WO2005095784A1

WO2005095784A1 - Druckausgeglichenes, direktgesteuertes ventil

Info

Publication number: WO2005095784A1
Application number: PCT/DE2003/003723
Authority: WO
Inventors: Andreas Dutt
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2003-11-11
Filing date: 2003-11-11
Publication date: 2005-10-13
Anticipated expiration: 2006-05-11
Also published as: EP1694957A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Ventil, insbesondere auf ein Ventil für Hochdruckhydraulik mit einer in einem Ventilgehäuse (2) vorgesehenen Ventilbohrung (3), in welcher zumindest ein Ventilsitz (5; 19; 23) ausgebildet ist, der eine hochdruckseitige Führung (8) der Ventilbohrung (3) von einer niederdruckseitigen Führung (12) der Ventilbohrung (3) trennt und mit einer von einem Aktor (4) direkt betätigbaren Ventilnadel (1), welche in der Ventilbohrung (3) geführt ist und zumindest eine Dichtfläche (9; 28) aufweist, die mit dem zumindest einem Ventilsitz (5; 19; 23) zusammenwirken kann, wobei die Ventilnadel (1) mehrteilig aufgebaut ist und im Bereich der niederdruckseitigen Führung (12) zumindest eine Hülse (13; 21, 22; 24, 25) aufweist.

Description

Druckausgeglichenes, direktgesteuertes Ventil

Technisches Gebiet

Zur Kraftstoffversorgung von Brennräumen in Verbrennungskraftmaschinen werden Einspritzsysteme zum Einspritzen von Kraftstoff verwendet, deren Injektoren bzw. Ventile höchsten Drücken ausgesetzt sind. Hierbei sind besonders die Ventile im Anwendungsbereich der Dieseleinspritztechnik so konzipiert, dass sie bei hohen hydraulischen Drücken dichthalten können. Derartige Dieselventile arbeiten entweder nach dem nach-innen-öffhendes-Prinzip oder nach den nach-außen-öföiendes-Prinzip und sind extrem schnell schaltend. Die Funktion, die ein Dichthalten gewährleistet, wird bei derartigen Dieselventilen im geschlossenen Zustand ^' durch eine minimale Leckage und durch minimale hydraulische Kräfte, die auf die Ventilnadel wirken, bestimmt.

Wenn ein derartiges Ventil für eine Kraftstoffeinspritzpumpe der Verteilerbauart verwendet wird, dient es dazu, einen Pumpenarbeitsraum mit einem Niederdruckbereich zu verbinden, über den Kraftstoff zugeführt wird. Auf diese Weise steuert das Ventil sowohl die Zufuhr des Kraftstoffs zum Pumpenarbeitsraum während eines Saugens als auch das Einspritzende, in dem das Ventil durch Öffnen verhindert, dass im Pumpenarbeitsraum weiterer Druck aufgebaut wird.

Stand der Technik

Bei Dieseleinspritzventilen ist es allgemein bekannt, die in Öf&ungsrichtung wirkenden hydraulischen Kräfte dadurch zu minimieren, dass die Druckangriffsflächen verringert werden, indem der Dichtdurchmesser gleich dem Führungsdurchmesser der Ventilbohrung ausgebildet wird.

Im geöffneten Zustand sind derartige Ventile jedoch nicht oder zumindest nur teilweise druckausgeglichen. Dies hat zur Folgen, dass Druckwellen, die sich beim Schalten der Ventile aufbauen, im Folgenden hydraulische Kräfte auf die Ventilnadel erzeugen. Durch diese Undefinierten Kräfte wird unter Umständen das Schaltverhalten des Ventils geändert, wodurch sich gegebenenfalls ein Streuungsverhalten bei den Einspritzmengen einstellen kann. Darüber hinaus ist das Auftreten von sogenannten Kavitationserosionen hinlänglich bekannt. Wenn das Ventil zur Beendigung der Kraftstoffforderung bzw. zur Bestimmung der Kraftstoffeinspritzmenge geöffnet wird, erfolgt ein Abbau des Drucks im Pumpenarbeitsraum, der zuvor auf einem sehr hohen Niveau war, beispielsweise 1000- 1200 bar über die Ventilöffhung zum Niederdruckbereich hin, indem dort Kraftstoff abströmt. Bei diesem Abströmen kann es wegen der hohen Druckdifferenz zwischen dem Hochdruckbereich und dem Niederdruckbereich des Ventils zum Auftreten von Strömungsablösungen und sogenannten Strömungsrezirkulationszonen kommen. In diesen werden Gas- bzw. Dampfblasen im Kraftstoff gebildet. Dies hat seine Ursache darin, dass der statische Druck unter den Dampfdruck des Kraftstoff absinkt. Sobald der Druck wieder ansteigt, nämlich bei einer nachfolgenden Implosion, kondensiert der Dampf in den Dampfblasen, und der Kraftstoff schlägt mit hoher Geschwindigkeit auf das Ventilgehäuse und das Ventilglied. Dieser Effekt ist um so ausgeprägter, je mehr Turbulenzen in der Strömung vorliegen. Solche Turbulenzen entstehen insbesondere durch die plötzliche Querschnittserweiterung nach dem Ventilsitz, da dort die Strömung unter starker Wirbel- und Dampfblasenbildung abreißt.

Insbesondere in der Nähe der umgebenden Wände kann dies unter Umständen zu einer Materialbeschädigung führen, der sogenannten Kavitationserosion, was insbesondere direkt hinter dem Ventilsitz in Erscheinung tritt. Dehnt sich diese Erosion auf den Ventilsitz selbst aus, führt dies langfristig zu Funktionsstörungen des Ventils.

Aus dem Stand der Technik, beispielsweise aus der DE 197 17 494 AI ist es bekannt, zur Verringerung der Gefahr von Kavitationsschäden, in dem Abströmkanal aus der hinter dem Ventilsitz liegenden Kammer einen verengten Querschnitt auszubilden. Ein solcher verengter Querschnitt soll gewährleisten, dass beim Einströmen des Mediums in die Kammer dieser schnell einen Druck aufbauen kann, so dass mögliche Wirbelströmungen und daraus resultierende Blasenbildungseffekte zumindest vermindert werden. Das aus dieser Druckschrift bekannte Ventil ist jedoch mit dem Nachteil behaftet, dass zur Ausbildung dieser Durchmesserverengung in der Kraftstoff erbindungsleitung, die in dem Ventilgehäuse ausgebildet ist, zusätzliche spanabhebende Arbeitsschritte notwendig sind, die die Kosten des Herstellungsverfahrens erhöhen.

Darüber hinaus ist aus der DE 199 40 296 AI ein Ventil für eine Kraftstoffeinspritzpumpe der Verteilerbauart bekannt, bei welchem die Kavitationseffekte dadurch vermieden werden, dass die Ventilnadel mindestens eine Führungsfläche aufweist, die mit einer in der Ventilbohrung des Ventilgehäuses vorgesehenen mindestens einer Leitfläche im geöffneten Zustand des Ventils derart kooperiert, dass ein Strömungskanal ausgebildet ist, der sich in Strömungsrichtung, ausgehend von einem minimalen Querschnitt im Bereich des Ventilsitzes, mit einem konstanten Gradienten erweitert. Dieser Gradient bewirkt, dass der Druckanstieg auf einen Wert begrenzt ist, den die Strömungsgrenzschicht an dieser Leitfläche ohne Ablösungserscheinungen von Gasblasen noch aufzunehmen im Stande ist. Das derartige Ventil ist jedoch nicht in der Lage, die Kavitationseffekte vollständig auszuräumen und bedarf darüber hinaus aufwendiger und ausführlicher strömungstechnischer Evaluierungen. Damit einhergehend weist das Ventil eine komplizierte Formgebung auf, die nur unter erhöhten Kosten- und Zeitaufwand zu bewerkstelligen ist.

Darstellung der Erfindung

Mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung lassen sich Kavitationseffekte einerseits und Undefinierte Kräfte auf die Ventilnadel andererseits vollständig vermeiden, wobei ein solches Ventil mit einem signifikant verringerten fertigungstechnischen Aufwand herstellbar ist. Da in Folge des mit diesem Ventil erzielbaren vollständigen Niederdruckausgleichs die hydraulischen Kräfte bei Öffnen des Ventils stark reduziert sind, ist das Schaltverhalten und damit die Einspritzmengengenauigkeit des Ventils erheblich verbessert.

Im Allgemeinen zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass die zur Verwendung kommende Ventilnadel einen mehrteiligen Aufbau aufweist, insbesondere derart, dass im Bereich der mederdruckseitigen Führung der Ventilbohrung des Ventils zumindest eine Hülse vorgesehen ist. Diese Hülse wird auf einen verringerten Durchmesser der Ventilnadel mit einem engen Elementspiel, vorzugsweise 1-2 μm, aufgeschoben, so dass diese leicht axiale Bewegungen vollfuhren kann. Gegenüber der Ventilbohrung ist die Hülse wiederum selbst mit einem geringen Elementspiel, ebenfalls vorzugsweise 1-2 μm, geführt. Die Hülse wird dabei gegenüber der Ventilnadel mittels zumindest eines elastischen Elements axial verspannt.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Ventilnadel an der hochdruckseitigen Führung der Ventilbohrung denselben Durchmesser wie an der mederdruckseitigen Führung der Ventilbohrung, wo die Hülse führend gelagert ist, auf. Hierdurch wird bewirkt, dass der Führungsdurchmesser und der Dichtdurchmesser gleich groß sind, womit ein vollständiger Hochdruckausgleich und Niederdruckausgleich gewährleistet ist.

Dies so vorgeschlagenen Ventilkonstruktionen eigenen sich vorzugsweise für Dieseleinspritzventile des 2/2- oder 3/2-Ventiltyps. Es wird deutlich, dass durch die fertigungstechnisch einfache Realisierung eines mehrteiligen Aufbaus der Ventilnadel auf einfach Weise eine Festlegung der einzelnen Durchmesser bewerkstelligt werden kann, so dass die Effekte des Druckausgleiches im Hochdruckbereich und Niederdruckbereich sowohl bei geöffnetem als auch geschlossenem Ventil bewerkstelligt werden können. Die Erfindung verwendet dabei technisch einfach zu realisierende Funktionsprinzipien und Bauteile.

Zeichnung;

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.

Es zeigt:

Figur 1 eine Ausfuhrungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung eines 2/2 -Ventiltyps,

Figur 2 eine erste Ausfuhrungsvariante eines 3/2-Ventiltyps,

Figur 3 eine zweite Ausfuhrungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung eines 3/2-Ventiltyps, und

Figur 4 eine dritte Ausfuhrungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung eines 3/2-Ventiltyps.

Ausführungsvarianten

Figur 1 zeigt ein 2/2- Ventil gemäß der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung, insbesondere ein 2/2-Dieseleinspritzventil. Dieses umfasst eine Ventilnadel 1, die in emer Ventilbohrung 3 eines Ventilgehäuses 2 axial geführt ist. Die Ventilnadel 1 wird von einem nicht näher dargestellten Aktor 4 direkt betätigt. Hierbei ist es möglich, dass die Ventilnadel 1 montageseitig mit dem Aktor fest verbunden ist, wobei sämtliche aus dem Stand der Technik bekannten Konstruktionsvarianten, wie beispielsweise Magnetaktor, Piezoaktor usw. zum Einsatz kommen können.

Die Ventilbohrung 3 weist einen nach-innen-öffhenden Ventilsitz 5 (I- Ventilsitz). Hierbei ist das in Figur 1 gezeigte Ventil in seiner geöffneten Stellung gezeigt. Der I-Ventilsitz 5 trennt die Ventilbohrung 3 in einen Hochdruckbereich und einen Steuerdruck- bzw. Niederdruckbereich.

Der Hochdruckbereich weist einen ersten Kanal 6 auf, durch welchen Kraftstoff unter dem vorgesehenen Hochdruck in eine Hochdruckkammer 7 gespeist wird. Die Ventilbohrung 3 des Hochdruckbereichs bildet eine hochdruckseitige Führung 8 für die Ventilnadel 1 aus.

An der Ventilnadel 1 ergibt sich durch die Sitzwinkeldifferenz des Kegelwinkels gegenüber dem Ventilgehäuse 2 bzw. der Ventilbohrung 3 die Dichtkante 9 der Ventilnadel 1.

Der Niederdruckbereich des 2/2-Ventils weist einen zweiten Kanal 10 für den Steuerdruck auf, der in einen Steuerraum 11 mündet. Die Ventilbohrung 3 bildet in dem Niederdruckbereich eine niederdruckseitige Führung 12 aus.

Die Ventilnadel 1 weist in diesem Niederdruckbereich einen geringeren Durchmesser als im Hochdruckbereich auf. Auf diesen Abschnitt geringeren Durchmessers der Ventilnadel 1 ist eine Hülse 13 mit einem sehr geringen Spiel aufgeschoben, so dass minimalste relativ Bewegungen von der Hülse 13 durchgeführt werden können. Die Hülse 13 ist an einer Absatzrundung 14 der Ventilnadel 1 mittels eines elastischen Elements 15, beispielsweise einem Federring, gelagert. Diesem elastischem Element 15 gegenüberliegend stützt sich die Hülse 13 an einem Sprengring 16 ab, der in einer Nut in der Ventilnadel 1 eingefasst ist. Hierzu weist die Hülse 13 eine Fase 17 auf, so dass der Sprengring 16 von dieser aufgenommen ist derart, dass die Hülse 13 axial verspannt wird, wobei einerseits die Federkraft des elastischen Elements 15 und andererseits einen gegebenenfalls in dem Steuerraum 11 vorherrschender Druck diese axiale Verspannung bewirken.

Es ist zu erkennen, dass für den Hochdruckausgleich in einem geschlossenen Zustand des 2/2-Ventils die Dichtkante 9 des I-Ventilsitzes 5 denselben Durchmesser wie der Führungsdurchmesser der hochdrackseitigen Führung 8 der Ventilnadel 1 in der Ventilbohrung 3 aufweist, wohingegen für einen Niederdruckausgleich in einem geöffneten Zustand des 2/2-Ventils die Ventilnadel 1 denselben Durchmesser an der hochdrackseitigen Führung 8 und an der mederdruckseitigen Führung 12 inne hat. Letzteres wird dadurch bewerkstelligt, dass die Hülse 13 mit entsprechenden Abmessungen hierfür festgelegt wird.

Auf Grund der Tatsache, dass die Hülse 13 in der mederdruckseitigen Führung 12 der Ventilbohrung 3 und auf dem entsprechenden Abschnitt der Ventilnadel 1 mit einem sehr engen Elementspiel geführt ist, wird eine Abdichtung des in dem Steuerraum 11 vorherrschenden Druckes zu einem Rücklauf 18 gewährleistet.

Die Ventilnadel 1 lässt sich von der Aktorseite her in die Ventilbohrung 3 einfügen, wobei im Anschluss von der Rücklaufseite her das elastische Element 15, die Hülse 13 und der Sprengring 16 montiert werden, wodurch einen einfache Montage der Gesamtanordnung des 2/2-Nentils umgesetzt werden kann.

Die Figuren 2-4 zeigen verschiedene Ausfuhrungsvarianten eines 3/2-Ventiltyps, insbesondere eines 3/2-Dieseleinspritzventils. Hierbei werden für funktionsgleiche Merkmale der unterschiedlichen Ausführungsvarianten identische Bezugszeichen verwendet.

Figur 2 zeigt eine erste Ausführungsvariante eines 3/2-Ventiltyps. Dieses Ventil weist dabei einen zweiten Ventilsitz in der Form eines Schiebersitzes 19 im Νiederdruckbereich auf. Demzufolge setzt sich der Öfftiungsquerschnitt aus dem Gesamthub der Ventilnadel 1 abzüglich der Uberdeckung des Schiebersitzes 19 in einem geschlossenen Zustand zusammen. In den Νiederdruckbereich des Ventils mündet ein dritter Kanal 20 für den Rücklauf in den Steuerraum 11.

Im mederdruckseitigen Abschnitt weist die Ventilnadel 1 einen verlängerten Durchmesser auf. Auf diesen Abschmtt ist eine erste Hülse 21 unmittelbar an die Absatzrundung 14 anstoßend aufgeschoben. Des Weiteren ist eine zweite Hülse 22 vorgesehen, wobei zwischen der ersten Hülse 21 und der zweiten Hülse 22 das elastische Element 15, die Federscheibe, eingefügt ist. Die zweite Hülse 22 weist wiederum an dem dem elastischen Element 15 gegenüberliegenden Ende eine Fase 17 auf, in die der in einer Νut eingefasste Sprengring 16 auf der Ventilnadel 1 aufgenommen ist.

Die erste Hülse 21 und die zweite Hülse 22 sind in ihrem Außendurchmesser gleich und mit einem sehr engen Elementspiel, vorzugsweise 1-2 μm, auf den Abschnitt geringeren Durchmessers der Ventilnadel 1 aufgeschoben. Die erste Hülse 21 ist wiederum mit sehr engem Elementspiel in der Bohrung des Schiebers 19 führbar. Die zweite Hülse 22 ist darüber hinaus mit einen ebenso sehr engen Elementspiel in der niederdruckseitigen Führung 12 der Ventilbohrung 3 eingepasst. Die Leckage des geschlossenen Schiebersitzes 19 wird durch die axiale Überdeckung der Hülse 21 in der Bohrung dieses Schiebersitzes 19 und durch das sehr geringe Elementspiel bestimmt. Für den vollständigen Hochdruckausgleich einerseits und Niederdrackausgleich andererseits des Schiebersitzes 19 ist der Außendurchmesser der Hülse 21 gleich dem Durchmesser der hochdrackseitigen Führung 8 der Ventilnadel 1 und gleich dem Außendurchmesser der zweiten Hülse 22.

Selbstverständlich ist diese Ausfuhrungsvariante eines 3/2-Ventils auch mit nur einer einzigen Hülse denkbar, wie dies im Zusammenhang mit der in Figur 1 beschriebenen Ausführung eines 2/2-Ventils beschrieben wurde.

In Figur 3 ist eine zweite Ausfuhrungsvariante eines 3/2- Ventils dargestellt, welches anstatt eines Schiebersitzes einen nach-außen-öffnenden Ventilsitz 23 (A- Ventilsitz) im Niederdruckbereich des Ventils aufweist.

Auf einem Abschnitt der Ventilnadel 1 mit einem verringerten Durchmesser ist eine erste Hülse 24 mit einem engen Führungsspiel geführt. Außenseitig ist diese erste Hülse 24 ebenfalls mit einem sehr engen Führungsspiel in der mederdruckseitigen Führung 12 der

Ventilbohrung 3 eingepasst. Außerhalb der Ventilbohrung 3 ist eine zweite Hülse 25 vorgesehen, die wiederum eine Fase 17 zur Aufnahme des auf der Ventilnadel 1 in einer

Nut angeordneten Sprengrings 16 dient. Zwischen dieser ersten Hülse 24 und dieser zweiten Hülse 25 ist eine U-formige Scheibe 26 gesteckt, die in einer Buchse 27 axial geführt ist. Die Buchse 27 ist als separates Bauteil zu dem Ventilgehäuse 2 vorgesehen, kann jedoch aber auch Bestandteil des Ventilgehäuses 2 sein. Damit der Sprengring 16 bei einem Venti nadelhub, der kleiner als die Länge der Fase 17 ist, montiert werden kann, werden die Hülsen 24 und 25 auf die Ventilnadel 1 aufgeschoben, der Sprengring 16 montiert und dann anschließend zwischen der ersten Hülse 24 und der zweiten Hülse 25 die U-formige Scheibe 26 eingesteckt. Somit dient die Abmessung dieser U-formigen

Scheibe 26 vor allem der Einstellung des Ventilhubs.

Die Ventilbohrung 3 weist einen Abschnitt mit einem Dichtdurchmesser 29 auf, der identisch mit dem Durchmesser der hochdrackseitigen Führung 8 der Ventilnadel 1 ist, so dass bei einem geschlossenen A-Ventilsitz 23 ein vollständiger Hochdruckausgleich folgen kann. Zum Zweck eines Niederdruckausgleiches bei geschlossenem A-Ventilsitz 23 weist die erste Hülse 24 den selben Durchmesser wie der Dichtsitz des A-Ventilsitzes 23 auf.

Wie in der Figur 3 zuerkennen ist, weist die erste Hülse 24 einen leicht größeren Durchmesser als der Durchmesser der hochdrackseitigen Führung 8 auf. Aus diesem Grund ist bei einem geschlossenen A-Ventilsitz 23 nur ein teilweiser Niederdrackausgleich möglich, da demzufolge auch der Durchmesser der ersten Hülse 24 etwas größer als der Dichtdurchmesser des I- Ventilsitzes 5 ist.

Der Druck in einer Kammer 30, aus welcher der dritte Kanal für den Rücklauf abzweigt und die mit dem Steuerraum 11 bei geöffneten A-Ventilsitz 23 in Verbindung steht, drückt die erste Hülse 24 und damit auch die zweite Hülse 25 zusammen mit der U-fb'rmigen Scheibe 26 stets gegen den Sprengring 16. Bei einem geschlossenem A-Ventilsitz 23 wird dies durch die Gegenkraft an diesem A-Ventilsitz 23 bewerkstelligt. Die in Figur 3 dargestellte Ausfuhrungsvariante des 3/2- Ventils kann mit oder ohne elastisches Element 15 ausgeführt werden. Bei der in Figur 3 dargestellten Ausfuhrungsvariante wird bei geschlossenem A-Sitz 23 auf der Hochdruckseite ein vollständiger hydraulischer Druckausgleich erreicht, da der Dichtdurchmesser des A-Sitzes 23 gleich dem Durchmesser der hochdruckseitigen Führung 8 ist. Gleichzeitig lässt sich ein zumindest teilweise hydraulischer Niederdrackausgleich dadurch erreichen, dass der Durchmesser des A-Sitzes 23 im wesentlichen dem Durchmesser der mederdruckseitigen Führung 12 entspricht.

Figur 4 zeigt eine dritte Ausfuhrungsvariante eines 3/2-Ventils, die in ihren wesentlichen Merkmalen der in Figur 3 beschriebenen Ausführungsvariante entspricht, mit dem Unterschied, dass die erste Hülse 24 denselben Durchmesser wie die hochdrackseitige Führung 8 aufweist, d.h. denselben Durchmesser wie der Dichtsitz des I- Ventilsitzes 5 und des A-Ventilsitz 23. Auf diese Art und Weise ist bei einem derartigen 3/2- Ventil sowohl ein vollständiger Hochdrackausgleich als auch vollständiger Niederdrackausgleich gewährleistet.

Die vorgeschlagenen Ausführungsvarianten können bei allen schnellschaltenden und mit Hochdruck beaufschlagten Ventilen zur Anwendung kommen, die bei selbstzündenden Verbrennungskraftmaschinen zum Einsatz gelangen. Die in den Figuren 1 bis 4 dargestellten Ventilvarianten zeichnen sich allesamt dadurch aus, dass diese alle von der Seite der hochdruckseitigen Führung 8 aus montierbar sind. Dadurch kann ein fest mit der Ventilnadel 1 verbundener Aktor eingesetzt werden, bei dem es sich sowohl um eine bereits vormontierte Magnetankerbaugruppe als auch um einen Piezosteller handeln kann. Die in den Figuren 1 bis 4 dargestellten Ausführungsvarianten eines Ventils zum Einsatz in der Hochdruckhydraulik sind hydraulisch druckausgeglichen, d.h. der Durchmesser beispielsweise eines nach-innen-öffnenden Ventilsitzes 5 entspricht einem Durchmesser der hochdruckseitigen Führung 8 in Bezug auf die Hochdruckseite. Zum Erzielen eines hydraulischen Niederdruckausgleichs entsprechen die Durchmesser eines Schiebersitzes 19 bzw. je nach Ausführungsvariante eines A-Sitzes 23 dem Durchmesser einer mederdruckseitigen Führung 12 der Ventilnadel 1.

Bezugszeichenliste

Ventilnadel

Ventilgehäuse

Ventilbohrung

Aktor nach-innen-Öffiiender Ventilsitz (I- Ventilsitz) erster Kanal

Hochdruckkammer hochdrackseitige Führung

Dichtkante zweiter Kanal

Steuerraum niederdrackseitige Führung

Hülse

Absatzrundung elastisches Element

Sprengring

Phase

Rücklauf

Schiebersitz dritter Kanal (Rücklauf) erste Hülse zweite Hülse nach-außen-öffnender Ventilsitz (A-Ventilsitz) erste Hülse zweite Hülse

U-förmige Scheibe

Buchse

Dichtkante

Dichtdurchmesser

Kammer

Claims

Patentansprüche

1. Ventil für Hochdruckhydraulik mit einer in einem Ventilgehäuse (2) vorgesehenen Ventilbohrung (3), in welcher zumindest ein Ventilsitz (5; 19; 23) ausgebildet ist, der eine hochdrackseitige Führung (8) der. Ventilbohrung (3) von einer mederdruckseitigen Führung (12) der Ventilbohrung (3) trennt, und mit einer von einem Aktor (4) direkt betätigbaren Ventilnadel (1), welche in der Ventilbohrung (3) geführt ist und zumindest eine Dichtfläche (9; 28) aufweist, die mit dem zumindest einem Ventilsitz (5; 19; 23) zusammenwirken kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilnadel (1) mehrteilig aufgebaut ist und im Bereich der niederdrackseitigen Führung (12) zumindest eine Hülse (13; 21, 22; 24, 25) aufweist.

2. Ventil nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Hülse (13; 21, 22; 24, 25) in der niederdrackseitigen Führung (12) und auf der Ventilnadel (1) mit einem engen Elementspiel geführt ist.

3. Ventil nach Ansprach 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Hülse (13; 21, 22; 24, 25) an einer Absatzrundung (14) der Ventilnadel (1) mittels eines elastischen Elements (15) axial verspannt ist.

4. Ventil nach Ansprach 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Hülse (13; 21, 22; 24, 25) dem elastischen Element (15) gegenüberliegend eine Fase (17) aufweist, in die ein in einer Nut auf der Ventilnadel (1) angeordneter Sprengring (16) aufgenommen ist.

5. Ventil nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Hülsen (21, 22) vorgesehen sind, die mittels eines elastischen Elements (15) voneinander getrennt und miteinander axial verspannt sind.

Ventil nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Hülsen (23, 24) vorgesehen sind, die mittels einer U-formigen Scheibe (26) voneinander getrennt sind, wobei die U-förmige Scheibe (26) in einer mit dem Ventilgehäuse (2) in Verbindung stehenden Buchse (27) geführt ist.

Ventil nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil als 2/2-Ventil mit einem nach-innen-öffnenden Ventilsitz (5) ausgebildet ist.

8. Ventil nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil als 3/2-Ventil mit einem nach-innen-öffhenden Ventilsitz (5) und mit einem Schiebersitz (19) ausgebildet ist.

9. Ventil nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil als 3/2-Ventil mit einem nach-innen-öffhenden Ventilsitz (5) und mit einem nach- außen-öffhenden Ventilsitz (23) ausgebildet ist.

10. Ventil nach Ansprach 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ausgleich der am Ventilnadel (1) in Öffhungsrichtung angreifenden hydraulischen Kräfte die Ventilnadel (1) an der hochseitigen Führung (8) und an der niederdrackseitigen Führung (12) denselben Durchmesser aufweist.

11. Ventil nach Ansprach 9, dadurch gekennzeichnet, dass zum teilweisen Ausgleich der an der Ventilnadel (1) in Öffnungsrichrung angreifenden hydraulischen Kräfte die Ventilnadel (1) an der hochdruckseitigen Führung (8) einen kleineren Durchmesser als an der niederdrackseitigen Führung (12) aufweist.

12. Ventil gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilnadel von der hochdrackseitigen Führungsseite (8) aus montierbar ist.

13. Ventil gemäß Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Durchmesser am nach innen öffnenden Ventilsitz (5) dem Durchmesser der Ventilnadel (1) innerhalb der hochdrackseitigen Führung (8) entspricht, wodurch die Ventilnadel druckausgeglichen ist.

14. Ventil gemäß Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei geschlossenem Schiebersitz (19) ein vollständiger hydraulischer Hochdrackausgleich aufgrund übereinstimmender Durchmesser von Schiebersitz (19) und dem Durchmesser der hochdrackseitigen Führung (8) einerseits und ein vollständiger hydraulischer Niederdrackausgleich aufgrund der Übereinstimmung der Durchmesser des Schiebersitzes (19) mit dem Durchmesser der niederdrackseitigen Führung (12) erreicht wird.

15. Ventil gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei geschlossenem, nach- außen-öffhendem Ventilsitz (23) ein vollständiger hydraulischer Hochdrackausgleich aufgrund der Übereinstimmung der Durchmesser des nach- außen-öffnenden Ventilsitzes (23) mit dem Durchmesser der hochdruckseitigen Führang (8) einerseits und ein vollständiger hydraulischer Niederdrackausgleich aufgrund der Übereinstimmung der Durchmesser des nach-außen-öffnenden Ventilsitzes mit dem Durchmesser der niederdrackseitigen Führung (12) erreicht wird.

16. Ventil gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülsen (24, 25) über die Drackbelastung bzw. Schließkräfte bei geschlossenem nach-außen-öffhendem Ventilsitz (23) positioniert und gegen einen Sprengring (16) angestellt werden.