DE102008047386A1

DE102008047386A1 - Device for controlling fluid flow of fluid supply line in fluid discharge line, has closing body, which is closed in closed position of fluid flow of fluid supply line in fluid discharge

Info

Publication number: DE102008047386A1
Application number: DE200810047386
Authority: DE
Inventors: Ümit Dilalan
Original assignee: Continental Mechanical Components Germany GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies Roding GmbH
Priority date: 2008-09-16
Filing date: 2008-09-16
Publication date: 2010-04-15

Abstract

The device (100) has closing body (103), which is closed in closed position of a fluid flow of fluid supply line (101) in fluid discharge line (102). A line element (104) surrounds fluid discharge line. One end of spring element (105) is coupled to the closing body and other end of the spring element is coupled to line element, so that the closing body is pre-stressed in the closed position.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung eines Fluidflusses von einer Fluidzuleitung in eine Fluidableitung.The The invention relates to a device for controlling a fluid flow from a fluid supply line into a fluid discharge line.

Ventile können Federn aufweisen, die einen Ventilschließkörper an einen Anschlag drücken. Der Ventilschließkörper wird gegen die Federkraft aus einer Schließposition ausgelenkt und öffnet so das Ventil. Durch die Federkraft wird das Ventil wieder geschlossen. Problematisch ist dabei, dass der Ventilschließkörper an den Ventilsitz zu stark anprellen kann und es dadurch zu Beschädigungen kommen kann.valves can Have springs that press a valve closing body to a stop. The valve closing body is deflected against the spring force from a closed position and opens so the valve. The spring force closes the valve again. The problem is that the valve closing body to the valve seat too strong can bounce and it can cause damage.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Steuerung eines Fluidflusses anzugeben, die funktionssicher arbeitet.It It is an object of the invention to provide a device for controlling a Specify fluid flow, which works reliable.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.These Task is solved by a device having the features of claim 1.

Eine Vorrichtung zur Steuerung eines Fluidflusses von einer Fluidzuleitung bzw. einen Fluidzufuhrkanal in eine Fluidableitung bzw. einen Fluidzufuhrkanal umfasst einen Schließkörper, der in einer Schließposition einen Fluidfluss von der Fluidzuleitung in die Fluidableitung abschließt. Wenn ein Druck des Fluids in der Fluidzuleitung größer ist als ein weiterer Druck des Fluids in der Fluidableitung gibt der Schließkörper den Fluidfluss frei. Die Vorrichtung umfasst ein Leitungselement, das die Fluidableitung bzw. den Fluidzufurhkanal umgibt. Ein Federelement ist mit einem Ende mit dem Schließkörper und mit einem weiteren Ende mit dem Leitungselement gekoppelt. Der Schließkörper ist in der Schließposi tion vorgespannt. Das Verhältnis der Kraft des Federelements auf den Schließkörper zur Kompression der Schraubfeder ändert sich in Abhängigkeit von der Kompression.A Device for controlling a fluid flow from a fluid supply line or a fluid supply channel in a fluid discharge or a fluid supply channel includes a closing body, the in a closed position closing a fluid flow from the fluid supply line into the fluid discharge line. If a pressure of the fluid in the fluid supply line is greater than a further pressure of the fluid in the fluid discharge, the closing body releases the fluid flow. The Device comprises a conduit element, the fluid discharge or surrounds the fluid supply channel. A spring element is with one end with the closing body and coupled with another end to the conduit element. The closing body is in the Schließposi tion biased. The relationship the force of the spring element on the closing body for compression of the helical spring changes dependent on from the compression.

Durch die variable Zunahme der Kraft, die das Federelement auf den Schließkörper ausübt, kann der Schließkörper mit einer relativ geringen Kraft gegen einen Ventilsitz angedrückt werden und das Ventil schließt durch die größer werdende Zunahme der Kraft trotzdem relativ schnell. Prellungen am Ventilsitz und Beschädigungen durch ein zu starkes Andrücken des Schließkörpers an den Ventilsitz können dadurch vermieden werden.By the variable increase of the force exerted by the spring element on the closing body can the closing body with a relatively small force are pressed against a valve seat and the valve closes through the growing Increase in power nevertheless relatively fast. Bruises on the valve seat and damage by pressing too hard of the closing body the valve seat can be avoided.

In einer Ausführungsform vergrößert sich das Verhältnis der Kraft des Federelements auf den Schließkörper zur Kompression der Schraubfeder in Abhängigkeit der Kompression. Dadurch kann ein hoher Wirkungsgrad des Ventils erreicht werden und Beschädigungen durch ein Anprellen des Schließkörpers vermieden werden.In an embodiment this increases relationship the force of the spring element on the closing body for compression of the helical spring dependent on the compression. This allows a high efficiency of the valve be achieved and damage avoided by a bouncing of the closing body become.

Der Schließkörper kann von dem Federelement in die Schließposition bewegt werden, wenn der Druck in der Fluidableitung größer oder gleich dem Druck in der Fluidzuleitung ist. So wird ein Rückfließen von Fluid aus der Fluidableitung in die Fluidzuleitung möglichst wirksam vermieden.Of the Closing body can be moved by the spring element in the closed position, if the pressure in the fluid discharge is greater than or equal to the pressure in the fluid supply line is. Thus, a backflow of fluid from the fluid drainage in the fluid supply as possible effectively avoided.

Das Federelement umfasst in einer Ausführungsform eine Schraubfeder, bei der sich das Verhältnis der Kraft der Schraubfeder auf den Schließkörper zur Kompression der Schraubfeder ändert. Die Schraubfeder kann eine progressive Federkennlinie aufweisen. So ist ein hoher Wirkungsgrad gegeben und das Risiko einer Beschädigung der Vorrichtung kann verringert werden. Die Vorrichtung kann Teil eines Einspritzsystems einer Brennkraftmaschine sein, um einen Fluss des Fluids aus einem Druckspeicher, der mit der Fluidableitung hydraulisch gekoppelt ist, in die Fluidzuleitung zu vermeiden.The Spring element comprises in one embodiment a helical spring, at the ratio the force of the coil spring on the closing body for compression of the coil spring changes. The Bolt spring can have a progressive spring characteristic. So is given a high efficiency and the risk of damaging the Device can be reduced. The device can be part of a Injection system of an internal combustion engine to a flow of fluid from a pressure accumulator, which hydraulically with the fluid drainage coupled to avoid in the fluid supply line.

Weitere Merkmale, Vorteile und Weiterbildungen ergeben sich aus den nachfolgenden in Verbindung mit den 1 und 2 erläuterten Beispielen.Other features, advantages and developments will become apparent from the following in connection with the 1 and 2 explained examples.

Es zeigen:It demonstrate:

1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Steuerung eines Fluidflusses, 1 a schematic representation of a device for controlling a fluid flow,

2 ein Diagramm einer Federkennlinie eines Federelements einer Vorrichtung zur Steuerung eines Fluidflusses. 2 a diagram of a spring characteristic of a spring element of a device for controlling a fluid flow.

1 zeigt eine Vorrichtung 100. Ein Leitungselement 107 umgibt eine Fluidzuleitung bzw. eine Fluidzufuhrkanal 101 zur Zuführung von Fluid. Ein weiteres Leitungselement 104 umgibt eine Fluidableitung bzw. einen Fluidzufuhrkanal 102 zur Ableitung von Fluid. Die Fluidableitung 102 ist stromabwärts der Fluidzuleitung 101 angeordnet. Das Leitungselement 107 weist einen Ventilsitz 106 auf, mit dem ein Schließkörper 103 in seiner Schließposition dicht gegenüber dem Fluid gekoppelt ist. Der Schließkörper 103 wird von einem Federelement 105, das mit einem Ende mit dem Schließkörper gekoppelt ist, in der Schließposition gegen den Ventilsitz 106 gedrückt. Das weitere Ende des Federelements 105 ist mit dem Leitungselement 104 gekoppelt bzw. steht mit diesem in Kontakt. 1 shows a device 100 , A conduit element 107 surrounds a fluid supply line or a fluid supply channel 101 for supplying fluid. Another conduit element 104 surrounds a fluid discharge or a fluid supply channel 102 for the discharge of fluid. The fluid discharge 102 is downstream of the fluid supply line 101 arranged. The pipe element 107 has a valve seat 106 on, with which a closing body 103 is coupled in its closed position close to the fluid. The closing body 103 is by a spring element 105 , which is coupled at one end to the closing body, in the closed position against the valve seat 106 pressed. The further end of the spring element 105 is with the conduit element 104 coupled or is in contact with this.

Der Schließkörper 103 ist hydraulisch zwischen der Fluidzuleitung 101 und der Fluidableitung 102 gekoppelt. Der Schließkörper 103 ist beweglich in der Vorrichtung angeord net. Der Schließkörper kann sich so bewegen, dass Fluid von der Fluidzuleitung 101 in die Fluidableitung 102 gelangen kann. Fluid aus der Fluidableitung 102 kann möglichst nicht in die Fluidzuleitung 101 gelangen. Der Schließkörper 103 ist eingerichtet, einen Fluidfluss von der Fluidableitung 102 in die Fluidzuleitung 103 zu verhindern.The closing body 103 is hydraulically between the fluid supply line 101 and the fluid discharge 102 coupled. The closing body 103 is movably in the device angeord net. The closing body can move so that fluid from the fluid supply line 101 in the fluid discharge 102 can get. Fluid from the fluid discharge 102 can not possibly into the fluid supply line 101 reach. The closing body 103 is configured to fluid flow of the Flu idableitung 102 into the fluid supply line 103 to prevent.

Ist der Druck des Fluids in der Fluidableitung 102 größer als der Druck des Fluids in der Fluidzuleitung 101, wird der Schließkörper 103 an den Ventilsitz 106 gedrückt und so der Fluidfluss abgeschlossen. Ist der Druck in der Fluidzuleitung 101 größer als der Druck in der Fluidableitung 102 wird der Fluidfluss freigegeben. Dazu wird der Schließkörper 103 gegen die Kraft des Federelements 105 von dem Druck, den das Fluid aus der Fluidzuleitung 101 auf den Schließkörper 103 ausübt, aus seiner Schließposition bewegt. Sobald der Druck in der Fluidzuleitung 101 kleiner oder gleich dem Druck in der Fluidableitung 102 ist, soll der Schließkörper möglichst schnell in die Schließposition zurückbewegt werden. Um eine Beschädigung des Schließkörpers 103 oder des Leitungselements 107 beziehungsweise des Ventilsitzes 106 zu vermeiden, soll der Schließkörper mit einer möglichst geringen Kraft an den Ventilsitz angepresst werden. Dazu weist das Federelement 105 eine progressive Federkennlinie auf. Das Federelement umfasst eine Schraubfeder.Is the pressure of the fluid in the fluid drain 102 greater than the pressure of the fluid in the fluid supply line 101 , becomes the closing body 103 to the valve seat 106 pressed and so the fluid flow completed. Is the pressure in the fluid supply line 101 greater than the pressure in the fluid drain 102 the fluid flow is released. This is the closing body 103 against the force of the spring element 105 from the pressure that the fluid from the fluid supply line 101 on the closing body 103 exercises, moved from its closed position. As soon as the pressure in the fluid supply line 101 less than or equal to the pressure in the fluid drain 102 is, the closing body should be moved back into the closed position as quickly as possible. To damage the closing body 103 or the conduit element 107 or the valve seat 106 To avoid, the closing body should be pressed with the lowest possible force to the valve seat. For this purpose, the spring element 105 a progressive spring characteristic. The spring element comprises a helical spring.

Dadurch, dass sich bei dem Federelement 105 das Verhältnis der Kraft auf den Schließkörper zur Kompression der Schraubfeder ändert, schließt das Ventil vergleichsweise schnell und hat einen relativ guten Wirkungsgrad. Der Schließkörper wird mit einer vergleichsweisen geringen Kraft an den Ventilsitz angedrückt und so das Risiko einer Beschädigung des Ventilsitzes oder des Schließkörpers verringert. Insbesondere können durch die relativ geringe Federkraft, mit der der Schließkörper an den Ventilsitz gedrückt wird, Fertigungstoleranzen möglichst gut ausgeglichen werden. Fertigungsbedingte Schwankungen beispielsweise der Kraft des Federelements 105 oder der Maße der Leitungselemente 104 und/oder 107 oder des Schließkörpers wirken sich durch die relativ kleine Federkraft bei geringer Auslenkung möglichst nicht auf den Betrieb der Vorrichtung aus. Schwankungen der äußeren Abmessungen der Bauelemente, die die Vorspannung des Federelements beeinflussen oder die die Einbaulänge der Feder beeinflussen, wirken sich relativ wenig auf die Funktion und den Betrieb der Vorrichtung aus. Dies ist insbesondere unter Berücksichtigung des relativ kleinen zu Verfügung stehenden Bauraums in der Vorrichtung von Vorteil. In einer Anordnung, in der zwei oder mehr Vorrichtungen 100 angeordnet sind, ist der Öffnungsdruck, der jeweils nötig ist, um den Schließkörper aus seiner Schließposition zu bewegen, relativ klein in Bezug auf den in Betrieb vorherrschenden Druck. Dadurch weisen die Anordnungen einen in etwa gleichen Öffnungsdruck auf.Due to the fact that in the spring element 105 the ratio of the force on the closing body to the compression of the coil spring changes, the valve closes relatively quickly and has a relatively good efficiency. The closing body is pressed against the valve seat with a comparatively small force and thus reduces the risk of damaging the valve seat or the closing body. In particular, manufacturing tolerances can be compensated as well as possible by the relatively low spring force with which the closing body is pressed against the valve seat. Production-related fluctuations, for example, the force of the spring element 105 or the dimensions of the pipe elements 104 and or 107 or the closing body act as possible by the relatively small spring force at low deflection not on the operation of the device. Fluctuations in the external dimensions of the components, which affect the bias of the spring element or affect the installation length of the spring, have relatively little effect on the function and operation of the device. This is particularly in consideration of the relatively small available space in the device advantage. In an arrangement in which two or more devices 100 are arranged, the opening pressure, which is necessary in each case to move the closing body from its closed position, relatively small in relation to the prevailing operating pressure. As a result, the arrangements have an approximately equal opening pressure.

Die Fluidzuleitung ist in einer Ausführungsform mit einer Hochdruckpumpe eines Einspritzsystems einer Brennkraftmaschine gekoppelt, beispielsweise in einem Common Rail System. Die Pumpe fördert das Fluid, beispielsweise Benzin oder Diesel oder einen anderen Treibstoff, über die Fluidzuleitung und die Fluidableitung in einen Druckspeicher, den so genannten Common Rail, der mit der Fluidableitung 102 gekoppelt ist. Durch die vergleichsweise geringe Kraft, mit der der Schließkörper in der Schließposition an den Ventilsitz gedrückt wird, ist eine geringe Druckdifferenz zwischen Fluidzuleitung 101 und Fluidableitung 102 realisierbar.The fluid supply line is coupled in one embodiment with a high pressure pump of an injection system of an internal combustion engine, for example in a common rail system. The pump delivers the fluid, such as gasoline or diesel or other fuel, via the fluid supply line and the fluid discharge into a pressure accumulator, the so-called common rail, with the fluid drainage 102 is coupled. Due to the comparatively low force with which the closing body is pressed in the closed position to the valve seat, there is a small pressure difference between the fluid supply line 101 and fluid drainage 102 realizable.

Sobald die Pumpe einen höheren Druck bereitstellt, als in dem Drucktank beziehungsweise der Fluidableitung 102 vorherrscht, gibt die Vorrichtung 100 den Fluidfluss von der Pumpe über die Fluidzuleitung 101 und die Fluidableitung 102 in den Druckspeicher frei. Dadurch, dass die Zunahme der Kraft, die das Federelement auf den Schließkörper ausübt, mit einer Zunahme der Kompression des Federelements 105 vergrößert, kann das Federelement eine vergleichsweise große Kraft auf den Schließkörper ausüben, wenn der Schließkörper aus der Schließposition bewegt ist. Durch die relativ große Kraft, mit der das Federelement bei größerer Auslenkung des Schließkörpers gegen den Schließkörper drückt, schließt das Ventil relativ schnell. Dadurch ist der Druckverlust, durch ein Zurückfließen von Fluid aus der Fluidableitung 102 in die Fluidzuleitung 101 möglichst gering.Once the pump provides a higher pressure than in the pressure tank or the fluid discharge 102 prevails, gives the device 100 the fluid flow from the pump via the fluid supply line 101 and the fluid discharge 102 free in the accumulator. Characterized in that the increase in the force exerted by the spring element on the closing body, with an increase in the compression of the spring element 105 increases, the spring element can exert a comparatively large force on the closing body when the closing body is moved from the closed position. Due to the relatively large force with which the spring element presses against the closing body with greater deflection of the closing body, the valve closes relatively quickly. This is the pressure loss, by a backflow of fluid from the fluid drainage 102 into the fluid supply line 101 as low as possible.

2 zeigt ein Beispiel einer Federkennlinie eines Federelements einer Vorrichtung. Eine Kraft F, die das Federelement auf den Schließkörper ausübt, ist gegenüber einer Kompression S des Federelements aufgetragen. 2 shows an example of a spring characteristic of a spring element of a device. A force F, which exerts the spring element on the closing body, is applied against a compression S of the spring element.

Das Verhältnis der Kraft F zur Auslenkung S vergrößert sich. Bei einer Auslenkung S1 hat die Kraft F des Federelements bis zu einer Kraft F1 zugenommen. Bei einer weiteren Kompression des Federelements um die gleiche Distanz bis zu S2 hat die Kraft stärker zugenommen bis zur Kraft F2. Bei einer Kompression aus einer Ruheposition bis S1 und bei einer Kompression von S1 bis S2 wird das Federelement um die gleiche Distanz zusammengedrückt. Die Änderung der Kraft von der Ruheposition bis zu F1 ist jedoch kleiner als die Änderung der Kraft von F1 zu F2. In einem Bereich um die Auslenkung S2, in der das Ventil geöffnet ist, übt das Federelement eine hohe Kraft auf den Schließkörper aus und das Ventil hat dadurch eine relativ kurze Schließzeit. In einem Bereich um die Auslenkung S1 übt das Federelement eine vergleichsweise geringe Kraft auf den Schließkörper aus, wodurch Prellungen am Ventilsitz vermieden werden können. Durch die progressive Kennlinie weist das Ventil eine lange Lebensdauer und einen hohen Wirkungsgrad auf.The relationship the force F to the deflection S increases. At a deflection S1 has increased the force F of the spring element up to a force F1. Upon further compression of the spring element by the same Distance up to S2, the force has increased more to the force F2. Compression from a rest position to S1 and at a Compression from S1 to S2 will make the spring element the same distance pressed together. The change however, the force from the rest position to F1 is less than the change the power of F1 to F2. In an area around the deflection S2, in which opens the valve is, practices the spring element has a high force on the closing body and the valve has thereby a relatively short closing time. In an area around the deflection S1 exercises the spring element a comparatively small force on the closing body, whereby bruises on the valve seat can be avoided. By the progressive characteristic gives the valve a long service life and high efficiency.

100100: Vorrichtungcontraption
101101: Fluidzuleitungfluid supply line
102102: Fluidableitungfluid discharge
103103: Schließkörperclosing body
104104: Leitungselementline element
105105: Federelementspring element
106106: Ventilsitzvalve seat
107107: Leitungselementline element
FF: Kraftforce
SS: Auslenkungdeflection

Claims

Device for controlling a fluid flow from a fluid supply line ( 101 ) in a fluid discharge ( 102 ), comprising: - a closing body ( 103 ), which in a closed position, a fluid flow from the fluid supply line ( 101 ) in the fluid discharge ( 102 ) and releases the fluid flow when a pressure of the fluid in the fluid supply line ( 101 ) is greater than a further pressure of the fluid in the fluid discharge ( 103 ), - a conduit element ( 104 ), the fluid drainage ( 102 ), - a spring element ( 105 ), which with one end with the closing body ( 103 ) and with another end with the line element ( 104 ) is coupled, so that the closing body ( 103 ) is biased in the closed position, and in which the ratio of the force of the spring element ( 105 ) on the closing body ( 103 ) for compression of the coil spring depending on the compression changes.

Apparatus according to claim 1, wherein the ratio of the force of the spring element ( 105 ) on the closing body ( 103 ) to compress the helical spring in response to the compression increases.

Device according to Claim 1 or 2, in which, when the pressure in the fluid outlet ( 102 ) greater than or equal to the pressure in the fluid supply line ( 101 ), the closing body ( 103 ) of the spring element ( 105 ) is moved to the closed position.

Device according to one of claims 1 to 3, wherein the spring element ( 105 ) comprises a helical spring, in which the ratio of the force of the helical spring on the closing body ( 103 ) for compression of the coil spring depending on the compression changes.

Apparatus according to claim 4, wherein the helical spring has a progressive spring characteristic.

Device according to one of claims 1 to 5, which is a part of an injection system of an internal combustion engine, in order to control a flow of the fluid from a pressure accumulator, which is connected to the fluid outlet ( 102 ) is hydraulically coupled into the fluid supply line ( 101 ) to avoid.