ES2319829T3 - Dispositivo para sujetar y sellar una valvula dosificadora en un inyector de combustible de un motor de combustion interna. - Google Patents
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Abstract
EL INYECTOR (11) TIENE UN CUERPO HUECO (12) QUE SOPORTA UNA TOBERA, Y UNA VALVULA DOSIFICADORA (24) CON UN CUERPO DE VALVULA (26), ALOJADO EN UN ASIENTO CILINDRICO (21) DEL CUERPO HUECO (12); EL CUERPO DE LA VALVULA (26) TIENE UNA CAVIDAD ANULAR (39) PARA DISTRIBUIR COMBUSTIBLE A ALTA PRESION A UNA CAMARA DE CONTROL (38) DE LA VALVULA (24). EL ASIENTO (21) COMUNICA CON UNA CAVIDAD AXIAL (13) DEL CUERPO HUECO (12), POR LA QUE SE DESLIZA LA VARILLA DE CONTROL (14), Y QUE SE ENCUENTRA A PRESION ATMOSFERICA; EL CUERPO DE LA VALVULA (24) VA MONTADO EN EL CUERPO HUECO (12), POR MEDIO DE UNA TUERCA ANULAR (31); EL CUERPO DE LA VALVULA (26) TIENE UNA PARTE (52) CON SUPERFICIE EXTERIOR EN FORMA TRONCOCONICA (53); EL ASIENTO (21) TIENE UNA PARTE (54) CON UNA SUPERFICIE INTERIOR DE FORMA TRONCOCONICA (56), Y DOS SUPERFICIES DE FORMA TRONCOCONICA (53, 56) QUE TIENEN LA MISMA CONICIDAD, Y QUE SE UNEN MUTUAMENTE DE FORMA ESTANCA A LOS FLUIDOS, GRACIAS A LA TUERCA ANULAR (31).
Description
Dispositivo para sujetar y sellar una válvula
dosificadora en un inyector de combustible de un motor de combustión
interna.
La presente invención se refiere a un
dispositivo para sujetar y sellar una válvula dosificadora en un
inyector de combustible de un motor de combustión interna.
Los inyectores conocidos comprenden normalmente
un cuerpo hueco que soporta a la tobera; y una cavidad axial a
presión atmosférica, en donde se desliza una varilla que controla a
la tobera. La varilla es controlada hidráulicamente por una válvula
dosificadora que comprende un cuerpo de válvula que tiene una cámara
de control suministrada con combustible a presión y que descarga al
interior de una cámara de descarga. El cuerpo de válvula es en
general sustancialmente cilíndrico y tiene una pestaña que se acopla
con una tuerca anular para sujetar el cuerpo de válvula en el
cuerpo hueco.
En los inyectores conocidos, el cuerpo de
válvula presenta una cavidad angular para distribuir combustible a
la cámara de control y que, por tanto, también se encuentra a
elevada presión, de manera que el cuerpo de válvula debe conectarse
con el cuerpo hueco por medio de un dispositivo de sellado entre la
cavidad anular a presión en uno de los lados y la cavidad axial y
cámara de descarga a presión atmosférica en el otro.
Para este fin, la pestaña del cuerpo de válvula
descansa normalmente sobre un hombro del cuerpo hueco; y está
prevista al menos una junta anular entre la pared cilíndrica del
cuerpo de válvula y el asiento del cuerpo hueco, y normalmente
descansa sobre un hombro del asiento. Para asegurar un sellado
eficaz, la junta está dimensionada de manera que se acopla de forma
estanca sobre la superficie del cuerpo de válvula, que, por razones
técnicas, tiene un huelgo radial de 5 a 35 micrómetros con respecto
al asiento.
Un inyector del tipo antes definido se describe
en el documento EP 304.747. En particular, en este caso la pestaña
del cuerpo de válvula comprende una superficie exterior en forma de
tronco de cono que casa con la correspondiente superficie interior
en forma de tronco de cono con el fin de definir una junta además de
la junta anular elástica tradicional.
Durante el funcionamiento del inyector, el
combustible a elevada presión (alrededor de 1.350 bares) en la
cámara de distribución tiende a empujar, es decir, extruir, la junta
al interior del espacio de separación entre el cuerpo de válvula y
su asiento, dando ello como resultado la formación de anillos de
extrusión y el desgaste de las juntas. A su vez, el fluido a
presión escapa cada vez más a través de los anillos de extrusión,
reduciendo así la diferencia de presión y produciendo calor inducido
por fricción, lo que perjudica aún más la resistencia de la junta,
la cual comienza a deshilacharse y por tanto debe ser sustituida
frecuentemente. Un objeto de la presente invención consiste en
proporcionar un dispositivo para sujetar y sellar una válvula
dosificadora en un inyector del tipo anterior, y que es
extremadamente fácil de montar, presenta una larga vida de servicio
y consigue eliminar los inconvenientes antes mencionados que
habitualmente están asociados con los dispositivos conocidos.
De acuerdo con la presente invención, se
proporciona un dispositivo para sujetar y sellar una válvula
dosificadora en un inyector de combustible de un motor de
combustión interna, en donde el inyector comprende un cuerpo hueco
que soporta a una tobera, y la válvula dosificadora tiene un cuerpo
de válvula alojado en un asiento de dicho cuerpo hueco, teniendo
dicho cuerpo de válvula una superficie plana que se acopla con una
tuerca anular en dicho cuerpo hueco; y comprende una porción que
tiene una superficie exterior en forma de tronco de cono;
comprendiendo dicho asiento una porción que tiene una superficie
interior en forma de tronco de cono; en donde dichas superficies
exterior e interior en forma de tronco de cono presentan la misma
conicidad; y se acoplan mutuamente en virtud de dicha tuerca
anular; en donde dichas superficies interior y exterior en forma de
tronco de cono resultan adecuadas para ser obligadas mutuamente de
una manera estanca al fluido por medio de dicha tuerca anular; en
donde dicho cuerpo de válvula comprende un asiento de guía para
guiar una varilla de control del inyector, y una cámara de control
coaxial con dicho asiento de guía; teniendo dicha cámara de control
un conducto de entrada para que el combustible a elevada presión
actúe sobre dicha varilla de control, y que comunica con una cámara
de descarga por vía de un conducto de descarga; y en donde dicho
conducto de entrada se extiende radialmente con respecto a dicho
asiento de guía en una cavidad anular de dicho cuerpo de válvula
para acumular y distribuir dicho combustible a elevada presión;
caracterizado porque dicha cavidad anular está situada en dicha
porción del cuerpo de válvula, con el fin de dividir la respectiva
superficie exterior en forma de tronco cono en dos regiones; una de
cuyas regiones efectúa el sellado entre dicha cavidad anular y
dicha cámara de descarga y la otra de dichas regiones efectúa el
sellado entre dicha cavidad anular y una cavidad axial de dicho
cuerpo hueco.
Ahora se describirá, solo a modo de ejemplo, una
modalidad preferida no limitativa de la presente invención, con
referencia a los dibujos adjuntos, en donde:
- La figura 1 muestra una sección parcial de un
inyector de combustible que se caracteriza por un dispositivo de
sellado de acuerdo con la invención.
- La figura 2 muestra una porción a mayor escala
de la figura 1.
El número 11 en la figura 1 indica, como un
conjunto, un inyector de combustible, por ejemplo para un motor de
combustión interna. El inyector 11 comprende un cuerpo hueco 12 que
soporta a una tobera (no mostrada) que termina, en la parte
inferior, con uno o más orificios de inyección; y el cuerpo 12
comprende una cavidad axial 13 en la cual se desliza de forma libre
una varilla de control 14 conectada a un pasador que cierra el
orificio de inyección.
El cuerpo 12 también comprende un apéndice 15 en
el que está insertado un adaptador de entrada 16 conectado a una
bomba normal de suministro de combustible para suministrar
combustible a una presión muy elevada, por ejemplo 1.350 bares; el
apéndice 15 comprende un conducto 17 que conecta el adaptador 16 con
una cámara de inyección de la tobera; y el cuerpo 12 también
comprende una cavidad sustancialmente cilíndrica 18 con una rosca
19, y un asiento 21 separado de la cavidad 18 por un hombro 23.
El inyector 11 también comprende una válvula
dosificadora, indicada en conjunto por el número de referencia 24,
que está alojada dentro del asiento 21, es controlada por el vástago
de la armadura 25 de un electroimán (no mostrado) y que, a su vez,
comprende un cuerpo de válvula 26 que tiene una pestaña 29, que
presenta una superficie superior plana 28 y está acoplada con una
tuerca anular exteriormente roscada 31 roscada en la rosca 19 de la
cavidad 18.
El espacio de separación entre la tuerca anular
31 y el vástago 25 forma una cámara de descarga 32 de la válvula
24, cuya cámara 32 comunica, de manera conocida, con un adaptador de
descarga 33 conectado al depósito de combustible, de manera que el
combustible de la cámara 32 se encuentra prácticamente a presión
atmosférica. La cavidad axial 13 del cuerpo hueco 12 también
comunica con el adaptador de descarga 33, por vía de un conducto de
descarga 34 formado en el cuerpo 12, de manera que la cavidad 13
también se encuentra a presión atmosférica.
El cuerpo de válvula 26 comprende un orificio
axial 36 que define un asiento de guía para una porción superior 37
de la varilla 14; una cámara de control axial 38 que comunica con el
orificio 36; y una acanaladura anular 39 que comunica con una
porción extrema del orificio 36 por vía de un conducto calibrado 41,
que forma el conducto de entrada de la cámara de control 38. El
cuerpo hueco 12 comprende otro conducto 42 que conecta el accesorio
16 con la acanaladura anular 39, la cual actúa como una cavidad de
acumulación y distribución para acumular y distribuir combustible
desde el conducto 42 a la cámara de control 38, y que, por tanto,
contiene normalmente combustible a presión.
La cámara de control 38 comprende un conducto de
descarga calibrado 44 que comunica con la cámara de descarga 32; el
extremo de la porción superior 37 de la varilla 14 tiene un apéndice
46 para interrumpir la comunicación entre el orificio 36 y la
cámara 38 sin cerrar el conducto de entrada 41; y, para impedir que
el combustible fluya desde la cámara de control 38 a la cavidad
axial 13, una porción 37 de la varilla 15 está prevista de dos
juntas anulares 47.
La presión del combustible en la cámara 38 y el
extremo superior del orificio 36 mantienen normalmente la varilla
44 hacia abajo cerrando la tobera del inyector 11; y el conducto de
descarga 44 de la cámara de control 38 es cerrado normalmente por
un obturador en forma de una bola 48, que descansa en un asiento
cónico 50 (figura 2) definido por una superficie adyacente al
conducto 44, y que es guiada (figura 1) por una placa de guía 49
accionada por una pestaña 51 del vástago de la armadura 25.
Dado que la cavidad de acumulación y
distribución 39 contiene normalmente combustible a elevada presión,
mientras que la cavidad 13 y la cámara de descarga 32 contienen
combustible a presión atmosférica, la región de la cavidad 39 ha de
estar aislada hidráulicamente tanto de la cavidad 13 como de la
cámara 32 por un dispositivo de sellado eficiente.
De acuerdo con la invención, para sellar la
válvula dosificadora 24 dentro del inyector 11, es decir, para
realizar un sellado entre la cavidad 39 a elevada presión en uno de
los lados y la cavidad 13 y la cámara de descarga 32 a presión
atmosférica en el otro, el cuerpo de válvula 26 comprende una
porción 52 (figura 2) que tiene una superficie exterior en forma de
tronco de cono 53, mientras que el asiento 21 comprende una porción
54 que tiene una superficie interior en forma de tronco de cono 56.
Las superficies en forma de tronco de cono 53 y 56 tienen la misma
conicidad, y se acoplan mutuamente, es decir, se ponen en contacto
entre sí, de un modo estanco al fluido por medio de la tuerca
anular 31 (figura 1). El hecho de apretar la tuerca anular 31 en la
rosca 19 de la cavidad 18 no consigue evidentemente que la pestaña
29 entre en contacto con el hombro 23.
Más concretamente, la porción 52 está situada en
la cavidad 39 para definir una porción superior 57 (figura 2) por
encima de la cavidad 39 para efectuar un sellado entre la cavidad 39
y la cámara de descarga 32, y una porción 58 por debajo de la
cavidad 39 para efectuar un sellado entre la cavidad 39 y la cavidad
axial 13. La porción 52 con una superficie en forma de tronco de
cono 53 también está situada entre la pestaña 29 y una porción
sustancialmente cilíndrica 59, coaxial con la porción 52, del cuerpo
de válvula 26.
El cuerpo de válvula 26 está hecho de acero de
una dureza adecuada y mecanizado con precisión; el cuerpo hueco 12
está hecho de acero mecanizado con precisión pero más maleable; el
cuerpo de válvula 26 puede estar hecho preferentemente de acero de
una dureza HD, medida empleando el ensayo Brinell, de 145 a 175
kg/mm^{2}; y el cuerpo hueco 12 puede ser de una dureza HD de 100
a 125 kg/mm^{2}.
La conicidad de las superficies en forma de
tronco de cono 53 y 56 se elige como una función de la plasticidad
del material del cuerpo de válvula 26 y cuerpo hueco 12, y ha de ser
tal que permita la separación del cuerpo de válvula 26. Empleando
los materiales antes indicados, la conicidad se puede seleccionar
así con el objeto de formar, para las superficies 53 y 56, un
ángulo \alpha en el vértice que oscila entre 10º y 15º.
Convenientemente, la porción 59 puede tener un
pequeño ángulo de incidencia para facilitar la inserción dentro del
asiento 21 durante el montaje, y para facilitar la separación cuando
se desmonta el cuerpo de válvula 26; y, para asegurar que la
varilla 14 sea guiada correctamente, la longitud de la porción 59 es
de 1 a 2 veces la longitud de la porción 52.
La válvula dosificadora 24 (figura 1) se acopla
en el inyector 11 insertando el cuerpo 26 de la válvula 24 dentro
del asiento 21 del cuerpo hueco 12, y la varilla 14 dentro del
orificio 36; y luego roscando la tuerca anular 31 en la rosca 19
para obligar a la superficie en forma de tronco de cono 53 del
cuerpo 26 contra la superficie en forma de tronco de cono 56 del
asiento 21.
El funcionamiento del inyector 11 ya es conocido
y, por tanto, solo se describirá de forma resumida.
Cuando el electroimán es activado, sube el
vástago 25 de la armadura; la presión del combustible en la cámara
de control 28 abre la válvula dosificadora 24, de manera que sube la
varilla 14 para abrir la tobera del inyector 11; y el combustible
de la cámara 38 es descargado al interior del depósito por vía de la
cámara 32 y adaptador 33.
Cuando se desactiva el electroimán, un resorte
(no mostrado) hace bajar al vástago 25 y empuja a la bola 48 contra
el asiento cónico 50 (figura 2) para cerrar la válvula 24; y la
presión del combustible dentro de la cámara de control 38 aumenta
ahora rápidamente para bajar la varilla 34 y cerrar la tobera del
inyector 11.
Las ventajas, en comparación con dispositivos
conocidos, del dispositivo de sujeción y sellado de acuerdo con la
invención resultarán evidentes a partir de la descripción anterior.
En particular, no se requiere una junta de material elástico para
sellar el cuerpo de válvula 26, el cual por tanto no necesita ser
desmontado para sustituir periódicamente la junta.
Evidentemente, pueden realizarse cambios en el
dispositivo de sellado tal como ha sido aquí descrito e ilustrado
sin, por ello, desviarse del alcance de las reivindicaciones
adjuntas. Por ejemplo, el conducto de entrada 41 puede estar
situado en la cámara 38 en lugar de estarlo en el orificio 36; y se
puede eliminar la porción cilíndrica 59 del cuerpo de válvula
26.
Claims (5)
1. Un dispositivo para sujetar y sellar una
válvula dosificadora (24) en un inyector de combustible (11) de un
motor de combustión interna, en donde el inyector (11) comprende un
cuerpo hueco (12) que soporta a una tobera, y la válvula
dosificadora (24) tiene un cuerpo de válvula (26) alojado en un
asiento (21) de dicho cuerpo hueco (12), teniendo dicho cuerpo de
válvula (26) una superficie plana (28) que se acopla con una tuerca
anular (31) en dicho cuerpo hueco (12); y comprende una porción
(52) que tiene una superficie exterior en forma de tronco de cono
(53); comprendiendo dicho asiento (21) una porción (54) que tiene
una superficie interior en forma de tronco de cono (56); en donde
dichas superficies exterior e interior en forma de tronco de cono
(53, 56) presentan la misma conicidad; y se acoplan mutuamente en
virtud de dicha tuerca anular (31); en donde dichas superficies
interior y exterior en forma de tronco de cono (53, 56) resultan
adecuadas para ser obligadas mutuamente de una manera estanca al
fluido por medio de dicha tuerca anular (31); en donde dicho cuerpo
de válvula (26) comprende un asiento de guía (36) para guiar una
varilla de control (14) del inyector (11), y una cámara de control
(38) coaxial con dicho asiento de guía (36); teniendo dicha cámara
de control (38) un conducto de entrada (41) para que el combustible
a elevada presión actúe sobre dicha varilla de control (14), y que
comunica con una cámara de descarga (32) por vía de un conducto de
descarga (44); y en donde dicho conducto de entrada (41) se
extiende radialmente con respecto a dicho asiento de guía (36) en
una cavidad anular (39) de dicho cuerpo de válvula (26) para
acumular y distribuir dicho combustible a elevada presión;
caracterizado porque dicha cavidad anular (39) está situada
en dicha porción (52) del cuerpo de válvula (26), con el fin de
dividir la respectiva superficie exterior en forma de tronco cono
(53) en dos regiones (57, 58); una de cuyas regiones (57, 58)
efectúa el sellado entre dicha cavidad anular (39) y dicha cámara de
descarga (32) y la otra de dichas regiones (57, 58) efectúa el
sellado entre dicha cavidad anular (39) y una cavidad axial (13) de
dicho cuerpo
hueco (12).
hueco (12).
2. Un dispositivo según la reivindicación 1, en
donde dicha superficie plana es portada por una pestaña de dicho
cuerpo de válvula (26); caracterizado porque dicho cuerpo de
válvula (26) está hecho de acero de una dureza HD, medida empleando
el ensayo Brinell, de 145 a 175 kg/mm^{2}; teniendo dicho cuerpo
hueco (12) una dureza HD, medida empleando el ensayo Brinell, de
100 a 125 kg/mm^{2}.
3. Un dispositivo según la reivindicación 2,
caracterizado porque dicha conicidad tiene un ángulo (alfa)
en el vértice que oscila entre 10º y 15º.
4. Un dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicho cuerpo de válvula (26) también
comprende otra porción (59) que tiene una superficie sustancialmente
cilíndrica coaxial con dicho asiento de guía (36).
5. Un dispositivo según la reivindicación 4,
caracterizado porque la longitud de dicha otra porción (59)
es de 1 a 2 veces la longitud de dicha porción (52) de dicho cuerpo
de válvula (26) que tiene dicha superficie exterior en forma de
tronco de cono (53).
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