DE10261613A1

DE10261613A1 - Ventil zum Steuern eines Fluidstroms

Info

Publication number: DE10261613A1
Application number: DE2002161613
Authority: DE
Inventors: Werner Kammerer; Ferdinand Reiter; Frank Miller; Hartmut Albrodt; Martin Moeller
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2002-12-27
Filing date: 2002-12-27
Publication date: 2004-07-08

Abstract

Es wird ein Ventil zum Steuern eines Fluidstroms, umfassend einen Ventilkörper (12), in dem in einer Längsbohrung (14) ein Ventilsteuerkolben (18) axial verschieblich geführt ist, an dessen freier Stirnseite ein im wesentlichen kegel- oder kugelförmiges Ventilschließglied (24) angeordnet ist, das mit einem Ventilsitz (28) zusammenwirkt, beschrieben. Erfindungsgemäß ist der Ventilsteuerkolben (18) mit einem Verschleißschutz (34) ausgebildet (Figur 1).

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht von einem Ventil zum Steuern eines Fluidstroms gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art aus.
Ein derartiges Ventil ist aus der Praxis bekannt und dient beispielsweise als Benzin-Einspritzventil einer Brennkraftmaschine.
Das bekannte Ventil umfaßt einen Ventilkörper, in dem eine Längsbohrung ausgebildet ist, in der ein Ventilsteuerkolben axial verschieblich geführt ist. An der Stirnseite des Ventilsteuerkolbens ist ein Ventilschließglied angeordnet, das aus einem kugelförmigen Gebilde besteht und mit einem als Kegelsitz ausgebildeten Ventilsitz zusammenwirkt. Bei einem Öffnen des Ventilschließglieds strömt Kraftstoff aus einem den Ventilsteuerkolben radial begrenzenden Fluidraum über eine oder mehrere Abströmbohrungen ab, so daß der Kraftstoff in einen Verbrennungsraum der Brennkraftmaschine gespritzt werden kann.
Aus Verschleißgründen ist ein derartiges Ventil nur bedingt zum Einspritzen von Gas in ein Saugrohr bei einer gasbetriebenen Brennkraftmaschine geeignet.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Ventil zum Steuern eines Fluidstroms mit den Merkmalen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, bei welchem Ventil der Ventilsteuerkolben mit einem Verschleißschutz ausgebildet ist, bietet die Möglichkeit, das einleitend beschriebene, bekannte Benzin-Einspritzventil auch zur dauerlaufbeständigen Dosierung von Gas einzusetzen, das zum Betrieb von Verbrennungsmotoren genutzt wird und in trockener Form, d h. im wesentlichen ölfrei vorliegt. Das Gas wird hierbei mittels des Ventils beispielsweise in ein Saugrohr des Verbrennungsmotors eingefördert. Das Ventil nach der Erfindung stellt also eine einfache Modifikation eines Benzin-Einspritzventils der einleitend beschriebenen An dar.
Die Modifikation besteht bei einer bevorzugten Ausführungsform des Ventils nach der Erfindung darin, daß der Ventilsteuerkolben zum Verschleißschutz, insbesondere zur Verringerung des Reibverschleißes, wenigstens bereichsweise mit einer Beschichtung versehen ist. Eine derartige Beschichtung, die bei einer Betätigung des Ventilsteuerkolbens die Reibung gegenüber der angrenzenden Wandung des Ventilkörpers und somit den Verschleiß verringert und die Lebensdauer des Ventils erhöht, kann aus einem Gleitlack, insbesondere einem Gleitlack auf Teflonbasis bzw. mit eingebetteten Teflonpartikeln, oder einer gegebenenfalls metallhaltigen Kohlenstoffschicht gebildet sein. Die Beschichtung kann auch aus chemischem Nickel mit eingebetteten Teflonpartikeln oder einer Schicht mit eingebetteten, ölgefüllten Mikrokapseln bestehen.
Zusätzlich kann auch die dem Ventilsteuerkolben zugewandte Wandung des Ventilkörpers mit einer entsprechenden Beschichtung versehen sein.
Zur Verringerung des Verschleißes im Bereich des Ventilsitzes und zur Erhöhung der Dichtigkeit des Ventils umfaßt der Verschleißschutz zusätzlich oder auch nur alternativ eine Kunststoffdichtung, die im Bereich des Ventilsitzes angeordnet ist. Durch die Dichtungspaarung Kunststoff/Metall bzw. Stahl besteht ein geringer Verschleiß im Bereich des Dichtsitzes. Insbesondere wird durch eine derartige Dichtungspaarung wirkungsvoll verhindert, daß es bei häufiger Betätigung des Ventlilschließglieds zu einer Hubveränderung kommt, wie es bei bisherigen Metall/Metall-Dichtungs-paarungen der Fall war.
Die beispielsweise aus einem Elastomer gebildete Kunststoffdichtung kann in einer Ringnut des kugelförmigen Ventilschließglieds eingebettet sein und wirkt in diesem Fall bevorzugt mit einem als Kegelsitz ausgebildeten Ventilsitz zusammen.
Die Kunststoffdichtung, die an dem Ventilschließglied selbst oder auch an dem Ventilsitz angeordnet sein kann, kann zur Dichtigkeitserhöhung aber auch bei einem als Flachsitz ausgebildeten Ventilsitz eingesetzt werden. In diesem Falle ist das im wesentlichen kugelförmige Ventilschließglied an der dem Flachsitz zugewandten Seite abgeflacht, wobei die Dichtung an der so ausgebildeten Fläche vorzugsweise angespritzt ist. Die Dichtung kann aber auch an dem Ventilsitz angespritzt sein.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes nach der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Patentansprüchen entnehmbar.
Zeichnung
Drei Ausführungsbeispiele des Ventils nach der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch vereinfacht dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen
1 eine stark schematisierte Teilansicht eines Ventils nach der Erfindung im Längsschnitt;
2 eine alternative Ausführungsform eines Ventils nach der Erfindung in einer 1 entsprechenden Darstellung; und
3 eine weitere Ausführungsform eines Ventils nach der Erfindung, das einen Kegelsitz aufweist.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In 1 ist ein Ventil 10 zum Steuern eines Gasstroms gezeigt, das bei einem gasbetriebenen Verbrennungsmotor als Einspritzventil zur Förderung von Gas in ein Saugrohr des Verbrennungsmotors einsetzbar ist.
Das Ventil 10 umfaßt einen Ventilkörper 12, in dem eine Längsbohrung 14 ausgebildet ist. In der Längsbohrung 14 ist ein Ventilsteuerkolben 18 axial verschieblich geführt, der rohrförmig ausgebildet ist und mit hier nur prinzipmäßig angedeuteten Radialbohrungen 19 versehen ist, die eine Verbindung zwischen einem Innenraum 21 des Ventilsteuerkolbens 18 und einem den Ventilsteuerkolben 18 umschließenden und von dem Ventilkörper 12 begrenzten Gasraum 22 herstellt.
Der Ventilsteuerkolben 18 weist an seiner freien Stirnseite ein im wesentlichen kugelförmiges Ventilschließglied 24 auf, das mit einer Ventilplatte 26 zusammenwirkt, an der ein als Flachsitz ausgebildeter Ventilsitz 28 sowie eine Abströmbohrung 30 ausgebildet ist.
Das im wesentlichen kugelförmige Ventilschließglied 24 ist an seiner der Ventilplatte 26 zugewandten Seite mit einer plangeschliffenen Abflachung 32 versehen, an welche eine aus einem Elastomer oder einem anderen geeigneten Kunststoff bestehende Ringdichtung 34 angespritzt ist, die bei geschlossenem Ventilschließglied 24 an dem Ventilsitz 28 anliegt und zum Verschleißschutz des Ventilsitzes 28 sowie zur Erhöhung der Dichtigkeit dient.
Des weiteren ist der Ventilsteuerkolben 18 mit einem Gleitlack beschichtet, der Teflonpartikel aufweist.
In 2 ist eine alternative Ausführungsform eines Ventils 40 zum Steuern eines Gasstroms dargestellt. Das Ventil 40 unterscheidet sich von demjenigen nach 1 dadurch, daß es im Bereich des Ventilsitzes 28 eine aus einem Elastomer bestehende Ringdichtung 42 aufweist, die nicht an der Abflachung 32 des Ventilschließglieds 24 sondern an der dem Ventilschließglied 24 zugewandten Seite der Ventilplatte 26 angespritzt ist und so als Auflage für das Ventilschließglied 24 dient bzw. den Ventilsitz bildet.
Im übrigen entspricht der Aufbau des Ventils 40 im wesentlichen demjenigen des Ventils nach 1.
Bei den Ausführungen nach 1 und 2 ist das Ventilschließglied 24 jeweils teilkugelförmig. Denkbar ist es hier auch, ein kegelförmiges Ventilschließglied zu verwenden.
In 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Ventils 50 zum Steuern eines Gasstroms dargestellt. Das Ventil 50 unterscheidet sich von demjenigen nach 1 dadurch, daß es mit einem Ventilsitz 52 ausgebildet ist, der einen Kegelsitz darstellt.
Der Kegelsitz 52 ist von einem ringförmigen Bauteil 54 gebildet, das ein konische Bohrung 56 aufweist, die sich in Richtung der Ventilplatte 26 verjüngt, und das mit der Ventilplatte 26 beispielsweise über ein Schweißverbindung fest verbunden ist.
Zur Erhöhung der Dichtigkeit und zum Verschleißschutz an dem Ventilsitz 52 weist das im wesentlichen kugelförmige Ventilschließglied eine eingedrehte oder eingeschliffene Ringnut 58 auf, in die eine aus einem Elastomer oder einem anderen geeigneten Kunst stoff bestehende Ringdichtung 60 eingebettet ist, die mit dem Ventilsitz 52 zusammenwirkt.
Ansonsten entspricht der Aufbau des Ventils 50 im wesentlichen demjenigen des Ventils nach 1.

Claims

Ventil zum Steuern eines Fluidstroms, umfassend einen Ventilkörper (12), in dem in einer Längsbohrung (14) ein Ventilsteuerkolben (18) axial verschieblich geführt ist, an dessen freier Stirnseite ein im wesentlichen kegel- oder kugelförmiges Ventilschließglied (24) angeordnet ist, das mit einem Ventilsitz (28, 52) zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsteuerkolben (18) mit einem Verschleißschutz (34, 42, 60) ausgebildet ist.
Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschleißschutz eine wenigstens teilweise Beschichtung des Ventilsteuerkolbens umfaßt.
Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung aus einem Gleitlack, insbesondere einem Gleitlack auf Teflonbasis, oder einer Kohlenstoff aufweisenden Schicht gebildet ist.
Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschleißschutz eine Kunststoffdichtung (34, 42, 60) umfaßt, die im Bereich des Ventilsitzes (28, 52) angeordnet ist.
Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffdichtung (34, 60) an dem Ventilschließglied (24) angeordnet ist.
Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffdichtung (42) an dem Ventilsitz (28) angeordnet ist.
Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilschließglied (24) abgeflacht und der Ventilsitz (28) als Flachsitz ausgebildet ist.