CN105008710B - 用于控制流体并具有提高的密封性的阀 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于控制流体、特别是燃料的阀，其包括关闭元件(2)和阀座(3)，其中，阀座(3)具有密封区域(4)和邻接于密封区域(4)的阀座区域(5)，其中，关闭元件(2)在密封区域(4)上密封，其中，密封区域(4)和阀座区域(5)直接地和无梯级地过渡到彼此中，其中，密封区域(4)的硬度小于关闭元件(2)的硬度。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于控制流体的阀、特别是燃料喷射阀，所述阀在阀的关闭状态中具有提高的密封性。
背景技术
用于控制流体的阀由现有技术例如作为喷射阀公知。在此，关闭元件开启或关闭喷射孔，所述喷射孔构造在阀座中。在此，关闭元件的关闭运动是冲击运动。在此，在阀关闭时、即当关闭元件支撑在阀座上时，没有燃料由于泄漏而溢出，因为这会导致未燃烧的燃料到达内燃机的废气系统中。此外，在阀运行期间，应该避免例如由于磨损形成颗粒，所述颗粒的形成可能导致在内燃机的阀和/或其他的构件上的损坏。因为阀通常是大批量生产的构件，所以此类问题应该这样进行解决，即在适合于批量生产的情况下，阀具有尽可能高的密封性。
发明内容
根据本发明的用于控制流体的阀具有的优点是，可以显著地改善阀的密封性。同时，根据本发明的阀能够没有问题地和成本低廉地通过批量生产制造。在此，根据本发明的阀具有特别简单的和成本便宜的和可容易地制造的结构。根据本发明，阀在此包括关闭元件和阀座，其中，阀座具有密封区域和邻接于密封区域的阀座区域。在此，当阀处于关闭状态中时，关闭元件在密封区域上密封。此外，密封区域和阀座区域直接地和无过渡部地过渡到彼此中，也就是说，在密封区域和阀座区域之间不存在梯级、凸起和诸如此类。此外，密封区域的硬度小于关闭元件的硬度。通过所述措施尤其实现了，在关闭状态中最多实现了密封区域的由较硬的关闭元件引起的弹性变形的最小化，从而能够改善密封性。因此，通过关闭元件和密封区域的不同的硬度可以实现改善的密封性。
优选地，这样选择密封区域和关闭元件之间的硬度差，使得在阀关闭时不产生塑性变形。因此可以确保，在较长的运行之后，根据本发明的阀还始终具有足够的密封性，因为在阀座的密封区域上根本不存在塑性变形。在运行中，最多在阀的关闭状态下产生弹性变形，然而所述弹性变形在关闭元件从密封区域移开之后又立即复原。换句话说，防止了密封区域的由关闭元件引起的塑性变形，从而在较长的运行之后也始终还充分地存在阀的密封性能。
特别优选地，在阀的关闭状态中，在关闭元件和密封区域之间存在密封线、特别是圆形的密封线。进一步优选地，关闭元件是球，和/或阀座是锥面。
根据本发明的一个另外的优选的构型，阀座区域具有比密封区域的硬度大的硬度。进一步优选地，阀座区域的硬度也小于关闭元件的硬度。在此，通过比密封区域硬的阀座区域可以确保无问题地满足阀座需要的强度要求。
根据本发明的一个优选的构型，密封区域包括环形的弹性体密封元件，所述密封元件布置在阀座中的槽中。在此，弹性的密封元件的横截面优选地是四边形的、特别是矩形的。因此，特别是可以确保在密封区域和阀座区域之间无过渡部地过渡到彼此中。
根据本发明的一个可替换的构型，在密封区域和阀座区域之间构造一个材料配合的连接。因此，特别是可以提供一个一件式的阀座。在此，阀座特别优选地是MIM构件(金属粉末注射成型构件)，其中，密封区域和阀座区域由不同的材料制造。
优选地，用于引导关闭元件的导向区域直接地邻接于密封区域，其中，导向区域具有一个下述的硬度，该硬度同样小于关闭元件的硬度。特别优选地，导向区域的硬度和密封区域的硬度是相等的，并且进一步优选地，导向区域和密封区域由相同的材料制造。
当密封区域的厚度具有阀座厚度的大约三分之一时，可以达到特别高的密封性。在此，从关闭元件和密封区域之间的密封线出发垂直于表面来测定密封区域的厚度和阀座的厚度。
进一步优选地，密封区域的材料和关闭元件的材料和/或密封区域的材料和阀座区域的材料这样选择，即所述材料以粉末形式(特别是作为原料)提供，在例如借助于粉末注射成型之后以相同的温度经受热处理，并且因此获得密封区域和关闭元件的硬度差和/或密封区域和阀座区域的硬度差。特别优选地，根据本发明的阀是用于在燃料喷射时控制燃料的电磁阀。在此，根据本发明的电磁阀可以构造为进气管喷射阀或直接喷射阀。
进一步优选地，阀座具有多个喷射孔，所述喷射孔根据本发明可以在喷射孔直径上布置，所述喷射孔直径比现有技术中的喷射孔直径小得多。
附图说明
下面参考附图详细地说明本发明的优选的实施例。在实施例中，相同或功能相同的构件设有相同的附图标记。附图中：
图1示出根据本发明的第一实施例的喷射阀的简图，
图2示出图1的喷射阀的阀座的示意性的截面图，
图3示出图2的阀座的放大的示意性的局部图，
图4示出根据本发明的第二实施例的阀座的示意性的截面图，和
图5示出根据本发明的第三实施例的阀座的示意性的截面图。
具体实施方式
下面参考图1至3详细地说明根据本发明的优选的第一实施例的喷射阀1。
如由图1可见地，喷射阀1包括阀壳体8、衔铁13、线圈14和内部电极16。关闭弹簧15设置用于在进行喷射之后又关闭喷射阀。附图标记17标出电接口。
在所述实施例中，以球的形式设置关闭元件2，其中，所述球与阀针12连接，衔铁13布置在所述阀针上。
在此，关闭元件2在阀座3上密封，这在图2和3中详细地示出。在所述实施例中，阀座3构造为圆锥形的。
如尤其由图3可见地，阀座3包括密封区域4和邻接于密封区域4的阀座区域5。密封区域4在阀座3上构造为环形的并且具有矩形的横截面(参见图3)。阀座5设置在密封区域4的两侧。
此外，多个喷射孔6构造在阀座上，燃料可以通过所述喷射孔喷射入燃烧室或者这一类的装置中。在所述实施例中，喷射孔6构造为阶梯状的。
如进一步由图2可见地，设置一个导向区域7，关闭元件2在所述导向区域上被引导。因此实现了快速和可靠地关闭阀。
图1至3分别示出阀的关闭状态。因此，如由图3可见地，在关闭元件2和阀座3的密封区域4之间构成线形的密封线9。
根据本发明，这样选择关闭元件2的硬度，即关闭元件2与密封区域4相比具有较大的硬度。此外，直接邻接于密封区域4的阀座区域5与密封区域4相比具有较大的硬度。在此，阀座区域5的硬度小于关闭元件2的硬度。在此，关闭元件2、密封区域4和阀座区域5的硬度可以借助于公知的方法(例如根据维氏硬度，Vickers)确定。
在此，第一实施例的阀座3借助于MIM技术制造，其中，对于密封区域4和阀座区域5分别使用不同的材料。因此，在密封区域4和阀座区域5之间产生材料配合的连接10，所述连接在图3中由虚线示出。
如进一步由图3中可见地，密封区域4的垂直于阀座表面的厚度D1在此是阀座3的总厚度D2的大约三分之一。此外，在密封区域4和阀座区域5之间不存在梯级，从而密封区域和阀座区域直接并且无梯级地过渡到彼此中。
通过根据本发明地选择关闭元件2和密封区域4之间的不同的硬度实现了，能够改善阀在关闭状态中的密封性。在此，特别是吸收了由阀的关闭过程产生的撞击脉冲并且也降低了噪声级。在此，在关闭元件2和密封区域4之间不产生塑性变形，从而可以在阀的长的运行时间上保持密封线9上的密封性。必要时可以产生密封区域4上轻微的弹性变形，然而所述变形在关闭元件2移开之后又复原。根据本发明也可以实现减少磨损，从而可以较长地保持获得密封区域4上的确定的优化的表面特性。
此外，可以通过使用MIM方法确保了根据本发明的阀座3的成本特别低廉的可制造性。此外，根据本发明也降低了构件负荷，从而喷射孔6可以彼此靠紧地布置，并且喷射孔6的配合直径特别是也可以选择为较小的。因此得出另外的优点，因此为了开启而需要较小的磁力，从而磁路可以成本较低廉地构成，并且特别是也降低了磁路的用于开启的电流需用量。
因此，根据本发明能够以出人意料的方式通过选择阀座3上的部分区域的不同的硬度实现了改善阀在关闭状态中的密封性。此外，还可以实现关闭过程期间一定的阻尼和减小的磨损。
图4示出根据本发明的优选的第二实施例的阀1。在第二实施例的阀1中，阀的密封区域由弹性的密封元件20构成。如由图4中可见地，密封元件20具有矩形的横截面并且布置在阀座3中的槽21中。因此，密封区域形状配合地布置在阀座3中。在此，在朝向关闭元件2的侧上存在密封区域4和阀座区域5之间的无凸部的过渡。
图5示出根据本发明的第三实施例的阀1。第三实施例与第一实施例的区别在于，导向区域27直接地与密封区域4连接。导向区域27同样具有与关闭元件2的硬度不同的硬度。特别优选地，导向区域27的硬度和密封区域4的硬度相等。密封区域4和导向区域27同样可以借助于MIM方法与阀座3一起在一个步骤中制造。在此也可能的是，对于导向区域27使用不同的金属粉末，从而密封区域4和导向区域27则在制成的构件中具有不同的硬度。优选地，密封区域4的厚度和导向区域27的厚度相等。
Claims (6)
1.一种用于控制流体的阀，其包括：
关闭元件(2)；
阀座(3)，其中，所述阀座(3)具有密封区域(4)和邻接于所述密封区域(4)的阀座区域(5)；和
用于引导所述关闭元件(2)的导向区域(27)，
其中，所述导向区域(27)具有的硬度小于所述关闭元件(2)的硬度，其中，所述导向区域(27)具有的硬度大于所述密封区域(4)的硬度，
其中，所述关闭元件(2)在所述密封区域(4)的内表面处在所述密封区域(4)上密封，
其中，所述密封区域(4)和所述阀座区域(5)在所述密封区域(4)的内表面处直接地和无梯级地过渡到彼此中，
其中，所述密封区域(4)的硬度小于所述关闭元件(2)的硬度，
其中，所述密封区域(4)是环形的弹性密封元件(20)，所述密封元件布置在所述阀座(3)中的槽(21)中，
其中，所述环形的弹性密封元件具有矩形的横截面，该矩形的横截面通过垂直于所述密封区域(4)的内表面和外表面的平面形成。
2.根据权利要求1所述的阀，其特征在于，所述密封区域(4)和所述关闭元件(2)之间的硬度差被选择为使得所述阀的关闭在没有所述密封区域(4)上的塑性变形的情况下进行。
3.根据权利要求2所述的阀，其特征在于，在所述阀的关闭状态中，在所述密封区域(4)和所述关闭元件(2)之间构造一密封线(9)。
4.根据权利要求2所述的阀，其特征在于，所述阀座区域(5)具有的硬度大于所述密封区域(4)的硬度和/或小于所述关闭元件(2)的硬度。
5.一种用于控制流体的阀，其包括：
关闭元件(2)；
阀座(3)，其中，所述阀座(3)具有密封区域(4)和邻接于所述密封区域(4)的阀座区域(5)；和
用于引导所述关闭元件(2)的导向区域(27)，
其中，所述导向区域(27)具有的硬度小于所述关闭元件(2)的硬度，其中，所述导向区域(27)具有的硬度大于所述密封区域(4)的硬度，
其中，所述关闭元件(2)在所述密封区域(4)的内表面处在所述密封区域(4)上密封，
其中，所述密封区域(4)和所述阀座区域(5)在所述密封区域(4)的内表面处直接地和无梯级地过渡到彼此中，
其中，所述密封区域(4)的硬度小于所述关闭元件(2)的硬度，
所述密封区域(4)的厚度(D1)是所述密封区域(4)上的所述阀座(3)的厚度(D2)的大约三分之一，
其中，所述密封区域(4)是环形的弹性密封元件(20)，所述密封元件布置在所述阀座(3)中的槽(21)中，
其中，所述环形的弹性密封元件具有矩形的横截面，该矩形的横截面通过垂直于所述密封区域(4)的内表面和外表面的平面形成。
6.根据前述权利要求中任一项所述的阀，其特征在于，所述阀构造为电磁阀。
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