DE10251587B4 - Valve for controlling a fluid flow - Google Patents
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Abstract
Ventil zum Steuern eines Fluidstroms, umfassend ein Gehäuse (12), in dem ein Rohrstück (14) mit einer Längsbohrung (16) angeordnet ist, in der ein rohrförmiger Ventilsteuerkolben (18) axial verschieblich geführt ist, der mit mindestens einer radialen Bohrung (20) zum Fluidtransport in einen den Ventilsteuerkolben (18) umgebenden Fluidraum (24) versehen und mit einem Ventilschließglied (26) verbunden ist, das mit einem Ventilsitz (28) zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilschließglied (26) von einem Drehteil gebildet ist, das einen Führungsbund (38) aufweist, der mit der Wandung der Längsbohrung (16) des Rohrstücks (14) zusammenwirkt, und das an seiner freien Stirnseite eine Dichtung (42) aufweist, die mit dem Ventilsitz (28) zusammenwirkt, wobei der Ventilsitz (28) als Flachsitz ausgebildet ist.Valve for controlling a fluid flow, comprising a housing (12) in which a pipe section (14) is arranged with a longitudinal bore (16) in which a tubular valve control piston (18) is guided axially displaceable with at least one radial bore (20 ) for fluid transport into a fluid space (24) surrounding the valve control piston (18) and connected to a valve closure member (26) cooperating with a valve seat (28), characterized in that the valve closure member (26) is formed by a rotating member; which has a guide collar (38) which cooperates with the wall of the longitudinal bore (16) of the tubular piece (14) and which has on its free end face a seal (42) which cooperates with the valve seat (28), wherein the valve seat ( 28) is designed as a flat seat.
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung geht von einem Ventil zum Steuern eines Fluidstroms, insbesondere zum Steuern eines Gasstroms, gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art aus.The invention is based on a valve for controlling a fluid flow, in particular for controlling a gas flow, according to the manner defined in greater detail in the preamble of patent claim 1.
Ein derartiges Ventil ist aus der Praxis bekannt und dient beispielsweise als Benzin-Einspritzventil einer Brennkraftmaschine.Such a valve is known in practice and serves, for example, as a gasoline injection valve of an internal combustion engine.
Das bekannte Ventil umfaßt ein Gehäuse, in dem ein Rohrstück mit einer Längsbohrung angeordnet ist, in der ein rohrförmiger Ventilsteuerkolben axial verschieblich geführt ist. Der Ventilsteuerkolben hat radiale Bohrungen, so daß im Inneren des Ventilsteuerkolbens geführter Kraftstoff an dessen Außenseite geführt werden kann. Ferner ist der Ventilsteuerkolben mit einem Ventilschließglied verbunden, das aus einem kugelförmigen Gebilde besteht und mit einem als Kegelsitz ausgebildeten Ventilsitz zusammenwirkt. Der Ventilsitz ist an einem ringförmigen Bauteil ausgebildet, der mit einer sogenannten Spritzlochscheibe verbunden ist, an der mehrere Bohrungen ausgebildet sind, über die bei geöffnetem Ventilschließglied Kraftstoff aus dem den Ventilsteuerkolben umgebenden Raum in einen Verbrennungsraum der Brennkraftmaschine gespritzt werden kann.The known valve comprises a housing in which a pipe section is arranged with a longitudinal bore in which a tubular valve control piston is guided axially displaceably. The valve control piston has radial bores, so that fuel guided in the interior of the valve control piston can be guided on the outside thereof. Further, the valve control piston is connected to a valve closure member which consists of a spherical structure and cooperates with a valve seat designed as a conical seat. The valve seat is formed on an annular component, which is connected to a so-called spray perforated disk, on which a plurality of bores are formed, via which fuel can be injected from the space surrounding the valve control piston in a combustion chamber of the internal combustion engine with the valve closing member open.
Ein derartiges Einspritzventil ist jedoch nicht zur dauerlaufbeständigen Dosierung von Gas geeignet, das zum Betrieb eines Verbrennungsmotors genutzt wird.However, such an injection valve is not suitable for the continuous-running metering of gas, which is used to operate an internal combustion engine.
Aus der
Dieses Kraftstoffeinspritzventil für gasförmige Kraftstoffe weicht in seinem Aufbau erheblich von dem vorbeschriebenen Kraftstoffeinspritzventil für flüssige Kraftstoffe ab, so daß beispielsweise bei Kraftfahrzeugen, die mit gasförmigem Kraftstoff betreibbar sind, ein Kraftstoffeinspritzventil mit völlig unterschiedlichen Bauteilen eingesetzt werden muß als bei Kraftfahrzeugen, die mit flüssigem Kraftstoff betreibbar sind.This fuel injector for gaseous fuels differs significantly in structure from the above-described fuel injection valve for liquid fuels, so that, for example, in motor vehicles that are operable with gaseous fuel, a fuel injector must be used with completely different components than in motor vehicles operable with liquid fuel are.
Aufgabe der Erfindung ist es ein Ventil bereitzustellen, dass die Nachteile des Standes der Technik überwindet.The object of the invention is to provide a valve that overcomes the disadvantages of the prior art.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by the features of claim 1.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Das erfindungsgemäße Ventil zum Steuern eines Fluidstroms, insbesondere zum Steuern eines Gasstroms, mit den Merkmalen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, bei welchem Ventil das Ventilschließglied von einem Drehteil gebildet ist, das einen Führungsbund aufweist, der mit der Wandung der Längsbohrung des Rohrstücks zusammenwirkt, und das an seiner freien Stirnseite eine Dichtung aufweist, die mit dem Ventilsitz zusammenwirkt, wobei der Ventilsitz als Flachsitz ausgebildet ist, hat den Vorteil, daß es durch eine einfache Modifikation eines Benzin-Einspritzventils der einleitend beschriebenen Art herstellbar ist und so zur dauerlaufbeständigen Dosierung von zum Betrieb von Verbrennungsmotoren genutzten Gas einsetzbar ist.The valve according to the invention for controlling a fluid flow, in particular for controlling a gas flow, having the features according to the preamble of claim 1, wherein valve the valve closing member is formed by a rotary member having a guide collar which cooperates with the wall of the longitudinal bore of the pipe section, and having at its free end side a seal which cooperates with the valve seat, wherein the valve seat is formed as a flat seat, has the advantage that it can be produced by a simple modification of a gasoline injector of the type described in the introduction and so for the continuous-running dosage of Gas used to operate internal combustion engines can be used.
Die Modifikation erfolgt derart, daß an den Ventilsteuerkolben statt einer Ventilkugel das Drehteil angeformt wird, wobei die Auslegung des Drehteils mit der mit einem Flachsitz zusammenwirkenden Dichtung und mit dem Führungsbund erlaubt, das Ventil insbesondere zum Steuern eines Gasstroms einzusetzen. Ferner ist es möglich, das Ventil nach der Erfindung in bisher für Benzineinspritzventile bestimmten Halterungen zu montieren.The modification is made such that the rotary member is formed on the valve control piston instead of a valve ball, the design of the rotary member with the seated seal cooperating with the guide collar and allows to use the valve in particular for controlling a gas flow. Furthermore, it is possible to mount the valve according to the invention in previously intended for gasoline injectors brackets.
Die Dichtung, die eine Dichtscheibe sein kann, die eine ringförmige Dichtlippe bzw. einen ringförmigen Dichtwulst aufweist, ist bei einer bevorzugten Ausführungsform des Ventils nach der Erfindung in einer stirnseitigen Ausnehmung des Drehteils aufgenommen, die mit einer Hinterschneidung versehen ist. So ist eine sichere Befestigung der Dichtung gewährleistet. Der Formschluß zwischen dem Dichtelement und dem Drehteil ist durch die Hinterschneidung gewährleistet.The seal, which may be a sealing disc having an annular sealing lip or an annular sealing bead, is received in a preferred embodiment of the valve according to the invention in an end-side recess of the rotary member, which is provided with an undercut. This ensures a secure attachment of the seal. The positive connection between the sealing element and the rotary member is ensured by the undercut.
Alternativ kann die Dichtung, die aus einem Elastomer oder einem sonstigen Kunststoff bestehen kann, auf das Drehteil aufvulkanisiert sein.Alternatively, the seal, which may consist of an elastomer or other plastic, be vulcanized onto the rotary part.
Um zu verhindern, daß die Dichtung bzw. die Dichtlippe der Dichtung beim Aufschlagen auf den Dichtsitz eine große Verformung erfährt und damit einem großen Verschleiß ausgesetzt ist, ist das Drehteil bei einer bevorzugten Ausführungsform des Ventils nach der Erfindung stirnseitig mit einer Stützeinrichtung, insbesondere einem Stützring, versehen, gegenüber der die Dichtung in Öffnungsstellung des Drehteils vorspringt.In order to prevent that the seal or the sealing lip of the seal when striking the sealing seat undergoes a large deformation and thus exposed to great wear, the rotary member is in a preferred embodiment of the valve according to the invention the front side with a support means, in particular a support ring , provided, against which the seal in the open position of the rotary member protrudes.
Um einen hinreichenden Fluidstrom zwischen dem den Ventilsteuerkolben umgebenden Fluidraum und dem Dichtsitz zu gewährleisten, ist der Führungsbund des Drehteils zweckmäßig mit mindestens einer axialen Ausnehmung ausgebildet. Wenn das Drehteil beispielsweise aus einem Sechskantprofil hergestellt ist, können die Kanten des Sechskants die Führungsfunktion in der Längsbohrung des Rohrstücks übernehmen, wobei das Fluid dann entlang der die Ausnehmungen begrenzenden Schlüsselflächen des Sechskantprofils in Richtung des Ventilsitzes strömen kann.In order to ensure a sufficient fluid flow between the fluid chamber surrounding the valve control piston and the sealing seat, the guide collar of the rotary member is expediently formed with at least one axial recess. For example, if the rotating part is made of a hexagonal profile, the edges of the Hexagon take over the guiding function in the longitudinal bore of the pipe section, wherein the fluid can then flow along the recesses limiting key surfaces of the hexagonal profile in the direction of the valve seat.
Eine sichere Verbindung zwischen dem Drehteil und dem Ventilsteuerkolben kann dadurch erreicht werden, daß das Drehteil in den Ventilsteuerkolben eingesteckt und/oder mit dem Ventilsteuerkolben verschweißt ist. Zweckmäßig ist das Drehteil an dem dem Ventilsteuerkolben zugewandten Ende gestuft ausgebildet, so daß es in den Ventilsteuerkolben eingesteckt und im Stoßbereich zu dem Ventilsteuerkolben mit diesem verschweißt werden kann.A secure connection between the rotary member and the valve spool can be achieved in that the rotary member is inserted into the valve spool and / or welded to the valve spool. Suitably, the rotary member is stepped at the end facing the valve spool, so that it can be plugged into the valve spool and welded to the valve spool in the butting area.
Entsprechend dem einleitend beschriebenen Benzin-Einspritzventil kann das Ventil nach der Erfindung eine sogenannte Spritzlochscheibe aufweisen, die in die Längsbohrung des Rohrstücks eingepaßt ist und an der sich das Drehteil in Schließstellung direkt oder indirekt abstützt. Die Spritzlochscheibe hat bevorzugt eine Dicke zwischen etwa 0,2 und 0,3 mm, so daß eine hohe Stabilität gewährleistet ist. Die Spritzlochscheibe kann den Ventilsitz bilden.According to the gasoline injection valve described in the introduction, the valve according to the invention may have a so-called spray perforated disk, which is fitted in the longitudinal bore of the pipe section and on which the rotary member is supported directly or indirectly in the closed position. The spray perforated disk preferably has a thickness between about 0.2 and 0.3 mm, so that a high stability is ensured. The spray perforated disk can form the valve seat.
Alternativ kann zwischen der Spritzlochscheibe und dem Drehteil ein Verstärkungsring angeordnet sein, der mit der Spritzlochscheibe fest verbunden ist. Der Verstärkungsring bildet dann den Ventilsitz, welcher eine hohe Stabilität aufweist. Der Verstärkungsring ist zweckmäßig mit der Spritzlochscheibe verschweißt.Alternatively it can be arranged between the spray perforated disk and the rotary member, a reinforcing ring which is fixedly connected to the spray perforated disk. The reinforcing ring then forms the valve seat, which has a high stability. The reinforcing ring is suitably welded to the spray perforated disk.
Bevorzugt weist der Verstärkungsring eine feinbearbeitete Oberfläche auf, was zu einer erhöhten Dichtigkeit des Ventilsitzes führt.Preferably, the reinforcing ring has a finely machined surface, which leads to an increased tightness of the valve seat.
Bei Einsatz des Verstärkungsrings erfolgt die Zumeßfunktion nicht mehr mittels einer oder mehrerer Bohrungen der Spritzlochscheibe, sondern durch die Auslegung der Zentralbohrung des Verstärkungsrings und den eingestellten Hub. Die Zentralbohrung des Verstärkungsrings hat dann zweckmäßig eine Querschnittsfläche, die in etwa der Fläche entspricht, die beim Hub des Drehteils freigegeben wird.When using the reinforcing ring, the metering function is no longer done by means of one or more holes in the spray perforated disk, but by the interpretation of the central bore of the reinforcing ring and the set stroke. The central bore of the reinforcing ring then has expediently a cross-sectional area which corresponds approximately to the area which is released during the stroke of the rotary part.
Die Hubeinstellung kann bei Einsatz des Verstärkungsrings durch plastische Verformung des Spritzlochscheibe erfolgen, was durch Ansetzen eines Stempels an der dem Ventilschließglied abgewandten Seite der Spritzlochscheibe erfolgen kann.The stroke adjustment can be done by using plastic deformation of the spray perforated disc when using the reinforcing ring, which can be done by applying a punch on the side facing away from the valve closure member side of the spray perforated disk.
Das Drehteil kann des weiteren zum Verschleißschutz bei trockenem Betrieb mit einer Schutzschicht versehen sein. Diese kann beispielsweise aus chemischem Nickel mit eingebetteten Teflonpartikeln, einem Gleitlack, einem Gleitlack mit Teflonpartikeln, einer metallhaltigen Kohlenstoffschicht oder auch einer Schicht mit eingebetteten, ölgefüllten Mikrokapseln bestehen.The rotary member may further be provided with a protective layer for wear protection in dry operation. This may consist for example of chemical nickel with embedded Teflon particles, a bonded coating, a bonded coating with Teflon particles, a metal-containing carbon layer or even a layer with embedded, oil-filled microcapsules.
Um eine präzise Führung des Ventilsteuerkolbens zu gewährleisten, kann dieser mit einem Führungsbund versehen sein, der an der Innenwandung der Langsbohrung des Rohrstücks anliegt.In order to ensure a precise guidance of the valve control piston, this may be provided with a guide collar which rests against the inner wall of the longitudinal bore of the pipe section.
Der Führungsbund kann von einem Führungsring gebildet sein, der auf den Ventilsteuerkolben aufgeschoben ist und aus Teflon bestehen kann.The guide collar may be formed by a guide ring, which is pushed onto the valve control piston and may consist of Teflon.
Der aus Teflon gebildete Führungsring des Ventilsteuerkolbens ist bevorzugt in eine Schweißnut eingeformt, die an einer Führungshülse ausgebildet ist, die mit dem Ventilsteuerkolben verschweißt ist. Der Führungsdurchmesser, der etwa 0,2 mm großer ist als der maximale Durchmesser des Ventilsteuerkolbens, kann mittels eines konischen Kalbrierwerkzeuges eingestellt werden.The Teflon formed guide ring of the valve spool is preferably formed in a weld groove which is formed on a guide sleeve, which is welded to the valve spool. The guide diameter, which is about 0.2 mm larger than the maximum diameter of the valve spool, can be adjusted by means of a conical calendering tool.
Alternativ kann die Führungshülse so geformt sein, daß der Führungsbund einstückiger Bestandteil derselben ist.Alternatively, the guide sleeve may be shaped such that the guide collar is integral therewith.
Des weiteren kann die Wandung der Längsbohrung des Rohrstücks zur Erhöhung der Verschleißbeständigkeit mit einem Verschleißschutz beschichtet sein, der aus einem der oben im Zusammenhang mit der Beschichtung des Drehteils genannten Materialien bestehen kann.Furthermore, the wall of the longitudinal bore of the pipe section to increase the wear resistance may be coated with a wear protection, which may consist of one of the above-mentioned in connection with the coating of the rotating part materials.
Weitere Vorteile und vorteilhaft Ausgestaltungen des Gegenstandes nach der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Patentansprüchen entnehmbar.Further advantages and advantageous embodiments of the subject matter of the invention are the description, the drawings and the claims removed.
Zeichnungdrawing
Zwei Ausführungsbeispiele des Ventils nach der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch vereinfacht dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigenTwo embodiments of the valve according to the invention are shown schematically simplified in the drawing and are explained in more detail in the following description. Show it
Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments
In
Das Ventil
In der Längsbohrung
Der Ventilsteuerkolben
Die Spritzlochscheibe
Die Spritzlochscheibe
Des weiteren weist das Drehteil
Das Ventilschließglied
Des weiteren hat das Ventilschließglied
Ferner ist das Ventilschließglied
In
Der Verstärkungsring
Ferner ist der Verstärkungsring
Die Innenwandung bzw. Längsbohrung
Im übrigen entspricht der Aufbau des Ventils
In
Alternativ kann die Hülse
Claims (14)
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