-
Stand der
Technik
-
Die Erfindung geht von einem Ventil
zum Steuern eines Fluidstroms gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches
1 näher
definierten Art aus.
-
Ein derartiges Ventil ist aus der
Praxis bekannt und dient beispielsweise als Benzin-Einspritzventil einer
Brennkraftmaschine.
-
Das bekannte Ventil umfaßt einen
Ventilkörper,
in dem eine Längsbohrung
ausgebildet ist, in der ein Ventilsteuerkolben axial verschieblich
geführt
ist. An der Stirnseite des Ventilsteuerkolbens ist ein Ventilschließglied angeordnet,
das aus einem kugelförmigen
Gebilde besteht und mit einem als Kegelsitz ausgebildeten Ventilsitz
zusammenwirkt. Bei einem Öffnen
des Ventilschließglieds
strömt
Kraftstoff aus einem den Ventilsteuerkolben radial begrenzenden Fluidraum über eine
oder mehrere Abströmbohrungen
ab, so daß der
Kraftstoff in einen Verbrennungsraum der Brennkraftmaschine gespritzt
werden kann.
-
Aus Verschleißgründen ist ein derartiges Ventil
nur bedingt zum Einspritzen von Gas in ein Saugrohr bei einer gasbetriebenen
Brennkraftmaschine geeignet.
-
Vorteile der
Erfindung
-
Das erfindungsgemäße Ventil zum Steuern eines
Fluidstroms mit den Merkmalen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches
1, bei welchem Ventil der Ventilsteuerkolben mit einem Verschleißschutz
ausgebildet ist, bietet die Möglichkeit,
das einleitend beschriebene, bekannte Benzin-Einspritzventil auch
zur dauerlaufbeständigen
Dosierung von Gas einzusetzen, das zum Betrieb von Verbrennungsmotoren
genutzt wird und in trockener Form, d h. im wesentlichen ölfrei vorliegt.
Das Gas wird hierbei mittels des Ventils beispielsweise in ein Saugrohr
des Verbrennungsmotors eingefördert.
Das Ventil nach der Erfindung stellt also eine einfache Modifikation
eines Benzin-Einspritzventils
der einleitend beschriebenen An dar.
-
Die Modifikation besteht bei einer
bevorzugten Ausführungsform
des Ventils nach der Erfindung darin, daß der Ventilsteuerkolben zum
Verschleißschutz,
insbesondere zur Verringerung des Reibverschleißes, wenigstens bereichsweise
mit einer Beschichtung versehen ist. Eine derartige Beschichtung,
die bei einer Betätigung
des Ventilsteuerkolbens die Reibung gegenüber der angrenzenden Wandung
des Ventilkörpers
und somit den Verschleiß verringert
und die Lebensdauer des Ventils erhöht, kann aus einem Gleitlack,
insbesondere einem Gleitlack auf Teflonbasis bzw. mit eingebetteten Teflonpartikeln,
oder einer gegebenenfalls metallhaltigen Kohlenstoffschicht gebildet
sein. Die Beschichtung kann auch aus chemischem Nickel mit eingebetteten
Teflonpartikeln oder einer Schicht mit eingebetteten, ölgefüllten Mikrokapseln
bestehen.
-
Zusätzlich kann auch die dem Ventilsteuerkolben
zugewandte Wandung des Ventilkörpers
mit einer entsprechenden Beschichtung versehen sein.
-
Zur Verringerung des Verschleißes im Bereich
des Ventilsitzes und zur Erhöhung
der Dichtigkeit des Ventils umfaßt der Verschleißschutz
zusätzlich
oder auch nur alternativ eine Kunststoffdichtung, die im Bereich
des Ventilsitzes angeordnet ist. Durch die Dichtungspaarung Kunststoff/Metall
bzw. Stahl besteht ein geringer Verschleiß im Bereich des Dichtsitzes.
Insbesondere wird durch eine derartige Dichtungspaarung wirkungsvoll
verhindert, daß es
bei häufiger
Betätigung
des Ventlilschließglieds
zu einer Hubveränderung
kommt, wie es bei bisherigen Metall/Metall-Dichtungs-paarungen der
Fall war.
-
Die beispielsweise aus einem Elastomer
gebildete Kunststoffdichtung kann in einer Ringnut des kugelförmigen Ventilschließglieds
eingebettet sein und wirkt in diesem Fall bevorzugt mit einem als
Kegelsitz ausgebildeten Ventilsitz zusammen.
-
Die Kunststoffdichtung, die an dem
Ventilschließglied
selbst oder auch an dem Ventilsitz angeordnet sein kann, kann zur
Dichtigkeitserhöhung aber
auch bei einem als Flachsitz ausgebildeten Ventilsitz eingesetzt
werden. In diesem Falle ist das im wesentlichen kugelförmige Ventilschließglied an
der dem Flachsitz zugewandten Seite abgeflacht, wobei die Dichtung
an der so ausgebildeten Fläche
vorzugsweise angespritzt ist. Die Dichtung kann aber auch an dem
Ventilsitz angespritzt sein.
-
Weitere Vorteile und vorteilhafte
Ausgestaltungen des Gegenstandes nach der Erfindung sind der Beschreibung,
der Zeichnung und den Patentansprüchen entnehmbar.
-
Zeichnung
-
Drei Ausführungsbeispiele des Ventils
nach der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch vereinfacht
dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es
zeigen
-
1 eine
stark schematisierte Teilansicht eines Ventils nach der Erfindung
im Längsschnitt;
-
2 eine
alternative Ausführungsform
eines Ventils nach der Erfindung in einer 1 entsprechenden Darstellung; und
-
3 eine
weitere Ausführungsform
eines Ventils nach der Erfindung, das einen Kegelsitz aufweist.
-
Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
-
In 1 ist
ein Ventil 10 zum Steuern eines Gasstroms gezeigt, das
bei einem gasbetriebenen Verbrennungsmotor als Einspritzventil zur
Förderung von
Gas in ein Saugrohr des Verbrennungsmotors einsetzbar ist.
-
Das Ventil 10 umfaßt einen
Ventilkörper 12, in
dem eine Längsbohrung 14 ausgebildet
ist. In der Längsbohrung 14 ist
ein Ventilsteuerkolben 18 axial verschieblich geführt, der
rohrförmig
ausgebildet ist und mit hier nur prinzipmäßig angedeuteten Radialbohrungen 19 versehen
ist, die eine Verbindung zwischen einem Innenraum 21 des
Ventilsteuerkolbens 18 und einem den Ventilsteuerkolben 18 umschließenden und
von dem Ventilkörper 12 begrenzten Gasraum 22 herstellt.
-
Der Ventilsteuerkolben 18 weist
an seiner freien Stirnseite ein im wesentlichen kugelförmiges Ventilschließglied 24 auf,
das mit einer Ventilplatte 26 zusammenwirkt, an der ein
als Flachsitz ausgebildeter Ventilsitz 28 sowie eine Abströmbohrung 30 ausgebildet
ist.
-
Das im wesentlichen kugelförmige Ventilschließglied 24 ist
an seiner der Ventilplatte 26 zugewandten Seite mit einer
plangeschliffenen Abflachung 32 versehen, an welche eine
aus einem Elastomer oder einem anderen geeigneten Kunststoff bestehende
Ringdichtung 34 angespritzt ist, die bei geschlossenem
Ventilschließglied 24 an
dem Ventilsitz 28 anliegt und zum Verschleißschutz
des Ventilsitzes 28 sowie zur Erhöhung der Dichtigkeit dient.
-
Des weiteren ist der Ventilsteuerkolben 18 mit
einem Gleitlack beschichtet, der Teflonpartikel aufweist.
-
In 2 ist
eine alternative Ausführungsform eines
Ventils 40 zum Steuern eines Gasstroms dargestellt. Das
Ventil 40 unterscheidet sich von demjenigen nach 1 dadurch, daß es im
Bereich des Ventilsitzes 28 eine aus einem Elastomer bestehende
Ringdichtung 42 aufweist, die nicht an der Abflachung 32 des
Ventilschließglieds 24 sondern
an der dem Ventilschließglied 24 zugewandten
Seite der Ventilplatte 26 angespritzt ist und so als Auflage
für das
Ventilschließglied 24 dient
bzw. den Ventilsitz bildet.
-
Im übrigen entspricht der Aufbau
des Ventils 40 im wesentlichen demjenigen des Ventils nach 1.
-
Bei den Ausführungen nach 1 und 2 ist das
Ventilschließglied 24 jeweils
teilkugelförmig. Denkbar
ist es hier auch, ein kegelförmiges
Ventilschließglied
zu verwenden.
-
In 3 ist
ein weiteres Ausführungsbeispiel eines
erfindungsgemäßen Ventils
50 zum Steuern eines Gasstroms dargestellt. Das Ventil 50 unterscheidet
sich von demjenigen nach 1 dadurch,
daß es mit
einem Ventilsitz 52 ausgebildet ist, der einen Kegelsitz
darstellt.
-
Der Kegelsitz 52 ist von
einem ringförmigen Bauteil 54 gebildet,
das ein konische Bohrung 56 aufweist, die sich in Richtung
der Ventilplatte 26 verjüngt, und das mit der Ventilplatte 26 beispielsweise über ein
Schweißverbindung
fest verbunden ist.
-
Zur Erhöhung der Dichtigkeit und zum
Verschleißschutz
an dem Ventilsitz 52 weist das im wesentlichen kugelförmige Ventilschließglied eine
eingedrehte oder eingeschliffene Ringnut 58 auf, in die eine
aus einem Elastomer oder einem anderen geeigneten Kunst stoff bestehende
Ringdichtung 60 eingebettet ist, die mit dem Ventilsitz 52 zusammenwirkt.
-
Ansonsten entspricht der Aufbau des
Ventils 50 im wesentlichen demjenigen des Ventils nach 1.