WO2015169481A1 - Membranfederventil - Google Patents

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WO2015169481A1
WO2015169481A1 PCT/EP2015/054889 EP2015054889W WO2015169481A1 WO 2015169481 A1 WO2015169481 A1 WO 2015169481A1 EP 2015054889 W EP2015054889 W EP 2015054889W WO 2015169481 A1 WO2015169481 A1 WO 2015169481A1
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WO
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diaphragm spring
valve
spring
diaphragm
inner sealing
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PCT/EP2015/054889
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Siamend Flo
Frank Nitsche
Andreas PLISCH
Walter Maeurer
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Robert Bosch Gmbh
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Publication date
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    • F16K15/00—Check valves
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    • F16K15/144—Check valves with flexible valve members the closure elements being fixed along all or a part of their periphery
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    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04B53/10—Valves; Arrangement of valves
    • F04B53/102—Disc valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/26—Fuel-injection apparatus with elastically deformable elements other than coil springs

Definitions

  • the present invention relates to a diaphragm spring valve which is e.g. can be used as an inlet valve in a fuel pump, or a
  • Diaphragm spring which can be used in a diaphragm spring valve.
  • Such a diaphragm spring is known for example from GB 2478876B.
  • Such diaphragm spring valves have a diaphragm spring and a
  • Valve carrier with a valve seat and a through hole on.
  • Diaphragm spring has an inner seal member, an outer support member and a plurality of spring arms, which connects the inner seal member with the outer support member, and is fixed to the valve carrier.
  • the diaphragm spring lifts off from the valve seat and the medium can through the released cross section of
  • Diaphragm spring automatically by the restoring force of the spring arms. As soon as the diaphragm spring rests again on the valve carrier, it seals the
  • Closing process by the constantly reducing restoring force are slowing down, whereby the closing process can take longer. This makes an application of the known diaphragm spring in dynamic systems and / or partially pressureless systems very difficult.
  • the membrane spring valve according to the invention with the features of claim 1 has the opposite on the advantage that the valve dynamics and the
  • valve tightness of the diaphragm spring valve can be improved.
  • the membrane spring valve according to the invention can be used in partially pressureless systems. This is inventively achieved in that the
  • Diaphragm spring valve comprises a diaphragm spring which has a bias in the closed state of the diaphragm valve.
  • the bias can either by a plastic pre-deformation of the diaphragm spring per se before installation in the diaphragm spring valve or by a deformation of the
  • Diaphragm spring which exceeds the shape of the valve carrier when installing the
  • Diaphragm spring is generated in the diaphragm spring valve arise.
  • the diaphragm spring valve according to the invention comprises the valve carrier having a through hole, the diaphragm spring with an inner sealing member, an outer support member and a plurality of spring arms which connect the inner sealing member with the outer support member, wherein the diaphragm spring on
  • Valve carrier is arranged, and wherein the inner sealing member the
  • the diaphragm spring In the closed state of the diaphragm spring valve, the diaphragm spring is adapted to exert by means of the plurality of spring arms a bias on the inner sealing member to close the through hole and so in all
  • the valve carrier may have a first surface and a second surface which are arranged in two different mutually parallel planes, wherein in the closed state of the diaphragm spring valve, the inner sealing part of the diaphragm spring is arranged on the first surface and the outer support part is arranged on the second surface ,
  • Diaphragm spring be exercised by a structural adaptation of the valve carrier in a simple manner.
  • the valve carrier may, for example, have a projection, whereby the first and second surface arise.
  • the first surface on which the inner sealing member may be disposed may be formed on the projection.
  • the second surface then corresponds to the surface of the valve carrier, which surrounds the projection and on which the outer support member may be arranged.
  • the bias voltage can be adjusted directly over the height of the projection.
  • the diaphragm spring may be a flat diaphragm spring.
  • a flat diaphragm spring is a diaphragm spring to understand, the inner sealing member and outer support member in the unloaded state before installing the
  • Diaphragm spring lie in the diaphragm spring valve or on the valve carrier in a common plane.
  • a bias voltage can be ensured directly when installing the diaphragm spring in the diaphragm spring valve.
  • further steps for generating the bias voltage can be avoided.
  • the diaphragm spring may be a deformation diaphragm spring with plastically deformed spring arms.
  • a deformation diaphragm spring is to be understood a diaphragm spring whose inner sealing member and the outer support member in the unloaded state before installing the
  • Diaphragm spring in the diaphragm spring valve or on the valve carrier do not lie in a common plane.
  • diaphragm spring e.g. a flat diaphragm spring are mechanically opened so far that the spring arms are loaded beyond their elastic limit, wherein the plastic deformation remains when relaxing.
  • Deformation diaphragm spring can be adjusted depending on the application, the bias of the diaphragm spring so that even larger biases, for. in very dynamic systems without providing a projection on the valve carrier are possible. This can lead to a compact design of the diaphragm spring valve.
  • the inner sealing member and the outer support member may be in the closed state of the diaphragm spring valve in a common plane of the valve carrier, resulting in the generation of a bias of the
  • a minimum width of a spring arm may be less than a minimum distance between the spring arm and the inner seal member and less than a minimum distance between the spring arm and the outer support member.
  • the spring arms have no overlapping areas in the circumferential direction to each other.
  • a larger release cross section for the medium to be delivered can be ensured.
  • the flow of the medium to be pumped can be facilitated, whereby the pressure losses can be reduced.
  • the passage opening may be cylindrical or stepped.
  • the flow of the medium to be delivered in front of the diaphragm spring can thus be adjusted accordingly.
  • the present invention relates to a diaphragm spring having the features of claim 9.
  • the diaphragm spring according to the invention is a
  • Deformation diaphragm spring with plastically deformed spring arms Due to the plastic deformation of the spring arms, a bias of the spring arms of the deformation diaphragm spring can be ensured in the closed state of the diaphragm spring valve.
  • the present invention relates to a fuel pump, comprising a diaphragm spring valve and / or a diaphragm spring according to one of the preceding claims.
  • a clock-accurate function of the fuel pump or delivery of fuel can be made possible in a simple and cost-effective manner and delivery losses are reduced at the valve.
  • the present invention relates to a vehicle comprising a
  • a fail-safe and clock-accurate function of an internal combustion engine of the vehicle are made possible.
  • Figure 1 is a schematic, highly simplified sectional view of a
  • FIG. 2 is a plan view of the diaphragm spring valve shown in FIG.
  • FIG. 3 is a schematic, highly simplified sectional view of the FIG.
  • the diaphragm spring is a deformation diaphragm spring
  • Figure 4 is a perspective view of a flat diaphragm spring for
  • FIG. 5 is a side view of a flat diaphragm spring extended beyond its elastic limit for illustrating the
  • FIG. 6 is a side view of a deformation diaphragm spring
  • Figure 7 is a schematic, highly simplified sectional view of a
  • Diaphragm spring valve in the closed state according to a second embodiment of the present invention
  • Figure 8 is a schematic, highly simplified sectional view of the FIG.
  • Figure 9 is a sectional view of a portion of a fuel pump having two diaphragm spring valves according to the invention.
  • Diaphragm spring valve 1 according to a first preferred embodiment of the present invention described in detail.
  • the diaphragm spring valve 1 according to the invention comprises a valve carrier 2 with a graduated one
  • diaphragm spring 4 is a diaphragm spring to understand their inner sealing member 30 and the outer support member 31 in mechanical
  • the spring arms 42 connect the inner sealing member 30 with the outer support member 31, wherein the spring arms 42 is substantially arcuate in
  • the three spring arms 42 are uniformly distributed in the circumferential direction, namely at an angle ⁇ of 120 ° to each other, so that the spring arms 42 no overlap areas in
  • the spring arms 42 are formed so that a minimum width of a spring arm 42 is smaller than a minimum distance between the spring arm 42 and the outer support member 31 and smaller than a minimum distance between the spring arm 42 and the inner seal member 30.
  • the valve carrier 2, on which the deformation diaphragm spring 4 is disposed is formed cylindrically and has a diameter D2 which is slightly larger than the diameter D1 of the outer support member 31.
  • Diaphragm spring valve 1 in the assembled, closed state show.
  • the closed state of the diaphragm spring valve 1 means that no medium can flow through the diaphragm spring valve 1.
  • Figure 3 shows the diaphragm spring valve 1 according to the first embodiment of the present invention in an unassembled state. Accordingly, the diaphragm spring valve 1 according to the first embodiment of the present invention in an unassembled state. Accordingly, the diaphragm spring valve 1 according to the first embodiment of the present invention in an unassembled state. Accordingly, the diaphragm spring valve 1 according to the first embodiment of the present invention in an unassembled state. Accordingly, the
  • Flat diaphragm spring 3 with flat, not pre-formed spring arms 32 are used ( Figure 4).
  • a diaphragm spring 3 a diaphragm spring is to be understood that the inner sealing member 30 and the outer support member 31 are in mechanically relieved state prior to installation of the flat diaphragm spring 3 in the diaphragm spring valve 1 and the valve carrier 2 in a common plane E.
  • the flat diaphragm spring 3 is mechanically deformed in a direction R perpendicular to the plane E so far that the spring arms are uniformly loaded beyond their elastic limit (FIG. 5). This leaves after the
  • Valve carrier 2 the plastically deformed spring arms 42 are flattened ( Figure 1). Accordingly, in the closed state of the diaphragm spring valve 1 the inner seal member 30 and the outer support member 31 in a common plane E3.
  • the spring arms 42 exert in the assembled or in the closed state of the diaphragm spring valve 1, a bias, which is characterized by the arrow F in Figure 1, on the inner sealing member 30 to the
  • Diaphragm spring valve 1 according to a second preferred embodiment of the present invention described in detail.
  • the second embodiment of the diaphragm spring valve 1 according to the invention differs in principle from the first embodiment in that the bias, which is exerted on the inner sealing member 30, formed by the design of the valve carrier 2.
  • the valve carrier 2 has a cylindrical passage opening 20, a first surface 21 and a second surface 22, the first surface 21 and the second surface 22 being formed by the presence of a projection 23. Furthermore, the first surface 21 and the second surface 22 are not in a common plane but in two
  • the diaphragm spring is in the form of a flat diaphragm spring 3 of Figure 5, which is also seen in Figure 8, i. without plastically deformed spring arms.
  • FIG. 8 shows the diaphragm spring valve 1 according to the second exemplary embodiment of the present invention in an unassembled state, that is to say prior to installation of the flat membrane spring 3 in the diaphragm spring valve 1 or on the valve carrier 2.
  • the inner sealing member 30 of the diaphragm spring valve 1 which is shown in Figure 7, the inner sealing member 30 of the
  • the fuel pump 5 which is only partially shown, is in the form of a
  • the fuel pump 5 has a piston 50 for conveying fuel, a solenoid 51 for actuating the piston 50, and a return element 52 for returning the piston 50 to an initial position. Further, the fuel pump 5, a first inventive diaphragm valve 53 as an inlet valve, a second
  • Diaphragm valve 54 according to the invention on and a delivery chamber 55. Both diaphragm valves each comprise a deformation spring.
  • the fuel pump 5 sucks fuel via the first invention
  • Diaphragm valve 53 inlet valve
  • the sucked fuel is then in a second direction B, the actuation of the piston 50, the
  • Embodiment the use of a deformation diaphragm spring 4 instead of a flat diaphragm spring 3 also possible.
  • the diaphragm spring valve 1 By the diaphragm spring valve 1 according to the invention, the above-mentioned disadvantages of the prior art can be eliminated.
  • the closing operation of the diaphragm valve 1 can be performed faster and the sealing the passage opening 20 are ensured, which is based on the applied bias on the inner sealing member 30 of the invention
  • Diaphragm spring is based in the closed valve state. Furthermore, the diaphragm spring valve 1 according to the invention may e.g. be used in dynamic systems, which is particularly important e.g. for fuel pumps used in vehicles.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Membranfederventil, welches einen Ventilträger (2) mit einer Durchgangsöffnung (20), eine Membranfeder (3; 4) mit einem inneren Abdichtteil (30), einem äußeren Abstützteil (31) und einer Vielzahl von Federarmen (32; 42), welche den inneren Abdichtteil (30) mit dem äußeren Abstützteil (31) verbinden, umfasst, wobei die Membranfeder (3; 4) am Ventilträger (2) angeordnet ist, und wobei der innere Abdichtteil (30) die Durchgangöffnung (20) des Ventilträgers verschließt oder freigibt, dadurch gekennzeichnet, dass im geschlossenen Zustand des Membranfederventils die Membranfeder (3; 4) eingerichtet ist, mittels der Vielzahl der Federarme (32; 42) eine Vorspannung auf den inneren Abdichtteil (30) auszuüben, um die Durchgangsöffnung (20) zu verschließen. Ferne betrifft die vorliegende Erfindung eine Membranfeder, welche als eine Deformations-Membranfeder mit plastisch verformten Federarmen (42) ausgebildet ist.

Description

Beschreibung Titel
Membranfederventil Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Membranfederventil, welches z.B. als Einlassventil in einer Kraftstoffpumpe benutzt werden kann, bzw. eine
Membranfeder, welche in ein Membranfederventil eingesetzt werden kann.
Eine derartige Membranfeder ist beispielsweise aus der GB 2478876B bekannt. Derartige Membranfederventile weisen eine Membranfeder und einen
Ventilträger mit einem Ventilsitz und einer Durchgangsöffnung auf. Die
Membranfeder weist einen inneren Abdichtteil, einen äußeren Abstützteil und eine Vielzahl von Federarmen auf, welche den inneren Abdichtteil mit dem äußeren Abstützteil verbindet, und ist am Ventilträger befestigt. Wenn Medium unter Druck an der Membranfeder anliegt, hebt die Membranfeder vom Ventilsitz ab und das Medium kann durch den freigegebenen Querschnitt der
Membranfeder strömen. In den Federarmen der Membranfeder baut sich entsprechend der Auslenkung eine Rückstellkraft auf, welche die Membranfeder in ihre Ausgangslage zurückbringen will. Sobald das durchströmende Medium nicht mehr unter Druck an der Membranfeder ansteht, schließt sich die
Membranfeder selbstständig durch die Rückstellkraft der Federarme. Sobald die Membranfeder wieder auf dem Ventilträger aufliegt, dichtet sie die
Durchgangsöffnung gegen zurückströmendes Medium ab. Allerdings kann zum einen die Dichtheit des Membranfederventils bezüglich Toleranzen und Ebenheit nicht sicher gewährleistet werden. Der Grund dafür ist, dass die Auslenkung der Membranfeder beim Beenden des Schließvorgangs immer kleiner wird und somit geht die Rückstellkraft bzw. die Schließkraft der Federarme gegen Null. Zum anderen kann die Rückstellung der Membranfeder beim Beenden des
Schließvorgangs durch die sich ständig reduzierende Rückstellkraft immer langsamer werden, wodurch der Schließvorgang länger dauern kann. Dies macht eine Anwendung der bekannten Membranfeder in dynamischen Systemen und/oder teilweise drucklosen Systemen sehr schwierig.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Membranfederventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist dem gegenüber den Vorteil auf, dass die Ventildynamik und die
Ventildichtheit des Membranfederventils verbessert werden können. Somit kann das erfindungsgemäße Membranfederventil zum Einsatz bei teilweise drucklosen Systemen kommen. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass das
Membranfederventil eine Membranfeder umfasst, welche eine Vorspannung im geschlossenen Zustand des Membranventils aufweist. Die Vorspannung kann entweder durch eine plastische Vorverformung der Membranfeder an sich vor dem Einbau in das Membranfederventil oder durch eine Verformung der
Membranfeder, die über die Form des Ventilträgers beim Einbau der
Membranfeder in das Membranfederventil erzeugt wird, entstehen. Hierbei umfasst das erfindungsgemäße Membranfederventil den Ventilträger mit einer Durchgangsöffnung, die Membranfeder mit einem inneren Abdichtteil, einem äußeren Abstützteil und einer Vielzahl von Federarmen, welche den inneren Abdichtteil mit dem äußeren Abstützteil verbinden, wobei die Membranfeder am
Ventilträger angeordnet ist, und wobei der innere Abdichtteil die
Durchgangöffnung des Ventilträgers verschließt oder freigibt. Im geschlossenen Zustand des Membranfederventils ist die Membranfeder eingerichtet, mittels der Vielzahl der Federarme eine Vorspannung auf den inneren Abdichtteil auszuüben, um die Durchgangsöffnung zu verschließen und so in allen
Betriebszuständen ein dynamisches, sicheres Schließen zu ermöglichen.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung. Vorzugsweise kann der Ventilträger eine erste Fläche und eine zweite Fläche aufweisen, welche in zwei unterschiedlichen zueinander parallelen Ebenen angeordnet sind, wobei im geschlossenen Zustand des Membranfederventils der innere Abdichtteil der Membranfeder auf der ersten Fläche angeordnet ist und der äußere Abstützteil auf der zweiten Fläche angeordnet ist. Somit kann eine Vorspannung auf den inneren Abdichtteil mittels der Federarme der
Membranfeder durch eine konstruktive Anpassung des Ventilträgers in einfacher Weise ausgeübt werden. Der Ventilträger kann z.B. einen Vorsprung aufweisen, wodurch die erste und zweite Fläche entstehen. Die erste Fläche, auf der der innere Abdichtteil angeordnet sein kann, kann auf dem Vorsprung ausgebildet sein. Die zweite Fläche entspricht dann der Fläche des Ventilträgers, welche den Vorsprung umgibt und auf welcher der äußere Abstützteil angeordnet sein kann. Ferner kann die Vorspannung direkt über die Höhe des Vorsprungs eingestellt werden.
Weiterbevorzugt kann die Membranfeder eine Flachmembranfeder sein. Als Flachmembranfeder ist eine Membranfeder zu verstehen, deren innerer Abdichtteil und äußerer Abstützteil im entlasteten Zustand vor dem Einbau der
Membranfeder in das Membranfederventil bzw. an den Ventilträger in einer gemeinsamen Ebene liegen. Somit kann in schneller und einfacher Weise eine Vorspannung direkt beim Einbau der Membranfeder in das Membranfederventil sichergestellt werden. Dadurch können weiter Schritte zur Erzeugung der Vorspannung vermieden werden.
Alternativ kann vorzugsweise die Membranfeder eine Deformations- Membranfeder mit plastisch verformten Federarmen sein. Als Deformations- Membranfeder ist eine Membranfeder zu verstehen, deren innerer Abdichtteil und deren äußerer Abstützteil im entlasteten Zustand vor dem Einbau der
Membranfeder in das Membranfederventil bzw. an den Ventilträger nicht in einer gemeinsamen Ebene liegen. Zur Herstellung einer Deformations-Membranfeder kann z.B. eine Flachmembranfeder mechanisch so weit geöffnet werden, dass die Federarme über ihre Elastizitätsgrenze hinaus belastet werden, wobei beim Entspannen eine plastische Verformung übrig bleibt. Durch die Benutzung einer
Deformations-Membranfeder kann je nach Anwendung die Vorspannung der Membranfeder so eingestellt werden, dass auch größere Vorspannungen z.B. in sehr dynamischen Systemen ohne Vorsehen eines Vorsprungs am Ventilträger möglich sind. Dies kann zu einem kompakten Aufbau des Membranfederventils führen.
Weiter bevorzugt können der innere Abdichtteil und der äußere Abstützteil im geschlossenen Zustand des Membranfederventils in einer gemeinsamen Ebene des Ventilträgers liegen, was zur Erzeugung einer Vorspannung der
Deformations-Membranfeder im Falle eines flachen Ventilträgers führt. Gemäß einer noch weiteren alternativen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vorzugsweise eine minimale Breite eines Federarmes kleiner als ein minimaler Abstand zwischen dem Federarm und dem inneren Abdichtteil und kleiner als ein minimaler Abstand zwischen dem Federarm und dem äußeren Abstützteil sein. Somit kann ein großer Freigabequerschnitt für das zu fördernde Medium gewährleistet werden. Dies ist besonders wichtig bei Systemen mit relativ kleinem Druck, wobei der Abdichtteil vom Ventilträger bzw. Ventilsitz nur teilweise abheben kann. Somit kann trotz der unvollständigen Öffnung des Membranfederventils eine ausreichende Strömung des zu fördernden Mediums sichergestellt werden.
Ferner bevorzugt weisen die Federarme keine Überlappungsbereiche in Umfangsrichtung zueinander auf. Dadurch kann zum einen ein größerer Freigabequerschnitt für das zu fördernde Medium gewährleistet werden. Zum anderen kann die Strömung des zu fördernden Mediums erleichtert werden, wobei die Druckverluste verringert werden können.
Vorzugsweise kann die Durchgangsöffnung zylindrisch oder abgestuft sein. Je nach Anwendung kann somit die Strömung des zu fördernden Mediums vor der Membranfeder entsprechend angepasst werden.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Membranfeder mit den Merkmalen des Anspruchs 9. Hierbei ist die erfindungsgemäße Membranfeder eine
Deformations-Membranfeder mit plastisch verformten Federarmen. Durch die plastische Verformung der Federarme kann im geschlossenen Zustand des Membranfederventils eine Vorspannung der Federarme der Deformations- Membranfeder sichergestellt werden.
Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung eine Kraftstoffpumpe, umfassend ein Membranfederventil und/oder eine Membranfeder nach einem der vorherigen Ansprüche. Somit kann eine taktgenaue Funktion der Kraftstoffpumpe bzw. Förderung von Kraftstoff in einfacher und kostengünstiger weise ermöglicht werden und Förderverluste am Ventil reduziert werden.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Fahrzeug, umfassend ein
Membranfederventil und/oder eine Membranfeder und/oder eine Kraftstoffpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche. Somit kann eine ausfallsichere und taktgenaue Funktion eines Verbrennungsmotors des Fahrzeugs ermöglicht werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben, wobei gleiche bzw. funktional gleiche Teile jeweils mit dem gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. In der Zeichnung ist:
Figur 1 eine schematische, stark vereinfachte Schnittansicht eines
Membranfederventils im geschlossenen Zustand gemäß ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
Figur 2 eine Draufsicht des in Fig.1 gezeigten Membranfederventils,
Figur 3 eine schematische, stark vereinfachte Schnittansicht des in Fig.
1 gezeigten Membranfederventils im nicht zusammengebauten Zustand, wobei die Membranfeder eine Deformations- Membranfeder ist,
Figur 4 eine perspektivische Ansicht einer Flachmembranfeder zur
Darstellung des Herstellverfahrens einer Deformations- Membranfeder,
Figur 5 eine Seitenansicht einer über ihre Elastizitätsgrenze hinaus ausgedehnten Flachmembranfeder zur Darstellung des
Herstellverfahrens einer Deformations-Membranfeder,
Figur 6 eine Seitenansicht einer Deformations-Membranfeder,
Figur 7 eine schematische, stark vereinfachte Schnittansicht eines
Membranfederventils im geschlossenen Zustand gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
Figur 8 eine schematische, stark vereinfachte Schnittansicht des in Fig.
7 gezeigten Membranfederventils im nicht zusammengebauten Zustand, wobei die Membranfeder eine Flachmembranfeder ist, und
Figur 9 eine Schnittansicht eines Teils einer Kraftstoffpumpe, welche zwei erfindungsgemäße Membranfederventile aufweist.
Ausführungsformen der Erfindung
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 6 ein
Membranfederventil 1 gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben.
Wie aus den Figuren 1 und 2 ersichtlich ist, umfasst das erfindungsgemäße Membranfederventil 1 einen Ventilträger 2 mit einer abgestuften
Durchgangsöffnung 20 und eine Membranfeder in der Form einer Deformations- Membranfeder 4, welche einen inneren, kreisförmigen Abdichtteil 30, einen äußeren, ringförmigen Abstützteil 31 mit einem Außendurchmesser D1 und drei Federarme 42 aufweist.
Als Deformations-Membranfeder 4 ist eine Membranfeder zu verstehen, deren innerer Abdichtteil 30 und deren äußerer Abstützteil 31 in mechanisch
entlastetem Zustand vor dem Einbau der Deformations-Membranfeder 4 in das Membranfederventil 1 bzw. an den Ventilträger 2 parallel zueinander und voneinander beabstandet sind, wobei die Federarme 42 plastisch verformt sind. Dies ist aus den Figuren 3 und 6 ersichtlich.
Die Federarme 42 verbinden den inneren Abdichtteil 30 mit dem äußeren Abstützteil 31 , wobei die Federarme 42 im Wesentlichen bogenförmig in
Umfangsrichtung verlaufen. Ferner sind die drei Federarme 42 gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilt, nämlich in einem Winkel α von 120° zueinander angeordnet, so dass die Federarme 42 keine Überlappungsbereiche in
Umfangsrichtung zueinander aufweisen (Figur 2).
Ferner sind die Federarme 42 so ausgebildet, dass eine minimale Breite eines Federarmes 42 kleiner als ein minimaler Abstand zwischen dem Federarm 42 und dem äußeren Abstützteil 31 und kleiner als ein minimaler Abstand zwischen dem Federarm 42 und dem inneren Abdichtteil 30 ist. Weiterhin ist der Ventilträger 2, auf dem die Deformations-Membranfeder 4 angeordnet ist, zylindrisch ausgebildet und weist einen Durchmesser D2 auf, welcher ein bisschen größer als der Durchmesser D1 des äußeren Abstützteils 31 ist.
Es sei angemerkt, dass die Figuren 1 und 2 das erfindungsgemäße
Membranfederventil 1 im zusammengebauten, geschlossenen Zustand zeigen. Der geschlossene Zustand des Membranfederventils 1 bedeutet, dass kein Medium durch das Membranfederventil 1 strömen kann.
Im Gegensatz zu den Figuren 1 und 2 zeigt die Figur 3 das Membranfederventil 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in einem nicht zusammengebauten Zustand. Dementsprechend befindet sich die
Deformations-Membranfeder 4 bzw. die Federarme 42 in einem mechanisch entlasteten Zustand, so dass der äußere Abstützteil 31 und der innere Abdichtteil 30 nicht in einer gemeinsamen Ebene liegen.
Um die Deformations-Membranfeder 4 herzustellen, kann z.B. eine
Flachmembranfeder 3 mit flachen, nicht vorverformten Federarmen 32 benutzt werden (Figur 4). Insbesondere ist als Flachmembranfeder 3 eine Membranfeder zu verstehen, dass deren innere Abdichtteil 30 und deren äußere Abstützteil 31 in mechanisch entlastetem Zustand vor dem Einbau der Flachmembranfeder 3 in das Membranfederventil 1 bzw. an den Ventilträger 2 in einer gemeinsamen Ebene E liegen.
Die Flachmembranfeder 3 wird mechanisch in einer zur Ebene E senkrechten Richtung R so weit verformt, dass die Federarme über ihre Elastizitätsgrenze hinaus gleichmäßig belastet werden (Figur 5). Dadurch bleibt nach der
Entfernung der Beanspruchung der Flachmembranfeder 3 eine plastische Verformung übrig. Somit entsteht die Deformations-Membranfeder 4, wobei die Federarme 42 plastisch verformt sind (Figur 6).
Durch das Anordnen der Deformations-Membranfeder 4 auf dem flachen
Ventilträger 2 sind die plastisch verformten Federarme 42 abgeflacht (Figur 1 ). Dementsprechend liegen im geschlossenen Zustand des Membranfederventils 1 der innere Abdichtteil 30 und der äußere Abstützteil 31 in einer gemeinsamen Ebene E3.
Somit üben die Federarme 42 im zusammengebauten bzw. im geschlossenen Zustand des Membranfederventils 1 eine Vorspannung, die durch den Pfeil F in Figur 1 gekennzeichnet ist, auf den inneren Abdichtteil 30 aus, um die
Durchgangsöffnung 20 zu verschließen. Aufgrund dieser Vorspannung kann der Schließvorgang des Membranfederventils 1 schneller durchgeführt und eine bessere Dichtheit der Durchgangsöffnung 20 sichergestellt werden.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Figuren 7 und 8 ein
Membranfederventil 1 gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben.
Das zweite Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Membranfederventils 1 unterscheidet sich grundsätzlich vom ersten Ausführungsbeispiel dadurch, dass die Vorspannung, welche auf den inneren Abdichtteil 30 ausgeübt wird, durch die Gestaltung des Ventilträgers 2 entsteht.
Wie aus Figuren 7 und 8 ersichtlich ist, weist der Ventilträger 2 eine zylindrische Durchgangsöffnung 20, eine erste Fläche 21 und eine zweite Fläche 22 auf, wobei die erste Fläche 21 und die zweite Fläche 22 durch das Vorhandensein eines Vorsprungs 23 entstehen. Weiterhin sind die erste Fläche 21 und die zweite Fläche 22 nicht in einer gemeinsamen Ebene, sondern in zwei
unterschiedlichen zueinander parallelen Ebenen E1 und E2 entsprechend angeordnet.
Hierbei ist die Membranfeder in der Form einer Flachmembranfeder 3 der Figur 5 ausgebildet, was auch in Figur 8 zu sehen ist, d.h. ohne plastisch deformierte Federarme.
Figur 8 zeigt das Membranfederventil 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in einem nicht zusammengebauten Zustand, das heißt vor dem Einbau der Flachmembranfeder 3 in das Membranfederventil 1 bzw. an den Ventilträger 2. Im zusammengebauten, geschlossenen Zustand des Membranfederventils 1 , welcher in Figur 7 gezeigt ist, ist der innere Abdichtteil 30 der
Flachmembranfeder 3 auf der ersten Fläche 21 des Ventilträgers angeordnet, wobei der äußere Abstützteil 31 auf der zweiten Fläche 22 angeordnet ist.
Dadurch sind die Federarme 32 derart verformt, dass die Federarme 32 eine Vorspannung, die durch den Pfeil F gekennzeichnet ist, auf den inneren
Abdichtteil 30 zum Verschließen der Durchgangsöffnung 20 ausüben.
Nachfolgend wird eine Anwendung des erfindungsgemäßen
Membranfederventils 1 in einer Kraftstoffpumpe 5 und die allgemeine Funktion der Kraftstoffpumpe 5 anhand der Figur 9 beschrieben.
Die Kraftstoffpumpe 5, die nur teilweise gezeigt ist, ist in der Form einer
Magnetkolbenpumpe ausgebildet. Dementsprechend weist die Kraftstoffpumpe 5 einen Kolben 50 zum Fördern von Kraftstoff, eine Magnetspule 51 zur Betätigung des Kolbens 50 und ein Rückstellelement 52 zur Rückstellung des Kolbens 50 in eine Ausgangsposition auf. Ferner weist die Kraftstoffpumpe 5 ein erstes erfindungsgemäßes Membranventil 53 als Einlassventil, ein zweites
erfindungsgemäßes Membranventil 54 auf und einen Förderraum 55 auf. Beide Membranventile umfassen jeweils eine Deformationsfeder.
Die Kraftstoffpumpe 5 saugt Kraftstoff über das erste erfindungsgemäße
Membranventil 53 (Einlassventil) durch die Betätigung des Kolbens 50 in eine erste Richtung A in den Förderraum 55 an. Der angesaugte Kraftstoff wird dann durch die Betätigung des Kolbens 50 in eine zweite Richtung B, die
entgegengesetzt zur ersten Richtung A ist, im Förderraum 55 unter Druck gesetzt und aus dem zweiten Membranventil 54 (Auslassventil) weiter gefördert.
Es sei angemerkt, dass die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele dem Verständnis der vorliegenden Erfindung dienen und insofern nicht als
einschränkend angesehen werden sollten. So ist z.B. beim zweiten
Ausführungsbeispiel die Benutzung einer Deformations-Membranfeder 4 anstatt einer Flachmembranfeder 3 ebenso möglich.
Durch das erfindungsgemäße Membranfederventil 1 können die oben erwähnten Nachteile des Stands der Technik eliminiert werden. Insbesondere kann der Schließvorgang des Membranventils 1 schneller durchgeführt und das Abdichten der Durchgangsöffnung 20 sichergestellt werden, was auf der ausgeübten Vorspannung auf den inneren Abdichtteil 30 der erfindungsgemäßen
Membranfeder im geschlossenen Ventilzustand beruht. Weiterhin kann das erfindungsgemäße Membranfederventil 1 z.B. in dynamischen Systemen Einsatz finden, was besonders wichtig z.B. bei Kraftstoffpumpen, die in Fahrzeugen benutzt werden, ist.

Claims

Ansprüche
1 . Membranfederventil, umfassend:
- einen Ventilträger (2) mit einer Durchgangsöffnung (20),
- eine Membranfeder (3; 4) mit einem inneren Abdichtteil (30) , einem äußeren Abstützteil (31 ) und einer Vielzahl von Federarmen (32; 42), welche den inneren Abdichtteil (30) mit dem äußeren Abstützteil (31 ) verbinden,
- wobei die Membranfeder (3; 4) am Ventilträger (2) angeordnet ist, und
- wobei der innere Abdichtteil (30) die Durchgangöffnung (20) des
Ventilträgers (2) verschließt oder freigibt,
- dadurch gekennzeichnet, dass
- im geschlossenen Zustand des Membranfederventils die Membranfeder (3; 4) eingerichtet ist, mittels der Vielzahl der Federarme (32; 42) eine Vorspannung auf den inneren Abdichtteil (30) auszuüben, um die Durchgangsöffnung (20) zu verschließen.
2. Membranfederventil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilträger (2) eine erste Fläche (21 ) und eine zweite Fläche (22) aufweist, welche in zwei unterschiedlichen zueinander parallelen Ebenen (E1 , E2) angeordnet sind, wobei im geschlossenen Zustand des Membranfederventils der innere Abdichtteil (30) der Membranfeder (3; 4) in der ersten Fläche (21 ) angeordnet ist und der äußere Abstützteil (31 ) in der zweiten Fläche (22) angeordnet ist.
Membranfederventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass di Membranfeder eine Flachmembranfeder
(3) ist.
4. Membranfederventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Membranfeder eine Deformations-Membranfeder (4) mit plastisch verformten Federarmen (42) ist.
5. Membranfederventil nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass im geschlossenen Zustand des Membranfederventils der innere Abdichtteil (30) und der äußere Abstützteil (31 ) in einer gemeinsamen Ebene (E3) des Ventilträgers liegen.
Membranfederventil nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine minimale Breite eines Federarmes (32; 42) kleiner als ein minimaler Abstand zwischen dem Federarm (32; 42) und dem inneren Abdichtteil und kleiner als ein minimaler Abstand zwischen dem Federarm (32; 42) und dem äußeren Abstützteil (31 ) ist.
Membranfederventil nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federarme (32; 42) keine Überlappungsbereiche in Umfangsrichtung zueinander aufweisen.
Membranfederventil nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsöffnung (20) zylindrisch oder abgestuft ist.
Membranfeder, dadurch gekennzeichnet, dass die Membranfeder eine Deformations-Membranfeder (4) mit plastisch verformten Federarmen (42) ist.
Kraftstoffpumpe, umfassend ein Membranfederventil (1 ) oder eine
Membranfeder (3; 4) nach einem der vorherigen Ansprüche.
Fahrzeug, umfassend ein Membranfederventil (1 ) und/oder eine
Membranfeder (3; 4) und/oder eine Kraftstoffpumpe (5) nach einem der vorherigen Ansprüche.
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