DE3102982C2

DE3102982C2 - Druckregelventil für eine Flüssigkeitspumpe

Info

Publication number: DE3102982C2
Application number: DE3102982A
Authority: DE
Inventors: Ko Fujisawa Kanagawa Hiratsuka; Michiaki Yokohama Kanagawa Sasaki; Kiyokazu Yamamoto
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1980-01-31
Filing date: 1981-01-29
Publication date: 1987-04-02
Also published as: JPS56113182U; JPS5939189Y2; GB2069052B; DE3102982A1; GB2069052A; US4370102A

Abstract

Eine Vorrichtung zum Pumpen eines Fluids umfaßt eine Hauptpumpe (1) und eine mit dieser verbundene Hilfseinrichung (12). Die Hilfseinrichtung (12) weist die Funktionen eines Dämpfungsorgans, eines Unterbrecherventils, eines Rückschlagventils und eines Überdruckventils auf. Sie umfaßt eine erste und zweite Kammer (A, B), die durch eine Membran (13) getrennt sind. Die erste Kammer (A) ist mit einem Zufuhrkanal (11) verbunden, der von der Hauptpumpe zugeführt wird. Der Auslaß (15) der Hilfseinrichtung (12) mündet in der ersten Kammer (A) innerhalb des Ventilsitzes (14) eines Ventils (14, 16). Der zugehörige Ventilkörper (16) wird unter Verformung der Membran (13) entsprechend einer Änderung des Fluiddrucks in der ersten Kammer (A) bewegt. Ein Überdruckventil (17, 18) befindet sich in dem Ventilkörper (16) und verbindet die erste Kammer (A) mit der zweiten Kammer (B) und diese mit einer Rücklaufleitung.

Description

Die Erfindung betrifft ein Druckregelventil für eine Flüssigkeitspumpe, mit einem zwischen einem Pumpenauslaß und einer zum Verbraucher führenden Leitung angeordneten Sperrventil, bei dem ein Ventilkörper entgegen Federwirkung eine Ventilöffnung zum Verbraucher hin freigibt, und mit einem durch einen Pumpenauslaßdruck vorgegebener Höhe entgegen Federwirkung in eine Rücklaufleitung zu öffnenden Überdruckventil.
Ein derartiges Druckregelventil ist aus der DE-OS 19 27 073 bekannt. Sobald sich ein vorbestimmter Pumpenausgangsdruck aufgebaut hat, so verschiebt dieser einen federbelasteten Steuerschieber, der den Strömungsweg zum Verbraucher freigibt. Steigt der Druck über einen vorgegebenen Maximalwert an, so wird der Steuerschieber weiter verschoben, bis er einen Rücklauf öffnet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Druckregelventil der gattungsgemäßen Art zu schaffen, bei dem alle benötigten Ventilfunktionen in einem Ventil kompakter Bauart vereint sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Druckregelventil der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Ventilkörper des Sperrventils zusammen mit einer mit diesem verbundenen Membran eine mit dem Pumpenauslaß verbundene Kammer begrenzt, in der ein die Ventilöffnung enthaltender Ventilsitz angeordnet ist, und daß in dem Ventilkörper des Sperrventils ein dem Ventilsitz gegenüberliegender Rücklaufkanal vorgesehen ist, in dem sich das Überdruckventil befindet, so daß dieses auch durch einen verbraucherseitigen Überdruck betätigt werden kann.
Das erfindungsgemäße Druckregelventil wird zunächst als Sperrventil für den Pumpenauslaßdruck bevor dieser einen vorgegebenen Wert erreicht hat, so daß eine Leckströmung in Richtung des Verbrauchers verhindert wird. Im übrigen ist das Überdruckventil nach Abheben des Ventilkörpers von dem Ventilsitz dem Pumpenauslaßdruck ausgesetzt, so daß ein übermäßiger Pumpenauslaßdruck über den Rücklaufkanal abgebaut werden kann. Wenn der Pumpenauslaßdruck gering ist und der Ventilkörper auf dem Ventilsitz liegt, bleibt das Überdruckventil, das der innerhalb des Ventilsitzes liegenden Ventilöffnung gegenüberliegt, dem verbraucherseitigen Druck ausgesetzt, so daß unter allen Betriebsbedingungen ein überhöhter verbraucherseitiger Druck abgebaut werden kann. Weiter verhindert das erfindungsgemäße Ventil einen Rückstrom zur Pumpe bei geringem Pumpenauslaßdruck, da der Ventilkörper in diesem Falle auf dem Ventilsitz liegt und der verbraucherseitige Druck zwar das Überdruckventil innerhalb des Ventilsitzes öffnen kann, nicht dagegen in der Lage ist, den Ventilkörper vom Ventilsitz abzuheben. Schließlich hat das erfindungsgemäße Ventil auch eine dämpfende und glättende Wirkung in Bezug auf den in der Regel gepulsten Pumpenauslaßdruck, da die Membran Druckschwankungen dieser Art ausgleicht.
Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.
Fig. 1 ist ein senkrechter Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Druckregelventil mit zugehöriger Flüssigkeitspumpe;
Fig. 2A bis 2E zeigen verschiedene Betriebszustände des Druckregelventils.
Gemäß Fig. 1 umfaßt eine Brennstoffpumpe 1 ein Gehäuse 2, einen in diesem befestigten Magneten 3, einen Läufer 4, eine Bürste 5 und weitere Teile, die in dem Motorraum 6 eines Elektromotors angeordnet sind. Ein Pumpenrad 7 ist an einer Welle 4 a des Läufers 4 befestigt und liegt in üblicher Weise drehbar innerhalb einer Pumpenkammer 8. Wenn die Welle 4 a des Läufers 4 gedreht wird, dreht sich auch das Pumpenrad 7, so daß Brennstoff durch einen Einlaß 10 der Brennstoffpumpe über ein Filter 9 angesaugt wird und mit vorgegebenem Druck in den Motorraum 6 des Elektromotors gelangt. Der Brennstoff geht durch den Motorraum 6 hindurch und strömt durch einen Kanal 11 am vorderen Ende der Brennstoffpumpe 1.
Ein Druckregelventil 12 ist fest mit der Brennstoffpumpe 1 im Bereich des Pumpenauslasses 11 verbunden.
Das Druckregelventil 12 umfaßt eine erste Kammer A und eine zweite Kammer B, die durch eine Membran 13 getrennt sind. Die erste Kammer A befindet sich im unteren Bereich des Druckregelventils 12 und ist direkt mit dem äußeren Ende des Pumpenauslasses 11 der Brennstoffpumpe 1 verbunden. Ein Ventilsitz 14 ist im Mittelbereich am Boden der ersten Kammer A ausgebildet. Ein Dichtring 14 a ist an dem Ventilsitz 14 befestigt. Ein Auslaß 15 befindet sich im Bodenbereich des Druckregelventils 12 und verläuft im wesentlichen in dessen Radialrichtung. Das innere Ende des Auslasses 15 mündet im Mittelbereich der ersten Kammer A innerhalb des Ventilsitzes 14. Das äußere Ende des Auslasses 15 ist mit einer nicht gezeigten Brennstoffzufuhrleitung verbunden, die zu einer Brennkraftmaschine verläuft.
Ein Ventilkörper 16 ist am inneren Rand der Membran 13 in deren Mittelpunkt und gegenüber dem Ventilsitz 14 befestigt. Der Ventilkörper 16 kann sich in senkrechter Richtung bewegen. Die Bodenfläche des Ventilkörpers 16 berührt die obere Oberfläche des Ventilsitzes 14 derart, daß das offene Ende des Auslasses 15 geschlossen werden kann. Ferner kann der Brennstoffdurchsatz durch Änderung des Abstandes zwischen dem Ventilkörper 16 und der Ventilsitz 14 verändert werden.
Ein Rücklaufkanal 17 befindet sich in senkrechter Richtung im Mittelpunkt des Ventilkörpers 16 in einer Position, die dem inneren offenen Ende des Auslasses 15 des Druckregelventils 12 entspricht. Der Rücklaufkanal 17 verläuft von der ersten Kammer A an seinem unteren Ende zu einer dritten Kammer C an einem oberen Ende, die sich innerhalb einer zylindrischen Hülse 12 a befindet. Die zylindrische Hülse 12 a wird durch eine Verlängerung des Ventilkörpers 16 gebildet. Ein kugelförmiger Ventilkörper 18 befindet sich innerhalb der dritten Kammer C und wird durch eine Schraubenfeder 19 in Richtung des Rücklaufkanals 17 vorgespannt, so daß dieser von seinem oberen Ende her verschlossen wird. Die dritte Kammer C steht über die zweite Kammer B mit einem nicht gezeigten Brennstofftank in Verbindung.
Die zweite Kammer B ist begrenzt durch eine kegelstumpfförmige Haube12 b, die Membran 13 und den Ventilkörper 16. Eine große Schraubenfeder 20 liegt zwischen dem Ventilkörper 16 und der kegelstumpfförmigen Haube 12 b und spannt den Ventilkörper 16 sowie die Membran 13 derart vor, daß der Ventilkörper 16 gegen den Ventilsitz 14 gedrückt wird, als nach unten in Fig. 1.
Wenn im Betrieb der Zufuhrdruck des Brennstoffs aus der Brennstoffpumpe 1 Null ist, d. h. wenn die Brennstoffpumpe 1 abgeschaltet ist, wie es in Fig. 2A gezeigt ist, drückt die Schraubenfeder 20 den Ventilkörper 16 aufgrund ihrer Vorspannung gegen den Ventilsitz 14. Auch das Rücklaufventil mit dem Ventilkörper 18 ist aufgrund der Vorspannung der Schraubenfeder 19 geschlossen.
Wenn die Brennstoffpumpe 1 eingeschaltet wird, steigt der Brennstoffdruck in dem Pumpenauslaß 11. Daher wird gemäß Fig. 2B die Membran 13 in gewissem Umfange nach oben aufgrund des Brennstoffdrucks verformt, so daß der Ventilkörper 16 leicht von dem Ventilsitz 14 entgegen der Vorspannkraft der Schraubenfeder 20 abgehoben wird und eine kleine Brennstoffmenge in den Auslaß 15 gelangen kann.
In diesem Falle wirkt der Ventilkörper 16, der durch die Membran 13 aufgenommen wird, als Sperrventil, das ein tropfenweises Durchsickern des Brennstoffs verhindert.
Wenn der Druck der Brennstoffpumpe 1 einen vorgegebenen Wert erreicht hat, gelangen gemäß Fig. 2C die Membran 13 und der Ventilkörper 16 in eine Gleichgewichtsstellung zwischen der Schraubenfeder 20 einerseits und dem Brennstoffdruck andererseits, so daß der Ventilkörper 16 stehenbleibt. Der Brennstoff wird mit vorgegebenem Druck in den Auslaß 15 gepumpt. Die Pulsation des Brennstoffdruckes kann dadurch aufgenommen werden, daß die Membran in bezug auf ihren Gleichgewichtspunkt aufwärts und abwärts bewegt wird.
In diesem Falle wirken die Membran 13 und der Ventilkörper 16 als Dämpfer für die Druckschwingung.
Wenn die Brennstoffpumpe 1 in diesem Falle angehalten wird, nimmt der Druck in der ersten Kammer A ab. Die Membran 13 verformt sich daher aufgrund der Kraft der Schraubenfeder 20 nach unten, so daß der Ventilkörper 16 den Ventilsitz 14 berührt. Folglich gelangt der Ventilkörper 16 zurück in die in Fig. 2A gezeigte Stellung, und der Brennstoffdruck innerhalb der Brennstoffleitung stromabwärts des Auslasses 15 kann auf einem vorgegebenen Wert gehalten werden.
In diesem Falle wirkt der Ventilkörper 16 als Sperrventil gegen einen Rückstrom der Flüssigkeit zur Pumpe.
Wenn bei normalem Betrieb der Brennstoffpumpe 1 eine Störung in der Brennstoffzufuhrleitung eintritt, die beispielsweise auf einer Kollision beruhen kann, so daß der Brennstoffdruck auf der Seite der Brennstoffpumpe 1 übermäßig zunimmt, berührt der Anschlagbereich 16 a am oberen Ende des ersten Gehäuses 12 a der dritten Kammer C die obere Wand der zweiten Kammer B, wie es in Fig. 2D gezeigt ist. Im übrigen wird das Rücklaufventil durch Abheben des Ventilkörpers 18 geöffnet, so daß der Brennstoff in die zweite Kammer B und von dieser in nicht gezeigter Weise zurück in den Brennstofftank strömt.
Wenn der Druck innerhalb der Brennstoffleitung stromabwärts des Auslasses 15 beispielsweise aufgrund erhöhter Temperatur übermäßig zunimmt, wird das Rücklaufventil durch Abheben des Ventilkörpers 18 geöffnet, wie es in Fig. 2E gezeigt ist. Der Brennstoff kann daher aus dem Auslaß 15 in die zweite Kammer B zurückströmen und von dieser in den Brennstofftank gelangen.
In diesem Falle dient das Ventil mit dem Ventilkörper 18 als Überdruckventil zum Schutz der Brennstoffleitung.
Wenn die Brennstoffpumpe 1 abgeschaltet wird, berührt der Ventilkörper 16 den Ventilsitz 14 unter dem Druck der Schraubenfeder 20, so daß der Auslaß 15 geschlossen wird. Es ist daher selbst bei beschädigter Brennstoffleitung nur erforderlich, die Brennstoffpumpe 1 abzuschalten, um das Auslaufen des Brennstoffs aus dem Tank zu verhindern.
Erfindungsgemäß wird daher mit einem einzigen Druckregelventil die Funktion eines Dämpfungsorgangs, eines Sperrventils für beide Strömungsrichtungen und eines Überdruckventils unmittelbar an der Brennstoffpumpe wahrgenommen. Daher kann der Raum, der üblicherweise zur Unterbringung dieser Teile notwendig ist, erheblich reduziert werden. Verschiedene Funktionen können im übrigen in vorteilhafter Weise vereinigt werden. Der Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist einfach, und die Arbeitsweise der Vorrichtung daher zuverlässig.

Claims

1. Druckregelventil für eine Flüssigkeitspumpe, mit einem zwischen einem Pumpenauslaß und einer zum Verbraucher führenden Leitung angeordneten Sperrventil, bei dem ein Ventilkörper entgegen Federwirkung eine Ventilöffnung zum Verbraucher hin freigibt, und mit einem durch einen Pumpenauslaßdruck vorgegebener Höhe entgegen Federwirkung in eine Rücklaufleitung zu öffnenden Überdruckventil, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (16) des Sperrventils zusammen mit einer mit diesem verbundenen Membran (13) eine mit dem Pumpenauslaß (11) verbundene Kammer (A) begrenzt, in der ein die Ventilöffnung enthaltender Ventilsitz (14) angeordnet ist, und daß in dem Ventilkörper (16) des Sperrventils ein dem Ventilsitz (14) gegenüberliegender Rücklaufkanal (17) vorgesehen ist, in dem sich das Überdruckventil (17, 18) befindet, so daß dieses auch durch einen verbraucherseitigen Überdruck betätigt werden kann.

2. Druckregelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Überdruckventil (17, 18) als Kugelventil ausgebildet ist.