JP5881981B2 - Passive volume control valve - Google Patents
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Description
本発明は、大型ディーゼルエンジン用の受動型量制限バルブに関する。本発明は、更に、かかる受動型量制限バルブを有する大型ディーゼルエンジンに関する。 The present invention relates to a passive volume limiting valve for a large diesel engine. The invention further relates to a large diesel engine having such a passive amount limiting valve.
大型ディーゼルエンジンは、2ストロークエンジン若しくは4ストロークエンジンとして構成されることができ、船舶用の駆動ユニットとして頻繁に使用され、若しくは、例えば電気エネルギの生成用の大型のジェネレータを駆動するため、固定動作でも使用される。 Large diesel engines can be configured as 2-stroke engines or 4-stroke engines and are frequently used as drive units for ships, or fixed operation, for example to drive large generators for generating electrical energy Even used.
コモンレールシステムは、この点で、現在の大型ディーゼルエンジンにおける燃料供給のために確立されている。この点、燃料は、アキュムレータ若しくはレールとも呼ばれる圧力貯蔵部内に高圧ポンプにより搬送される。それぞれのシリンダに燃料を噴射する全てのシリンダの燃料噴射ノズルには、次いで、圧力貯蔵部から加圧された燃料が供給される。 A common rail system is established in this respect for fuel supply in current large diesel engines. In this respect, the fuel is transported by a high-pressure pump into a pressure storage unit also called an accumulator or a rail. The fuel injection nozzles of all cylinders that inject fuel into the respective cylinders are then supplied with pressurized fuel from the pressure reservoir.
この点、圧力貯蔵部と各燃料噴射ノズルの間にそれぞれの受動型量制限バルブを設けることは、知られている。この受動型量制限バルブは、燃料の事前設定可能な量がそれぞれの作業サイクルで燃料噴射ノズルに圧力貯蔵部から流れると直ぐに圧力貯蔵部とそれぞれの燃料噴射ノズルとの間の連通を自動的に閉じる目的を有する。これにより、漏れや他の種の損傷の場合に燃料が制御されない態様で若しくは望ましくない態様で出て行くのを防止することができる。更に、例えば整備作業に関して、エンジンがオフされ、燃料が、比較的低い圧力(例えば2バールから20バール)で循環されるとき、即ち、燃料システムの詰まりを避けるために貯蔵タンク及び圧力貯蔵部を通って循環されるとき、圧力貯蔵部と燃料噴射ノズルとの間の接続ラインを除去することが可能である。 In this regard, it is known to provide each passive type amount limiting valve between the pressure storage unit and each fuel injection nozzle. This passive volume limiting valve automatically establishes communication between the pressure reservoir and each fuel injection nozzle as soon as a pre-settable amount of fuel flows from the pressure reservoir to the fuel injection nozzle in each work cycle. Has a close purpose. This can prevent the fuel from leaving in an uncontrolled or undesired manner in the event of a leak or other type of damage. Furthermore, for example for maintenance work, when the engine is turned off and the fuel is circulated at a relatively low pressure (eg 2 to 20 bar), ie to avoid clogging of the fuel system, the storage tank and pressure reservoir are When circulated through, it is possible to remove the connection line between the pressure reservoir and the fuel injection nozzle.
1600から2000バールの非常に高い燃料の圧力に起因して、受動型量制限バルブは、非常に良好で信頼性の高いシール機能を有することが必要である。 Due to the very high fuel pressure of 1600 to 2000 bar, the passive volume limiting valve needs to have a very good and reliable sealing function.
大型ディーゼルエンジン内の既知の受動型量制限バルブの問題点は、特に温度で誘起される燃料の粘性変動から生まれる。重油は、通常、大型ディーゼルエンジンの燃料として使用され、典型的には、十分に流動可能となり若しくは噴射可能となるために、その非常に高い粘性に起因して100度以上の温度まで加熱される必要がある。更に、しかしながら、十分低い粘性を有するマリンディーゼルオイルも使用され、これにより、エンジンは、通常、始動され、また、オフされる。典型的には、エンジンは、特に、港領域での船舶の移動中にマリンディーゼルオイルで動作され、遷移は、次いで、開けた海の重油の動作へと連続的になされる。しかし、マリンディーゼルオイルでの動作は、通常、重油での動作よりも燃料供給システムにおいて低温で生じる。また、これらの温度変動に起因して燃料の粘性に変動がある。しかし、これらの粘度の変化は、量制限バルブが閉じた後の燃料の通過量に影響する。例えば、量制限バルブが、第1粘性に対する特定の量に設定される場合、量制限バルブは、その他の粘性にて、より少ない量の燃料の後、若しくは、より多い量の燃料の後にだけ、既に閉じることがある。 The problem with known passive volume limiting valves in large diesel engines arises in particular from temperature-induced fuel viscosity fluctuations. Heavy oil is usually used as fuel for large diesel engines and is typically heated to temperatures above 100 degrees due to its very high viscosity in order to be fully flowable or injectable There is a need. Furthermore, however, marine diesel oil with a sufficiently low viscosity is also used, whereby the engine is normally started and turned off. Typically, the engine is operated with marine diesel oil, particularly during the movement of the ship in the port area, and the transition is then made continuously to the operation of open sea fuel oil. However, operation with marine diesel oil typically occurs at a lower temperature in the fuel delivery system than operation with heavy oil. In addition, the viscosity of the fuel varies due to these temperature variations. However, these changes in viscosity affect the amount of fuel passing after the amount limiting valve is closed. For example, if the volume limiting valve is set to a specific amount relative to the first viscosity, the volume limiting valve will only be after a smaller amount of fuel or after a larger amount of fuel at other viscosities. May already close.
本発明は、この望ましくない作用に対する対策を提供することである。従って、本発明の目的は、バルブが自動に閉じた後の通過量が媒体の粘度に実質的に依存しない大型ディーゼルエンジン用の受動型量制限バルブを提案することである。 The present invention is to provide a countermeasure against this undesirable effect. Accordingly, it is an object of the present invention to propose a passive volume limiting valve for large diesel engines in which the amount of passage after the valve automatically closes does not substantially depend on the viscosity of the medium.
これらの目的を満足する本発明の主題は、独立項の特徴により特徴付けられる。 The subject matter of the present invention that satisfies these objectives is characterized by the features of the independent claims.
本発明によれば、大型ディーゼルエンジン用の受動型量制限バルブであって、
流体媒体用の入口と出口を有すると共に、入口と出口の間に配設されたバルブ室を有するバルブハウジングを備え、
入口側と出口側の間に閉塞要素をそれぞれ有するバルブ本体は、前記バルブ室に配置され、前記閉塞要素は、それぞれ、入口側と出口側のバルブシートと協動してシールを行うように構成され、
入口側の前記閉塞要素は、スプリングにより入口側の前記バルブシートに向かって付勢され、
前記バルブ本体に設けられるピストンを有し、前記ピストンの外側は、前記バルブ室の壁を通って摺動可能に導かれる、受動型量制限バルブが提案される。流体媒体が流れることができる少なくとも1つの通路穴は、前記ピストンの端面に設けられる。
In accordance with the present invention, a passive volume limiting valve for a large diesel engine comprising:
A valve housing having an inlet and an outlet for the fluid medium and having a valve chamber disposed between the inlet and the outlet;
Valve bodies each having a closing element between the inlet side and the outlet side are arranged in the valve chamber, and the closing elements are configured to perform sealing in cooperation with the valve seats on the inlet side and the outlet side, respectively. And
The closing element on the inlet side is biased toward the valve seat on the inlet side by a spring,
A passive quantity limiting valve is proposed which has a piston provided in the valve body, and the outside of the piston is slidably guided through the wall of the valve chamber. At least one passage hole through which a fluid medium can flow is provided in the end face of the piston.
バルブ室は、前室と後室へとピストンにより分割され、ピストンの端面の少なくとも1つの通路穴は、前室と後室の連通を画成する。通路穴は、ピストンの端面に設けられるので、それは、非常に短く構成されることができ、従って、その流れ抵抗は、媒体の粘度から実質的に独立である。これにより、量制限バルブが自動に閉じた後の通過量が媒体の粘度から独立することになる。 The valve chamber is divided by a piston into a front chamber and a rear chamber, and at least one passage hole in the end face of the piston defines communication between the front chamber and the rear chamber. Since the passage hole is provided in the end face of the piston, it can be configured very short and therefore its flow resistance is substantially independent of the viscosity of the medium. Thereby, the passing amount after the amount limiting valve is automatically closed becomes independent of the viscosity of the medium.
粘度からの独立性は、特に、通路穴の長さの前記通路穴の直径に対する比は、各通路穴に対して4以下であるときに保証される。 Independence from the viscosity is particularly ensured when the ratio of the length of the passage hole to the diameter of the passage hole is 4 or less for each passage hole.
特に良好なシール機能は、入口側の前記閉塞要素は、入口側の前記バルブシートと線接触するように構成されるとき、本発明による量制限バルブを使用することで達成される。 A particularly good sealing function is achieved by using a quantity limiting valve according to the invention when the closing element on the inlet side is configured to be in line contact with the valve seat on the inlet side.
同じ理由で、好ましくは、出口側の前記閉塞要素は、出口側の前記バルブシートと線接触するように構成される。 For the same reason, preferably the outlet-side closure element is configured to be in line contact with the outlet-side valve seat.
線接触は、特に、入口側又は出口側の前記閉塞要素が、入口側又は出口側の前記バルブシートと協動する球面を有することで、容易に実現されることができる。 Line contact can be easily realized, in particular, by the closure element on the inlet side or outlet side having a spherical surface that cooperates with the valve seat on the inlet side or outlet side.
この構成において、好ましい対策は、球面の曲率の中心が、前記バルブ本体の長手軸に対して偏心することである。球面のより小さい曲率は、このようにして実現されることができ、これにより、線接触の長さが増加する。開く圧力、より正確には、開くために要する圧力差は、これにより小さい値に設定することができる。 In this configuration, a preferred measure is that the center of curvature of the spherical surface is eccentric with respect to the longitudinal axis of the valve body. A smaller curvature of the sphere can be achieved in this way, thereby increasing the length of the line contact. The opening pressure, more precisely the pressure difference required to open, can be set to a smaller value.
好ましい実施例では、入口側又は出口側の前記バルブシートは、円錐形の表面を有する。特に良好なシール作用は、これにより達成されることができる。 In a preferred embodiment, the valve seat on the inlet side or outlet side has a conical surface. A particularly good sealing action can thereby be achieved.
入口側及び出口側の前記閉塞要素が同一の設計である場合は、その2つの閉塞要素の若しくはバルブ本体の自動中心出しに関して好ましい。 If the closing elements on the inlet side and the outlet side are of the same design, it is preferable for the automatic centering of the two closing elements or of the valve body.
好ましい実施例によれば、バルブ本体は、前記スプリングの内側に延在する。これは、特に簡易な設計構造的である。 According to a preferred embodiment, the valve body extends inside the spring. This is a particularly simple design structure.
実際の局面では、各通路穴が径方向で前記スプリングの外側に配置されることが効果的である。 In an actual situation, it is effective that each passage hole is arranged outside the spring in the radial direction.
入口側の前記バルブシートと入口側の前記閉塞要素との間の連通を開くための圧力差が、2バールから20バールとなる場合に、実際に効果的であることが証明された。これは、量制限バルブは、燃料が循環動作で貯蔵容器と圧力貯蔵部の間で循環されるときに、閉じた状態のままであるべきであるためである。圧力貯蔵部の圧力は、通常、循環動作で、2バールから20バール、例えば10バールとなる。この際、入口側の前記バルブシートと入口側の前記閉塞要素との間の連通を開くための圧力差は、幾分高く、例えば15バールに設定され、従って、循環動作で開動作が起きない。 It has proven to be effective in practice when the pressure difference for opening the communication between the valve seat on the inlet side and the closing element on the inlet side is between 2 and 20 bar. This is because the volume limiting valve should remain closed when fuel is circulated between the storage vessel and the pressure reservoir in a circulating operation. The pressure in the pressure storage is usually 2 to 20 bar, for example 10 bar, in a circulating operation. At this time, the pressure difference for opening the communication between the valve seat on the inlet side and the closing element on the inlet side is somewhat higher, for example set to 15 bar, so that no opening action occurs in the circulation operation. .
製造上、好ましくは、ピストンは、別の部品として構成され、前記バルブ本体に接続される。 In production, the piston is preferably configured as a separate part and connected to the valve body.
更に効果的には、スプリングは、ピストンの前記端面で支持される。 More effectively, the spring is supported on the end face of the piston.
本発明による量制限バルブを有する大型ディーゼルエンジンが本発明により更に提案される。 A large diesel engine with a quantity limiting valve according to the invention is further proposed by the invention.
量制限バルブは、好ましくは、燃料用の高圧貯蔵部と燃料噴射ノズルとの間に配置される。 The quantity limiting valve is preferably arranged between the high pressure reservoir for fuel and the fuel injection nozzle.
更に効果的な対策及び本発明の好ましい実施例は、従属項から導かれる。 Further effective measures and preferred embodiments of the invention are derived from the dependent claims.
以下、図面を参照して、本発明の詳細な説明を行う。尚、寸法どおりで無く部分的に断面にて概略図で示されている。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, it is not according to the dimension but is shown by the schematic diagram partially in a section.
図1は、長手方向の断面図で、参照符号1により全体として指示される本発明による量制限バルブの一実施例を示す。断面は、量制限バルブ1の長手軸Aに沿ってなされる。 FIG. 1 shows an embodiment of a volume-limiting valve according to the invention, indicated in the longitudinal section by the reference numeral 1 as a whole. The cross section is made along the longitudinal axis A of the quantity limiting valve 1.
量制限バルブ1は、受動型バルブであり、即ち制御信号によりアクティブに制御若しくは作動されないことを意味し、例えば、むしろ、支配する圧力差に応じて自身で若しくは自動的に開閉する。 The quantity limiting valve 1 is a passive valve, meaning that it is not actively controlled or actuated by a control signal, for example, rather it opens and closes itself or automatically depending on the governing pressure difference.
受動型量制限バルブ1は、バルブハウジング2を備え、バルブハウジング2は、ここでは2つの部品で構成され、下部21とカバー若しくは上部22を含む。上部22及び下部21は、互いに複数のネジ23により固定される。バルブハウジング2は、流体媒体用の入口3と出口4を有する。長手軸Aの方向に延在するバルブ本体6が内部に配置されるバルブ室5は、入口3と出口4の間のバルブハウジング2内に設けられる。
The passive quantity limiting valve 1 comprises a valve housing 2, which is here composed of two parts and includes a
図3は、より理解しやすいようにバルブ本体6のその他の概略図を示す。その2つの軸端は、2つの閉塞要素63,64、即ち、入口側の閉塞要素63及び出口側の閉塞要素64により形成される。これらの閉塞要素63,64は、それぞれ、入口側のバルブシート31及び出口側のバルブシート41と協動してシールを行うように構成される。双方のバルブシート31,41は、バルブハウジング2内に、即ち、出口側のバルブ室5の端部若しくは入口側のバルブ室5の端部にて設けられる。バルブシート31,41は、バルブハウジング2内に直接的に形成されることができ、若しくは、別の部品として製造され、バルブハウジング2内の対応する切欠き部内に挿入され、例えば収縮により、そこで固定される。バルブシート31,41を別の部品として製造することは、用途に応じてより効果的であり、これは、材料に関するより高い柔軟性がそこから生まれるためである。この際、バルブシート31,41に対して、バルブハウジング2とは異なる材料から製造されることができる。
FIG. 3 shows another schematic view of the
本実施例では、入口側と出口側の双方のバルブシート31,41は、それぞれ、円錐形の表面32,42を有し、円錐形の表面32,42は、それぞれ、入口側と出口側の閉塞要素63,64と協動する。
In this embodiment, both the inlet and outlet valve seats 31 and 41 have
ピストン7は、バルブ本体6に設けられ、その外径に関して、外側がバルブ室5の壁を通って摺動可能に案内されるように、寸法付けられる。僅かな隙間は、ピストン7の外側とバルブ室5の壁の間に設けられる。図4は、より理解しやすいようにピストン7を備えるバルブ本体6の図を示す。ピストン7は、略円筒状に構成され、そのシリンダ軸が長手軸Aに一致するように配置される。ピストン7は、入口3に面する側に端面71を有し、ピストン7の他方の軸方向の端部は開口する。
The piston 7 is provided in the
バルブ本体6及びピストン7は、1ピースで構成されることができる。しかし、通常、バルブ本体6及びピストン7を2つの別の構成要素として製造し、続いてそれらを接続することは、技術的な生産の観点からより好ましい。ピストン7は、その特性を理想的にそれぞれの用途に適合し若しくは製造を簡易化するため、例えば異なる材料の1つ以上の部品から製造されることができる。
The
ここで説明される実施例では、ピストン7の端面71は、バルブ本体6を受け入れる機能を果たす中心孔72を備える。バルブ本体6は、端面71に対する当接部として機能するフランジ状の突起65を有する。バルブ本体6は、フランジ状の突起65が内側から端面71に当接するまで端面71の中心孔72を通って内側から押される。この点、寸法は、互いに対して適合され、従って、入口側のバルブ本体6の閉塞要素63は、ピストン7の端面71を越えて完全に突出する(図4参照)。ここで説明される実施例では、ピストン7は、バルブ本体6上に収縮される。
In the embodiment described here, the
本発明によれば、軸方向で端面71を通って長手軸Aに平行に延在する少なくとも1つの通路穴73は、ピストンの端面71内に設けられる。本実施例では、複数の通路穴73が設けられる。
According to the invention, at least one
各通路穴73は、直径dと長さLを有し、直径dは、流れ抵抗に対して決定的な直径を意味し、即ち概して、通路穴73の最も小さい直径である。
Each
更に、複数の穴74は、ピストン7のジャケット表面に設けられ、それぞれ、ピストン7の壁を通って径方向に延在する。この点、径方向は、軸方向に垂直な方向を意味し、軸方向は、長手軸Aにより決定される。流体媒体は、例えばピストン7の潤滑を提供するために、穴74を通って出てバルブ室5の壁に到達することができる。
In addition, a plurality of
特に図1に示すように、バルブ本体6は、入口側の閉塞要素63が入口側のバルブシート31に押圧されるように、スプリング8により入口側のバルブシート31に向かって付勢される。スプリング8は、軸方向に延在し、バルブ本体6と共軸であり、バルブ本体6は、スプリング8の内側に延在する。スプリング8は、バルブハウジング2にて、出口側でバルブシート41まわりに支持される一方、ピストン7の端面にて内側に支持される。
In particular, as shown in FIG. 1, the
更なる詳細を説明する前に、量制限バルブ1の動作モードが先ず説明されるべきである。量制限バルブ1は、大型ディーゼルエンジンのコモンレールシステムに適している。現代の大型ディーゼルエンジンでは、通常、例えば燃料噴射用、ガス交換用若しくは補助システム用に、複数のコモンレールシステムが存在する。以下、参照は、燃料噴射の用途に対してなされる。大型ディーゼルエンジンは、通常、燃料として重油で動作され、即ち流体媒体はこの場合重油である。更なる燃料として、マリンディーゼルオイルは、しばしば、使用され、特に、港内のエンジン動作用に使用され、即ち船舶が港を出発する前若しくは港領域内に帆走するとき、大型ディーゼルエンジンは、典型的には、マリンディーゼルオイルで動作される。マリンディーゼルオイルでの動作時の燃料の動作温度は、通常、重油動作時よりも顕著に低い。燃料の粘性の変動は、これからも生まれる。 Before describing further details, the mode of operation of the volume limiting valve 1 should first be described. The quantity limiting valve 1 is suitable for a common rail system of a large diesel engine. In modern large diesel engines, there are usually multiple common rail systems, for example for fuel injection, gas exchange or auxiliary systems. In the following, reference is made to fuel injection applications. Large diesel engines are usually operated with heavy oil as fuel, ie the fluid medium is heavy oil in this case. As an additional fuel, marine diesel oil is often used, especially for engine operation in harbors, i.e. large diesel engines are typical when the ship sails before leaving the harbor or in the harbor area. It is operated with marine diesel oil. The operating temperature of fuel when operating with marine diesel oil is typically significantly lower than when operating with heavy oil. Variations in fuel viscosity will continue to occur.
本発明による量制限バルブ1は、重油に適しており、それ故に、大型ディーゼルエンジンの燃料噴射のコモンレールシステムで使用されることができる。図2は、かかる大型ディーゼルエンジンのコモンレールシステムの概略図を示す。システムは、高圧ポンプ50を含み、これにより、燃料、即ち重油は、アキュムレータ若しくはレールとも呼ばれる圧力貯蔵部51内へ搬送される。この圧力貯蔵部51は、通常、略シリンダヘッドのレベルでエンジンに沿って延在する管状の構成要素として構成される。ライン52は、圧力貯蔵部から分岐し、燃料噴射ノズル53に至り、それらに重油を供給する。図2では、理解のために十分である理由から、かかる1つのライン52及び1つの燃料噴射ノズル53のみが示されている。圧力貯蔵部内の重油は、噴射圧に略対応する圧力である。この圧力は、例えば1600バールであるが、例えば2000バールまでも、より高くすることもできる。例えば圧力貯蔵部51に直接若しくは圧力貯蔵部51上に取り付けられる、量制限バルブ1は、圧力貯蔵部51とライン52の間に設けられる。量制限バルブ1は、その入口3が圧力貯蔵部51に連通しその出口4がライン52に連通するように、配置される。
The quantity limiting valve 1 according to the present invention is suitable for heavy oil and can therefore be used in the fuel injection common rail system of large diesel engines. FIG. 2 shows a schematic diagram of a common rail system of such a large diesel engine. The system includes a
燃料噴射ノズル53がシリンダ内に燃料を依然として噴射していない限り、量制限バルブ1は、図1に示す閉位置であり、この場合、入口側の閉塞要素63は、入口側のバルブシート31と協動してシールし、重油が量制限バルブ1を通過できないようにする。この状態では、略同一の流体圧は、出口4と入口3とで重油を介して存在する。スプリング8は、入口側のバルブシート31内へとシールする態様で入口側の閉塞要素63を付勢する。
As long as the
燃料噴射ノズル53がシリンダの燃焼スペース内に重油を噴射し始めると直ぐに、ライン52内の圧力は落ちる。これは、バルブ本体6が図示(図1)に従いピストン7と共に上方へ動く結果を有し、これにより、入口側の閉塞要素63は、入口側のバルブシート31から上昇して離れ、従って、圧力貯蔵部51からの重油は、通路穴73、量制限バルブ1を通過でき、ライン52内に流入することができる。入口側のバルブシート31で連通を開くために必要とされる圧力差は、以下で更に説明される異なる対策により設定されることができる。この圧力差は、効果的には、2バールから20バールまでの値に設定される。圧力差は、循環動作中の圧力貯蔵部51内の圧力よりも大きい圧力に設定される。
As soon as the
入口側のバルブシート31でのバルブ接続が開である場合、ピストン7のストロークは、重油の噴射される量に依存し、少なくとも近似的に比例する。噴射プロセスが終了すると直ぐに、即ち燃料噴射ノズル53が閉じられると直ぐに、ライン52内の圧力が再び上昇する。これによりピストン7が動き、スプリング8の張力を介して、図示(図1)に従い下方に動き、その際、重油は、通路穴73を通って流れ出ることができる。この動きは、入口側の閉塞要素63が再び入口側のバルブシート31内にシールする態様で付勢されるときに終了する。
When the valve connection at the
ピストン7は、最大として決定された重油の量が量制限バルブ1を通過したときに最大ストロークに到達する。量制限バルブ1は、通常、正規の若しくは正常な噴射プロセス時に、ピストン7の最大ストロークは、出口側のバルブシート41内に出口側の閉塞要素64をシール態様で付勢するには不十分である。
The piston 7 reaches the maximum stroke when the amount of heavy oil determined as the maximum passes through the amount limiting valve 1. In a quantity limiting valve 1, during a normal or normal injection process, the maximum stroke of the piston 7 is usually insufficient to bias the outlet
例えば、量制限バルブ1の下流側で燃料噴射ノズル53の漏れ若しくは異常が生じた場合、正常な噴射プロセスよりも多くの重油が量制限バルブ1を通って流れる。これは、ピストンが、出口側のバルブシート41内に出口側の閉塞要素64をシール態様で付勢されるまで、図示(図1)に従いその上方向の動きを継続する結果を有する。これがなされると直ぐに、更なる重油は、ライン52内へと量制限バルブ1を通って流れることができなくなる。
For example, when the
例えば、整備作業の過程で、燃料噴射ノズル53若しくはライン52を解体することが望ましいことがある。大型ディーゼルエンジンは、この目的のためにオフされる。燃料は冷却せず、従って非常に粘性があり若しくはほとんど固体であり、燃料供給系を塞ぐので、図2に示されない逆流ライン及び圧力貯蔵部51を通って燃料容器から燃料を循環させることが通常である。この循環動作は、通常、図示されない粗引きポンプでのみ生じ、即ち、高圧ポンプ50は、この循環動作では作動状態にない。圧力貯蔵部51内の圧力は、循環動作において、典型的には、2バールから20バールとなり、例えば10バールとなる。
For example, it may be desirable to disassemble the
圧力貯蔵部51内の圧力がこの値まで降下した場合、ライン62は、減圧され、次いで、解体されることができる。量制限バルブ1の出口4での圧力は、それにより降下する。しかし、入口側のバルブシート31と入口側の閉塞要素63の間の連通を開くための圧力差は、循環動作時の圧力よりも大きくなるように設定され、この例では、この圧力差は、約15バールに設定されるので、ピストンは動かず、むしろ、ピストンは、圧力の無いラインにより図1に示す閉位置に留まる。
If the pressure in
かかるライン52の解体を可能な限り簡易化するために、効果的には、入口側のバルブシート31と入口側の閉塞要素63の間の連通を開くための圧力差は、2バールから20バールの値に設定され、即ち、循環動作時の圧力貯蔵部51の圧力よりも大きい値に設定される。これにより、重油は、簡易な態様で再循環されることができる。2バールから20バールの圧力差が意味するところは、入口側の閉塞要素63は、図示(図1)に従い底部の端面71の側の圧力が、量制限バルブ1の入口3の圧力よりも、2バールから20バールの間のこの値だけ小さい場合にだけ、開くことである。
In order to simplify the disassembly of such a
本発明による量制限バルブ1の主要な局面は、少なくとも1つの通路穴73がピストン7の端面71に設けられることである。この対策に起因して、燃料が通って流れる(若しくは逆方向に戻される)各通路穴73は、非常に短く維持できるので、これにより、通路穴73の流体力学上の流れ抵抗は、燃料の粘性から独立する。従って、量制限バルブが設定される燃料の量が、燃料の粘性の変動時にも一定に維持されることが保証される。それ故に、量制限バルブ1が特定の最大の量に設定される場合、燃料の粘性が変化し若しくは粘性が変動したとき、この最大値に到達する燃料の量も一定となる。この粘性からの独立性は、特定の値に対する非常に正確で不変の燃料の制限を達成できることを意味し、この値は、また、粘性の変動時に如何なる変化も受けない。
The main aspect of the quantity limiting valve 1 according to the present invention is that at least one
通路穴の流体力学上の流れ抵抗は、通って流れる媒体の粘性に独立しているので、通路穴73の長さLの通路穴73の直径dに対する比がせいぜい4であるときに特に効果的であることが証明された。この点で直径dは、流れ抵抗に対して決定的な直径dを意味し、概して、長さLに亘って直径が変化する場合は、最小直径である。
The hydrodynamic flow resistance of the passage hole is independent of the viscosity of the medium flowing therethrough and is particularly effective when the ratio of the length L of the
圧力貯蔵部51内の動作圧は非常に大きく、例えば1600バール若しくは2000バールまでもなるので、非常に良好なシール作用は、入口側のバルブシート31と入口側の閉塞要素63の間若しくは出口側のバルブシート41と出口側の閉塞要素64の間で達成されることが、必然的に重要である。この目的のため、入口側の閉塞要素63又は出口側の閉塞要素64、特には入口側の閉塞要素63及び出口側の閉塞要素64の双方が、入口側のバルブシート31又は出口側のバルブシート41とそれぞれ線接触するように構成されることが、特に効果的であることが証明されている。関連する同士間の、かかる線接触は、非常に効率的であり、特に漏れが無い。線接触は、更に、ピストン7の回転に関して非常に許容性があり、即ち高いシール作用は、ピストンの軽い回転や向きの誤差があっても保証される。
The operating pressure in the
本実施例では、線接触は、入口側のバルブシート31及び出口側のバルブシート41の双方で実現され、入口側の閉塞要素63及び出口側の閉塞要素64のそれぞれは、入口側又は出口側のバルブシート31,41のそれぞれにそれぞれの円錐表面32又は42とそれぞれ協動する球面631又は641を有する。
In this embodiment, the line contact is realized by both the
軸方向に関する線接触の位置は、それぞれの連通を開くために必要とされる圧力差に影響する。例えば、入口側のバルブシート31では、全体の外周に亘って測定される線接触の長さが長くなると、図1の絵に関して、軸方向に関して線接触がより高くなる。線接触の長さが大きいほど、連通を開くために必要とされる圧力差が小さくなる。それぞれの連通が開かれる圧力差は、それ故に、それぞれ、球面631又は641の線接触の位置に亘って設定されることができる。
The position of the line contact in the axial direction influences the pressure difference required to open the respective communication. For example, in the
好ましい圧力差は、2バールから20バールで比較的小さいので、線接触の長さが大きいことが望ましい。これは、それぞれ、球面631又は641の曲率の中心Mがバルブ本体6の長手軸Aに対して偏心することにおいて特に保証されることができる。これは、曲率の中心M、ここでは、球面631又は641がそれぞれある当該球の中心が、長手軸Aに平行で長手軸Aから間隔eを有する直線K上にあることを意味する。曲率の中心が長手軸A上にある場合よりも、非常に小さい曲率は、この対策により実現されることができる。
Since the preferred pressure differential is relatively small from 2 bar to 20 bar, it is desirable that the length of the line contact be large. This can be particularly ensured in that the center of curvature M of the
多くの場合、曲率は、実際の性能の局面下では比較的小さいが、効果的には、球面631及び641と円錐面32及び42間でそれぞれ線接触が保証されるほど大きくあるべきである。それぞれの線接触の長さ及びそれに伴い開くのに要する圧力差は、所与の曲率で間隔eの大きさを介して設定することができる。
In many cases, the curvature is relatively small under actual performance aspects, but should effectively be large enough to ensure line contact between
それぞれの連通を開くために必要とされる圧力差に関して影響を与えることができる若しくは設定することができる更なる手段は、弾性特性の選択、特にスプリング8の弾性係数の選択である。
A further means that can be influenced or set with respect to the pressure difference required to open the respective communication is the selection of the elastic properties, in particular the elastic modulus of the
入口側の閉塞要素63及び出口側の閉塞要素64が、少なくとも、それぞれのバルブシート31,41と協動する表面に関して同一に構成されていることは、更に効果的な対策である。バルブ本体6の自動中心出し作用は、この対称性により実現されることができる。バルブ本体6の簡易な中心出しは、ピストン7のジャケット表面とバルブ室5の壁との間の僅かな隙間により達成される。
It is a further effective measure that the inlet
入口側のバルブシート31と入口側の閉塞要素63の間、及び、出口側のバルブシート41と出口側の閉塞要素64の間の線接触は、それぞれ協動する表面の他の幾何的な実施例により実現されることもできる。例えば、協動する表面の双方は、それぞれ、球面として構成されることができ、若しくは、協動する表面の双方は、それぞれ、特には異なる円錐角を持って、円錐面として構成される。
Line contact between the inlet
上述の如く、全ての通路穴73は、好ましくは、軸方向に関してスプリング8の外側にある、即ち、通路穴73の中心軸と長手軸Aとの間の間隔は、各通路穴に関して、ピストンの端面71の外面でのそれぞれの通路穴73の半径にスプリング8の外径の半分を足したものよりも大きい。
As mentioned above, all the passage holes 73 are preferably outside the
1 量制限バルブ
2 バルブハウジング
3 入口
4 出口
5 バルブ室
6 バルブ本体
7 ピストン
8 スプリング
31、41 バルブシート
51 圧力貯蔵部
63,64 閉塞要素
71 端面
73 通路穴
1 valve for limiting amount 2
Claims (14)
流体媒体用の入口と出口を有すると共に、入口と出口の間に配設されたバルブ室を有するバルブハウジングを備え、
入口側と出口側の間に閉塞要素をそれぞれ有するバルブ本体は、前記バルブ室に配置され、前記閉塞要素は、それぞれ、入口側と出口側のバルブシートと協動してシールを行うように構成され、
入口側の前記閉塞要素は、スプリングにより入口側の前記バルブシートに向かって付勢され、
前記バルブ本体に設けられるピストンを有し、前記ピストンの外側は、前記バルブ室の壁を通って摺動可能に導かれ、
流体媒体が流れることができる少なくとも1つの通路穴は、前記ピストンの端面に設けられており、
前記バルブ本体は、前記スプリングの内部に延在することを特徴とする、量制限バルブ。 It is a passive volume control valve for large diesel engines,
A valve housing having an inlet and an outlet for the fluid medium and having a valve chamber disposed between the inlet and the outlet;
Valve bodies each having a closing element between the inlet side and the outlet side are arranged in the valve chamber, and the closing elements are configured to perform sealing in cooperation with the valve seats on the inlet side and the outlet side, respectively. And
The closing element on the inlet side is biased toward the valve seat on the inlet side by a spring,
Having a piston provided in the valve body, the outside of the piston is slidably guided through the wall of the valve chamber;
At least one passage hole through which a fluid medium can flow is provided in the end face of the piston ;
The valve of claim 3, wherein the valve body extends into the spring .
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