EP2265812B1 - Bauelementpaarung sowie vorrichtung mit bauelementpaarung - Google Patents

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EP2265812B1
EP2265812B1 EP08873472A EP08873472A EP2265812B1 EP 2265812 B1 EP2265812 B1 EP 2265812B1 EP 08873472 A EP08873472 A EP 08873472A EP 08873472 A EP08873472 A EP 08873472A EP 2265812 B1 EP2265812 B1 EP 2265812B1
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EP
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component
pressure
gap
medium
media
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EP08873472A
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Siegfried Ruthardt
Josef Guentert
Juergen Rapp
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04F—PUMPING OF FLUID BY DIRECT CONTACT OF ANOTHER FLUID OR BY USING INERTIA OF FLUID TO BE PUMPED; SIPHONS
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    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/21—Fuel-injection apparatus with piezoelectric or magnetostrictive elements

Definitions

  • the invention relates to a component pairing according to the preamble of claim 1.
  • Such a component pairing is for example in a in the DE 102 07 227 A1 provided fuel injector described.
  • the first component of a nozzle body of the injector and the second, relative to the first component adjustable component is formed by a nozzle needle, which is guided axially adjustable in the nozzle body.
  • a nozzle needle which is guided axially adjustable in the nozzle body.
  • circumferential gap is realized, which separates a nozzle chamber with fuel under rail pressure (first medium) and a low-pressure chamber with low-pressure fuel (second medium) from each other.
  • the fuel in the nozzle chamber tends to flow axially through the gap in the direction of the low-pressure space due to the high pressure difference to the low-pressure space, which leads to leakage losses.
  • high-performance and therefore comparatively large-sized high-pressure pumps must be used.
  • Generic component pairings occur in addition to fuel injectors in other technical devices, such as common-rail high-pressure pumps, high-pressure gasoline pumps or hydraulic pumps, etc.
  • the component pairings must simultaneously fulfill two functions, namely the movable guide of the second component relative to the first component and the prevention of leakage, and / or mixing of two media, by sealing the first and the second space against each other. There is the problem that these two functionalities (movable guidance and leakage minimization or sealing) lead to technical contradictions.
  • a gap between two components while ensuring sufficient mobility of the components to each other due to the necessary gap width usually to an undesirable oil dilution by fuel entry into the engine oil or to an oil entry in fuel, or fuel injectors, as described above, to a excessive fuel leakage from the high pressure area of the injector in its low pressure area.
  • gap width is reduced in order to avoid the aforementioned problems, undesired friction or wear occurs between the components that can be adjusted relative to one another.
  • the invention is therefore an object of the invention to propose a component pairing, in spite of ensuring sufficient mobility of the components relative leaks and / or mixing of media meeting each other in the gap or adjacent to the gap can be avoided. Furthermore, the object is to propose a correspondingly optimized device, in particular a fuel delivery device, a hydraulic pump or a fuel injector.
  • the invention is based on the idea, for the simultaneous realization of a sufficiently wide gap and to avoid leaks and / or mixing of at least two media to assign the formed between the at least two components gap at least one vibration exciter, which is designed such that the of him generated vibrations (pressure oscillations) are transmitted to the at least one medium in the gap and have there at least one point or at least one area an increase in pressure of the at least one medium result. From this pressure increase results in a pumping effect and from this a return delivery of the first medium in the direction of the first space and / or a return delivery of the second medium in the direction of the second space.
  • an embodiment of the component pairing is preferred in the at least two spaces adjacent to each other with axial distance to the gap.
  • each of the first and the second medium is a liquid.
  • the control of the vibration exciter can be done both externally, for example via an electronic control unit, or internally from the component pairing system out.
  • the vibrations introduced can have an advantageous effect on the tribological properties of at least one of the media, from which in turn or in addition a Reibkraftreduzi für / or a reduction in wear can result.
  • the at least one vibration exciter is accommodated in the first or in the second component.
  • the vibration generator is sealed against the media.
  • a total of several Vibration exciters are provided.
  • a plurality of vibration exciters in only one of the components or to distribute the vibration exciter, preferably evenly, on the components.
  • the aim of using several vibration exciters is to distribute vibrations as uniformly as possible in the (total) gap and / or over the gap circumference.
  • at least one of the vibration exciters is arranged such that vibrations are radiated perpendicular to the longitudinal or axial extension of the gap.
  • the vibration exciter As a piezoelectric actuator.
  • the vibration exciter may be designed to work acoustically or purely mechanically, in particular by the high-frequency banging of several components.
  • the gap is formed as a guide gap, the second component is thus guided over the gap on the first component. It is preferable to provide no further guidance in addition to the gap. Optimum results with regard to the pumping effect or the return-promoting effect resulting from the oscillations are achieved if the oscillation frequency of the oscillations generated by the oscillation exciter is significantly higher than the relative frequency of movement of the components relative to one another. It is preferred if only one of the components actively adjusted and the other component is arranged stationary relative to the second component, wherein also an embodiment can be realized with two actively adjustable components. In any case, the oscillation frequency should be calculated so as to result in an increase in pressure in the gap.
  • the gap width during the adjustment movement of the components relative to each other at least approximately, remains the same, so move the two components in the gap longitudinal direction or in the axial direction relative to each other.
  • a vibration exciter to reduce or prevent leakage from a first medium in the second space, especially when it comes to different media and at least one environmental parameters or state parameters of the media, such as the temperature and / or Pressure of the media, are different / is.
  • a vibration exciter to reduce or prevent leakage from a first medium in the second space, especially when it comes to different media and at least one environmental parameters or state parameters of the media, such as the temperature and / or Pressure of the media, are different / is.
  • the first room diesel fuel under high pressure of, for example, 1200 bar and possibly even over 2000 and in the second room as a second medium hydraulic or lubricating oil, for example, at atmospheric pressure of about 1 bar.
  • the component pairing with at least one vibration exciter is given for applications in which the first medium is different from the second medium, but the environmental conditions, ie, the state parameters of the media, at least approximately, are the same.
  • the first medium in the first room for example diesel fuel under ambient pressure of 1 bar
  • the second medium in the second room hydraulic or lubricating oil, also under ambient pressure of 1 bar.
  • Another application or field of application of component pairing is for cases where the media are the same, but at least one environmental condition, i. at least one state parameter, such as the media pressure or the medium temperature, etc. is different. So it is for example possible to provide in the first room diesel fuel under high pressure of about 1200 bar or possibly even more than 2000 bar and in the second room also diesel fuel, but under ambient pressure of about 1 bar. These conditions are particularly encountered in fuel injectors. By using at least one vibration exciter, the leakage loss from the first to the second space can be reduced or preferably even completely prevented here.
  • the components are part of a high-pressure pump, in particular a high-pressure fuel pump or a hydraulic pump.
  • a high-pressure pump in particular a high-pressure fuel pump or a hydraulic pump.
  • it may be, for example, a pairing of a valve piston or a reciprocating piston with a plunger body, a socket, a housing or a cylinder act.
  • the component pairing can be used in fuel injectors, in which case one of the components is a control valve element and the other component is a control valve body or one of the components is an injector body, nozzle body or sleeve and the other component is a one-part or multi-part injection valve element (nozzle needle) ,
  • the component pairing can be used in fuel injectors, in which case one of the components is a control valve element and the other component is a control valve body or one of the components is an injector body, nozzle body or sleeve and the other component is a one-part or multi-part injection valve element (nozzle needle) ,
  • Other applications of the described component pairing are conceivable.
  • the invention leads to a device with at least one component pairing described above, wherein the device may be formed as a fuel delivery pump, as a hydraulic pump or as a fuel injector.
  • the device may be formed as a fuel delivery pump, as a hydraulic pump or as a fuel injector.
  • Other devices in particular for use in motor vehicles certain devices are also equipped with a previously described component pairing.
  • Fig. 1 is a component pairing 1, as used for example in a fuel injector or a pump can come shown.
  • the component pairing 1 comprises a first, stationary, ie non-adjustable, component 2 and a second, relative to the first component 2 in the direction of arrow 4 axially adjustable component 3. In the illustrated embodiment, it is at the second component 3 to a substantially circular cylindrical contoured component 3, which is received in a likewise circular cylindrical receiving bore 5 of the first component 2.
  • a second component 3 fully enclosing, designed as a circumferential gap gap 6 is provided, which also serves as a guide gap for guiding the second component 3 relative to the first component 2.
  • the gap width ie the radial extent of the gap 6, is a few micrometers.
  • a first space 7 adjoins the gap 6 and, at least temporarily, is filled with a first medium 8.
  • a second space 9 is filled with a second medium 10.
  • a piezoelectric vibration exciter 11 is arranged, which emits vibrations 12 which pass through the first component 2, that is transmitted from this and then in the gap 6 and the medium provided therein 8, 10 pass.
  • the vibrations 12 are produced by the vibrations.
  • a pressure increase which is responsible for a pumping effect, which in turn has a return promotion of the first medium 8 in the direction of the first space 7 and a return promotion of the second medium 10 in the direction of the second space 9 result.
  • a vibration exciter 11 can be provided in the second component 3. It is also conceivable, at least in one of the components 2, 3, to arrange a plurality of vibration exciters 11, in particular with the intention of realizing an increase in pressure in a plurality of axially spaced and / or circumferentially spaced or merging regions in the gap 6 and the Distribute vibrations 12 evenly.
  • the first medium 8 and the second medium 10 are different media which, however, at least approximately, are under the same pressure, so that the media 8, 10 viewed in the axial direction approximately in the Meet gap center in area 14.
  • the media 8, 10 endeavor to flow back into the respective space 7, 9.
  • the medium pressure of the first medium 8 is higher, preferably substantially higher, than the medium pressure of the second medium 10.
  • the first medium 8 endeavors through the gap 6 through it into the second space 9 to flow. This effect can at least be minimized by the provision of the at least one vibration exciter 11.
  • the media 8, 10 are identical, but are under a different pressure. With the aid of the vibration exciter 11 or the pressure increase in the region 14 resulting from the use of the vibration exciter 11, leakage losses from the first space 7 with the first medium 8 under high pressure into the second space 9 with the second medium 10 under low pressure are avoided ,

Landscapes

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
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Description

    Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft eine Bauelementpaarung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Eine derartige Bauelementpaarung ist beispielsweise in einem in der DE 102 07 227 A1 beschriebenen Kraftstoffinjektor vorgesehen. Dabei wird das erste Bauelement von einem Düsenkörper des Injektors und das zweite, relativ zu dem ersten Bauelement verstellbare Bauelement von einer Düsennadel gebildet, die im Düsenkörper axial verstellbar geführt ist. Zwischen dem Düsenkörper und der Düsennadel ist ein sich in axialer Richtung erstreckender Umfangsspalt realisiert, der eine Düsenkammer mit unter Rail-Druck stehendem Kraftstoff (erstes Medium) und einen Niederdruckraum mit auf Niederdruck liegendem Kraftstoff (zweites Medium) voneinander trennt. Der in der Düsenkammer befindliche Kraftstoff ist aufgrund des hohen Druckunterschiedes zu dem Niederdruckraum bestrebt, axial durch den Spalt in Richtung des Niederdruckraums zu strömen, wodurch es zu Leckageverlusten kommt. Um diese auszugleichen, müssen leistungsstarke und damit vergleichsweise groß dimensionierte Hochdruckpumpen eingesetzt werden.
  • Gattungsgemäße Bauelementpaarungen kommen neben Kraftstoffinjektoren in weiteren technischen Vorrichtungen, wie Common-Rail-Hochdruckpumpen, Benzin-Hochdruckpumpen oder Hydraulikpumpen, etc. vor. Die Bauelementpaarungen müssen dabei gleichzeitig zwei Funktionen erfüllen, nämlich die bewegliche Führung des zweiten Bauelementes relativ zu dem ersten Bauelement und die Vermeidung einer Leckage, und/oder eine Vermischung von zwei Medien, durch Abdichten des ersten und des zweiten Raums gegeneinander. Dabei besteht das Problem, dass diese beiden Funktionalitäten (bewegliche Führung und Leckageminimierung bzw. Abdichtung) zu technischen Widersprüchen führen. So führt in Hochdrucksystemen ein Spalt zwischen zwei Bauelementen bei Gewährleistung einer ausreichenden Beweglichkeit der Bauelemente zueinander aufgrund der notwendigen Spaltbreite in der Regel zu einer unerwünschten Ölverdünnung durch Kraftstoffeintrag ins Motorenöl bzw. zu einem Öleintrag in Kraftstoff, oder bei Kraftstoffinjektoren, wie zuvor beschrieben, zu einer übermäßigen Kraftstoffleckage aus dem Hochdruckbereich des Injektors in dessen Niederdruckbereich.
  • Insbesondere bei modernen Dieselmotoren muss der Öleintrag in Diesel unbedingt vermieden werden, um die Bildung von Ölaschen zu vermeiden, welche beispielsweise die Lebensdauer eines Partikelfilters stark verkürzen.
  • Wird zur Vermeidung der vorgenannten Probleme die Spaltbreite reduziert, tritt vermehrt unerwünschte Reibung bzw. Verschleiß zwischen den relativ zueinander verstellbaren Bauelementen auf.
  • Aus der FR 2 751 702 A1 ist eine Einspritzvorrichtung für einen Verbrennungsmotor bekannt, bei dem eine Bauelementpaarung vorgesehen ist.
    • Offenbarung der Erfindung Technische Aufgabe
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Bauelementpaarung vorzuschlagen, bei der trotz Gewährleistung einer ausreichenden Beweglichkeit der Bauelemente relativ zueinander Leckagen und/oder Vermischungen von im Spalt oder benachbart zum Spalt aufeinander treffenden Medien vermieden werden. Ferner besteht die Aufgabe darin, eine entsprechend optimierte Vorrichtung, insbesondere eine Kraftstofffördereinrichtung, eine Hydraulikpumpe oder einen Kraftstoffinjektor vorzuschlagen.
    • Technische Lösung
  • Diese Aufgabe wird hinsichtlich der Bauelementpaarung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und hinsichtlich der Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen.
  • Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, zur gleichzeitigen Realisierung eines ausreichend breiten Spaltes und zur Vermeidung von Leckagen und/oder Vermischungen von mindestens zwei Medien, dem zwischen den mindestens zwei Bauelementen ausgebildeten Spalt mindestens einen Schwingungserreger zuzuordnen, der derart ausgebildet ist, dass die von ihm erzeugten Schwingungen (Druckschwingungen) auf das mindestens eine im Spalt befindliche Medium übertragen werden und dort an mindestens einer Stelle bzw. mindestens einem Bereich eine Druckerhöhung des mindestens einen Mediums zur Folge haben. Aus dieser Druckerhöhung resultiert ein Pumpeffekt und daraus eine Rückförderung des ersten Mediums in Richtung des ersten Raums und/oder eine Rückförderung des zweiten Mediums in Richtung des zweiten Raums. Dabei ist eine Ausführungsform der Bauelementpaarung bevorzugt, bei der die mindestens zwei Räume mit Axialabstand zueinander an den Spalt angrenzen. Durch die Realisierung des auf die von dem mindestens einen Schwingungserreger erzeugten Schwingungen zurückzuführenden Pumpeffektes und die daraus wiederum resultierende Rückförderung wird eine Vermischung der Medien im Spalt und/oder eine Leckage von dem ersten Raum in den zweiten Raum bzw. in Abhängigkeit der Druckverhältnisse von dem zweiten Raum in den ersten Raum zumindest vermindert, vorzugsweise vollständig verhindert. Gleichzeitig ist die Beweglichkeit der Bauelemente gegeneinander durch das Vorsehen eines ausreichend breiten Spaltes gesichert, wodurch wiederum Reibungen und somit Verschleißerscheinungen der Bauelemente minimiert werden.
  • Von besonderem Vorteil ist eine Ausführungsform, bei der es sich bei dem ersten und bei dem zweiten Medium jeweils um eine Flüssigkeit handelt. Die Ansteuerung des Schwingungserregers kann sowohl extern, beispielsweise über ein elektronisches Steuergerät, oder intern aus dem die Bauelementpaarung aufweisenden System heraus erfolgen. Je nach Beschaffenheit der Medien können die eingebrachten Schwingungen sich vorteilhaft auf die tribologischen Eigenschaften mindestens eines der Medien auswirken, woraus wiederum bzw. zusätzlich eine Reibkraftreduzierung und/oder eine Verschleißminimierung resultieren kann.
  • Im Hinblick auf die konkrete Anordnung des mindestens einen Schwingungserregers gibt es unterschiedliche Möglichkeiten. Bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der der mindestens eine Schwingungserreger im ersten oder im zweiten Bauelement aufgenommen ist. Vorzugsweise ist der Schwingungserreger dabei gegenüber den Medien abgedichtet. Es ist auch eine Ausführungsform realisierbar, bei der insgesamt mehrere Schwingungserreger vorgesehen sind. Dabei ist es realisierbar, mehrere Schwingungserreger in ausschließlich einem der Bauelemente anzuordnen oder die Schwingungserreger, vorzugsweise gleichmäßig, auf die Bauelemente zu verteilen. Ziel des Einsatzes mehrerer Schwingungserreger ist es, Schwingungen im (gesamten) Spalt und/oder über den Spaltumfang möglichst gleichmäßig zu verteilen. Bevorzugt ist mindestens einer der Schwingungserreger derart angeordnet, dass von diesem Schwingungen senkrecht zur Längs- bzw. Axialerstreckung des Spaltes abgestrahlt werden.
  • Im Hinblick auf das Wirkprinzip des mindestens einen Schwingungserregers bzw. die konkrete Ausbildung des Schwingungserregers gibt es unterschiedliche Möglichkeiten. So ist es beispielsweise denkbar, den Schwingungserreger als Piezoaktuator auszubilden. Alternativ kann der Schwingungserreger akustisch arbeitend ausgebildet sein oder auch rein mechanisch, insbesondere durch das hochfrequente Aneinanderschlagen mehrerer Bauelemente.
  • Erfindungsgemäß wird der Spalt als Führungsspalt ausgebildet, das zweite Bauelement also über den Spalt am ersten Bauelement geführt ist. Bevorzugt ist es, zusätzlich zu dem Spalt keine weitere Führung vorzusehen. Optimale Ergebnisse im Hinblick auf den aus den Schwingungen resultierenden Pumpeffekt bzw. Rückförderungseffekt werden erzielt, wenn die Schwingungsfrequenz der vom Schwingungserreger erzeugten Schwingungen deutlich höher ist als die Relativbewegungsfrequenz der Bauelemente relativ zueinander. Bevorzugt ist es, wenn nur eines der Bauelemente aktiv verstellt und das andere Bauelement ortsfest relativ zu dem zweiten Bauelement angeordnet ist, wobei auch eine Ausführungsform mit zwei aktiv verstellbaren Bauelementen realisierbar ist. Die Schwingungsfrequenz sollte in jedem Fall so bemessen werden, dass aus dieser eine Druckerhöhung im Spalt resultiert.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass die Spaltbreite während der Verstellbewegung der Bauelemente relativ zueinander, zumindest näherungsweise, gleich bleibt, sich die beiden Bauelemente also in Spaltlängsrichtung bzw. in axialer Richtung relativ zueinander bewegen.
  • Besonders vorteilhaft ist der Einsatz eines Schwingungserregers zur Verminderung oder zur Verhinderung einer Leckage von einem ersten Medium in den zweiten Raum, insbesondere dann, wenn es sich um unterschiedliche Medien handelt und zumindest ein Umgebungsparameter bzw. Zustandsparameter der Medien, wie die Temperatur und/oder der Druck der Medien, unterschiedlich sind/ist. So kann beispielsweise im ersten Raum Diesel-Kraftstoff unter hohem Druck von beispielsweise 1200 bar und ggf. sogar über 2000 bar vorgesehen sein und im zweiten Raum als zweites Medium Hydraulik- oder Schmieröl, beispielsweise unter Atmosphärendruck von etwa 1 bar. Durch das Vorsehen mindestens eines Schwingungserregers wird die Leckage von Diesel-Kraftstoff in den zweiten, Hydrauliköl oder Schmieröl enthaltenden Raum und damit eine Vermischung der Medien zumindest vermindert, bevorzugt vollständig verhindert.
  • Eine alternative Einsatzmöglichkeit der Bauelementpaarung mit mindestens einem Schwingungserreger ist für Anwendungsfälle gegeben, bei denen das erste Medium von dem zweiten Medium unterschiedlich ist, jedoch die Umgebungsbedingungen, d. h. die Zustandsparameter, der Medien, zumindest näherungsweise, gleich sind. So kann das erste Medium im ersten Raum beispielsweise Diesel-Kraftstoff unter Umgebungsdruck von 1 bar sein und das zweite Medium im zweiten Raum Hydraulik- oder Schmieröl, ebenfalls unter Umgebungsdruck von 1 bar. Durch das Vorsehen des mindestens einen Schwingungserregers und der daraus resultierenden Druckerhöhung der Medien im Spalt wird eine Vermischung der unterschiedlichen Medien, zumindest weitgehend, verhindert.
  • Eine weitere Anwendungsmöglichkeit bzw. ein weiteres Einsatzgebiet der Bauelementpaarung ist für Fälle gegeben, in denen die Medien gleich sind, jedoch zumindest eine Umgebungsbedingung, d.h. mindestens ein Zustandsparameter, wie der Mediendruck oder die Medientemperatur, etc. unterschiedlich ist. So ist es beispielsweise möglich, im ersten Raum Diesel-Kraftstoff unter hohem Druck von etwa 1200 bar oder ggf. sogar über 2000 bar vorzusehen und im zweiten Raum ebenfalls Diesel-Kraftstoff, jedoch unter Umgebungsdruck von etwa 1 bar. Diese Bedingungen sind insbesondere bei Kraftstoffinjektoren anzutreffen. Durch den Einsatz mindestens eines Schwingungserregers kann hier der Leckageverlust von dem ersten in den zweiten Raum vermindert oder bevorzugt sogar vollständig verhindert werden.
  • Im Hinblick auf die konkrete Ausbildung des ersten Bauelementes und des zweiten Bauelementes gibt es unterschiedliche Möglichkeiten. So ist es denkbar, dass die Bauelemente Bestandteil einer Hochdruckpumpe, insbesondere einer Kraftstoffhochdruckpumpe oder einer Hydraulikpumpe, sind. In diesem Fall kann es sich beispielsweise um eine Paarung eines Ventilkolbens oder eines Hubkolbens mit einem Stößelkörper, einer Buchse, einem Gehäuse oder einem Zylinder handeln. Zusätzlich oder alternativ kann die Bauelementpaarung bei Kraftstoffinjektoren eingesetzt werden, wobei hier bevorzugt eines der Bauelemente ein Steuerventilelement und das andere Bauelement ein Steuerventilkörper oder eines der Bauelemente ein Injektorkörper, Düsenkörper oder eine Hülse und das andere Bauelement ein ein- oder mehrteiliges Einspritzventilelement (Düsennadel) ist. Weitere Anwendungsfälle der beschriebenen Bauelementpaarung sind denkbar.
  • Ferner führt die Erfindung auf eine Vorrichtung mit mindestens einer zuvor beschriebenen Bauelementpaarung, wobei die Vorrichtung als Kraftstoffförderpumpe, als Hydraulikpumpe oder als Kraftstoffinjektor ausgebildet sein kann. Andere Vorrichtungen, insbesondere für den Einsatz in Kraftfahrzeugen bestimmte Vorrichtungen, sind ebenfalls mit einer zuvor beschriebenen Bauelementpaarung ausstattbar.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung.
    Diese zeigt in der einzigen
    • Fig. 1:
    in einer schematischen, geschnittenen Darstellung eine Bauelementpaarung, umfassend zwei relativ zueinander verstellbare Bauelemente und einen Schwingungserreger.
    Ausführungsform der Erfindung
  • In Fig. 1 ist eine Bauelementpaarung 1, wie sie beispielsweise in einem Kraftstoffinjektor oder einer Pumpe zum Einsatz kommen kann, gezeigt. Die Bauelementpaarung 1 umfasst ein erstes, ortsfestes, d. h. nicht-verstellbares, Bauelement 2 und ein zweites, relativ zu dem ersten Bauelement 2 in Pfeilrichtungen 4 axial verstellbares Bauelement 3. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem zweiten Bauelement 3 um ein im Wesentlichen kreiszylindrisch konturiertes Bauelement 3, das in einer ebenfalls kreiszylindrischen Aufnahmebohrung 5 des ersten Bauelementes 2 aufgenommen ist.
  • Radial zwischen den Bauelementen 2, 3 ist ein das zweite Bauelement 3 vollumfänglich umschließender, als Umfangsspalt ausgebildeter Spalt 6 vorgesehen, der gleichzeitig als Führungsspalt zum Führen des zweiten Bauelementes 3 relativ zu dem ersten Bauelement 2 dient. Die Spaltbreite, also die Radialerstreckung des Spaltes 6, beträgt wenige Mikrometer. In axialer Richtung in der Zeichnungsebene unten grenzt an den Spalt 6 ein erster Raum 7 an, der, zumindest zeitweise, mit einem ersten Medium 8 gefüllt ist. Auf der gegenüberliegenden Axialseite des Spaltes 6 grenzt an diesen ein zweiter Raum 9 an, in dem, zumindest zeitweise, ein zweites Medium 10 aufgenommen ist.
  • Innerhalb des ersten Bauelementes 2 ist ein piezoelektrischer Schwingungserreger 11 angeordnet, der Schwingungen 12 aussendet, die durch das erste Bauelement 2 hindurch laufen, also von diesem übertragen werden und dann in den Spalt 6 bzw. das darin vorgesehene Medium 8, 10 übergehen. Wie aus Fig. 1 zu erkennen ist, wird zumindest ein Teil der Schwingungen 12 an der den Spalt 6 begrenzenden Mantelfläche 13 des zweiten Bauelementes 3 reflektiert. In einem in diesem Ausführungsbeispiel etwa mittigen Bereich 14 des Spaltes 6 entsteht durch die Schwingungen 12 (Druckwellen) eine Druckerhöhung, die für einen Pumpeffekt verantwortlich ist, der wiederum eine Rückförderung des ersten Mediums 8 in Richtung des ersten Raums 7 und eine Rückförderung des zweiten Mediums 10 in Richtung des zweiten Raums 9 zur Folge hat. Zusätzlich oder alternativ zu dem Schwingungserreger 11 im ersten Bauelement 2 kann ein Schwingungserreger 11 im zweiten Bauelement 3 vorgesehen werden. Ebenso ist es denkbar, zumindest in einem der Bauelemente 2, 3, mehrere Schwingungserreger 11 anzuordnen, insbesondere mit der Absicht, in mehreren in axialer Richtung und/oder in Umfangsrichtung beabstandeten oder in einander übergehenden Bereichen im Spalt 6 eine Druckerhöhung zu realisieren sowie um die Schwingungen 12 gleichmäßig zu verteilen.
  • In dem gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem ersten Medium 8 und bei dem zweiten Medium 10 um unterschiedliche Medien, die jedoch, zumindest näherungsweise, unter dem gleichen Druck stehen, so dass sich die Medien 8, 10 in axialer Richtung betrachtet in etwa in der Spaltmitte im Bereich 14 treffen. Durch die mittels des Schwingungserregers 11 erzeugte Druckerhöhung im Bereich 14 sind die Medien 8, 10 bestrebt, in den jeweiligen Raum 7, 9 zurückzuströmen.
  • Bei einer alternativen Ausführungsform handelt es sich ebenfalls beispielsweise um unterschiedliche Medien, wobei der Mediumdruck des ersten Mediums 8 höher ist, vorzugsweise wesentlich höher ist, als der Mediumdruck des zweiten Mediums 10. In diesem Fall ist das erste Medium 8 bestrebt, durch den Spalt 6 hindurch in den zweiten Raum 9 hineinzuströmen. Dieser Effekt kann durch das Vorsehen des mindestens einen Schwingungserregers 11 zumindest minimiert werden.
  • Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform sind die Medien 8, 10 identisch, stehen jedoch unter einem unterschiedlichen Druck. Mit Hilfe des Schwingungserregers 11 bzw. der aus dem Einsatz des Schwingungserregers 11 resultierenden Druckerhöhung im Bereich 14 werden Leckageverluste von dem ersten Raum 7 mit unter hohem Druck stehendem ersten Medium 8 in den zweiten Raum 9 mit unter niedrigem Druck stehendem identischem, zweiten Medium 10 vermieden.

Claims (8)

  1. Vorrichtung mit einer Bauelementpaarung, umfassend ein erstes Bauelement (2) und mindestens ein relativ zu dem ersten Bauelement (2) verstellbares, zweites Bauelement (3), wobei zwischen den Bauelementen (2, 3) ein Spalt (6) ausgebildet ist, der mit einem ein erstes Medium (8) enthaltenden ersten Raum (7) und mit einem ein zweites Medium (10) enthaltenden zweiten Raum (9) verbunden ist, wobei das zweite Bauelement (3) in Spaltlängsrichtung relativ zu dem ersten Bauelement (2) verstellbar ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass mindestens ein Schwingungserreger (11) zum Erzeugen einer Druckerhöhung des ersten und/oder des zweiten Mediums (8, 10) im Spalt (6) vorgesehen ist, wobei der Spalt (6) ein Führungsspalt ist.
  2. Vorrichtung mit einer Bauelementpaarung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Schwingungserreger (11) oder mehrere Schwingungserreger (11) im oder am ersten Bauelement (2) und/oder im oder am zweiten Bauelement (3) angeordnet ist/sind.
  3. Vorrichtung mit einer Bauelementpaarung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungserreger (11) nach einem piezoelektrischen und/oder akustischen und/oder mechanischen Wirkprinzip arbeitend ausgebildet ist.
  4. Vorrichtung mit einer Bauelementpaarung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die von dem Schwingungserreger (11) erzeugte Schwingungsfrequenz, insbesondere deutlich, höher ist als die Relativbewegungsfrequenz der Bauelemente (2, 3).
  5. Vorrichtung mit einer Bauelementpaarung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Medium (8) und das zweite Medium (10) unterschiedlich sind und dass zumindest ein Umgebungsparameter der Medien (8, 10), insbesondere die Temperatur und/oder der Druck, unterschiedlich ist.
  6. Vorrichtung mit einer Bauelementpaarung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Medium (8, 10) unterschiedlich sind und dass die Umgebungsparameter, insbesondere die Temperatur und der Druck, der Medien (8, 10), zumindest näherungsweise, gleich sind.
  7. Vorrichtung mit einer Bauelementpaarung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Medien (8, 10) gleich sind, und dass mindestens ein Umgebungsparameter, insbesondere die Temperatur und/oder der Druck der Medien (8, 10), unterschiedlich ist.
  8. Vorrichtung mit einer Bauelementpaarung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bauelement (2) und zweite Bauelement (3) Bestandteile einer Hochdruckpumpe, insbesondere einer Kraftstoffhochdruckpumpe, oder einer Hydraulikpumpe, oder eines Kraftstoffinjektors sind.
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