ИГЛА КЛАПАНА ДЛЯ КЛАПАНА С ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ Российский патент 1999 года по МПК F16K31/06 

Изобретение касается иглы клапана для клапана с электромагнитным управлением согласно ограничительной части основного пункта формулы. Из заявки ФРГ N 4008675 уже известна игла клапана для клапана с электромагнитным управлением, которая состоит из якоря, запорного органа и гильзообразной соединительной трубки, соединяющей якорь с запорным органом, например, в форме шарика. Все части представляют собой изготовленные отдельно друг от друга детали, соединяемые между собой сначала, например, посредством лазерной сварки. Якорь охватывает при этом соединительную трубку полностью радиально и по меньшей мере частично аксиально, поскольку соединительная трубка закреплена в сквозном продольном отверстии якоря. Сама соединительная трубка также имеет сквозное внутреннее продольное отверстие, в котором в направлении запорного органа клапана протекает топливо, выходящее затем вблизи запорного органа через радиальные поперечные отверстия, выполненные в стенке соединительной трубки. Топливо протекает сначала, следовательно, внутри иглы и выходит из нее лишь в направлении седла клапана.

Преимущества изобретения
Игла согласно изобретению с отличительными признаками основного пункта формулы имеет по сравнению с известной, то преимущество, что она изготовляется особенно простым и экономичным образом. Это достигается, согласно изобретению, тем, что "соединительная трубка" не имеет форму гильзы, а изготовляется в качестве соединительной детали между якорем и запорным органом из простого и дешевого фасонного полуфабриката. Тем самым отпадают все технологические процессы по выполнению в соединительной детали продольных шлицев или поперечных отверстий. Используемые фасонные полуфабрикаты имеют такое сечение, что после соединения якоря и соединительной детали в продольном отверстии якоря автоматически образуются проточные каналы. Преимуществом являются относительно большие сечения этих проточных каналов, так что топливо беспрепятственно протекает в осевом направлении через каналы, а затем течет вдоль внешнего контура соединительной детали до запорного органа клапана. Особое преимущество представляет собой применение дешевого пруткового материала для соединительной детали, который следует лишь довести до точной длины для использования в игле.

Благодаря приведенным в зависимых пунктах формулы мероприятиям возможны предпочтительные модификации и усовершенствования описанной в основном пункте иглы клапана.

Особенно предпочтительными являются фасонные полуфабрикаты для использования в качестве соединительной детали иглы клапана, имеющие кресто- или - образное сечение. Своими четырьмя или тремя ребрами вставленная в продольное отверстие якоря соединительная деталь образует также соответственно четыре или три проточных канала, поскольку между каждыми двумя ребрами в радиальном направлении образуется один проточный канал.

Кроме того, может быть предпочтительным использовать для соединительной детали фасонные полуфабрикаты с сечением в форме кругового сегмента, особенно тогда, когда желательна асимметричность струй впрыскиваемой среды.

Примеры выполнения изобретения упрощенно изображены на чертеже и более подробно поясняются в последующем описании. Чертеж представляет: на фиг. 1 - топливную форсунку с иглой согласно изобретению; на фиг. 2 - вид сбоку иглы согласно первому примеру выполнения; на фиг. 3 - вид сверху на иглу согласно первому примеру выполнения; на фиг. 4 - вид сбоку иглы согласно второму примеру выполнения; на фиг. 5 - вид сверху на иглу согласно второму примеру выполнения; на фиг. 6 - вид сверху на иглу согласно третьему примеру выполнения; на фиг. 7 - вид сверху на иглу согласно четвертому примеру выполнения, на фиг. 8 - вид сверху на иглу согласно пятому примеру выполнения, на фиг. 9 - вид сверху на иглу согласно шестому примеру выполнения и на фиг. 10 - вид сверху на иглу согласно седьмому примеру выполнения.

Описание примеров выполнения
Изображенный на фиг. 1 в качестве примера клапан с электромагнитным управлением в виде клапана впрыска для систем впрыска топлива в ДВС со сжатием смеси и принудительным зажиганием содержит окруженный катушкой возбуждения 1 трубчатый сердечник 2, служащий в качестве топливовпускного патрубка. Катушка 1 с каркасом 3 снабжена, например, выполненной посредством экструзии пластиковой оболочкой 5, причем одновременно прилит электрический присоединительный штекер 6.

С нижним концом 10 сердечника 2 концентрично продольно оси 11 клапана герметично, например, посредством сварки соединена трубчатая металлическая промежуточная деталь 12, которая охватывает конец 10 частично аксиально. Промежуточная деталь 12 снабжена на своем обращенном от сердечника 2 конце нижним цилиндрическим отрезком 18, который охватывает трубчатый корпус 19 распылителя и герметично соединен с ним, например, посредством сварки. На лежащем ниже по потоку конце корпуса 19 распылителя в концентричной продольной оси 11 клапана проточке 20 герметично, например, посредством сварки установлен цилиндрический корпус 21 седла клапана. В корпусе 21, содержащем обращенное к катушке возбуждения 1 неподвижное седло 22 клапана, ниже по потоку седла 22 выполнены, например, два сопловых отверстия 23. Ниже по потоку отверстий 23 корпус 21 седла клапана имеет приготовленную расточку 24, расширяющуюся в направлении потока в форме усеченного конуса.

В концентричную продольной оси 11 клапана ступенчатую проточку 25 сердечника 2 запрессована трубчатая втулка 27 для регулирования усилия возвратной пружины 26. Глубина запрессовки регулировочной втулки 27 в проточку 25 сердечника 2 определяет усилие возвратной пружины 26 и влияет также на динамическое количество топлива, выдаваемое во время хода открывания и закрывания клапана. Своим обращенным от регулировочной втулки 27 концом возвратная пружина 26 опирается на обращенный к сердечнику 2 торец 30 соединительной детали 32, расположенной концентрично продольной оси 11 клапана и выполненной согласно изобретению.

Соединительная деталь 32, изготовленная из фасонного полуфабриката, является частью иглы 34 клапана, к которой относится также гильзообразный якорь 36, обращенный к сердечнику 2 и взаимодействующий с ним, а также с катушкой возбуждения 1, и, например, шарообразный запорный орган 37 клапана, расположенный на лежащем ниже по потоку конце 38 соединительной детали 32. Шарообразный запорный орган 37 клапана прочно соединен при этом с соединительной деталью 32 посредством сварных соединений 40, выполненных, например, лазерной сваркой. С целью достижения по возможности хорошего соединения и точного центрирования шарообразного запорного органа 37 клапана относительно соединительной детали 32, последняя имеет на своем лежащем ниже по потоку конце 38 обращенную от торца 30 торцовую упорную поверхность 41, выполненную, например, частично в форме полусферы. Диаметр соединительной детали 32 запорного органа 37 клапана меньше диаметра якоря 36. Шарообразный запорный орган 37 клапана имеет по окружности, например, четыре кругообразные лыски 50, облегчающие протекание топлива в направлении седла 22 клапана. Якорь 36 соединен с обращенным от запорного органа 37 клапана концом вставленным в него соединительной детали 32 несколькими небольшими сварными швами 48 и ориентирован по сердечнику 2.

Катушка возбуждения 1 по меньшей мере частично окружена по меньшей мере одним, выполненным, например, в виде скобы и служащим в качестве ферромагнитного элемента проводящим элементом 51, который одним своим концом упирается в сердечник 2, а другим - в корпус 19 распылителя и соединен с ним, например, сваркой или пайкой. Часть клапана заключена в пластиковую оболочку 52, которая проходит от сердечника 2 в осевом направлении по катушке возбуждения 1 с присоединительным штекером 6 и по меньшей мере одному проводящему элементу 51.

На фиг. 2 показан вид сбоку иглы 34 клапана с якорем 36 в разрезе согласно первому примеру выполнения, а на фиг. 3 - вид сверху на иглу 34. Изготовленная из крестообразного фасонного полуфабриката соединительная деталь 32 имеет четыре проходящих радиально наружу, смещенных соответственно на 90^o узких ребрах 54, соединенных между собой средним участком 55. Таким образом каждые два ребра лежат точно друг против друга и образуют в сечении крест. Ребра 54 проходят в продольном направлении по всей длине соединительной детали 32. Прочное соединение якоря 36 и соединительной детали 32 осуществляется за счет контура последней в радиальном направлении сварными швами 48 только там, где ребра 54 своими скругленными концевыми поверхностями 56 касаются якоря 36 изнутри. Вне ребер 54 соединительная деталь 35 и якорь 36 не касаются друг друга в радиальном направлении; напротив, образуются четыре аксиальных проточных канала 60, ограниченных внутренней стенкой якоря 36 и каждыми двумя ребрами 54.

Проточные каналы 60 имеют за счет формы соединительной детали 32 приблизительно треугольное сечение, а их длина точно соответствует длине охвата соединительной детали 32 якорем 36. Топливо попадает от проточки 25 сердечника 2 к якорю 36 и поступает в его внутреннее продольное отверстие до торца 30 соединительной детали 32. Здесь начинаются четыре проточных канала 60, по которым распределяется и через которые протекает топливо. На обращенной к запорному органу 37 клапана конце якоря 36 топливо выходит из проточных каналов 60 и стекает по меньшей мере частично в виде пленки по стенке соединительной детали 32 до запорного органа 37 клапана. Следовательно, без продольных шлицев или поперечных отверстий тем не менее полностью обеспечивается поток топлива до седла 22 клапана. Сварные соединения 40 между соединительной деталью 32 и запорным органом 37 клапана выполнены, например, аналогично сварным швам 48 только во внешней краевой зоне ребер 54.

На фиг. 4 и 5 соответственно при виде сбоку и сверху изображен второй пример выполнения иглы 34 клапана согласно изобретению. При этом те же детали, что и в примере выполнения на фиг. 1-3, обозначены теми же ссылочными позициями. Игла 34 клапана отличается соединительной деталью 32 образного сечения. Соединительная деталь имеет, следовательно, только три проходящих радиально наружу, смещенных, например, соответственно на 120^o узких ребра 54, соединенных между собой средним участком 55. Три ребра 54 проходят также в продольном направлении по всей длине соединительной детали 32. Аналогично первому примеру выполнения предусмотрены также сварные швы 40, 48. Три ребра 54 также образуют по оси якоря 36 три проточных канала 60, аксиально омываемых топливом. Также здесь соединительная деталь 32 представляет собой очень экономичный вариант, поскольку может быть использован один фасонный полуфабрикат, за счет которого уже образуются проточные каналы 60 без необходимости выполнения на различных этапах обработки дополнительных отверстий для выхода топлива. Особым преимуществом является применение пруткового материала для соединительной детали 32, который следует лишь довести до точной длины для использования в игле 34 клапана.

Другие примеры выполнения игл 34 клапана согласно изобретению изображены на фиг. 6 - 10 при виде сверху. В третьем примере выполнения на фиг. 6 речь идет об игле 34 с пластинообразной соединительной деталью 32, имеющей две плоские и две скругленные периферийные поверхности (концевые поверхности 56). Две скругленные концевые поверхности 56 служат для лучшего крепления соединительной детали 32 в якоре 36, имеющем кругообразную внутреннюю стенку. Плоские периферийные поверхности проходят, напротив, на радиальном расстоянии от внутренней стенки якоря 36, так что между обеими плоскими периферийными поверхностями и внутренней стенкой якоря 36 образуются два проточных канала 60 для топлива.

Изображенный на фиг. 7 четвертый пример выполнения представляет собой другой вариант изготовления соединительной детали 32 из фасонного полуфабриката. Здесь соединительная деталь 32 имеет сечение в форме кругового сегмента, например, точно полукруглое сечение. Скругленная концевая поверхность 56 касается якоря 36 на его внутренней стенке и прочно соединена с ним. Недостающая до полной окружности часть соединительной детали 32, имеющей сечение в форме кругового сегмента, образует проточный канал 60 внутри якоря 36. Этот выполненный с одной стороны проточный канал 60 имеет преимущество особенно в тех случаях, когда требуется асимметричный характер струй. Изображенный на фиг. 8 пятый пример выполнения отличается от четвертого только тем, что от плоской периферийной поверхности соединительной детали 32 в форме кругового сегмента до стенки якоря 36 отстоит дополнительное ребро 54, также имеющее скругленную концевую поверхность 56 и образующее два проточных канала 60.

Два примера выполнения игл 34 с соединительными деталями 32, не имеющими в виде фасонных полуфабрикатов скругленных концевых поверхностей 56, изображены на фиг. 9 и 10. Соединительные детали 32 соответственно треугольного и четырехугольного сечения имеют соответственно только три и четыре осевых линейных касания с внутренней стенкой якоря 36, так что для крепления между якорем 36 и соединительной деталью 32 имеются лишь узкие зоны. Число проточных каналов 60 соответствуют числу углов соединительной детали 32, т.е. четырехугольная соединительная деталь 32 имеет четыре проточных канала 60. Проточные каналы 60 ограничены, во-первых, кругообразной внутренней стенкой якоря 36, а, во-вторых, плоскими периферийными поверхностями соединительной детали 32, расположенными между каждыми двумя углами. С помощью этих соединительных деталей 32 можно образовывать либо одинаковые, либо разные по величине проточные каналы 60.

Изобретение относится к трубопроводной арматуре. В игле (34) клапана соединительная деталь (32), соединяющая якорь (36) и запорный орган (37) клапана, изготовлена из фасонного полуфабриката. Профилированная соединительная деталь (32) образует вместе с якорем (36) проточные каналы. Протекающее через проточные каналы топливо попадает ниже по потоку проточных каналов вне соединительной детали (32) до седла (22) клапана. Отверстия для выхода топлива в соединительной детали (32), следовательно, не требуются. Игла предпочтительно используется для топливных форсунок в системах впрыска топлива ДВС со сжатием смеси и принудительным зажиганием. Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции. 8 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Игла клапана для клапана с электромагнитным управлением, в частности для клапана впрыска для систем впрыска топлива ДВС, содержащая сердечник, катушку возбуждения и неподвижное седло, с которым взаимодействует игла, состоящая из якоря, соединительной детали и запорного органа клапана, причем соединительная деталь соединяет якорь с запорным органом клапана, отличающаяся тем, что соединительная деталь (32) выполнена из фасонного полуфабриката, радиально частично окружена якорем (36), имеет по меньшей мере одно радиальное проходящее ребро (54) и образует между собой и якорем (36) по меньшей мере один проточный канал (60). 2. Игла по п.1, отличающаяся тем, что соединительная деталь (32) имеет крестообразное сечение с четырьмя проходящими радиально наружу ребрами (54). 3. Игла по п.1, отличающаяся тем, что соединительная деталь (32) имеет образное сечение с тремя проходящими радиально наружу ребрами (54). 4. Игла по п.1, отличающаяся тем, что соединительная деталь (32) имеет в сечении форму кругового сегмента по меньшей мере с одним ребром (54). 5. Игла по п.1, отличающаяся тем, что соединительная деталь (32) имеет в сечении форму многоугольника, причем число углов равно числу образованных проточных каналов (60). 6. Игла по п.2, отличающаяся тем, что соединительная деталь (32), имеющая крестообразное сечение, образует четыре проточных канала (60) в якоре (36). 7. Игла по п.3, отличающаяся тем, что соединительная деталь (32), имеющая образное сечение, образует три проточных канала (60) в якоре (36). 8. Игла по п.1, отличающаяся тем, что длина по меньшей мере одного проточного канала (60) соответствует длине охвата соединительной детали (32) якорем (36). 9. Игла по п.1, отличающаяся тем, что запорный орган (37) клапана выполнен шарообразным, при этом обращенный к запорному органу (37) конец (38) соединительной детали (32) имеет упорную поверхность (41) в форме полусферы.