DE19927197B4

DE19927197B4 - Ventil, insbesondere Rückschlagventil für eine Hochdruckpumpe

Info

Publication number: DE19927197B4
Application number: DE19927197A
Authority: DE
Inventors: Stefan Geise
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1999-06-15
Filing date: 1999-06-15
Publication date: 2013-10-10
Anticipated expiration: 2019-06-16
Also published as: ITMI20001224A0; DE19927197A1; FR2795137A1; ITMI20001224A1; FR2795137B1; JP2001012626A; IT1317792B1

Abstract

Ventil, insbesondere Rückschlagventil für eine Hochdruckpumpe, mit einem Schließkörper (28) in Form einer Kugel, der von einer Ventilfeder (30) in Form einer Schraubenfeder auf einen Ventilsitz (29) hingedrückt wird, wobei die Ventilfeder (30) mit wenigstens zwei Windungen (32') den Schließkörper (28) umgreifend an diesem anliegt, wobei der Schließkörper (28) zwischen dem eine Ventilöffnung umgebenden Ventilsitz (29) und einer den Schließkörper (28) in seiner Offenstellung abstützenden Anschlagsfläche (27) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagsfläche (27) so als Kalotte ausgebildet ist, dass sie als Führung für den Schließkörper (28) in seiner Offenstellung dient, dass die Anschlagsfläche (27) an einem Stift (26) ausgebildet ist, der an einer Ventilschraube (24) ausgebildet ist, und dass die Ventilfeder (30) den Stift (26) mit Spiel umgreifend über einen Befestigungsabschnitt (33) auf einem Haltebund (34) der Ventilschraube (24) gehalten ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Ventil, insbesondere ein Rückschlagventil für eine Hochdruckpumpe, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Stand der Technik
Ein solches Ventil ist durch die US 2 699 179 A bekannt. Dieses Ventil weist einen Schließkörper in Form einer Kugel auf, der von einer Ventilfeder in Form einer Schraubenfeder auf einen Ventilsitz hingedrückt wird. Die Ventilfeder liegt am Schließkörper mit wenigstens zwei Windungen umgreifend an diesem an. Der Schließkörper ist zwischen dem eine Ventilöffnung umgebenden Ventilsitz und einer den Schließkörper in seiner Offenstellung abstützenden Anschlagsfläche angeordnet. In den Schließkörper ist ein Stift eingepresst, über den der Schließkörper bei der Bewegung zwischen dessen Schließstellung und Offenstellung in einem Ventilgehäuse geführt ist. Dies führt zu einem aufwendigen Aufbau des Ventils, da in den Schließkörper eine Bohrung zum Einpressen des Stifts und im Ventilgehäuse eine Bohrung für die Führung des Stifts eingebracht werden muss, die darüber hinaus exakt zueinander ausgerichtet sein müssen. Außerdem ist die Ventilfeder weder am Schließkörper noch am Ventilgehäuse gehalten, wodurch der Zusammenbau des Ventils erschwert ist.
Durch die DE 296 04 196 U1 ist außerdem ein Ventil bekannt, bei dem eine an einem Stift als Kalotte ausgebildete Anschlagsfläche vorgesehen ist, die als Führung für einen Schließkörper in Form einer Kugel in seiner Offenstellung dient. Eine Ventilfeder liegt über einen Federteller am Schließkörper an und ist zwischen einem Auslassstutzen des Ventils und dem Schließkörper eingespannt. Auch dieses Ventil weist wegen des separaten Federtellers einen aufwendigen Aufbau auf und wegen der losen Ventilfeder ist der Zusammenbau des Ventils erschwert.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Ventil mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass dieses einen einfachen Aufbau mit wenigen Teilen aufweist und dass die Ventilfeder an der Ventilschraube gehalten ist, wodurch der Zusammenbau des Ventils einfach möglich ist.
Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die den Schließkörper umgreifenden Windungen der Ventilfeder Todwindungen sind. Hierdurch wird ein sogenanntes Atmen des den Schließkörper haltenden Federendes, also ein Aufweiten der Federwindungen, wie dies beim Stand der Technik auftritt, ausgeschlossen, so dass auch Verschleiß und evtl. Bruch der Ventilfeder zuverlässig vermieden werden können. Hierbei ist es besonders zweckmäßig, wenn das Ende der letzten Windung der Ventilfeder an der vorhergehenden Windung angelötet ist.
Wird als Schließkörper eine Ventilkugel vorgesehen, die vorzugsweise aus Keramik, insbesondere Si3N4-Keramik besteht, so läßt sich ein besonders schnell ansprechendes Ventil, insbesondere Hochdruckventil schaffen, mit dem es möglich ist, Druckspitzen im Pumpengehäuse so zu verringern, dass sie nur noch knapp 7% über dem normalen Betriebsdruck liegen. Bei einem Betriebsdruck von 1600 bar bedeutet das, dass die Druckspitzen nur 100 bar über dem Betriebsdruck liegen.
Zeichnung
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1 einen schematischen Schnitt durch einen das erfindungsgemäße Ventil aufweisenden Abschnitt einer Pumpe, insbesondere einer Hochdruckpumpe,
2 eine vergrößerte Darstellung des erfindungsgemäßen Ventils,
3 eine Schnittdarstellung einer Ventilfeder des erfindungsgemäßen Ventils und
4 einen Schnitt durch einen Führungsstift für die Ventilfeder, wobei der als Ventilkugel ausgebildete Schließkörper auf einer kalottenförmig ausgebildeten Anschlagsfläche liegend dargestellt ist.
In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind einander entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Wie in 1 vereinfacht schematisch dargestellt ist, ist ein Kolben 10 in einer Zylinderkammer 11 in einem Pumpengehäuse 12 so angeordnet, daß er von einem Exzenter 13 zu einer hin- und hergehenden Hubbewegung angetrieben werden kann. Der in 1 nur schematisch angedeutete Exzenter 13 läuft um eine Drehachse A um, die in der Zeichenebene liegt und senkrecht zur Kolbenlängsrichtung verläuft. Eine Kolbenfeder 14 hält den Kolben 10 in Anlage am Exzenter 13.
Der Kolben 10 begrenzt in der Zylinderkammer 11 einen Arbeitsraum 15, dessen Innendurchmesser etwas größer ist als der Außendurchmesser des Kolbens 10, so daß ein ein Arbeitsende 16 des Kolbens 10 umgebender Ringraum 17 gebildet ist, von dem ein Auslaßkanal 18 für ein unter Druck stehendes Medium, insbesondere für unter Hochdruck stehenden Kraftstoff abzweigt.
Der Einlaß von zu pumpendem Medium, z. B. von Kraftstoff in den Arbeitsraum 15 kann beispielsweise über eine Leitung 19 durch eine Kammer 20 hindurch erfolgen, in der nicht näher dargestellte Zuflußsteuermittel angeordnet sein können.
Zur Aufnahme des Ventils ist in dem Pumpengehäuse 12 eine Ventilkammer 21 vorgesehen, deren Einlaßbereich 22 mit dem Auslaßkanal 18 kommuniziert. An ihrem vom Einlaßbereich 22 abgewandten Ende weist die Ventilkammer 21 einen Gewindeabschnitt 23 mit erweitertem Durchmesser auf, in den eine Ventilschraube 24 mit ihrem Außengewindeabschnitt 25 (siehe 4) eingeschraubt ist.
Am vorderen Ende der Ventilschraube 24 ist ein Stift 26 ausgebildet, der stirnseitig eine Anschlagfläche 27 trägt, deren Form entsprechend der Form eines Schließkörpers 28 ausgebildet ist. Der Schließkörper ist als Ventilkugel 28 ausgebildet und zwischen der Anschlagfläche 27 am Stift 26 der Ventilschraube 24 und einem im Einlaßbereich 22 der Ventilkammer 21 vorgesehenen Ventilsitz 29 angeordnet und wird von einer Ventilfeder 30 in den Ventilsitz 29 gedrückt.
Wie in 3 dargestellt ist, weist die Ventilfeder 30 einen mittleren, im wesentlich zylindrischen Federabschnitt 31, einen Führungsabschnitt 32 für die Ventilkugel 28 an einem Ende und am anderen Ende einen Befestigungsabschnitt 33 auf, mit dem sie auf einem Haltebund 34 an der Ventilschraube 24 gehalten ist. Der Haltebund 34 ist an seinem vom Stift 26 abgewandten Ende von einer Schulter 35 begrenzt, an dem sich die Ventilfeder 30 mit ihrem Befestigungsabschnitt 33 abstützt.
Der Befestigungsabschnitt 33 kann, wie beispielsweise in 2 dargestellt ist, einen geringeren Durchmesser als der zylindrische Federabschnitt 31 besitzen und aus einer einzigen auf den Haltebund aufgepreßten Federwindung bestehen. Es ist auch möglich, den Befestigungsabschnitt 33 so auszubilden, daß er, wie in 3 dargestellt, zwei Todwindungen 33' umfaßt, deren Durchmesser dem Durchmesser des zylindrischen Federabschnitts 31 entspricht.
Der Führungsabschnitt 32 weist zumindest zwei Todwindungen 32' auf, deren Durchmesser so gewählt sind, daß beide Todwindungen 32' an der Ventilkugel 28 anliegen, um diese korbartig zu umgreifen und zu führen. Das freie Ende der letzten Todwindung 32' kann dabei mit der vorhergehenden Todwindung 32' der Ventilfeder 30 verlötet sein, um eine zusätzliche Stabilität des Führungsabschnitts 32 zu gewährleisten.
Der als korbartiges Führungselement ausgebildete Führungsabschnitt 32 am Ende der Ventilfeder 30 dient somit als Federteller, über den sich die Ventilfeder 30 an der Ventilkugel 28 abstützt.
Wie besonders gut in 2 zu erkennen ist, sind für die Ventilkugel 28 ingesamt drei Führungselemente, nämlich der konisch ausgebildete Ventilsitz 29, der Führungsabschnitt 32 der Ventilfeder 30 sowie die als Hubanschlag dienende kalottenförmige Anschlagfläche 27 vorgesehen.
Solange das Ventil geschlossen ist, wird die Ventilkugel 28 von der Ventilfeder 30 in den Ventilsitz 29 gedrückt, so daß sie sowohl vom Ventilsitz 29 als auch vom Führungsabschnitt 32 der Ventilfeder 30 geführt ist. Steigt der Druck im Arbeitsraum 15 auf den gewünschten Betriebsdruck, z. B. 1.600 bar, an, so wird die Ventilkugel 28 gegen die Kraft der Ventilfeder 30 und eine von dem Medium in der Ventilkammer 21 ausgeübte Druckkraft vom Ventilsitz 29 abgehoben und auf die Anschlagfläche 27 gedrückt. Bei der Bewegung vom Ventilsitz 29 zur kalottenförmigen Anschlagfläche 27 wird die Ventilkugel 28 im wesentlichen nur vom korbartig ausgebildeten Führungsabschnitt 32 der Ventilfeder 30 geführt. In der Offenstellung wird die Ventilkugel 28 wiederum von zwei Führungselementen zentriert gehalten.
Die Anschlagfläche 27 dient also einerseits als Hubanschlag und andererseits zusammen mit dem Ventilsitz 29 als weitere Führung für die Ventilkugel 28.
Der Führungsabschnitt 32 der Ventilfeder 30 kann auch aus drei oder mehr Todwindungen bestehen, falls dies bei einem größeren Durchmesser der Ventilkugel zweckmäßig sein sollte.
Die zusätzliche Führung der Ventilkugel 28 durch Ventilsitz 29 und kalottenförmige Anschlagfläche 27 verhindert eine seitliche Auslenkung der Ventilkugel 28 und damit eine seitliche Auslenkung der Ventilfeder 30, so daß diese nicht scheuern kann.
Für die als Schließkörper dienende Ventilkugel 28 kann je nach Verwendungszweck ein entsprechendes Material verwendet werden. Beispielsweise ist hierbei auch der Einsatz von Stahl denkbar. Vorzugsweise besteht jedoch die Ventilkugel 28 aus Keramik, insbesondere aus Si₃N₄-Keramik, da hierdurch eine besonders hohe Festigkeit des Schließkörpers bei gleichzeitig geringer Masse ermöglicht wird.

Claims

Ventil, insbesondere Rückschlagventil für eine Hochdruckpumpe, mit einem Schließkörper (28) in Form einer Kugel, der von einer Ventilfeder (30) in Form einer Schraubenfeder auf einen Ventilsitz (29) hingedrückt wird, wobei die Ventilfeder (30) mit wenigstens zwei Windungen (32') den Schließkörper (28) umgreifend an diesem anliegt, wobei der Schließkörper (28) zwischen dem eine Ventilöffnung umgebenden Ventilsitz (29) und einer den Schließkörper (28) in seiner Offenstellung abstützenden Anschlagsfläche (27) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagsfläche (27) so als Kalotte ausgebildet ist, dass sie als Führung für den Schließkörper (28) in seiner Offenstellung dient, dass die Anschlagsfläche (27) an einem Stift (26) ausgebildet ist, der an einer Ventilschraube (24) ausgebildet ist, und dass die Ventilfeder (30) den Stift (26) mit Spiel umgreifend über einen Befestigungsabschnitt (33) auf einem Haltebund (34) der Ventilschraube (24) gehalten ist.
Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die den Schließkörper (28) umgreifenden Windungen (32') der Ventilfeder (30) Todwindungen sind.
Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ende der letzten Windung (32') der Ventilfeder (30) an der vorhergehenden Windung (32') angelötet ist.
Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schließkörper (28) aus Keramik, insbesondere Si3N4-Keramik besteht.
Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchmesser der den Schließkörper (28) umgreifenden Windungen (32') der Ventilfeder (30) entsprechend der Form des Schließkörpers (28) so gewählt sind, dass die Windungen (32') einen korbartigen Führungsabschnitt (32) bilden.