DE102013222613A1

DE102013222613A1 - Valve for metering fluid

Info

Publication number: DE102013222613A1
Application number: DE201310222613
Authority: DE
Inventors: Ralf Kromer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2013-11-07
Filing date: 2013-11-07
Publication date: 2015-05-07

Abstract

Es wird ein Ventil zum Zumessen von Fluid angegeben, das einen Elektromagneten (15) zum Betätigen einer eine Zumessöffnung steuernden Ventilnadel (13) aufweist. Der Elektromagnet (15) erzeugt bei Bestromung einen Magnetfluss, der über einen Außenpol (21), einen hohlzylindrischen Innenpol (22), einen auf der Ventilnadel (13) verschiebbaren Anker (23) und einen vom Anker (23) und Innenpol (22) begrenzten Arbeitsluftspalt (24) verläuft. Auf voneinander abgekehrten Seiten des Ankers (23) sind auf der Ventilnadel (13) ein Mitnehmer (25) und ein Ankeranschlag (27) jeweils fest angeordnet, die einen gegenüber der axialen Spaltbreite des Arbeitsluftspalts (24) kleineren Frei- oder Vorhubweg (26) des Ankers (23) relativ zur Ventilnadel (13) begrenzen. Eine auf der Ventilnadel (13) angeordnete Vorhubfeder (28) drückt den Anker (23) an den Ankeranschlag (27) an. Zur Verringerung der mechanischen Belastung des die Zumessöffnung umgebenden Ventilsitzes beim Schließen des Ventils ist auf der Ventilnadel (13) zwischen Anker (23) und Ankeranschlag (27) ein hydraulischer Dämpfer (35) mit einseitiger, zum Ankeranschlag (27) gerichteter Dämpfungswirkung angeordnet.The invention relates to a valve for metering fluid, which has an electromagnet (15) for actuating a valve needle (13) controlling an orifice. When energized, the electromagnet (15) generates a magnetic flux which has an outer pole (21), a hollow-cylindrical inner pole (22), an armature (23) displaceable on the valve needle (13) and an armature (23) and inner pole (22). limited working air gap (24) runs. On opposite sides of the armature (23) on the valve needle (13) has a driver (25) and an armature stop (27) each fixed, the one opposite the axial gap width of the working air gap (24) smaller free or Vorhubweg (26) of the armature (23) relative to the valve needle (13) limit. A pre-lift spring (28) arranged on the valve needle (13) presses the armature (23) against the anchor stop (27). To reduce the mechanical load of the valve seat surrounding the orifice when the valve is closed, a hydraulic damper (35) with a one-sided damping effect directed towards the armature stop (27) is arranged on the valve needle (13) between armature (23) and armature stop (27).

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 101 08 945 A1 ) weist einen hülsenförmigen Düsenkörper auf, der von einem Ventilsitzkörper mit einer von einem Ventilsitz umschlossenen Abspritzöffnung abgeschlossen ist. Im Düsenkörper ist der Abspritzöffnung eine Ventilkammer vorgelagert, die mit einem Brennstoffzulauf in Verbindung steht. In den Düsenkörper taucht eine die Abspritzöffnung steuernde Ventilnadel ein, die einen mit dem Ventilsitz einen Dichtsitz bildenden Schließkopf trägt. Die Ventilnadel ist an dem vom Schließkopf abgekehrten Nadelende von einer Ventilschließfeder beaufschlagt, die den Schließkopf auf den Ventilsitz aufpresst, so dass die Abspritzöffnung verschlossen ist. Das Freigeben der Abspritzöffnung wird durch einen Elektromagneten bewirkt, der die Ventilnadel gegen die Kraft der Ventilschließfeder zu einem den Schließkopf vom Ventilsitz abhebenden Hub antreibt. Bei Bestromung des Elektromagneten entsteht ein Magnetfluss, der über einen Außenpol, einen Innenpol, einen auf der Ventilnadel axial verschiebbar sitzenden Anker und einen zwischen Anker und Innenpol eingeschlossenen Arbeitsluftspalt verläuft und im Arbeitsluftspalt eine Magnetkraft erzeugt, die den Anker zur Hubbewegung in Richtung Innenpol antreibt. Auf der Ventilnadel ist ein Mitnehmer fest angeordnet, der im Innern des hohlzylindrischen Innenpols axial verschieblich geführt ist und einen ersten Ankeranschlag für den Anker aufweist. Auf der vom Mitnehmer abgekehrten Seite des Ankers ist auf der Ventilnadel ein zweiter Ankeranschlag festgelegt, an den der Anker durch eine zwischen Anker und Mitnehmer sich abstützende Vorhubfeder angedrückt ist. Bei Bestromen des Elektromagneten führt der Anker zunächst einen Freiweg oder Vorhub relativ zur Ventilnadel aus, bis er an dem ersten Ankeranschlag am Mitnehmer anschlägt, der Ventilnadel einen Öffnungsimpuls verleiht und über den Mitnehmer die Ventilnadel mitnimmt, wodurch der Schließkopf beginnt, sich vom Ventilsitz abzuheben. Am Ende des vollständigen Ankerhubs schlägt der Anker an der Polfläche des Innenpols an, und die Abspritzöffnung ist vollständig freigegeben, so dass der in der Ventilkammer unter Druck stehende Brennstoff über die Abspritzöffnung in einer dosierten Menge abgespritzt wird. Bei Wegfall der Bestromung des Elektromagneten drückt die Ventilschließfeder über die Ventilnadel den Schließkopf auf den Ventilsitz auf und die Vorhubfeder den Anker gegen den zweiten Ankeranschlag.A known fuel injection valve ( DE 101 08 945 A1 ) has a sleeve-shaped nozzle body which is closed by a valve seat body with an injection opening enclosed by a valve seat. In the nozzle body of the ejection opening is preceded by a valve chamber which is in communication with a fuel inlet. In the nozzle body immerses the injection opening controlling valve needle, which carries a forming a sealing seat with the valve seat closing head. The valve needle is acted upon at the end remote from the closing head needle end of a valve closing spring, which presses the closing head on the valve seat, so that the injection opening is closed. The release of the ejection opening is effected by an electromagnet, which drives the valve needle against the force of the valve closing spring to a lifting head from the valve seat lifting hub. When the electromagnet is energized, a magnetic flux is produced which passes over an outer pole, an inner pole, an armature axially slidably seated on the valve needle and a working air gap enclosed between the armature and inner pole and generates a magnetic force in the working air gap which drives the armature for lifting movement in the direction of the inner pole. On the valve needle, a driver is fixed, which is guided axially displaceably in the interior of the hollow cylindrical inner pole and has a first anchor stop for the armature. On the side facing away from the driver side of the armature, a second anchor stop is fixed to the valve needle, to which the armature is pressed by a between anchor and driver supporting Vorhubfeder. When the electromagnet is energized, the armature initially executes a free travel or forward stroke relative to the valve needle until it abuts the driver on the first armature stop, gives the valve needle an opening impulse and entrains the valve needle via the driver, whereby the closing head begins to lift off the valve seat. At the end of the complete armature stroke, the armature abuts against the pole face of the inner pole, and the ejection opening is completely released, so that the fuel under pressure in the valve chamber is sprayed off in a metered quantity via the ejection opening. In the absence of energization of the electromagnet, the valve closing spring presses the closing head on the valve seat via the valve needle and the Vorhubfeder the anchor against the second anchor stop.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Das erfindungsgemäße Ventil zum Zumessen von Fluid mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass durch den hydraulischen Dämpfer zwischen Anker und Ankeranschlag der von der Ventilschließfeder beim Schließen des Ventils verursachte Aufschlag des Ankers auf dem Ankeranschlag gedämpft und dadurch nur sehr reduziert über die Ventilnadel auf den die Zumessöffnung umschließenden Ventilsitz übertragen wird. Damit wird die hohe mechanische Belastung, der ansonsten der Ventilsitz beim Schließen des Ventils ausgesetzt ist, deutlich verringert. Durch die einseitig, ausschließlich beim Ventilschließvorgang wirksame Dämpfung, wird zudem der Öffnungsvorgang des Ventils nicht beeinträchtigt.The valve according to the invention for metering fluid with the features of claim 1 has the advantage that damped by the hydraulic damper between armature and armature stop caused by the valve closing spring when closing the valve impact of the armature on the armature stop and thereby only very reduced over the valve needle is transferred to the valve seat enclosing the orifice. Thus, the high mechanical stress that is otherwise exposed to the valve seat when closing the valve, significantly reduced. Due to the one-sided, effective only in the valve closing process damping, also the opening process of the valve is not affected.

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 einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der hydraulische Dämpfer einen Dämpfertopf, einen in diesen eintauchenden Dämpferkolben, eine Drosselstelle, die eine Verbindung zwischen dem vom Dämpferkolben im Dämpfertopf eingeschlossenen Topfvolumen und dem das Ventilgehäuse füllenden Fluid herstellt, und eine am Dämpfertopf und am Dämpferkolben sich abstützende Dämpferfeder auf. Die Federkraft der Dämpferfeder ist gegen die Federkraft der Vorhub- oder Freiwegfeder gerichtet und deutlich kleiner als diese. Durch diese konstruktiven Gestaltung lässt sich der Dämpfer mit einer zum Ankeranschlag gerichteten Druckphase und ohne Zugphase fertigungstechnisch einfach und kostengünstig realisieren und zugleich das im Ventilgehäuse vorhandene Fluid als hydraulisches Medium einsetzen. Als hydraulische Drosselstelle wird vorteilhaft ein zwischen Dämpferkolben und Dämpfertopf bestehender, enger Radialspalt genutzt.According to an advantageous embodiment of the invention, the hydraulic damper comprises a damper pot, a damper piston plunging into it, a throttle point which establishes a connection between the pot volume enclosed by the damper piston in the damper pot and the fluid filling the valve body, and a damper cup and damper piston which support it Damper spring on. The spring force of the damper spring is directed against the spring force of the Vorhub- or freewheeling spring and significantly smaller than this. Due to this constructive design, the damper with a directed to the anchor stop pressure phase and without pulling phase manufacturing technology can be easily and inexpensively realize and at the same time use the existing fluid in the valve housing as a hydraulic medium. As a hydraulic throttle point advantageously between a damper piston and damper pot existing, narrow radial gap is used.

Bei dem solchermaßen konzipierten Dämpfer kann alternativ der Dämpfertopf mit der Ventilnadel fest verbunden sein oder auf der Ventilnadel lose sitzen.In the thus designed damper alternatively damper pot can be firmly connected to the valve needle or sitting loose on the valve needle.

Im ersten Fall ist der Dämpferkolben von einer auf der Ventilnadel lose sitzenden Dämpferscheibe gebildet, die auf der Ventilnadel oder im Dämpfertopf axial verschieblich geführt ist. Die Dämpferfeder ist außen auf dem Dämpfertopf angeordnet und stützt sich an einem am Dämpfertopf radial abstehenden Ringflansch und einen an der Dämpferscheibe ausgebildeten Scheibenflansch ab, der über den Öffnungsrand des Dämpfertopfs radial übersteht. Vorteilhaft ist der im Dämpfertopf angeordnete Ankeranschlag einstückiger Bestandteil des Dämpfertopfs.In the first case, the damper piston is formed by a loose on the valve needle damper disc, which is guided axially displaceably on the valve needle or in the damper pot. The damper spring is arranged on the outside of the damper pot and is supported on an annular flange projecting radially on the damper pot and on a disk flange formed on the damper disk, which protrudes radially beyond the opening edge of the damper pot. The armature stop arranged in the damper pot is advantageously an integral part of the damper pot.

Im zweiten Fall ist der Dämpferkolben einstückiger Bestandteil des Ankers und der Dämpfertopf mit seinem Topfboden auf der Ventilnadel und im Bereich seiner Topföffnung auf dem Dämpferkolben verschieblich geführt. Der Topfboden ist dabei zwischen dem Ankeranschlag und einem auf der Ventilnadel festgelegten Topfanschlag angeordnet. Die Dämpferfeder ist im Dämpfertopf angeordnet und stützt sich an Dämpferkolben und Topfboden ab. Vorteilhaft ist der Dämpferkolben von einem am Anker axial abstehenden, im Durchmesser kleineren, zentralen Vorsatzstück gebildet, das an seinem freien Ende mit einem radial abstehenden Führungsbund für den Dämpfertopf versehen ist. In the second case, the damper piston is an integral part of the armature and the damper pot with its bottom of the pot on the valve needle and slidably guided in the region of its pot opening on the damper piston. The pot bottom is arranged between the anchor stop and a fixed on the valve needle pot stop. The damper spring is arranged in the damper pot and is supported on damper piston and pot bottom. Advantageously, the damper piston is formed by an armature axially projecting, smaller in diameter, central attachment piece, which is provided at its free end with a radially projecting guide collar for the damper pot.

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 Schnitt eines Ventils zum Zumessen von Fluid, 1 a section of a valve for metering fluid,

2 eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts II in 1, 2 an enlarged view of the section II in 1 .

3 eine gleiche Darstellung wie in 2 einer Variante des Ventils. 3 a same representation as in 2 a variant of the valve.

Das in 1 ausschnittweise im Längsschnitt dargestellte Ventil zum Zumessen von Fluid wird bevorzugt als Einspritzventil zum Einspritzen von Kraftstoff in einer Kraftstoffeinspritzanlage von Brennkraftmaschinen eingesetzt. Es kann jedoch auch in Gasmotoren oder in Heizungsanlagen zum dosierten Zumessen von fluidem Brennstoff oder als Dosierventil zum Einspritzen eines fluiden Reduktionsmittels in den Abgastrakt einer Brennkraftmaschine zwecks Reduzierung von Stickoxiden Verwendung finden.This in 1 Sectionally shown in longitudinal section valve for metering fluid is preferably used as an injection valve for injecting fuel in a fuel injection system of internal combustion engines. However, it can also be used in gas engines or in heating systems for the metered metering of fluid fuel or as a metering valve for injecting a fluid reducing agent into the exhaust gas tract of an internal combustion engine for the purpose of reducing nitrogen oxides.

Das Ventil weist eine mit einem Fluidzulauf 11 in Verbindung stehende Zumessöffnung 12 sowie eine die Zumessöffnung 12 mittels eines Schließkopfs 131 steuernde Ventilnadel 13 auf, die zum Schließen der Zumessöffnung 12 von einer Ventilschließfeder 14 beaufschlagt ist und zum Freigeben der Zumessöffnung 12 von einem Elektromagneten 15 gegen die Schließkraft der Ventilschließfeder 14 betätigt wird. Der Schließkopf 131 ist in einem Ventilsitzkörper 16 geführt, der die Zumessöffnung 12 und einen die Zumessöffnung 12 umschließenden, mit dem Schließkopf 131 der Ventilnadel 13 einen Dichtsitz bildenden Ventilsitz 17 aufweist. Der Ventilsitzkörper 16 schließt ein zumessseitiges Ende eines hülsenförmigen Ventilgehäuses 18 fluiddicht ab, während in das zulaufseitige andere Ende des Ventilgehäuses 18 ein den Fluidzulauf 11 enthaltender Anschlussstutzen 19 eingesetzt ist.The valve has one with a fluid inlet 11 related orifice 12 and one the orifice 12 by means of a closing head 131 controlling valve needle 13 on, the closing of the orifice 12 from a valve closing spring 14 is acted upon and to release the orifice 12 from an electromagnet 15 against the closing force of the valve closing spring 14 is pressed. The closing head 131 is in a valve seat body 16 led, which the orifice 12 and one the orifice 12 enclosing, with the closing head 131 the valve needle 13 a sealing seat forming valve seat 17 having. The valve seat body 16 includes a zumessseitiges end of a sleeve-shaped valve housing 18 fluid-tight, while in the inlet-side other end of the valve housing 18 a fluid inlet 11 containing connecting piece 19 is used.

Der Elektromagnet 15 weist eine Magnetspule 20 auf, die über einen nicht dargestellten Anschlussstecker am Ventil bestrombar ist. Bei Bestromung der Magnetspule 20 bildet sich im Elektromagneten 15 ein Magnetfluss aus, der über einen Außenpol 21, einen hohlzylindrischen Innenpol 22, einen auf der Ventilnadel 13 axial verschiebbaren Anker 23 und einen von Anker 23 und Innenpol 22 begrenzten Arbeitsluftspalt 24 verläuft. Auf der Ventilnadel 13 ist ein Mitnehmer 25 fest angeordnet, z.B. verschweißt, der in das hohlzylindrische Innere des Innenpols 22 axial verschieblich eintaucht. Der Mitnehmer 25 besitzt eine radiale Anschlagschulter 251 für den Anker 23, die einen gegenüber der axialen Spaltbreite des Arbeitsluftspalts 24 kleineren Freiweg oder Vorhubweg 26 des Ankers 23 relativ zur Ventilnadel 13 begrenzt (2 und 3). Dieser Vorhubweg 26 des Ankers 23 wird durch einen Ankeranschlag 27, der auf der vom Mitnehmer 25 abgekehrten Seite des Ankers 23 auf der Ventilnadel 13 fest angeordnet ist, und einer Freiweg- oder Vorhubfeder 28 festgelegt, die den Anker 13 an den Ankeranschlag 27 andrückt. Die beispielsweise als Schraubendruckfeder ausgeführte Vorhubfeder 28 ist im Innern des hohlzylindrischen Ankers 13 auf der Ventilnadel 13 lose angeordnet und stützt sich einerseits an dem Anker 23 und anderseits an einem an der Ventilnadel 23 angeformten oder festgelegten Bund 29 ab. Der Frei- oder Vorhubweg 26 des Ankers 23 ermöglicht bei Bestromen der Magnetspule 20 des Elektromagneten 15 ein Abheben des Ankers 23 vom Ankeranschlag 27, ohne dass die Ventilnadel 13 mitgeführt wird und der Schließkopf 131 der Ventilnadel 13 vom Ventilsitz 17 abhebt. Der durch die Magnetkraft in Richtung Mitnehmer 25 beschleunigte Anker 23 schlägt an die Anschlagschulter 251 des Mitnehmers 25 an und überträgt dadurch einen mechanischen Impuls auf die Ventilnadel 13, der das Abheben des Schließkopfs 131 vom Ventilssitz 17 fördert, so dass die Öffnungsdynamik des Ventils verbessert ist.The electromagnet 15 has a magnetic coil 20 on, which can be supplied with current via a connector, not shown, on the valve. When the solenoid is energized 20 forms in the electromagnet 15 a magnetic flux, which has an outer pole 21 , a hollow cylindrical inner pole 22 , one on the valve needle 13 axially displaceable anchor 23 and one of anchor 23 and inner pole 22 limited working air gap 24 runs. On the valve needle 13 is a driver 25 firmly arranged, for example, welded, in the hollow cylindrical interior of the inner pole 22 immersed axially displaceable. The driver 25 has a radial stop shoulder 251 for the anchor 23 , one opposite to the axial gap width of the working air gap 24 smaller freeway or Vorhubweg 26 of the anchor 23 relative to the valve needle 13 limited ( 2 and 3 ). This Vorhubweg 26 of the anchor 23 gets through an anchor stop 27 on the driver's side 25 turned away side of the anchor 23 on the valve needle 13 is fixed, and a Freiweg- or Vorhubfeder 28 set the anchor 13 to the anchor stop 27 presses. The example designed as a helical compression spring Vorhubfeder 28 is inside the hollow cylindrical anchor 13 on the valve needle 13 loosely arranged and relies on the one hand to the anchor 23 and on the other hand to one on the valve needle 23 molded or fixed waistband 29 from. The free or Vorhubweg 26 of the anchor 23 allows for energizing the solenoid coil 20 of the electromagnet 15 a lifting of the anchor 23 from the anchor stop 27 without the valve needle 13 is entrained and the closing head 131 the valve needle 13 from the valve seat 17 takes off. The magnetic force in the direction of the driver 25 accelerated anchor 23 hits the stop shoulder 251 of the driver 25 and thereby transmits a mechanical impulse to the valve needle 13 , which is the lifting of the closing head 131 from the valve seat 17 promotes so that the opening dynamics of the valve is improved.

In den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen des Ventils ist konstruktiv der Innenpol 22 von einem im Ventilgehäuse 18 festgelegten hohlzylindrischen Magnetkern 30 und der Außenpol 21 von einem außen das Ventilgehäuse 18 im Bereich von Magnetkern 30 und Anker 23 umschließenden Magnettopf 31 mit magnetischem Rückschluss 32 gebildet. Die Magnetspule 20 sitzt auf dem Ventilgehäuse 18 und wird von einem durchmessergrößeren Topfabschnitt des Magnettopfs 31 umschlossen, während ein durchmesserkleinerer Topfabschnitt des Magnettopfs 31 auf dem Ventilgehäuse 18 festgelegt, z.B. verschweißt, ist. Da in der konstruktiven Ausführung das Ventilgehäuse 18 aus einem magnetisch leitenden Werkstoff besteht und Magnettopf 31 und Magnetkern 30 am Ventilgehäuse 18 anliegen, ist zur Vermeidung eines magnetischen Kurzschlusses zwischen Innen- und Außenpol 22, 21 durch eine ringförmige Einschnürung 181 in der Wand des Ventilgehäuses 18 zwischen dem am Magnettopf 31 und dem am Magnetkern 30 jeweils anliegenden Abschnitt des Ventilgehäuses 18 ein magnetischer Engpass mit einem hohen magnetischen Widerstand ausgebildet.In the embodiments of the valve shown in the drawings is constructive of the inner pole 22 from one in the valve body 18 specified hollow cylindrical magnetic core 30 and the outer pole 21 from outside the valve body 18 in the range of magnetic core 30 and anchor 23 enclosing magnet pot 31 with magnetic return 32 educated. The magnetic coil 20 sits on the valve body 18 and is of a larger diameter pot portion of the magnet pot 31 enclosed, while a smaller diameter pot section of the magnet pot 31 on the valve body 18 fixed, eg welded, is. As in the structural design, the valve housing 18 consists of a magnetically conductive material and magnet pot 31 and magnetic core 30 on the valve body 18 is to avoid a magnetic short circuit between the inner and outer pole 22 . 21 through an annular constriction 181 in the wall of the valve housing 18 between the magnet pot 31 and that on the magnetic core 30 each adjacent portion of the valve housing 18 a magnetic bottleneck formed with a high magnetic resistance.

Die z.B. als Schraubendruckfeder ausgebildete Ventilschließfeder 14 ist im hohlen Innern des Magnetkerns 30 angeordnet und stützt sich einerseits am Mitnehmer 25 und andererseits an einem am Magnetkern 30 festgelegten Justierstück 33 ab. Die Fluidströmung vom Fluidzulauf 11 zur Zumessöffnung 12 erfolgt über mindestens eine in das Innere des hohlzylindrischen Magnetkerns 30 mündende Schrägbohrung 34 und über im Mitnehmer 25 einerseits und im Anker 23 andererseits eingebrachte Axialbohrungen 35 bzw. 36. The example designed as a helical compression spring valve closing spring 14 is in the hollow interior of the magnetic core 30 arranged and supported on the one hand on the driver 25 and on the other hand on one of the magnetic core 30 fixed adjustment piece 33 from. The fluid flow from the fluid inlet 11 for metering 12 takes place via at least one in the interior of the hollow cylindrical magnetic core 30 opening inclined bore 34 and over in the driver 25 on the one hand and in the anchor 23 on the other hand introduced axial bores 35 respectively. 36 ,

Um eine mechanische Belastung des Ventilsitzes 17 beim Schließvorgang des Ventils abzubauen, ist auf der Ventilnadel 13 ein hydraulischer Dämpfer 35 zwischen Anker 23 und Ankeranschlag 27 angeordnet, der einen dem Aufsetzen des Schließkopfs 131 auf den Ventilsitz 17 folgenden Aufprall des durch die Ventilschließfeder 14 in Richtung Ankeranschlag 27 beschleunigten Ankers 23 auf den Ankeranschlag 27 dämpft. Damit entfällt die vom Anker 23 über Ankeranschlag 27, Ventilnadel 13 und Schließkopf 131 auf Ventilsitz 17 und Ventilsitzkörper 16 ausgeübte Schlagbelastung nahezu vollständig. Der hydraulische Dämpfer 35 ist dabei so konzipiert, dass er einseitig nur in Richtung Ankeranschlag 27 wirkt, also nur eine Druckphase und keine Hubphase aufweist. Dadurch wird das Abheben des Ankers 23 vom Ankeranschlag 27 bei Bestromung des Elektromagneten 15 nicht behindert. To a mechanical load on the valve seat 17 when closing the valve, is on the valve needle 13 a hydraulic damper 35 between anchors 23 and anchor stop 27 arranged, the one putting on the closing head 131 on the valve seat 17 following impact of the valve closing spring 14 towards the anchor stop 27 accelerated anchor 23 on the anchor stop 27 attenuates. This eliminates the anchor 23 over anchor stop 27 , Valve needle 13 and closing head 131 on valve seat 17 and valve seat body 16 applied impact load almost completely. The hydraulic damper 35 is designed so that it is unilaterally only in the direction of anchor stop 27 acts, so has only one printing phase and no lifting phase. This will lift the anchor 23 from the anchor stop 27 with energization of the electromagnet 15 not disabled.

Der hydraulische Dämpfer 35, der in zwei Ausführungsbeispielen in 2 und 3 vergrößert im Schnitt dargestellt ist, weist einen Dämpfertopf 36, einen Dämpferkolben 37, der in den Dämpfertopf 36 axial verschieblich eintaucht, eine Drosselstelle, die eine Verbindung zwischen dem vom Dämpferkolben 37 im Dämpfertopf 36 eingeschlossenen Topfvolumen und dem das Ventilgehäuse 18 füllenden Fluid herstellt, und eine zwischen Dämpfertopf 36 und Dämpferkolben 37 wirksame Dämpferfeder 38 auf. Die Federkraft der beispielsweise als Schraubendruckfeder ausgebildeten Dämpferfeder 38 ist gegen die Kraft der Vorhubfeder 28 gerichtet und deutlich kleiner als die Federkraft der Vorhubfeder 28. Der Ankeranschlag 27 ist im Topfinnern des Dämpfertopfs 36 angeordnet und zwischen Dämpferkolben 37 und Topfboden 161 fest auf der Ventilnadel 13 positioniert. Die Drosselstelle ist von einem zwischen Dämpferkolben 37 und Dämpfertopf 36 begrenzten, ringförmigen Radialspalt 39 gebildet. The hydraulic damper 35 , which in two embodiments in 2 and 3 enlarged shown in section, has a damper pot 36 , a damper piston 37 in the damper pot 36 axially displaceable immersed, a throttle point, which connects between the damper piston 37 in the damper pot 36 enclosed pot volume and the valve housing 18 produces filling fluid, and one between damper pot 36 and damper pistons 37 effective damper spring 38 on. The spring force of the example formed as a helical compression spring damper spring 38 is against the force of the Vorhubfeder 28 directed and significantly smaller than the spring force of the Vorhubfeder 28 , The anchor stop 27 is in the pot interior of the damper pot 36 arranged and between damper pistons 37 and pot bottom 161 firmly on the valve needle 13 positioned. The throttle point is one between damper pistons 37 and damper pot 36 limited, annular radial gap 39 educated.

Bei dem in 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Dämpfertopf 36 fest auf der Ventilnadel 13 angeordnet und der Dämpferkolben 37 von einer auf der Ventilnadel 13 zwischen Ankeranschlag 27 und Anker 23 lose sitzenden Dämpferscheibe 41 gebildet. Die Dämpferscheibe 41 ist alternativ auf der Ventilnadel 13 oder im Dämpfertopf 36 axial verschieblich geführt. Die Dämpferfeder 38 ist außen auf dem Dämpfertopf 36 angeordnet und stützt sich einerseits an einem am Dämpfertopf 36 angeformten Topfflansch 362 und andererseits an einem an der Dämpferscheibe 41 angeformten Scheibenflansch 411 ab, der den Öffnungsrand des Dämpfertopfs 36 übergreift. Der in den Dämpfertopf 36 eintauchende Scheibenabschnitt 412 der Dämpferscheibe 41 begrenzt mit seinem Umfang den Radialspalt 39 zum Dämpfertopf 36. Der Ankeranschlag 27 ist einstückig mit dem Dämpfertopf 36 ausgebildet. At the in 1 and 2 illustrated embodiment is the damper pot 36 firmly on the valve needle 13 arranged and the damper piston 37 from one on the valve needle 13 between anchor stop 27 and anchor 23 loose-fitting damper disc 41 educated. The damper disc 41 is alternatively on the valve needle 13 or in the damper pot 36 guided axially displaceable. The damper spring 38 is outside on the damper pot 36 arranged and supported on the one hand on a damper pot 36 molded pot flange 362 and on the other hand to one on the damper disc 41 molded disc flange 411 starting from the opening edge of the damper pot 36 overlaps. The in the damper pot 36 submerged disc section 412 the damper disc 41 limited with its circumference the radial gap 39 to the damper pot 36 , The anchor stop 27 is integral with the damper pot 36 educated.

Die Wirkungsweise des hydraulischen Dämpfers 35 ist wie folgt:
Im Schließzustand des Ventils bei nicht bestromtem Elektromagneten 15 ist der Schließkopf 131 der Ventilnadel 13 durch die Ventilschließfeder 14 auf den Ventilsitz 17 aufgedrückt und die Zumessöffnung 12 geschlossen. Die Vorhubfeder 28 drückt den Anker 23 gegen die Dämpferscheibe 41 und die Dämpferscheibe 41 gegen die Kraft der Dämpferfeder 38 gegen den Ankeranschlag 27. Das Ventilgehäuse 18 ist mit unter Systemdruck stehendem Fluid gefüllt. The mode of action of the hydraulic damper 35 is as follows:
In the closed state of the valve when the electromagnet is not energized 15 is the closing head 131 the valve needle 13 through the valve closing spring 14 on the valve seat 17 pressed on and the orifice 12 closed. The Vorhubfeder 28 pushes the anchor 23 against the damper disc 41 and the damper disc 41 against the force of the damper spring 38 against the anchor stop 27 , The valve housing 18 is filled with fluid under system pressure.

Wird die Magnetspule 20 bestromt, so wird der Anker 23 durch die Magnetkraft gegen die Federkraft der Vorhubfeder 28 in Richtung Innenpol 22 beschleunigt und schlägt bei noch die Zumessöffnung 12 verschließender Ventilnadel 13 an der Anschlagschulter 251 des mit der Ventilnadel 13 fest verbundenen Mitnehmers 25 an. Dabei hebt der Anker 23 von der Dämpferscheibe 41 ab, da die Dämpferscheibe 41 infolge des hydraulischen Widerstands zwischen Dämpferscheibe 41 und Dämpfertopf 36 der Ankerbewegung nicht zu folgen vermag. Will the solenoid coil 20 energized, it becomes the anchor 23 by the magnetic force against the spring force of the Vorhubfeder 28 towards the inner pole 22 accelerates and still suggests the orifice 12 closing valve needle 13 at the stop shoulder 251 with the valve needle 13 firmly connected driver 25 at. This raises the anchor 23 from the damper disk 41 off, since the damper disc 41 due to the hydraulic resistance between damper disc 41 and damper pot 36 the anchor movement is unable to follow.

Der Schließkopf 131 der Ventilnadel 13 wird durch den vom Anker 23 über den Mitnehmer 25 auf die Ventilnadel 13 übertragenen, mechanischen Impuls und durch die Magnetkraft des Elektromagneten 15 aus dem Ventilsitz 17 gezogen und die Ventilnadel 17 mit Schließkopf 131 über den Mitnehmer 25 vom Anker 23 mitgenommen, der schließlich an der Stirnfläche des Innenpols 22 anschlägt. Das Ventil ist geöffnet. Die Dämpferscheibe 41 bewegt sich unter der Federkraft der Dämpfungsfeder 38 gegen den hydraulischen Widerstand zwischen Dämpfertopf 36 und Dämpferscheibe 41 in Richtung Anker 23 und liegt schließlich am Anker 23 an. The closing head 131 the valve needle 13 is by the anchor 23 about the driver 25 on the valve needle 13 transmitted, mechanical impulse and by the magnetic force of the electromagnet 15 from the valve seat 17 pulled and the valve needle 17 with closing head 131 about the driver 25 from the anchor 23 taken along, which finally at the end face of the Innenpols 22 strikes. The valve is open. The damper disc 41 moves under the spring force of the damper spring 38 against the hydraulic resistance between damper pot 36 and damper disc 41 towards the anchor 23 and finally lies at anchor 23 at.

Wird die Bestromung der Magnetspule 20 abgeschaltet, so setzt der Schließvorgang des Ventils ein. Die Ventilschließfeder 14 beschleunigt die Ventilnadel 13 mit Anker 23 und Dämpferscheibe 41 in Richtung Ventilsitz 17. Der Schließkopf 131 der Ventilnadel 13 schlägt auf dem Ventilsitz 17 auf und die Zumessöffnung 12 ist geschlossen. Der Anker 23 schiebt die Dämpferscheibe 41 gegen den hydraulischen Widerstand zwischen Dämpferscheibe 41 und Dämpfertopf 36 in Richtung Ankeranschlag 27 bis die dadurch in ihrer Bewegung stark gedämpfte Dämpferscheibe 41 sich sanft an den Ankeranschlag 27 anlegt.Is the energization of the solenoid 20 switched off, then the closing of the valve begins. The valve closing spring 14 accelerates the valve needle 13 with anchor 23 and damper disc 41 in the direction of the valve seat 17 , The closing head 131 the valve needle 13 beats on the valve seat 17 on and the orifice 12 is closed. The anchor 23 pushes the damper disc 41 against the hydraulic resistance between damper disc 41 and damper pot 36 towards the anchor stop 27 until the damper disc, which is strongly dampened by this in its movement 41 gently to the anchor stop 27 invests.

In dem in 3 skizzierten Ausführungsbeispiel ist der Dämpferkolben 37 einstückig mit dem Anker 23 ausgebildet. Der Dämpfertopf 36 ist im Bereich seiner Topföffnung auf dem Dämpferkolben 37 und mit seinem Topfboden 361 auf der Ventilnadel 13 axial verschieblich geführt, wobei der Topfboden 362 zwischen Ankeranschlag 27 und einem auf der Ventilnadel 13 befestigten Topfanschlag 42 angeordnet ist. Der mit dem Anker 23 einstückige Dämpferkolben 37 ist im Ausführungsbeispiel von einem am Anker 23 axial abstehenden, zentralen, zylindrischen Vorsatzstück 371 gebildet, dessen Außendurchmesser deutlich kleiner ist als der Durchmesser des Ankers 23. Das Vorsatzstück 371 trägt an seinem freien Ende einen radial abstehenden Führungsbund 43 für den Dämpfertopf 36. Führungsbund 43 und Dämpfertopf 36 begrenzen den als hydraulische Drosselstelle wirkenden Radialspalt 39. Die Dämpferfeder 38 liegt im Dämpfertopf 36 ein und stützt sich einerseits am Topfboden 361 und andererseits am zentralen Vorsatzstück 231 am Anker 23 ab.In the in 3 sketched embodiment, the damper piston 37 integral with the anchor 23 educated. The damper pot 36 is in the area of its pot opening on the damper piston 37 and with his bottom of the pot 361 on the valve needle 13 guided axially displaceable, the pot bottom 362 between anchor stop 27 and one on the valve needle 13 attached pot stop 42 is arranged. The one with the anchor 23 one-piece damper pistons 37 is in the embodiment of an anchor 23 axially projecting, central, cylindrical attachment piece 371 formed, whose outer diameter is significantly smaller than the diameter of the armature 23 , The attachment 371 carries at its free end a radially projecting guide collar 43 for the damper pot 36 , guide collar 43 and damper pot 36 limit the radial gap acting as a hydraulic throttle point 39 , The damper spring 38 lies in the damper pot 36 on the one hand and supported on the bottom of the pot 361 and on the other hand at the central attachment 231 at anchor 23 from.

Wird die Magnetspule 20 des Elektromagneten 15 bestromt, so bewegt sich der Anker 23 gegen die Federkraft der Vorhubfeder 26 in Richtung Innenpol 22. Der Anker 23 bewegt sich nach Anschlag an der Anschlagschulter 251 des Mitnehmers 25 unter Mitnahme der Ventilnadel 13 weiter, bis er an den Innenpol 22 anschlägt. Der Dämpfertopf 26 folgt infolge des hydraulischen Widerstands zwischen dem Dämpfertopf 36 und dem Dämpferkolben 37, also dem Vorsatzstück 232 am Anker 23, der Bewegung des Ankers 23. Das Ventil ist voll geöffnet. Die Dämpferfeder 38 schiebt nunmehr den Dämpfertopf 36 gegen den hydraulischen Widerstand zurück auf den Topfanschlag 42, wodurch sich zwischen dem Anker 23 und dem Ankeranschlag 27 wiederum der Frei- oder Vorhubweg 26 einstellt.Will the solenoid coil 20 of the electromagnet 15 energized, the anchor moves 23 against the spring force of the Vorhubfeder 26 towards the inner pole 22 , The anchor 23 moves to stop at the stop shoulder 251 of the driver 25 taking the valve needle 13 Continue until he reaches the inner pole 22 strikes. The damper pot 26 follows due to the hydraulic resistance between the damper pot 36 and the damper piston 37 So, the attachment piece 232 at anchor 23 , the movement of the anchor 23 , The valve is fully open. The damper spring 38 now pushes the damper pot 36 against the hydraulic resistance back to the pot stop 42 , resulting in between the anchor 23 and the anchor stop 27 again the free or Vorhubweg 26 established.

Bei Wegfall der Bestromung des Elektromagneten 15 setzt wiederum der Schließvorgang ein, indem die Ventilschließfeder 14 über dem Mitnehmer 25 die Ventilnadel 13 und Anker 23 in Richtung Ventilsitz verschiebt, bis der Schließkopf 131 auf dem Ventilsitz 17 aufsetzt. Der Aufschlag des Ankers 23 bzw. des mit dem Anker 23 einstückigen Vorsatzstücks 231 auf dem Ankeranschlag 27 wird durch das im Dämpfertopf 36 eingeschlossene Fluidvolumen, das sog. Dämpfungsvolumen, gedämpft, das durch den Radialspalt 39 in das Ventilgehäuse 18 ausgeschoben wird bis der Anker 23 am Ankeranschlag 27 anliegt.In case of elimination of the current supply of the electromagnet 15 turn sets the closing process by the valve closing spring 14 above the driver 25 the valve needle 13 and anchor 23 moves towards the valve seat until the closing head 131 on the valve seat 17 touches down. The serve of the anchor 23 or with the anchor 23 one-piece attachment piece 231 on the anchor stop 27 gets through that in the damper pot 36 enclosed volume of fluid, the so-called damping volume, damped by the radial gap 39 in the valve body 18 is pushed out until the anchor 23 at the anchor stop 27 is applied.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 10108945 A1 [0002]

Claims

Valve for metering fluid, with a fluid inlet ( 11 ) and an orifice ( 12 ) having valve housing ( 18 ), with an orifice ( 12 ) controlling valve needle ( 13 ) used to close the orifice ( 12 ) of a valve closing spring ( 14 ) is acted upon, with a for releasing the orifice ( 12 ) the valve needle ( 13 ) against the closing force of the valve closing spring ( 14 ) actuating electromagnets ( 15 ), which has an outer pole ( 21 ), a hollow cylindrical inner pole ( 22 ), one on the valve needle ( 13 ) sliding anchor ( 23 ) and one of anchors ( 23 ) and inner pole ( 22 ) limited working air gap ( 24 ), and with a driver ( 25 ) and an anchor stop ( 27 ) on opposite sides of the anchor ( 23 ) on the valve needle ( 13 ) are fixed and a free or Vorhubweg ( 26 ) of the anchor ( 23 ) relative to the valve needle ( 13 ), which is smaller than the axial gap width of the working air gap ( 24 ), and with a Vorhubfeder ( 28 ) located on the valve needle ( 13 ) and at anchor ( 23 ) and the anchor ( 23 ) to the anchor stop ( 27 ), characterized in that on the valve needle ( 13 ) between anchors ( 23 ) and anchor stop ( 27 ) a hydraulic damper ( 35 ) with the anchor stop ( 27 ) directed, one-sided damping effect is arranged.

Valve according to claim 1, characterized in that the hydraulic damper ( 35 ) a damper pot ( 36 ) into the damper pot ( 36 ) displaceably submerged damper pistons ( 37 ), a throttle point that establishes a connection between the damper piston ( 37 ) in the damper pot ( 36 ) enclosed pot volume and the valve housing ( 18 ) produces filling fluid, and one between damper pot ( 36 ) and damper pistons ( 37 ) acting damper spring ( 38 ) with a against the spring force of the Vorhubfeder ( 28 ) directed spring force which is significantly smaller than the spring force of the Vorhubfeder ( 28 ), and that the anchor stop ( 27 ) in the damper pot ( 36 ) between the bottom of the pot ( 361 ) of the damper pot ( 36 ) and the damper piston ( 37 ) is arranged.

Valve according to claim 2, characterized in that the throttle point of a between damper pistons ( 37 ) and damper pot ( 36 ) limited, annular radial gap ( 39 ) is formed.

Valve according to claim 2 or 3, characterized in that the damper pot ( 36 ) firmly on the valve needle ( 13 ) is arranged and the damper piston ( 37 ) as one on the valve needle ( 13 ) between anchor stop ( 27 ) and anchors ( 23 ) loose-fitting damper disc ( 41 ) is trained.

Valve according to claim 4, characterized in that the damper disc ( 41 ) on the valve needle ( 13 ) or in the damper pot ( 36 ) is guided axially displaceable.

Valve according to claim 4 or 5, characterized in that the damper spring ( 38 ) on the outside of the damper pot ( 36 ) is arranged and on the one hand on a damper pot ( 36 ) radially projecting pot flange ( 362 ) and on the other hand on one of the damper disc ( 41 ), the opening edge of the damper pot ( 36 ) overlapping disc flange ( 411 ) is supported.

Valve according to one of claims 4 to 6, characterized in that the anchor stop ( 27 ) in one piece with the damper pot ( 36 ) is trained.

Valve according to claim 2 or 3, characterized in that the damper piston ( 37 ) in one piece with the anchor ( 23 ) is formed and that the damper pot ( 36 ) in the region of its pot opening on the damper piston ( 37 ) and with its bottom ( 361 ) on the valve needle ( 13 ) guided axially displaceable and the pot bottom ( 361 ) between anchor stop ( 27 ) and one on the valve needle ( 13 ) fixed pot stop ( 42 ) is arranged.

Valve according to claim 8, characterized in that the damper piston ( 37 ) from one at the anchor ( 23 ) axially projecting, smaller diameter, central attachment piece ( 371 ) is formed, which at its free end a radially projecting guide collar ( 43 ) for the damper pot ( 36 ) wearing.

Valve according to claim 9, characterized in that the damper spring ( 38 ) in the damper pot ( 36 ) is arranged and on the one hand on the bottom of the pot ( 361 ) and on the other hand on the attachment ( 371 ) is supported.