DE102009045690A1 - Valve i.e. metering valve, for metering steaming medium i.e. fluid, in motor vehicle, has needle sleeve including region with section that is elastically deformed, where region of needle sleeve lies between needle closure and closed head - Google Patents
Valve i.e. metering valve, for metering steaming medium i.e. fluid, in motor vehicle, has needle sleeve including region with section that is elastically deformed, where region of needle sleeve lies between needle closure and closed head Download PDFInfo
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Abstract
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung geht aus von einem Ventil für ein strömendes Medium, insbesondere einem Dosierventil zum Zumessen einer Flüssigkeit, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention is based on a valve for a flowing medium, in particular a metering valve for metering a liquid, according to the preamble of claim 1.
Bei der Abgasnachbehandlung in Kraftfahrzeugen wird zur Reduzierung von Stickoxiden eine Harnstoff-Wasser-Lösung mittels eines Dosierventils in dosierten Mengen in das Abgas eingespritzt. Aufgrund des hohen Wasseranteils gefriert die im Betrieb des Kraftfahrzeugs unter Druck stehende Lösung schon bei geringen Temperaturen unter dem Nullpunkt. Die dabei im Dosierventil vorhandene Lösung dehnt sich beim Gefrieren aus und schädigt das Ventil, so dass dieses funktionsuntüchtig wird.In the exhaust aftertreatment in motor vehicles, a urea-water solution is injected by means of a metering valve in metered quantities into the exhaust gas to reduce nitrogen oxides. Due to the high water content, the solution under pressure during operation of the motor vehicle freezes below zero even at low temperatures. The solution present in the dosing valve expands during freezing and damages the valve, rendering it inoperative.
Um dem zu begegnen weist ein bekanntes, gefriertaugliches Dosierventil zum Einspritzen einer Harnstoff-Wasser-Lösung (
Ein bekanntes Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen (
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Das erfindungsgemäße Ventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder den Merkmalen des Anspruchs 6 hat den Vorteil, dass in fertigungstechnisch einfacher Weise im Ventil ein Ausgleichsraum für das gefrierende Medium zur Verfügung steht, ohne dass Einschränkungen hinsichtlich des Druckbereichs in dem das Ventil bei Betrieb sicher schließt, hingenommen werden müssen. Sobald die im Ventil vorhandene Mediummenge infolge des Gefrierens ihr Volumen vergrößert wird in beiden Fällen ein in der Ventilnadel vorhandenes Luftvolumen komprimiert und gibt damit dem sich vergrößernden Volumen des gefrierenden Mediums Raum, so dass kein Eisdruck auf irgendein anderes Bauelement im Innern des Ventils wirkt und Schädigungen der Ventilfunktionen hervorruft. Da die konstruktiven Maßnahmen zur Herstellung der Gefriertauglichkeit nicht in die Funktionskette des Ventils eingreift, bleibt die Abstimmung zwischen Magnetkraft des Elektromagneten und der Federkraft der Ventilschliellfeder unberührt, so dass das Ventil in einem großen Druckbereich sicher schließen und öffnen kann.The valve according to the invention with the features of claim 1 or the features of claim 6 has the advantage that a compensation chamber for the freezing medium is available in manufacturing simple way in the valve, without any restrictions on the pressure range in which the valve closes safely during operation , have to be tolerated. In either case, as the amount of fluid in the valve increases in volume as a result of freezing, an air volume in the valve needle compresses to accommodate the increasing volume of the freezing medium so that there is no ice pressure on any other component inside the valve and damage causes the valve functions. Since the structural measures for producing the Gefriertauglichkeit does not interfere with the functional chain of the valve, the coordination between the magnetic force of the electromagnet and the spring force of the valve closing spring remains untouched, so that the valve can safely close and open in a large pressure range.
Beim Ventil gemäß Anspruch 1 wird durch das gefrierende Medium der elastisch verformbare Abschnitt der Nadelhülse der Ventilnadel eingedrückt und das in der Ventilnadel eingeschlossene Luftvolumen komprimiert. Die Ventilnadel ist so eigensteif, dass sie sich bei Betriebsdruck des Mediums nicht verformt.In the valve according to claim 1 is pressed by the freezing medium, the elastically deformable portion of the needle sleeve of the valve needle and compressed the trapped in the valve needle air volume. The valve needle is so inherently rigid that it does not deform at the operating pressure of the medium.
Beim Ventil gemäß Anspruch 7 wird der elastische Volumenverdrängungskörper im Betrieb durch das unter Betriebsdruck stehende Medium komprimiert, so dass eine größere Mediummenge im Ventil vorhanden ist. Bei Wegfall des Betriebsdrucks expandiert der Volumenverdrängungskörper und schiebt durch seine Volumenvergrößerung eine Teilmenge des Mediums aus dem Ventil. Beim Gefrieren des im Ventil verbleibenden Mediums steht das vom Volumenverdrängungskörper eingenommene Volumen der Volumenvergrößerung des gefrierenden Mediums zur Verfügung, so dass durch erneute Kompression des Volumenverdrängungskörper durch das gefrierende Medium kein Eisdruck auf andere Bauelemente im Ventil wirkt.In the valve according to claim 7, the elastic volume displacement body is compressed during operation by the medium under operating pressure, so that a larger amount of medium in the valve is present. When the operating pressure is removed, the volume displacement body expands and, due to its increase in volume, pushes a portion of the medium out of the valve. When freezing the remaining medium in the valve, the volume occupied by the volume displacement body the volume increase of the freezing medium available, so that by re-compression of the volume displacement body by the freezing medium no ice pressure acts on other components in the valve.
Durch die in den weiteren Ansprüchen 2 bis 6 aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Ventils und durch die in den weiteren Ansprüche 8 bis 14 aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 7 angegeben Ventils möglich.The measures listed in the further claims 2 to 6 advantageous refinements and improvements of the claim 1 valve and by the measures listed in the other claims 8 to 14 advantageous refinements and improvements of the claim 7 valve are possible.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung nach Anspruch 1 hat der elastisch verformbare Abschnitt der Nadelhülse die Form eines Wellbalgs. Dadurch wird eine große Verformbarkeit der Nadelhülse sichergestellt, die einen ausreichend großen Ausdehnungsraum für das gefrierende Medium verfügbar macht.According to an advantageous embodiment of the invention according to claim 1, the elastically deformable portion of the needle sleeve has the shape of a bellows. As a result, a great deformability of the needle sleeve is ensured, which makes available a sufficiently large expansion space for the freezing medium.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Ventilnadel in einem hülsenförmigen Ventilsitzträger aufgenommen, der von einem die Ventilöffnung enthaltenden Ventilsitzkörper abgeschlossen ist, die Ventilnadel mit ihrem vom Schließkopf abgekehrten Ende an einem in dem Ventilsitzträger axial verschieblich geführten Magnetanker eines Elektromagneten befestigt und der Ventilnadelverschluss in der Schnittstelle von Ventilnadel und Magnetanker angeordnet. Der vom Ventilnadel und Ventilsitzträger eingeschlossene Ringraum steht über den hohlen Magnetanker mit einem Mediumzufluss in Verbindung. Durch diese konstruktiven Maßnahmen kann einerseits das Medium ungehindert vom Mediumzufluss zu Schließkopf und Ventilsitzkörper strömen und andererseits ein bei Gefrieren des Mediums komprimierbares, in der Nadelhülse, der Ventilnadel eingeschlossenes Luftvolumen in fertigungstechnisch einfacher Weise gewonnen werden.According to an advantageous embodiment of the invention, the valve needle is received in a sleeve-shaped valve seat carrier, which is closed by a valve opening containing the valve opening body, the valve needle fixed with its remote from the closing head end to a valve seat in the axially displaceably guided magnet armature of an electromagnet and the valve needle in the Interface of valve needle and armature arranged. The enclosed by the valve needle and valve seat carrier annulus is connected via the hollow armature with a medium flow in connection. By these constructive measures, on the one hand, the medium flow freely from the medium inlet to the closing head and valve seat body and on the other hand a compressible upon freezing of the medium, in the needle sleeve, the valve needle trapped air volume can be obtained in a simple manufacturing technology.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Ventilnadelverschluss mit einer das vom Schließkopf abgekehrte, offene Ende der Nadelhülse abdeckenden Membran hergestellt, die vorzugsweise als Metallmembran ausgebildet wird. Eine solche Metallmembran hat eine hohe Standfestigkeit und garantiert eine lange Lebensdauer des Ventils.According to an advantageous embodiment of the invention, the valve needle closure is made with a membrane facing away from the closing head, the open end of the needle sleeve covering membrane, which is preferably formed as a metal membrane. Such a metal diaphragm has a high stability and guarantees a long life of the valve.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist der Ventilnadelverschluss mit einer das offene Ende der Nadelhülse abdeckenden, elastischen Tülle hergestellt, die sich im Nadelinnenraum zum Schließkopf hin erstreckt. Die vorzugsweise aus einem Elastomer hergestellte Tülle dehnt sich bei unter Betriebsdruck stehendem Medium aus und nimmt zusätzlich Medium auf. Bei Wegfall des Betriebsdrucks zieht sich die Tülle wieder zusammen und schiebt dabei eine entsprechende Teilmenge an Medium wieder aus dem Ventil. Dadurch wird die Mediummenge im Ventil reduziert und bei Gefrieren der im Ventil verbleibenden Mediummenge steht der verringernden Mediummenge nach wie vor das in der Ventilnadel eingeschlossene Luftvolumen zur Einnahme zur Verfügung. Somit wird im Vergleich zu der Ausbildung des Ventilnadelverschlusses als Metallmembran eine weitere Reduzierung eines verbleibenden Resteisdrucks erzielt.According to an alternative embodiment of the invention, the valve pin closure is made with an elastic spout covering the open end of the needle hub, which extends in the needle interior to the closing head. The grommet, preferably made of an elastomer, expands when the medium is under operating pressure and additionally absorbs medium. When the operating pressure drops, the grommet contracts again and pushes a corresponding subset of medium out of the valve. As a result, the amount of medium in the valve is reduced, and upon freezing of the remaining medium in the valve amount of the reducing medium amount is still the trapped in the valve needle air volume available for consumption. Thus, in comparison to the formation of the valve pin closure as a metal membrane, a further reduction of a residual residual ice pressure is achieved.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung nach Anspruch 7 ist im Volumenverdrängungskörper ein Luftvolumen eingeschlossen und die Ventilnadel vom Medium durchströmbar ausgebildet, so dass auch der den Volumenverdrängungskörper aufnehmende Bereich des Nadelinnenraums zwischen einer in der Nadelhülse angeordneten Durchtrittsöffnung für das Medium und dem Schließkopf vom Medium beströmt ist. Das bei Betrieb des Ventils unter Betriebsdruck von z. B. 9 bar stehende Medium komprimiert den Volumenverdrängungskörper, so weit, bis der Luftdruck im Luftvolumen des Volumenverdrängungskörpers auf Betriebsdruck des Mediums angestiegen ist. Reduziert sich nach Abschalten des Ventils der Betriebsdruck, so expandiert der Volumenverdrängungskörper infolge des im Innern vorhandenen hohen Luftdrucks und schiebt dabei eine Teilmenge des unter einem deutlich geringeren Druck stehenden Mediums aus dem Ventil aus. Dadurch ist im Ventil eine kleinere Menge an Medium vorhanden, das gefrieren kann, und für das gefrierende Medium, das dann den Volumenverdrängungskörper wieder zusammenpresst, steht ein entsprechend großer Ausgleichsraum zur Verfügung, so dass im Innern des Ventils sich kein zu Schädigungen des Ventils führender Eisdruck aufbauen kann.According to an advantageous embodiment of the invention as claimed in claim 7, an air volume is enclosed in the volume displacement body and the valve needle is flowed through by the medium, so that the area of the needle interior receiving the volume displacement body is also flowed through by a medium arranged in the needle sleeve passage opening for the medium and the closing head , When operating the valve under operating pressure of z. B. 9 bar standing medium compresses the volume displacement body, so far until the air pressure in the air volume of the volume displacement body has risen to the operating pressure of the medium. If, after switching off the valve, the operating pressure is reduced, the volume displacement body expands as a result of the high air pressure present in the interior and pushes a subset of the medium under a much lower pressure out of the valve. As a result, a smaller amount of medium is present in the valve, which can freeze, and for the freezing medium, which then compresses the volume displacement body again, a correspondingly large compensation chamber is available, so that inside the valve leading to damage to the valve ice pressure can build up.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Volumenverdrängungskörper als eine elastische Tülle mit einem in der Nadelhülse festgelegten Tüllenflansch und einem sich daran einstückig anschließenden Tüllensack ausgebildet, wobei die Sacköffnung durch eine Membran abgeschlossen ist, die den Tüllenflansch überdeckt und zusammen mit einem Dichtungsring und einem Membran, Tüllenflansch und Dichtungsring miteinander verspannenden Klemmung den Tüllensack luftdicht verschließt. Durch diese konstruktive Maßnahme lässt sich der Volumenverdrängungskörper mit eingeschlossenem Luftvolumen fertigungstechnisch kostengünstig realisieren.According to an advantageous embodiment of the invention, the volume displacement body is designed as an elastic spout with a Tüllenflansch specified in the needle sleeve and a Tüllensack integrally connected thereto, wherein the bag opening is closed by a membrane which covers the Tüllenflansch and together with a sealing ring and a membrane , Tüllenflansch and sealing ring clamped together clamping the Tüllensack airtight. As a result of this structural measure, the volume displacement body with enclosed air volume can be manufactured cost-effectively.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung weist der Volumenverdrängungskörper einen über eine Hohlraumöffnung vom Medium beaufschlagbaren Hohlraum auf und ist zwischen dem Volumenverdrängungskörper und der Nadelhülse der Ventilnadel ein Luftvolumen eingeschlossen. Bei unter Betriebsdruck stehendem Medium weitet das in den Hohlraum des Volumenverdrängungskörper einströmende Medium den Volumenverdrängungskörper auf, wodurch das zwischen Nadelhülse und Volumenverdrängungskörper eingeschlossene Luftvolumen komprimiert wird. Sinkt der Mediumdruck nach Abschalten des Ventils wieder auf Normaldruck ab, so wird der Volumenverdrängungskörper unter Verkleinerung seines Hohlraums durch den im abgeschlossenen Luftvolumen zwischen Volumenverdrängungskörper und Nadelhülse herrschenden höheren Luftdruck zusammengepresst, so dass eine Teilmenge des Mediums aus dem Ventil ausgeschoben wird. Gefriert das im Ventil verbleibende Restmedium, das auch den verbleibenden Hohlraum füllt, so kann sich das gefrierende Medium unter Aufweitung des Volumenverdrängungskörpers radial ausdehnen, ohne dass ein auf Bauelemente des Ventils wirkender, nennenswerter Eisdruck entsteht.According to an alternative embodiment of the invention, the volume displacement body has a cavity which can be acted upon by the medium via a cavity opening and an air volume is enclosed between the volume displacement body and the needle sleeve of the valve needle. At medium under operating pressure, the medium flowing into the cavity of the volume displacement body expands the volume displacement body, thereby compressing the volume of air trapped between the needle sleeve and the volume displacement body. Decreases the pressure medium after switching off the valve back to normal pressure, the volume displacement body is compressed by reducing its cavity by the ruling in the closed air volume between the volume displacement body and needle sleeve higher air pressure, so that a subset of the medium is ejected from the valve. Freezes remaining in the valve residual medium, which also fills the remaining cavity, so the freezing medium can expand radially under expansion of the volume displacement body, without causing acting on components of the valve, appreciable ice pressure.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Volumenverdrängungskörper als eine elastische Tülle mit einem in der Nadelhülse festgelegten Tüllenflansch und einem sich daran einstückig festsetzenden Tüllensack ausgebildet, der sich zum Schließkopf hin erstreckt. Der Tüllenflansch ist gegen die Nadelhülse abgedichtet, so dass in dem Innenraumabschnitt der Nadelhülse zwischen Tüllenflansch und Schließkopf ein hermetisch abgeschlossenes Luftvolumen vorhanden ist. Der zum Schließkopf hin sich erstreckende Tüllensack ist dünnwandig so ausgebildet, dass er bei unter Betriebsdruck stehendem Medium sich an die Nadelhülse anlegt und dadurch nicht zerstört werden kann.According to an advantageous embodiment of the invention, the volume displacement body is formed as an elastic spout having a Tüllenflansch defined in the needle sleeve and a Tüllensack fixed thereto in one piece, which extends to the closing head. The Tüllenflansch is sealed against the needle sleeve, so that in the interior portion of the needle sleeve between Tüllenflansch and closing head a hermetically sealed air volume is present. The bag head extending towards the closing head has a thin-walled design so that it bears against the needle sleeve when the medium is under operating pressure and, as a result, can not be destroyed.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Die Erfindung ist anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail in the following description with reference to exemplary embodiments illustrated in the drawings. Show it:
Das in
Das Ventil weist ein Ventilgehäuse
Die Ventilnadel
Zur Herstellung einer Gefriertauglichkeit des Ventils in dem Sinne, dass das im Ventilgehäuse
Im Ausführungsbeispiel der
Im Ausführungsbeispiel der
Die Ventilnadel
Gefriert das im Ventil vorhandene Medium, so drückt der durch Volumenvergrößerung des Mediums radial auf die Nadelhülse
Das in
Bei unter Betriebsdruck von z. B. 9 bar stehendem Medium wird der Tüllensack
Das in
Bei Betrieb des Ventils wird der Tüllensack
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102004025062 B4 [0003] DE 102004025062 B4 [0003]
- DE 102004044821 A1 [0004] DE 102004044821 A1 [0004]
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE200910045690 DE102009045690A1 (en) | 2009-10-14 | 2009-10-14 | Valve i.e. metering valve, for metering steaming medium i.e. fluid, in motor vehicle, has needle sleeve including region with section that is elastically deformed, where region of needle sleeve lies between needle closure and closed head |
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Citations (2)
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DE102004044821A1 (en) | 2004-09-16 | 2006-03-23 | Robert Bosch Gmbh | Fuel injection valve for use in internal combustion engines, has valve needle that connects tubular anchor with valve closing body, where body serves as flattened sphere that is supported at valve needle shaft in form-fit manner |
DE102004025062B4 (en) | 2004-05-18 | 2006-09-14 | Hydraulik-Ring Gmbh | Freezer-compatible metering valve |
-
2009
- 2009-10-14 DE DE200910045690 patent/DE102009045690A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (2)
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