CN109642529B - 用于计量流体的阀，用于阀的附接件和燃料喷射设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于阀的附接件，所述阀用于计量流体，所述附接件包括密封区段，在密封区段上布置有至少一个环形的密封元件。环形的密封元件关于纵轴线在周向上包围密封区段。所述附接件的特征在于，在密封区段上布置有至少一个支撑环，所述支撑环关于所述纵轴线在周向上至少部分地包围密封区段，所述密封区段至少在一区域中沿着所述纵轴线构型有在一方向上沿着所述纵轴线增大的周边，在所述区域中，所述支撑环至少在运行中包围密封区段，并且支撑环和密封区段这样地构型，使得支撑环在运行中由于流体的流体压力能够在方向上相对于密封区段移位。

Description

用于计量流体的阀，用于阀的附接件和燃料喷射设备

技术领域

本发明涉及一种用于计量流体的阀，尤其一种用于内燃机的燃料喷射阀、一种用于这种阀的附接件和一种具有这种阀的燃料喷射设备。本发明特别涉及机动车的燃料喷射设备领域，在所述燃料喷射设备中借助多个喷射器优选实现将燃料直接喷射到内燃机的燃烧室中。

背景技术

由US 2011/0000464 A1已知一种喷射器装配组件，其中，在附接接管上布置有密封环，该密封环通过支撑环支撑在附接接管的凸肩上。附接接管在其密封环的区域中插入到杯座中，由此密封环相对于周围环境密封杯座的内部空间，以便将燃料引导到喷射器的附接接管中。

由US 2011/0000464 A1已知的喷射器装配组件具有以下缺点：在喷射器的使用寿命期间尤其可能出现变差的密封作用。

发明内容

本发明提出一种用于阀、尤其用于内燃机的燃料喷射阀的附接件，所述阀用于计量流体，所述附接件具有密封区段，在所述密封区段上布置有至少一个环形的密封元件，其中，所述环形的密封元件在装配状态下关于纵轴线在周向上包围所述密封区段，其中，在所述密封区段上布置有至少一个支撑环，所述支撑环关于所述纵轴线至少部分地在周向上包围所述密封区段，所述密封区段至少在一区域中沿着所述纵轴线构型有在一方向上沿着所述纵轴线增大的周边，在所述区域中，所述支撑环至少在运行中包围所述密封区段，并且所述支撑环和所述密封区段这样地构型，使得所述密封元件在装配在所述区域上时被所述密封区段的增大的周边这样地变形，使得所述密封元件不会由于燃料压力上升而首先经受位置改变，并且然后，所述支撑环在运行中由于流体的流体压力能够在所述方向上相对于所述密封区段移位。

根据本发明的附接件、根据本发明的阀和根据本发明的燃料喷射设备具有以下优点：能够实现改进的构型和工作方式。尤其可以实现改进的密封作用。特别能够实现改进的应用范围，这例如涉及使用范围和/或使用寿命。

根据密封元件的构型，不仅在使用寿命期间，而且例如在对于应用重要的温度范围方面产生密封性限制。以有利的方式，通过所提出的密封区段的构型可以实现改进的密封功能，借助该构型也可以实现在低温时的改进的密封作用。因此，所提出的构型能够实现对密封功能的支持。

有利的是，密封元件在运行中由于流体的流体压力而能够朝所述方向抵着支撑环被加载和/或密封元件至少在运行中支撑在支撑环上。在此优选地实现密封元件直接贴靠在支撑环上。然而，也可以考虑间接的贴靠，例如借助中间环形盘。

根据一个扩展方案，所述密封区段构型有沿着所述纵轴线增大的周边的方向与沿着纵轴线插入到接收件的接收空间中的接合方向相反地取向。该扩展方案具有以下优点：在插入时已经能够在密封区段和杯座之间将密封元件夹紧或者预紧。因此，在引入燃料时已经能够实现可靠的密封作用，而密封元件不会由于燃料压力上升而首先经受位置改变。然后，支撑环通过流体压力移位，使得该支撑环可以形成二次密封，。

在一个扩展方案中，所述密封区段至少在一区域中构型有沿着所述纵轴线增大的外径，和/或所述密封区段至少在所述区域中构型有锥形的外周面。由此能够以有利的方式实现密封区段在其外侧上关于纵轴线的轴对称的构型。此外，在此有利的是，密封区段至少在所述区域内与沿着纵轴线插入到杯座中的接合方向相反地构型有沿着纵轴线增大的外径。

特别对于上述具有密封区段的锥形构型的扩展方案而言，能够证明特别好的有效性。特别地，不但在以低温进行的实验室试验中而且借助模拟能够证明在该构型中非常好的密封特性。在此，附接件的实施为锥形的轮廓具有以下作用：用作密封元件的密封环不被用作流体的介质冲刷。在此，特别通过模拟能够表明：通过锥形的构型由原理决定地实现接触压力增强并且从而实现密封作用。由此恰好能够在低温范围内实现提高的密封作用。在附接件的柱体周面形构型处于密封元件与附接件共同作用以形成密封作用的区域内时，不是这种情况。

在一个可能的扩展方案中，在几何形状上观察，支撑环构型为无缝环绕的支撑环(该支撑环此外具有支撑盘的几何形状)是特别有利的。根据一个扩展方案，支撑环具有纤维增强部。所述纤维增强部至少在绕着纵轴线的周向方向上提高所述支撑环的抗拉强度。支撑环可以由基于聚酰胺的、耐温度材料构成。支撑环能够以有利的方式将密封元件相对于背离压力的一侧支撑。在加载有系统压力的情况下，密封元件也抵着支撑环被加载并且弹性地变形。

在一个扩展方案中，支撑环例如可以具有锥形的支撑面，尤其当密封区段在该区域中构型为锥形时，由此，支撑环也关于纵轴线限定地定位。以这种方式，也可以通过支撑环的位置预给定密封区段的端部。支撑环优选由耐温度材料构成。支撑环优选由聚酰胺构成。支撑环优选不开缝地、而是环形闭合地构型。在此，支撑环可以这样地构造，使得它至少由于在运行中存在的压力在锥形的密封区段上轴向地移位并且在此膨胀。在此，所述构型优选这样地协调，使得支撑环膨胀，直至该支撑环在外部贴靠在杯座上。由此可以通过支撑环在密封区段与接收件的内表面、尤其杯座的内表面之间形成二次密封，该二次密封补充通过密封环促成的密封作用。

在一个变型的构型中，支撑环具有锥形的支撑面，当密封区段在所述区域中构型为锥形，并且支撑环关于纵轴线被压到密封区段上并且然后相应地定位时。根据构型而定，然后可以通过支撑环的所得到的位置预给定密封区段的端部。

根据一个扩展方案给出密封元件的有利构型。所述密封元件构造为能够弹性变形的密封元件(22)，和/或，所述密封元件构型为O型圈形在此，相应于在松弛的初始状态下具有圆形横截面的O型圈的密封元件构型尤其可以是有利的。

根据一个构型，所述接收件具有至少部分柱形的接收空间，所述密封元件在装配状态下在外部贴靠在所述接收件的柱体周面形的内表面上并且在内部贴靠在所述密封区段上，并且所述密封元件在运行中被燃料压力沿着纵轴线在相对于所述密封区段的增大的周边的反方向上加载。该构型具有以下优点：可以实现密封元件的自增强的密封作用，因为通过燃料压力对密封元件向内朝向密封区段并且同时向外朝向接收件的柱体周面形内表面的加载被增强。如果实现相应的构型，则这尤其并且可能也仅在动态压力负载(例如在0.67s内从几乎0bar到超过300bar)方面和/或在低温时(例如-40℃)、即例如在弹性体的所谓的TR10值以下适用。

附图说明

在下面的说明中参照附图详细地阐述本发明的优选实施例，在所述附图中，相应的元件设有相同的附图标记。附图示出了：

图1相应于本发明的一个实施例的在局部示意性的截面示图中的具有阀的燃料喷射设备，所述阀具有附接件，和

图2在纵截面中的在图1中所示的阀的密封元件和支撑环的局部示图，和

图3根据另一实施例的在图1中所示的燃料喷射设备的局部示图。

具体实施方式

图1相应于一个实施例在局部示意性的截面示图中示出具有阀2的燃料喷射设备1，该阀具有附接件3。阀2尤其可以构造为燃料喷射阀2。一个优选的应用情况是燃料喷射设备1，在该燃料喷射设备中，这种燃料喷射阀2构造为高压喷射阀2并且用于将燃料直接喷射到内燃机的所配属的燃烧室中。在此，可以使用液态或气态燃料作为燃料。

在该实施例中，附接件3构型为附接接管3并且以合适的方式集成到阀2中。附接件3具有凸肩4，例如在装配状态下，在该凸肩上可以作用有保持箍或类似装置，以便将阀2与接收件5连接。在该实施例中，接收件5构型为杯座5。

燃料喷射设备1具有引导燃料的部件6，所述部件在该实施例中构型为燃料分配器6，尤其燃料分配器条6。在此，杯座5可以是引导燃料的部件6的组成部分。

在运行中，燃料通过一个或多个泵7从箱8被输送到燃料分配器6中。然后，燃料分配器6将燃料分配给燃料喷射阀2，该燃料喷射阀与相应的杯座5连接。在该实施例中，为了简化示图仅示出燃料喷射阀2和杯座5。在此，通过管路8、9、10示意性地示出燃料的分配。

杯座5具有至少部分柱形的接收空间15，该接收空间至少在部分区域内具有柱体周面形的内表面16。为了装配，燃料喷射阀2在沿着纵轴线18的接合方向17上被插入到杯座5中。由此，附接件3的关于纵轴线18观察的密封区段19沿着纵轴线18到达柱体周面形的内表面16上。

附接件3具有管状的金属基体20，该基体具有在该实施例中构型为阶梯孔21的通孔21。此外，附接件3具有构造为密封环22的密封元件22和支撑环23。该支撑环23优选构造为在周向上闭合的支撑环23。

密封元件22构造为O型圈。优选地，密封元件22在松弛状态下的轮廓实施为圆形，如图2中所示的那样。

密封区段19构型在基体20上并且在区域19'上延伸。在区域19'中，密封区段19具有锥形的外周面24。在此，该锥形的外周面24是截锥体的外周面24。在此，锥形的外周面24沿接合方向17逐渐变细。这意味着，锥形的外周面24沿方向11扩宽，该方向在该实施例中指向接合方向17的反向。因此，在该实施例中，密封区段19具有沿着纵轴线18的、与接合方向17相反地增大的外径25增大。随着外径25，在密封元件22上的周边也沿着纵轴线18增大。在该实施例中，所述周边由具有外径25的圆得出，该外径在密封区段19中与接合方向17相反地增大。

因此，附接件3的基体20的密封区段19在区域19'中沿着纵轴线18构型有沿着纵轴线18增大的周边，在所述区域中，环形的密封元件22包围密封区段19。

在将附接件3插入到杯座5中时，密封元件22压抵着支撑环23。由此，密封元件22在插入到杯座5中之后定位。此外，密封元件22在锥形的外周面24上发生弹性变形。在此，密封元件22也压抵着杯座5的柱体周面形内表面16。如果随后燃料通过管路8被引导到杯座5的内部空间26中，则对密封元件22加载以燃料压力。在此，能够发生密封元件22的进一步变形。在此，得到随着压力自增强的密封作用，该密封作用也可以被称为初次密封。

在该实施例中，支撑环23具有贴靠在密封区段19上的支撑面30。在此，支撑面30同样构型为锥形，其中，可以预给定与锥形外周面24相同的张开角。由于流体压力P(该流体压力在该实施例中通过燃料的燃料压力给出)，支撑元件在开始运行时沿方向11相对于密封区段19被移位，使得该支撑元件在周向上扩宽，由此，该支撑元件然后在运行中贴靠在内表面16上。因此，借助支撑环23产生二次密封。此外，通过支撑环23对于密封区段19预给定沿着纵轴线18的端部31。然后，密封元件22借助支撑环23支撑在密封区段19的端部31上。

图2以纵截面示出该实施例的在图1中所示的燃料喷射设备1的阀2的密封元件22和支撑环23的局部示图。在此示出在初始状态中、即没有弹性变形的密封元件22。在此，密封元件22具有圆形的轮廓。在装配时，密封元件22在内侧32上通过基体20的密封区段19变形。此外，密封元件22在外侧33上压抵着杯座5的柱体周面形内表面16。因此，在外侧33的区域中也发生密封元件22的变形。

在运行中，密封元件22在面向用燃料充注的内部空间26的燃料侧34上被加载以燃料压力。在此，密封元件22以其支撑侧35支撑在支撑环23的支撑面36上。在此，支撑面36可以垂直于纵轴线18取向。

图3示出根据另一实施例的在图1中所示的燃料喷射设备1的局部示图。在该实施例中，沿着纵轴线18这样地预给定密封区段19的区域19”(在该区域中，密封区段19具有锥形的构型)，使得在对支撑环23加载流体压力P、尤其燃料压力P时并且在支撑环23由此产生在方向11上沿着在那里的锥形密封区段19移位时，能够实现支撑环23的径向扩宽。区域19'位于区域19”中或与区域19”重合。沿着纵轴线18的区域19'由此构型有在方向11上沿着纵轴线18增大的周边，在所述区域中，支撑环23至少在运行中包围密封区段19。

此外，支撑环23和密封区段19这样地构型，使得支撑环23在运行中由于流体的流体压力P能够在方向11上相对于密封区段19移位。这意味着，支撑环在方向11上的自由度在该支撑环在运行中所占据的最终位置中也是不(完全)受限的，例如在凸肩的支撑面垂直于纵轴线18取向时将是这种情况。由于通过流体压力P加载密封元件22，因而撑环23在方向11上经受轴向加载，该轴向加载通过在那里的锥形密封区段19引起支撑环23挤压到内表面16和密封区段19之间的轮廓为楔形的环形间隙37中。在此，支撑环从内侧径向地压抵着内表面16并且从外侧径向地压抵着密封区段19。因此，可以形成二次密封。

间隙37的几何形状通过密封区段19的几何形状和接收件5的内表面16的几何形状预给定。在此，接收件5、密封区段19和支撑环23的几何形状以及支撑元件23的内部构型和材料这样地彼此协调并且预给定，使得支撑元件23能够以所希望的程度膨胀，而不能撕裂并且不能通过可能留下的间隙被挤出。由此，即使在可能出现斜置和可能出现轴错位的情况下也能够以优化的方式实现匹配于所得到的并且可能与在结构设计时预给定的构型略有偏差的构型，由此以可靠的方式形成二次密封。

支撑元件23的内部构型和材料能够以有利的方式通过耐温度的支撑环材料，如聚酰胺实现，所述支撑环材料具有包含在该支撑环材料中的玻璃纤维，其中，玻璃纤维通过制造工艺沿周向方向定向，使得在运行中可以承受高的拉应力。

通过支撑元件23促成的二次密封适用于可证明地减少不密封性，所述不密封性可能会通过密封元件22的渗透性实现并且尤其在低温时，例如在低于以TR10标明的密封元件22的极限温度时，可以通过在密封元件22上的边界面泄漏引起。

本发明不局限于所说明的实施例。

Claims (13)

1.一种用于阀(2)的附接件(3)，所述阀用于计量流体，所述附接件具有密封区段(19)，在所述密封区段上布置有至少一个环形的密封元件(22)，其中，所述环形的密封元件(22)在装配状态下关于纵轴线(18)在周向上包围所述密封区段(19)，

其特征在于，

在所述密封区段(19)上布置有至少一个支撑环(23)，所述支撑环(23)关于所述纵轴线(18)至少部分地在周向上包围所述密封区段(19)，所述密封区段(19)至少在一区域(19')中沿着所述纵轴线(18)构型有在一方向(11)上沿着所述纵轴线(18)增大的周边，在所述区域中，所述支撑环(23)至少在运行中包围所述密封区段(19)，并且所述支撑环(23)和所述密封区段(19)这样地构型，使得所述密封元件(22)在装配在所述区域(19')上时被所述密封区段(19)的增大的周边这样地变形，使得所述密封元件(22)不会由于燃料压力上升而首先经受位置改变，并且然后，所述支撑环(23)在运行中由于流体的流体压力(P)能够在所述方向(11)上相对于所述密封区段(19)移位。

2.根据权利要求1所述的附接件，

其特征在于，

所述密封元件(22)在运行中由于所述流体的流体压力(P)而能够朝所述方向(11)抵着所述支撑环(23)被加载，和/或，所述密封元件(22)至少在运行中支撑在所述支撑环(23)上。

3.根据权利要求1或2所述的附接件，

其特征在于，

所述密封区段(19)至少在所述区域(19')中构型有沿着所述纵轴线(18)增大的外径(25)，和/或，所述密封区段(19)至少在所述区域(19')中构型有锥形的外周面(24)。

4.根据权利要求1或2所述的附接件，

其特征在于，

所述支撑环(23)具有纤维增强部，所述纤维增强部至少在绕着所述纵轴线(18)的周向方向上提高所述支撑环(23)的抗拉强度。

5.根据权利要求1或2所述的附接件，

其特征在于，

所述密封区段(19)构型有沿着所述纵轴线(18)增大的周边的所述方向(11)与沿着所述纵轴线(18)插入到接收件(5)的接收空间(15)中的接合方向(17)相反地取向。

6.根据权利要求5所述的附接件，

其特征在于，

所述支撑环(23)具有贴靠在所述密封元件(22)上的支撑面(36)和/或

设置有配属于所述附接件的接收件(5)，并且，所述密封元件(22)、所述支撑环(23)和所述接收件(5)的至少在所述密封元件(22)和所述支撑环(23)的区域中柱体周面形地构型的内表面(16)这样彼此协调地构型，使得在运行中，所述支撑环(23)由于所述流体压力(P)而在所述密封区段(19)和所述接收件(5)的内表面(16)之间受压，用于形成二次密封。

7.根据权利要求1、2和6中任一项所述的附接件，

其特征在于，

所述密封元件(22)构造为能够弹性变形的密封元件(22)，和/或，所述密封元件(22)构型为O型圈形。

8.根据权利要求1所述的附接件，

其特征在于，所述阀(2)构造为用于内燃机的燃料喷射阀。

9.一种用于计量流体的阀(2)，所述阀具有根据权利要求1至8中任一项所述的附接件(3)，流体能够经由所述附接件被供应。

10.根据权利要求9所述的阀(2)，

其特征在于，所述阀(2)构造为用于内燃机的燃料喷射阀。

11.一种燃料喷射设备(1)，所述燃料喷射设备具有至少一个引导燃料的部件(6)和至少一个根据权利要求9或10所述的阀(2)，所述部件具有接收件(5)，所述阀构造为燃料喷射阀(2)，其中，所述阀(2)的附接件(3)能够沿所述纵轴线(18)插入到所述接收件(5)中。

12.根据权利要求11所述的燃料喷射设备，

其特征在于，

所述接收件(5)具有至少部分柱形的接收空间(15)，所述密封元件(22)在装配状态下在外部贴靠在所述接收件(5)的柱体周面形的内表面(16)上并且在内部贴靠在所述密封区段(19)上，并且所述密封元件(22)在运行中被燃料压力沿着所述纵轴线(18)在相对于所述密封区段(19)的增大的周边的反方向上加载。

13.根据权利要求11所述的燃料喷射设备，

其特征在于，

所述燃料喷射设备(1)构造为用于混合压缩的外源点火式内燃机。

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