DE102018211510A1 - Injektor zur Einspritzung eines Fluids unter hohem Druck - Google Patents

Injektor zur Einspritzung eines Fluids unter hohem Druck Download PDF

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DE102018211510A1
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Martin Katz
Olaf Ohlhafer
Thomas Breitbach
Robert Giezendanner-Thoben
Frank Stadler
Changyi Wang
Tobias Seiferlein
Alina Mager
Helmut Clauss
Bernd Stuke
Lars Olems
David Raczek
Judith Diem
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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Abstract

Injektor (1) zur Einspritzung eines Fluids unter hohem Druck mit einem Gehäuse (2), in dem eine Düsennadel (7) verschiebbar angeordnet ist, das in einem im Gehäuse (2) ausgebildeten Druckraum (6) angeordnet ist und mit einem Dichtsitz (10) zum Steuern eines Einspritzquerschnitts zusammenwirkt, durch den das Fluid ausgespritzt werden kann. Ein Steuerraum (16), in dem ein wechselnder Druck einstellbar ist, ist mit einer Arbeitsflüssigkeit unter Druck befüllbar, wobei durch den Druck im Steuerraum (16) eine Schließkraft auf die Düsennadel (7) in Richtung des Dichtsitzes (10) ausgeübt werden kann. Im Gehäuse (2) ist ein Abdichtraum (45) ausgebildet, wobei der Steuerraum (16) mindestens über eine erste Dichtung (30, 30') und der Druckraum (6) mindestens über eine zweite Dichtung (32, 32') gegen den Abdichtraum (45) abgedichtet sind, so dass sich die Arbeitsflüssigkeit und das Fluid im Injektor (1) außerhalb des Abdichtraums (45) nicht mischen. Bei einem Verfahren zum Betreiben des Injektors (1) sind die Arbeitsflüssigkeit und das Fluid voneinander verschieden.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Injektor zur Einspritzung eines Fluids unter hohem Druck, wie er beispielsweise zur Einspritzung von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine Verwendung findet.
  • Stand der Technik
  • Aus der nicht vorveröffentlichten Patentanmeldung DE 10 2017 217 991 A1 ist ein Injektor zum Eindosieren eines Fluids unter hohem Druck bekannt. Dabei wird ein Fluid, beispielsweise ein Kraftstoff, verdichtet und dem Injektor zugeführt. Im Injektor ist ein bewegliches Ventilelement in Form einer Düsennadel ausgebildet, die längsverschiebbar ist und die durch ihre Längsbewegung Einspritzöffnungen freigibt oder verschließt. Gesteuert durch die Düsennadel kann so der Kraftstoff gezielt dosiert werden, beispielsweise in den Brennraum einer Brennkraftmaschine. Mit diesem Injektor kann jedoch auch eine andere Flüssigkeit zerstäubt werden, beispielsweise um sie auf eine Oberfläche eines zu bearbeitenden Werkstücks aufzubringen. Zur Bewegung der Düsennadel wird ein servo-hydraulisches Antriebsprinzip verwendet, bei dem die Düsennadel durch den Druck in einem Steuerraum eine hydraulische Schließkraft erfährt. Der Druck im Steuerraum ist variabel und kann durch ein Steuerventil gezielt beeinflusst werden, wobei der Steuerraum mit einem Arbeitsmedium befüllt ist, beispielsweise mit einem Hydrauliköl. Als Arbeitsmedium kommen jedoch auch andere Flüssigkeiten in Betracht, die einen entsprechend hohen Druck, wie er zur Erzeugung einer ausreichenden Schließkraft notwendig ist, erzeugen können.
  • Das Arbeitsmedium ist dabei von dem Fluid verschieden, das in den Injektor eindosiert wird. Dies kann aus verschiedenen Gründen vorteilhaft sein sein bzw. um eine bessere Steuerbarkeit des Injektors zu erlauben. So ist bei der Dosierung von Fluiden, die korrosiv oder chemisch aggressiv sind, wozu auch Wasser gehört, mit einem hohen Verschleiß im Injektor zu rechnen. Aus diesem Grund müssen die Teile, die mit dem Fluid in Berührung kommen, entsprechend robust ausgelegt werden, beispielsweise aus Edelstahl. Um die Herstellkosten eines solchen Injektors in einem vertretbaren Rahmen zu halten, ist eine Trennung von Arbeitsmedium und einzudosierendem Fluid vorteilhaft, da dann die Teile, die nicht mit dem Fluid in Berührung kommen, aus günstigeren Materialien gefertigt werden können. Auch bei Flüssigkeiten, die mit bestimmten Materialien nicht in Berührung kommen dürfen, brauchen nur die entsprechenden Bauteile des Injektors aus einem geeigneten, eventuell teuren Material gefertigt werden. Weiter kann eine Trennung von Arbeitsmedium und Fluid auch vorteilhaft sein, wenn sich das Fluid nicht als Arbeitsmedium eignet, beispielsweise bei der Dosierung von verdichteten Gasen oder ähnlichen Fluiden.
  • Vorteile der Erfindung
  • Der erfindungsgemäße Injektor zur Eindosierung eines Fluids unter hohem Druck weist den Vorteil auf, dass eine Trennung von Arbeitsmedium und einzudosierendem Fluid innerhalb des Injektors zuverlässig erfolgt, auch dann, wenn zwischen dem Arbeitsmedium und dem einzudosierenden Fluid eine hohe Druckdifferenz besteht. Damit ist die Arbeitsfähigkeit des Injektors für viele Medien und über einen großen Druckbereich des einzudosierenden Fluids gewährleistet. Dazu weist der Injektor ein Gehäuse auf, in dem eine Düsennadel verschiebbar angeordnet ist, das in einem im Gehäuse ausgebildeten Druckraum angeordnet ist und mit einem Dichtsitz zum Steuern eines Einspritzquerschnitts zusammenwirkt, durch den das Fluid ausgespritzt werden kann. Weiter ist im Gehäuse ein Steuerraum ausgebildet, der mit einem Arbeitsmedium unter Druck befüllbar ist und in dem ein wechselnder Druck einstellbar ist, wobei durch den Druck im Steuerraum eine Schließkraft auf die Düsennadel in Richtung des Dichtsitzes ausgeübt werden kann. Weiter ist im Gehäuse ein Abdichtraum ausgebildet, wobei der Steuerraum mindestens über eine erste Dichtung und der Druckraum mindestens über eine zweite Dichtung gegen den Abdichtraum abgedichtet sind, so dass sich das Arbeitsmedium und das Fluid im Injektor außerhalb des Abdichtraums nicht mischen.
  • Der Abdichtraum stellt eine Barriere zwischen dem Druckraum einerseits und dem Steuerraum andererseits her und damit eine Abdichtung zwischen dem Fluid und dem Arbeitsmedium. Das Fluid bzw. das Arbeitsmedium, welches die Dichtung passiert, wird im Arbeitsraum aufgefangen wird und kann von dort abgeleitet werden. Damit können auch korrosive Flüssigkeiten eingespritzt werden bzw. korrosive Fluide, ohne dass die Herstellungskosten eines solchen Injektors übermäßig steigen, da nur die Teile aus korrosionsfestem Material - beispielsweise rostfreiem Stahl - gefertigt werden müssen, die mit diesem Fluid in Berührung kommen. Auch das Eindosieren von Fluiden mit einem Druck, der deutlich vom Druck des Arbeitsmediums abweicht, ist trotz der hohen Druckdifferenz zwischen Arbeitsraum und dem Fluid ohne Weiteres möglich.
  • In einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung ist die Düsennadel in einer Bohrung im Gehäuse geführt. In vorteilhafter Weise ist dabei der verbleibende Führungsspalt zwischen der Bohrung und der Düsennadel so eng ausgeführt, dass die dadurch gebildete Spaltdichtung die zweite Dichtung bildet, d.h. die Dichtung, die den Druckraum vom Abdichtraum trennt. Diese Spaltdichtung stellt sicher, dass nur wenig Fluid aus dem Druckraum in den Abdichtraum abfließen kann, so dass der dadurch bedingte Verlust beim Betrieb des Injektors nicht ins Gewicht fällt.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Düsennadel an ihrem dem Dichtsitz abgewandten Ende in einem Ventilstück geführt, das Teil des Gehäuses ist, so dass die Düsennadel mit einer Stirnseite den Steuerraum begrenzt. Auch hier ist in vorteilhafter Weise der Führungsspalt zwischen der Düsennadel und dem Ventilstück so eng ausgeführt, dass durch diese Spaltdichtung die erste Ventildichtung gebildet wird, also die Dichtung, die den Steuerraum vom Abdichtraum trennt. In gleicher Weise wie bei der Abdichtung des Druckraums kann so sichergestellt werden, dass nur wenig Arbeitsflüssigkeit in den Abdichtraum einfließt.
  • In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist der Abdichtraum mit einem Ablaufanschluss verbunden, über den Flüssigkeit bzw. Fluid, die in den Abdichtraum eindringt, abgeführt werden kann. Im Abdichtraum ist in der Regel sowohl Fluid als auch Arbeitsflüssigkeit vorhanden, die über die erste bzw. die zweite Dichtung nach und nach eindringt, so dass ein Gemisch beider Medien vorliegt. Je nachdem, welche Fluide bzw. welches Arbeitsmedium verwendet wird, kann diese Mischung entweder entsorgt werden oder auch in das Fluid eingespeist werden, wenn nur geringe Beimischungen des Arbeitsmediums zu keiner Beeinträchtigung beim Betrieb des Injektors führt.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist im Abdichtraum in Betrieb des Injektors stets ein niedriger Druck vorhanden, der niedriger ist als der Druck im Druckraum oder im Steuerraum. Dadurch ist sichergestellt, dass keine Flüssigkeit bzw. Fluid aus dem Abdichtraum entweder in den Steuerraum oder in Druckraum gelangt und sich mit den dortigen Flüssigkeiten bzw. Fluiden vermischt.
  • Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben eines Injektors sind das Arbeitsmedium und das Fluid voneinander verschieden, so dass nur die Teile des Injektors, die mit den jeweiligen Medien in Berührung kommen, die dafür notwendigen physikalischen bzw. chemischen Eigenschaften aufweisen müssen, während die übrigen Teile aus günstigerem Materialien gefertigt sein können.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens legt die Arbeitsflüssigkeit und das Fluid unter gleichem Druck oder unter nur wenig verschiedenem Druck im Injektor vor. Dies ermöglicht eine leichte Steuerbarkeit des Injektors, da die Schließkräfte und die Kräfte, die durch das Fluid auf die Düsennadel wirken, einander entgegengerichtet sind und damit aufeinander abgestimmt sein müssen.
  • In einem weiteren vorteilhaften Verfahren ist das Fluid ein flüssiger Kraftstoff, der durch den Injektor eindosiert werden kann, insbesondere unter hohem Druck.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der Abdichtraum mit einer Sperrflüssigkeit befüllt, die in vorteilhafter Weise sowohl vom Fluid als auch von der Arbeitsflüssigkeit verschieden ist. Die Sperrflüssigkeit verhindert, dass sich das Fluid mit dem Arbeitsmedium mischen kann und dient auch dazu, sowohl die Arbeitsflüssigkeit als auch das Fluid aufzunehmen und gegebenenfalls aus dem Injektor abzuführen.
  • Es kann auch in vorteilhafter Weise vorgesehen sein, dass im Abdichtraum ein höherer oder zumindest gleicher Druck wie im Druckraum und wie im Steuerraum herrscht. Dies ist besonders dann von Vorteil, wenn eine leichte Beimischung eines Sperrfluids zum Fluid bzw. zur Arbeitsflüssigkeit zu keinen nennenswerten Beeinträchtigungen führt, so dass durch die Sperrflüssigkeit eine sichere Abdichtung der beiden Medien gegeneinander stattfindet und damit verhindert wird, dass sich das Arbeitsmedium bzw. die Arbeitsflüssigkeit und das Fluid miteinander mischen.
  • Figurenliste
  • In der Zeichnung ist ein erfindungsgemäßer Injektor dargestellt, dazu zeigt:
    • 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Injektor eines ersten Ausführungsbeispiels und
    • 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Injektors ebenfalls im Längsschnitt, wobei beide Darstellungen schematisch zu verstehen sind.
  • Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • In 1 ist ein erfindungsgemäßer Injektor im Längsschnitt dargestellt. Der Injektor 1 weist ein Gehäuse 2 auf, das einen Haltekörper 3 und einen Düsenkörper 4 umfasst, die durch eine Spannmutter 5 gegeneinander verspannt sind. Im Düsenkörper 4 ist ein Druckraum 6 ausgebildet, in dem eine Düsennadel 7 längsverschiebbar angeordnet ist, wobei statt einer Düsennadel auch ein anderes Ventilelement vorgesehen sein kann. An der Düsennadel 7 ist eine konische Dichtfläche 8 ausgebildet, die mit einem Dichtsitz 10 zum Öffnen und Schließen von Einspritzöffnungen 9 zusammenwirkt, die im Düsenkörper 4 ausgebildet sind und die einen Einspritzquerschnitt bilden. Die Düsennadel 7 liegt an einem Ventilkolben 12 an, wobei auch vorgesehen sein kann, dass die Düsennadel 7 und der Ventilkolben 12 einstückig ausgebildet sind. Beide, die Düsennadel 7 und der Ventilkolben 12, sind durch eine Hülse 11 gegeneinander fixiert, wobei eine Schließfeder 13 vorgesehen ist, die den Ventilkolben 12 umgibt und die über die Hülse 11 eine Schließkraft auf die Düsennadel 7 in Richtung des Dichtsitzes 10 ausübt. Der Ventilkolben 12 begrenzt mit seiner der Düsennadel 7 abgewandten Stirnseite einen Steuerraum 16, der in einem Ventilstück 15 ausgebildet ist, das Teil des Gehäuses 2 ist. Dabei ist der Ventilkolben 12 in einem zylindrischen Absatz 115 des Ventilstücks 15 geführt, wobei zwischen dem Ventilkolben 12 und dem zylindrischen Absatz 115 ein Führungsspalt 56 verbleibt, um eine Beweglichkeit des Ventilkolbens 12 innerhalb des Ventilstücks 15 sicherzustellen ist, wobei durch den Führungsspalt 56 zwangsläufig eine gewisse Leckage möglich ist.
  • Zur Steuerung des Drucks im Steuerraum 16 dient ein Magnetventil 20, das einen Magnetanker 22 und einen Elektromagneten 23 umfasst. Der Magnetanker 22 ist beweglich innerhalb des Magnetventils 20 angeordnet und weist ein kugelförmiges Schließelement 122 auf, mit dem eine Ablaufdrossel 17 geöffnet und geschlossen werden kann, die im Ventilstück 15 ausgebildet ist. Der Magnetanker 22 ist dabei innerhalb eines Ablaufraums 21 angeordnet, in dem ein niedriger Druck herrscht. Durch Bestromen des Elektromagneten 23 wird der Magnetanker 22 entgegen der Kraft einer Ventilfeder 24 von der Ablaufdrossel 17 weg bewegt, so dass eine Arbeitsflüssigkeit aus dem Steuerraum 16 in den Ablaufraum 21 abfließen kann, so dass der Druck im Steuerraum 16 vermindert wird. Wird die Bestromung des Elektromagneten 23 abgeschaltet, so drückt die Ventilfeder 24 den Magnetanker 22 und damit das Schließelement 122 zurück in die Ausgangsstellung, so dass die Ablaufdrossel 17 erneut verschlossen wird.
  • Zur Befüllung des Steuerraums 16 ist am Injektor 1 ein Arbeitsflüssigkeitsanschluss 25 angeordnet, über den eine Arbeitsflüssigkeit unter hohem Druck eingespeist werden kann. Der Arbeitsflüssigkeitsanschluss 25 führt über einen Kanal 26 in einen Ringraum 27, der das Ventilstück 15 umgibt. Vom Ringraum 27 führt ein im Ventilstück 15 ausgebildete Zulaufdrossel 18 in den Steuerraum 16, so dass auf diesem Weg der Steuerraum 16 mit Arbeitsflüssigkeit unter hohem Druck befüllbar ist. Dabei sind die Ablaufdrossel 17 und die Zulaufdrossel 18 so aufeinander abgestimmt, dass bei geöffneter Ablaufdrossel 17 mehr Arbeitsflüssigkeit aus dem Steuerraum 16 abfließt als im gleichen Zeitraum über die Zulaufdrossel 18 zufließt.
  • Ein Hochdruckanschluss 40 dient der Zuführung des Fluids zum Injektor, wobei der Hochdruckanschluss 40 auf der dem Arbeitsflüssigkeitsanschluss 25 gegenüberliegenden Seite am Injektor 1 ausgebildet ist. Das über den Hochdruckanschluss 40 zugeführte Fluid wird über eine Hochdruckbohrung 41 in den Druckraum 6 geleitet, wobei die Hochdruckbohrung 41 innerhalb des Haltekörpers 3 und des Düsenkörpers 4 ausgebildet ist.
  • Zum Betrieb des Injektors 1 wird diesem über den Arbeitsflüssigkeitsanschluss 25 eine Arbeitsflüssigkeit unter einem Arbeitsdruck zugeführt, beispielsweise ein Hydrauliköl. Über die Zulaufdrossel 18 ist der Steuerraum 16 mit dieser Arbeitsflüssigkeit gefüllt und übt entsprechend eine hydraulische Schließkraft auf den Ventilkolben 12 und die Düsennadel 7 aus, so dass die Düsennadel 7 in den Dichtsitz 10 gedrückt wird. Dieser Schließkraft wirkt die hydraulische Schließkraft im Druckraum 6 entgegen, die durch das Fluid erzeugt wird, das unter Eindüsdruck im Druckraum 6 anliegt. Durch Vermindern des Drucks im Steuerraum 16 verringert sich die hydraulische Schließkraft auf die Düsennadel 7 und den Steuerkolben 12, so dass die Düsennadel 7 so in Längsrichtung bewegt werden kann. Auf diese Weise können durch die Betätigung des Magnetventils 20 die Einspritzöffnungen 9 freigegeben und Fluid unter hohem Druck aus dem Druckraum 6 ausgespritzt werden.
  • Etwa in der Mitte zwischen dem Düsenkörper 4 und dem Ventilstück 15 ist am Ventilkolben 12 eine erste Zusatzdichtung 130 und eine zweite Zusatzdichtung 132 ausgebildet, die axial voneinander beabstandet sind. Zwischen der ersten Zusatzdichtung 130 und dem Ventilstück 15 ist ein Leckageraum 28 ausgebildet, der den Ventilkolben 12 umgibt und der über eine Ablaufbohrung 29 mit dem Ablaufraum 21 verbunden ist, so dass im Ablaufraum 21 und im Leckageraum 28 der gleiche Druck herrscht. Der Ablaufraum 28 ist dabei im Betrieb mit Arbeitsflüssigkeit unter niedrigem Druck befüllt, die aus dem Steuerraum 16 über den Führungsspalt 56 aufgrund der Druckdifferenz in den Ablaufraum 28 gelangt. Entsprechend ist zwischen der zweiten Zusatzdichtung 132 und dem Düsenkörper 4 ein Ablaufraum 34 ausgebildet, der den Ventilkolben 12 in diesem Abschnitt umgibt. Der Ablaufraum 34 ist im Betrieb des Injektors mit dem Fluid befüllt, mit dem auch der Druckraum 6 befüllt ist, da über den Führungsspalt 55 zwischen der Düsennadel 7 und der Bohrung 19, in der die Düsennadel 7 innerhalb des Düsenkörper 4 geführt ist, aufgrund der Druckdifferenz stets etwas Fluid in den Ablaufraum 34 gelangt. Der Führungsspalt 55 dient auch dazu, die Beweglichkeit der Düsennadel 7 innerhalb des Düsenkörpers 4 sicherzustellen. Über einen Ablaufanschluss 35 ist der Ablaufraum 34 stets auf niedrigem Druck, so dass die notwendige Druckdifferenz zwischen dem Druckraum 6 und dem Ablaufraum 34 gehalten werden kann.
  • Durch die erste Zusatzdichtung 130 und die zweite Zusatzdichtung 132 wird ein Abdichtraum 45 gebildet, der den Ventilkolben 12 umgibt und der über einen Ablaufanschluss 46 auf einem niedrigen Druck gehalten wird. Beide Zusatzdichtungen 130, 132, beispielsweise Ringdichtungen, können nicht absolut dicht ausgeführt werden, da die Beweglichkeit des Ventilkolbens sichergestellt bleiben muss. Deshalb gelangt stets in geringem Maße sowohl Arbeitsflüssigkeit als auch Fluid in den Abdichtraum 45, wo sich das Fluid und die Arbeitsflüssigkeit mischen. Dieses Gemisch wird über den Ablaufanschluss 46 abgeführt und kann entweder entsorgt oder dem Fluid beigemischt werden, soweit dies für den Betrieb des Injektors ohne Funktionseinbußen möglich ist.
  • In 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Injektors im Längsschnitt dargestellt. Dieser Injektor ist ähnlich aufgebaut wie der in 1, wobei gleiche Teile mit gleichen Bezugsziffern versehen sind und die nachfolgende Beschreibung sich auf die Unterschiede der beiden Injektoren beschränkt. Die Düsennadel 7 und der Ventilkolben 12 sind hier einstückig ausgebildet und ebenfalls längsverschiebbar innerhalb des Gehäuses 2 angeordnet. Der Steuerraum 16 wird in gleicher Weise über eine Zulaufdrossel 18 und eine Ablaufdrossel 17 mit Arbeitsflüssigkeit befüllt bzw. entleert, wobei der Ablaufraum 21 hier mit einer Rücklaufleitung 65 verbunden ist, die in einen Arbeitsflüssigkeitstank 60 mündet, was auch bei dem in 1 gezeigten Injektor der Fall sein kann. Die Arbeitsflüssigkeit wird zur Befüllung des Steuerraums 16 über eine Leitung 61 einer Hochdruckpumpe 62 zugeführt, die die Arbeitsflüssigkeit verdichtet in einen Hochdruckspeicher 63 fördert, der mit dem Arbeitsflüssigkeitsanschluss 25 verbunden ist. Es kann auch vorgesehen sein, dass der Hochdruckspeicher 63 entfällt und die Hochdruckpumpe 62 den verdichteten Kraftstoff direkt in den Injektor 1 fördert.
  • Die erste Dichtung 30' zur Abdichtung des Steuerraums 16 gegenüber dem Abdichtraum 45' erfolgt auch hier über einen Führungsspalt 55 zwischen dem Ventilkolben 12 und dem zylindrischen Absatz 115 des Ventilstücks 15. Ebenso wird die zweite Dichtung 32' zur Abdichtung des Druckraums 6 durch den Führungsspalt 55 zwischen der Bohrung 19 und dem Ventilkolben 12 bzw. der Düsennadel 7 gebildet. Der Abdichtraum 45' ist auch hier mit einem Ablaufanschluss 46 verbunden, der in einen Sperrflüssigkeitstank 70 mündet, in dem die Sperrflüssigkeit, die durch das Arbeitsflüssigkeits-Fluid-Gemisch gebildet ist, aufgefangen wird. Vom Sperrflüssigkeitstank 70 kann die Sperrflüssigkeit über ein Ablassventil 71 und einen Auslass 72 abgeführt werden. Zur Abdichtung des Ringraum 27 gegenüber dem Abdichtraum 45' dient ein Dichtelement 33, das zwischen dem zylindrischen Absatz 115 des Ventilstücks der der Wand des Abdichtraums 45' dichtend eingesetzt ist.
  • In alternativer Ausgestaltung kann der Abdichtraum 45' auch aktiv mit einer Sperrflüssigkeit befüllt werden. In diesem Fall wird eine Sperrflüssigkeit im Sperrflüssigkeitstank 70 zur Verfügung gestellt. Diese Sperrflüssigkeit unterscheidet sich vorzugsweise sowohl vom Fluid als auch von der Arbeitsflüssigkeit und besteht beispielsweise aus einem relativ dickflüssigen Arbeitsöl. Dieses wird über eine Sperrflüssigkeitspumpe 73 auf den gewünschten Druck verdichtet und in den Sperrflüssigkeitstank 70 eingeführt, der mit dem Abdichtraum 45' über den Ablaufanschluss 46 verbunden ist. Dabei kann im Betrieb im Abdichtraum 45' ein niedrigerer Druck eingestellt werden als im Steuerraum 16 bzw. im Druckraum 6, so dass weiterhin sowohl Fluid als auch Arbeitsflüssigkeit in den Abdichtraum 45' eindringen können und sich dort mit der Sperrflüssigkeit mischen. Dabei sollte der Druck im Abdichtraum 45' so geregelt werden, dass große Druckdifferenzen zum Steuerraum 16 oder zum Druckraum 6 vermieden werden, um die Leckage gering zu halten. Ist die Sperrflüssigkeit geeignet, das Fluid bzw. die Arbeitsflüssigkeit aufzunehmen, kann so eine sichere Abdichtung erreicht werden. Ist eine geringfügige Beimischung der Sperrflüssigkeit sowohl zur Arbeitsflüssigkeit als auch zum Fluid ohne Bedenken möglich, so kann auch die Sperrflüssigkeit unter einem Druck im Abdichtraum 45' vorgehalten werden, der höher ist als der Druck im Steuerraum 16 bzw. im Druckraum 6. Bei diesem Betrieb dringt Sperrflüssigkeit aus dem Abdichtraum 45' in geringem Maße in den Steuerraum 16 bzw. in den Druckraum 6 über die Führungsspalte 55, 56 ein, beeinträchtigt dort aber nicht den Betrieb. Insbesondere das Eindringen der Sperrflüssigkeit in den Druckraum 6 ist dabei in aller Regel unproblematisch, da die Sperrflüssigkeit zusammen mit dem Fluid über die Einspritzöffnungen 9 ausgespritzt wird und sich innerhalb des Druckraums 6 nicht anreichern kann.
  • Die gezeigten erfindungsgemäßen Injektoren können beispielsweise dazu verwendet werden, um ein Fluid in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine einzubringen und sind besonders dann voreilhaft, wenn das Fluid chemisch aggressiv ist und zu Korrosion an metallischen Bauteilen führt. Es müssen dann nur die Teile aus einem entsprechend korrosionsbeständigen Material gebaut werden, die mit dem Fluid in Berührung kommen. Die übrigen Bereiche des Injektors, insbesondere der Injektorkörper 2 und das Magnetventil 20, können aus anderen, günstigeren Materialien gefertigt werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102017217991 A1 [0002]

Claims (14)

  1. Injektor (1) zur Einspritzung eines Fluids unter hohem Druck mit einem Gehäuse (2), in dem eine Düsennadel (7) verschiebbar angeordnet ist, das in einem im Gehäuse (2) ausgebildeten Druckraum (6) angeordnet ist und mit einem Dichtsitz (10) zum Steuern eines Einspritzquerschnitts zusammenwirkt, durch den das Fluid ausgespritzt werden kann, und mit einem Steuerraum (16), der mit einer Arbeitsflüssigkeit unter Druck befüllbar ist und in dem ein wechselnder Druck einstellbar ist, wobei durch den Druck im Steuerraum (16) eine Schließkraft auf die Düsennadel (7) in Richtung des Dichtsitzes (10) ausgeübt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse (2) ein Abdichtraum (45) ausgebildet ist, wobei der Steuerraum (16) mindestens über eine erste Dichtung (30, 30') und der Druckraum (6) mindestens über eine zweite Dichtung (32, 32') gegen den Abdichtraum (45) abgedichtet sind, so dass sich die Arbeitsflüssigkeit und das Fluid im Injektor (1) außerhalb des Abdichtraums (45) nicht mischen.
  2. Injektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsennadel (7) in einer Bohrung (19) im Gehäuse (2) geführt ist.
  3. Injektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zwischen der Bohrung (19) und der Düsennadel (7) verbleibende Führungsspalt (55) so klein ausgeführt ist, dass dadurch die zweite Dichtung (32) gebildet wird.
  4. Injektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsennadel (7, 12) an ihrem dem Dichtsitz (10) abgewandten Ende in einem Ventilstück (15) geführt ist, das Teil des Gehäuses (2) ist, so dass die Düsennadel (7, 12) mit einer Stirnseite den Steuerraum (16) begrenzt.
  5. Injektor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zwischen der Düsennadel (7) und dem Ventilstück (15) verbleibende Führungsspalt (56) so klein ausgeführt ist, dass dadurch die erste Dichtung (30) gebildet wird.
  6. Injektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abdichtraum (45) mit einem Ablaufanschluss (46) verbunden ist.
  7. Injektor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Abdichtraum (45) im Betrieb des Injektors stets ein niedrigerer Druck herrscht als im Druckraum (6) oder im Steuerraum (16).
  8. Verfahren zum Betreiben eines Injektors (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Arbeitsmedium und das Fluid voneinander verschieden sind.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Arbeitsmedium und das Fluid unter dem gleichen Druck oder unter nur wenig verschiedenen Drücken im Injektor (1) vorliegen.
  10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid ein flüssiger Kraftstoff ist.
  11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Abdichtraum mit einer Sperrflüssigkeit befüllt ist.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrflüssigkeit vom Fluid und von der Arbeitsflüssigkeit verschieden ist.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass im Abdichtraum (45) ein Druck herrscht, der höher oder zumindest gleich dem Druck im Druckraum (6) und im Steuerraum (16) ist.
  14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass im Abdichtraum (45) ein Druck herrscht, der niedriger als der Druck im Druckraum (6) und im Steuerraum (16) ist.
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