CN104169566B - 阀组件 - Google Patents
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Abstract
本发明给出一个组件，它具有：第一构件(11)，一个由第一构件(11)包围的第二构件(12)，一个覆盖这些构件(11，12)之间的一个径向间隙(14)的、密封地固定在第一及第二构件(11，12)上的膜片(13)及一个由构件(11，12)及膜片(13)封闭的介质容积(15)。为了实现简单的组件注入介质的程序并当在组件上作用高增长的压力的情况下也能可靠地密封该封闭容积，在构件(11，12)之一中设置了一个向着该容积打开的注入阀(16)，该注入阀尤其作为具有弹簧复位的单向阀被设置在一个延伸在构件(11，12)中的注入通道(17)中。
Description
技术领域
本发明涉及一种阀组件。
背景技术
一个公知的用于在一个阀体中的穿孔内导行的力传递部件的密封的组件(DE 102009 047 009 A1)用于在一个内燃机的燃料喷射装置的喷射阀中相对于在阀的阀室中处于系统压力下的燃料来密封阀的不耐燃料的构件，如用于阀控制的压电式致动器。阀室由一个阀壳体及一个密封地固定在阀壳体上的阀体限定。阀体具有一个用于阀针的穿孔，阀针由一个设置在阀室前面的阀口一直延伸到致动器。在穿孔的区域中阀针带有一个固定于其上的滑环，该滑环与阀体限定了穿孔内的一个窄的径向间隙。为了阻止燃料穿过该径向间隙，由一个环形的膜片来覆盖阀体的限定阀室的端面，该膜片用其内边缘固定在滑环上及用其外边缘固定在阀体上。在阀体上由膜片覆盖的区域被注入介质。该介质具有一个根据阀室中具有的燃料压力来选择的流变极限，例如为具有高流变极限的软物质，如Bingham液体、粘性硅油或变压器油。为了使覆盖区域注入介质在阀体中设有一个小室，它将阀体分成一个前及一个后阀体部分。在前阀体部分中形成到覆盖区域的连接及在后阀体部分中借助滑环实现阀针在阀体中的滑动导向。该小室通过一个开在阀针中的注入孔进行介质的注入，该注入孔通入小室。在介质注入后通过压入一个珠将注入孔封闭。
发明内容
根据本发明的组件具有其优点，即借助设在一个构件中的注入阀一方面使用于介质注入的组件结构构型显著简化及另一方面当在组件上作用高的及增长的压力的情况下也能可靠地密封被注入介质的容积。尤其当该注入阀作成单向阀时介质容积中压力的增长将导致止回阀的阀件上一个附加的压力及增强阀的关闭力。与借助压入一个构件的珠来密封闭合的介质容积的公知密封方案不同，对于构件不必为了压入珠选择相对软的材料，而可使用合适的硬材料。注入阀的组装既简单且程序上可靠。其中需要将组件排气的注入程序可借助注入阀有利地在两个阶段并也可能在两个不同的程序站上来进行，其方式是首先通过注入阀的打开使组件排气及接着在重新打开注入阀的情况下注入介质。
根据本发明的一个有利的实施形式注入阀被设置在一个注入通道中，该注入通道延伸在一个构件中并可从组件外部达到。由此该组合的注入阀对于排气及注入程序保持良好的可达性，并通过注入通道的相应构型可与入口及出口同时地加工出注入阀的组成部分，如阀座及阀室。
为此根据本发明的一个有利的实施形式注入通道被构成一个具有第一孔区段及相对第一孔区段直径增大的第二孔区段的阶梯孔及在这些孔区段的过渡部分上构成用于阀件的阀座。阀件最好为用PTFE覆层的钢珠，及为了最佳的钢珠密封阀座具有一个相对孔轴线在5°与60°之间的倾斜角α。
根据本发明的一个有利的实施形式阶梯孔具有一个连接在第二孔区段上的第三孔区段，该第三孔区段具有一个相对第二孔区段的直径增大的直径及相对孔轴线偏心地布置。在第三孔区段中固定着一个向着阀座的方向加载阀件或钢珠的弹簧臂。弹簧臂被作成注入阀的一个具有足够关闭力的结构空间小的、扁平的复位弹簧或阀关闭弹簧，其中作用在组件上的介质容积的压力有利地传递到弹簧臂及阀件上并提高了阀的关闭力。
根据本发明的一个有利的实施形式弹簧臂作为带有盘底部及盘边缘的盘状弹簧件的一部分由盘底冲切出来及弹簧件被嵌入在第三孔区段中及通过盘边缘的压配合或焊接来固定。这种弹簧件可成本上有利地由高强度的特种钢制成简单的冲压-弯曲件。通过弹簧件在第三孔区段中的一个确定的压入深度的确定可调节阀的关闭力。
根据本发明的组件将有利地使用在用于流体计量的、尤其用于计量地在内燃机的燃料喷射装置中喷射燃料的阀中及在这里用于形成一个密封组件来密封一个阀室以防止流体漏出或形成一个液压耦合器来补偿阀壳体与一个轴向地支撑在阀壳体上的力传递部件、如压电式或磁致伸缩式致动器及阀针的不同热膨胀。
附图说明
在以下的说明中将借助附图中所示的实施例来详细地描述本发明。附图表示：
图1：部分以截面表示的一个用于流体计量的阀，
图2：图1中以侧视图表示的阀下部分的一个纵截面的放大视图，
图3：图2中区段III的一个放大视图，
图4：图3中箭头IV方向上阀中的一个弹簧件的底视图，
图5：根据图1的阀中的一个液压耦合器的纵截面图，
图6：一个改型的液压耦合器的与图5相同的视图。
具体实施方式
这里所提出的新型组件在下面将结合它在一个用于流体计量的阀、例如一个用于内燃机的燃料喷射装置中燃料的喷射阀中的安装来描述。在图1中所示的这种阀中该组件可用来在阀壳体中密封一个阀室，如图2及3中所示，和/或用作一个设置在阀壳体中的液压耦合器，如图4及5中所示。
该组件(图2至6)具有：一个第一构件11；一个被第一构件11包围的第二构件12；一个固定的、例如圆环形的膜片13，它被固定至第一及第二构件11，12上并覆盖着构件11，12之间具有的径向间隙14；及一个由构件11，12及膜片封闭的介质容积15。该介质是一种液体或一种柔和的、可塑的物质，但在特殊的应用场合也可为一种气体。为了将介质施加到一个构件11，12中设置了一个注入阀16，该阀向着封闭容积15的方向打开。注入阀16被构成设有弹簧复位的单向阀及设置在一个延伸在第一构件11或第二构件12中的注入通道17中。如在根据图3的放大截面图中可看到的，注入通道被构成一个具有第一孔区段181及相对该孔区段增大直径的第二孔区段182以及一个连接在第二孔区段182上的第三孔区段183的阶梯孔18。在由第一孔区段181向第二孔区段182的过渡部分上构成一个用于弹簧加载的阀件20的阀座19。第三孔区段183具有一个相对第二孔区段182的直径增大的直径及相对孔轴线偏心地布置。在第三孔区段183中固定着一个在阀关闭方向、即向着阀座19的方向加载阀件20的弹簧臂21。阀件20最好为用PTFE覆层的钢珠，及阀座19具有一个用于最佳珠密封的、相对孔轴线在5°与60°之间的倾斜角α。力锁合地紧贴在阀件20上的弹簧臂21是一个带有盘底部221及盘边缘222的盘状弹簧件22(图3及4)的一部分并由盘底部221冲出来。为了调节弹簧臂21的作用在阀件20上的弹簧力以一个高度H(图3)将弹簧件22嵌入并固定在第三孔区段183中，例如通过盘边缘222的压配合或焊接来进行该固定。弹簧件22是由高强度的弹簧钢作的冲压-弯曲件。通过第三孔区段183的偏心设置将达到弹簧臂21的尽可能大的弯曲长度b(图4)。
为了在组件组装后施加介质首先使该组件排气，即将在构件11及12与膜片13之间供介质用的容积15抽真空，对此注入阀16被打开。为此穿过阶梯孔18的第一孔区段181将一个轴向位移力施加在阀件20上，该力使阀件20抵抗弹簧臂21的复位力由阀座19上抬起。在组件排气后通过取消阀件20上的位移力使注入阀16关闭。接着通过一个一直插入到第一孔区段181的注入管将带有压力的介质可靠地施加到组件中，该压力超过弹簧臂21的弹簧力，以致预给定的容积15被完全注满介质。从现在起作用在阀件20上的关闭力将增大一个封闭容积15中具有的压力。
在其中尤其使用上述组件的用于流体、尤其燃料计量的阀部分剖割地表示在图1中。该阀以公知的方式设有一个阀壳体30，在其一个壳体端部固定地插入了一个阀座支架31。在阀座支架31的背离阀壳体30的自由端部上设有一个计量口32(图2)，该计量口可被一个成型在一个阀针33上的关闭头331与一个构成在阀座支架31上的阀座311联合地控制。阀针33由一个压电式或磁致伸缩的致动器34抵抗一个阀关闭弹簧35的复位力来操作，其中致动器34与一个液压耦合器36相连接，该液压耦合器万向地支承在阀壳体30中。此外阀壳体30的另一端与一个连接块37端接，在连接块中构有一个与用于输入流体的连接管38连接的输入孔39。致动器35及液压耦合器36被设置在一个固定于连接块37上的壳体管40中，及在阀壳体30与壳体管40之间存在一个环形间隙49，该环形间隙使连接块37中的输入孔39与一个设置在阀座支架31中的计量口32前面的阀室41相连接。
如图2及3中所示，上述组件用于阀室41的密封及由此使包括不能抗流体或抗燃料的致动器34的壳体管40相对位于阀室41中的流体密封。在此情况下第一构件11构成一个限定阀室41的阀体42，该阀体一方面与壳体管49的端部及另一方面与阀座支架31各固定地及流密地连接(图2及3中的焊缝45及46)。第二构件12构成阀针33，该阀针在保留一个环形间隙4的情况下穿过阀体42。环形的、柔性的膜片13用其内边缘流密地固定在阀针33上及用其外边缘流密地固定在阀体42上，该固定在图2及3中通过焊缝43及44象征地表示。由于制造技术的原因阀针33带有一个用于在阀体42中导向的、固定的滑环47，以致环形间隙14存在于作为阀针33的一部分的滑环47与阀体42之间及膜片13的内边缘固定在滑环47上。包含注入阀16的注入通道17被设置在阀体42中及介质的封闭容积15集中在一个阀体42上被膜片13覆盖的覆盖区域56中。在封闭容积15中的介质为一种具有高流变极限的软物质、例如Bingham液体，粘性硅油，柔和的或可塑的材料如弹性体或变压器油。
如图5及6中所示，在根据图1的阀中的上述组件也可用来实现液压耦合器36。为此第一构件11构成一个具有罐底501及罐套502的罐形耦合器壳体50，该耦合器壳体万向地支承在连接块37中的一个空腔51内。第二构件12构成一个可由力传递部件、这里为致动器34加载的轴向可移动的耦合件52，该耦合件具有一个在耦合器壳体50中滑动地导行的活塞53及一个与活塞53相连的、用于力传递部件、这里为致动器34的连接的耦合栓54。活塞53与耦合器壳体50的罐套502限定了环形间隙14及与罐底501限定了一个耦合器间隙55。注入阀16被设置在耦合件52中，及介质的封闭容积15通过径向间隙14分配在固定于耦合器壳体50及耦合件52上的膜片13的覆盖区域56上及耦合器间隙55上。作为介质则使用一种液体，例如液压油。
如图5所示，膜片13的耦合件侧的固定在耦合栓54上施行。耦合栓54被固定在一个设在活塞53的凹槽57中及与凹槽57的底部限定了一个空腔58，该空腔与覆盖区域56形成连接。注入通道17与组合在其中的注入阀16延伸在耦合栓54中并通入空腔58，以致封闭在耦合器壳体50、活塞53及膜片13中的介质容积15一直延伸到空腔58中。耦合栓54在其由活塞53伸出的端部上设有一个凹入部分59及致动器34设有一个力传递板60，在力传递板上成型出一个伸入到活塞栓54的凹入部分59中的销61。销61被固定在凹入部分59中，例如通过压配合来固定。致动器34可通过一个成型在阀壳体30上的电连接插座来施加电流。
由致动器34及液压耦合器36组成的结构单元在阀闭合弹簧35的作用下力锁合地夹紧在阀针33与连接块37之间。如果一个温度的变化引起致动器34及阀壳体30的不同膨胀，使得活塞53在耦合器间隙55上的压力增大。该耦合器间隙55中增高的压力引起介质由耦合器间隙55的挤出，该介质将通过环形间隙14移动到膜片13的覆盖区域56中。如果由于温度的变化使耦合器间隙55上的活塞压力重新减小，则膜片13产生足够高的压力，以便使介质由覆盖区域56通过环形间隙14又返回到耦合器间隙55中并同时使活塞53移动。
图6中以纵截面表示的液压耦合器36相对于对图5所描述的液压耦合器36在这样的范围上作出改变，即除膜片13外在耦合器壳体50的背着耦合器间隙55的外侧上设置了一个第二膜片62，它张紧在耦合器壳体50的罐底501上及对介质密封地、即对液体密封地固定在耦合器壳体50的罐套502上。在第二膜片62与耦合器壳体50之间留有一个补偿室63，该补偿室通过罐套502中的至少一个孔64及通过径向间隙13与耦合器间隙形成连接。变换地补偿室63也可通过一个设在罐底501中的轴向孔直接地与耦合器间隙55连接。通过由膜片13的覆盖区域56到活塞53中凹槽57的底部上的空腔58形成的连接也使补偿室63注入介质。补偿室63增大了总的封闭的介质容积15，由此可补偿阀壳体30与由致动器34及阀针33组成的结构单元(图1)的更大的热膨胀差别。此外根据图6的液压耦合器36与图5中的液压耦合器是相一致的，以致相同的构件设有相同的标号。
Claims (15)
1.阀组件，具有：第一构件(11)，一个由第一构件(11)包围的第二构件(12)，一个覆盖这些构件(11，12)之间的一个径向间隙(14)的、密封地固定在第一及第二构件(11，12)上的膜片(13)及一个由构件(11，12)及膜片(13)封闭的介质容积(15)，其特征在于：在所述构件(11，12)之一中设置用于施加介质的注入阀(16)并且所述注入阀(16)被设置在一个延伸在所述构件(11，12)中的注入通道(17)中，其中，所述注入通道(17)在所述构件(11，12)的外侧开始，所述外侧处于通过所述膜片(13)包围的容积(15)之外，其中，所述注入阀(16)被构成具有弹簧复位的单向阀。
2.根据权利要求1的阀组件，其特征在于：所述注入通道(17)被构成一个具有第一孔区段(181)及直径增大的第二孔区段(182)的阶梯孔(18)及在第一及第二孔区段(181，182)的过渡部分上构成用于阀件(20)的阀座(19)。
3.根据权利要求2的阀组件，其特征在于：所述阶梯孔(18)具有一个连接在第二孔区段(182)上的第三孔区段(183)，该第三孔区段具有一个相对第二孔区段(182)的直径增大的直径及相对孔轴线偏心地布置；在所述第三孔区段(183)中固定着一个加载所述阀件(20)的弹簧臂(21)。
4.根据权利要求3的阀组件，其特征在于：所述弹簧臂(21)作为带有盘底部(221)及盘边缘(222)的盘状弹簧件(22)的一部分由盘底部(221)切割出来；所述弹簧件(22)用其盘边缘(222)不可移动地嵌入在所述第三孔区段(183)中。
5.根据权利要求4的阀组件，其特征在于：所述弹簧件(22)是由高强度的弹簧钢作的冲压-弯曲件。
6.根据权利要求2至5中任一项的阀组件，其特征在于：所述阀件(20)为用PTFE覆层的钢珠。
7.根据权利要求6的阀组件，其特征在于：所述阀座(19)具有一个相对孔轴线在5°与60°之间的倾斜角α。
8.根据权利要求1至5中任一项的阀组件，其特征在于：该阀组件设置在用于流体计量的阀的阀壳体(30)中。
9.根据权利要求8的阀组件，其特征在于：所述第一构件(11)构成一个在阀壳体(30)中封闭阀室(41)的阀体(42)及第二构件(12)构成一个在阀体(42)中滑动地导行的、用于控制一个设置在阀室(41)后面的计量口(32)的阀针(33)；包含所述注入阀(16)的注入通道(17)被设置在阀体(42)中及封闭容积(15)集中在阀体(42)上被膜片(13)覆盖的覆盖区域(56)中。
10.根据权利要求9的阀组件，其特征在于：所述介质为一种具有高流变极限的软物质。
11.根据权利要求8的阀组件，其特征在于：在一个组合在阀壳体(30)的液压耦合器(36)中，第一构件(11)被构成一个具有罐底(501)及罐套(502)的罐形耦合器壳体(50)及第二构件(12)构成一个可由力传递部件加载的、具有一个在耦合器壳体(50)中滑动地导行的活塞(53)及一个与活塞(53)固定地相连的用于力传递部件的连接的耦合栓(54)的耦合件(52)；活塞(53)与耦合器壳体(50)的罐套(502)一起限定了所述径向间隙(14)及与耦合器壳体(50)的罐底(501)限定了一个耦合器间隙(55)；包含所述注入阀(16)的注入通道(17)被设置在耦合件(52)中及封闭容积(15)通过径向间隙(14)分配在耦合器壳体(50)及耦合件(52)上被膜片(13)覆盖的覆盖区域(56)上及耦合器间隙(55)上。
12.根据权利要求11的阀组件，其特征在于：所述膜片(13)的耦合件侧的固定在耦合栓(54)上施行；耦合栓(54)被固定在一个设在活塞(53)中的中心凹槽(57)中及与凹槽(57)的底部限定了一个与膜片(13)的覆盖区域(56)形成连接的空腔(58)；包含所述注入阀(16)注入通道(17)延伸在耦合栓(54)中并通入空腔(58)中，所述封闭容积(15)一直延伸到空腔(58)中。
13.根据权利要求11或12的阀组件，其特征在于：所述介质为液压油。
14.根据权利要求4的阀组件，其特征在于：所述弹簧件(22)压配合或焊接在所述第三孔区段(183)中。
15.根据权利要求10的阀组件，其特征在于：所述介质为Bingham液体，可塑材料，弹性体，粘性硅油或变压器油。
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