DE4035317C1 - Spray injection needle valve - has needle fixed in nozzle with edge formed by flats - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Spritzventil mit einer im Düsenkör­ per längsverschiebbar geführten Ventilnadel nach den im Ober­ begriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Zur Zerstäubung von Flüssigkeiten sind Spritzventile bekannt, die Flüssigkeiten mit hoher Geschwindigkeit in einen dünnen Film mit divergierenden Rändern verformen. Der Film wird mit zunehmender Reichweite schließlich so dünn, daß er sich in kleine Tröpfchen auflöst. Der dünne Film wird auf unterschied­ liche Weise erzeugt.

Aus der DE 31 51 020 A1 ist ein Spritzventil bekannt, bei dem in eine Führungsbohrung des Düsenkörpers ein zylindrischer Einsatz mit in Achsrichtung verlaufenden Nuten gepreßt ist. Der Einsatz hat einen dem Ventilsitz abgewandten Abschnitt mit größerem Durchmesser als die Führungsbohrung, durch den der Einspritzstrahl zu einem großen filmartigen Fächer bzw. flachen Schirm geformt wird.

Ferner ist ein Spritzventil an einer Spritzpistole gemäß der US-PS 30 49 303 bekannt, bei dem ein in einer Führungsbohrung eingesetzter Spitzenkörper in seinem dem Düsenauslaß abge­ wandten Bereich mit Drallkanälen versehen ist, durch die sich infolge der Drallwirkung ein gefächerter, jedoch hohler Strahl ergibt.

Aus der DE 35 06 729 A1 ist ein als Kraftstoffeinspritzdüse für luftverdichtende Brennkraftmaschinen ausgebildetes Spritzventil mit einer eine Nadelspitze aufweisenden Ventilnadel bekannt, deren kegelförmige Sitzfläche mit dem Ventilsitz beim Öff­ nungshub der Düsennadel einen kegelförmigen Ringspalt für den Durchtritt des Kraftstoffstrahles begrenzt, der durch die An­ ordnung von stromauf des Ventilsitzes verlaufenden Drallkanälen in Form eines filmartigen hohlen Spritzstrahles aus der Ein­ spritzdüse austritt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, an einem Spritzventil mit einer eine Nadelspitze aufweisenden Ventilnadel Maßnahmen mit fertigungstechnisch geringem Aufwand zu treffen, durch die eine weitere Verbesserung der Zerstäubungsqualität möglich ist.

Zur Lösung der Aufgabe dienen die im Kennzeichen des Patentan­ spruchs 1 angegebenen Merkmale.

Durch die besondere Ausbildung der Nadelspitze der Ventilnadel sowie durch den entsprechend angepaßten Ventilsitz im Düsen­ körper als Gegenstück zur Nadelspitze ist es möglich, Flüssig­ keitsströme von beidseitig an der Kante liegenden Anflächungen umzulenken und an der Kante so zusammenzuführen, daß ein dünner Flüssigkeitsfilm erzeugt wird, der mit zunehmender Entfernung von der Düsenöffnung immer dünner wird und sich schließlich in feinste Tröpfchen auflöst.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.

Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in perspektiver Ansicht und teilweise in Schnittdarstellung das Spritzventil mit fächer­ artig austretenden Flüssigkeitsfilmen,

Fig. 2-5 im Querschnitt die Nadelspitze des Spritzventiles in verschiedener Ausgestaltung

Fig. 6 die Ventilnadel mit Rillen in der Nadelspitze.

In Fig. 1 ist der düsenaustrittsseitige Teil eines Spritzventiles 1 gezeigt, der vorzugsweise als Kraftstoffein­ spritzdüse im Saugrohr von gemischverdichtenden Brennkraftma­ schinen mit Vierventiltechnik geeignet ist. Das Spritzventil besteht aus einem Düsenkörper 2 und einer darin längsver­ schiebbar geführten und drehfesten Ventilnadel 3 mit einer Na­ delspitze 4, deren Ventilsitzfläche durch vier Anflächungen 5, 6, 7, 8 gebildet ist, die von vier Kanten 9, 10, 11, 12 begrenzt sind, welche sich über die gesamte Länge der Nadelspitze 4 er­ strecken.

Der Düsenkörper 2 ist düsenaustrittsseitig durch eine Platte 13 abgeschlossen, die in ihrem zentralen Bereich ein formgleiches Gegenstück zur Nadelspitze 4 bildet. Das formgleiche Gegenstück der Nadelspitze 4 wird auf einfache Weise durch Prägen herge­ stellt, d. h. die aus weichem Material bestehende ebene Platte 13 wird im zentralen Bereich durch die als Prägestempel wir­ kende Nadelspitze 4 nach außen verformt und nimmt die Gestalt der mit Anflächungen und Kanten versehenen Nadelspitze 4 an. Die sich bei der Verformung ergebende Spitze an der Platte 13 wird auf ein definiertes Maß abgeschliffen, so daß z. B. eine quadratische oder rechteckige Düsenöffnung 14 in der Platte 13 entsteht. Die eingedrückte Platte 13 bildet somit einen der Sitzfläche der Nadelspitze 4 angepaßten Ventilsitz 15.

Gegebenenfalls kann auch durch Senkerodieren die Form des Spritzventilendes erreicht werden.

Die unter Druck stehende Flüssigkeit durchströmt zunächst den durch den Düsenkörper 2 und die Ventilnadel 3 begrenzten Ring­ raum 16 in Richtung Nadelspitze 4. Bei von ihrem Ventilsitz 15 abgehobener Ventilnadel 3 zwängt sich die Flüssigkeit in den Spalt und fließt dort an den Anflächungen der Nadelspitze 4 entlang. Die Kanten bewirken ein Gegeneinanderleiten der Flüs­ sigkeitsströme, die sich von der Düsenöffnung 14 an zu einem Fächer mit den Schenkeln 17 als dünnen Flüssigkeitsfilm umlen­ ken. Die Außenkanten 18 der Schenkel 17 entfernen sich von der verlängerten Längsachse a des Einspritzventiles 1 mit der Fol­ ge, daß der Flüssigkeitsfilm mit zunehmender Entfernung von der Düsenöffnung 14 immer dünner wird und sich schließlich in feinste Tröpfchen auflöst. Es bildet sich eine geschlossene Tröpfchenwolke ohne mittig verlaufenden Hohlraum.

Die folgenden verschiedenartigen Ausführungsformen der Nadel­ spitze in den Fig. 2 bis 5 werden jeweils im Querschnitt ge­ zeigt und beschrieben.

Die Ausführung der Nadelspitze 4 nach Fig. 2 ist lediglich mit einer durch zwei Anflächungen 5 und 7 gebildeten Kante 9 ver­ sehen, während das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 zwei dia­ metral gegenüberliegende Kanten 9, 11 mit jeweils beidseitig benachbarten Anflächungen 5, 8, 6, 7 aufweist. Die von den Kanten 9, 11 ausgehenden Anflächungen 5 laufen in die Grundform der als Kegel ausgebildeten Nadelspitze 4 über.

Fig. 4 zeigt eine dreieckige Ausführungsform der Nadelspitze 4 mit drei ebenen Anflächungen 5, 6, 7 und somit drei gerade ver­ laufenden Kanten 9, 10, 11.

In Fig. 5 ist eine vierseitige Nadelspitze 4 gezeigt, die vier Kanten 9, 10, 11, 12 und vier Anflächungen 5, 6, 7, 8 hat, von denen die benachbarten Anflächungen 5, 6 konvex und die benachbarten Anflächungen 7, 8 konkav ausgebildet sind.

Fig. 6 zeigt eine Ventilnadel 3 mit einer Nadelspitze 4, deren eben verlaufenden vier Anflächungen 9, 10, 11, 12 parallel zuein­ ander liegende Rillen 19 aufweisen, von denen sich jeweils be­ nachbarte Rillen verschiedener Anflächungen in der jeweiligen Kante schneiden. Die Rillen 19 lenken die Strömung besser auf die Kanten und erhöhen dort zusätzlich die Geschwindigkeit der Flüssigkeit.

Claims (8)

1. Spritzventil mit einer im Düsenkörper längsverschiebbar geführten Ventilnadel, die entgegen der Strömungsrichtung mit ihrer eine Sitzfläche bildenden Nadelspitze von einem entspre­ chend ausgebildeten Ventilsitz im Düsenkörper abhebt und einen ringförmigen Durchtrittsquerschnitt für den durch eine zentrale Düsenöffnung austretenden Spritzstrahl bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die im Düsenkörper (2) drehfest angeordnete Ventilnadel (3) mit mindestens einer durch Anflächungen (5; 6; 7; 8) an der Na­ delspitze (4) gebildeten und an dieser auslaufenden Kante (9; 10; 11; 12) versehen und der Ventilsitz (15) im Düsenkörper (2) als ein gegenüber der Nadelspitze (4) formgleiches und bei Schließlage der Ventilnadel (3) dichtendes Gegenstück ausge­ bildet ist.

2. Spritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kante (9; 10; 11; 12) sich mindestens über die gesamte Länge der Nadelspitze (4) erstreckt.

3. Spritzventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kante (9; 10; 11; 12) in einer durch die Längsachse (a) der Ventilnadel (3) verlaufenden Ebene liegt.

4. Spritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenkörper (2) durch eine scheibenförmige Platte (13) abgeschlossen ist, in der der Ventilsitz (15) durch Eindrücken der Nadelspitze (4) in die aus weichem Material bestehende Platte und die Düsenöffnung (14) durch Abschleifen eines von der Platte (13) abstehenden Eindrückabschnittes ausgebildet ist.

5. Spritzventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nadelspitze (4) zwei diametral gegenüberliegende Kanten (9,11) aufweist, die durch jeder Kante zugeordnete zwei ebene Anflächungen (5, 8; 6, 7) gebildet sind.

6. Spritzventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nadelspitze (4) mit in Umfangsrichtung drei gleichmäßig verteilten Kanten (9, 10, 11) und drei ebenen Anflächungen (5, 6, 7) versehen ist.

7. Spritzventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nadelspitze (4) vier Kanten (9, 10, 11, 12) aufweist, wo­ bei zwei benachbarte Anflächungen (7, 8) - im Querschnitt gesehen - konkave und diesen gegenüberliegende Anflächungen (5, 6) konvexe Krümmungen haben.

8. Spritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anflächungen (5 bis 8) mit parallel zueinander liegen­ den Rillen (19) versehen sind, die vom Schaft der Ventilnadel (3) ausgehend in jeweilige Kanten (9, 10, 11, 12) auslaufen.