DE69600760T2 - Pumpe mit einlassventil in mono-blockbauweise und formeinrichtung für ein solches ventil - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Pumpe zum Fördern von Flüssigkeiten, umfassend eine Pumpenkammer, die über einen Einlaßkanal mit einem Flüssigkeitsbehälter in Verbindung steht, wobei diese Kammer mit einem Einlaßventil ausgestattet ist, das dazu ausgelegt ist, die Pumpenkammer von diesem Behälter während der Flüssigkeitsförderung zu isolieren. Die Erfindung betrifft mehr im einzelnen dieses Einlaßventil.
• Es existieren zahlreiche Typen von Einlaßventilen, die dazu bestimmt sind, in Pumpen kleiner Abmessung eingesetzt zu werden. Eine herkömmliche Ausführungsform ist so ausgebildet, daß eine Kugel oder eine Scheibe in einer Aufnahme untergebracht ist, die an dem Ausgang des Einlaßkanals ausgebildet ist. Wenn sich der Druck der Pumpenkammer erhöht, dann wird die Kugel oder die Scheibe auf einen Ventilsitz gedrückt, welcher an der Mündung des Einlaßkanals ausgebildet ist. Auf diese Weise wird die Pumpenkammer von dem Behälter während der Förderung der Flüssigkeit isoliert. Andererseits wird während der Phase des Ansaugens der Flüssigkeit aus dem Behälter heraus die Kugel oder die Scheibe von ihrem Sitz abgehoben, den Strömungsturbulenzen ausgesetzt, und sie schwimmt im Inneren der zu diesem Zweck vorgesehenen Aufnahme. Das ist eine Technik mit einer sehr einfachen Konzeption, welche jedoch den Nachteil aufweist, daß man eine Aufnahme zum Halten der Kugel oder der Scheibe in einem definierten Volumen vorsehen muß, welche sicherstellt, daß die Kugel oder die Scheibe sich nach jeder Saugphase wieder auf seinem Ventilsitz abdichtend positioniert. Diese Aufnahme kann ein im Pumpenkörper integrierter Abschnitt sein, in welchem Fall man ein Formwerkzeug mit einer komplizierten Formvertiefung vorsehen muß. Die Aufnahme kann ebenso durch ein Teil gebildet sein, welches in den Pumpenkörper eingesetzt wird. Auch hier ist ein spezielles Formwerkzeug erforderlich. Man sieht, daß die Notwendigkeit einer Aufnahme zum Unterbringen der Kugel oder der Scheibe in einem beschränkten Volumen eine Kompliziertheit beim Formplan erzeugt. Darüber hinaus ist eine zusätzliche Montageoperation erforderlich, um die Kugel oder die Scheibe in diese Aufnahme einzubringen.
• Eine der Aufgaben der vorliegenden Erfindung ist es, ein Einlaßventil zu realisieren, welches nicht die Ausbildung einer Aufnahme erforderlich macht, die dazu ausgelegt ist, ein freies Ventilorgan, wie etwa eine Kugel oder eine Scheibe aufzunehmen. Das Einlaßventil soll in einen einfachen Pumpenkörper ohne einen speziellen Aufbau montiert werden können.
• Ein anderer Typ eines Einlaßventils setzt eine Ventilnadel ein, die am unteren Ende des Betätigungsstößels angeordnet ist und die dazu bestimmt ist, den Einlaßkanal abzusperren, wenn der Betätigungsstößel niedergedrückt wird. Es handelt sich dabei um einen sehr speziellen Ventiltyp, da es ein Zusammenwirken zwischen dem Pumpenkörper und dem Betätigungsstößel gibt, um die Funktion des Einlaßventils zu bewerkstelligen. Tatsächlich kann dieses Ventil nur in einer Pumpe mit einer Vorkompression verwendet werden, in welcher der Kolben gleitend auf dem Betätigungsstößel montiert ist. Dieses Ventil kann demnach nicht universell bei irgendeinem beliebigen Pumpentyp verwendet werden.
• Ein anderer besonderer Typ eines Einlaßventils wird in Pumpen mit Vorkompression eingesetzt, welche den in der Pumpenkammer herrschenden Überdruck dazu verwenden, eine Ventilnadel von ihrem Sitz abzuheben und so einen Auslaßkanal für die Flüssigkeit zu schaffen. Die Ventilnadel befindet sich unter der Wirkung einer Feder in abdichtender Anlage innerhalb des Flüssigkeits-Förderkanals. Die Ventilnadel ist nach unten verlängert und bildet eine Schürze, die dazu bestimmt ist, sich auf einen mit dem Pumpenkörper fest verbundenen Stutzen zu stülpen. Der Eingriff der Schürze und des Stutzens erfüllt die Aufgabe des Einlaßventils. Auch hier handelt es sich um ein besonderes Ventil für einen speziellen Gebrauch.
• Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Einlaßventil zu schaffen, welches dazu geeignet ist, in den größten Teil der Pumpen eingebaut zu werden, und welches keine Mitwirkung eines dynamischen Organs derselben erfordert.
• Es existiert auch ein anderer Ventiltyp, bei welchem das Ventilorgan mit einer bestimmten Vorspannung an seinen Sitz angedrückt wird. Das ermöglicht es, den Behälter von der Pumpenkammer sogar dann zu isolieren, wenn die Pumpe sich im Ruhezustand befindet. Das europäische Patent EP-0 377 536 offenbart ein solches Einlaßventil. Dieses umfaßt eine weiche Flachdichtung und einen Ventilträger, welcher mit einem Innenrelief versehen ist, das sich an den Rand der Dichtung anlegt und diese so spannt, daß sie mit Vorspannung in die Dichtstellung positioniert wird. Während der Phase des Ansaugens der Flüssigkeit verbiegt sich die Flachdichtung und gibt eine Passage für die Flüssigkeit frei. Nachdem die Ansaugung abgeschlossen ist, kehrt die Dichtung in ihre Anfangsposition der Anlage an ihrem Sitz zurück. Diese Ventilvariante ist ein wenig ähnlich derjenigen, welche eine Scheibe verwendet, mit der Ausnahme, daß die Dichtung durch den Ventilträger zwangsgesteuert ist und demnach nicht frei in der Aufnahme schwimmen kann, die durch den Ventilträger definiert wird. Dieses Ventil hat jedoch den Nachteil, daß seine Installierung in einen Pumpenkörper schwierig ist infolge des Umstandes, daß der Ventilträger die Dichtung perfekt abdecken muß, ohne diese zu sehr zu quetschen und ohne sie freizugeben. Es gibt außerdem ein Problem der Zentrierung der Dichtung während der Montage, denn der Ventilträger soll die Dichtung mit seiner Basis umfassen, die dazu bestimmt ist, zur Anlage am Boden des Pumpenkörpers zu gelangen. Diese Schwierigkeiten der Montage ergeben sich aus der Tatsache, daß das Ventil aus zwei einzelnen Stücken hergestellt wird, die eine relative Positionierung in dem Pumpenkörper erfordern.
• Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Einlaßventil in Monoblock-Bauweise zu schaffen, bei welchem das Ventilorgan auf seinen Ventilsitz vorgespannt ist.
• Um diese Probleme zu lösen, sieht die Erfindung eine Pumpe zum Fördern von Flüssigkeiten vor, umfassend eine Pumpenkammer, die über einen Einlaßkanal mit einem Flüssigkeitsbehälter in Verbindung steht, wobei die Pumpenkammer mit einem Einlaßventil ausgestattet ist, welches dazu ausgelegt ist, die Pumpenkammer von dem Behälter während der Flüssigkeitsförderung zu isolieren, wobei das Einlaßventil aus einem Stück gebildet ist, welches zumindest die folgenden Organe integriert:
• - einen Basiskranz, welcher fest in der Pumpenkammer und diesen Einlaßkanal umgebend montiert ist,
• - einen Ventilsitz,
• - ein Ventilnadelorgan, welches elastisch zwischen einer Ruhestellung, bei der das Ventilnadelorgan im Dichtkontakt mit dem Ventilsitz ist, und einer Einlaßstellung, bei der eine Verbindungspassage zwischen dem Behälter und der Pumpenkammer gebildet wird, verstellbar ist, und
• - elastische Mittel, welche den Basiskranz mit dem Ventilnadelorgan verbinden und das letztere durch elastische Vorspannung in die Ruhestellung gegen den Ventilsitz andrücken.
• Dank dieser Anordnung bildet das Ventil ein Ganzes, welches mit Leichtigkeit in eine Pumpenkammer einsetzbar ist. Die Vorspannung wird durch das Ventil selbst und nicht nur im Zusammenwirken mit einem anderen Organ der Pumpe sichergestellt.
• Gemäß einer anderen Ausführungsform wird der Ventilsitz durch den Basiskranz gebildet. Das Ventil ist hier vollständig autonom und hängt nicht mehr von der umgebenden Struktur ab.
• Vorteilhafterweise wird der Basiskranz in der Pumpenkammer durch eine Rückstellfeder festgehalten, die sich an dieser abstützt.
• Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung ist der Basiskranz mit einem Ring ausgebildet, an welchem die genannten elastischen Mittel befestigt sind, wobei dieser Ring mit dem verbleibenden Teil des Kranzes nur über eine Materialbrücke verbunden ist derart, daß der Ring und sein damit elastisch verbundenes Ventilnadelorgan gegenüber dem verbleibenden Teil des Basiskranzes gelenkig angeordnet sind.
• Vorzugsweise sind die elastischen Mittel elastische Laschen, die sich im wesentlichen schraubenlinienförmig zwischen dem Basiskranz und dem Ventilnadelorgan erstrecken.
• Gemäß dem Anspruch 6 definiert die Erfindung auch eine Formanordnung zum Formen eines Einlaßventils, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwei unterschiedliche Formhälften umfaßt, und zwar eine erste Formhälfte, welche eine dem Negativ des unteren Teils des Basiskranzes und des oberen Teils des Ventilnadelorgans sowie des Ringes entsprechende Formvertiefung aufweist, und eine zweite Formhälfte, welche eine dem Negativ des oberen Teils des Basiskranzes und des unteren Teils des Ventilnadelorgans sowie des Ringes entsprechende Formvertiefung aufweist, wobei der Basiskranz und der Ring, an welchem das Ventilnadelorgan befestigt ist, Kopf an Fuß (mit dem Kopfende des einen zur Fußseite des anderen) nebeneinander geformt werden, wobei die Materialbrücke einen Verbindungskanal zwischen diesen definiert. Eine solche Anordnung erlaubt es, ein Ventil eben herzustellen, welches ein Ventil eben herzustellen, welches man anschließend aufeinander faltet. Diese Anordnung setzt nur zwei Teile ein.
• Die Erfindung wird jetzt mehr im einzelnen mit Bezug auf beigefügte Zeichnungen beschrieben, die beispielhaft und keineswegs beschränkend eine Ausführungsform der Erfindung angeben.
• In den Zeichnungen zeigen:
• Fig. 1 eine Schnittansicht einer Ausführungsform eines Einlaßventils, und
• Fig. 2 gleichzeitig eine Draufsicht und eine Schnittdarstellung des Ventils der Fig. 1 in dem noch nicht gefalteten Zustand.
• Mit Bezug auf die Fig. 1 und 2 wird eine Ausführungsform eines Ventils gemäß der Erfindung beschrieben. Die Fig. 1 stellt das Ventil in seinem Gebrauchs-Endzustand dar, während die Fig. 2 das Ventil von oben gesehen in seinem Anfangszustand unmittelbar nach dem Herausnehmen aus der Form zeigt.
• Ein Basiskranz 1 ist aus einem im wesentlichen zylindrischen Abschnitt gebildet, an dessen unterem Ende ein Kragen 10 zum Inneren hin absteht. Der Kragen hat eine verstärkte innere Peripherie 11, die eine vorzugsweise abgerundete Oberfläche 111 definiert. Man wird weiter unten sehen, daß diese Oberfläche 111 als Sitz für das Ventilnadelorgan 2 dient. Das obere Ende des Zylinderabschnittes des Kranzes weist eine im wesentlichen gleichförmige Peripherie auf mit Ausnahme einer von diametral einander gegenüberliegenden Stellen. An einer dieser Stellen ist der Kranz 1 über eine Materialbrücke 13 mit einem Ring 12 verbunden. An der anderen Stelle bildet der Kranz eine Aufnahme 14, die dazu ausgelegt ist, einen Zahn 14' aufzunehmen, welcher an der äußeren Peripherie des Ringes 12 ausgebildet ist. Vorteilhafterweise ist die Aufnahme 14 auf einem Abschnitt der Peripherie des Basiskranzes durch eine Umfangsverstärkung 15 gebildet, in die ein Abschnitt der äußeren Peripherie des Ringes 12 eingesteckt wird. Der Zahn 14' hat demnach eher die Form einer Umfangs-Ausstülpung, die sich über einen der Verstärkung 15 entsprechenden Teil der äußeren Peripherie des Ringes erstreckt. Vorzugsweise erstrecken sich die Verstärkung 15 und die Ausstülpung 14' über mehr als die Hälfte der Peripherie, wie in der Fig. 2 dargestellt ist, damit der Ring 12 perfekt auf dem Basiskranz 1 gehalten wird. Tatsächlich ist der Ring 12 mit dem Kranz 1 nur über die Materialbrücke 13 materiell fest verbunden, die auf diese Weise einen Gelenkpunkt bildet, um den der Ring auf den Kranz geschwenkt werden kann. Der Eingriff von Aufnahme 14/Ausstülpung 14' stellt demnach eine solide Befestigung des Ringes auf dem Kranz dar. Man wird weiter unten sehen, daß dieser Eingriff von Aufnahme/Ausstülpung unumgänglich ist, aus Gründen der Technik für die Formung des Ventils. Selbstverständlich kann man sich andere Mittel zum Halten des Ringes auf dem Kranz vorstellen, wenn diese über eine Materialbrücke fest miteinander verbunden sind. Das Einrasten, welches diesen Eingriff von Aufnahme/Ausstülpung bewirkt, ist nur ein einfaches und wirksames Mittel unter anderen.
• Wie man sieht, ist der Ring 12 fest auf dem Kranz 1 montiert. Elastische Laschen 21 erstrecken sich von der inneren Peripherie des Ringes zum Inneren hin, und verbinden das Ventilnadelorgan 2 mit diesem. Die Laschen 21 erstrecken sich gleicherweise schraubenlinienförmig, um eine vertikale Verstellung des Ventilnadelorgans zu ermöglichen. In der Ruhestellung liegt das Ventilnadelorgan mit einer äußeren Umfangsfläche an der Oberfläche 111 an, die durch die Krone 1 definiert wird. Der Kontakt zwischen diesen beiden Oberflächen ist dicht, und zwar auch in der Ruhestellung, denn das Ventilnadelorgan ist leicht gegen seinen Ventilsitz 111 vorgespannt.
• Dieser Vorspannungszustand des Ventils ergibt sich aus der Formungstechnik. Dieses Ventil, wie es in der Fig. 1 dargestellt ist, kann nicht irgendwie geformt werden. Gemäß der Erfindung wird das Ventil eben hergestellt, wie in der Fig. 2 dargestellt ist. Der Kranz 1 auf der einen Seite und der Ring 12, die elastischen Laschen 21 und das Ventilnadelorgan 2 auf der anderen Seite werden nebeneinanderliegend Kopf an Fuß geformt, wobei nur die Materialbrücke 13 diese verbindet. Beim Herausnehmen aus der Form zeigt sich das Ventil wie in der Fig. 2. Eine nachfolgende Faltoperation ist erforderlich, um das Ventil in seinen endgültigen Gebrauchszustand zu bringen. Die beiden Linien A-A repräsentieren die Symmetrieachse des Ventils, die, wenn der Faltvorgang vollendet ist, übereinander liegen. Die Vorspannung wird nach dem Einrasten des Ringes auf dem Kranz erzeugt. Diese kann man in einfacher Weise dadurch erhalten, daß man einen Überschuß an peripherem Material entweder im Bereich der Oberfläche 111 oder im Bereich des Ventilnadelorgans 2 vorsieht. Der Kontakt zwischen dem Ventilnadelorgan und der Oberfläche 111 erfolgt demnach, bevor der Ring vollständig auf dem Kranz eingerastet ist. Die Vorspannung erhält man so automatisch während der Faltung/Einrastung des Ventilringes.
• Ein anderer wesentlicher Vorteil dieses Ventils besteht in der Tatsache, daß es vollständig autonom ist in dem Sinne, daß es alle erforderlichen Funktionen eines Einlaßventils erfüllt. In der Tat definiert der Kranz 1 den Ventilsitz 111. Dieses Merkmal ist vorteilhaft, denn der Pumpenkörper kann so mit größeren Toleranzen gefertigt werden dank der Tatsache, daß der Ventilsitz in dem Ventil integriert ist.
• Das Ventil gemäß dieser zweiten Ausgestaltung ist außerdem in einfacher Weise formbar. Tatsächlich umfaßt die erforderliche Formanordnung nur zwei unterschiedliche Formhälften, wobei eine erste Formhälfte eine Formvertiefung aufweist, die dem Negativ des unteren Teils des Basiskranzes und des oberen Teils des Ventilnadelorgans sowie des Ringes entspricht, und wobei eine zweite Formhälfte eine Formvertiefung aufweist, die dem Negativ des oberen Teils des Basiskranzes und des unteren Teils des Ventilnadelorgans sowie des Ringes entspricht, wobei der Basiskranz und der Ring, an welchem das Ventilnadelorgan befestigt ist, Kopf an Fuß und nebeneinanderliegend geformt werden, wobei die Materialbrücke einen Verbindungskanal zwischen diesen definiert. Auf diese Weise gelingt es mit einer extrem einfachen Formanordnung, ein autonomes Ventil mit einem vorgespannten Ventilnadelorgan zu realisieren.

Claims (6)

1. Pumpe zum Fördern von Flüssigkeiten, umfassend eine Pumpenkammer, die über einen Einlaßkanal mit einem Flüssigkeitsbehälter in Verbindung steht, wobei diese Pumpenkammer mit einem Einlaßventil ausgestattet ist, das dazu ausgelegt ist, die Pumpenkammer von dem Behälter während der Flüssigkeitsförderung zu isolieren, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Einlaßventil aus einem Stück gebildet ist, welches zumindest die folgenden Organe integriert:

- einen Basiskranz (1), welcher fest in der Pumpenkammer und diesen Einlaßkanal umgebend montiert ist,

- einen Ventilsitz (111),

- ein Ventilnadelorgan (2), welches elastisch zwischen einer Ruhestellung, bei der das Ventilnadelorgan (2) im Dichtkontakt mit dem Ventilsitz (111) ist, und einer Einlaßstellung, bei der ein Verbindungsweg zwischen dem Behälter und der Pumpenkammer gebildet wird, verstellbar ist, und

- elastische Mittel (21), welche den Basiskranz (1) mit dem Ventilnadelorgan (2) verbinden und das letztere durch elastische Vorspannung in die Ruhestellung gegen den Ventilsitz (111) andrücken.

2. Pumpe nach Anspruch 1, bei welcher der Ventilsitz durch eine Kontaktfläche (111) gebildet wird, die durch den Basiskranz (1) definiert wird.

3. Pumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher der Basiskranz (1) in der Pumpenkammer durch eine Rückstellfeder fest gehalten wird, die sich an dieser abstützt.

4. Pumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher der Basiskranz (1) mit einem Ring (12) ausgebildet ist, an welchem die elastischen Mittel (21) befestigt sind, wobei dieser Ring mit dem verbleibenden Teil des Kranzes (1) nur über eine Materialbrücke (13) verbunden ist, derart, daß der Ring (12) und sein damit elastisch verbundenes Ventilnadelorgan (2) gegenüber dem verbleibenden Teil des Basiskranzes (1) gelenkig angeordnet sind.

5. Pumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher die elastischen Mittel elastische Laschen (21) sind, die sich im wesentlichen schraubenlinienförmig zwischen dem Basiskranz (1) und dem Ventilnadelorgan (2) erstrecken.

6. Formanordnung zum Formen eines Einlaßventils nach einem der vorangehenden Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwei unterschiedliche Formhälften umfaßt, und zwar eine erste Formhälfte, welche eine dem Negativ des unteren Teils des Basiskranzes und des oberen Teils des Ventilnadelorgans sowie des Ringes entsprechende Formvertiefung aufweist, und eine zweite Formhälfte, welche eine dem Negativ des oberen Teils des Basiskranzes und des unteren Teils des Ventilnadelorgans sowie des Ringes entsprechende Formvertiefung aufweist, wobei der Basiskranz und der Ring, an welchem das Ventilnadelorgan befestigt ist, Kopf an Fuß dicht nebeneinander geformt werden, wobei die Materialbrücke einen Verbindungskanal zwischen diesen definiert.