(57)【要約】  高圧調整弁であって、入口と弁本体において半径方向を向く少なくとも１つの開口部によって形成された出口とを備える弁本体と、弁本体にて入口と出口との間に配置され、入口と出口を繋ぐ弁穴を有する、基本的に円盤形の弁座と、弁穴を閉じるため作動素子上に適切に配置された密封素子と、弁の開閉をもたらすため作動素子を動かすよう適切に構成された作動機構とを備え、弁座が、出口端にて底面から開口部の方向に軸方向に延びる包囲突起を有することを特徴とする、高圧調整弁。
2013540233.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧調整弁（１）であって、
入口２０と出口（２１）とを備える弁本体（２）であって、前記出口（２１）が該弁本体（２）において半径方向を向く少なくとも１つの開口部（２３）によって形成された弁本体（２）と、
前記弁本体（２）にて前記入口（２０）と前記出口（２１）との間に配置され、前記入口（２０）と前記出口（２１）とを繋ぐ弁穴（３０）を有する、基本的に円盤形の弁座（３）と、
前記弁穴３０を閉じるため作動素子（５）上に適切に配置された密封素子（４）と、
前記弁の開閉をもたらすため前記作動素子（５）を動かすよう適切に構成された作動機構（６）とを備え、
前記弁座（３）が、前記出口端にて底面（３１）から前記開口部（２３）の方向に軸方向に延びる包囲突起（３２）を有すること
を特徴とする高圧調整弁（１）。
【請求項２】
前記突起（３２）が漏斗形の環として形成されることを特徴とする請求項１に記載の高圧調整弁（１）。
【請求項３】
前記突起（３２）が前記底面（３１）と前記開口部（２３）との間の距離（２２）の少なくとも半分を覆うことを特徴とする、請求項１または２に記載の高圧調整弁（１）。
【請求項４】
前記突起（３２）が前記底面と前記開口部との間の距離（２２）の少なくとも９／１０を覆うことを特徴とする、請求項３に記載の高圧調整弁（１）。
【請求項５】
前記突起（３２）が前記底面（３１）と前記開口部（２３）との間の全距離を覆うことを特徴とする、請求項４に記載の高圧調整弁（１）。
【請求項６】
前記突起（３２）が前記弁（１）の開放時に前記弁本体（２）に当たる直接的な流れを防ぐよう構成されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の高圧調整弁（１）。
【請求項７】
前記突起（３２）が前記密封素子（４）を受ける窪み（３６）を有することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の高圧調整弁（１）。
【請求項８】
前記密封素子（４）が密封ボールとして構成されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の高圧調整弁（１）。
【請求項９】
前記作動素子（５）が作動ピンとして構成されることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の高圧調整弁（１）。
【請求項１０】
流れ乱流が軽減されるよう前記密封素子（４）と前記突起（３２）との間にフロークロスセクションが形成されることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の高圧調整弁（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は特許請求項１の前文による高圧調整弁に関する。
【０００２】
かかる高圧調整弁は、例えばコモンレールモーターにおける圧力調整の先行技術から周知である。
【背景技術】
【０００３】
流体の高圧調整はボールシート弁によって通常行われる。これらは通常電磁的に作動される。先行技術の電磁作動高圧調整弁は通常下記の通りに構成される。図３に一例を示す。
【０００４】
弁１は入口２０および出口２１を備える弁本体２を有し、入口側では、またはコモンレールモーターの適用部では、２４００バールまでの圧力が現状発生し得る。入口２０と出口２１との間には弁座３が配置され、この中を入口２０および出口２１を繋ぐ弁穴３０が通る。弁穴３０は密封ボールとして通常設計される密封手段４により出口端にて密封できる。この目的のため、密封ボール４は弁ピン５により弁座３に押し付けることができる。密封ボール４を通じて作用する増大負荷のため、弁座３は硬化鋼で作られる。費用の問題のため、弁本体２の残りの部分は非硬化鋼で作られる。
【０００５】
弁座３は入口端と出口端とを接続するよう弁本体２に配置される。弁座３は基本的に出口端にて板として構成され、弁穴３０の密封ボール４が当たる部分に窪みを有する。弁座３は入口端にて弁本体２に圧入される。
【０００６】
出口２１は弁本体２の出口側にて半径方向の穴２３により形成される。高圧調整弁１の可能な限りコンパクトな形態を達成するため、半径方向の穴は弁座３の下にできるだけ近づけて配置される。この設計により、弁をねじ込むときにともに弁座３を支えるショルダー２２が弁座３と出口穴２３との間に形成される。
【０００７】
弁ピン５は弁本体２の縦方向穴に組み込まれ、出口端に配置された電磁駆動装置６によって縦軸沿いに動かすことができる。駆動装置６は現状図示されていない。これは通常、コイルホルダー６０上に配置され電流を通すことができるコイル６１と、生成された磁場により作動できるアーマチャ６２とから、構成される。アーマチャ６２と弁ピン５はともに溶接または圧入されるため、互いに永久的に接合される。さらに、アーマチャ６２は圧縮ばね６８によって弁の閉方向に付勢されるため、電流がコイル６１を通過していないときに弁１は閉じられる。
【０００８】
アーマチャ６２および圧縮ばね６８は、弁本体にまたは溶接リング６６によって取り付けられた套管６５の後部に組み付けられる。弁ピン５は軸受６９によって套管６５内の中心に保持される。
【０００９】
流体の流れの調整は弁座３からの密封ボール４の上昇によって行われる。本高圧調整弁１における最大上昇距離は、すなわち弁の最大開放で達成される上昇距離は、０．２−０．５ｍｍである。弁が開くと入口側から密封ボール４に作用する圧力により調整された流体が非常に高い流速に達する。流体はこの高流速により出口端にて弁本体２のショルダー２２に当たり、これを浸食する。つまり、弁の寿命の過程でショルダー２２の材料は次第に除去され、その材料厚は減少する。
【００１０】
浸食が増すにつれねじ接続から弁座３を通じて弁本体２に伝達できる力が減り、最終的には圧入部分で弁の締りが失われるため、この部分における弁本体２の減少は弁の寿命にとって深刻な欠点を意味する。
【００１１】
浸食のさらなる欠点はその後の材料除去である。除去された材料の粒子は燃料系統の中に入ることがあるため、例えば燃料系統の高圧ポンプの損傷につながる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の課題は、現在の２７００−３０００バールを上回る高圧での使用を可能にすると同時に材料浸食を緩和するよう周知の高圧調整弁を修正することである。
【００１３】
この課題は特許請求項１の特徴を備える高圧調整弁によって解決される。好適な修正は従属請求項の主題である。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明による高圧調整弁は入口および出口を備える弁本体を有し、出口は弁本体において基本的に半径方向を向く少なくとも１つの開口部によって形成される。基本的に円盤形の弁座は弁本体にて入口と出口との間に配置され、入口と出口を繋ぎ合わせる弁穴を有する。さらに密封素子が設けられ、密封素子は弁穴を緊密に閉じることに適した作動素子上に配置される。さらに作動素子は、弁の開閉をもたらすため、作動機構によって動かすことができる。本発明によると、弁座は、出口端にて弁座の底面から開口部の方向に軸方向に延びる包囲突起を有するよう構成される。
【００１５】
このため、開口部にて高圧により蓄積し、弁を開く当初に非常に狭いフロークロスセクションのため弁が開く場合、高速で流れる流体は突起に沿って進むため、横方向に延在する弁本体に全速で当たらない。弁座およびこのように弁座に成形される突起もまた硬化鋼で作られるため、これまで発生していた弁本体の浸食は大幅に軽減される。
【００１６】
突起が漏斗形の環として形成される場合は流体力学の点でとりわけ好適な突起構成が達成される。これにより流れ乱流は軽減できる。漏斗形の環の広がりの角度に応じ、フロークロスセクションの上昇依存特性を構成することもできる。
【００１７】
突起が底面と開口部との間の距離の少なくとも半分を覆う場合は、出口開口部における弁本体の浸食を大幅に軽減できる。
【００１８】
突起が底面と開口部との間の距離の少なくとも９／１０を覆うと好適であり、理想的には底面と開口部との間の全距離が突起によって覆われる。
【００１９】
これにより、特に弁座の底面と出口開口部との間に位置するショルダーの材料浸食とこれに伴い生じる材料の弱化は防がれる。弁座と出口開口部との間に位置するショルダーは弁本体に圧入される弁座を支持するため、これは特に重要である。
【００２０】
さらに突起は、弁の開放時に弁本体に直接当たる流れが完全に解消されるよう構成できる。
【００２１】
これにより、弁本体の他の部分でさえ材料除去は起こらないため、燃料回路への粒子の侵入は回避される。
【００２２】
さらに突起は密封素子に適合する窪みを有してよく、これにより弁座と密封素子との間に密封のための最適な支持面が形成される。
【００２３】
密封素子は望ましくは密封ボールとして形成される。これには、ボールの回転対称構成により穴に対しとりわけ良好な密封を達成できるという利点がある。
【００２４】
作動素子が作動ピンとして構成される場合は、密封素子がとりわけ容易に作動される。作動素子のピン形構成には、例えば電磁石として設計される作動機構の方向に作動素子を弁本体内にとりわけ容易に導入できるという利点がある。
【００２５】
作動素子と突起との間にフロークロスセクションが形成され流れ乱流が軽減される場合は流体力学の点でとりわけ好適である。これにより、とりわけ規則的な流体の流れが達成され、乱流により流体循環に発生する力は軽減される。
【００２６】
以下において付属の図を参照しながら本発明をより詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明による高圧調整弁の断面。
【図２】図１の高圧調整弁の拡大図による弁座。
【図３】先行技術による高圧調整弁（説明済み）。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１は本発明による高圧調整弁１の断面を示す。高圧調整弁１は、軸方向の入口２０と半径方向の出口２１とを有する、基本的に円筒形の弁本体２を有する。この場合の出口２１は半径方向穴２３によって形成されている。入口側には弁穴３０を通じて入口２０と出口２１を繋ぐ円盤形の弁座３が弁本体２上に配置される。弁座３は弁本体２に対し圧入により支持され、弁１が据え付けられるときに弁本体２の方向に引っ張られる。
【００２９】
出口側では密封ボールとして形成された密封素子４によって弁穴３０を閉じることができる。弁穴３０を閉じるため、密封ボール４は、作動ピンとして形成され弁本体２の軸方向穴に組み込まれる作動素子５により、弁座３に押し付けることができる。弁ピン５は、この場合は電磁石６として構成された作動機構６によって、軸方向に閉じることができる。電磁石６は基本的に、コイルホルダー６０にて弁本体２に対し円周に配設されたコイル６１と、コイル６１の内側に組み込まれ軸方向に動くことができるアーマチャ６２とからなり、筐体６３によって弁本体２に接続される。アーマチャ６２の軸方向の動きが弁ピン５によって密封ボール４に伝達されることにより、高圧調整弁の開閉が可能となる。アーマチャ６２はまた套管６５内に組み込まれ、圧縮ばね６８により弁座５の方向に付勢される。したがって高圧調整弁１は、コイル６１の非通電状態で圧縮ばね６８のばね力によって決まる圧力まで閉じられる。圧力がこれより上昇したときに入口２０で増大する圧力に対し高圧調整弁１を閉じた状態に保つには、コイル６１の追加的通電が必要となる。
【００３０】
コイル６１の通電は外側から横方向に導入される接点６４によって果たすことができる。
【００３１】
図２は図１の高圧調整弁の弁座の拡大図を示す。
【００３２】
この表示では、弁座３がこの弁座の底面３１から出口２１の半径方向穴２３の方向に延びていることがはっきりと分かる。この突起３２は弁穴３０から漏斗のように広がる環状の包囲突起３２として形成されている。突起３２は半径方向穴２３あたりまで続き、半径方向穴２３と弁座の底面３１との間に形成されたショルダー２２のほぼ９／１０は突起３２によって覆われている。このため、高圧により入口端に達し、弁が開いたときに非常に高い流速で密封ボール４を通過する流体は、ショルダー２２に直接当たらない。このため、この部分での弁本体２の浸食は防がれる。密封ボール４は弁ピン５により弁穴３０の出口側末端に位置する受け口３６に押し付けることができる。弁ボール４に適合する受け口３６により弁座３のより良い密封挙動を達成できる。
【００３３】
出口側で弁穴３０の末端から始まる突起３２の漏斗形の広がりにより、開いているフロークロスセクションの上昇依存特性を達成でき、最適な流率および流量調整を達成できる。
【００３４】
また、突起３２の漏斗形の広がりの適切な構成により、高圧調整弁１の出口側で流れ乱流の軽減を達成できる。
【符号の説明】
【００３５】
１  高圧調整弁
２  弁本体
３  弁座
４  密封素子
５  作動素子
６  作動機構
２０  入口
２１  出口
２２  ショルダー／距離
２３  開口部／穴
３０  弁穴
３１  底面
３２  突起
３３  受け口
６０  コイルホルダー
６１  コイル
６２  アーマチャ
６３  筐体
６４  接点
６５  套管
６６  溶接
６８  圧縮ばね
６９  軸受
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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