DE202008001458U1

DE202008001458U1 - Hochdruckventilanordnung

Info

Publication number: DE202008001458U1
Application number: DE200820001458
Authority: DE
Original assignee: Paul Hammelmann Maschinenfabrik GmbH; Hammelmann Maschinenfabrik GmbH
Current assignee: Paul Hammelmann Maschinenfabrik GmbH; Hammelmann Maschinenfabrik GmbH
Priority date: 2008-02-01
Filing date: 2008-02-01
Publication date: 2008-03-27
Anticipated expiration: 2018-02-02
Also published as: EP2085613A3; EP2085613A2; ES2689916T3; PL2085613T3; EP2085613B1; DK2085613T3; US20090194717A1; US8240634B2

Abstract

Hochdruckventilanordnung, mit einem in einen Flansch (2) ragenden und diesem gegenüber mittels einer statischen Ringdichtung (7) abgedichteten Ventilkörper (6), der an einer Seite mit einem Schließkörper (8) ein Saugventil und an seiner gegenüberliegenden Seite mit einem Stößel (13) ein Druckventil bildet, die durch einen Kanal (10) in Verbindung stehen, wobei der Schließkörper (8) und der Stößel (13) federbelastet axial verschiebbar gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (10) druckseitig in eine im Ventilkörper (6) vorgesehene Druckkammer (12) mündet, die sich in überwiegendem Maße in axialer Richtung des Stößels (13) oberhalb der Unterkante der Ringdichtung (7) erstreckt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Hochdruckventilanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Derartige Hochdruckventilanordnungen kommen in Hochdruckpumpen zum Einsatz, mittels derer ein fluides Medium auf einen Druck von beispielsweise 4000 bar und höher gebracht wird.
Dabei weist das Druckventil einen axial verschiebbaren, federbelasteten Stößel auf, der stirnseitig eine Dichtfläche bildet, die an einer zugeordneten Stirnseite des Ventilkörpers im Dichtungsfall anliegt und so den Kanal bei einem Ansaugvorgang dichtend verschließt.
Das Saugventil ist mit einem federbelasteten, plattenförmigen Schließkörpers versehen, der an der anderen Stirnseite des Ventilkörpers anliegt, wenn durch einen Kolben das fluide Medium unter Druck gesetzt und durch den Kanal gepresst wird, wobei dann durch den Schließkörper ein saugseitiger Einlass dichtend verschlossen wird.
Allerdings hat sich gezeigt, dass aufgrund des sehr hohen Mediumdrucks eine erhebliche mechanische Beanspruchung der relevanten Bauteile gegeben ist, beispielsweise durch auftretende Zugspannungen, die insbesondere im Austrittsbereich des Kanals zu Kerbwirkungen führen, mit der Folge einer Reduzierung der Standzeit bzw. einer Beschränkung der Verwendbarkeit bei sehr hohen Drücken.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hochdruckventilanordnung der gattungsgemäßen Art so weiterzuentwickeln, dass mit geringem konstruktiven und fertigungstechnischen Aufwand deren Standzeit erhöht und die Verwendungsfähigkeit verbessert wird.
Diese Aufgabe wird durch eine Hochdruckventilanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Durch diese konstruktive Ausbildung, bei der der druckseitige Stößel in Dichtstellung in die Kammer ragt, in deren Bodenbereich der Kanal mündet, wird bei Öffnen des Druckventils durch axiales Verschieben des Stößels gegen die Federkraft in radialer Richtung ein Gleichgewicht des hydrostatischen Drucks hergestellt, wodurch, im Gegensatz zum beschriebenen Stand der Technik, keine Zugspannungen im Austrittsbereich des Kanals auftreten.
Die dadurch bedingte Vermeidung einer Kerbwirkung führt zu einer Minimierung der Beanspruchung des Ventilkörpers insgesamt, so dass sich einerseits die Standzeit der Hochdruckventilanordnung erhöht und andererseits diese geeignet ist höhere Drücke aufzunehmen, so dass die Verwendungsfähigkeit der Hochdruckventilanordnung signifikant verbessert wird.
Dabei können die miteinander korrespondierenden Dichtflächen zwischen dem Stößel und dem Ventilkörper konisch oder eben, d.h. quer zur Längsachse ausgebildet sein.
Bevorzugt erfolgt die axiale Führung des Stößels durch Führungsflächen, die in den Ventilkörper im Bereich der Kammer eingebracht sind.
Die sozusagen ständige Abstützung des Stößels im Ventilkörper trägt gleichfalls zu einer Erhöhung der Belastbarkeit der Hochdruckventilanordnung bei.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Saugventil, das bislang durch den zum Stand der Technik beschriebenen plattenförmigen Schließkörper gebildet und in einer Bohrung des Gehäuses geführt wird, nun ebenfalls in einer im Ventilkörper vorgesehenen Führungsbohrung axial verschiebbar gelagert ist, wodurch sich fertigungstechnische und funktionale Vorteile ergeben.
Alternativ kann im Ventilkörper eine konzentrische Kammer vorgesehen sein, an deren Wandung sich der Schließkörper zur axialen Führung zumindest bereichsweise abstützt.
Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Es zeigen:
1 bis 4 jeweils ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Hochdruckventilanordnung in einer geschnittenen Seitenansicht.
In den Figuren ist eine Hochdruckventilanordnung dargestellt, die insgesamt mit dem Bezugszeichen 3 versehen ist. Im Übrigen sind gleiche Bauteile der verschiedenen Ausführungsvarianten mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Die jeweilige Hochdruckventilanordnung 3 weist einen Ventilkörper 6 auf, der saugseitig in einem Gehäuse 1 und druckseitig in einem mit dem Gehäuse 1 verbundenen Flansch 2 gelagert ist, wobei der Ventilkörper 6 jeweils mittels einer statischen Ringdichtung 7 gegenüber dem Gehäuse 1 bzw. dem Flansch 2 abgedichtet ist.
Das Gehäuse 1 ist mit Einlassbohrungen 4 versehen, durch die ein fluides Medium über eine im Ventilkörper 6 angeordnete Saugleitung 5 in einen Saugraum 11 gefördert wird. Dabei ist der Zufluss durch einen Schließkörper 8 verschließbar, der federbelastet zum Verschließen der Saugleitung 5 dichtend am Ventilkörper 6 anliegt.
Der Schließkörper 8 weist einen Zapfen 9 auf, der, sich axial erstreckend, in einer entsprechenden Bohrung 19 des Ventilkörpers 6 verschiebbar einliegt, wobei diese Bohrung 19 eine Führung für den Zapfen 9 und damit für den Schließkörper 8 bildet.
Über einen Kolben 18 wird bei Verschluss der Saugleitung 5 durch den Schließkörper 8 das Medium durch einen Kanal 10 im Ventilkörper 6 in eine Druckkammer 12 des Ventilkörpers 6 gedrückt, in der koaxial zum Kolben 18 und zum Schließkörper 8 ein Stößel 13 eines Druckventils positioniert ist, der bei einem Ansaugen des Mediums den Kanal 10 dichtend verschließt.
Bei den in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispielen ist der Stößel 13 stufenförmig ausgebildet, wobei ein Zapfen 22 in die Druckkammer 12 ragt, während eine abgesetzte, umlaufende Schulter eine Dichtfläche 16, 17 bildet, die mit einer angepassten Dichtfläche des Ventilkörpers 6 korrespondiert, d.h., in Dichtstellung liegt der Stößel 13 mit seiner Dichtfläche 16, 17 an der zugeordneten Dichtfläche des Ventilkörpers 6 an.
Bei dem in der 1 gezeigten Beispiel ist diese Dichtfläche 17 des Stößels 13 ebenso wie die zugeordnete Dichtfläche des Ventilkörpers 6 konisch ausgebildet, während die Dichtfläche 16 des Stößels 13 nach 2 flach gestaltet ist, d.h., rechtwinklig zur Längsachse des Stößels 13 verläuft.
Gleichgeartet sind auch Dichtflächen 20, 21 des Schließkörpers 8, die im Funktionsfall an daran angepassten Flächen des Ventilkörpers dichtend anliegen.
Die Druckkammer 12, die sich erfindungsgemäß bei allen Ausführungsbeispielen in überwiegendem Maße in axialer Richtung des Stößels 13 oberhalb der Unterkante der statischen Ringdichtung 7 erstreckt, bildet im Bereich des abgesetzten Zapfens (22) des Stößels 13 Führungsflächen 14, an denen die Mantelfläche des Stößels 13 zumindest bereichsweise zur axialen Führung anliegt.
Bei den in den 3 und 4 gezeigten Beispielen dienen die Stirnflächen der Stößel 13 gemeinsam mit den zugeordneten Flächen der Druckkammern 12, an denen der Stößel in Dichtstellung anliegt, als Dichtflächen 16, 17, mit denen der Kanal 10, der im Übrigen im Bodenbereich der Druckkammer 12 mündet, abgedichtet wird.
Die 3 zeigt den Stößel 13 mit einer konischen Dichtfläche 17, die im Sinne einer Fase angebracht ist, während die Druckkammer 12 im Anlagebereich der Dichtfläche 17 angepasst ist.
Bei dem in der 4 gezeigten Stößel 13 bildet die plane Stirnfläche die Dichtfläche 16, in Korrespondenz mit dem Boden der Druckkammer 12, an dem diese Dichtfläche 16 anliegt.
Im Übrigen bildet auch hier die Wandung der Druckkammer 12 eine Führungsfläche 14 für den Stößel 13, zu dessen axialer Führung, wobei zwischen dem Stößel 13 und den Führungsflächen 14 in geöffneter Stellung das fluide Medium in einen Auslass 15 geführt wird.

1: Gehäuse
2: Flansch
3: Ventilanordnung
4: Einlassbohrung
5: Saugleitung
6: Ventilkörper
7: Ringdichtung
8: Schließkörper
9: Zapfen
10: Kanal
11: Saugraum
12: Druckkammer
13: Stößel
14: Führungsfläche
15: Auslass
16: Dichtfläche
17: Dichtfläche
18: Kolben
19: Bohrung
20: Dichtfläche
21: Dichtfläche
22: Zapfen

Claims

Hochdruckventilanordnung, mit einem in einen Flansch (2) ragenden und diesem gegenüber mittels einer statischen Ringdichtung (7) abgedichteten Ventilkörper (6), der an einer Seite mit einem Schließkörper (8) ein Saugventil und an seiner gegenüberliegenden Seite mit einem Stößel (13) ein Druckventil bildet, die durch einen Kanal (10) in Verbindung stehen, wobei der Schließkörper (8) und der Stößel (13) federbelastet axial verschiebbar gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (10) druckseitig in eine im Ventilkörper (6) vorgesehene Druckkammer (12) mündet, die sich in überwiegendem Maße in axialer Richtung des Stößels (13) oberhalb der Unterkante der Ringdichtung (7) erstreckt.
Hochdruckventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwandung der Druckkammer (12) zumindest bereichsweise eine axiale Führungsfläche (14) für den Stößel (13) bildet.
Hochdruckventilanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schließkörper (8) und der Stößel (13) koaxial angeordnet sind.
Hochdruckventilanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schließkörper (8) einen abgestuften Zapfen (9) aufweist, der in einer eine axiale Führung bildende Bohrung (19) des Ventilkörpers (6) verschiebbar gelagert ist.
Hochdruckventilanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stößel (13) einen in die Druckkammer (12) ragenden abgestuften Zapfen (22) aufweist, der an der Führungsfläche (14) anliegt.
Hochdruckventilanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstufungen der Zapfen (9, 22) jeweils eine Dichtfläche (16, 17, 20, 21) bilden, die in Dichtstellung an einer daran angepassten Dichtfläche des Ventilkörpers (6) anliegt.
Hochdruckventilanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtfläche (17, 20) konisch ausgebildet ist.
Hochdruckventilanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtfläche (16, 21) rechtwinklig zur axialen Erstreckung des Stößels (13) bzw. des Schließkörpers (8) flach ausgebildet ist.
Hochdruckventilanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtfläche (17) des Stößels (13) durch eine an dessen Stirnseite vorgesehene Fase gebildet ist.
Hochdruckventilanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtfläche (16) durch die Stirnseite des Stößels (13) gebildet ist.
Hochdruckventilanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (6) saugseitig eine konzentrische Kammer aufweist, deren Wandung zumindest bereichsweise eine axiale Führung für den Schließkörpers (8) bildet.