EP1454057B1 - Ventil zum steuern von flüssigkeiten - Google Patents

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EP1454057B1
EP1454057B1 EP02781154A EP02781154A EP1454057B1 EP 1454057 B1 EP1454057 B1 EP 1454057B1 EP 02781154 A EP02781154 A EP 02781154A EP 02781154 A EP02781154 A EP 02781154A EP 1454057 B1 EP1454057 B1 EP 1454057B1
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EP
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valve
plastic ring
thread
nut
components
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Robert Bosch GmbH
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    • F02M63/0012—Valves
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    • F02M63/0015—Valves characterised by the valve actuating means electrical, e.g. using solenoid
    • F02M63/0026—Valves characterised by the valve actuating means electrical, e.g. using solenoid using piezoelectric or magnetostrictive actuators

Definitions

  • the present invention relates to a valve for controlling of liquids according to the preamble of the claim 1.
  • the present invention relates to a Injection valve for injecting fuel into a Combustion chamber of an internal combustion engine.
  • Injectors for injecting fuel into one Combustion chamber of an internal combustion engine are in different configurations known. Such Injectors, for example, in conjunction with Used in storage fuel injection systems where fuel is stored in a memory space high pressure to a pressure-constant injection of the fuel enable.
  • Such injectors are made several components, e.g. a holding body, a Valve plate, a throttle plate and a nozzle body, which in the axial direction of the valve in succession are arranged. The individual components of the valve are doing so by means of a nozzle lock nut against each other braced.
  • storage injection systems result Leakage problems leading to leakage of fuel at Can lead valve.
  • the valve according to the invention for controlling fluids has the advantage that it is a safe and easy sealing allows, taking special is inexpensive to provide.
  • no geometric weakening on the components of the valve which an additional could cause notch effect on the valve.
  • the sealing element is a plastic ring educated.
  • a recess on the Clamping nut designed to accommodate the plastic ring.
  • this recess at the upper end of provided clamping nut.
  • the plastic ring In order to secure the position of the plastic ring on the To allow clamping nut, has the plastic ring preferably at least one protruding area, which in an appropriately formed additional Recess engages the clamping nut. You can do this the clamping nut, for example, one or more holes or one or more grooves are provided. Farther can at the extreme end of the clamping nut after be provided inside directed flanging.
  • a groove is provided between two components, about which the leakage in a low pressure region of Valve can be removed.
  • the present invention is particularly useful in Fuel injection valves for accumulator injection systems, such as. Common rail injection systems, used. there is due to the seal between the clamping nut and the Components of the valve, a low pressure region of the valve sealed against the outside.
  • the invention Sealing elements are designed such that after a successful disassembly of the valve a simple re-assembly together with sealing element is possible.
  • valve 1 with a sealing element according to a non-invention Example of the present invention.
  • FIG. 1 shows a fuel injection valve 1, which essentially consists of several, in the axial direction X-X the valve consists of successively arranged components.
  • the components of the valve 1 are a holding body 2, a valve plate 3, a throttle plate 4 and a Nozzle body 5. These components of the valve are by means of a nozzle retaining nut 6 braced against each other. For this has the nozzle retaining nut 6 at its upper end portion Internal thread 10 (see Figure 2), with which they on a External thread 9 of the holder body 2 is screwed.
  • a sealing element in the form of a Coating 8 arranged between the Internal thread 10 of the nozzle lock nut 6 and the external thread 9 of the holding body 2, a sealing element in the form of a Coating 8 arranged.
  • the coating 8 can either on the internal thread 10 or the external thread 9 or on be applied to both threads.
  • the coating 8 runs around the entire circumference of the thread. Through this coating 8 according to the invention becomes a safe Sealing a low pressure region of the valve 1 against the external environment is reached.
  • the coating 8 is in the Essentially at the upper end region of the nozzle retaining nut 6 formed and has a height H, which is between 1/3 and 1/2 the height of the thread in the axial direction of the Valve is enough.
  • the coating 8 can easily before Mounting on one or both threads are applied, so that the seal after unscrewing the Nozzle lock nut 6 is present on the holding body 2.
  • the second embodiment as a sealing element Plastic ring 11 used.
  • the Plastic ring in mounted condition i. at screwed nozzle retaining nut 6 on the holder body. 2 shown, and in Figure 4, the plastic ring 11 is present the assembly shown.
  • the plastic ring 11 in the Mounting deformed so that it is close to the External thread 9 on the holding body 2 applies. This will be a adequate sealing between the low pressure area of the Valve and the outside reached.
  • the plastic ring 11 has such a height that it is about 1/3 of the covered in engaging threads. Consequently forms the sealing element in the second embodiment itself a part of the thread, so that a simple and cost-effective sealing is achievable.
  • the seal results when screwing the nozzle retaining nut on the holding body 2 automatically.
  • thread on Holding body 2 is hereby preferably a M17x0.75 thread used.
  • the plastic ring 11 is in one provided at the end of the nozzle retaining nut 6 Recess 12 is arranged.
  • FIGs 5 to 7 are different Fixing possibilities for the fixation of the plastic ring 11 shown on the nozzle lock nut 6.
  • two mutually 180 ° opposite Holes 14 are provided, in which two each formed according to the bore 14 above Intervene areas 13.
  • a similar situation fixation of the Plastic rings 11 is shown in Figure 6, in which two opposing projecting portions 13 in two correspondingly formed grooves 15 at the upper end of the Engage nozzle retaining nut 6.
  • the fixation of the in Figure 7 illustrated embodiment consists in a Flare 16, which to the inside of the nozzle lock nut. 6 is directed and fixed the plastic ring 11.
  • FIGS. 8a to 8c a sealing element according to another is shown not inventive example shown.
  • the sealing element according to these Example consists of a shrink tube 17, which on the external thread 9 of the holding body. 2 is applied.
  • the shrink tube 17 is in tense state in which he is on the External thread 9 of the holding body 2 is applied. How out Figure 8a is apparent, the height of the Shrink tube 17 while about half the height of the thread 9.
  • the shrink tube 17 is in mounted state in which he is on the Thread tips of the external thread 9 rests. If now the Nozzle tension nut on the external thread 9 of the holding body.
  • the present invention relates to a valve for Controlling liquids, which several components 2, 3, 4, 5, which in the axial direction X-X of the valve arranged one after the other.
  • At least one of the Components is an external thread 9 is formed with a Internal thread of a clamping nut 6 to come into engagement.
  • the Clamping nut 6 is used to clamp the components of Valve.
  • a sealing element 8, 11, 17 is between the Internal thread 10 of the clamping nut 6 and the external thread. 9 of the component 2 is arranged.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Einspritzventil zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine.
Einspritzventile zur Einspritzung von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine sind in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. Derartige Einspritzventile werden beispielsweise in Verbindung mit Speichereinspritzsystemen verwendet, bei denen Kraftstoff in einem Speicherraum hohem Druck gespeichert wird, um eine druckkonstante Einspritzung des Kraftstoffs zu ermöglichen. Derartige Einspritzventile bestehen aus mehreren Bauteilen, wie z.B. einem Haltekörper, einer Ventilplatte, einer Drosselplatte und einem Düsenkörper, welche in axialer Richtung des Ventils nacheinander angeordnet sind. Die einzelnen Bauteile des Ventils werden dabei mittels einer Düsenspannmutter gegeneinander verspannt. Durch die Verwendung der einzelnen Bauteile in Verbindung mit dem hohen Druck bei Speichereinspritzsystemen ergeben sich jedoch Dichtheitsprobleme, welche zu Leckage von Kraftstoff am Ventil führen können. Um zu verhindern, dass Kraftstoff vom Ventil nach außen, z.B. in den Motorraum, dringen kann, sind geeignete Dichtungen notwendig. Hierbei ist es beispielsweise bekannt, zwischen den einzelnen Bauteilen hohe Flächenpressungen aufzubringen, so dass die einzelnen Bauteile an ihren ebenen Anlageflächen durch die hohe Flächenpressung eine ausreichende Abdichtung aufweisen. Aufgrund einer asymmetrischen Bohrungsanordnung in den Bauteilen, insbesondere zwischen einer Aktorbohrung und einer Hochdruckbohrung, ergeben sich unterschiedliche Steifigkeiten in Umfangsrichtung, so dass so genannte Schwitzleckagen vom Hochdruckbereich zum Niederdruckbereich auftreten können. Weiterhin sind an den ebenen Dichtflächen der einzelnen Bauteile üblicherweise Unebenheiten und Rauhigkeiten vorhanden, was ebenfalls zu Leckagen führen kann. Darüber hinaus können aufgrund der hohen Belastung über die hohen Flächenpressungen Verformungen an den Dichtebenen zwischen den einzelnen Bauteilen auftreten, welche zu einer Leckage von Kraftstoff führen können.
Durch die WO 03/004866 A ist Stand der Technik nach Art. 54(3) EPÜ mit einer Kraftstoffhochdruckvorrichtung bekannt. Diese weist eine Spannmutter auf, die einen ersten Hochdruckkörper und einen zweiten Hochdruckkörper teilweise umgibt. Am ersten Hochdruckkörper ist über einen Teilbereich der Umfangsfläche ein Außengewinde angebracht, das mit einem Innengewinde der Spannmutter in Eingriff ist. Zur Abdichtung der beiden Hochdruckkörper ist diese Gewindeverbindung durch einen Dichtring abgedichtet. Der Dichtring ist als ein O-Ring, der im unverformten Zustand eine kreisförmiger Querschnittsfläche aufweist, ausgebildet und beispielsweise in einer Ringnut gelagert.
Bei dieser bekannten Lösung können jedoch Montageprobleme auftreten, da der O-Ring während der Montage verdrillt werden kann, wodurch die Abdichtung nicht mehr sicher gewährleistet werden kann. Weiterhin werden durch die im Haltekörper gebildete Aussparung zur Aufnahme des Dichtelements zusätzliche Kerbstellen im Ventil geschaffen, an denen eine Anrissbildung im Bauteil möglich ist.
Im Hinblick auf zukünftige noch höhere Systemdrücke zwischen 1800 und 2000 bar werden sich die oben erläuterten Dichtigkeitsprobleme am Einspritzventil noch verschärfen.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten weist demgegenüber den Vorteil auf, dass es eine sichere und einfache Abdichtung ermöglicht, wobei es besonders kostengünstig bereitstellbar ist. Weiterhin treten bei dem erfindungsgemäßen Ventil keine geometrischen Schwächungen an den Bauteilen des Ventils auf, welche eine zusätzliche Kerbwirkung am Ventil verursachen könnten. Diese Vorteile werden erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass zwischen einem Gewinde einer Spannmutter, welche zur Verspannung der einzelnen Bauteile des Ventils dient, und einem an einem Bauteil angeordneten Gewinde zur Verschraubung mit der Spannmutter ein Dichtelement angeordnet ist. Durch diese Positionierung des Dichtelements kann erfindungsgemäß eine kostengünstige und einfache Ausgestaltung einer Abdichtung des Ventils nach außen bereitgestellt werden.
Vorzugsweise ist das Dichtelement als Kunststoffring ausgebildet.
Um eine einfache Positionierung des Kunststoffrings zu ermöglichen, ist vorzugsweise eine Aussparung an der Spannmutter zur Aufnahme des Kunststoffrings ausgebildet. Besonders bevorzugt ist diese Aussparung am oberen Ende der spannmutter vorgesehen.
Um eine sichere Lagefixierung des Kunststoffrings an der Spannmutter zu ermöglichen, weist der Kunststoffring vorzugsweise wenigstens einen vorstehenden Bereich auf, welcher in eine entsprechend gebildete zusätzliche Aussparung an der Spannmutter eingreift. Hierzu können an der Spannmutter beispielsweise eine oder mehrere Bohrungen oder eine oder mehrere Nuten vorgesehen werden. Weiterhin kann am äußersten Endbereich der Spannmutter eine nach innen gerichtete Bördelung vorgesehen werden.
Um eine zwischen den einzelnen Bauteilen des Ventils eventuell auftretenden Schwitzleckage aufzunehmen, ist zwischen zwei Bauteilen vorzugsweise eine Nut vorgesehen, über welche die Leckage in einen Niederdruckbereich des Ventils abgeführt werden kann.
Die vorliegende Erfindung wird insbesondere bei Kraftstoffeinspritzventilen für Speichereinspritzsysteme, wie z.B. Common-Rail-Einspritzsysteme, verwendet. Dabei wird durch die Abdichtung zwischen der Spannmutter und den Bauteilen des Ventils ein Niederdruckbereich des Ventils gegen die Außenseite abgedichtet. Die erfindungsgemäßen Dichtelemente sind dabei derart ausgestaltet, dass nach einer erfolgten Demontage des Ventils eine einfache wiedermontage samt Dichtelement möglich ist.
Zeichnung:
Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Figur 1
zeigt eine schematische Schnittansicht eines Ventils mit einer Abdichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
Figur 2
zeigt einen vergrößerten Ausschnitt des in Figur 1 dargestellten Ventils,
Figur 3
zeigt einen vergrößerten Ausschnitt einer Abdichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
Figur 4
zeigt die Abdichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel in einem Zustand vor der Montage,
Figur 5
zeigt eine Fixiermöglichkeit der Abdichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel,
Figur 6
zeigt eine andere Fixiermöglichkeit des Dichtelements gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel,
Figur 7
zeigt eine weitere Fixiermöglichkeit des Dichtelements gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel, und
Figuren 8a bis 8c
zeigen die Montage eines Dichtelements gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 2 ein Ventil 1 mit einem Dichtelement gemäß einem nicht erfindungsgemäßen Beispiel der vorliegenden Erfindung.
In Figur 1 ist ein Kraftstoffeinspritzventil 1 dargestellt, welche im Wesentlichen aus mehreren, in Axialrichtung X-X des Ventils nacheinander angeordneten Bauteilen besteht. Die Bauteile des Ventils 1 sind dabei ein Haltekörper 2, eine Ventilplatte 3, eine Drosselplatte 4 und ein Düsenkörper 5. Diese Bauteile des Ventils werden mittels einer Düsenspannmutter 6 gegeneinander verspannt. Hierzu weist die Düsenspannmutter 6 an ihrem oberen Endbereich ein Innengewinde 10 auf (vgl. Figur 2), mit welchem sie auf ein Außengewinde 9 des Haltekörpers 2 aufgeschraubt wird.
Wie insbesondere in Figur 2 gezeigt, ist zwischen dem Innengewinde 10 der Düsenspannmutter 6 und dem Außengewinde 9 des Haltekörpers 2 ein Dichtelement in Form einer Beschichtung 8 angeordnet. Die Beschichtung 8 kann entweder auf dem Innengewinde 10 oder dem Außengewinde 9 oder auf beiden Gewinden aufgebracht sein. Die Beschichtung 8 verläuft um den gesamten Umfang des Gewindes. Durch diese erfindungsgemäße Beschichtung 8 wird eine sichere Abdichtung eines Niederdruckbereichs des Ventils 1 gegen die äußere Umgebung erreicht.
Wie aus Figur 2 ersichtlich ist, ist die Beschichtung 8 im Wesentlichen am oberen Endbereich der Düsenspannmutter 6 ausgebildet und weist eine Höhe H auf, welche zwischen 1/3 und 1/2 der Höhe des Gewindegangs in Axialrichtung des Ventils reicht. Die Beschichtung 8 kann einfach vor der Montage auf eines oder beide Gewinde aufgebracht werden, so dass die Abdichtung nach dem Aufschrauben der Düsenspannmutter 6 auf den Haltekörper 2 vorhanden ist.
In den Figuren 3 und 4 ist eine Abdichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt. Funktional gleiche Teile sind dabei mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten nicht erfindungsgemäßen Beispiel bezeichnet.
Im Gegensatz zum ersten Beispiel wird beim zweiten Ausführungsbeispiel als Dichtelement ein Kunststoffring 11 verwendet. In Figur 3 ist der Kunststoffring im montierten Zustand, d.h. bei aufgeschraubter Düsenspannmutter 6 auf den Haltekörper 2 dargestellt, und in Figur 4 ist der Kunststoffring 11 vor der Montage dargestellt. Wie ein Vergleich der Figuren 3 und 4 unmittelbar zeigt, wird der Kunststoffring 11 bei der Montage derart verformt, dass er sich dicht an das Außengewinde 9 am Haltekörper 2 anlegt. Dadurch wird eine ausreichende Abdichtung zwischen dem Niederdruckbereich des Ventils und der Außenseite erreicht. Der Kunststoffring 11 weist dabei eine derartige Höhe auf, dass er ca. 1/3 der sich im Eingriff befindlichen Gewindegänge überdeckt. Somit bildet beim zweiten Ausführungsbeispiel das Dichtelement selbst einen Teil des Gewindes, so dass eine einfache und kostengünstige Abdichtung erreichbar ist. Die Abdichtung ergibt sich dabei beim Aufschrauben der Düsenspannmutter auf den Haltekörper 2 automatisch. Als Gewinde am Haltekörper 2 wird hierbei vorzugsweise ein M17x0,75-Gewinde verwendet. Der Kunststoffring 11 ist dabei in einer am Endbereich der Düsenspannmutter 6 vorgesehenen Aussparung 12 angeordnet.
In den Figuren 5 bis 7 sind unterschiedliche Fixiermöglichkeiten für die Fixierung des Kunststoffrings 11 an der Düsenspannmutter 6 gezeigt. Beispielsweise sind in Figur 5 zwei einander um 180° gegenüberliegende Bohrungen 14 vorgesehen, in welche zwei jeweils entsprechend der Bohrung 14 ausgebildete vorstehende Bereiche 13 eingreifen. Eine ähnliche Lagefixierung des Kunststoffrings 11 ist in Figur 6 dargestellt, bei der zwei einander gegenüberliegende vorstehende Bereiche 13 in zwei entsprechend ausgebildete Nuten 15 am oberen Endbereich der Düsenspannmutter 6 eingreifen. Die Lagefixierung des in Figur 7 dargestellten Ausführungsbeispiels besteht in einer Bördelung 16, welche zur Innenseite der Düsenspannmutter 6 gerichtet ist und den Kunststoffring 11 fixiert.
In den Figuren 8a bis 8c ist ein Dichtelement gemäß einem weiteren nicht erfindungsgemäßen Beispiel dargestellt. Das Dichtelement gemäß diesen Beispiel besteht aus einem schrumpfschlauch 17, welcher auf das Außengewinde 9 des Haltekörpers 2 aufgebracht ist. In Figur 8a ist der Schrumpfschlauch 17 im gespannten Zustand dargestellt, in welchem er auf das Außengewinde 9 des Haltekörpers 2 aufgebracht wird. Wie aus Figur 8a ersichtlich ist, beträgt die Höhe des Schrumpfschlauches 17 dabei ungefähr die Hälfte der Höhe des Gewindes 9. In Figur 8b ist der Schrumpfschlauch 17 im montierten Zustand dargelegt, in welchem er auf den Gewindespitzen des Außengewindes 9 aufliegt. Wenn nun die Düsenspannmutter auf das Außengewinde 9 des Haltekörpers 2 aufgeschraubt wird, wird der Schrumpfschlauch 17 derart verformt, dass er unmittelbar am Außengewinde 9 und am Innengewinde der Düsenspannmutter anliegt. Dieser Zustand des Schrumpfschlauches 17 ist in Figur 8c dargestellt. Aus Gründen einer vereinfachten Darstellung ist in Figur 8c die Düsenspannmutter nicht dargestellt. Somit liegt der Schrumpfschlauch 17 dicht zwischen den beiden Gewinden an, so dass eine sichere Abdichtung des Kraftstoffeinspritzventils nach außen erreicht wird. Der Schrumpfschlauch 17 kann dabei auch nach einer erfolgten Demontage der Düsenspannmutter 6 auf dem Haltekörper 2 verbleiben und wiederverwandt werden.
Somit betrifft die vorliegende Erfindung ein Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten, welches mehrere Bauteile 2, 3, 4, 5 aufweist, die in Axialrichtung X-X des Ventils nacheinander angeordnet sind. An wenigstens einem der Bauteile ist ein Außengewinde 9 ausgebildet, um mit einem Innengewinde einer Spannmutter 6 in Eingriff zu kommen. Die Spannmutter 6 dient zur Verspannung der Bauteile des Ventils. Ein Dichtelement 8, 11, 17 ist zwischen dem Innengewinde 10 der Spannmutter 6 und dem Außengewinde 9 des Bauteils 2 angeordnet.
Die vorhergehende Beschreibung der Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung wie in den Ansprüchen definiert zu verlassen.

Claims (5)

  1. Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten, welches mehrere Bauteile (2, 3, 4, 5) aufweist, welche in Axialrichtung (X-X) des Ventils nacheinander angeordnet sind, wobei an wenigstens einem Bauteil (2) ein Außengewinde (9) ausgebildet ist, welches im montierten Zustand des Ventils mit einem Innengewinde (10) einer Spannmutter (6) in Eingriff ist, um die Bauteile (2, 3, 4, 5) gegeneinander zu verspannen, wobei ein Dichtelement (8; 11; 17) zwischen dem Innengewinde (10) der Spannmutter (6) und dem Außengewinde (9) des Bauteils (2) angeordnet ist, das als Kunststoffring (11) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoffring (11) wenigstens einen vorstehenden Bereich (13) zur Lagefixierung des Kunststoffrings (13) aufweist.
  2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoffring (11) in einer in der Spannmutter (6) gebildeten Aussparung (12) angeordnet ist.
  3. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (12) im Endbereich der Spannmutter (6) angeordnet ist
  4. Ventil nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass an der Spannmutter (6) eine Bördelung (16) zur Fixierung des Kunststoffrings (11) ausgebildet ist.
  5. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Bauteil (2) und einer Ventilplatte (3) eine Nut ausgebildet ist, um eventuell auftretende Leckagen zu einem Niederdruckbereich des Ventils abzuführen.
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