CN104136760B - 用于流体计量的阀 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于流体计量的阀，它设有一个对流体计量的阀组件及一个配置给阀组件的液压耦合器。该液压耦合器具有一个包括罐底、罐壁与罐口的壳罐，一个在壳罐中可轴向移动地导行的、与罐底限定了一个注有液体的耦合器间隙及与罐壁限定了一个环形间隙的活塞及一个包括罩底(321)与罩围(322)的罩形膜片(32)，该膜片用其罩底(321)在罐口上覆盖着环形间隙及用其罩围(322)搭接壳罐的罐壁并各对液体密封地固定在活塞及罐壁上。为了实现封闭在膜片(32)为一方与活塞及壳罐为另一方之间的补偿室具有足够大的容积，该容积应能够吸收耦合器间隙中的液体容积在压力作用下产生的容积改变，罩围(322)设置有弹性的变形区域，该弹性的变形区域由在圆周方向上相继的、径向上向内的及延伸在轴向上的凹入部分(39)构成。
Description
技术领域
本发明涉及用于流体计量的阀，其中对于流动或流通的介质处于上位的概念“流体”与用于气体及液体的流体理论相一致地使用。
背景技术
一个公知的燃料喷射阀(DE 10 2004 002 134 A1)具有一个液压耦合器，该液压耦合器被设置在一个接收在阀壳体中的阀组件中及，该阀组件由一个控制喷射孔的阀针及一个操作阀针的压电式的或磁致伸缩的致动器，及液压耦合器通过各一个万向支承力锁合地支撑在阀针及致动器上。液压耦合器用于补偿由温度改变引起的阀壳体或阀针及致动器的不同膨胀所产生的长度差，由此致阀针与致动器之间可不形成间隙并总可保证：致动器的总行程1:1地传递到阀针上。该液压耦合器具有一个包括罐底、罐壁与罐口的壳罐及一个在壳罐中可轴向移动地导行的活塞，其中在活塞与罐底之间具有一个注有液体的耦合器间隙及在活塞与罐壁之间具有一个环形间隙。一个环形的第一膜片用其膜片外边缘固定在罐壁上及用其膜片内边缘固定在活塞上并在罐口中密封罐壁与活塞之间的环形间隙以封闭第一注有液体的补偿室。一个设置在罐底的背着活塞的一侧上的第二膜片与罐底一起封闭一个注有液体的第二补偿室，该第二补偿室一方面通过一个节流孔与耦合器间隙形成连接及另一方面通过一个穿过活塞的连接通道与第一补偿室形成连接。耦合器间隙及补偿室的液体、如液压油的注入通过一个可气密地封闭的注入通道来进行，该注入通道例如通过一个开在罐壁中的径向孔来实现，该径向孔通入第一与第二补偿室之间的连接通道中。
发明内容
根据本发明的计量阀具有其优点，即膜片的至少部分覆盖罐壁的罩围基于其弹性变形区域在压力下可这样强地变形，以致在封闭膜片与壳罐之间的补偿室具有足够大的容积，以便接收在活塞压力负荷情况下由耦合器间隙挤出的耦合器液体。在活塞减压的情况下由膜片的弹性变形的罩围产生的压力足够高，以便使补偿室中储存的液体容积通过环形间隙压回到耦合器间隙中并又使耦合器间隙增大。
根据本发明的一个有利的实施形式该弹性的变形区域由在圆周方向上相继的、径向上向内的及延伸在轴向上的凹入部分构成，由此具有所需的大补偿容积的弹性变形区域能够以制造技术上简单的方式实现。
由于通过罩围中弹性变形区域在膜片与壳罐之间具有的大补偿容积与开始部分所描述的公知燃料喷射阀中的耦合器相比可取消一个通常由钢制成的第二膜片及在罐底与第二膜片之间的第二补偿室，这意味着用于计量阀的制造成本的明显下降。此外壳罐的罐底上第二膜片的取消也开辟了技术改进及阀简化的其它结构的可能性。
因此为了使耦合器间隙注入液体、例如液压油所需的注入孔可根据本发明的一个有利的实施形式被作成简单的轴向孔，尤其阶孔设置轴壳罐的罐底中。通过在轴向孔中、尤其在阶孔的大直径的孔区段中压入一个封闭塞，可在耦合器间隙注液后可靠地封闭注入孔。
同样可根据本发明的一个有利的实施形式在阀组件与一个壳体部分之间或在阀组件的两个构件之间直接地在壳罐的罐底上进行耦合器的万向支承，这就明显地简化了该支承的结构上及制造技术上的实施。
为此根据本发明的一个有利的实施形式壳罐被接收在与阀壳体端接的连接块中的一个端侧的空腔中及通过构成在罐底与空腔底之间的万向支承支撑在连接块上，而活塞与阀组件刚性地连接。
根据本发明的一个有利的实施形式–其中耦合器被设置在阀组件内及通过各一个万向支承支撑在阀组件的一个构件上，壳罐通过构成在罐底与构成一个构件的致动器之间的第一万向支承在致动器上及活塞通过第二万向支承支撑在构成另一构件的阀针上。此外耦合器在阀组件的两个构件之间、确切地在阀针与操作阀针的致动器之间的设置具有其优点，即致动器的电连接–该电连接导向在连接块的区域中构成在阀壳体上的一个电插座–将不必跨过耦合器来引导。由此可使耦合器的外径作得大些并由此再次明显地改善了通过压力由膜片的罩围引起的容积变化。
根据本发明的一个有利的实施形式通过取消一个张紧在罐底上的第二膜片就可使壳罐与一个端接阀壳体的连接块固定地连接，尤其与该连接块整体地成型，这将导致在制造技术上阀组装的简化。在此情况下活塞通过一个万向支承支撑在阀组件上。
附图说明
在以下的说明中将借助附图中所示的实施例详细地描述本发明。附图表示：
图1：一个用于流体计量的阀的纵截面图，
图2：图1中区段II的一个放大的视图，
图3：在根据图1的计量阀中一个耦合器的膜片的侧视图，
图4：图3中方向IV上的膜片的正视图，
图5：沿图3中线V-V的膜片的截面，
图6：具有一个改型的液压耦合器的、与图2中相同的视图，
图7：区段地表示的根据第二实施例的、部分剖切的一个计量阀的侧视图。
具体实施方式
图1中以纵截面表示的一个用于流体计量的阀例如被用作在内燃机的一个燃料喷射装置中喷射燃料的喷射阀。该阀具有一个计量流体的阀组件及一个配置给该阀组件的液压耦合器11，阀组件及液压耦合器被接收在一个阀壳体12中，该阀壳体在一个端侧与一个连接块13及在另一端侧与一个阀体14各对流体密封地相端接。连接块13设有一个用于流体的入口15及阀体14设有一个用于流体的计量口16。一个空心圆柱体的流体通道17由入口15导向计量口16并通过至少一个设在连接块13中的孔18与入口15连接及通过一个设在阀体14中的径向孔19与一个设置在计量口16前面的阀室20相连接。流体通道17在外部由阀壳体12及在内部由一个套筒21限定，该套筒总是对流体密封地在一侧上固定在连接块13上及在另一侧固定在阀体14上。阀组件具有一个用于控制计量口16的阀针22及一个用于操作阀针22的压电的或磁致伸缩的致动器23。为了计量口16的打开及关闭阀针22带有一个关闭头24，该关闭头在一个作用在阀针22上及支撑在阀体14上的阀关闭弹簧25的作用下压紧在围绕计量口16的阀座26上。当通电时致动器23使阀针22抵抗阀关闭弹簧25的力移动，以使得关闭头24由阀座26上向外抬起并释放计量口16。为了通电致动器23通过一个接触桥片27与一个成型在阀壳体12上的连接插座28相连接。阀关闭弹簧25、致动器23及液压耦合器11被接收在套筒21中。在图示的该实施例中耦合器11被力锁合地夹持在阀组件与连接块13之间，其中致动器23通过一个万向支承29支承在阀针22的远离关闭头的端部上及耦合器11通过一个万向支承45支承在连接块13上。
图2中放大地表示的液压耦合器11具有一个包括罐底301、罐壁302与罐口303的壳罐30，一个活塞31及一个包括罩底321与罩围322的罩形膜片32。活塞31轴向可移动地在壳罐30中导行并相对罐底301限定了一个注有液体、如液压油的耦合器间隙33及相对罐壁302限定了一个环形间隙34。膜片32用其罩底321在罐口303上覆盖着环形间隙34及用其罩围322搭接壳罐30的罐壁302并各对液体密封地固定在活塞31及罐壁302上。由此在膜片32为一侧与活塞31及壳罐30为另一侧之间得到一个补偿室35，该补偿室通过环形间隙34与耦合器间隙33形成连接。液体、即所谓的耦合器液体如液压油对耦合器间隙33及补偿室35的注入通过一个在壳罐30的罐底301中设有的注入孔36来实现，该注入孔被构成阶孔，其具有小直径的孔区段通入耦合器间隙及其具有大直径的孔区段用于接收一个封闭塞37。如由图2可看到的，搭接罐壁302的罩围322延伸在壳罐30的罐壁302的大于一半的轴向长度上及在其罩围边缘上或该边缘的附近固定在罐壁302上，这里通过一个环绕的焊缝38来固定。
图3，4及5中以侧视图，正视图及截面图表示罩形膜片32。罩围322不是构成平滑的面而是设有弹性变形的区域，这些弹性变形区域通过在圆周方向上相继的、径向上向内的及延伸在轴向上的凹入部分39来实现。如果膜片32如通常那样由钢制成，则凹入部分被冲压在罩围322中。但膜片32也可由弹性体制造，其中凹入部分39在制造时一起被成型出。
膜片32的罩底321具有一个中心孔40及一个围绕该孔40的、伸向罩内的喇叭形的底区域41(图3及4)。为了将罩底321固定在活塞31的背着耦合器间隙33的端侧上喇叭形的底区域41伸入到一个构成在活塞31中的中心凹槽42中(图2)及通过一个压入该凹槽42的栓43与活塞31固定地连接。变换地或附加地底区域41也可在凹槽42中与活塞31相焊接。
壳罐30被接收在一个设在连接块13中的、端侧张开的空腔44中及通过万向支承29支撑在连接块13上，该万向支承构成在罐底301与空腔底441之间。活塞31与致动器23刚性地连接，为此致动器带有一个轴向伸出的颈231，该颈被压入到由凹槽42伸出的栓43的一个端侧的凹腔中。
如果由于致动器23与阀壳体12的不同膨胀率一个温度变化引起致动器23或阀壳体12的一个不同膨胀，则在耦合器间隙33上活塞31的压力增大。耦合器间隙33中升高的压力引起耦合器液体由耦合器间隙33挤出，该液体通过环形间隙34移动到被膜片32封闭的补偿室35中。在挤出的液体的压力作用下膜片32的罩围322中的凹入部分39将这样强地变形，以致由耦合器间隙33挤出的液体完全被接收在补偿室35中。如果由于温度的变化使耦合器间隙33上的活塞压力重新下降，则变形的罩围322的凹入部分39产生出足够的压力，使液体由补偿室35通过环形间隙34在活塞31同时移动的情况下又压回到耦合器间隙33中。
图6中作为另一实施例区段地表示的阀相对上述的阀在这样的范围上作出改变，即壳罐30与连接块13作成一体，以致壳罐30的罐底由连接块13构成及耦合器间隙33由活塞31与连接块来限定。罐底上的万向支承被取消及通过致动器23的颈231与活塞31之间的万向支承来替代，为此颈231用一个整成圆角的头部插入到活塞31中的凹槽42内并力锁合地支撑在那里。
图7中区段地表示的阀在这样的范围上作出改变，即液压耦合器11被力锁合地夹持在阀组件内，确切地被夹持致阀针22与致动器23之间。壳罐30通过一个构成在其罐底301与致动器23之间的万向支承47支撑在致动器23上及通过一个构成在栓23与阀针22的远离关闭头的端部之间的万向支承48支撑在阀针22上。根据图7的液压耦合器11在阀组件内的设置与根据图1的液压耦合器11在阀组件与连接块13之间的设置相比具有其优点，即由连接插座28到致动器23的接触桥片27不必跨过液压耦合器11来引导。因此液压耦合器11的直径可定为明显大的尺寸。此外图7中所示的阀与图1及2中所示的阀结构上相同，以致相同的构件设有相同的标号。
Claims (17)
1.用于流体计量的阀，设有：一个对流体计量的阀组件；一个配置给阀组件的液压耦合器(11)，该液压耦合器具有一个包括罐底(301)、罐壁(302)与罐口(303)的壳罐(30)；一个在壳罐(30)中可轴向移动地导行的、与罐底(301)限定了一个注有液体的耦合器间隙(33)及与罐壁(302)限定了一个环形间隙(34)的活塞(31)；及一个包括罩底(321)与罩围(322)的罩形膜片(32)，膜片(32)用其罩底(321)在罐口(303)上覆盖着环形间隙(34)及用其罩围(322)搭接壳罐(30)的罐壁(302)并各对液体密封地固定在活塞(31)及罐壁(302)上，其中，罩围(322)设置有弹性的变形区域，其特征在于，所述弹性的变形区域由在圆周方向上相继的、径向上向内的及延伸在轴向上的凹入部分(39)构成。
2.根据权利要求1的阀，其特征在于：所述膜片(32)由钢制成，所述凹入部分(39)被冲压在罩围(322)中。
3.根据权利要求1或2的阀，其特征在于：所述罩围(322)延伸在壳罐(30)的罐壁(302)的大于一半的轴向长度上。
4.根据权利要求1或2的阀，其特征在于：所述膜片(32)在壳罐(30)的罐壁(302)上的固定在罩围(322)的边缘上或该边缘的附近来进行。
5.根据权利要求1或2的阀，其特征在于：罩底(321)具有一个中心孔(40)及一个围绕该孔(40)的、伸向罩内的喇叭形的底区域(41)及活塞(31)具有一个设置在端侧的中心凹槽(42)；及膜片(32)在活塞(31)上的固定通过将底区域(41)固定在凹槽(42)中来进行。
6.根据权利要求5的阀，其特征在于：罐底(301)中设有一个通入耦合器间隙(33)的用于流体的注入孔(36)，该注入孔能够以对流体密封的方式被封闭。
7.根据权利要求5的阀，其特征在于：阀组件及耦合器(11)被设置在一个阀壳体(12)中及耦合器(11)被力锁合地夹持在阀组件与一个端接阀壳体(12)的连接块(13)之间。
8.根据权利要求7的阀，其特征在于：壳罐(30)被接收在连接块(13)中的一个在端侧张开的空腔(44)中及通过构成在罐底(301)与空腔底(441)之间的万向支承支撑在连接块(13)上，活塞(31)与阀组件刚性地连接。
9.根据权利要求8的阀，其特征在于：阀组件具有一个阀针(22)及一个操作阀针(22)的压电的或磁致伸缩的致动器(23)；及致动器(23)通过一个第一万向支承支撑在阀针(22)上并与耦合器(11)的活塞(31)刚性地连接。
10.根据权利要求7的阀，其特征在于：壳罐(30)与连接块(13)固定地连接。
11.根据权利要求10的阀，其特征在于：阀组件具有一个阀针(22)及一个操作阀针(22)的压电的或磁致伸缩的致动器(23)；及致动器(23)通过一个第一万向支承支撑在阀针(22)上及通过一个第二万向支承支撑在活塞(31)上。
12.根据权利要求11的阀，其特征在于：致动器(23)具有一个伸入到活塞(31)的凹槽(42)中的颈(231)；及第二万向支承(46)被构成在该颈(231)与凹槽(42)之间。
13.根据权利要求1或2的阀，其特征在于：耦合器(11)被夹持在阀组件中及各通过一个万向支承支撑在阀组件的一个构件上。
14.根据权利要求13的阀，其特征在于：阀组件具有一个阀针(22)及一个操作阀针(22)的压电的或磁致伸缩的致动器(23)；及壳罐(30)通过构成在罐底(301)与致动器(23)之间的第一万向支承支撑在致动器(23)上及活塞(31)通过第二万向支承支撑在阀针(22)上。
15.根据权利要求4的阀，其特征在于：所述固定通过焊接来进行。
16.根据权利要求5的阀，其特征在于：所述固定通过焊接来进行。
17.根据权利要求10的阀，其特征在于：壳罐(30)与连接块(13)整体地连接。
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