponente zur Öffnungsrichtung (19) aufweist.

2. Rückschlagventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließkörper (7) asymmetrisch ausgebildet ist.

3. Rückschlagventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der den Schließkörper (7, 22) umgebende Innenraum (4) eine zylindrische Gehäusewandung (16) hat, in der wenigstens ein in Öffnungsrichtung (19) verlaufender Kanal (17) ausgebildet ist.

4. Rückschlagventil nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließkörper (7) aus einem dem Ventilsitz (6) zugewandten Schließabschnitt (9) und einem sich stromab anschließenden zylindrischen Abschnitt (10) besteht.

5. Rückschlagventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließabschnitt (9) als Kugelabschnitt ausgebildet ist.

6. Rückschlagventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließabschnitt (9) als Kegelstumpf ausgebildet ist.

7. Rückschlagventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Abschnitt (10) eine Abflachung (11) aufweist.

8. Rückschlagventil nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließabschnitt (9) aus Gummi oder Kunststoff hergestellt ist.

9. Rückschlagventil nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließkörper als Kugel (22) ausgebildet ist.

10. Rückschlagventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (6) kegelförmig ausgebildet ist.