EP3577335B1

EP3577335B1 - Anordnung

Info

Publication number: EP3577335B1
Application number: EP18703682.7A
Authority: EP
Inventors: Enrico Bärow; Ingmar Berger; Michael Nitsche
Original assignee: LOrange GmbH
Current assignee: LOrange GmbH
Priority date: 2017-02-02
Filing date: 2018-01-25
Publication date: 2023-10-11
Anticipated expiration: 2038-01-25
Also published as: FI3577335T3; US11725618B2; DE102017000911B3; WO2018141473A1; EP3577335A1; US20190390639A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung gemäß Anspruch 1.
Bei Kraftstoffinjektoren müssen stangenförmige Elemente, z.B. Düsenventilglieder oder Niederhalteelemente, mitunter mit enger Spaltführung abschnittsweise durch verschiedene Gehäuseelemente hindurch geführt werden, d.h. insbesondere um Leckagemengen entlang der jeweiligen Führung gering zu halten. Insbesondere dann, wenn es zudem gilt, an entgegen gesetzten Enden einer solchen Führung anstehende, unterschiedliche Medien wie etwa Brenngas und Flüssigkraftstoff oder Steuerfluid voneinander getrennt zu halten, sind solche engen Spaltmaße anzustreben. Hier tut sich aber das Problem auf, dass solch stangenförmige Glieder bereits bei geringfügigem Versatz der führenden Gehäuseelemente zu einem Verklemmen neigen.
Fig. 1 zeigt eine Anordnung eines Kraftstoffinjektors aus dem Stand der Technik, welche eine mehrteilige Ausgestaltung eines stangenförmigen Elements vorsieht, um solch einem Verklemmen vorzubeugen. Allerdings ist eine solche Ausgestaltung dahingehend nachteilig, als die Teilezahl erhöht wird, mithin der Fertigungsaufwand steigt. Auch ist ein Verklemmen nicht regelmäßig zuverlässig vermieden, da die nach wie vor engen Führungsspalte - mit der hierbei erheblichen Länge - zu einem Zusetzen neigen (Verlackung). EP3018340 offenbart eine Kraftstoffeinspritzdüse für ein Einspritzsystem für einen Verbrennungsmotor.
Ausgehend hiervon liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung bereitzustellen, mit welcher die Nachteile des Standes der Technik überwunden werden können. Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungsformen sind in den weiteren Ansprüchen angegeben.
Vorgeschlagen wird erfindungsgemäß eine Anordnung, welche allgemein z.B. für einen Kraftstoffinjektor, mithin eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung oder eine Brennkraftmaschine verwendbar ist. Ein die Anordnung aufweisender Kraftstoffinjektor kann insbesondere ein Dual-Fuel-Kraftstoffinjektor sein, z.B. für Brenngas (wie Erdgas, Sondergas, Deponiegas, Wasserstoff, etc.) und Flüssigkraftstoff (z.B. Dieselkraftstoff, Bioöl oder Schweröl). Ein Kraftstoffinjektor oder eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung je mit der Anordnung kann im Rahmen der Erfindung für einen Großmotor vorgesehen sein, zum Beispiel eines Kraftfahrzeugs wie etwa einem Schiff, einer Lok oder einem Nutz- oder Sonderfahrzeug, oder zum Beispiel für eine stationäre Einrichtung vorgesehen sein, z.B. für ein Blockheizkraftwerk, ein (Not-)Stromaggregat, z.B. auch für Industrieanwendungen.
Die vorgeschlagene Anordnung weist eine Kammer bzw. einen umgrenzten Raum auf, welche(r) zwischen einer ersten und einer zweiten (Durchgangs-)Aufnahme für ein stangenförmiges Element gebildet ist. Die Kammer kann z.B. von zylindrischer Gestalt, alternativ z.B. auch von hantelförmiger Gestalt sein, hierbei z.B. zwei über den Hantelsteg kommunizierende Kammerteile ausbilden. Allgemein ist der Querschnitt der Kammer bevorzugt kreisförmig, ebenso wie jener der Aufnahmen.
Die Kammer sowie die Aufnahmen, welche an entgegen gesetzten Stirnseiten der Kammer an die Kammer ausmünden, insbesondere in diese münden, sind vorzugsweise in einem Gehäuse der Anordnung gebildet, welches insbesondere mehrteilig ausgeführt sein kann. Bevorzugt kann die Kammer mittels zweier aneinandergrenzender Gehäuseelemente gebildet sein, z.B. weiterhin mittels eines oder zweier Sacklöcher, welche je in eine Grenzfläche eines Gehäuseelements gearbeitet sind. Hierbei kann ein jeweiliges Gehäuseelement zum Beispiel auch je eine der Aufnahmen bilden, einhergehend mit dem Vorteil der äußerst einfachen Fertigung. Die Aufnahmen für das stangenförmige Element sind vorzugsweise je eine Durchgangsaufnahme wie zum Beispiel eine Bohrung (in einem Gehäuseelement), allgemein mit bevorzugt kreisrundem Querschnitt, und weiterhin vorzugsweise je in ihrer Längserstreckungsrichtung koaxial bzw. konzentrisch mit der Kammer ausgerichtet.
Im Rahmen der vorgeschlagenen Anordnung umfasst diese weiterhin ein stangenförmiges Element, welches in den Aufnahmen mit (relativ weitem) Radialspiel über je einen Abschnitt aufgenommen ist, insoweit insbesondere mit einem Aufnahme-Radialspiel, und welches (stangenförmige Element), insbesondere in seiner Längserstreckungsrichtung, durch die Kammer hindurchtritt (das heißt von Stirnseite zu Stirnseite bzw. von Mündung zu Mündung). Allgemein kann das stangenförmige Element ein rundstabförmiges oder abschnittsweise rundstabförmiges Element sein, zum Beispiel ein Stelzenelement (Niederhalteelement), ein Kolbenelement oder ein Düsenventilglied wie etwa eine Düsennadel (insbesondere eines Kraftstoffinjektors), z.B. auch eine Ankerstange (z.B. eines Pilotventils des Kraftstoffinjektors). Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann das stangenförmige Element, insbesondere in der nachstehenden Abfolge, sowohl einen Düsenventilgliedabschnitt aufweisen, als auch einen Kolbenabschnitt und einen Stelzenabschnitt. Hierbei kann z.B. der Düsenventilgliedabschnitt oder auch der Stelzenabschnitt das stangenförmige Element die Kammer durchtretend bilden.
Weiterhin umfasst die Anordnung einen Ringkörper, zum Beispiel der Form einer Ringscheibe angenähert oder als solche gebildet, welcher in der Kammer angeordnet ist und das stangenförmige Element mit (relativ geringerem) Radialspiel (mit Bezug auf das relativ weite Radialspiel des stangenförmigen Elements in den Aufnahmen bzw. das Aufnahme-Radialspiel) vorzugsweise umgibt. Insoweit tritt das stangenförmige Element durch den Ringkörper insbesondere hindurch, weiterhin insbesondere mit dem (relativ geringeren) Radialspiel, i.e. insoweit einem Ringkörper-Radialspiel, vorzugsweise weiterhin koaxial mit dem Ringkörper ausgerichtet. Mit der Anordnung ist der Ringkörper in der Kammer ferner insbesondere unabhängig vom stangenförmigen Element (längs)verschieblich. Ferner sei angemerkt, dass das Ringkörper-Radialspiel (relativ geringeres Radialspiel) im Rahmen der vorgeschlagenen Anordnung bzw. im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere geringer ist als das Aufnahme-Radialspiel (relativ weites Radialspiel).
Im Rahmen der vorgeschlagenen Anordnung weist diese weiterhin eine erste und eine zweite Medienseite auf, welche über die erste bzw. zweite Aufnahme an die Kammer angebunden sind, insbesondere über die erste bzw. zweite Aufnahme mit der Kammer kommunizieren, das heißt die erste Medienseite, insbesondere angebunden über die erste Aufnahme, kommuniziert vorzugsweise über die erste Aufnahme mit der Kammer und die zweite Medienseite, insbesondere angebunden über die zweite Aufnahme, kommuniziert vorzugsweise über die zweite Aufnahme mit der Kammer (je über den Radialspalt um das stangenförmige Element in der jeweiligen Aufnahme).
Die erste Medienseite ist zum Beispiel eine Brenngasseite, die zweite Medienseite zum Beispiel eine Steuerfluidseite (insbesondere Steuerölseite), vorzugsweise je eines Kraftstoffinjektors.
Vorgesehen ist mit Verwendung der Anordnung, die Medien an den jeweiligen Medienseiten druckbehaftet bereitzustellen, insbesondere mit voreingestellten (Medien-)Druckniveaus. Hierbei kann insbesondere auch eine vorbestimmte Mediendruckdifferenz zwischen den Medienseiten vorgesehen werden.
Bei der erfindungsgemäßen Anordnung ist der Ringkörper nunmehr dazu bereitgestellt bzw. in der Lage, (insbesondere mediendruckbeaufschlagt) gegen eine Stirnseite der Kammer in Anlage gedrängt zu werden bzw. in Anlage an einer Stirnseite der Kammer zu gelangen, hierbei insbesondere an der zugehörigen Mündung (der Mündung dieser Stirnseite) gegen Medieneintritt in die Kammer abzudichten. Vorzugsweise im Rahmen einer (geeigneten) Mediendruckbeaufschlagung, im Rahmen der vorliegenden Erfindung zumindest seitens wenigstens einer der Medienseiten der Anordnung, zum Beispiel bei einer (entsprechend gesteuerten) Mediendruckdifferenz zwischen der ersten und der zweiten Medienseite, kann der Ringkörper verlagert werden bzw. wird der Ringkörper insoweit - mediendruckbeaufschlagt - verlagert, insbesondere in Längsrichtung verlagert, bzw. entlang des stangenförmigen Elements verschoben und in Anlage an einer Stirnseite gedrängt. Diese Position kann sodann zuverlässig gehalten werden, d.h. zumindest solange die Mediendruckverhältnisse entsprechend gesteuert bleiben bzw. vorherrschen.
Mit der erfindungsgemäßen Anordnung kann somit auf vorteilhaft einfache Weise eine zuverlässige Abdichtung an der Mündung erfolgen, insbesondere eine Selbstdichtung, mithin auch eine beabsichtigte Medientrennung zwischen der ersten und der zweiten Medienseite. Weiterhin können mit der Anordnung die Radialspalte um das stangenförmige Element in den Aufnahmen breiter ausfallen als die engen Führungsspalte im Stand der Technik, da dem bevorzugt mit Mediendruckbeaufschlagung in Anlage gegen eine Stirnseite gedrängten Ringkörper auch derart hinreichend Haftkraft an der Kammerwand vermittelt werden kann, dass eine Führung des stangenförmigen Elements vorteilhaft durch den Ringkörper geleistet werden kann. Hierbei können insoweit auch Querkräfte über den Ringkörper an der Stirnseite in ein Gehäuseelement der Anordnung eingeleitet werden.
Wird dem Ringkörper weiterhin hinreichendes Radialspiel in der Kammer zugestanden (wie dies im Rahmen der vorliegenden Erfindung allgemein vorgesehen ist), kann sich dieser bei Bedarf auch radial verlagern und somit auch einen Radialversatz zwischen verschiedenen Aufnahmen des stangenförmigen Elements (analog zu einem wie eingangs erwähnten Versatz der Führungen im Stand der Technik) auf einfache Weise ausgleichen (der vorzugsweise mediendruckbeaufschlagte Ringkörper ist dabei also schwimmend an der Stirnseite der Kammer gelagert). Somit kann ein stangenförmiges Element, insbesondere einen Düsenventilgliedabschnitt, einen Kolbenabschnitt und einen Stelzenabschnitt aufweisend, nunmehr auch vorteilhaft einteilig ausgeführt werden. Da der Ringkörper weiterhin nur geringe Abmessungen in Durchtrittsrichtung der Kammer (von Stirnseite zu Stirnseite) bzw. Längserstreckungsrichtung aufzuweisen braucht, ist auch eine zuverlässige Spülung des Durchgangsspalts mit dem Ringkörper-Radialspiel (relativ engen Radialspiel) über dessen Länge ermöglicht und einem Verlacken somit wirksam vorgebeugt, daneben ist die geringe zu bewegende Masse des Ringkörpers einem ausgezeichneten Ansprechverhalten in Hinsicht auf eine Verlagerung bei vorzugsweise Mediendruckbeaufschlagung zuträglich.
Bei einer nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform der Anordnung, insbesondere mit einem einzigen Ringkörper gebildet, kann der Ringkörper bereitgestellt bzw. in der Lage sein, insbesondere mediendruckbeaufschlagt, an der einen oder der anderen Stirnseite der Kammer in Anlage zu gelangen (gegen diese gedrängt zu werden; und an der je zugehörigen Mündung gegen Medieneintritt in die Kammer abzudichten). Bei einer solchen Ausgestaltung kann der Ringkörper zum Beispiel eine Ringscheibe sein. Derart ausgestaltet kann der Ringkörper an die eine oder die andere Stirnseite (insbesondere mediendruckbeaufschlagt) auch angepresst werden, womit auch eine Führung des stangenförmigen Elements an der einen oder der an der Stirnseite wiederum durch den Ringkörper geleistet werden kann.
Bei einer weiteren, erfindungsgemäßen Ausführungsform der Anordnung weist diese einen weiteren bzw. zweiten Ringkörper auf, welcher ebenfalls in der Kammer angeordnet ist und das stangenförmige Element - analog zu oben erläutertem (ersten) Ringkörper - mit Radialspiel bzw. Ringkörper-Radialspiel (relativ geringerem Radialspiel (als jenem des stangenförmigen Elements in den Aufnahmen bzw. Aufnahme-Radialspiel) umgibt, wobei der weitere Ringkörper dem (ersten) Ringkörper in Durchtritsrichtung der Kammer bzw. Längserstreckungsrichtung gegenüberliegt. Bei dieser Ausführungsform ist ferner auch der weitere Ringkörper, durch welchen auch hierbei das stangenförmige Element insbesondere hindurchtritt (mit Ringkörper-Radialspiel), in der Kammer vorzugsweise mediendruckbeaufschlagt und weiterhin vorzugsweise unabhängig vom stangenförmigen Element längsverschieblich.
Mit dieser Anordnung ist der erste Ringkörper insbesondere bereitgestellt, (vorzugsweise mediendruckbeaufschlagt) in Anlage an einer Stirnseite der Kammer zu gelangen (gegen die Stirnseite gedrängt zu werden), hierbei insbesondere an der zugehörigen Mündung gegen Medieneintritt in die Kammer abzudichten, und der weitere bzw. zweite Ringkörper bereitgestellt, (vorzugsweise mediendruckbeaufschlagt) in Anlage an der anderen Stirnseite zu gelangen (gegen diese gedrängt zu werden), hierbei insbesondere an der zugehörigen Mündung gegen Medieneintritt in die Kammer abzudichten. Insoweit kann auch hier die Medientrennung zuverlässig bewirkt und eine Abdichtung bzw. Selbstdichtung an beiden Mündungen erzielt werden.
Hierbei ist analog zu oben erörterter Ausgestaltung auch wiederum vorgesehen, dem jeweiligen Ringkörper hinreichend Radialspiel in der Kammer zuzugestehen, so dass etwaiger Radialversatz der Aufnahmen zueinander ausgeglichen werden kann (durch Radialbewegung der Ringkörper in der Kammer). Des Weiteren kann eine Führung des stangenförmigen Elements hierbei von beiden Ringkörpern geleistet werden, welche insbesondere mit Mediendruckbeaufschlagung bzw. Anpressen an den entgegengesetzten Stirnseiten der Kammer sodann je Querkräfte in ein Gehäuseelement einzuleiten vermögen. Hierdurch kann die Qualität der Führung aufgrund zweier geführter Abschnitte am stangenförmigen Element nochmals gesteigert werden.
Insbesondere mit einer wie vorstehend erörterten Anordnung ist auch vorgesehen, dass an die Kammer in Kommunikation mit derselben bzw. daran angebunden ein Leitungsweg geführt ist, über welchen die Kammer an eine dritte Medienseite der Anordnung angebunden ist, insbesondere mit der dritten Medienseite der Anordnung in Kommunikation bringbar ist. Hierbei ist der Leitungsweg vorzugsweise radial an die Kammer geführt ist, z.B. auf einfache Weise herstellbar als Nut in einer Gehäuseelementgrenzfläche oder als (Radial-)Bohrung. Seitens der dritten Medienseite kann zum Beispiel ein drittes druckbehaftetes Medium, zum Beispiel Sperrfluid (bei Verwendung mit einem Injektor), an die Kammer geführt werden, welches bei der Medientrennung der ersten und zweiten Medienseite unterstützt. Hierfür kann das Medium der dritten Medienseite z.B. ein höheres Druckniveau als jene der ersten und zweiten Medienseite aufweisen.
Bei einer solchen Anordnung mit einer dritten Medienseite ist insbesondere vorgesehen, über das druckbehaftete Medium der dritten Medienseite sowohl den ersten als auch den zweiten Ringkörper in Anlage an einer Stirnseite drängen zu können. Ein Medieneinlass des dritten Mediums in die Kammer kann hierfür z.B. (in einem längsmittleren Bereich) zwischen dem ersten und zweiten Ringkörper vorgesehen werden, jedoch auch an davon verschiedenen Positionen.
Angemerkt sei, dass im Rahmen der vorliegenden Erfindung allgemein auch vorgesehen sein kann, den (oder die jeweiligen) Ringkörper mittels einer Kraft in Anlage gegen eine (bzw. je eine) Stirnseite der Kammer zu drängen, welche Kraft nicht oder nicht nur aus einer Mediendruckbeaufschlagung (des jeweiligen Ringkörpers) resultiert. Eine solche Kraft ist z.B. eine Federkraft, eine Magnetkraft oder eine davon verschiedene in den jeweiligen Ringkörper eingeleitete Kraft. Zur Beaufschlagung des Ringkörpers mit einer solchen Kraft kann die Anordnung ein entsprechendes kraftausübendes Mittel bzw. eine Kraftquelle aufweisen, z.B. in der Kammer oder außerhalb derselben angeordnet, z.B. ein federelastisches Element wie eine Druck-Feder oder eine Zug-Feder oder z.B. gebildet durch wenigstens einen Ringkörper selbst (z.B. durch dessen Material, z.B. magnetisch bzw. als Magnet ausgestaltet). Das kraftausübende Mittel bzw. die Kraftquelle kann z.B. eine Hilfskraft bereitstellen, z.B. um die Anlage des/der Ringkörper(s) an einer Stirnwand/den Stirnwänden der Kammer nur im mediendrucklosen Zustand sicherzustellen bzw. zu bewirken. Daneben kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der/die Ringkörper - betriebssituationsunabhängig - stets und insbesondere ausschließlich durch das (andruck-)kraftausübende Mittel bzw. die Kraftquelle in Anlage gegen eine Stirnseite der Kammer gedrängt werden, insbesondere z.B. auch ständig bzw. dauerhaft (insbesondere mediendruckunabhängig).
Insbesondere bei einer Ausgestaltung, bei welcher wenigstens einer der Ringkörper in einer vorgesehenen Verlagerungsrichtung mediendruckbeaufschlagt gegen eine Stirnseite der Kammer in Anlage gedrängt werden soll, kann dieser Ringkörper an einem Längsende (Stirnseite) eine Anlagefläche und an einem entgegen gesetzten Längsende (weitere Stirnseite) eine dergegenüber oberflächenvergrößerte Druckschulterfläche aufweisen. Hierdurch lässt sich auf einfache Weise das Verlagerungsverhalten des Ringkörpers beeinflussen, das heißt durch Ausprägung einer flächenverhältnisbestimmten (Anlagefläche / Druckschulterfläche) Druckdifferenzcharakteristik, welche eine Verlagerung wie beabsichtigt stets gegen die hierfür vorgesehene Stirnwand der Kammer begünstigt. Hierfür kann der Ringkörper an der oberflächenvergrößerten Druckschulterfläche z.B. eine Anfasung oder eine Absetzung aufweisen, während die Anlagefläche zum Beispiel vollflächig eben ist. Sollen zwei Ringkörper an entgegen gesetzten Stirnseiten in Anlage bringbar sein, können beide Ringkörper derart ausgestaltet sein, wobei die Druckschulterflächen vorzugsweise zu einander hin weisen.
Insbesondere um zu vermeiden, dass sich der oder die Ringkörper zeitweilig, z.B. bei einem Übergang von einem drucklosen Zustand in einen mediendruckbeaufschlagten Zustand, undefiniert in der Kammer befinden, kann in der Kammer weiterhin ein federelastisches Element angeordnet sein, welches gegen den Ringkörper oder auch den weiteren Ringkörper gedrängt ist. Zum Beispiel drängt ein solches federelastisches Element, z.B. eine (Schrauben-)Druckfeder, den jeweiligen Ringkörper in Anlage gegen eine der Mündungen. Im Falle zweier Ringkörper z.B. gegen die entgegen gesetzten Mündungen, wobei das federelastische Element z.B. gegen beide Ringkörper abgestützt, z.B. zwischen diesen angeordnet bzw. gefangen ist.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass die Kammer über einen längsmittleren Abschnitt eine Durchgangsöffnung für das stangenförmige Element ausbildet, insbesondere mit Aufnahme-Radialspiel (relativ weitem Radialspiel; gegenüber dem relativ geringeren Radialspiel bzw. Ringkörper-Radialspiel). Hierbei weist die Kammer z.B. oben erwähnte hantelförmige Gestalt auf. Die hierbei kommunizierend abgeteilten Teilkammern kommunizieren hierbei bevorzugt über die Durchgangsöffnung (den (Hantel-)Steg) und können je einen Ringkörper aufnehmen. Bei einer solchen Lösung kann die Kammer z.B. aus mehr als zwei Gehäuselementen gebildet sein, insbesondere z.B. drei Gehäuseelementen, wobei ein längsmittleres Gehäuseelement vorteilhaft einfach nur eine Bohrung zur Ausbildung der Durchgangsöffnung aufweisen muss.
Mit der Erfindung gehen auch Ausführungsformen der Anordnung einher, bei welchen zwischen einer Umfangswand der Kammer und wenigstens einem der Ringkörper, insbesondere einem jeweiligen Ringkörper, ein Dichtelement um den Ringkörper angeordnet ist, insbesondere ein O-Ring. Das Dichtelement ist vorzugsweise elastisch und vermag somit eine etwaig erforderliche Radialverschiebung des Ringkörpers zu erlauben, wobei das Dichtelement weiterhin vorteilhaft eine Vorpositionierung (Zentrierung) des Ringkörpers bei Abstützung sowohl gegen den Ringkörper als auch die Umfangswand der Kammer leisten kann, mithin auch eine Zentrierung im Rahmen der Führung des stangenförmigen Elements über den Ringkörper leisten kann.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird auch ein Kraftstoffinjektor vorgeschlagen, insbesondere für den Betrieb mit einem ersten und einem zweiten Medium, welche vorzugsweise Brenngas und Steuerfluid, z.B. Steueröl, sein können (daneben kann ein als Dual-Fuel-Kraftstoffinjektor gebildeter Kraftstoffinjektor im Rahmen der vorliegenden Erfindung z.B. noch den Betrieb mit hochdruckbeaufschlagtem (z.B. 2000bar oder mehr) Flüssigkraftstoff vorsehen). Der vorgeschlagene Kraftstoffinjektor weist wenigstens eine wie vorstehend erörterte Anordnung auf, wobei das erste Medium an der ersten Medienseite und das zweite Medium an der zweiten Medienseite je der Anordnung bereitgestellt wird, insbesondere druckbeaufschlagt (der Steueröldruck kann hierbei z.B. etwas über dem Brenngasdruck (z.B. 350bar) liegen).
Das erste Medium kann bei Injektorbetrieb zum Beispiel seitens eines Brenngas-Düsenraums (erste Medienseite) an der ersten Aufnahme anstehen, das zweite Medium z.B. seitens eines Steuerfluid-Steuerkreises (zweite Medienseite) an der zweiten Aufnahme anstehen, zum Beispiel seitens einer hydraulischen Kolbensteueranordnung des Kraftstoffinjektors. Alternativ kann das erste Medium zum Beispiel seitens eines Brenngas-Speichers des Kraftstoffinjektors (erste Medienseite) an der ersten Aufnahme anstehen, das zweite Medium an der zweiten Aufnahme zum Beispiel wiederum seitens des Steuerfluid-Steuerkreises des Kraftstoffinjektors.
Vorzugsweise ist der Kraftstoffinjektor weiterhin zum Betrieb mit einem dritten Medium eingerichtet, welches an der dritten Medienseite der Anordnung bereitgestellt wird. Das dritte Medium ist zum Beispiel ein Sperrfluid zur Abdichtung bzw. Medientrennung, weiterhin vorzugsweise druckbeaufschlagt über den Leitungsweg an die Kammer versorgbar. Ein Sperrfluiddruckniveau liegt z.B. über jenem der Brenngasseite, z.B. 5 bis 10 Prozent über dem Brenngasdruck. Der Steuerfluiddruck kann weiterhin z.B. 500bar betragen.
Mit dem Kraftstoffinjektor kann eine Kraftstoffinjektoranordnung gebildet sein, welche insbesondere eingerichtet ist, die Medien an der ersten, zweiten oder auch dritten Medienseite mit voreingestellten Druckniveaus bereitzustellen. Eine solche Kraftstoffinjektoranordnung ist vorzugsweise eine Dual-Fuel-Kraftstoffinjektoranordnung, im Rahmen derer zudem eine Sperrfluidversorgung an den Kraftstoffinjektor vorgesehen wird, d.h. an die Kammer der Anordnung. Bevorzugt wird hierbei mittels des Sperrfluids ein jeweiliger Ringkörper in oben beschriebener Weise hin zu einer Mündung an der Kammer zu deren Verschluss gedrängt.
Insbesondere für eine zuverlässige Verlagerung der Ringkörper bzw. Selbstdichtung kann eine solche Kraftstoffinjektoranordnung eingerichtet sein, vor Anschaltung der ersten und zweiten Medien an den Kraftstoffinjektor bzw. die Kammer zunächst das Medium der dritten Medienseite an den Kraftstoffinjektor bzw. die Kammer zu versorgen. Somit kann bereits an den Mündungen abgedichtet werden, bevor das erste und zweite Medium angelegt wird. Für eine Abschaltung der Versorgung der Medien an den Kraftstoffinjektor kann die Kraftstoffinjektoranordnung weiterhin eingerichtet sein, das dritte Medium nach dem ersten und zweiten Medium, das heißt als letztes abzuschalten.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnungen, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigen, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in verschiedener Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: exemplarisch und schematisch eine Ansicht eines Kraftstoffinjektors aus dem Stand der Technik.
Fig. 2: exemplarisch und schematisch einen Kraftstoffinjektor mit einer nicht erfindungsgemäßen Anordnung in einer Schnittansicht.
Fig. 3: exemplarisch und schematisch in einer abgebrochenen Schnittansicht einen Kraftstoffinjektor mit einer Anordnung gemäß einer möglichen Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 4: exemplarisch und schematisch in einer Schnittansicht eine Anordnung für einen Kraftstoffinjektor gemäß noch einer möglichen Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 5: exemplarisch und schematisch in einer Schnittansicht eine Anordnung eines Kraftstoffinjektors gemäß noch einer weiteren möglichen Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 6: exemplarisch und schematisch in einer Schnittansicht eine Anordnung eines Kraftstoffinjektors gemäß noch einer möglichen Ausführungsform der Erfindung.

In der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen entsprechen gleichen Bezugszeichen Elemente gleicher oder vergleichbarer Funktion. Elemente aus dem Stand der Technik sind mit gestrichenen Bezugszeichen versehen.
Fig. 1 zeigt eine Ansicht eines Kraftstoffinjektors 1' aus dem Stand der Technik. Hierbei weist dieser ein erstes 3' und ein zweites 5' Gehäuseelement auf, welche je eine Axialbohrung zur Führung eines stangenförmigen Elements 7' wie etwa einer Düsennadel aufweisen. Um ein Verklemmen des insbesondere zur Medientrennung mit engem Radialspiel geführten stangenförmigen Elements 7' bei etwaigem Radialversatz der Gehäuseelemente 3', 5' auszuschließen, ist das stangenförmige Element 7` zweigeteilt gebildet. Eine solche Ausgestaltung ist jedoch aufwändig in der Herstellung und birgt die Gefahr, dass die über die erhebliche Länge engen Führungsspalte zusetzen.
Fig. 2 zeigt nunmehr eine Anordnung 9 nicht gemäß der Erfindung sowie einen damit gebildeten Kraftstoffinjektor 1, welcher als Dual-Fuel-Kraftstoffinjektor bereitgestellt ist, vorliegend für den Betrieb mit Brenngas und Flüssigkraftstoff (wobei jedoch nur ein Brenngas-Düsenventil des Kraftstoffinjektors 1 veranschaulicht ist, insbesondere einer Mehrzahl von Brenngas-Düsenventilen des Kraftstoffinjektors 1). Die Brenngas-Düsenventile können z.B. ein Flüssigkraftstoff-Düsenventil (nicht dargestellt) umgebend angeordnet sein.
Die Anordnung 9 umfasst eine Kammer 11 bzw. einen umgrenzten Hohlraum, welche(r) mittels eines ersten Gehäuseelements 3 des Kraftstoffinjektors 1 und eines zweiten 5 Gehäuseelements des Kraftstoffinjektors 1 gebildet ist. Zur Bildung der Kammer 11 weist das erste Gehäuseelement 3 eine Aussparung, insbesondere ein Sackloch 13 auf, welches seitens einer Stirn- bzw. Grenzfläche 15 zum zweiten Gehäuseelement 5 in das erste Gehäuseelement 3 gearbeitet ist, das zweite Gehäuseelement 5 deckelt weiterhin das Sackloch 13 mit seiner Stirn- bzw. Grenzfläche 17 unter Komplettierung der Kammer 11.
Wie Fig. 2 veranschaulicht, ist die Kammer 11 zwischen einer ersten 19 und einer zweiten 21 (Durchgangs-)Aufnahme der Anordnung 9 angeordnet bzw. gebildet, welche Aufnahmen 19, 21 für ein stangenförmiges Element 7 bereitgestellt sind, wobei die Aufnahmen 19, 21 ersichtlich an entgegen gesetzten Stirnseiten 23, 25, i.e. einer ersten 23 und einer zweiten 25 Stirnseite, der Kammer 11 in diese münden bzw. an diese ausmünden. Die Aufnahmen 19, 21 sind je als Bohrkanal gebildet, insbesondere als Axialbohrung. Die erste Aufnahme 19 erstreckt sich hierbei im ersten Gehäuseelement 3, die zweite Aufnahme 21 im zweiten Gehäuseelement 5. Vorgesehen ist hierbei eine möglichst koaxiale Ausrichtung der Aufnahmen 19, 21 sowie der Kammer 11.
Das stangenförmige Element 7 ist, wie Fig. 2 dies etwas herausstellend verdeutlicht, in den Aufnahmen 19, 21 mit (relativ weitem) Radialspiel über je einen Abschnitt 27, 29 (einen düsenfernen 27 und einen düsennäheren 29 Abschnitt) aufgenommen, insoweit insbesondere mit einem Aufnahme-Radialspiel, und tritt - in seiner Längserstreckungsrichtung - durch die Kammer 11 hindurch. Das stangenförmige Element 7 ist hierbei ein einteiliges Element, gebildet aus einem Düsenventilgliedabschnitt 31, einem Kolbenabschnitt 33, und einem Stelzenabschnitt 35. Durch die Kammer 11 hindurch tritt hierbei ersichtlich der Stelzenabschnitt 35, welcher insbesondere rundstabförmig gebildet ist. Denkbar ist jedoch auch, einen oder mehrere der Abschnitte 31, 33, 35 separat von den weiteren Abschnitten auszubilden, so dass das die Kammer 11 durchtretende stangenförmige Element 7 z.B. nur durch den Stelzenabschnitt 33 gebildet wird.
Mittels des Düsenventilgliedabschnitts 31, welcher als Brenngas-Düsennadel wirkt und in einem Düsenkörper 37 des Kraftstoffinjektors 1 aufgenommen ist, kann eine Brenngas-Düsenanordnung des Kraftstoffinjektors 1 (nicht explizit dargestellt) geöffnet und versperrt werden, das heißt durch entsprechende Hubsteuerung des mit dem Düsenventilgliedabschnitt 31 verbundenen Kolbenabschnitts 33. Die Brenngas-Düsenanordnung weist eine oder mehrere Brenngas-Düsenöffnungen auf, d.h. stromab eines Ventilsitzes 39 für den Düsenventilgliedabschnitt 31.
Zur Hubsteuerung des Kolbenabschnitts 33 ist dieser an zwei Steuerseiten über Steuerkammern 41, 43 eines Steuerkreises des Kraftstoffinjektors 1 steuerdruckbeaufschlagbar und entlastbar, das heißt hydraulisch, entsprechend des Wirkprinzips eine Steuerseite je zu belasten während die andere entlastet wird und umgekehrt. Als druckbehaftetes Steuerfluid bzw. Steuermedium zur Verwendung mit dem Kraftstoffinjektor 1 ist hierbei Steueröl vorgesehen, alternativ z.B. auch Flüssigkraftstoff.
Der Düsenventilgliedabschnitt 31 ist seitens eines Brenngas-Düsenraums 45 hin zu dem Kolbenabschnitt 33 geführt, insbesondere in einer Axialbohrung 47 mit weiterhin engem Radialspiel, wobei der Kraftstoffinjektor 1 eingerichtet ist, mittels einer Sperrfluid-Dichtung gegen den Übertritt von Brenngas in den Steuerkreis um den Düsenventilgliedabschnitt 31 herum dichten zu können. Hierzu ist eine Sperrfluidleitung 49 an einen Ringraum 51 geführt, welcher den Düsenventilgliedabschnitt 31 über einen Abschnitt umgibt. Wird geeignet druckbehaftetes Sperrfluid über die Sperrfluidleitung 49 an den Ringraum 51 versorgt, z.B. mit einem Druckniveau etwas oberhalb des Brenngas-Betriebsdruckniveaus, mithin die Sperrfluid-Dichtung in Funktion gesetzt, kann Brenngasleckageeintritt in den Steuerkreis bei Injektorbetrieb wirksam verhindert werden.
Der Stelzenabschnitt 35 nunmehr setzt den Kolbenabschnitt 33 zur düsenfernen Seite des Kraftstoffinjektors 1 hin fort, wobei der stangenförmige Stelzenabschnitt 35 bereitgestellt ist, im Zusammenwirken mit einem federelastischen Element 53, insbesondere einer Schraubendruckfeder, eine Schließkraft düsenfem am stangenförmigen Element 7 einzuleiten, das heißt um ein zuverlässiges Halten der Schließstellung bei drucklosem Injektor 1 zu gewährleisten und den Schließvorgang des Düsenventilgliedabschnitts 31 im Rahmen von Schließhubbewegungen zu unterstützen. Der Stelzenabschnitt 35 taucht düsenfern hierbei in einen Brenngasspeicher 55 des Kraftstoffinjektors 1 ein, welcher vorzugsweise als injektorinterner Durchgangsspeicher dient. Anströmbar ist der Brenngasspeicher 55 über eine Brenngasleitung 57 des Kraftstoffinjektors. Seitens des Brenngasspeichers 55 kann (hoch-)druckbeaufschlagtes Brenngas zum Beispiel an den Brenngas-Düsenraum 45 versorgt werden (über eine weitere Leitung 59 des Kraftstoffinjektors, exemplarisch gestrichelt eingezeichnet).
Bei der derart gebildeten Anordnung 9 weist dieselbe ersichtlich eine erste 61 und eine zweite 63 Medienseite auf, welche je über eine Aufnahme 19, 21, d.h. die erste 19 bzw. zweite 21 Aufnahme, an die Kammer 11 angebunden sind bzw. mit der Kammer 11 kommunizieren. Die erste Medienseite 61 wird hierbei durch den Brenngasspeicher 55 gebildet, welcher über die erste Aufnahme 19 mit der Kammer 11 kommuniziert (über den Ringspalt um das stangenförmige Element 7), das heißt die erste Medienseite 61 ist eine Brenngasseite. Die zweite Medienseite 63 wird durch den hydraulischen Steuerkreis, insbesondere die Steuerkammer 41 desselben gebildet, welcher bzw. welche über die zweite Aufnahme 21 ebenfalls mit der Kammer 11 kommuniziert (wiederum über den Ringspalt um das stangenförmige Element 7), das heißt die zweite Medienseite 63 ist eine Steuerfluidseite.
Wie Fig. 2 weiterhin veranschaulicht, weist die Anordnung 9 ferner einen Ringkörper 65 auf, welcher in der Kammer 11 angeordnet ist und das stangenförmige Element 7 mit (relativ geringerem) Radialspiel, insoweit insbesondere Ringkörper-Radialspiel, umgibt bzw. durch welchen das stangenförmige Element 7 mit (relativ geringerem) Radialspiel, insoweit dem Ringkörper-Radialspiel, hindurchtritt, i.e. mit geringerem Radialspiel als dem stangenförmigen Element 7 in den Aufnahmen 19, 21 zugestanden ist (Aufnahme-Radialspiel). Vorzugsweise ist das Radialspiel bzw. das Ringkörper-Radialspiel derart gering, dass ein Mediendurchtritt im Wesentlichen vermieden ist, mithin eine (Gleit-)Dichtung an dem (um das) stangenförmige(n) Element 7 realisiert wird. Der Ringkörper 65 ist in der Kammer 11 weiterhin unabhängig vom stangenförmigen Element 7 (längs)verschieblich und bereitgestellt, insbesondere mediendruckbeaufschlagt (druckbeaufschlagt durch den Mediendruck wenigstens eines der Medien der Medienseiten 61, 63), in Anlage an einer Stirnseite 23, 25 der Kammer 11 zu gelangen (und an dem zugehörigen Mündungsquerschnitt bzw. der zugehörigen Mündung 19a, 21a gegen Medieneintritt in die Kammer 11 abzudichten).
Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausgestaltung der Anordnung 9 ist der Ringkörper 65 scheibenförmig gebildet, d.h. als (Zylinder-)Scheibe. Eine erste Endfläche 65a ist hierbei der Brenngasseite (erste Medienseite 61) zugewandt, die andere Endfläche 65b der Steuerfluidseite (zweite Medienseite 63). Beide Endflächen 65a, 65b, welche eben ausgebildet sind, sind hierbei in der Lage, gegen eine Stirnseite 23 bzw. 25 der Kammer 11 bei Verlagerung gegen dieselbe zu dichten, d.h. an der jeweiligen Mündung 19a, 21a einer Aufnahme 19, 21.
Um den Ringkörper 65 - bei Injektorbetrieb - gegen die eine oder die andere Stirnseite 23, 25 der Kammer 11 zu drängen, mithin die beabsichtigte Selbstabdichtung bzw. Medientrennung zwischen den Medienseiten 61, 63 zu erzielen, ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere vorgesehen, über den Endflächen 65a, b des Ringkörpers 65 mittels vorzugsweise Mediendruckbeaufschlagung ein Druckgefälle zu erzeugen. Insbesondere unabhängig von der anfänglichen Position des Ringkörpers 65 in der Kammer 11 kann dieser mit Betriebsaufnahme des Kraftstoffinjektors 1 zum Beispiel dadurch gegen eine Stirnseite 23, 25 gedrängt werden, dass die Anschaltung der Medien an die erste 61 und zweite 63 Medienseite zeitlich versetzt erfolgt. Mit Anschalten zunächst nur eines Mediums, zum Beispiel der Brenngasseite, erfährt der Ringkörper somit 65 eine einseitige Druckkraftbelastung seitens dieser Medienseite 61 und wird in der Folge hin zur Mündung 21a der Aufnahme 21 der weiteren Medienseite 63 gedrängt, im vorliegenden Beispiel hin zur Mündung 21a der Aufnahme 21 der Steuerfluidseite.
Wird sodann das weitere Medium angeschaltet, d.h. hier beispielsweise das Steuerfluid, stellt der Ringkörper 65 an dieser Endfläche 65a nur mehr eine Druckwirkfläche für das weitere Medium (Steuerfluid) zur Verfügung, welche auf die kreisringförmige Fläche reduziert ist, welche mit der Mündungsöffnung 21a (in Längserstreckungsrichtung des stangenförmigen Elements 7) überlappt, während an der entgegengesetzten Endfläche diese vollflächig zur Druckeinleitung zur Verfügung steht. Auf einfache Weise kann somit dauerhaft ein ausgeprägtes Druckgefälle zwischen den Endflächen 65a, b des Ringkörpers 65 erzielt werden, womit nicht nur die Position des Ringkörpers 65 in dichtender Anlage an der Stirnseite 25 der Kammer 11 sicherbar ist, sondern auch eine Andruckkraft erzielt werden kann, welche die (begrenzte) Einleitung von Querkräften über die Stirnseite 25 in das zugehörige Gehäuseelement 5 ermöglicht, mithin die beabsichtigte positionstreue Führung des stangenförmigen Elements 7 durch den Ringkörper 65.
Aufgrund dessen, dass dem Ringkörper 65 hierbei auch (ausreichend) Radialspiel zur Umfangswand der Kammer 11 zugestanden ist (insoweit schwimmend gelagerter Ringkörper 65), kann aber auch vorteilhaft einfach ein Radialversatz von Führungen 47 oder Aufnahmen 19, 21 entlang des stangenförmigen Elements 7 bei Bedarf ausgeglichen werden, das heißt durch entsprechende querkraftbedingte Verlagerung des Ringkörpers 65.
Mit der vorgeschlagenen Anordnung 9 wird im Betriebsfall des Kraftstoffinjektors 1 weiterhin vorteilhaft eine Selbstabdichtung auch dann erzielt, falls eines der Mediendruckniveaus unter einen Solldruck abfällt. Kehrt sich das Druckgefälle über den Ringkörper 65 hierbei um, reicht dieses mit der Erfindung regelmäßig aus, den Ringkörper 65 hin zur anderen Stirnseite 23 zu verschieben und diesen dort abdichtend in Anlage zu bringen. Somit ist die Medientrennung stets zuverlässig gewährleistet.
Zur weiteren Beeinflussung der bzw. Einstellung einer beabsichtigten Verschiebungs- und Andruckcharakteristik des Ringkörpers 65 kann, wie Fig. 2 dies veranschaulicht, auch der freie Mündungsquerschnitt an der Mündung 19a, 21a der Aufnahme 19, 21 einer Medienseite 61, 63 unterschiedlich zu jenem der zweiten Medienseite 63, 61 gewählt werden, womit die Druckwirkflächen bei Anlage an der einen oder anderen Stirnseite 23, 25 gezielt eingestellt werden können. Weiterhin kann eine Endfläche 65a, 65b gegenüber der anderen Endfläche 65b, 65a zum Beispiel oberflächenvergrößert sein, zum Beispiel eine Anfasung aufweisen (mit einer (umlaufenden) Anfasung kann mit Mediendruckbeaufschlagung z.B. vorteilhaft auch eine Selbstzentrierung des Ringkörpers 65 in der Kammer 11 begünstigt werden).
Fig. 3 zeigt nunmehr eine abgebrochene Schnittansicht eines Kraftstoffinjektors 1, bei welchem die Anordnung 9 erfindungsgemäß im Unterschied zu der Ausgestaltung nach Fig. 2 einen weiteren Ringkörper 67 aufweist, welcher in der Kammer 11 angeordnet ist und das stangenförmige Element 7 mit (relativ geringerem) Radialspiel, insoweit insbesondere Ringkörper-Radialspiel, umgibt bzw. durch welchen das stangenförmige Element 7 mit Ringkörper-Radialspiel hindurchtritt, i.e. wiederum mit geringerem Radialspiel als dem stangenförmigen Element 7 in den Aufnahmen 19, 21 zugestanden ist (Aufnahme-Radialspiel). Der weitere (zweite) Ringkörper 67 liegt hierbei dem Ringkörper 65 (erstem Ringkörper 65) in Durchtrittsrichtung (von Stirnseite zu Stirnseite) bzw. Längserstreckungsrichtung gegenüber.
Vorzugsweise ist bei dieser Ausgestaltung das Radialspiel (Ringkörper-Radialspiel) beider Ringkörper 65, 67 derart gering, dass ein Mediendurchtritt im Wesentlichen vermieden ist, mithin an beiden Ringkörpern 65, 67 eine (Gleit-)Dichtung an dem (um das) stangenförmige(n) Element 7 realisiert wird.
Weiterhin im Unterschied zu der Ausgestaltung der Anordnung nach Fig. 2, weist die Anordnung 9 bei der Ausgestaltung nach Fig. 3 eine dritte Medienseite 69 auf, welche über einen hierfür bereitgestellten Leitungsweg 71 der Anordnung 9 mit der Kammer 11 kommuniziert bzw. daran angebunden ist. Der Leitungsweg 71 ist radial an die Kammer 11 geführt, zum Beispiel als Nut in der Stirnfläche 15 des ersten Gehäuseelements 3 gebildet, oder z.B. je mittels einer Nut in den aneinandergrenzenden Stirnflächen 15, 17 der Gehäuseelemente 3, 5, woraus wiederum eine vorteilhaft einfache Herstellbarkeit resultiert.
Im Rahmen dieser Ausgestaltung ist auch der weitere Ringkörper 67 in der Kammer 11 unabhängig vom stangenförmigen Element 7 längsverschieblich und bereitgestellt, insbesondere mediendruckbeaufschlagt, in Anlage an einer Stirnseite 23 der Kammer 11 zu gelangen bzw. gegen eine Stirnseite 23 gedrängt zu werden (und an der zugehörigen Mündung 19a gegen Medieneintritt in die Kammer 11 abzudichten). Somit kann ein jeweiliger Ringkörper 65, 67 - im Rahmen der Mediendruckbeaufschlagung - (geeignet) druckbeaufschlagt durch den Mediendruck wenigstens eines der Medien der Medienseiten 61, 63, 69 auch in Anlage an einer Stirnseite 23 der Kammer 11 gelangen bzw. gedrängt werden und an der zugehörigen Mündung 19a gegen Medieneintritt in die Kammer 11 abdichten).
Die dritte Medienseite 69 ist hierbei eine Sperrfluidseite, welche durch einen Sperrfluidkreis am Kraftstoffinjektor 1 gebildet wird. Das Medium der dritten Medienseite 69 ist insoweit druckbehaftetes Sperrfluid, insbesondere Sperröl, zum Beispiel bereitgestellt mit einem Betriebsdruckniveau, welches etwas über dem Betriebsdruckniveau der Brenngasseite liegt, zum Beispiel 5 Prozent bis 10 Prozent darüber, zum Beispiel bei 380 bar. Über den Sperrfluidkreis kann insbesondere auch eine Sperrfluiddichtung wie mit der Ausgestaltung nach Fig. 2 beschrieben mit Sperrfluid, versorgt werden.
Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausgestaltung der Anordnung 9 weisen die Ringkörper 65, 67 ersichtlich je eine angeschrägte Endfläche 65a, 67a auf, welche in Richtung des anderen Ringkörpers 67, 65 weist, und dazu entgegengesetzt je eine ebene Anlagefläche 65b, 67b, welche zu einer benachbarten Stirnseite 25 bzw. 23 der Kammer weist, gegen welche die jeweilige Anlagefläche 65b, 67b zu dichten vermag. Die angeschrägte Endfläche 65a, 67a ist im Sinne einer Druckschulter oberflächenvergrößert und wird bereitgestellt, die Verschiebungs- und Andruckcharakteristik des Ringkörpers bei Mediendruckbeaufschlagung der Kammer (in gewünschter Weise) zu beeinflussen. Daneben wird wiederum eine Selbstzentrierung begünstigt.
Um bei dieser Ausgestaltung des Kraftstoffinjektors 1 mittels der Anordnung 9 eine Abdichtung an beiden Stirnseiten 23, 25 der Kammer 11 (an den Mündungen 19a, 21a) bei Injektorbetrieb zu erzielen, ist vorgesehen, die Kammer 11 über den Leitungsweg 71 mit dem druckbehafteten Medium der dritten Medienseite 69, das heißt dem Sperrfluid, zu beaufschlagen. Auf einzelne Aspekte dieser Anordnung 9, insbesondere im Zusammenhang mit der Mediendruckbeaufschlagung, wird nunmehr noch näher eingegangen.
Liegt am Kraftstoffinjektor 1 bzw. der dritten Medienseite 69 noch kein Mediendruck an, können sich die Ringkörper 65, 67 zum Beispiel undefiniert in der Kammer 11 befinden. Wird nun zunächst das Sperrfluid aufgeschaltet bzw. an die Kammer 11 geleitet, werden die Ringkörper 65, 67 mit dem Sperrfluiddruck beaufschlagt (über den je vorgesehenen Radialspalt 73 zur Umfangswand der Kammer 11 kann bei freiliegender Anlagefläche 65b, 67b eines jeweiligen Ringkörpers 65, 67 quasi eine allseitige Mediendruckbeaufschlagung desselben erfolgen), wobei sich aufgrund der Flächenverhältnisse der Anlagefläche 65b, 76b und der Druckschulterfläche 65a, 67a aber stets eine resultierende Druckkraft auf den Ringkörper 65, 67 wirkend einstellt, welcher diesen in Richtung hin zur benachbarten Stirnseite 25, 23 drängt, das heißt die Ringkörper 65, 67 werden auseinander gedrängt.
Mit einer solchen Ausgestaltung kann insoweit vorgesehen sein, zunächst das Medium der dritten Medienseite 69 am Kraftstoffinjektor 1 bzw. der Anordnung 9 aufzuschalten, nachfolgend jene der ersten 61 und zweiten 63 Medienseite. Liegen die Ringkörper 65, 67 sodann an den Stirnseiten 25, 23 an, werden diese in der Folge nur mehr über die relativ kleinflächigen Mündungsquerschnitte 21a, 19a seitens der Aufnahmen 21, 19 der ersten 61 und zweiten 63 Medienseite an den Anlageflächen 65b, 67b mediendruckbeaufschlagt, das heißt das Druckgefälle zwischen Druckschulterfläche 65a, 67a und Anlagefläche 65b, 67b, mithin die Anpresskraft gegen die jeweilige Stirnseite 25, 23 bleibt ausgeprägt. Somit ist dauerhaft eine zuverlässige Selbstdichtung mittels der hierbei wiederum schwimmend gelagerten Ringkörper 65, 67 erzielbar.
Auch hierbei können die jeweiligen Ringkörper 65, 67 wie bei der Ausführung nach Fig. 2 eine derart hohe, mediendruckbedingte Anpresskraft gegen die Stirnseiten 25, 23 erfahren, dass über die jeweiligen Ringkörper 65, 67 (wie vor bei der Ausgestaltung nach Fig. 2) die (begrenzte) Einleitung von Querkräften in die jeweiligen Gehäuseelemente 5, 3 ermöglicht ist, mithin eine radiale Fixierung der Ringkörper 65, 67 und somit eine Führung des stangenförmigen Elements 7 (welches hierbei vorteilhaft über zwei Abschnitte geführt werden kann). Der Anpressdruck kann weiterhin auf einfache Weise durch Steuerung des Sperrfluiddrucks beeinflusst werden. Dadurch, dass den Ringkörpern 65, 67 bei dieser Ausgestaltung auch je wiederum Radialspiel in der Kammer 11 zugestanden ist (via den jeweiligen (Umfangs-)Radialspalt 73), kann bei Bedarf (Überschreiten der aufnehmbaren Querkräfte) aber auch ein Radialversatz zwischen den einzelnen Gehäuseelementen 3, 5 oder auch dem Düsenkörper 37 ausgeglichen werden, das heißt durch entsprechende Radialverlagerung des jeweiligen Ringkörpers 65, 67 in der Kammer 11.
Bei dieser Ausgestaltung wird ebenfalls vorteilhaft eine Selbstabdichtung an der ersten 19a oder zweiten 21a Mündung im Injektorbetrieb auch dann gewährleistet, falls der Druck an der dritten Medienseite 69 nicht in hinreichender Weise vorherrscht. In einem solchen Fall würde ein zeitweiliger Überdruck an einer Medienseite 61, 63, zum Beispiel aufgrund eines Druckabfalls an der anderen Medienseite 63, 61 (insbesondere z.B. im Rahmen eines Einspritzvorgangs), die Ringkörper 65, 67 beide gegen die gegenüberliegende Stirnseite 23, 25 drücken können, somit wiederum eine Selbstabdichtung ermöglichen.
Fig. 4 zeigt nunmehr eine weitere vorteilhafte Ausführungsform einer Anordnung 9 für einen Kraftstoffinjektor 1, welche im Wesentlichen analog zu der Ausführungsform nach Fig. 3 gebildet ist, das heißt mittels zweier Ringkörper 65, 67. Im Unterschied zur vorhergehend dargestellten Ausgestaltung, ist die Kammer 11 bei der in Fig. 4 gezeigten Anordnung 9 mittels zweier Aussparungen bzw. Vertiefungen 13, 75, insbesondere Sacklöchern, gebildet, welche je in eine der einander gegenüberliegenden Grenzflächen 15, 17 der Gehäuseelemente 3, 5 gearbeitet sind. Auch hierbei ergibt sich eine vorteilhaft einfache Herstellbarkeit der Anordnung 9, insbesondere auch im Hinblick auf die Führung des Leitungswegs 71 an die Kammer 11, welcher ebenfalls auf einfache Weise in eine oder beide der Grenzflächen 15, 17 gearbeitet werden kann, zum Beispiel wiederum als Nut. Bei einer solchen Ausgestaltung der Anordnung 9 kann der Leitungsweg 71 zum Beispiel vorteilhaft (längs-)mittig an die Kammer 11 geführt sein, so dass sich eine quasi symmetrische Druckverteilung bei Anströmung der Kammer 11 über den Leitungsweg 71 erzielen lässt.
Wie Fig. 4 weiterhin beispielhaft veranschaulicht, ist das stangenförmige Element 7 bei dieser Anordnung 9 zum Beispiel bolzenförmig gebildet, zum Beispiel als separater Stelzenabschnitt bereitgestellt. Insbesondere um auch bei druckloser Anordnung 9 bzw. drucklosem Kraftstoffinjektor 1 die Position der Ringkörper 65, 67 zu definieren, weist die Anordnung 9 nach Fig. 4 weiterhin eine Druckfeder 77 auf, d.h. insoweit insbesondere ein kraftausübendes Mittel bzw. eine Kraftquelle zur mediendruckunabhängigen Krafteinleitung einer Kraft in die Ringkörper 65, 67, welche Druckfeder 77 zwischen den Ringkörpern 65, 67 angeordnet ist und beide auseinander drängt. Bei druckloser Anordnung 9 liegen die Ringkörper 65, 67 in der Folge bereits mit ihrer jeweiligen Anlagefläche 65b, 67b an einer Stirnseite 25, 23 an.
Fig. 5 zeigt nunmehr eine Ausgestaltung der Anordnung 9, bei welcher zwischen der Umfangswand der Kammer 11 und den Umfangsseiten der Ringkörper 65, 67 je eine Ringdichtung 79 angeordnet ist. Die Ringdichtungen 79 gewährleisten hierbei die zuverlässige Anlage der Ringkörper 65, 67 bei Aufschalten des Sperröls, insoweit als hierbei regelmäßig nur die Druckschulterflächen 65a, 67a den Sperrfluiddruck erfahren, während die Anlageflächen 65b, 67b via die Dichtungen 79 vom Sperrfluiddruck entkoppelt sind. Gleichwohl wird bei dieser Ausführungsform den Ringkörpern 65, 67 ebenfalls Radialspiel zugestanden, welches durch die Elastizität der Ringdichtungen 79 ermöglicht wird. Zusätzlich kann zum Beispiel auch bei dieser Anordnung 9 wiederum ein Federelement 77 (kraftausübendes Mittel bzw. Kraftquelle) zwischen den Ringkörpern 65, 67 vorgesehen werden.
Fig. 6 zeigt nunmehr noch eine Ausgestaltung der Anordnung 9, bei welcher die Kammer 11 hantelförmig gebildet ist, das heißt mit einem ersten Kammerteil 11a und einem zweiten Kammerteil 11b, welche kommunizierend über den Handelsteg 11c, gebildet durch eine Durchgangsöffnung, verbunden sind. Bei dieser Ausführungsform wird die Kammer 11 mittels dreier Gehäuseelemente 3, 5, 81 gebildet, wobei das erste 3 und das zweite 5 Gehäuseelement je wiederum eine Aussparung 13, 75 bzw. ein Sackloch in einer jeweiligen Grenzfläche 15, 17 zur Bildung der Kammer 11 aufweisen, in welchen hierbei gebildeten Kammerteilen 11a, 11b je ein Ringkörper 65, 67 aufgenommen ist. In dem dritten Gehäuseelement 81, aufgenommen zwischen erstem 3 und zweitem 5 Gehäuseelement, muss hierbei ersichtlich lediglich die Durchgangsöffnung 11c geschaffen werden, welche auf einfache Weise als Bohrung durch das dritte Gehäuseelement 81 ausgeführt werden kann.
Bei dieser Ausführungsform kann der Leitungsweg 71 seitens der dritten Medienseite 69 vorteilhaft einfach - wie die unterschiedlichen Lösungsmöglichkeiten gesamtheitlich in Fig. 6 veranschaulicht sind - in eine Grenzfläche eines der Gehäuseelemente 3, 5, 81 oder auch in mehr als eine Grenzfläche der Gehäuseelemente 3, 5, 81 gearbeitet sein, daneben zum Beispiel als (Bohr-)Kanal durch zum Beispiel das dritte Gehäuseelement 81, hierbei wiederum beispielhaft radial an die Kammer 11 geführt.
Obwohl nicht explizit dargestellt, kann ein Kraftstoffinjektor 1 im Rahmen der Erfindung eine wie vorstehend anhand der Figuren 3 bis 6 erörterte Anordnung 9 zum Beispiel auch an einem Düsenventilgliedabschnitt 31 aufweisen, z.B. alternativ oder zusätzlich zu einer Sperrfluid-dichtung. Weiterhin kann eine erfindungsgemäße Anordnung 9 zum Beispiel an einer Ankerstange des Kraftstoffinjektors 1 gebildet sein, zum Beispiel eines Pilotventils des Kraftstoffinjektors 1, wobei die Ankerstange das stangenförmige Element 7 bildet. Daneben können weitere Anwendungen der Anordnung 9 am Kraftstoffinjektor 1 erwogen werden, die sich im Einzelfall auftun können.
Mit dem Kraftstoffinjektor 1 wird auch ein Verfahren vorgeschlagen, bei welchem zur Aufnahme des Injektorbetriebs zunächst das Medium der dritten Medienseite 69 aufgeschaltet wird, sodann die weiteren Medien der ersten 61 und zweiten 63 Medienseite. Ein solches Verfahren kann zum Beispiel mit einer zur Steuerung des Verfahrens geeignet eingerichteten Kraftstoffeinspritzeinrichtung bzw. einer Brennkraftmaschine je mit einem solchen Kraftstoffinjektor 1 durchgeführt werden.

BEZUGSZEICHENLISTE

1, 1': Kraftstoffinjektor
3, 3': erstes Gehäuseelement
5, 5': zweites Gehäuseelement
7, 7': stangenförmiges Element
9: Anordnung
11: Kammer
11a: erster Kammerteil
11b: zweiter Kammerteil
11c: Steg
13: Sackloch
15: Stirnfläche
17: Stirnfläche
19: erste (Durchgangs-)Aufnahme
19a: Mündung
21: zweite (Durchgangs-)Aufnahme
21a: Mündung
23: erste Stirnseite
25: zweite Stirnseite
27: (düsenferner) Abschnitt
29: (düsennäherer) Abschnitt
31: Düsenventilgliedabschnitt
33: Kolbenabschnitt
35: Stelzenabschnitt
37: Düsenkörper
39: Ventilsitz
41: Steuerkammer (düsenfern)
43: Steuerkammer (düsennäher)
45: Brenngas-Düsenraum
47: Axialbohrung
49: Sperrfluidleitung
51: Ringraum
53: federelastisches Element
55: Brenngasspeicher
57: Brenngasleitung
59: weitere Leitung
61: erste Medienseite
63: zweite Medienseite
65: Ringkörper
65a: erste Endfläche
65b: zweite Endfläche
67: weiterer Ringkörper
67a: erste Endfläche
67b: zweite Endfläche
69: dritte Medienseite
71: Leitungsweg
73: Radialspalt
75: Sackloch
77: (Druck-)Feder
79: Ringdichtung
81: drittes Gehäuseelement

Claims

Anordnung (9) aufweisend:
- eine Kammer (11), welche zwischen einer ersten (19) und einer zweiten (21) Aufnahme für ein stangenförmiges Element (7) gebildet ist, wobei die Aufnahmen (19, 21) an entgegen gesetzten Stirnseiten (23, 25) der Kammer (11) an diese ausmünden;

- ein stangenförmiges Element (7), welches in den Aufnahmen (19, 21) mit Radialspiel über je einen Abschnitt (27, 29) aufgenommen ist, insoweit mit einem Aufnahme-Radialspiel, und welches stangenförmige Element (7) durch die Kammer (11) hindurchtritt,

- einen Ringkörper (65), welcher in der Kammer (11) angeordnet ist und durch welchen das stangenförmige Element (7) mit Radialspiel, insoweit einem Ringkörper-Radialspiel, hindurchtritt, wobei das Ringkörper-Radialspiel geringer ist als das Aufnahme-Radialspiel,

- wobei die Anordnung (9) eine erste (61) und eine zweite (63) Medienseite aufweist, welche über die erste (19) bzw. zweite (21) Aufnahme an die Kammer (11) angebunden sind,

- wobei der Ringkörper (65) bereitgestellt ist, in Anlage gegen eine Stirnseite (23, 25) der Kammer (11) gedrängt zu werden und der Ringkörper (65, 67) in der Lage ist, mediendruckbeaufschlagt gegen die eine (23) oder die andere (25) Stirnseite gedrängt zu werden, insbesondere daran schwimmend gelagert, dadurch gekennzeichnet, dass

die Anordnung (9) einen weiteren Ringkörper (67) aufweist, welcher in der Kammer (11) angeordnet ist und durch welchen das stangenförmige Element (7) mit Ringkörper-Radialspiel hindurchtritt, wobei der weitere Ringkörper (67) dem Ringkörper (65) in Richtung von der einen Stirnseite (23) zur anderen Stirnseite (25) gegenüberliegt,

wobei der Ringkörper (65) bereitgestellt ist, insbesondere mediendruckbeaufschlagt, in Anlage gegen eine Stirnseite (25) gedrängt zu werden, insbesondere schwimmend gelagert, und wobei

der weitere Ringkörper (67) bereitgestellt ist, insbesondere mediendruckbeaufschlagt, in Anlage gegen die andere Stirnseite (23) gedrängt zu werden, insbesondere schwimmend gelagert.
Anordnung (1) nach dem vorhergehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet, dass
- an die Kammer (11) ein Leitungsweg (71) geführt ist, über welchen die Kammer (11) an eine dritte Medienseite (69) der Anordnung (9) angebunden ist, wobei der Leitungsweg (71) insbesondere radial an die Kammer (11) geführt ist.
Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
- der Ringkörper (65) und/oder der weitere (67) Ringkörper an einer Endfläche (65b, 67b) eine Anlagefläche und an einer zweiten Endfläche (65a, 67a) eine gegenüber der Anlagefläche oberflächenvergrößerte Druckschulterfläche aufweist.
Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
- die Anordnung (1) ein kraftausübendes Mittel bzw. eine Kraftquelle aufweist, welches mediendruckunabhängig den Ringkörper (65) und/oder den weiteren Ringkörper (67) je gegen eine Stirnseite (25, 23) in Anlage drängt, insbesondere dauerhaft; und/oder in der Kammer (11) ein federelastisches Element (77) angeordnet ist, welches gegen den Ringkörper (65) oder auch den weiteren (67) Ringkörper gedrängt ist.
Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
- die Kammer (11) über einen längsmittleren Abschnitt eine Durchgangsöffnung (11c) für das stangenförmige Element (7) ausbildet, insbesondere mit Aufnahme-Radialspiel.
Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
- zwischen einer Umfangswand der Kammer (11) und wenigstens einem der Ringkörper (65, 67) ein Dichtelement (79) um den Ringkörper (65, 67) angeordnet ist, insbesondere ein O-Ring.
Kraftstoffinjektor (1), insbesondere für den Betrieb mit einem ersten und einem zweiten Medium,
dadurch gekennzeichnet, dass
- der Kraftstoffinjektor (1) eine Anordnung (9) nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist, wobei insbesondere das erste Medium an der ersten Medienseite (61) und das zweite Medium an der zweiten Medienseite (63) je der Anordnung (9) bereitgestellt wird.
Kraftstoffinj ektor nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
- das stangenförmige Element (7) einen Stelzenabschnitt (35) und/oder einen Düsenventilgliedabschnitt (31) aufweist, welcher die Kammer (11) durchtritt.
Kraftstoffinjektor (1) nach einem der Ansprüche 7 und 8 sowie Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
- der Kraftstoffinjektor (1) zum Betrieb mit einem dritten Medium eingerichtet ist, welches an der dritten Medienseite (69) der Anordnung (9) bereitgestellt wird.
Kraftstoffinj ektoranordnung mit einem Kraftstoffinjektor (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
- die Kraftstoffinjektoranordnung eingerichtet ist, die Medien an der ersten (61), zweiten (63) oder auch dritten (69) Medienseite mit unterschiedlichen Druckniveaus und/oder bei Inbetriebnahme des Kraftstoffinjektors (1) zeitversetzt bereitzustellen.
Kraftstoffinj ektoranordnung nach Anspruch 10 sowie Anspruch 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
- die Kraftstoffinjektoranordnung eingerichtet ist, mittels des druckbehafteten Mediums der dritten Medienseite (69) den Ringkörper (65) und den weiteren Ringkörper (67) der Anordnung (9) bei Injektorbetrieb hin zu einer Mündung (19a) der ersten (19) bzw. einer Mündung (21a) der zweiten Aufnahme (21) zu deren Verschluss zu drängen.
Brennkraftmaschine,
gekennzeichnet durch
- eine Anordnung (9) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 oder

- einen Kraftstoffinjektor (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 9 oder

- eine Kraftstoffinj ektoranordnung nach einem der Ansprüche 10 und 11.
Verfahren zur Ausführung mit einem Kraftstoffinjektor (1) nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
- bei Aufnahme des Injektorbetriebs zunächst das Medium der dritten Medienseite (69) an der Anordnung (9) aufgeschaltet wird, sodann die weiteren Medien der ersten (61) und zweiten (63) Medienseite.