DE102022213514A1

DE102022213514A1 - Gas injector with improved needle guide

Info

Publication number: DE102022213514A1
Application number: DE102022213514.8A
Authority: DE
Inventors: Andreas Koeninger; Daniel Bosse
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2022-12-13
Filing date: 2022-12-13
Publication date: 2024-06-13

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gasinjektor zum Einblasen eines gasförmigen Mediums, insbesondere Wasserstoff, umfassend ein betätigbares Schließelement (6), welches eine Durchgangsöffnung (20) an einem Dichtsitz (5) eines Ventilkörpers (21) freigibt und verschließt, wobei das Schließelement (6) als Teil einer Ventilnadel (4) ausgeführt ist. Die Ventilnadel (4) weist wenigstens ein Führungselement (25) zur Führung der Ventilnadel (4) in einem Ventilgehäuse (21) während ihrer Axialbewegung entlang einer Axialrichtung X-X auf. Erfindungsgemäß ist an dem wenigstens einem Führungselement (25) zu seinen beiden axialen Endbereichen hin jeweils ein balliger Kontaktbereich (30) in der Außenkontur ausgeformt.The present invention relates to a gas injector for blowing in a gaseous medium, in particular hydrogen, comprising an actuatable closing element (6) which opens and closes a through-opening (20) on a sealing seat (5) of a valve body (21), wherein the closing element (6) is designed as part of a valve needle (4). The valve needle (4) has at least one guide element (25) for guiding the valve needle (4) in a valve housing (21) during its axial movement along an axial direction X-X. According to the invention, a spherical contact region (30) is formed in the outer contour of the at least one guide element (25) towards its two axial end regions.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gasinjektor zum Einblasen eines gasförmigen Brennstoffs, z.B. Wasserstoff oder Methan oder dergleichen, direkt in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine mit einer verbesserten Nadelführung.The present invention relates to a gas injector for injecting a gaseous fuel, e.g. hydrogen or methane or the like, directly into a combustion chamber of an internal combustion engine with an improved needle guide.

Gasinjektoren sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. Im Vergleich mit Kraftstoffinjektoren für flüssige Kraftstoffe sind die technischen Anforderungen an Gasinjektoren deutlich unterschiedlich. Problematisch ist hierbei insbesondere neben einer fehlenden Schmierung durch einen flüssigen Kraftstoff auch ein deutlich größeres Volumen des gasförmigen Mediums. Hierdurch können sich Probleme bei der exakten Zumessung für einen Einblasvorgang ergeben. Weiterhin entstehen im Betrieb hohe Temperaturen, insbesondere im Bereich eines Dichtbereichs zwischen einem Schließelement und einem Ventilsitz des Gasinjektors. Durch die Verbrennungsgase im Betrieb, welche bis zum Dichtbereich zwischen Schließelement und Ventilsitz reichen, können sich erhöhte Temperaturen am Dichtbereich ergeben, was zu einem erhöhten Verschleiß und einem möglichen erhöhten Verzug der Bauteile führt. Hierdurch können sich insbesondere Undichtheiten am Sitzbereich ergeben.Gas injectors are known from the state of the art in various designs. Compared to fuel injectors for liquid fuels, the technical requirements for gas injectors are significantly different. In addition to a lack of lubrication from a liquid fuel, a significantly larger volume of the gaseous medium is particularly problematic. This can lead to problems with the exact metering for an injection process. Furthermore, high temperatures arise during operation, particularly in the area of a sealing area between a closing element and a valve seat of the gas injector. The combustion gases during operation, which reach up to the sealing area between the closing element and the valve seat, can result in increased temperatures in the sealing area, which leads to increased wear and possible increased distortion of the components. This can lead to leaks in the seat area in particular.

Aus der DE 10 2020 201 973 A1 ist z.B. ein Gasdosierventil für eine Brennkraftmaschine bekannt, das ein Gehäuse, in dem ein Gasraum ausgebildet ist, besitzt. Im Gasraum ist ein bewegliches Ventilelement angeordnet, das durch einen elektrischen Aktor entgegen der Kraft einer Rückstellfeder bewegbar ist und das mit einem Ventilsitz zum Öffnen und Schließen des Ventils zusammenwirkt. Eine Ventilnadel, die zusammen mit einem Schließglied ausgeführt ist, besitzt wenigstens einen Führungsbereich. Die Ventilnadel öffnet mit dem Schließglied zum Brennraum hin, so dass es sich um ein nach außen öffnendes Gasdosierventil handelt.From the EN 10 2020 201 973 A1 For example, a gas metering valve for an internal combustion engine is known which has a housing in which a gas chamber is formed. A movable valve element is arranged in the gas chamber, which can be moved by an electric actuator against the force of a return spring and which interacts with a valve seat to open and close the valve. A valve needle, which is designed together with a closing member, has at least one guide area. The valve needle opens with the closing member towards the combustion chamber, so that it is an outward-opening gas metering valve.

Die Führungen der Ventilnadel sind aufgrund ihrer essenziellen Zentrierfunktion des Dichtsitzes als auch zur Vermeidung von Lagerverkippungen mit entsprechender Verschleißneigung grundsätzlich mit sehr kleinen Führungsspielen auszulegen. Für eine gute Zentrierung der Ventilnadel und eine möglichst große Anlagefläche zur Reduzierung des Verschleißes ist eine Führungsfläche üblicherweise umlaufend gestaltet.The valve needle guides are designed with very small guide clearances due to their essential centering function of the sealing seat and to avoid bearing tilting with the associated tendency to wear. To ensure good centering of the valve needle and the largest possible contact surface to reduce wear, a guide surface is usually designed to be circumferential.

Insbesondere können sich infolge der unstetigen geometrischen Übergänge des zylindrischen, ventilnadelseitigen Führungsbereiches an der jeweiligen lokalen Kontaktstelle bei schiebender Öffnungs- bzw. Schließbewegung elastische Verformungen und hohe Kontaktpressungen sowie lokal sich ausbildende Aufwürfe mit entsprechender Verschleißneigung und erhöhter Reibung ausbilden.In particular, due to the discontinuous geometric transitions of the cylindrical guide area on the valve needle side, elastic deformations and high contact pressures as well as locally formed bulges with a corresponding tendency to wear and increased friction can develop at the respective local contact point during sliding opening or closing movements.

Nachteilig bei einer derartigen Gestaltung der Nadelführung kann auch sein, dass durch die umlaufend geschlossene Führungsfläche Partikel im gasförmigen Brennstoff, die von stromaufwärts im Gasinjektor hin zum Führungsbereich gelangen, in den engen Führungsspalt gedrückt werden und eingeklemmt werden. Die Folge können mechanische Klemmer durch Verkanten und/oder adhäsive und abrasive Verschleißerscheinungsformen bis zur Fressneigung sein. Insbesondere bei trocken laufenden Führungen ist dies besonders kritisch.A disadvantage of this type of needle guide design can also be that the circumferentially closed guide surface forces particles in the gaseous fuel that reach the guide area from upstream in the gas injector into the narrow guide gap and become jammed. The result can be mechanical jamming due to tilting and/or adhesive and abrasive wear phenomena up to the tendency to seize. This is particularly critical in dry-running guides.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Der erfindungsgemäße Gasinjektor zum Einblasen eines gasförmigen Mediums, insbesondere zum Einblasen von gasförmigem Wasserstoff, mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass bei einer umlaufenden Führungsfläche an einem der Führung der Ventilnadel dienenden Führungselement bei Verkippungen der Ventilnadel durch äußere Momente oder fertigungstechnisch gegebene Rundlaufabweichungen der Ventilnadel- und/oder Ventilkörperführungsbereiche lokale Verformungen bzw. Pressungen und damit Verschleiße reduziert sind.The gas injector according to the invention for blowing in a gaseous medium, in particular for blowing in gaseous hydrogen, with the features of claim 1 has the advantage that, in the case of a circumferential guide surface on a guide element serving to guide the valve needle, local deformations or pressures and thus wear are reduced in the event of tilting of the valve needle due to external moments or concentricity deviations of the valve needle and/or valve body guide areas caused by manufacturing technology.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass an dem wenigstens einem Führungselement zu seinen beiden axialen Endbereichen hin jeweils ein balliger Kontaktbereich in der Außenkontur ausgeformt ist. Auf diese Weise erhält das Führungselement ein geometrisches Design, welches die lokale Kontaktsituation bezüglich Reibung und Verschleiß optimiert.This is achieved according to the invention in that a spherical contact area is formed in the outer contour of at least one guide element towards its two axial end areas. In this way, the guide element is given a geometric design which optimizes the local contact situation with regard to friction and wear.

Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung auf.The subclaims show preferred developments of the invention.

Besonders vorteilhaft ist es, dass die balligen Kontaktbereiche des Führungselements mit einem konstanten Radius ausgewölbt sind. Dies ist besonders aus fertigungstechnischer Sicht von Vorteil, da so kostengünstig in einer Werkzeugaufspannung eine große Anzahl von Werkstücken zeitgleich und gut reproduzierbar hergestellt und ausgeformt werden können. Idealerweise ist der jeweilige Radius für die Kontaktbereiche mit > R20 recht groß gewählt.It is particularly advantageous that the crowned contact areas of the guide element are curved with a constant radius. This is particularly advantageous from a manufacturing point of view, as it allows a large number of workpieces to be manufactured and formed simultaneously and in a highly reproducible manner in one tool setup at low cost. Ideally, the respective radius for the contact areas is chosen to be quite large, with > R20.

Zum Anderen kann es aber auch sehr sinnvoll sein, die balligen Kontaktbereiche des Führungselements von einer Kontur zu bilden, denen ein beliebiger stetiger Kurvenzug zugrunde liegt, um eine konvexe Auswölbung ohne unstetige Übergänge zu erzielen. Dabei sind alle erdenklich möglichen konvexen Kurvenverläufe an der Außenkontur des Führungselements in den Kontaktbereichen herstellbar.On the other hand, it can also be very useful to form the spherical contact areas of the guide element from a contour that is based on any continuous curve in order to achieve a convex bulge without discontinuous transitions. All conceivable convex curves can be produced on the outer contour of the guide element in the contact areas.

In vorteilhafter Weise kann zwischen den Endbereichen mit den ringförmig umlaufenden balligen Kontaktbereichen des Führungselements in axialer Richtung gesehen eine durchmesserkleinere Senke liegen. Diese durchmesserkleinere Senke kann ein zylindrisch verlaufender Abschnitt des Führungselements sein aber auch Verrundungen aufweisen.Advantageously, a smaller diameter depression can be located between the end regions with the ring-shaped, spherical contact regions of the guide element, as seen in the axial direction. This smaller diameter depression can be a cylindrical section of the guide element, but can also have rounded areas.

Alternativ kann es aber auch von Vorteil sein, dass zwischen den balligen Kontaktbereichen des Führungselementes ein zylindrischer Abschnitt mit dem gleichen Außendurchmesser der Kontaktbereiche ausgebildet ist.Alternatively, it may also be advantageous for a cylindrical section with the same outer diameter as the contact areas to be formed between the spherical contact areas of the guide element.

Der Gasinjektor ist vorzugsweise ein nach außen öffnender Injektor.The gas injector is preferably an outward opening injector.

Zeichnungdrawing

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung sind:

1 eine schematische Schnittansicht eines bekannten Gasinjektors im geschlossenen Zustand,
2 eine schematische Schnittansicht des brennraumseitigen Endes des Gasinjektors von 1 im geöffneten Zustand,
3 eine schematische Schnittansicht eines Führungselements der Ventilnadel in einer vergrößerten und zur besseren Verdeutlichung nicht maßstäblichen Darstellung in einer verkippten Stellung nach dem Stand der Technik,
4 den vergrößerten Ausschnitt IV aus 3,
5 eine schematische Schnittansicht eines Führungselements der Ventilnadel in einer vergrößerten und zur besseren Verdeutlichung nicht maßstäblichen Darstellung in einer verkippten Stellung nach der Erfindung mit zwei Ausführungsbeispielen und
6 den vergrößerten Ausschnitt VI aus 5.

Preferred embodiments of the invention are described in detail below with reference to the accompanying drawings. In the drawing:

1 a schematic sectional view of a known gas injector in the closed state,
2 a schematic sectional view of the combustion chamber end of the gas injector of 1 in the open state,
3 a schematic sectional view of a guide element of the valve needle in an enlarged and for better clarity not to scale representation in a tilted position according to the prior art,
4 the enlarged section IV from 3 ,
5 a schematic sectional view of a guide element of the valve needle in an enlarged and for better clarity not to scale representation in a tilted position according to the invention with two embodiments and
6 the enlarged section VI from 5 .

Bevorzugte Ausführungsformen der ErfindungPreferred embodiments of the invention

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 6 die Erfindung gemäß verschiedener Ausführungsbeispiele im Detail beschrieben.The following is based on the 1 to 6 the invention is described in detail according to various embodiments.

1 zeigt beispielhaft und stark vereinfacht einen Gasinjektor 1 mit einem Magnetaktor 10. Der Magnetaktor 10 umfasst eine Magnetspule 3 zur Einwirkung auf einen axial beweglichen Anker 2, wobei der Magnetaktor 10 allgemein der Betätigung eines Schließelements 6 dient. Der Anker 2 ist mit einer Ventilnadel 4 wirkverbunden, also in jedem Fall in Kontakt bringbar. Die Ventilnadel 4 umfasst dabei an ihrem stromabwärtigen Ende das Schließelement 6, welches eine Durchgangsöffnung 20 an einem Dichtsitz 5 eines Ventilkörpers 21 freigibt und verschließt, wobei das Schließelement 6 beispielsweise als Ventilteller der Ventilnadel 4 ausgeführt ist. Am Dichtsitz 5 kann insofern ein Einblasquerschnitt freigegeben werden. Das Bezugszeichen 8 bezeichnet ein als Schraubenfeder ausgebildetes Rückstellelement des Gasinjektors. Das Schließelement 6 ist z.B. mittels einer Ventilfeder 7 in der in 1 gezeigten, geschlossenen Position am Dichtsitz 5 gehalten. 1 shows, by way of example and in a highly simplified manner, a gas injector 1 with a magnetic actuator 10. The magnetic actuator 10 comprises a magnetic coil 3 for acting on an axially movable armature 2, whereby the magnetic actuator 10 generally serves to actuate a closing element 6. The armature 2 is operatively connected to a valve needle 4, i.e. can be brought into contact in any case. The valve needle 4 comprises the closing element 6 at its downstream end, which opens and closes a through-opening 20 on a sealing seat 5 of a valve body 21, whereby the closing element 6 is designed, for example, as a valve plate of the valve needle 4. An injection cross-section can thus be opened at the sealing seat 5. The reference number 8 designates a return element of the gas injector designed as a helical spring. The closing element 6 is, for example, by means of a valve spring 7 in the 1 held in the closed position shown on the sealing seat 5.

Wenn die Magnetspule 3 bestromt wird, bildet sich ein Magnetfeld aus, dessen Magnetkraft den Anker 2 in Richtung des Schließelements 6 bewegt, was mit dem Pfeil 11 gekennzeichnet ist. Dabei gelangt ein z.B. mit dem Anker 2 verbundener Ankerbolzen 9 zur Anlage mit der Ventilnadel 4, so dass das Schließelement 6 entgegen der Federkraft der Ventilfeder 7 am Dichtsitz 5 abheben kann und die Durchgangsöffnung 20 geöffnet wird. Der Anker 2 wird dabei z.B. bis zu einem Hubanschlag 16 für den Anker 2 bewegt, was den vollständigen Öffnungszustand des Gasinjektors darstellt.When the magnetic coil 3 is energized, a magnetic field is formed, the magnetic force of which moves the armature 2 in the direction of the closing element 6, which is marked with the arrow 11. In this case, an armature bolt 9 connected to the armature 2, for example, comes into contact with the valve needle 4, so that the closing element 6 can lift off the sealing seat 5 against the spring force of the valve spring 7 and the through opening 20 is opened. The armature 2 is moved, for example, up to a stroke stop 16 for the armature 2, which represents the fully open state of the gas injector.

Zum Schließen des Gasinjektors 1 wird die Bestromung der Magnetspule 3 beendet, so dass das Rückstellelement 8 den Anker 2 wieder in die in 1 gezeigte Ausgangsposition zurückstellt. Gleichzeitig stellt auch die Ventilfeder 7 das Schließelement 6 in die in 1 gezeigte, geschlossene Position zurück. Bei diesem Ventiltyp handelt es sich insofern aufgrund der Bewegungsrichtung des Schließelements 6 um ein nach außen öffnendes Ventil.To close the gas injector 1, the current supply to the solenoid coil 3 is stopped so that the reset element 8 returns the armature 2 to the 1 At the same time, the valve spring 7 also returns the closing element 6 to the position shown in 1 shown, closed position. Due to the direction of movement of the closing element 6, this valve type is an outward opening valve.

Alternativ zu dem beschriebenen Magnetaktor 10 kann das Schließelement 6 auch mittels eines nicht gezeigten Piezoaktors betätigt werden. Die Ventilnadel 4 kann auch neben einer mechanischen Übersetzung hydraulisch übersetzt nach außen ihre Öffnungsbewegung vollziehen. Ebenso ist es denkbar, die Ventilnadel 4 rein hydraulisch über einen Druckanstieg des einzubringenden Mediums zu öffnen. Daneben sind auch Ausführungsformen mit indirekter Ansteuerung der Ventilnadel 4 über ein Servo-Prinzip realisierbar.As an alternative to the magnetic actuator 10 described, the closing element 6 can also be actuated by means of a piezo actuator (not shown). In addition to a mechanical transmission, the valve needle 4 can also perform its opening movement outwards hydraulically. It is also conceivable to open the valve needle 4 purely hydraulically via an increase in pressure of the medium to be introduced. In addition, embodiments with indirect control of the valve needle 4 via a servo principle can also be implemented.

Der Gasinjektor 1 wird mit einem einzublasenden gasförmigen Brennstoff, insbesondere Wasserstoff, über eine schematisch angedeutete Gaszuleitung 12 versorgt. In der Gaszuleitung 12 ist z.B. ein Drucksensor 13 angeordnet, welcher mit einer Steuereinheit 14 verbunden ist. Mit den Pfeilen 15 ist die Gasströmungsrichtung angedeutet.The gas injector 1 is supplied with a gaseous fuel to be injected, in particular hydrogen, via a schematically indicated gas supply line 12. In the gas supply line 12, for example, a Pressure sensor 13 is arranged, which is connected to a control unit 14. The gas flow direction is indicated by the arrows 15.

Zur Führung der Ventilnadel 4 in einem Ventilgehäuse, insbesondere auch in dem zum Ventilgehäuse gehörenden Ventilkörper 21, während ihrer Axialbewegung entlang der Axialrichtung X-X des Gasinjektors 1 weist die Ventilnadel 4 wenigstens ein Führungselement 25 auf. In der dargestellten vereinfachten Ausführung besitzt die Ventilnadel 4 zwei Führungselemente 25.To guide the valve needle 4 in a valve housing, in particular also in the valve body 21 belonging to the valve housing, during its axial movement along the axial direction X-X of the gas injector 1, the valve needle 4 has at least one guide element 25. In the simplified embodiment shown, the valve needle 4 has two guide elements 25.

In der 2 ist der stromabwärtige Endbereich des Gasinjektors 1 zum besseren Verständnis der Erfindung als Teilansicht vergrößert dargestellt. Dabei ist ein unteres, stromabwärtiges Führungselement 25 zu sehen, das entweder einteilig mit der Ventilnadel 4 ausgebildet ist oder auf deren Schaft sicher und fest angebracht ist. Die präzise Führung der Ventilnadel 4 im Ventilkörper 21 während ihrer Axialbewegung erfolgt über eine umfängliche Führungsfläche 26, die zur verklemmfreien Führung exakt gearbeitet ist. Im Führungselement 25 ist wenigstens eine Durchströmöffnung 27 vorgesehen; im Normalfall sind zwischen drei und zehn Durchströmöffnungen 27 ausgeformt.In the 2 the downstream end region of the gas injector 1 is shown enlarged as a partial view for a better understanding of the invention. A lower, downstream guide element 25 can be seen, which is either formed in one piece with the valve needle 4 or is securely and firmly attached to its shaft. The precise guidance of the valve needle 4 in the valve body 21 during its axial movement takes place via a circumferential guide surface 26, which is precisely machined for jam-free guidance. At least one flow opening 27 is provided in the guide element 25; normally between three and ten flow openings 27 are formed.

Die Führungen der Ventilnadel 4 sind aufgrund ihrer essenziellen Zentrierfunktion des Dichtsitzes 5 als auch zur Vermeidung von Lagerverkippungen mit entsprechender Verschleißneigung grundsätzlich mit sehr kleinen Führungsspielen auszulegen. Für eine gute Zentrierung der Ventilnadel 4 und eine möglichst große Anlagefläche zur Reduzierung des Verschleißes ist die Führungsfläche 26 üblicherweise umlaufend zu gestalten.The guides of the valve needle 4 are generally designed with very small guide clearances due to their essential centering function of the sealing seat 5 and to avoid bearing tilting with the corresponding tendency to wear. To ensure good centering of the valve needle 4 and the largest possible contact surface to reduce wear, the guide surface 26 is usually designed to be circumferential.

Die 3 zeigt eine schematische Schnittansicht eines Führungselements 25 der Ventilnadel 4 in einer vergrößerten und zur besseren Verdeutlichung nicht maßstäblichen Darstellung in einer verkippten Stellung des Führungselements 25 nach dem Stand der Technik, die den zuvor beschriebenen Sachverhalt visuell veranschaulichen soll.The 3 shows a schematic sectional view of a guide element 25 of the valve needle 4 in an enlarged and, for better clarity, not to scale representation in a tilted position of the guide element 25 according to the prior art, which is intended to visually illustrate the previously described situation.

Die Folge können mechanische Klemmer durch Verkanten und/oder adhäsive und abrasive Verschleißerscheinungsformen bis zur Fresserneigung sein. 4 als vergrößerter Ausschnitt IV aus 3 soll dieses Phänomen in deutlich übertriebener und nicht maßstäblicher Darstellungsweise verdeutlichen.The result can be mechanical jamming due to tilting and/or adhesive and abrasive wear phenomena up to a tendency to seize. 4 as enlarged section IV from 3 is intended to illustrate this phenomenon in a clearly exaggerated and not to scale manner.

Nachteilig bei einer derartigen Gestaltung der Nadelführung kann auch sein, dass durch die umlaufend geschlossene Führungsfläche 26 Partikel im gasförmigen Brennstoff, die von stromaufwärts im Gasinjektor 1 hin zum Führungsbereich gelangen, in den engen Führungsspalt gedrückt werden und eingeklemmt werden. Insbesondere bei trocken laufenden Führungen ist dies besonders kritisch.A disadvantage of such a design of the needle guide can also be that the circumferentially closed guide surface 26 forces particles in the gaseous fuel that reach the guide area from upstream in the gas injector 1 into the narrow guide gap and become trapped. This is particularly critical in the case of dry-running guides.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, ein geometrisches Design zu finden, welches die lokale Kontaktsituation bezüglich Reibung und Verschleiß optimiert. Erfindungsgemäß ist deshalb in vorteilhafter Weise an dem wenigstens einem Führungselement 25 zu seinen beiden axialen Endbereichen hin jeweils ein balliger Kontaktbereich 30 in der Außenkontur ausgeformt.The object of the invention is to find a geometric design which optimizes the local contact situation with regard to friction and wear. According to the invention, a spherical contact region 30 is therefore advantageously formed in the outer contour of at least one guide element 25 towards its two axial end regions.

5 zeigt eine schematische Schnittansicht eines Führungselements 25 der Ventilnadel 4 in einer vergrößerten und zur besseren Verdeutlichung nicht maßstäblichen Darstellung in einer verkippten Stellung des Führungselements 25 nach der Erfindung mit zwei Ausführungsbeispielen. 5 shows a schematic sectional view of a guide element 25 of the valve needle 4 in an enlarged and, for better clarity, not to scale representation in a tilted position of the guide element 25 according to the invention with two embodiments.

Das Besondere der Konturgebung der Mantelseite und damit der Führungsfläche 26 des Führungselements 25 besteht darin, dass im Bereich der Kontaktbereiche 30 zum Ventilkörper 21 lokal stetige Übergangsformen ausgebildet sind. Dies wird durch eine ballige, dem Ventilkörper 21 zugewandte Kontur an den beiden Endbereichen des Führungselements 25 erreicht. Auf diese Weise liegt eine „Doppelballigkeit“ an der Außenkontur des Führungselements 25 vor, wobei der jeweilige Radius mit idealerweise > R20 relativ groß gewählt ist. Anstelle einer einen konstanten Radius aufweisenden Kontur kann als Geometrie auch ein beliebiger stetiger Kurvenzug mit einer im Schnitt konvexen Auswölbung gewählt werden, bei dem genauso unstetige Übergänge vermieden sind. Wie der 5 zu entnehmen ist, handelt es sich bei den beiden balligen Endbereichen um ringförmig umlaufende aufgebauchte Kontaktbereiche 30, zwischen denen in axialer Richtung gesehen eine durchmesserkleinere Senke 31 liegt. Diese Senke 31 kann ein zylindrisch verlaufender Abschnitt des Führungselements 25 sein. Alternativ kann die Senke 31 auch verrundet ausgeführt sein. Die beiden balligen Endbereiche besitzen dabei in ihren unmittelbaren Kontaktbereichen 30 einen größeren Außendurchmesser als die Außendurchmesser an den jeweiligen beiden axialen Stirnseiten des Führungselements 25. Idealerweise besitzen die beiden balligen Kontaktbereiche 30 des Führungselements 25 einen identischen maximalen Außendurchmesser.The special feature of the contouring of the shell side and thus of the guide surface 26 of the guide element 25 is that locally continuous transition shapes are formed in the area of the contact areas 30 to the valve body 21. This is achieved by a spherical contour facing the valve body 21 on the two end areas of the guide element 25. In this way, a "double crown" is present on the outer contour of the guide element 25, with the respective radius being selected to be relatively large, ideally > R20. Instead of a contour with a constant radius, any continuous curve with a convex curvature in section can also be selected as the geometry, in which discontinuous transitions are also avoided. As the 5 As can be seen, the two spherical end areas are ring-shaped, bulging contact areas 30, between which, viewed in the axial direction, there is a smaller-diameter depression 31. This depression 31 can be a cylindrical section of the guide element 25. Alternatively, the depression 31 can also be rounded. The two spherical end areas have a larger outer diameter in their immediate contact areas 30 than the outer diameters on the two respective axial end faces of the guide element 25. Ideally, the two spherical contact areas 30 of the guide element 25 have an identical maximum outer diameter.

Optional kann zwischen den balligen Kontaktbereichen 30 des Führungselementes 25 auch ein zylindrischer Abschnitt mit dem gleichen Außendurchmesser der Kontaktbereiche 30 ausgebildet sein. Diese zweite erfinderische Ausführungsform ist mit der Strichlinie 32 in 5 angedeutet. Die „Doppelballigkeit“ ist hier als solche wegen der „ausgefüllten“ Senke 31 weniger erkennbar gegeben; aber auch hier besitzen die beiden für sich balligen Endbereiche in ihren unmittelbaren Kontaktbereichen 30 einen größeren Außendurchmesser als die Außendurchmesser an den jeweiligen beiden axialen Stirnseiten des Führungselements 25.Optionally, a cylindrical section with the same outer diameter of the contact areas 30 can also be formed between the spherical contact areas 30 of the guide element 25. This second inventive embodiment is indicated by the dashed line 32 in 5 indicated. The "double crowning" is less recognizable here as such because of the "filled" depression 31; but here too, the two individually crowned end areas in their immediate contact areas 30 have a larger outer diameter than the outer diameters on the two respective axial end faces of the guide element 25.

Bei entsprechender Verkippung durch äußere Momente oder fertigungstechnisch gegebene Rundlaufabweichungen der Ventilnadel- und/oder Ventilkörperführungsbereiche werden somit die lokalen Verformungen bzw. Pressungen und damit Verschleiße reduziert.In the event of tilting due to external moments or concentricity deviations in the valve needle and/or valve body guide areas caused by manufacturing processes, local deformations or pressures and thus wear are reduced.

In der 6, die einen vergrößerten Ausschnitt VI aus 5 darstellt, ist diese vorteilhafte Auslegung nochmals eindrücklich dargestellt.In the 6 , which shows an enlarged section VI of 5 This advantageous design is once again impressively demonstrated.

Zu allen beschriebenen Ausführungsbeispielen sei angemerkt, dass beliebige Kombinationen der in den Ausführungsbeispielen dargestellten Merkmale möglich sind.For all described embodiments, it should be noted that any combination of the features shown in the embodiments is possible.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102020201973 A1 [0003]

Claims

Gas injector for blowing in a gaseous medium, in particular hydrogen, comprising: - an actuatable closing element (6) which opens and closes a through-opening (20) on a sealing seat (5) of a valve body (21), wherein the closing element (6) is designed as part of a valve needle (4), - at least one guide element (25) for guiding the valve needle (4) in a valve housing (21) during its axial movement along an axial direction XX, characterized in that a spherical contact region (30) is formed in the outer contour of the at least one guide element (25) towards its two axial end regions.

Gas injector according to Claim 1 , characterized in that the spherical contact areas (30) of the guide element (25) are curved with a constant radius.

Gas injector according to Claim 2 , characterized in that the respective radius for the contact areas (30) is selected to be > R20.

Gas injector according to Claim 1 , characterized in that the spherical contact regions (30) of the guide element (25) are formed by a contour which is based on any continuous curve in order to achieve a convex curvature without discontinuous transitions.

Gas injector according to one of the preceding claims, characterized in that the spherical contact regions (30) of the guide element (25) extend in a ring shape.

Gas injector according to Claim 5 , characterized in that between the end regions with the annularly circumferential spherical contact regions (30) of the guide element (25) there is a depression (31) of smaller diameter when viewed in the axial direction.

Gas injector according to Claim 6 , characterized in that the two spherical contact areas (30) of the guide element (25) have an identical maximum outer diameter.

Gas injector according to Claim 6 or 7 , characterized in that the smaller diameter depression (31) is a cylindrically extending section of the guide element (25).

Gas injector according to Claim 5 , characterized in that a cylindrical section with the same outer diameter of the contact regions (30) is formed between the spherical contact regions (30) of the guide element (25).

Gas injector according to one of the preceding claims, characterized in that the two spherical end regions in their immediate contact regions (30) have a larger outer diameter than the outer diameters at the respective two axial end faces of the guide element (25).

Gas injector according to one of the preceding claims, characterized in that the closing element (6) is an outward-opening closing element (6).