DE60301311T2

DE60301311T2 - Druckregelventil mit mehrfachem strömungsdiffusoren

Info

Publication number: DE60301311T2
Application number: DE2003601311
Authority: DE
Inventors: Jason T. Kilgore; Markus Kopetzky; James WYNN, JR.
Original assignee: Siemens VDO Automotive Corp
Current assignee: Continental Automotive Systems Inc
Priority date: 2002-06-06
Filing date: 2003-06-05
Publication date: 2006-03-09
Anticipated expiration: 2023-06-06
Also published as: US6945265B2; EP1412635B1; US20040069349A1; WO2003104642A1; EP1412635A1; DE60301311D1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Druckregler für Kraftstoffanlagen von Kraftfahrzeugen und spezieller einen Durchfluss-Druckregler mit einem Diffusor (Zerstäuber) zur Reduzierung des Strömungsgeräusches, wie er z. B. in EP 1106821 A offenbart wurde.
Hintergrund der Erfindung
In den meisten modernen Kraftstoffanlagen von Kraftfahrzeugen werden Kraftstoffeinspritzventile verwendet, um die Motorzylinder mit Kraftstoff für die Verbrennung zu versorgen. Die Kraftstoffeinspritzventile sind an einer Kraftstoff-Verteilerleitung angebracht, der mittels einer Pumpe Kraftstoff zugeführt wird. Der Druck, mit welchem der Kraftstoff der Kraftstoff-Verteilerleitung zugeführt wird, muss gesteuert werden, um die einwandfreie Funktion der Kraftstoffeinspritzventile sicherzustellen. Der Druck wird unter Verwendung von Druckreglern gesteuert, welche den Druck des Kraftstoffs in der Anlage in allen Drehzahlbereichen des Motors steuern.
Die Kraftstoffdurchflussgeschwindigkeit durch bekannte Druckregler ist bei hoher Motordrehzahl gewöhnlich niedrig, da große Mengen an Kraftstoff im Verbrennungsprozess verbraucht werden. Bei niedrigen Motordrehzahlen wird weniger Kraftstoff bei der Verbrennung verbraucht, und die Durchflussgeschwindigkeiten durch die Druckregler sind hoch. Diese hohen Kraftstoffdurchflussgeschwindigkeiten können unannehmbar hohe Geräusch- und Druckpegel erzeugen.
Ein bekannter Druckregler umfasst eine Trennwand, die einen Sitz, eine Membran und ein Halteelement aufweist. Die Trennwand trennt ein Gehäuse in eine erste Kammer und eine zweite Kammer. Der Sitz definiert einen Durchlass, der sich entlang einer Längsachse des Gehäuses zwischen der ersten und der zweiten Kammer erstreckt. Der Sitz umfasst einen ersten Teil in der Nähe der ersten Kammer mit einer ersten Querschnittsfläche und einen zweiten Teil in der Nähe der zweiten Kammer mit einer zweiten Querschnittsfläche. Die erste Querschnittsfläche ist größer als die zweite Querschnittsfläche. Die Membran erstreckt sich zwischen dem Gehäuse und dem Sitz. Das Halteelement enthält eine Vielzahl von Öffnungen, die eine entlang der Längsachse gerichtete Strömungsachse aufweisen. Die Öffnungen zerstäuben der Kraftstoffstrom und verringern das Betriebsgeräusch des Reglers.
Es kann davon ausgegangen werden, dass Bedarf an einem Druckregler besteht, welcher das mit der Strömung verbundene Geräusch bei hohen Kraftstoffdurchflussgeschwindigkeiten stärker verringert als der bekannte Druckregler, dabei aber trotzdem noch kostengünstig hergestellt werden kann.
Zusammenfassung der Erfindung
Durch die bevorzugte Ausführungsform wird ein Durchfluss-Druckregler mit wenigstens einem von mehreren Strömungs-Diffusoren bereitgestellt. Der Durchfluss-Druckregler umfasst ein Gehäuse, das einen Einlass und einen Auslass besitzt und das entlang einer Längsachse angeordnet ist, eine Trennwand, welche das Gehäuse in eine erste Kammer und eine zweite Kammer aufteilt, und ein Verschlusselement. Die Trennwand weist einen Sitz, eine Membran, ein Halteelement und einen Strömungs-Diffusor (Strömungs-Zerstäuber) auf. Der Sitz definiert einen Durchlass zwischen der ersten und der zweiten Kammer, und die Membran erstreckt sich zwischen dem Gehäuse und dem Sitz. Durch das Halteelement ist die Membran am Sitz befestigt; es weist einen Zwischenteil, einen Endteil und einen Basisteil auf. Der Zwischenteil erstreckt sich vom Basisteil aus entlang der Längsachse, und der Endteil erstreckt sich vom Zwischenteil aus. Der Endteil enthält wenigstens eine Öffnung mit einer Strömungsachse. Die Öffnung ermöglicht, dass der Durchlass und die zweite Kammer miteinander kommunizieren. Der Strömungs-Diffusor kann einen Durchlass mit einer in einer Richtung vom Einlass zum Auslass entlang der Längsachse zunehmenden Querschnittsfläche aufweisen. Der Strömungs-Diffusor kann eine schräg zur Längsachse ausgerichtete Strömungsachse der Öffnung enthalten. Der Strömungs-Diffusor kann einen Durchlass mit einer in einer Richtung vom Einlass zum Auslass entlang der Längsachse zunehmenden Querschnittsfläche aufweisen, und eine schräg zur Längsachse ausgerichtete Strömungsachse der Öffnung. Das Verschlusselement kann bezüglich des Sitzes entweder in einer ersten Konfiguration, welche im Wesentlichen einen Durchfluss von Flüssigkeit durch den Durchlass hindurch verhindert, oder in einer zweiten Konfiguration, welche einen Durchfluss von Flüssigkeit durch den Durchlass hindurch ermöglicht, angeordnet sein.
Durch die vorliegende Erfindung wird außerdem ein Verfahren zum Zerstäuben eines durch einen Druckregler fließenden Flüssigkeitsstroms bereitgestellt. Der Druckregler kann eine Trennwand umfassen, die einen Sitz, eine Membran und ein Halteelement aufweist. Das Halteelement kann eine Vielzahl von Öffnungen enthalten. Die Trennwand teilt ein Gehäuse in eine erste Kammer und eine zweite Kammer auf. Das Gehäuse hat eine Längsachse, und der Sitz definiert einen Durchlass, der sich entlang der Längsachse zwischen der ersten und der zweiten Kammer erstreckt. Der Sitz kann einen ersten Teil in der Nähe der ersten Kammer mit einer ersten Querschnittsfläche und einen zweiten Teil in der Nähe der zweiten Kammer mit einer zweiten Querschnittsfläche umfassen. Die Membran kann sich zwischen dem Gehäuse und dem Sitz erstrecken. Das Verfahren beinhaltet, dass die Flüssigkeit durch den Durchlass strömt, wobei die erste Querschnittsfläche kleiner als die zweite Querschnittsfläche ist. Das Verfahren beinhaltet ferner, dass die Flüssigkeit durch eine der Öffnungen entlang einer Achse strömt, die schräg zur Längsachse ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die beigefügte Zeichnung, welche mit in diese Anmeldung einbezogen ist und einen Bestandteil dieser Patentbeschreibung darstellt, zeigt die derzeit bevorzugte Ausführungsform der Erfindung und dient zusammen mit der weiter oben gegebenen allgemeinen Beschreibung und der weiter unten gegebenen ausführlichen Beschreibung dazu, die Merkmale der Erfindung zu erläutern.
1 zeigt einen Durchfluss-Druckregler gemäß einer bevorzugten Ausführungsform.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
1 zeigt einen Durchfluss-Druckregler 10 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform. Der Durchfluss-Druckregler 10 umfasst ein Gehäuse 20. Das Gehäuse 20 wird durch eine Trennwand 30 in eine erste Kammer 40 und eine zweite Kammer 50 aufgeteilt. Die Trennwand 30 weist einen Durchlass 60 auf, welcher die erste Kammer 40 mit der zweiten Kammer 50 verbindet. Ein Verschlusselement 70 ermöglicht oder verhindert den Durchfluss durch den Durchlass 60. Im Durchflussweg des Gehäuses 20 kann ein Filter 80 angeordnet sein. Das Gehäuse 20 weist einen Einlass 202 und einen Auslass 204 auf, die versetzt zueinander auf einer Längsachse A-A angeordnet sind. Das Gehäuse 20 kann einen ersten Gehäuseteil 206 und einen zweiten Gehäuseteil 208 umfassen, welche durch eine Quetschverbindung miteinander verbunden sind, so dass ein einheitliches Gehäuse 20 mit einem hohlen Innenraum 211 gebildet wird. Obwohl das einheitliche Gehäuse durch zwei miteinander verbundene Elemente gebildet wird, könnte das einheitliche Gehäuse selbstverständlich auch aus mehreren zusammengebauten Elementen gebildet sein, oder es könnte auch ein aus einem Stück bestehendes Element sein. Der Einlass 202 des Gehäuses 20 befindet sich im ersten Gehäuseteil 206, und der Auslass 204 des Gehäuses 20 befindet sich im zweiten Gehäuseteil 208. Beim Einlass 202 kann es sich um eine Vielzahl von Öffnungen 210 handeln, die sich im ersten Gehäuseteil 206 befinden. Der Auslass 204 kann ein Kanal 212 sein, der im zweiten Gehäuseteil 208 angeordnet ist.
Der erste Gehäuseteil 206 kann einen ersten Boden 214, eine erste Seitenwand 218, die sich vom ersten Boden 214 aus in einer ersten Richtung entlang der Längsachse A-A erstreckt, und einen ersten Flansch 220, der sich von der ersten Seitenwand 218 aus in einer im Wesentlichen quer zur Längsachse A-A verlaufenden Richtung erstreckt, umfassen. Der zweite Gehäuseteil 208 kann einen zweiten Boden 222, eine zweite Seitenwand 224, die sich vom zweiten Boden 222 aus in einer zweiten Richtung entlang der Längsachse A-A erstreckt, und einen zweiten Flansch 226, der sich von der zweiten Seitenwand 224 aus in einer im Wesentlichen quer zur Längsachse A-A verlaufenden Richtung erstreckt, umfassen. Die Trennwand 30, welche eine Membran 300 umfassen kann, ist zwischen dem ersten Flansch 220 und dem zweiten Flansch 226 befestigt, so dass sie die erste Kammer 40 und die zweite Kammer 50 voneinander trennt. Der erste Flansch 220 kann um den Umfangsrand des zweiten Flansches 226 herumgebogen sein, und er kann durch eine Quetschverbindung mit dem zweiten Flansch 226 verbunden sein, so dass das einheitliche Gehäuse 20 gebildet wird.
Ein erstes vorbelastendes Element 90, welches vorzugsweise eine Feder ist, befindet sich in der zweiten Kammer 50. Das erste vorbelastende Element 90 befindet sich mit einem Positionierelement 228 am Boden 222 des zweiten Gehäuseteils 208 im Eingriff und bewirkt eine Vorbelastung der Trennwand 30 in Richtung des Bodens 214 des ersten Gehäuseteils 206. Das erste vorbelastende Element 90 belastet die Trennwand 30 des Reglers 10 mit einer vorgegebenen Kraft, welche mit dem für den Regler 10 gewünschten Druck im Zusammenhang steht. Der Boden 222 des zweiten Gehäuseteils 208 weist einen mit einer Vertiefung versehenen Mittelteil auf, welcher zusätzlich zu dem Positionierelement 228 den Auslasskanal 212 zur Verfügung stellt. Das erste Ende der Feder 90 ist am Positionierelement 228 befestigt, während das zweite Ende der Feder 90 von einem Halteelement 302 gestützt werden kann, welches an einem Ventilsitz 304 befestigt ist, der in einer zentralen Öffnung 306 in der Membran 300 angebracht ist.
Der Durchfluss-Druckregler 10 kann einen Strömungs-Diffusor (Strömungs-Zerstäuber) umfassen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann der Strömungs-Diffusor der Ventilsitz 304 sein, der den Durchlass 60 auf eine solche Weise bildet, dass der Durchlass 60 eine in einer Richtung vom Einlass 202 zum Auslass 204 entlang der Längsachse A-A zunehmende Querschnittsfläche aufweist. Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform kann der Strömungs-Diffusor eine in dem Halteelement 302 ausgebildete Öffnung 326 mit einer Strömungsachse B sein, derart, dass die Strömungsachse B schräg zur Längsachse A-A ausgerichtet ist. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann der Strömungs-Diffusor der Ventilsitz 304 sein, der den Durchlass 60 auf eine solche Weise bildet, dass der Durchlass 60 eine in einer Richtung vom Einlass 202 zum Auslass 204 entlang der Längsachse A-A zunehmende Querschnittsfläche aufweist, und die in dem Halteelement 302 derart ausgebildete Öffnung 326 mit der Strömungsachse B, dass die Strömungsachse B schräg zur Längsachse A-A ausgerichtet ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Ventilsitz 304 mittels der Trennwand 300 im Gehäuse 20 aufgehängt und stellt den Durchlass 60 zur Verfügung, welche einen ersten Abschnitt 602 und einen zweiten Abschnitt 604 aufweist. Der Ventilsitz 304 weist einen ersten Sitzteil 304A und einen zweiten Sitzteil 304B auf, die entlang der Längsachse A-A angeordnet sind. Der erste Sitzteil 304A ist in der ersten Kammer 40 angeordnet und der zweite Sitzteil 304B ist in der zweiten Kammer 50 angeordnet. Der erste Abschnitt 602 des Durchlasses 60 erstreckt sich entlang der Längsachse A-A sowohl im ersten Teil 304A als auch im zweiten Teil 304B des Ventilsitzes 304. Der zweite Abschnitt 604, welcher sich ebenfalls entlang der Längsachse A-A erstreckt, befindet sich im zweiten Teil 304B des Ventilsitzes 304. Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann der Durchlass 60 weitere Abschnitte aufweisen, zum Beispiel einen Abschnitt 606.
Der Ventilsitz 304 weist vorzugsweise eine in der ersten Kammer 40 angeordnete erste Fläche 308, eine in der zweiten Kammer 50 angeordnete zweite Fläche 310 und eine sich zwischen der ersten Fläche 308 und der zweiten Fläche 310 erstreckende Seitenfläche 312 auf. Der erste Abschnitt 602 des Durchlasses 60 kommuniziert mit der ersten Fläche 308. Der zweite Abschnitt 604 des Durchlasses 60 kommuniziert mit dem ersten Abschnitt 602 und der zweiten Fläche 310. Der erste Abschnitt 602 hat eine erste Querschnittsfläche und der zweite Abschnitt 604 hat eine zweite Querschnittsfläche, welche größer als die erste Querschnittsfläche ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind der erste und der zweite Querschnitt kreisförmig, wobei der erste Querschnitt einen ersten Durchmesser von ungefähr 4,5 mm und der zweite Querschnitt einen zweiten Durchmesser von ungefähr 5,2 mm hat.
Die Seitenfläche 312 des Ventilsitzes 304 kann einen unterschnittenen Rand 314 aufweisen, welcher die Presspassungs-Verbindung zwischen dem Halteelement 302 und dem Ventilsitz 304 verbessern kann.
Es ist anzumerken, dass der Ventilsitz 304 einer bevorzugten Ausführungsform ein aus einem Stück bestehender Ventilsitz sein kann, oder dass es sich stattdessen auch um einzelne Bauteile handeln kann, welche zusammengebaut werden können.
An einem Ende des Durchlasses 60, das der zweiten Fläche 310 des Sitzes gegenüberliegt, befindet sich eine Anlagefläche 62, an welcher das Verschlusselement 70, bei dem es sich um eine Ventilbetätigungskugel 64 handeln kann, anliegt. Bei der Fertigung des Ventilsitzes 304 wird die Anlagefläche 62 einer solchen Oberflächenbehandlung unterzogen, dass eine glatte Dichtfläche für die Kugel 64 gewährleistet ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist das Halteelement 302 einen Zwischenteil 320 von der Form eines Zylinders auf, welcher sich entlang der Längsachse A-A erstreckt. Der Zwischenteil 320 könnte jedoch selbstverständlich auch andere in der Technik bekannte geometrische Formen aufweisen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist eine Innenfläche des Zwischenteils 320 eine Presspassung mit den Seitenflächen 312 des Sitzes 304 auf und kann sich mit dem unterschnittenen Rand 314 im Eingriff befinden.
Das Halteelement 302 weist außerdem einen Endteil 322 auf, welcher sich vom Zwischenteil 320 aus erstreckt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist der Endteil 322 eine konkave Oberfläche auf, die dem Sitz zugewandt ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform hat die konkave Oberfläche die Form eines Abschnitts einer Kugel. Der Endteil 322 könnte jedoch selbstverständlich eine Oberfläche mit einer beliebigen in der Technik bekannten geometrischen Form aufweisen, wie etwa eine konische Oberfläche, eine flache Oberfläche, eine rechteckige Oberfläche und/oder eine vielflächige Oberfläche. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Endteil 322 mit dem Zwischenteil 320 aus einem Stück hergestellt. Zum Beispiel können der Endteil 322 und der Zwischenteil 320 aus einem flachen Blech hergestellt sein, das in die erforderliche Form gepresst wurde. Selbstverständlich können der Endteil 322 und der Zwischenteil 320 auch separat hergestellt und anschließend verbunden werden. Der Zwischenteil 320 und der Endteil 322 bilden eine Kammer 330, die mit dem oben beschriebenen Durchlass 60 und der nachfolgend beschriebenen Vielzahl von Öffnungen 324, 326 kommuniziert.
Der Endteil 322 weist eine Vielzahl von Öffnungen 324, 326 auf. Die Vielzahl von Öffnungen 324, 326 kann im Endteil 322 ausgestanzt werden, während der Endteil 322 und der mit ihm aus einem Stück hergestellte Zwischenteil 320 sich im ebenen Zustand befinden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist wenigstens eine Öffnung 326 eine Strömungsachse B auf, die schräg zur Längsachse A-A ausgerichtet ist. Die Öffnung 324 kann eine mit der Längsachse A-A konzentrische Strömungsachse besitzen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist der Endteil 322 eine Vielzahl von Öffnungen 326 auf, deren jeweilige Strömungsachsen schräg zur Längsachse A-A ausgerichtet sind und die Längsachse A-A in einem gemeinsamen Punkt schneiden. Die Öffnungen 324, 326 ermöglichen, dass der Durchlass 60 und die zweite Kammer 50 miteinander kommunizieren.
Gemäß einer beispielhaften bevorzugten Ausführungsform mit sieben Öffnungen ist eine erste Öffnung 324 konzentrisch bezüglich der Längsachse A-A angeordnet. Die restlichen sechs Öffnungen 326 sind in einem kreisförmigen Muster um die Längsachse A-A herum angeordnet, so dass ihre jeweiligen Achsen schräg zur Längsachse A-A ausgerichtet sind. Gemäß einer am meisten bevorzugten Ausführungsform weist jede der Öffnungen 324, 326 einen Durchmesser von 1,59 ∀ 0,02 Millimetern auf, und die sechs Öffnungen 326 sind in gleichen Abständen, d. h. in Abständen von jeweils 60°, um die Längsachse A-A herum angeordnet. Außerdem beträgt ein bevorzugtes Verhältnis der Dicke des Endteils 322 in Längsrichtung zum Durchmesser der Öffnungen 324, 326 ungefähr 0,35.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist das Halteelement 302 außerdem einen Basisteil 332 auf, welcher sich vom Zwischenteil 320 aus in einer im Großen und Ganzen radial nach außen verlaufenden Richtung bezüglich der Längsachse A-A erstreckt. Der Basisteil 332 ist entlang der Längsachse A-A in einem Abstand vom Endteil 322 angeordnet und klemmt im Zusammenwirken mit dem ersten Sitzteil 304A die Membran 300 ein, wodurch er die Membran 300 am Ventilsitz 304 befestigt. Der Basisteil 332 dient außerdem dazu, das zweite Ende der Feder 90 abzustützen und bezüglich der Trennwand 30 zu positionieren. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird der Basisteil 332 im Wesentlichen bei demselben Pressvorgang und aus demselben Blech hergestellt wie der Zwischenteil 320 und der Endteil 322.
Die Geräusch- und Durchflusseigenschaften des Flüssigkeitsstroms durch den Druckregler 10 werden durch die schräge Ausrichtung der Öffnungen 326 verbessert. Das Vorsehen einer Sammelkammer 330 in dem Flüssigkeitsstrom zwischen dem Durchlass 60 und den Öffnungen 324, 326 verbessert ebenfalls die Geräusch- und Durchflusseigenschaften des Flüssigkeitsstroms durch den Druckregler 10. Außerdem bewirkt die Ausstattung des Durchlasses 60 mit Abschnitten, die zunehmende Querschnittsflächen aufweisen, wie etwa der erste Abschnitt 602 und der zweite Abschnitt 604, ebenfalls eine Verbesserung der Geräusch- und Durchflusseigenschaften des Flüssigkeitsstroms durch den Druckregler 10. Diese Merkmale können unabhängig voneinander oder miteinander kombiniert verwendet werden, um einen mehrfachen Strömungs-Diffusor bereitzustellen.
Ein Verfahren des Zusammenbaus des Druckreglers 10 besteht darin, das Verschlusselement 70 am ersten Gehäuseteil 206 zu befestigen, etwa durch Verkerben oder Herstellen einer Presspassung. Die Trennwand 30 wird montiert, indem der Ventilsitz 304 in der mittleren Öffnung 306 der Membran 300 positioniert wird und anschließend das Halteelement 302 durch Herstellen einer Presspassung am Sitz 304 angebracht wird, so dass die Seitenfläche 312 mit dem Zwischenteil 320 zum Eingriff gelangt und an diesem anliegt. Die montierte Trennwand 30 wird bezüglich der oberen Flanschseite 220 des ersten Gehäuseteils 206 positioniert. Die Vorspannfeder 90 wird in die erforderliche Position im Halteelement 302 gebracht, und anschließend wird der zweite Gehäuseteil 208 über der Feder 90 angebracht. Der Flansch 220 des ersten Gehäuseteils 206 wird nach unten gedrückt, um den zweiten Gehäuseteil 208 zu befestigen. Der erste und der zweite Gehäuseteil 206, 208 und die Membran 300 bilden die erste bzw. zweite Kammer 40, 50. Der Druck, unter dem der Kraftstoff gehalten wird, wird durch die Federkraft der Vorspannfeder 90 bestimmt.
Nachfolgend werden die Funktionsweise des Druckreglers und ein Verfahren zum Zerstäuben des Flüssigkeitsstroms durch den Druckregler beschrieben. Die Vorspannfeder 90 bewirkt über das Halteelement 302, dass die Trennwand 30 in Richtung des Bodens 214 des ersten Gehäuseteils 206 vorbelastet wird. Wenn die Kugel 64 an der Fläche 62 anliegt, befindet sich der Druckregler 10 in einer geschlossenen Stellung, und durch den Druckregler 10 kann keine Flüssigkeit strömen.
Durch die Öffnungen 210 strömt Flüssigkeit in den Druckregler 10 ein und übt Druck auf die Trennwand 30 aus. Wenn der Druck der Flüssigkeit größer als die von der Vorspannfeder 90 ausgeübte Kraft ist, bewegt sich die Membran 300 in einer axialen Richtung, und die Kugel 64 entfernt sich von der Anlagefläche 62 des Ventilsitz-Elements 304. Dies ist die geöffnete Stellung des Druckreglers 10. Nun kann Flüssigkeit durch den Regler 10 strömen. Aus der ersten Kammer 40 strömt die Flüssigkeit in den ersten Abschnitt 602 des Durchlasses 60 ein und strömt dann weiter in den zweiten Abschnitt 604, der eine größere Querschnittsfläche als der erste Abschnitt 602 aufweist, bevor sie in die Sammelkammer 330 einströmt. Aus der Sammelkammer 330 strömt die Flüssigkeit weiter durch die Öffnung 324 in Richtung der Längsachse A-A in die zweite Kammer 50, und die Flüssigkeit strömt durch die Öffnungen 326 hindurch in schräg zur Längsachse A-A verlaufenden Richtungen, bevor sie den Druckregler durch den Auslass 204 verlässt.
Wenn sich der Druck des einströmenden Kraftstoffs verringert, überwindet die Kraft der Vorspannfeder 90 den Kraftstoffdruck und bewegt das Ventilsitz-Element 304 wieder zurück in die Position, in der es an der Kugel 64 anliegt, wodurch der Durchlass 60 geschlossen wird und der Druckregler wieder in die geschlossene Stellung gebracht wird.
Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf gewisse bevorzugte Ausführungsformen offenbart wurde, können im Rahmen des in den beigefügten Ansprüchen definierten Schutzbereiches der Erfindung zahlreiche Modifikationen und Änderungen gegenüber den beschriebenen Ausführungsformen vorgenommen werden. Dementsprechend soll die Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt sein, sondern den Umfang haben, der durch die folgenden Ansprüche definiert ist.

Claims

Durchfluss-Druckregler (10), welcher umfasst: ein Gehäuse (20), das einen Einlass (202) und einen Auslass (204) aufweist und entlang einer Längsachse angeordnet ist; eine Trennwand (30), welche das Gehäuse in eine erste Kammer (40) und eine zweite Kammer (50) aufteilt, wobei die Trennwand aufweist: einen Sitz (304), der einen Durchlass (60) zwischen der ersten und der zweiten Kammer definiert; eine Membran (300), die sich zwischen dem Gehäuse und dem Sitz erstreckt; ein Halteelement (302), durch das die Membran am Sitz befestigt ist, wobei das Halteelement aufweist: einen Basisteil (332), der sich in der Nähe des Sitzes befindet; einen Zwischenteil (320), der sich vom Basisteil aus entlang der Längsachse in Richtung des Auslasses erstreckt; und einen Endteil (322), der sich vom Zwischenteil aus erstreckt, wobei der Endteil wenigstens eine Öffnung (324, 326) enthält, wobei die wenigstens eine Öffnung eine Strömungsachse aufweist, wobei die wenigstens eine Öffnung ermöglicht, dass der Durchlass und die zweite Kammer miteinander kommunizieren; und ein Verschlusselement (90), das bezüglich des Sitzes entweder in einer ersten oder in einer zweiten Konfiguration angeordnet ist, wobei die erste Konfiguration im Wesentlichen einen Durchfluss von Flüssigkeit durch den Durchlass hindurch verhindert und die zweite Konfiguration einen Durchfluss von Flüssigkeit durch den Durchlass hindurch ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand ferner aufweist: einen Strömungs-Diffusor, der wenigstens eines der folgenden Merkmale aufweist: (1) eine in einer Richtung vom Einlass zum Auslass entlang der Längsachse zunehmende Querschnittsfläche des Durchlasses; und (2) eine Ausrichtung der Strömungsachse der wenigstens einen Öffnung schräg zur Längsachse.
Durchfluss-Druckregler nach Anspruch 1, wobei der Strömungs-Diffusor eine in einer Richtung vom Einlass zum Auslass entlang der Längsachse zunehmende Querschnittsfläche des Durchlasses aufweist.
Durchfluss-Druckregler nach Anspruch 2, wobei der Durchlass einen ersten und einen zweiten Abschnitt umfasst, der erste Abschnitt einen ersten Querschnitt aufweist, der zur Längsachse senkrecht ist, und der zweite Abschnitt einen zweiten Querschnitt aufweist, der zur Längsachse senkrecht ist, wobei sich der erste Abschnitt zwischen dem zweiten Abschnitt und dem Einlass befindet, wobei sich der zweite Abschnitt zwischen dem ersten Abschnitt und dem Auslass befindet, und wobei der erste Querschnitt kleiner als der zweite Querschnitt ist.
Durchfluss-Druckregler nach Anspruch 3, wobei der erste Querschnitt im Wesentlichen kreisförmig ist und einen Durchmesser von ungefähr 4,5 mm hat und der zweite Querschnitt im Wesentlichen kreisförmig ist und einen Durchmesser von ungefähr 5,2 mm hat.
Durchfluss-Druckregler nach Anspruch 1, wobei der Strömungs-Diffusor eine schräge Ausrichtung der Strömungsachse der wenigstens einen Öffnung bezüglich der Längsachse aufweist.
Durchfluss-Druckregler nach Anspruch 5, wobei es sich bei der wenigstens einen Öffnung um eine Vielzahl von Öffnungen handelt.
Durchfluss-Druckregler nach Anspruch 6, wobei der Endteil eine konkave Oberfläche aufweist, die dem Sitz zugewandt ist, wobei die Vielzahl von Öffnungen ein Muster auf der konkaven Oberfläche bildet.
Durchfluss-Druckregler nach Anspruch 7, wobei das Muster von Öffnungen um die Längsachse herum angeordnet ist.
Durchfluss-Druckregler nach Anspruch 8, wobei das Muster von Öffnungen einen Abschnitt einer Kugel umfasst.
Durchfluss-Druckregler nach Anspruch 9, wobei die Vielzahl von Öffnungen aus sieben Öffnungen besteht, wobei die Strömungsachse einer der sieben Öffnungen konzentrisch mit der Längsachse ist und die jeweiligen Strömungsachsen der übrigen von sieben Öffnungen schräg zur Längsachse ausgerichtet sind.
Durchfluss-Druckregler nach Anspruch 10, wobei die jeweiligen Strömungsachsen der übrigen von sieben Öffnungen die Längsachse in einem gemeinsamen Punkt schneiden.
Durchfluss-Druckregler nach Anspruch 1, wobei der Strömungs-Diffusor aufweist: eine in einer Richtung vom Einlass zum Auslass entlang der Längsachse zunehmende Querschnittsfläche des Durchlasses; und eine Ausrichtung der Strömungsachse der wenigstens einen Öffnung schräg zur Längsachse.
Durchfluss-Druckregler nach Anspruch 1, wobei der Sitz, der Zwischenteil und ein sich in Längsrichtung erstreckender Zwischenraum zwischen dem Sitz und dem Endteil des Halteelements eine Sammelkammer definieren, die sich zwischen dem Durchlass und den Öffnungen befindet und mit diesen kommuniziert.
Durchfluss-Druckregler nach Anspruch 13, wobei der Strömungs-Diffusor eine in einer Richtung vom Einlass zum Auslass entlang der Längsachse zunehmende Querschnittsfläche des Durchlasses aufweist.
Durchfluss-Druckregler nach Anspruch 13, wobei der Strömungs-Diffusor eine Ausrichtung der Strömungsachse der wenigstens einen Öffnung schräg zur Längsachse aufweist.
Durchfluss-Druckregler nach Anspruch 1, welcher umfasst: ein elastisches Element, welches sich entlang der Längsachse erstreckt und die Trennwand in Richtung des Verschlusselements vorbelastet, wobei das Gehäuse einen ersten und einen zweiten Gehäuseteil umfasst, wobei der erste Gehäuseteil den Einlass enthält und die erste Kammer definiert und der zweite Gehäuseteil den Auslass enthält und die zweite Kammer definiert, wobei die Membran einen ersten Umfang aufweist, der zwischen dem ersten und dem zweiten Gehäuseteil eingeklemmt ist; wobei der Basisteil einen ringförmigen Teil enthält, der sich vom Zwischenteil aus relativ zur Längsachse nach außen erstreckt, wobei die Membran einen zweiten Umfang aufweist, der zwischen dem Sitz und dem ringförmigen Teil eingeklemmt ist, und wobei das elastische Element ein erstes Ende, das sich mit dem zweiten Gehäuseteil im Eingriff befindet, und ein zweites Ende, das sich mit dem ringförmigen Teil im Eingriff befindet, aufweist.
Verfahren zum Zerstäuben eines durch einen Druckregler (10) fließenden Flüssigkeitsstroms, wobei der Druckregler eine Trennwand (30) umfasst, wobei die Trennwand einen Sitz (304), eine Membran (300) und ein Halteelement (302) aufweist, wobei das Halteelement eine Vielzahl von Öffnungen (324, 326) enthält, wobei die Trennwand ein Gehäuse (20) in eine erste Kammer (40) und eine zweite Kammer (50) aufteilt, wobei das Gehäuse eine Längsachse hat, wobei der Sitz einen Durchlass (60) definiert, der sich entlang der Längsachse zwischen der ersten und der zweiten Kammer erstreckt, wobei der Sitz einen ersten Teil in der Nähe der ersten Kammer mit einer ersten Querschnittsfläche und einen zweiten Teil in der Nähe der zweiten Kammer mit einer zweiten Querschnittsfläche aufweist, und wobei sich die Membran zwischen dem Gehäuse und dem Sitz erstreckt, wobei das Verfahren beinhaltet: Strömen der Flüssigkeit durch den Durchlass (60), wobei die erste Querschnittsfläche kleiner als die zweite Querschnittsfläche ist; und Strömen der Flüssigkeit durch eine erste Öffnung aus der Vielzahl von Öffnungen entlang einer Achse, die schräg zur Längsachse ist.
Verfahren nach Anspruch 17, welches ferner beinhaltet: Strömen der Flüssigkeit durch eine zweite Öffnung aus der Vielzahl von Öffnungen entlang der Längsachse.
Verfahren nach Anspruch 18, welches ferner beinhaltet: Strömen der Flüssigkeit durch eine dritte, vierte, fünfte, sechste und siebente Öffnung aus der Vielzahl von Öffnungen entlang einer jeweiligen Achse, die schräg zur Längsachse ist.
Verfahren nach Anspruch 17, welches ferner beinhaltet: Strömen der Flüssigkeit aus dem Durchlass durch eine Sammelkammer zur ersten Öffnung aus der Vielzahl von Öffnungen.