DE102013209272A1

DE102013209272A1 - Valve for metering fluid

Info

Publication number: DE102013209272A1
Application number: DE201310209272
Authority: DE
Inventors: Guenter Dantes; Martin Goehner; Anja Melsheimer; Armin Glock; Martin Stahl
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2013-05-17
Filing date: 2013-05-17
Publication date: 2014-11-20
Also published as: WO2014183905A1

Abstract

Es wird ein Ventil zum Zumessen von Fluid mit einer Zumessöffnung (14) und einer der Zumessöffnung (14) in Strömungsrichtung des Fluids nachgeordneten Spritzlochscheibe (18) angegeben, wobei die Spritzlochscheibe (18) einen mit der Zumessöffnung (14) kommunizierenden, zentralen Einlassbereich (20), vom Einlassbereich (20) radial beabstandete Drallkammern (21) mit je einem darin vorhandenen Spritzloch (22) zum Abspritzen des Fluids und Drallkanäle (23) aufweist, die den zentralen Einlassbereich (20) mit den Drallkammern (21) verbinden. Zur Verbesserung der Sprayaufbereitung des abgespritzten Fluids und Erzielung einer größeren Flexibilität hinsichtlich Durchfluss und Spraywinkel sind jeweils zwei voneinander beabstandete Drallkammern (21) an einem gemeinsamen Drallkanal (23) in der Weise angebunden, dass die Einströmung des Fluids in die beiden Drallkammern (21) mit zueinander inversen Drall- oder Drehrichtungen erzwungen ist.A valve for metering fluid is specified with an orifice (14) and an orifice plate (18) downstream of the orifice (14) in the direction of flow of the fluid, the orifice plate (18) having a central inlet area (14) communicating with the orifice (14). 20), swirl chambers (21) radially spaced from the inlet area (20), each with a spray hole (22) therein for spraying off the fluid, and swirl channels (23) which connect the central inlet area (20) to the swirl chambers (21). To improve the spray preparation of the sprayed fluid and to achieve greater flexibility in terms of flow rate and spray angle, two swirl chambers (21), which are spaced apart from one another, are connected to a common swirl channel (23) in such a way that the flow of the fluid into the two swirl chambers (21) with mutually inverse twist or rotation directions is forced.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einem Ventil zum Zumessen von Fluid nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wobei der für ein strömendes oder fließendes Medium stehende, übergeordnete Begriff Fluid in Übereinstimmung mit der Strömungslehre für Gase und Flüssigkeiten verwendet wird. The invention is based on a valve for metering fluid according to the preamble of claim 1, wherein the standing for a flowing or flowing medium, superordinate term fluid is used in accordance with the fluid flow theory for gases and liquids.

Ein bekanntes Brennstoffeinspritzventil ( DE 100 48 935 A1 ) weist einen eine Ventilkammer abschließenden Ventilsitzkörper mit einer zentralen Auslassöffnung und eine an dem Ventilsitzkörper stromabwärts der Auslassöffnung angeordnete Spritzlochscheibe auf, die durch Schweißen an dem Ventilsitzkörper befestigt ist. Die Spritzlochscheibe besitzt einen einzigen, zentralen Einlassbereich, der unmittelbar der Auslassöffnung im Ventilsitzkörper folgt. Vom Einlassbereich erstrecken sich mehrere Drallkanäle radial nach außen. Jeder Drallkanal mündet in eine Drallkammer, die mit einem die Spritzlochscheibe axial durchdringenden Spritzloch versehen ist, wobei die Mündung so gestaltet ist, dass die Drallkammer von dem im Drallkanal strömenden Brennstoff asymmetrisch angeströmt wird. Dadurch wird dem die Drallkammer durchströmenden Brennstoff eine Drallkomponente aufgeprägt, durch die der Brennstoff zerstäubt wird und in ein sog. Spray bildende kleine Tröpfchen zerfällt. Der solchermaßen aufbereitete Brennstoff trägt zu einer deutlichen Verbesserung der Verbrennung und zur Reduzierung der Schadstoffemission bei.A known fuel injection valve ( DE 100 48 935 A1 ) has a valve seat body closing a valve chamber with a central outlet opening and a spray hole disc arranged on the valve seat body downstream of the outlet opening and fixed to the valve seat body by welding. The spray orifice plate has a single central inlet area immediately following the outlet opening in the valve seat body. From the inlet region, a plurality of swirl ducts extend radially outward. Each swirl channel opens into a swirl chamber, which is provided with an injection hole axially penetrating spray hole, wherein the mouth is designed so that the swirl chamber is flowed through asymmetrically flowing from the fuel flowing in the swirl duct. As a result, a swirl component is imparted to the fuel flowing through the swirl chamber, by means of which the fuel is atomized and decomposes into a small droplet forming a spray. The thus treated fuel contributes to a significant improvement in combustion and to reduce pollutant emissions.

Die Spritzlochscheibe mit ihrer Öffnungsstruktur aus Einlassbereich, Drallkanälen, Drallkammern und Spritzlöchern wird mittels sog. Multilayer-Galvanik hergestellt, d. h. in mehreren metallischen Schichten durch galvanische Abscheidung aufgebaut, wie dies in der DE 196 07 288 A1 beschrieben ist. The spray perforated disc with its opening structure from the inlet area, swirl channels, swirl chambers and spray holes is produced by means of so-called multilayer electroplating, ie built up in several metallic layers by electrodeposition, as shown in the DE 196 07 288 A1 is described.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Das erfindungsgemäße Ventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass bei gleicher Anzahl von in der Spritzlochscheibe unterzubringenden Drallkanälen die Anzahl der Drallkammern verdoppelt und dadurch mehr Flexibilität in der Beeinflussung von Durchfluss und Spraywinkel des aus der Spritzlochscheibe austretenden Fluidsprays mittels variabler Öffnungsstrukturen der Spritzlochscheibe erreicht wird. Je nach Anzahl, Lage und Verteilung der jeweils einem Drallkanal zugeordneten Drallkammer-Paare in der Spritzlochscheibe können gewünschte Formen und Abspritzrichtungen des Fluidsprays erzielt werden. Die gegensinnige Drallrichtungen der Fluidströme in den beiden zu einem Drallkammer-Paar gehörenden, gemeinsam über jeweils einen Drallkanal angeströmten Drallkammern verbessert dabei die Zerstäubung des Fluids innerhalb des aus der Spritzlochscheibe austretenden Sprays.The valve according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that with the same number of swirl holes to be accommodated in the spray orifice doubled the number of swirl chambers and thereby more flexibility in influencing the flow and spray angle of emerging from the spray orifice fluid spray by means of variable opening structures of the spray orifice plate is reached. Depending on the number, position and distribution of each swirl chamber associated swirl chamber pairs in the spray orifice plate desired shapes and Abspritzrichtungen the fluid spray can be achieved. The opposing swirl directions of the fluid streams in the two belonging to a swirl chamber pair, jointly via each swirl passage swirl chambers thereby improves the atomization of the fluid within the emerging from the spray perforated spray.

Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Ventils möglich.The measures listed in the further claims advantageous refinements and improvements of the claim 1 valve are possible.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weisen die Spritzlöcher einen gleich großen Lochdurchmesser auf und ist die Kanalbreite der Drallkanäle zumindest im Anbindungsbereich der Drallkammer-Paare kleiner gemacht als der um den Lochdurchmesser reduzierte Lochabstand der beiden Spritzlöcher in einem Drallkammer-Paar. Dadurch wird ein direktes Anströmen des in jeder Drallkammer außermittig angeordneten Spritzlochs durch das Fluid unterbunden und die Drallerzeugung in der Drallkammer unterstützt. According to an advantageous embodiment of the invention, the injection holes have an equal hole diameter and the channel width of the swirl channels at least in the connection region of the swirl chamber pairs made smaller than the reduced by the hole diameter hole spacing of the two injection holes in a swirl chamber pair. As a result, direct impingement of the spray chamber located eccentrically in each swirl chamber is prevented by the fluid and the swirl generation in the swirl chamber is assisted.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind in der Spritzlochscheibe vier Drallkanäle so angeordnet, dass ihre Kanalachsen um jeweils 90° in Umfangsrichtung der Spritzlochscheibe zueinander versetzt ausgerichtet sind. Bei dieser konstruktiven Gestaltung der Spritzlochscheibe mit insgesamt acht Spritzlöchern in einer Anordnung, dass die Lochachsen der Spritzlöcher eine zum Mittelpunkt der Spritzlochscheibe konzentrischen Kreislinie durchstoßen, wird das Fluid in Form eines einzigen, feinzerstäubten, kegelförmigen Spraystrahls abgespritzt, dessen Strahl- oder Kegelachse mit der Ventilachse fluchtet. According to an advantageous embodiment of the invention, four swirl channels are arranged in the spray perforated disk so that their channel axes are aligned offset by 90 ° in the circumferential direction of the spray perforated disk. In this constructive design of the spray perforated disk with a total of eight spray holes in an arrangement that pierce the hole axes of the spray holes concentric to the center of the spray disk disc circle, the fluid is sprayed in the form of a single, finely atomized cone-shaped spray jet whose jet or cone axis with the valve axis flees.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind in der Spritzlochscheibe zwei Drallkanäle so angeordnet, dass ihre Kanalachsen um 180° in Umfangsrichtung der Spritzlochscheibe zueinander versetzt ausgerichtet sind. In einer ersten Ausführung erstrecken sich dabei die Kanalachsen längs des Durchmessers der kreisförmigen Spritzlochscheibe. Mit dieser konstruktiven Gestaltung der Spritzlochscheibe wird das Fluid in Form von zwei schräg nach außen verlaufenden, kegelförmigen Spraystrahlen abgespritzt, deren Strahl- oder Kegelachsen zusammen mit der Ventilachse in einer gemeinsamen Ebene liegen. Die beiden Kegelachsen sind symmetrische zur Ventilachse ausgerichtet und schließen mit dieser einen gleich großen spitzen Winkel α/2 ein. According to an advantageous embodiment of the invention, two swirl channels are arranged in the spray perforated disk so that their channel axes are aligned offset by 180 ° in the circumferential direction of the spray perforated disk. In a first embodiment, the channel axes extend along the diameter of the circular spray perforated disk. With this structural design of the spray perforated disk, the fluid is sprayed in the form of two obliquely outwardly extending conical spray jets whose jet or cone axes lie together with the valve axis in a common plane. The two cone axes are aligned symmetrically to the valve axis and close with this an equally large acute angle α / 2.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung erstrecken sich die um 180° versetzt ausgerichteten Kanalachsen der beiden Drallkanäle in einer zweiten Ausführung längs einer Sekante der kreisförmigen Spritzlochscheibe, wobei die beiden Drallkanäle den Einlassbereich der Spritzlochscheibe außermittig bzw. radial versetzt queren. Mit dieser konstruktiven Gestaltung der Spritzlochscheibe wird das Fluid wiederum in Form von zwei schräg nach außen verlaufenden, gegen die Ventilachse um jeweils einen spitzen Winkel α/2 geneigten, kegelförmigen Spraystrahlen abgespritzt, deren Strahl- oder Kegelachsen ebenfalls in einer gemeinsamen Ebene liegen, die jedoch einen Winkel γ zu der Ebene einschließt, in der die Ventilachse verläuft.According to an advantageous embodiment of the invention, the channel axes of the two swirl ducts, offset by 180 °, extend in a second embodiment along a secant of the circular spray perforated disk, the two swirl ducts crossing the inlet region of the spray perforated disk eccentrically or radially offset. With this constructive design of Spray orifice plate, the fluid is in turn sprayed in the form of two obliquely outward, against the valve axis by an acute angle α / 2 inclined cone-shaped spray jets whose beam or cone axes are also in a common plane, however, an angle γ to the Includes plane in which the valve axis extends.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind in der Spritzlochscheibe zwei Drallkanäle so angeordnet, dass ihre Kanalachsen um 90° in Umfangsrichtung der Spritzlochscheibe gegeneinander versetzt ausgerichtet sind. Mit dieser konstruktiven Gestaltung der Spritzlochscheibe wird das Fluid in Form eines einzigen, kegelförmigen Spraystrahls abgespritzt, dessen Strahl- oder Kegelachse gegen die Ventilachse um einen spitzen Winkel γ geneigt ist.According to an advantageous embodiment of the invention, two swirl channels are arranged in the spray perforated disk so that their channel axes are offset by 90 ° in the circumferential direction of the spray perforated disk against each other. With this structural design of the spray perforated disk, the fluid is sprayed in the form of a single, conical spray jet whose jet or cone axis is inclined relative to the valve axis by an acute angle γ.

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:

1 ausschnittweise einen Längsschnitt eines Ventils zum Zumessen von Fluid mit Ventilsitzkörper und diesem in Strömungsrichtung nachgeordneter Spritzlochscheibe, 1 1 in section a longitudinal section of a valve for metering fluid with valve seat body and this downstream in the flow direction spray perforated disk,

2 eine Ansicht der Spritzlochscheibe in Richtung Pfeil II in 1, 2 a view of the spray perforated disk in the direction of the arrow II in 1 .

3 eine Unteransicht der Spritzlochscheibe in 2, 3 a bottom view of the spray disk in 2 .

4 eine perspektivische Darstellung der Spritzlochscheibe in 3 im Schnitt gemäß Linie IV-IV in 3, 4 a perspective view of the spray perforated disk in 3 in section according to line IV-IV in 3 .

5 eine schematisch skizzierte Seitenansicht des beim Abspritzen des Fluids mit der Spritzlochscheibe gemäß 1 bis 4 erzeugten Spraykegels, inklusive des Querschnittsbilds des Spraykegels, 5 a schematically outlined side view of when spraying the fluid with the spray perforated disk according to 1 to 4 generated spray cone, including the cross-sectional image of the spray cone,

6 eine gleiche Darstellung der Spritzlochscheibe wie in 3 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, 6 an identical representation of the spray perforated disc as in 3 according to a second embodiment,

7 eine Vorderansicht in Richtung VII in 6 der beim Abspritzen des Fluids mit der Spritzlochscheibe gemäß 6 erzeugten beiden Spraykegel, inklusive des Querschnittbilds der Spraykegel, 7 a front view in the direction VII in 6 during the spraying of the fluid with the spray perforated disk according to 6 generated two spray cone, including the cross-sectional image of the spray cone,

8 eine Seitenansicht in Richtung Pfeil VIII der Spraykegel in 7, inklusive des Querschnittsbilds der Spraykegel, 8th a side view in the direction of the arrow VIII the spray cone in 7 , including the cross-sectional image of the spray cone,

9 eine gleiche Darstellung der Spritzlochscheibe wie in 3 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel, 9 an identical representation of the spray perforated disc as in 3 according to a third embodiment,

10 eine Vorderansicht in Richtung Pfeil X in 9 der beim Abspritzen des Fluids mit der Spritzlochscheibe gemäß 9 erzeugten beiden Spraykegel, inklusive des Querschnittsbilds der Spraykegel, 10 a front view in the direction of the arrow X in 9 during the spraying of the fluid with the spray perforated disk according to 9 generated two spray cone, including the cross-sectional image of the spray cone,

11 eine Seitenansicht der Spraykegel in Richtung Pfeil XI in 10 inklusive des Querschnittsbilds der Spraykegel, 11 a side view of the spray cone in the direction of the arrow XI in 10 including the cross-sectional image of the spray cone,

12 eine gleiche Darstellung der Spritzlochscheibe wie in 3 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel, 12 an identical representation of the spray perforated disc as in 3 according to a fourth embodiment,

13 eine Vorderansicht in Richtung Pfeil XIII in 12 eines beim Abspritzen des Fluids mit der Spritzlochscheibe gemäß 12 erzeugten Spraykegels, inklusive des Querschnittbilds des Spraykegels. 13 a front view in the direction of the arrow XIII in 12 one during the spraying of the fluid with the spray perforated disk according to 12 generated spray cone, including the cross-sectional image of the spray cone.

Das in 1 ausschnittweise mit seinem fluidaustrittsseitigen Ende dargestellte Ventil zum Zumessen von Fluid wird vorzugsweise als Einspritzventil zum Einspritzen von Kraftstoff in Kraftstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen oder zum dosierten Einspritzen von Harnstoff-Wasser-Lösungen in den Abgasstrang von Brennkraftmaschinen zwecks Nachbehandlung des Abgases eingesetzt. Das Ventil weist einen hülsenförmigen Ventilsitzträger 11 auf, der mit einem Ventilkörper 12 abgeschlossen ist. In dem zusammen mit dem Ventilsitzträger 11 eine Ventilkammer 13 begrenzenden Ventilsitzkörper 12 ist eine Ventil- oder Zumessöffnung 14 und ein die Zumessöffnung 14 umgebender Ventilsitz 15 ausgebildet. Der Ventilsitz 15 wirkt zum Schließen und Freigeben der Zumessöffnung 14 mit einem kugelförmigen Schließkopf 161 eines Ventilglieds 16 zusammen, der an dem dem Ventilsitzkörper 12 zugekehrten Ende einer hohlen Ventilnadel 162 des Ventilglieds 16 befestigt, z.B. angeschweißt, ist. Über die hohle Ventilnadel 162 des Ventilglieds 16 erfolgt die Fluidzufuhr zur Ventilkammer 13, wozu in der Ventilnadel 162 mindestens ein Durchflussloch 17 vorgesehen ist. Der Ventilsitz 15 bildet zusammen mit dem Schließkopf 161 einen Dichtsitz, der von dem in der Ventilkammer 13 unter Systemdruck stehenden Fluidvolumen beaufschlagt ist. Zum Schließen der Zumessöffnung 14 ist der Schließkopf 161 von einer an der Ventilnadel 162 angreifenden, hier nicht dargestellten Ventilschließfeder auf den Ventilsitz 15 aufgepresst. Das Freigeben der Zumessöffnung 14 erfolgt durch Abheben des Schließkopfs 161 von dem Ventilsitz 15 gegen die Rückstellkraft der Ventilschließfeder und wird in bekannter Weise mittels eines an der Ventilnadel 162 angreifenden elektromagnetischen, piezokeramischen oder magnetostriktiven Aktors bewirkt.This in 1 partially shown with its fluid outlet end valve for metering fluid is preferably used as an injection valve for injecting fuel in fuel injection systems of internal combustion engines or for the metered injection of urea-water solutions in the exhaust system of internal combustion engines for the purpose of aftertreatment of the exhaust gas. The valve has a sleeve-shaped valve seat carrier 11 on that with a valve body 12 is completed. In that together with the valve seat carrier 11 a valve chamber 13 limiting valve seat body 12 is a valve or orifice 14 and an the orifice 14 surrounding valve seat 15 educated. The valve seat 15 acts to close and release the orifice 14 with a spherical closing head 161 a valve member 16 together, on the valve seat body 12 facing the end of a hollow valve needle 162 of the valve member 16 attached, eg welded, is. About the hollow valve needle 162 of the valve member 16 the fluid supply to the valve chamber 13 why in the valve needle 162 at least one flow hole 17 is provided. The valve seat 15 forms together with the closing head 161 a sealing seat, that of the in the valve chamber 13 under system pressure fluid volume is applied. To close the orifice 14 is the closing head 161 from one to the valve needle 162 attacking, not shown here valve closing spring on the valve seat 15 pressed. Releasing the orifice 14 takes place by lifting the closing head 161 from the valve seat 15 against the restoring force of the valve closing spring and is in a known manner by means of a valve needle 162 attacking electromagnetic, piezoceramic or magnetostrictive actuator causes.

Der Zumessöffnung 14 ist in Strömungsrichtung des Fluids eine als Drallerzeugungselement ausgebildete Spritzlochscheibe 18 nachgeordnet, die in einer in dem Ventilsitzkörper 12 eingeformten, kreisrunden Vertiefung 19 formschlüssig einliegt und mit dem Ventilsitzkörper 12 stoffschlüssig, z.B. durch Schweißen, verbunden ist. Die in 2 und 3 in Drauf- und Unteransicht sowie in 1 im Schnitt und in 4 in perspektivischer Ansicht des gleichen Schnitts dargestellte Spritzlochscheibe 18 weist einen mit der Zumessöffnung 14 kommunizierenden, zentralen Einlassbereich 20, vom Einlassbereich 20 beabstandete Drallkammern 21 mit je einem darin vorhandenen Spritzloch 22 zum Abspritzen des Fluids sowie Drallkanäle 23 auf, die den zentralen Einlassbereich 20 an die Drallkammern 21 mit asymmetrischer, vorzugsweise tangentialer Einströmung des Fluids in die Drallkammern 21 anbinden. Dabei sind jeweils zwei voneinander beabstandete Drallkammern 21 an einem gemeinsamen Drallkanal 23 in der Weise angeschlossen, dass die Einströmung des vom Einlassbereich 20 aus den Drallkanal 23 durchströmenden Fluids in die beiden Drallkammern 21, im folgenden Drallkammer-Paar genannt, mit zueinander inversen Drall- oder Drehrichtungen erzwungen ist. In 3 sind in einem der an die Drallkanäle 23 angeschlossenen Drallkammer-Paare die beiden gegensinnigen Drall- oder Drehrichtungen durch Strömungspfeile 24, 25 kenntlich gemacht. Die beiden in dem jeweiligen Drallkammer-Paar vorhandenen Spritzlöcher 22 sind in den Drallkammern 21 außermittig angeordnet und weisen einen gleich großen Lochdurchmesser auf. Die Kanalbreite der Drallkanäle 23 ist zumindest im Mündungsbereich in das jeweilige Drallkammer-Paar kleiner gemacht als der um den Lochdurchmesser reduzierte Lochabstand der beiden Spritzlöcher 22 im Drallkammer-Paar. Vorzugsweise weisen die Drallkanäle 23 eine über die Kanallänge konstante Kanalbreite auf.The orifice 14 is in the flow direction of the fluid designed as a swirl-generating element spray perforated disk 18 downstream, in a in the valve seat body 12 molded, circular depression 19 positively rests and with the valve seat body 12 cohesively, eg by welding, is connected. In the 2 and 3 in top and bottom view as well as in 1 on average and in 4 in a perspective view of the same section shown spray perforated disk 18 has one with the orifice 14 communicating, central inlet area 20 , from the inlet area 20 spaced swirl chambers 21 each with an existing injection hole 22 for spraying the fluid and swirl channels 23 on top of the central inlet area 20 to the swirl chambers 21 with asymmetrical, preferably tangential inflow of the fluid into the swirl chambers 21 tie. In each case, two spaced apart swirl chambers 21 at a common swirl channel 23 connected in such a way that the inflow from the inlet area 20 from the swirl channel 23 flowing fluid in the two swirl chambers 21 , called in the following swirl chamber pair, is forced with mutually inverse swirl or rotation directions. In 3 are in one of the swirl channels 23 connected swirl chamber pairs the two opposing swirl or directions of rotation by flow arrows 24 . 25 indicated. The two in the respective swirl chamber pair existing spray holes 22 are in the swirl chambers 21 arranged eccentrically and have an equal hole diameter. The channel width of the swirl channels 23 is made smaller, at least in the mouth region in the respective swirl chamber pair as the reduced by the hole diameter hole spacing of the two injection holes 22 in the swirl chamber pair. Preferably, the swirl channels 23 an over the channel length constant channel width.

Im Ausführungsbeispiel der Spritzlochscheibe gemäß 1 bis 4 sind in der Spritzlochscheibe 18 vier Drallkanäle 22 so angeordnet, dass ihre Kanalachsen um jeweils 90° in Umfangsrichtung der Spritzlochscheibe 18 gegeneinander versetzt ausgerichtet sind. Dabei erstrecken sich jeweils zwei miteinander fluchtende Kanalachsen längs des Durchmessers der kreisrunden Spritzlochscheibe 18. Die Öffnungsstruktur der Spritzlochscheibe 18 weist somit vier kreuzweise angeordnete Drallkanäle 23 und acht Spritzlöcher 22 auf, wobei die Spritzlöcher 22 so angeordnet sind, dass ihre Lochachsen eine zur Scheibenmitte konzentrische Kreislinie durchstoßen. Durch diese Öffnungsstruktur der Spritzlochscheibe 18 tritt das Fluid fein zerstäubt in Form eines einzigen, kegelförmigen Spraystrahls 26 aus der Spritzlochscheibe 18 aus, dessen Strahl- oder Kegelachse 27 mit der Ventilachse 29 fluchtet. In 5 ist ein solcher Spraystrahl 26 oder Spraykegel mit dem Kegelwinkel α in Seitenansicht und mit Querschnittsbild 28 dargestellt, das eine Kreisfläche ist.In the embodiment of the spray perforated disk according to 1 to 4 are in the spray-disk 18 four swirl channels 22 arranged so that their channel axes by 90 ° in the circumferential direction of the spray perforated disk 18 are aligned offset from each other. In each case two mutually aligned channel axes extend along the diameter of the circular spray perforated disk 18 , The opening structure of the spray perforated disk 18 thus has four crosswise arranged swirl channels 23 and eight spray holes 22 on, with the spray holes 22 are arranged so that their hole axes pierce a concentric to the disk center circle. Through this opening structure of the spray perforated disk 18 The fluid occurs finely atomized in the form of a single, conical spray jet 26 from the spray perforated disk 18 out, its beam or cone axis 27 with the valve axis 29 flees. In 5 is such a spray jet 26 or spray cone with the cone angle α in side view and with cross-sectional image 28 represented, which is a circular area.

Bei den Ausführungsbeispielen der Spritzlochscheibe 18 gemäß 6 und 9 weist die Spritzlochscheibe 18 jeweils zwei Drallkanäle 23 auf, deren Kanalachsen um 180° in Umfangsrichtung der Spritzlochscheibe 18 zueinander versetzt ausgerichtet sind. Während bei dem Ausführungsbeispiel der Spritzlochscheibe 18 gemäß 6 die miteinander fluchtenden Kanalachsen der beiden Drallkanäle 23 sich längs des Durchmessers der kreisförmigen Spritzlochscheibe 18 erstrecken, erstrecken sich im Ausführungsbeispiel der Spritzlochscheibe 18 gemäß 9 die miteinander fluchtenden Kanalachsen der beiden Drallkanäle 23 längs einer Sekante der kreisförmigen Spritzlochscheibe 18, wobei die beiden Drallkanäle 23 den Einlassbereich 20 in der Spritzlochscheibe 18 radial versetzt queren.In the embodiments of the spray perforated disk 18 according to 6 and 9 has the spray perforated disk 18 two swirl channels each 23 on whose channel axes by 180 ° in the circumferential direction of the spray perforated disk 18 are aligned offset from each other. While in the embodiment of the spray perforated disk 18 according to 6 the aligned channel axes of the two swirl channels 23 along the diameter of the circular spray orifice plate 18 extend extend in the embodiment of the spray perforated disk 18 according to 9 the aligned channel axes of the two swirl channels 23 along a secant of the circular spray perforated disk 18 where the two swirl channels 23 the inlet area 20 in the spray perforated disk 18 transversely offset.

Mit beiden Spritzlochscheiben 18 wird eine Aufbereitung des Fluids in zwei kegelförmigen Spraystrahlen 30, 31 mit jeweils elliptischem Querschnitt erzeugt, deren Strahl- oder Kegelachsen 27 in einer gemeinsamen Ebene liegen und einen Winkel α zwischen sich einschließen. Die beiden Spraystrahlen 30, 31 sind für die in 6 dargestellte Spritzlochscheibe 18 in 7 in Vorderansicht und in 8 in Seitenansicht, jeweils mit Querschnittsbild 28, und für die in 9 dargestellte Spritzlochscheibe 18 in 10 in Vorderansicht und in 11 in Seitenansicht, jeweils mit Querschnittsbild 28, skizziert. Während im Ausführungsbeispiel der Spritzlochscheibe 18 gemäß 6 die die Strahl- oder Kegelachsen 27 der beiden Spraystrahlen 30, 31 aufnehmende Ebene mit der Ebene zusammenfällt, in der die Ventilachse 29 verläuft (8), ist dagegen im Ausführungsbeispiel der Spritzlochscheibe 18 gemäß 9 die die Strahl- oder Kegelachsen 27 der beiden Spraystrahlen 30, 31 aufnehmende Ebene gegen die Ebene der Ventilachse 29 um einen spitzen Winkel γ geneigt (11).With both spray perforated discs 18 is a treatment of the fluid in two conical spray jets 30 . 31 each generated with elliptical cross section, the beam or cone axes 27 lie in a common plane and enclose an angle α between them. The two spray beams 30 . 31 are for the in 6 illustrated spray perforated disk 18 in 7 in front view and in 8th in side view, each with cross-sectional image 28 , and for those in 9 illustrated spray perforated disk 18 in 10 in front view and in 11 in side view, each with cross-sectional image 28 , sketched. While in the embodiment of the spray perforated disk 18 according to 6 the beam or cone axes 27 the two spray beams 30 . 31 receiving plane coincides with the plane in which the valve axis 29 runs ( 8th ), In contrast, in the exemplary embodiment of the spray perforated disk 18 according to 9 the beam or cone axes 27 the two spray beams 30 . 31 receiving plane against the plane of the valve axis 29 tilted at an acute angle γ ( 11 ).

In dem in 12 dargestellten Ausführungsbeispiel der Spritzlochscheibe 18 sind in der Spritzlochscheibe 18 wiederum nur zwei Drallkanäle 23 vorhanden, die jedoch so in der Spritzlochscheibe 18 angeordnet sind, dass ihre Kanalachsen um 90° in Umfangsrichtung der Spritzlochscheibe 18 gegeneinander versetzt ausgerichtet sind. Die insgesamt vier Spritzlöcher 22 in den vier Drallkammern 21 sind so angeordnet, dass ihre Lochachsen eine zum Scheibenmittelpunkt konzentrischen Kreislinie durchstoßen. Die Fluidaufbereitung durch diese Öffnungsstruktur der Spritzlochscheibe 18 zeigt einen einzigen, gegen die Ventilachse geneigten kegelförmigen Spraystrahl 33 mit elliptischem oder ovalem Querschnitt 34, dessen Strahl- oder Kegelachse 27 mit der Ventilachse 29 einen spitzen Winkel γ einschließt.In the in 12 illustrated embodiment of the spray perforated disk 18 are in the spray-disk 18 again only two swirl channels 23 present, but so in the spray perforated disk 18 are arranged, that their channel axes by 90 ° in the circumferential direction of the spray perforated disk 18 are aligned offset from each other. The total of four spray holes 22 in the four swirl chambers 21 are arranged so that their hole axes pierce a concentric to the disk center circle. The fluid treatment through this opening structure of the spray perforated disk 18 shows a single, inclined against the valve axis conical spray jet 33 with elliptical or oval cross-section 34 whose beam or cone axis 27 with the valve axis 29 includes an acute angle γ.

Die Spritzlochscheibe 18 mit ihrer Öffnungsstruktur aus Einlassbereich 20, Drallkanälen 23, Drallkammern 21 und Spritzlöchern 22 wird mittels sog. Multilayer-Galvanik hergestellt, d. h. in ein oder zwei metallischen Schichten durch galvanische Abscheidung aufgebaut, wie dies z. B. in der DE 196 07 288 A1 beschrieben ist. Dabei erfolgt der Aufbau der Spritzlochscheibe 18 durch eine zweilagige Lithographie, wobei die Aufbringung einer leitfähigen Schicht durch Spattern oder Bekeimen erfolgt und das Metall Nickel in einem einlagigen Prozess abgeschieden wird.The spray perforated disk 18 with its opening structure from inlet area 20 , Swirl channels 23 , Swirl chambers 21 and spray holes 22 is made by means of so-called multilayer electroplating, ie built up in one or two metallic layers by electrodeposition, as z. B. in the DE 196 07 288 A1 is described. In this case, the construction of the spray perforated disk 18 by a two-layer lithography, wherein the deposition of a conductive layer by sputtering or nucleation takes place and the metal nickel is deposited in a single-layer process.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 10048935 A1 [0002]
DE 19607288 A1 [0003, 0031]

Claims

Valve for metering fluid, with an orifice ( 14 ) and one of the orifice ( 14 ) in the flow direction of the fluid downstream spray perforated disk ( 18 ), one with the orifice ( 14 ) communicating, central inlet area ( 20 ), from the inlet area ( 20 ) radially spaced swirl chambers ( 21 ), each with an injection hole therein ( 22 ) for spraying the fluid and swirl channels ( 23 ) having the central inlet area ( 20 ) to the swirl chambers ( 21 ) with asymmetrical flow of the swirl chambers ( 21 ) by the fluid, characterized in that in each case two spaced apart swirl chambers ( 21 ) on a common swirl channel ( 23 ) are connected in such a way that the inflow of the fluid into the two swirl chambers ( 21 ) is enforced with mutually inverse twisting or rotating directions.

Valve according to claim 1, characterized in that the injection holes ( 22 ) have an equal hole diameter and the channel width of each swirl channel ( 23 ) at least in the connection region to the two swirl chambers ( 23 ) is smaller than the hole spacing reduced by the hole diameter of the two injection holes ( 22 ) in the two swirl chambers ( 23 ).

Valve according to claim 1 or 2, characterized in that in the spray perforated disc ( 18 ) four swirl channels ( 23 ) are arranged so that their channel axes by 90 ° in the circumferential direction of the spray perforated disk ( 18 ) are offset from each other.

Valve according to claim 1 or 2, characterized in that in the spray perforated disc ( 18 ) two swirl channels ( 23 ) are arranged so that their channel axes by 180 ° in the circumferential direction of the spray perforated disk ( 18 ) are offset from each other.

A valve according to claim 4, characterized in that the perforated spray disc ( 18 ) is circular and the channel axes along the diameter of the spray perforated disk ( 18 ).

Valve according to claim 1 or 2, characterized in that in the spray perforated disc ( 18 ) two swirl channels ( 23 ) are arranged so that their channel axes by 90 ° in the circumferential direction of the spray perforated disk ( 18 ) are offset from each other.

Valve according to one of claims 1 to 6, characterized in that the injection holes ( 22 ) so in the spray perforated disk ( 18 ) are arranged so that their injection hole axes pierce a concentric to the disk axis circle.

Valve according to claim 4, characterized in that the spray perforated disc ( 18 ) is circular and the channel axes along a secant of the spray perforated disk ( 18 ) and that the two swirl channels ( 23 ) the inlet area ( 20 ) crossed radially offset.

Valve according to one of claims 1 to 8, characterized in that the orifice ( 14 ) in a valve chamber ( 13 ) final valve seat body ( 12 ) is formed and the spray perforated disc ( 18 ) in one of the valve chamber ( 13 ) facing away from the end face of the valve seat body ( 12 ) formed, circular depression ( 19 ) and with the valve seat body ( 12 ) is integrally connected.