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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Injektor zum Einspritzen eines Fluids, insbesondere eines Kraftstoffs, mit einem reduzierten Druckabfall und einem selbstzentrierenden Schließelement eines Ventilsitzes.
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Injektoren, die Flüssigkeiten in einen Volumenraum, wie Kraftstoffe in eine Brennkraftmaschine, einspritzen, sind bekannt. Übliche Bauarten umfassen Gehäuse mit zu einem jeweiligen Ventilsitz passgenau geformten, beweglichen Schließelementen, beispielsweise eine Ventilnadel, zum Öffnen und Schließen des Injektors, beispielsweise geregelt durch einen Piezosteller oder einen Elektromagneten als Solenoidventil.
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Es gehört ferner zum Stand der Technik der Einspritzung, dass das Fluid über meist mehrere, von einer nach innen öffnenden Ventilnadel freigegebene, Durchgangsöffnungen in eine Brennkammer eingespritzt wird. In der Brennkammer wird ein zündfähiges Luft-Kraftstoffgemisch ausgebildet und gezündet.
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Dabei bedingen fertigungstechnische Gründe, dass die vorgesehenen Durchgangsöffnungen herkömmlich von der Außenseite des Injektors zur Innenseite gefertigt werden, beispielsweise lasergebohrt bzw. erodiert. Damit entstehen fertigungsbedingt scharfkantige Innenseiten der Durchgangsöffnungen, was in Folge zu nachteilig hohen Strömungsverlusten mit einem hohen Druckabfall führt. Des Weiteren kann dies, nicht zuletzt im Anwendungsfall einer Hochdruck-Einspritzung zu Abweichungen von einem idealerweise möglichst zentrischen Lauf des beweglichen Schließelementes und zu dessen Dezentrierung, insbesondere zu einer Drift, führen. Dabei können schon geringste Abweichungen bzw. Schiefstellungen im Injektor zu Fluktuationsverhalten und nicht optimalen Spray-Bildern des eingespritzten Fluids führen. Dies wirkt sich, beispielsweise im Falle eines Kraftstoffes, nachteilig auf Emissionen und Verbrauch aus.
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Weiterhin wurde festgestellt, dass eine Dezentrierung, insbesondere eine Drift, des beweglichen Schließelementes das Verschleißverhalten des Injektors negativ beeinflusst.
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Offenbarung der Erfindung
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Der erfindungsgemäße Injektor zum Einspritzen eines Fluids, insbesondere eines Kraftstoffs, mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass reduzierte Strömungsverluste mit einem verringerten Druckabfall und einem selbstzentrierenden Schließverhalten des Schließelement des Ventilsitzes möglich sind. Dadurch kann sichergestellt werden, dass ein zu stark verschleißender Lauf des Schließelementes vermieden werden kann.
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Auch kann ein zu erzielendes Spray-Bild des in einen Volumenraum, insbesondere in eine Brennkammer, eingespritzten Fluides mit deutlich höherer und mit geringeren Abweichungen vom Soll-Verhalten hinsichtlich Tropfengrößenverteilungen und Trajektorien eingehalten werden. Somit hat die vorliegende Erfindung zum Vorteil, die hydrodynamischen Verhältnisse im Bereich der Einspritzung günstig zu beeinflussen, um das Einströmverhalten und/oder die Versprühung des stromab des Ventilsitzes eingespritzten Fluids zu optimieren.
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Dies wirkt sich im Falle von einem bevorzugten Kraftstoffinjektor ferner günstig auf das Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine sowie hinsichtlich einer deutlichen Reduktion von Emissionen aus. Ferner verlängern sich Wartungsintervalle und Standzeiten sehr positiv.
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Alle diese Vorteile werden erreicht durch einen erfindungsgemäßen Injektor zum Einspritzen eines Fluids, welcher einen Ventilsitz, an welchem ein Abdichtbereich angeordnet ist, und ein Schließelement umfasst. Dabei ist das Schließelement, beispielsweise eine linearbewegliche Ventilnadel, auf einer Injektormittelachse angeordnet und wird bewegt, um am Ventilsitz wenigstens eine Durchgangsöffnung, häufig eine geometrische Anordnung von mehreren Durchgangsöffnungen, freizugeben und wieder zu verschließen. Dabei weist die wenigstens eine Durchgangsöffnung eine Hauptachse in einem Anstellungswinkel zu der Injektormittelachse auf. Ferner weist die wenigstens eine Durchgangsöffnung einen Einströmbereich auf, wobei der Einströmbereich sich verjüngend ausgeführt ist.
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Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
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Eine bevorzugte Ausgestaltung sieht dabei vor, dass ein quer zur Hauptachse liegender Strömungsquerschnitt des Einströmbereichs in Strömungsrichtung kontinuierlich abnimmt. Andererseits kann es auch gerade bevorzugt sein, dass es zumindest einen Abschnitt in einem sich insgesamt in Strömungsrichtung von vorne nach hinten verjüngenden Einströmbereich gibt, in welchem der Strömungsquerschnitt konstant bleibt, sodass daraus in diesem jeweiligen Abschnitt eine zylindrische Umfangsform des sich insgesamt verjüngenden Einströmbereichs resultiert. Zusätzlich oder alternativ kann der sich insgesamt in Strömungsrichtung verjüngende Einströmbereich auch eine profilierte Innenumfangsfläche aufweisen, beispielsweise eine wellenförmig und oder treppenförmig ausgeführte.
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Vorzugsweise kann der Einströmbereich, wie bei einem Trichter, als ein Innenhohlkegel mit einem Kegelwinkel α der Innenwandung zu einer Kegelmittelachse ausgeführt sein. Auch in einem solchen Fall kann es vorgesehen sein, dass die Innenumfangsfläche eines solchen Innenhohlkegels nicht nur glatt, sondern auch profiliert ausgeführt sein könnte.
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Des Weiteren schneidet bevorzugt die Kegelmittelachse die Hauptachse der Durchgangsöffnung in einem Kippwinkel δ.
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Im geometrisch einfachsten Fall, der nicht als limitierend für die Erfindung angesehen werden soll, fallen bevorzugt die Kegelmittelachse und die Hauptachse der Durchgangsöffnung zusammen. Dies entspricht einem zu Null gewählten Kippwinkel δ. In einer solchen möglichen Ausführungsform ergibt sich im Schnitt mit einer Ebene E1, welche definitionsgemäß im Rahmen dieser Erfindung durch den Eintritts-Strömungsquerschnitt des Einströmbereichs aufgespannt wird, eine runde Eintritts-Umfangskontur in dieser selben Ebene E1.
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Somit liegt ein Kreismittelpunkt der runden Eintritts-Umfangskontur im Schnittpunkt der Kegelmittelachse und der Hauptachse mit der Ebene E1.
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Daraus ergeben sich weitere vielfache Vorteile auf unterschiedliche Aspekte des Betriebsverhaltens des Injektors selber respektive auf die stromab stattfindenden, insbesondere auf die hydrodynamischen und/oder thermischen und/oder mechanischen, Prozesse.
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Ferner kann der eine Ebene E1 definierende Eintritts-Strömungsquerschnitt des Einströmbereichs eine Eintritts-Umfangskontur in dieser selben Ebene, Ebene E1, aufweisen, die vorzugsweise gerade nicht rund ausfällt. Dabei sind grundsätzlich alle Arten von unrunden Eintritts-Umfangskonturen ausführbar. Denn in modernen 3D-gesteuerten mechanischen Fertigungsmaschinen sind mehrere Freiheitsgrade der die Kontur ausführenden Werkzeuge separat ansteuerbar. Bei den konturausführenden Werkzeugen handelt es sich im Rahmen der Erfindung neben den im Stand der Technik bekannten spanabhebenden Werkzeugen, zum Beispiel Fräsköpfen, weiter um Erodierstempel, Erodierdrähte und/oder Laserbehandlungen.
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Durch Nutzung der 3D-Freiheitsgrade sind auch unrunde Umfangskonturen darstellbar, welche sich nicht nur durch konvexe, sondern auch durch konkave Teilbereiche auszeichnen.
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In besonders bevorzugten Ausführungsformen einer unrunden Eintritts-Umfangskontur ist diese in der Ebene E1 oval ausgeführt.
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Dies kann sich in einer bevorzugten Ausführungsform mit der geometrischen Konstellation eines rotationssymmetrischen Innenhohlkegels durch dessen Anstellung zur Hauptachse der Durchgangsöffnung um einen Kippwinkel δ ergeben. Denn dann entspräche die ovale Empfangskontur dem Schnittbild in der Ebene E1.
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Es kann jedoch in weiteren Ausführungsformen alternativ auch bevorzugt sein, dass der Innenhohlkegel nicht rotationssymmetrisch zu einer Kegelmittelachse, sondern asymmetrisch und nicht mit einem konstanten Kegelwinkel α der Innenwandung ausgeführt ist.
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Hingegen kann es also bevorzugt sein, dass der Innenhohlkegel unterschiedliche Teilabschnitte der Innenwandung mit variierten Kegelwinkeln α umfasst. Diese Teilabschnitte der Innenwand können kreiswinkelabhängig wie folgt definiert werden.
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Und zwar wird zunächst auf der Eintritts-Umfangskontur in der Ebene E1 ein zur Hauptachse der Durchgangsöffnung nahester erster Umfangspunkt A bestimmt, für welchen ein Kreiswinkel γ in der Ebene E1 um die Hauptachse gleich Null definiert wird. Damit dient der erste Umfangspunkt A als Anfangskoordinate für den Kreiswinkel γ, beispielsweise im Uhrzeigersinn um die Hauptachse.
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Bevorzugte Ausgestaltungen sehen vor, dass der Kegelwinkel α mit dem Kreiswinkel γ veränderlich ausgeführt ist.
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Im Falle einer unrunden Eintritts-Umfangskontur muss es dann ferner zumindest einen zur Hauptachse der Durchgangsöffnung entferntesten zweiten Umfangspunkt B geben. Dieser kann je nach Ausführungsform in einem beliebigen Kreiswinkel γ zu den ersten Umfangspunkt A in der Ebene E1 angeordnet sein. In besonders bevorzugten Ausführungsformen steht der zweite Umfangpunkt B zu dem ersten Umfangspunkt A in einem Kreiswinkel γ gleich 180°.
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Es kann weiterhin vorzugsweise vorgesehen sein, dass der Einströmbereich in Form eines asymmetrisch verzerrten Innenhohlkegels ausgeführt ist.
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Dies liegt als weiter bevorzugte Ausgestaltung vor, indem sich an zumindest einen ersten, konvex, d.h. mit einem zunehmenden Kegelwinkel α, ausgeführten Teilabschnitt, beispielsweise im Kreiswinkelsegment zwischen dem ersten Umfangspunkt A und dem zweiten Umfangspunkt B, zumindest ein weiterer, konkav, d.h. mit einem abnehmenden Kegelwinkel α, ausgeführter Teilabschnitt anschließt.
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Der weitere Teilabschnitt kann dabei beispielsweise als ein einziger weiterer Teilabschnitt zwischen dem zweiten Umfangspunkt B und dem ersten Umfangspunkt A den Umfang zu einem vollständigen Kreis schließen. Alternativ können dem weiteren, in dem zweiten Umfangspunkt B beginnenden Teilabschnitt weitere konvex bzw. konkav ausgeführte Teilabschnitte folgen.
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Dadurch ist eine weiter bevorzugte Ausführungsform für eine mit dem Kreiswinkel γ veränderliche Eintritts-Umfangskontur des Einströmbereichs in der Ebene E1 beschrieben.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Durchgangsöffnung in diskrete Bereiche, welche durch unterschiedliche Strömungsquerschnitte gekennzeichnet sind, unterteilt. Dadurch kann in noch weiter gezielter Form auf die Strömung durch die gesamte Durchgangsöffnung, stromab des sich verjüngenden Einströmbereichs, zur gesteigerten Behebung der Nachteile im Stand der Technik Einfluss genommen werden.
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Bevorzugt umfasst so die Durchgangsöffnung in Strömungsrichtung stromab des Einströmbereichs einen Zwischen-Strömungsbereich mit einem Zwischen-Strömungsquerschnitt. Ferner umfasst die Durchgangsöffnung vorzugsweise stromab des Zwischen-Strömungsbereichs einen Austritts-Strömungsbereich mit einem Austritts-Strömungsquerschnitt.
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Dabei ist besonders bevorzugt, dass der engste Strömungsquerschnitt der Durchgangsöffnung in dem Bereich des Zwischen-Strömungsquerschnitts gelegt ist.
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Vorzugsweise ist der Zwischen-Strömungsbereich und/oder der Austritts-Strömungsbereich zylindrisch zur Hauptachse ausgeführt. Dabei liegt wesentlich ein Vorteil für eine zylindrische Ausgestaltung in der einfachen Fertigung, beispielsweise mit einem rotierenden Bohr- bzw. Fräskopf.
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Dies ist jedoch nicht als limitierend für die Erfindung anzusehen. Denn es kann gerade auch, insbesondere je nach Rheologie des einzuspritzenden Fluids, bevorzugt sein, dass der Zwischenströmungsbereich und/oder der Austrittsströmungsbereich mit veränderlichen Strömungsquerschnitten, insb. verjüngend bzw. im Gegenteil gerade wieder erweiternd, ausgeführt sind.
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Ferner kann die Dimensionierung der Bereiche mit unterschiedlichen Strömungsquerschnitten in Relation zueinander vielfältig, dennoch gezielt, gestaltet werden.
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Bevorzugt definiert deshalb der Einströmbereich eine Einström-Länge, der Zwischen-Strömungsbereich eine Zwischen-Länge und der Austritts-Strömungsbereich eine Austrittslänge. So kann es insbesondere bevorzugt sein, dass die Einström-Länge und die Zwischen-Länge ähnlich groß zueinander oder gleich lang sind. Zusätzlich oder alternativ kann die Austrittslänge größer als die Einström-Länge und/oder die Zwischen-Länge ausfallen. Dabei kann die Relation der Austrittslänge zu zumindest einer solchen zuletzt genannten Länge insbesondere etwa um einen Faktor 1,3 bis 2,3, noch weiter bevorzugt um 1,4 bis 1,7, gewählt sein.
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Der erfindungsgemäße Injektor ist besonders bevorzugt ein Kraftstoffinjektor zum Einspritzen eines Kraftstoffs, insbesondere eines flüssigen Kraftstoffs.
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Zeichnung
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Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
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1 eine schematische Schnittansicht eines Injektors gemäß eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
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2 eine schematische, vergrößerte Schnittansicht eines Ventilsitzes des Injektors aus 1 mit umfassten Durchgangsöffnungen,
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3 eine schematische, vergrößerte Schnittansicht einer Durchgangsöffnung aus 2, und
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4 eine schematische Aufsicht in Strömungsrichtung auf einen Einströmbereich der Durchgangsöffnung aus 3.
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Ausführungsform der Erfindung
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Gleiche Bezugszeichen verweisen in den verschiedenen Figuren jeweils auf gleiche Elemente.
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Wie aus den 1 und 2 ersichtlich ist, umfasst ein Injektor 1 gemäß eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung ein Ventilgehäuse 2 und einen Ventilsitz 3. Der Ventilsitz 3 ist mittels einer, beispielsweise formschlüssigen, Verbindung am Ventilgehäuse 2 fixiert.
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Der Injektor umfasst ferner ein Schließelement 5, in diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel in Form einer in Axialrichtung des Injektors entlang einer Injektormittelachse X-X linearbeweglichen Ventilnadel. Ferner umfasst der Injektor 1 noch ein Rückstellelement 6, in diesem Ausführungsbeispiel in Form einer mechanischen Feder, welches das Schließelement 5 in der in 1 gezeigten geschlossenen Stellung hält.
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Das Schließelement 5 wird mittels eines Aktors 7, in diesem Ausführungsbeispiel eines magnetischen Aktors, betätigt. Das Bezugszeichen 8 bezeichnet einen elektrischen Anschluss.
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Kraftstoff wird im Inneren des Injektors 1 bis zum Ende des Schließelementes 5 am Ventilsitz 3 geführt.
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In den 1 bzw. 2 ist dabei der Ventilsitz 3 vor einem (hier nicht vollständig dargestellten) freien Einspritzvolumen angeordnet, beispielsweise zu einer Brennkammer, in welches das einzuspritzende Fluid, beispielsweise ein Kraftstoff, im nicht verschlossenen Ventilzustand eingespritzt wird.
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Wie insbesondere aus 2 ersichtlich ist, ist der Ventilsitz 3 mit mehreren Durchgangsöffnungen 30 versehen, welche durch das Schließelement 5 an einem Dichtsitz 50 freigegeben und verschlossen werden können. Wie 1 zeigt auch 2 den geschlossenen Zustand des Injektors.
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Wie weiter aus 2 ersichtlich ist, weist in diesem Ausführungsbeispiel der Dichtsitz 50 im Ventilsitz 3, am einspritzseitigen, hier als Ventilkugel ausgeführten, Ende des Schließelementes 5, zusätzlich einen schmalvolumigen Fluidreservoir-Bereich 40 auf. Der Fluid-Reservoirbereich 40 ist dabei als ein in den Dichtsitz 50 flach eingesenkter Bereich ausgebildet Der optional vorgesehene Fluidreservoir-Bereich 40 dient primär zum Nachfließen eines dünnen Fluidfilms. Dadurch sind insbesondere eine durchgängige Benetzung und ein gleichmäßigeres lokales Druckverhalten gewährleistet.
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In diesem hier gezeigten Querschnitt sind zwei Durchgangsöffnungen 30 in der dargestellten Schnittebene der Querschnittsansicht zu erkennen, was einem grundsätzlich möglichen Ausführungsbeispiel entspricht.
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Dabei weisen die zwei Durchgangsöffnungen 30 eine jeweilige Hauptachse 300 auf.
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Mit der Hauptachse 300 sind die Durchgangsöffnungen 30 zu der Injektormittelachse X-X des Injektors mit einem Anstellungswinkel β angestellt. In der hier gezeigten Ausführungsform beträgt der Anstellungswinkel β für beide erkennbare Durchgangsöffnungen 30 gleichermaßen 30°.
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Jedoch kann grundsätzlich zumindest eine oder auch jede der Durchgangsöffnungen 30 in einem unterschiedlichen Anstellungswinkel β ausgerichtet sein.
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Die Durchgangsöffnungen 30 werden in einer jeweiligen Strömungsrichtung 200 vom einzuspritzenden Fluid durchströmt, siehe 2 und 3.
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Die einzelnen, pro Durchgangsöffnung 30 erzeugten (hier nicht dargestellten) Strahlen von Flüssigkeit bilden sich üblicherweise aufgrund von Zerwellungseffekten bei ihrem Strömungsaustritt durch Strömungsabriss von den jeweiligen umlaufenden Innenwandungen und Austrittskanten als sogenannte Spraykeulen aus feinsten Primär- und Sekundärtropfen aus.
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3 veranschaulicht eine Durchgangsöffnung 30 als Detail aus 2 in Art einer schematischen Schnittansicht. Die der 3 zugeordnete 4 wiederum zeigt die entsprechende Aufsichtsprojektion auf die im Dichtsitz 50 angeordnete Durchgangsbohrung 30 mit Blick in Strömungsrichtung 200.
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Die geometrische Anordnung, insbesondere hinsichtlich jeweiligem Anstellungswinkel β und die innere Ausgestaltung der Durchgangsöffnungen 30 beeinflussen hydrodynamisch das Strömungsverhalten des Fluids durch die Durchgangsöffnungen 30 sowie stromab dessen Einspritzverhalten.
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Wie insbesondere anhand der in 3 gezeigten bevorzugten Ausführungsform einer Durchgangsöffnung 30 ersichtlich ist, sind die jeweiligen inneren Strömungsquerschnitte 550 entlang der Strömungsrichtung 200 veränderlich.
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Und zwar sind hier insgesamt vier, durch unterschiedliche Strömungsquerschnitte gekennzeichnete, diskrete Strömungsbereiche 40, 41, 42, 43 zu differenzieren.
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Zum einen ist die Durchgangsöffnung 30 in den vorzugsweise vorhandenen Fluidreservoir-Bereich 40 platziert.
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Dabei ist der Fluidreservoir-Bereich 40 in den Dichtsitz 50 in Form einer flachen, konvexen Mulde eingesenkt, woraus sich entlang der Hauptachse 300 der Durchgangsöffnung 30 eine der Muldentiefe entsprechende Fluidreservoir-Länge L0 ergibt.
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Orthogonal zur Hauptachse 300 ist eine als Ebene E2 bezeichnete Schnittebene des Fluidreservoir-Bereichs 40 in dem Dichtsitz 50 zu erkennen, in welcher ein Fluidreservoir-Strömungsquerschnitt 500 liegt.
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Der Fluidreservoir-Strömungsquerschnitt 500 markiert dabei an seinem Umfang in der Ebene E2 eine Fluidreservoir-Umfangskontur 600.
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Zum anderen ist in 3 ersichtlich, dass die Durchgangsöffnung 30 selber in ihre eigenen drei Strömungsbereiche 41, 42, 43 zu unterteilen ist.
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So umfasst die in 3 dargestellte Durchgangsöffnung 30 in Strömungsrichtung 200 stromab des Fluidreservoir-Bereichs 40 einen Einströmbereich 41 mit einem Eintritts-Strömungsquerschnitt 501.
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Dabei kommt definitionsgemäß der Eintritts-Strömungsquerschnitt 501 des Einström-Bereichs 41 in einer als Ebene E1 bezeichneten Schnittebene durch den Ventilsitz 3 zu liegen. Mit der Ebene E1 wird eine stromab zur Ebene E2 parallel versetzte Ebene bezeichnet, welche somit gleichfalls orthogonal zur Hauptachse 300 aufgespannt ist.
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In der Ebene E1 beschreibt der Eintritts-Strömungsquerschnitt 501 an seinem Umfang eine Eintritts-Umfangskontur 601 des Einströmbereichs 41.
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Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass zumindest eine innere Körperkante der Durchgangsöffnung 30, insbesondere eine im Einströmbereich 41 und/oder Fluidreservoir-Bereich 40 angeordnete, insbesondere zumindest eine Umfangskontur 600, 601, 602, mit einem kleinen Radius und/oder einer 45°-Fase versehen sein kann. Ein somit weiter abgerundeter Strömungsdurchtrittsbereich dient einer Reduktion von hydrodynamisch unerwünschten Effekten wie Strömungsabriss und oder Kavitation.
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In der in den 3 und 4 gezeigten bevorzugten Ausführungsform fällt der Eintritts-Strömungsquerschnitt 501 des Einströmbereichs 41 kleiner aus als der Fluidreservoir-Strömungsquerschnitt 500 des Fluidreservoir-Bereichs 40. Ferner fällt in Projektionsrichtung zur Hauptachse 300 der Eintritts-Strömungsquerschnitt 501 in den größeren Fluidreservoir-Strömungsquerschnitt 500 vollständig hinein, so dass sich die Umfangskonturen 600 und 601 nicht durchschneiden.
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Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass diese geometrische Konstellation nicht als limitierend für die Erfindung anzusehen ist. Allerdings fällt in weiter bevorzugten Ausführungsformen der Eintritts-Strömungsquerschnitt 501 zumindest zu einem überwiegenden Flächenanteil, vorzugsweise größer 90%, in den größeren Fluidreservoir-Strömungsquerschnitt 500 hinein.
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Des Weiteren umfasst die Durchgangsöffnung 30 in Strömungsrichtung 200 stromab des Einströmbereichs 41 einen Zwischen-Strömungsbereich 42 mit einem Zwischen-Strömungsquerschnitt 502.
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Ferner umfasst die Durchgangsöffnung 30 in Strömungsrichtung 200 stromab des Zwischen-Strömungsbereichs 42 einen Austritts-Strömungsbereich 43 mit einem Austritts-Strömungsquerschnitt 503.
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Wie weiterhin aus 3 ersichtlich ist, ergibt sich für den Einströmbereich 41 eine Einström-Länge L1, für den Zwischen-Strömungsbereich 42 eine Zwischen-Länge L2 und für den Austritts-Strömungsbereich 43 eine Austritts-Länge L3.
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Dabei sind sowohl der Zwischen-Strömungsbereich 42 entlang der gesamten Zwischen-Länge L2 als auch der Austritts-Strömungsbereich 43 entlang der gesamten Austritts-Länge L3 zylindrisch zur Hauptachse ausgeführt.
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Dabei liegt hier der engste Strömungsquerschnitt 550 der Durchgangsöffnung 30 in dem Zwischen-Strömungsbereich 42 und ist damit durch den Zwischen-Strömungsquerschnitt 502 bestimmt.
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Insofern kann, wie aus 3 besonders gut erkennbar, in dieser bevorzugten Ausführungsform die Durchgangsöffnung 30 in ihrem stromab des Einström-Strömungsbereichs 41 liegenden Strömungsbereich als typische Rundbohrung ausgeführt vorliegen, welche sich durch einen Innenabsatz in Strömungsrichtung 200 in ihrem Bohrungsquerschnitt noch erweitert.
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In der bevorzugten Ausführungsform fallen die Einström-Länge L1 und die Zwischen-Länge L2 ähnlich groß oder gleich groß zueinander aus. Ferner liegt die Austrittslänge L3 größenordnungsmäßig in etwa oder identisch gleich zur Gesamtstrecke aus Einström-Länge L1 und Zwischen-Länge L2 zusammen.
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Erfindungsgemäß hat sich eine verjüngende Ausführung des Einströmbereichs 41 wenigstens einer Durchgangsöffnung 30 als besonders vorteilhaft erwiesen. So ist für die in den 1 bis 3 gleichermaßen dargestellten Durchgangsöffnungen 30 zu entnehmen, dass der Eintritts-Strömungsquerschnitt 501 größer als der Zwischen-Strömungsquerschnitt 502 stromab gewählt ist.
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Weiter ist in der hier gezeigten bevorzugten Ausführungsform zu erkennen, dass der Strömungsquerschnitt 550 über die Länge L1 hin, also von dem Eintritts-Strömungsquerschnitt 501 auf den Zwischen-Strömungsquerschnitt 502, mit linearer Steigung kontinuierlich abnimmt.
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Somit ist der sich hier, wie insbesondere aus 3 erkennbar, trichterförmig verjüngende Einströmbereich 41 als ein Innenhohlkegel beschreibbar, und zwar definiert durch einen Kegelwinkel α der Innenwandung zu einer Kegelmittelachse 800.
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Insbesondere aus 3 ergibt sich, dass die oben beschriebene lineare Steigung nicht nur durch den Kegelwinkel α alleine festgelegt ist, sondern zusätzlich noch durch einen Kippwinkel δ.
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Denn der Kippwinkel δ bezeichnet den Schnittwinkel zwischen der Kegelmittelachse 800 sowie der Hauptachse 300 der Durchgangsöffnung 30. Damit betrifft der Kippwinkel δ ein Maß für die Anstellung des Innenhohlkegels des sich, in 3 trichterförmig, verjüngenden Einströmbereichs 41 zur Hauptachse 300 der Durchgangsbohrung 30.
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Insbesondere der Kegelwinkel α und der Kippwinkel δ sind somit maßgeblich bestimmend für die Geometrie des sich verjüngenden Einströmbereichs 41 der Durchgangsöffnung 30 und damit für das Einströmverhalten des einzuspritzenden Fluids.
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Hierbei sei angemerkt, dass in einer alternativen, hier nicht gezeigten Ausführungsform auch der Kippwinkel δ zu Null gewählt sein kann, so dass Kegelmittelachse 800 und die Hauptachse 300 der Durchgangsöffnung 30 zusammenfallen. Bei einer solchen alternativen Ausführungsform ergibt sich im Schnitt mit einer durch den Eintritts-Strömungsquerschnitt 501 aufgespannten Ebene E1 eine runde Eintritts-Umfangskontur 601 des Einströmbereichs 41. Dann liegt ein Kreismittelpunkt M der runden Eintritts-Umfangskontur 601 im Schnittpunkt der Kegelmittelachse 800 bzw. der Hauptachse 300 mit der Ebene E1.
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Jedoch liegt in der 3, mit der zugehörigen Ansicht der 4, eine bevorzugte Ausführungsform vor, in welcher die geometrische Konstellation eines, rotationssymmetrischen, Innenhohlkegels mit einer Anstellung zur Hauptachse der Durchgangsöffnung um einen Kippwinkel δ von etwa zehn Winkelgraden gezeigt ist.
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Aus dem Schnitt des schief angestellten Innenhohlkegels mit der Ebene E1 des Eintritts-Strömungsquerschnitts 501 entsteht geometrisch eine oval ausfallende Eintritts-Umfangskontur 601.
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Die resultierende ovale Eintritts-Umfangskontur 601 geht besonders gut aus 4 hervor.
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Ferner sind der Darstellung der 4 die definitionsgemäßen Positionen von zwei Kennzeichnungspunkten A, B entlang der Eintritts-Umfangskontur 601 vermerkt, welche das Oval aufspannen. Zum einen betrifft dies einen zur Hauptachse 300 der Durchgangsöffnung 30 nahesten ersten Umfangspunkt A. Zum anderen ist ein zur Hauptachse der Durchgangsöffnung entferntester zweiter Umfangspunkt B eingetragen.
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Wie aus der 4 weiterhin ersichtlich ist, läuft in der Ebene E1 eine als Kreiswinkel γ bezeichnete Winkelkoordinate um die Hauptachse 300 ab dem als Nullpunkt gesetzten ersten Umfangspunkt A.
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Somit steht in der bevorzugten Ausführungsform, wie in 4 eingetragen, der zweite Umfangspunkt B zu dem ersten Umfangspunkt A in einem Kreiswinkel γ gleich 180°.
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Hier ist als Drehsinn des Kreiswinkels γ der Uhrzeigersinn um den die Hauptachse 300 markierenden Mittelpunkt M eingetragen.
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Es sei an dieser Stelle der Figurenbeschreibung angemerkt, dass weiterführende Ausgestaltungen vorsehen, dass der Kegelwinkel α kreiswinkelabhängig mit dem Kreiswinkel γ veränderlich ausgeführt ist. Hierdurch ist der sich verjüngende Einströmbereich dann als schiefer Innenhohlkegel ausgeführt.
