BR112014016022B1

BR112014016022B1 - Válvula

Info

Publication number: BR112014016022B1
Application number: BR112014016022-8A
Authority: BR
Inventors: Matthias Bleeck; Bernd Gugel; Thomas Krüger; Bernd Wollisch
Original assignee: Continental Automotive Gmbh
Priority date: 2011-12-28
Filing date: 2012-12-21
Publication date: 2021-09-28
Also published as: BR112014016022A8; EP2798193A1; WO2013098249A1; CN104011370A; KR101964896B1; DE102011090006A1; BR112014016022B8; US9383028B2; CN104011370B; EP2798193B1; JP5893163B2; BR112014016022A2; DE102011090006B4; US20150083948A1; KR20140108322A; JP2015504130A

Abstract

VÁLVULA. A presente invenção refere-se de uma válvula que compreende uma mola (101) com uma força de mola (Ff), um atuador (200) com uma força de atuador (Fa) que pode atuar contra a força de mola (Ff), um pino (102) que pode ser atuado por meio do atuador (200), um elemento de vedação (103) que pode ser acoplado ao pino (102), e uma sede de vedação (104) de modo que a válvula seja fechada quando o elemento de vedação (103) repousar contra a sede de vedação (104). O pino (102) pode ser movido na direção do elemento de vedação (103) por meio do atuador (200), e o pino (102) pode ser movido na direção afastada do elemento de vedação (103) por meio da mola (101). O elemento de vedação (103) pode ser movido para uma posição aberta independentemente do pino (102), em que o fluxo de fluido através da válvula é liberado na posição aberta.

Description

A invenção refere-se a uma válvula.

[0001] Em particular, uma válvula desse tipo é usada em umabomba de alta pressão para distribuir fluido para um sistema de injeção common rail para motores de combustão interna de veículos automotores.

[0002] Válvulas desse tipo são submetidas a grandes cargas, emparticular se essas forem expostas a cargas contínuas, como em bombas de alta pressão. Visto que as bombas de alta pressão são expostas a pressões de, por exemplo, 200MPa ou mais, altas exigências são feitas das válvulas em bombas desse tipo.

[0003] O mesmo se aplica às disposições de atuador em válvulasdesse tipo. Essas devem ser capazes de abrir e/ou fechar a válvula de maneira confiável, em particular, durante um longo período de tempo da vida útil do veículo automotor, e essas devem operar dentro de faixas de tolerância predefinidas.

[0004] O documento DE 10 2007 028 960 A1 descreve uma válvulaem uma bomba de alta pressão. A válvula possui uma agulha de válvula com um acionador hidráulico que, no caso do combustível fluir sobre a agulha de válvula, exerce uma força que atua na direção de abertura sobre a agulha de válvula. Um corpo de válvula para fechar a válvula pode ser movido independentemente da agulha de válvula para uma posição aberta, em que um fluxo de fluido através da válvula é liberado.

[0005] O documento JP 9 112 731 A descreve uma válvula de umabomba de combustível. A válvula possui um atuador para mover um pino.

[0006] O pino não é fixamente conectado a um elemento de válvulapara fechar a válvula.

[0007] Deseja-se especificar uma válvula que torna a operação confiável possível.

[0008] Em uma modalidade da invenção, uma válvula compreendeuma mola com uma força de mola. A válvula compreende um atuador com uma força de atuador que pode atuar contra a força de mola. Ademais, a válvula compreende um pino que pode ser atuado por meio do atuador. A válvula compreende um elemento de vedação que pode ser acoplado ao pino. Ademais, a válvula compreende um assento de vedação, com o resultado que a válvula é fechada quando o elemento de vedação se encostar no assento de vedação. O pino pode ser movido na direção do elemento de vedação por meio do atuador. O pino pode ser movido na direção afastada do elemento de vedação por meio da mola. O elemento de vedação pode ser movido independentemente do pino para uma posição aberta, em que um fluxo de fluido através da válvula é liberado.

[0009] Ademais, o atuador compreende um eletroímã. O eletroímãcompreende uma bobina que circunda um núcleo polar. Ademais, o atu- ador compreende uma armadura de ímã. A armadura de ímã pode ser movida por meio do eletroímã. O pino é acoplado à armadura de ímã e fica disposto de modo que esse gire ao longo de um eixo geométrico longitudinal do eletroímã através do núcleo polar. A armadura de ímã fica disposta sobre um lado do núcleo polar e um elemento de batente separado fica disposto no lado oposto do núcleo polar, esse elemento de batente separado limita um movimento do pino na direção do núcleo polar.

[0010] Em particular, o elemento de batente é formado de um material mais duro que o núcleo polar. O elemento de batente serve como um batente para o movimento do pino e protege o núcleo polar ao mesmo tempo. Como resultado, a operação confiável é possível mesmo durante um longo período de vida útil, visto que o elemento de batente sempre representa um limite fixo para o movimento do pino. Flutuações de tolerância devido ao desgaste como um resultado do contato do pino são mantidas baixas.

[0011] O elemento de batente e o núcleo polar são produzidos, emparticular, a partir de dois componentes independentes. De acordo com as modalidades, o elemento de batente e o núcleo polar são formados de materiais diferentes. O núcleo polar é formado, em particular, de um material ferromagnético. O elemento de batente é produzido, em particular, de um material que é mais duro possível. Portanto, um baixo desgaste é possível.

[0012] A válvula é aberta quando o atuador transmite sua força deatuador ao pino e o pino é movido em relação ao assento de vedação. O pino entra em contato com o elemento de vedação e pressiona o último longe do assento de vedação, com o resultado que o assento de vedação e o elemento de vedação são separados um do outro, com o resultado que um fluxo de fluido através do elemento de vedação é liberado. A válvula está em sua posição aberta.

[0013] Devido ao fato que o pino e o elemento de vedação não sãofixamente conectados um ao outro, é possível que o elemento de vedação seja levantado do assento de vedação e um fluxo de fluido seja liberado mesmo quando o pino permanece em sua posição de repouso e o atuador não causa uma força de atuador. Por exemplo, o elemento de vedação é levantado do assento de vedação durante um curo de sucção da bomba. Para essa finalidade, a válvula e, em particular, o atuador não devem ser eletricamente atuados. O pino é mantido pela mola em sua posição de repouso, em que esse não está em contato com o elemento de vedação.

[0014] Em uma modalidade preferida, o pino da válvula possui umaregião de projeção que faceia o assento de vedação. O movimento do pino na direção do elemento de vedação é limitado pela região de projeção e o assento de vedação.

[0015] De acordo com as modalidades, o pino possui uma região de projeção adicional que limita um movimento do pino na direção do atuador. O movimento do pino na direção do atuador é, portanto, limitado mesmo quando o pino não possui uma conexão fixa ao elemento de vedação.

[0016] De acordo com as modalidades, a armadura de ímã e o pinosão acoplados de modo que esses sejam imóveis um em relação ao outro. Portanto, o pino pode ser movido pelo eletroímã por meio da armadura de ímã. A armadura de ímã pode ser movida por meio de um movimento do pino.

[0017] De acordo com as modalidades, a armadura de ímã possuipelo menos uma reentrância de armadura de ímã para comunicação hidráulica entre um lado da armadura de ímã, esse lado faceia o núcleo polar, e um lado da armadura de ímã, esse lado faz face distante do núcleo polar.

[0018] De acordo com modalidades adicionais, o elemento de batente compreende uma reentrância, através da qual o pino é guiado. O elemento de batente compreende pelo menos uma reentrância adicional para comunicação hidráulica entre um lado do elemento de batente, esse lado faz face distante do núcleo polar, e um lado do elemento de batente, esse lado faceia o núcleo polar.

[0019] A equalização de pressão na parte interna do atuador é possível por meio da reentrância de armadura de ímã e/ou pelo menos uma reentrância adicional do elemento de batente.

[0020] Em modalidades, o atuador é usado em uma válvula, ondeum elemento de vedação é fixamente conectado ao pino. O elemento de vedação segue um movimento do pino em uma primeira direção e na direção oposta.

[0021] De acordo com modalidades adicionais, o atuador é usadoem uma válvula, em que o pino e o elemento de vedação são partes individuais separadas que podem ser acopladas. O elemento de vedação segue um movimento do pino em uma primeira direção. O elemento de vedação não segue necessariamente um movimento do pino na direção oposta.

[0022] Vantagens, características e desenvolvimentos adicionaisresultam dos seguintes exemplos que são explicados em conjunto com a figura.

[0023] A única figura mostra uma ilustração diagramática de umaválvula com uma disposição de atuador em uma vista em corte de acordo com uma modalidade.

[0024] A figura mostra uma válvula 100. A válvula 100 é, em particular, uma válvula de entrada de uma bomba. A bomba é configurada, em particular, como uma bomba de alta pressão, preferivelmente como uma bomba de pistão radial. Um pistão de bomba é montado de maneira móvel na bomba. Um espaço de pressão fica situado em uma extremidade do pistão de bomba. Para que seja possível preencher o espaço de pressão com fluido, o dito espaço de pressão possui uma linha de influxo, em que a válvula 100 que é configurada como uma válvula de entrada é preferivelmente disposta. A válvula 100 é preferivelmente configurada como uma válvula digitalmente trocada. A válvula 100 facilita o preenchimento do espaço de pressão e é configurada, durante a ejeção do fluido, para impedir um fluxo de retorno do fluido na linha de influxo quando a válvula 100 estiver fechada. O fluido pode ser ejetado do espaço de pressão, por exemplo, através de uma linha de efluxo.

[0025] A válvula 100 possui uma mola 101, um pino 102 e um elemento de vedação 103. A mola 101 pré-tensiona o pino 102 na direção afastada do elemento de vedação 103, pela mola 101 que é sustentada sobre um núcleo polar 202 de um atuador 200 da válvula 100. A mola 101 é sustentada com sua segunda extremidade sobre um elemento de armadura 209. Juntamente com um elemento de armadura adicional 210, o elemento de armadura 209 é parte de uma armadura de ímã 203.

[0026] O pino 102 é estendido de maneira alongada e segue aolongo de um eixo geométrico longitudinal L através do núcleo polar 202. Em um lado do núcleo polar 202, o pino 102 é acoplado ao elemento de armadura 209. Em particular, o elemento de armadura 209 é acoplado ao pino 102 por meio de uma conexão soldada 111. Nesse lado do núcleo polar 202 que se situa oposto ao longo do eixo geométrico longitudinal, o pino 102 possui uma região de projeção 105. O pino 102 possui uma região de projeção adicional 107 que faceia um assento de vedação 104 da válvula 100.

[0027] O atuador 200 compreende um eletroímã 201. O eletroímã201 compreende uma bobina 214 que fica disposta, em particular, anularmente em torno do núcleo polar 202. A bobina 214 circunda o eixo geométrico longitudinal L de maneira coaxial. A armadura de ímã 203, que segue esse núcleo polar 202 e que segue esse assento de vedação 104 fica disposta ao longo do eixo geométrico longitudinal L. O elemento de vedação 103 fica disposto em um lado do assento de vedação 104, esse lado faz face distante do atuador 200. O assento de vedação 104 circunda pelo menos uma reentrância de passagem 110. O fluido pode fluir através da reentrância de passagem 110 quando o elemento de vedação 103 não se encostar no assento de vedação 104. Em particular, o fluido de um influxo de fluido 108 pode fluir através das reentrâncias de passagem 110 para um efluxo de fluido 109.

[0028] Se a corrente ou tensão for aplicada ao eletroímã 201, emparticular à bobina 214, o dito eletroímã 201 exerce uma força magnética sobre a armadura de ímã 203 na direção do elemento de vedação 103. Essa força de atuador Fa é transmitida ao pino 102, visto que o elemento de armadura 209 e o elemento de armadura adicional 210 são acoplados através de uma conexão soldada 112 e a armadura de ímã 203 é acoplada ao pino 102 através da conexão soldada 111, de modo que esses sejam imóveis um em relação ao outro. Portanto, o pino 102 é movido na direção do elemento de vedação 103 pela força de atuador Fa. O pino 102 se acopla ao elemento de vedação 103 e pressiona o último na sequência de movimento adicional distante do assento de vedação 104. Portanto, a válvula é aberta.

[0029] A válvula 100 também abre sem o pino 102 que é movido ousem o pino 102 e o elemento de vedação 103 que entram em contato, porém simplesmente devido a uma diferença de pressão a montante e a jusante do elemento de vedação 103. O elemento de vedação 103 é levantado do assento de vedação 104 quando a pressão no lado do influxo 108 for maior que no lado do efluxo 109.

[0030] Portanto, a válvula pode ser aberta de duas maneiras. A válvula pode ser aberta necessariamente pelo atuador ou pode ser mantida aberta contra uma pressão do efluxo 109. Entretanto, a válvula 110 também pode abrir de maneira passiva, sem ter de ser eletricamente atuada, quando a bomba estiver na fase de entrada e realizar seu curso de sucção e sugar o fluido para dentro do espaço de pressão.

[0031] Em uma posição de repouso quando o atuador 200 não forenergizado, a mola 101 pressiona o pino 102 em uma direção distante do elemento de vedação 103. Uma força de mola Ff da mola 101 retém o pino 102 de modo que o elemento de vedação 103 possa se encostar no assento de vedação 104. A força de mola Ff e a força de atuador Fa são voltadas para direções opostas. A força de mola Ff e a força de atuador Fa são voltadas para a mesma direção que o eixo geométrico longitudinal L. Para fechar close a válvula, o elemento de vedação é pressionado contra o assento de vedação 104 através de condições de pressão a montante e a jusante do elemento de vedação e, portanto, impede que um fluido flua a partir do efluxo 109 para o influxo 108.

[0032] O movimento do elemento de vedação 103 em relação aoassento de vedação 104 é, portanto, independente de um movimento do pino 102 em um estado de operação da válvula. Por meio do pino 102, a abertura da válvula 100 pode ser auxiliada e/ou a válvula 100 pode ser mantida em sua posição aberta mesmo durante um curso de distribuição em uma fase de compressão da bomba. Portanto, o transporte parcial da bomba pode ser realizado, em que uma proporção pre- definida do fluido que é sugado é transportada para fora do espaço de pressão novamente para dentro do influxo 108. Para essa finalidade, o elemento de vedação 103 é mantido separado do assento de vedação 104 através do pino 102. O atuador 200 exerce a força de atuador Fa sobre o pino 102 de modo que o pino 102 possa manter o elemento de vedação 103 contra a pressão de fluido do espaço de pressão e, portanto, o fluido pode fluir através das reentrâncias de passagem 110 novamente para o influxo 108.

[0033] A distribuição total da bomba pode ser realizada independentemente do atuador 200. Na fase de entrada da bomba, o atuador 200 não deve operar contra uma força de mola que pressiona o elemento de vedação contra o assento de vedação. Na fase de compressão, o elemento de vedação 103 auxilia a mola 101 durante a operação de fechamento, desde que o elemento de vedação 103 mova o pino 102. Tempos de fechamento curtos da válvula 101 podem ser realizados dessa maneira. Uma lacuna de ar 213 entre o elemento de armadura adicional 210 e o núcleo polar 202 é constante no estado de repouso.

[0034] A armadura de ímã 203 com o pino acoplado 102 é empurrada na direção do núcleo polar 202 quando o eletroímã 201 for energi- zado. O pino 102 abre o elemento de vedação 103. Quando o eletroímã 201 não for energizado, a armadura de ímã 203 com o pino 102 é pressionada pela mola 101 para a posição de partida. A válvula de entrada é desbloqueada como um resultado.

[0035] Um movimento do pino 102 na direção distante do elemento de vedação 103 é limitado por um elemento de batente 204. Em particular, a região de projeção 105 do pino 102 entra em contato com o elemento de batente plenamente estendido 204. O pino 102 é desaco- plado do elemento de vedação resiliente 103. O elemento de vedação 103 é projetado de modo que, quando o eletroímã 201 for desligado, não haja pressão contra o elemento de vedação 103 através do pino 102. A válvula 100 pode operar independentemente do eletroímã 201 e do pino 102 e, em particular, pode abrir independentemente do eletro- ímã 201 na fase de admissão. Na fase de compressão, a força de mola do elemento de vedação atua além da mola 101, para fechar a válvula de entrada.

[0036] O elemento de batente 204 serve como um limite do movimento do pino 102. Quando a região de projeção 105 entrar em contato com o elemento de batente 204, um movimento do pino 102 distante do elemento de vedação 103 não é mais possível. Como resultado, um espaçamento 106 entre o pino 102 e o elemento de vedação 103 na posição de repouso também é predefinido. O movimento do pino na direção do elemento de vedação 103 é limitado pela região de projeção adicional 107 e o assento de vedação 104. O elemento de batente 204 possui uma reentrância 206, através da qual o pino 102 é guiado. O elemento de batente 204 fica disposto naquele lado do núcleo polar 202 que faz face distante da armadura de ímã 203. Em particular, o elemento de batente 204 é acoplado ao núcleo polar 202 através de uma conexão soldada 208. O elemento de batente 204 é, em particular, um disco endurecido que protege o núcleo polar mais macio 202.

[0037] De acordo com as modalidades, o elemento de batente 204possui pelo menos uma reentrância adicional 207. A última é hidraulicamente acoplada à reentrância do núcleo polar 202, em que o pino 102 é guiado através do núcleo polar 202. Ademais, o elemento de armadura 209 possui uma reentrância de armadura de ímã 204 que é hidraulicamente acoplada à reentrância do núcleo polar 202. Portanto, esse lado da armadura de ímã 203 que faz face distante do elemento de vedação 103 e esse lado do elemento de batente 204 que faceia o elemento de vedação 103 são hidraulicamente acoplados um ao outro. Portanto, a equalização de pressão pode ocorrer entre a região de condução de fluido no influxo de fluido 108 e a região da armadura de ímã 203. Portanto, um movimento do pino 102 devido a desequilíbrios de pressão é evitado.

[0038] O núcleo polar 202 é acoplado através de uma conexão soldada 212 a um alojamento 211, em que a armadura de ímã 203 e parcialmente o pino 102 ficam dispostos. O alojamento 211 circunda o pino 102, a armadura de ímã 203 e o núcleo polar 202 de maneira estanque a fluido.

[0039] Por meio do elemento de batente 204, um movimento do pino102 na direção da força de mola Ff é limitado e as forças durante a interrupção do movimento do pino 102 são absorvidas pelo elemento de batente 204. Ademais, um ajuste preciso da lacuna de ar 213 é possível por meio da limitação do movimento do pino 102. Portanto, há um limite do movimento do pino 102 por meio do elemento de batente 204, embora o pino 102 não seja fixamente acoplado ao elemento de vedação 103.

Claims

1. Válvula, compreendendo:- uma mola (101) com uma força de mola (Ff),- um atuador (200) com uma força de atuador (Fa) que atua contra a força de mola (Ff),- um pino (102) operável por meio do atuador (200),- um elemento de vedação (103) que pode ser acoplado ao pino (102),- um assento de vedação (104), onde a válvula é fechada quando o elemento de vedação (103) se encostar no assento de vedação (104),- sendo que o pino (102) pode se mover na direção do elemento de vedação (103) por meio do atuador (200),- o pino (102) podendo ser movido na direção contraria do elemento de vedação (103) por meio da mola (101), sendo que o elemento de vedação (103) pode ser movido de forma independente do pino (102) para uma posição aberta, em que um fluxo de fluido através da válvula é liberado, sendo que- o atuador (200) compreende:- um eletroímã (201), que compreende uma bobina (214) que circunda um núcleo polar (202),- uma armadura de ímã (203) que pode ser movida por meio do eletroímã (201), sendo que- o pino (102) é acoplado à armadura de ímã (203) e fica disposto de modo que esse siga ao longo de um eixo longitudinal (L) do eletroímã (201) através do núcleo polar (202), com o resultado que a armadura de ímã (203) fica disposta em um lado do núcleo polar (202) e um elemento de batente separado (204) fica disposto no lado oposto do núcleo polar (202), limitando um movimento do pino (102) na direção do núcleo polar (202), a válvula caracterizada pelo fato de que, - o elemento de batente (204) é formado de um material mais duro que o núcleo polar (202), sendo que- o pino (102) apresenta uma região de projeção (107) que faceia o assento de vedação (104), e- o movimento do pino (102) na direção do elemento de vedação (103) é limitado pela região de projeção (107) e o assento de vedação (104).

2. Válvula, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o pino (102) possui uma região de projeção adicional (105) que limita um movimento do pino (102) na direção do atuador (200).

3. Válvula, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o elemento de vedação (103) fica disposto de forma espaçada do pino (102) quando a válvula está fechada.

4. Válvula, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que o elemento de vedação (103) pode ser movido para a posição aberta pela força de atuador (Fa).

5. .Válvula, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a armadura de ímã (203) e o pino (102) são acoplados de modo que esses sejam imóveis um em relação ao outro.

6. Válvula, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a armadura de ímã (203) possui pelo menos uma reentrância de armadura de ímã (205) para comunicação hidráulica entre o lado que faceia o núcleo polar (202) da armadura de ímã (203) e o lado da armadura de ímã (203) cuja face é distante do núcleo polar (202).

7. Válvula, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o elemento de batente (204) possui uma reentrância (206), através da qual o pino (102) é guiado, e possui pelo menos uma reentrância adicional (207) para comunicação hidráulica entre o lado cuja face é distante do núcleo polar (202) do elemento de batente (204) e o lado que faceia o núcleo polar (202) do elemento de batente (204).

8. Válvula, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que compreende uma solda (208) que acopla o elemento de batente (204) ao núcleo polar (202).

9. Válvula, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que a mola (101) é acoplada com uma extremidade ao núcleo polar (202) e com a extremidade oposta à armadura de ímã (203).