AT412228B - Kraftstoff-verteilerrohr - Google Patents

Description

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   Die Erfindung betrifft ein Kraftstoff-Verteilerrohr der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art. 



   Solche Verteilerrohre sind insbesondere zur Verwendung als Hochdruckspeicher bei Dieselmo- toren mit Common-Rail-System geeignet. Darunter werden Einspritzsysteme verstanden, bei denen jedem der Zylinder statt einer Einspritzpumpe ein Magnetventil zugeordnet ist, das die Durchgängigkeit eines Abzweigrohres steuert, weiches die betreffende Einspritzdüse mit einem zentralen, allen Zylindern gemeinsamen Hochdruckspeicher verbindet, dem eine Hochdruckpumpe in etwa gleichmässig Kraftstoff zuführt. Der Druck im Speicher wird in Abhängigkeit vom Betriebs- zustand des Motors geregelt und die Magnetventile werden so gesteuert, dass sie jeweils im richti- gen Zeitpunkt kurz öffnen und somit eine Einspritzung des im Hochdruckspeicher und den Abzweigrohren anstehenden Kraftstoffs in den zugehörigen Zylinder ermöglichen. 



   Da die zu den einzelnen Zylindern führenden Abzweigrohre mit dem Hochdruckspeicher in lös- barer Weise verbindbar sein müssen, ergibt sich das allgemeine Problem, für jedes von ihnen eine Verbindungsanordnung vorzusehen, die eine möglichst einfache und schnelle Montage und - bei der Durchführung von Wartungs- und/oder Reparaturarbeiten - auch De- und Re-Montage der Abzweigrohre am Hochdruckspeicher ermöglicht und trotz der ausserordentlich hohen Betriebsdrü- cke, die in der Grössenordnung von bis zu 1600 bar liegen können, eine zuverlässig dichte Verbin- dung gewährleistet. 



   Zu diesem Zweck ist es beispielsweise aus der DE 38 17 413 A1 bekannt, für jedes Abzweig- rohr eine auf das Verteilerrohr aufgeschobene Muffe vorzusehen, die das Verteilerrohr umschliesst und eine sich radial zu dessen Längsachse erstreckende Gewindebüchse mit einem durchgehen- den zylindrischen Innenhohlraum aufweist, der auf der einen Seite an der Mantelfläche des Vertei- lerrohres endet und dessen anderes Stirnende offen ist, so dass von dort her das Anschlussende eines Abzweigrohres eingeführt werden kann, an dem ein Dichtnippel angestaucht ist.

   Jede der Muffen ist auf dem Verteilerrohr so positioniert, dass der Innenhohlraum ihrer Gewindebüchse koaxial zu einer sich radial durch die Wand des Verteilerrohrs erstreckenden Anschlussbohrung verläuft, die aus einem inneren, in etwa zylindrischen Abschnitt und einem äusseren, sich zum Innenhohlraum der Gewindebüchse hin hohlkegelig erweiternden Abschnitt besteht. 



   Gegen die als Dichtfläche dienende Wand des hohlkegeligen Abschnitts wird eine entspre- chende Gegendichtfläche des am Anschlussende des Abzweigrohres angestauchten Dichtnippels dadurch in dichtender Weise angepresst, dass eine das Abzweigrohr umgebende Überwurfschraube in ein Innengewinde der Gewindebüchse eingeschraubt und festgezogen wird, wobei die Über- wurfschraube auf eine an der der Gegendichtfläche gegenüberliegenden Seite des Dichtnippels vorgesehene Gegendruckfläche drückt. 



   Diese bekannte Konstruktion ist zwar geeignet, Abzweigrohre in lösbarer Weise so am Vertei- lerrohr zu montieren, dass eine den hohen Betriebsdrücken standhaltende, dichte Verbindung erzielt wird, doch weist sie eine Reihe von Problemen auf: 
Der wesentlichste Nachteil besteht darin, dass die Verbindungsmuffen neben der eigentlichen Gewindebüchse einen Verbindungsabschnitt aufweisen, dessen Volumen so gross bemessen sein muss, dass die zur Aufnahme des Verteilerrohres durch ihn hindurchgehende Innenbohrung von einer Wand ausreichender Stärke umschlossen wird.

   Wenn das Verteilerrohr einen vergleichswei- se kleinen Aussendurchmesser aufweist, führt dies noch zu einigermassen akzeptablen Abmessun-   gen der bekannten Muffen ; fürVerteilerrohre mit wesentlich grösserem Aussendurchmesser würden   die bekannten Muffen aber ausserordentlich klobig und hätten einen hohen Materialbedarf und eine sehr ungünstige Einbaugrösse. 



   Darüber hinaus kann das bei der Erstmontage erforderliche Aufschieben der bekannten Muffen auf das Verteilerrohr insbesondere dann zu Schwierigkeiten führen, wenn das Verteilerrohr nicht durchgehend linear gestreckt sondern (eventuell sogar mehrfach) gekrümmt ist. Eine Positionie- rung der bekannten Verbindungsanordnung unmittelbar im Bereich eines gekrümmten Verteiler- rohrabschnittes ist praktisch ausgeschlossen. 



   Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Kraftstoff-Verteilerrohr der ein- gangs genannten Art so weiterzubilden, dass mit weniger sperrigen, einfacheren und somit günsti- geren Bauteilen, die an nahezu beliebigen Stellen des Verteilerrohres positioniert werden können, eine Verbindungsanordnung geschaffen wird, die hinsichtlich der Einfachheit, mit der eine Erst-, De- und Re-Montage der Abzweigrohre durchgeführt werden kann sowie hinsichtlich der Dichtig- 

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 keit der erzielten Verbindungen den aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen zumin- dest gleichwertig ist. 



   Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung die im Anspruch 1 zusammengefassten Merk- male vor. 



   Diesen erfindungsgemässen Massnahmen liegt die Erkenntnis zugrunde, dass es für die ange- strebten Ziele völlig ausreichend ist, die Gewindebüchse so auszugestalten, dass sie mit ihrem einen Stirnende einseitig an die Aussenfläche des Verteilerrohres angesetzt und dort - vorzugswei- se durch Schweissen - befestigt werden kann. Die dabei hergestellte Verbindung muss lediglich in der Lage sein, zuverlässig und dauerhaft die Kräfte aufzunehmen, die durch das Verschrauben und Festziehen des Andrückelementes ausgeübt werden; irgendwelche Dichtigkeitsanforderungen muss sie dagegen nicht erfüllen, weil die hochdruckfeste Abdichtung zwischen der am Ende des Abzweigrohres vorgesehenen Gegendichtfläche und der Kegelmantelfläche des äusseren Abschnitts der Anschlussbohrung erfolgt. 



   Besonders günstig ist dabei, dass zur Herstellung dieses äusseren Abschnittes das Verteilerrohr von aussen her nur sehr flach in einem Wandbereich angebohrt werden muss, der durch den Innen- druck nicht sehr hoch belastet wird. 



   Durch das einseitige Ansetzen der Gewindebüchse kann auf den beim Stand der Technik erforderlichen Muffenteil völlig verzichtet werden, so dass sich ein Bauteil mit erheblich geringerem Material- und Raumbedarf ergibt, dessen Grösse überdies vom Durchmesser des Verteilerrohres praktisch unabhängig ist. Ein Aufschiebevorgang bei der Erstmontage ist nicht erforderlich. 



   Prinzipiell können die erfindungsgemässen Gewindebüchsen an beliebigen Stellen, insbesonde- re auch in unmittelbarer Nähe von oder sogar an gekrümmten Bereichen des Verteilerrohres angesetzt und mit diesem verbunden werden. 



   Es besteht die Möglichkeit, das an das Verteilerrohr anzusetzende Stirnende der Gewinde- büchse sattelförmig auszubilden, um eine Anpassung an die gewölbte Aussenfläche des Hoch- druckspeicher-Rohres zu erzielen. Vorzugsweise wird an letzterem aber im Bereich der jeweiligen Verbindungsstelle eine Abflachung vorgesehen, so dass die Gewindebüchse mit einem ebenen Stirnende stumpf angesetzt und befestigt werden kann. 



   Gemäss einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Gewindebüchse mit einem Aussengewinde versehen, auf das eine als Andruckelement dienende Überwurfmutter aufschraub- bar ist. 



   Diese und weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemässen Verteilerrohres sind in den Unteransprüchen niedergelegt. 



   Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf   die Zeichnung beschrieben ; dieser zeigen:   
Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines verkürzten Abschnitts eines erfin- dungsgemässen Kraftstoff-Verteilerrohrs, wobei Überwurfmuttern und Abzweigrohre weggelassen sind, und 
Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie   11-11   aus Fig. 1 im fertig zusammengebauten Zustand mit Überwurfmutter und Anschlussrohr. 



   In Fig. 1 ist ein dickwandiges Kraftstoff-Verteilerrohr 1 dargestellt, das bei Brennkraftmaschinen mit Common-Rail-System als Hochdruckspeicher Verwendung finden kann. Zu diesem Zweck besitzt das Rohr beispielsweise an einem seiner nicht dargestellten Enden einen Anschluss zu einer von einer Pumpe kommenden Förderleitung, der in gleicher Weise aufgebaut ist, wie dies im folgenden für die in den Figuren gezeigten Verbindungsanordnungen 2 zum Anschliessen von Abzweigrohren 3 beschrieben wird. 



   Wie man den Fig. 1 und 2 entnimmt, umfasst jede dieser Verbindungsanordnungen 2 eine Anschlussbohrung 5, die sich ausgehend vom Innenhohlraum 7 des Verteilerrohrs 1 durch dessen dem hohen Innendruck angepasste dicke Rohrwand hindurch in einer Richtung erstreckt, die in Bezug auf die Längsrichtung des Verteilerrohres 1 in etwa radial verläuft, bezüglich der jeweiligen Anschlussanordnung 2 aber die Axialrichtung definiert. 



   In der letztgenannten Richtung besteht jede der Anschlussbohrungen 5 aus zwei unmittelbar aneinander anschliessenden Abschnitten, von denen der innere Abschnitt 8 die Form eines Hohlzy- linders besitzt und eine grössere axiale Länge aufweist, als der sich hohlkegelig nach aussen hin öffnende äussere Abschnitt 9. 

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   Die Mündungsöffnung des hohlkegeligen äusseren Abschnittes 9 in der äusseren Mantelfläche des Verteilerrohrs 1 ist von einer im Grundriss beispielsweise rechteckigen Vertiefung 10 umgeben, die von aussen her mit geringer Tiefe in die Mantelfläche des Verteilerrohrs 1 eingearbeitet ist, um eine ebene Ansatzfläche für eine Gewindebüchse 12 zu schaffen, die mit ihrem einen Stirnende stumpf auf diese ebene Ansatzfläche aufgesetzt und mit dem Verteilerrohr 1 beispielsweise durch eine Schweissung 14 verbunden ist. 



   Die Gewindebüchse 12 weist eine durchgehende Innenbohrung 15 auf, die koaxial zur Anschlussbohrung 5 verläuft und deren Durchmesser in etwa gleich dem grössten Durchmesser des sich hohlkegelig erweiternden äusseren Abschnitts 9 der Anschlussbohrung 5 ist. Somit bildet die Innenbohrung 15 der auf das Verteilerrohr 1 aufgeschweissten Gewindebüchse 12 gemeinsam mit dem äusseren Abschnitt 9 der Anschlussbohrung 5 einen Hohlraum, in den vom freien Ende der Gewindebüchse 12 her das Anschlussende eines Abzweigrohres 3 so weit eingeschoben werden kann, bis eine an diesem Anschlussende vorgesehene Gegendichtfläche 16 an der als Dichtfläche 18 dienenden Mantelfläche des hohlkegeligen äusseren Abschnittes 9 der Anschlussbohrung 5 zur Anlage kommt. Wenn die Gegendichtfläche 16 kugelig ausgebildet ist, entsteht dabei zunächst nur eine Berührungslinie. 



   Um hier eine den hohen Betriebsdrücken eines Common-Rail-Systems standhaltende Dicht- wirkung zu erzielen, weist die Gewindebüchse 12 im Bereich ihres freien Endes ein Aussengewinde 20 auf, auf das eine Überwurfmutter 22 aufschraubbar ist, die auf das Abzweigrohr 3 aufgescho- ben ist und mit einer an der Innenseite ihrer Bodenwand vorgesehenen Druckfläche 23 auf eine Gegendruckfläche 24 einwirken kann, die an einer beispielsweise durch Anstauchen erzeugten Verdickung 25 des Abzweigrohres 3 ausgebildet ist. 



   Um die Druckfläche 23 unmittelbar an dem Kantenbereich ausbilden zu können, an dem die das Hindurchtreten des Abzweigrohrs 3 durch den Boden der Überwurfmutter 20 ermöglichende Öffnung in die Innenfläche dieses Bodens übergeht, ist es erforderlich, dass der axiale Abstand zwischen der am äussersten Ende des Abzweigrohres 3 befindlichen Gegendichtfläche 16 und der Verdickung 25 so gross ist, dass letztere im zusammengebauten Zustand zumindest mit der Druck- fläche 24 etwas über das freie Ende der Gewindebüchse 12 vorsteht. Da die Gewindebüchse 12 eine ausreichende axiale Länge besitzen muss, um das für das Verschrauben der Überwurfmutter erforderliche Gewinde unterbringen zu können, ist die Verdickung 25 anders als herkömmliche Dichtnippel nicht unmittelbar am Ende des Abzweigrohres 3 sondern mit einem entsprechenden Abstand von diesem Ende ausgebildet.

   Um ausreichend Raum für diese Verdickung 25 zu schaf- fen, ist die ansonsten zylindrische Innenbohrung 15 der Gewindebüchse 12 zum freien Ende hin hohlkegelig erweitert. 



   Es sei jedoch ausdrücklich darauf hingewiesen, dass bei der erfindungsgemässen Verbindungs- anordnung 1 im Bereich der Verdickung 25 keinerlei Abdichtung hinsichtlich des im Inneren des Systems befindlichen, unter hohem Druck stehenden Kraftstoffs erfolgt. Es wird hier lediglich durch Anziehen der Überwurfmutter 22 die Kraft erzeugt, die erforderlich ist, um die am Ende des Abzweigrohres 3 befindliche Gegendichtfläche 16 so an die Dichtfläche 18 der Anschlussbohrung 5 zu pressen, dass die oben erwähnte Berührungslinie durch plastische Verformung der Gegendicht- fläche 16 zu einer Ringfläche wird, an der das Ende des Abzweigrohres 3 und die Dichtfläche 18 so miteinander in Berührung stehen, dass ausschliesslich hier die gesamte erforderliche Dichtwir- kung erzielt wird. 



   Dies bietet den Vorteil, dass die Schweissung 14 lediglich die Andruckkräfte aufnehmen muss, selbst aber nicht druckdicht zu sein braucht. 



   Wie man insbesondere der Fig. 2 entnimmt, ist aufgrund der Verwendung einer Überwurfmutter 22 die erfindungsgemässe Verbindungsanordnung 2 mit Ausnahme eines kleinen Ringspaltes nach aussen hin völlig abgeschlossen, der zwischen der Mantelfläche des Abzweigrohres 3 und der Öffnung im Boden der Überwurfmutter 2 verbleibt, durch die das Abzweigrohr 3 hindurchtritt. 



  Dieser Ringspalt besitzt aber nur eine sehr kurze axiale Länge, die kleiner ist als die Dicke des Bodens der Überwurfmutter 22, da er bereits an der Gegendruckfläche 24 endet. Dieser ausseror- dentlich kleine Spalt bietet nur geringe Möglichkeiten für eine Schmutzablagerung. 



   Wie bereits erwähnt, sind die Gewindebüchsen 12 am Verteilerrohr 1 vorzugsweise durch Schweissen befestigt. 



   Alternativ kann auch jede andere Verbindungsart verwendet werden, die ebenso einfach zu 

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 realisieren ist und die durch das Anziehen der Überwurfmutter 20 bzw. durch den in axialer Rich- tung auf das Ende des Anschlussrohres 3 wirkenden Innen-Betriebsdruck ausgeübten Kräfte auf- nehmen kann. 



   Wenn das Herausarbeiten einer Vertiefung 10 aus der Mantelfläche des Verteilerrohrs 1 ver- mieden werden soll, ist es möglich, das zum Befestigen am Verteilerrohr 1 dienende Ende der Gewindebüchse 12 nicht gerade abgeschnitten sondern in Form eines umgekehrten U auszubil- den, so dass es sattelartig auf die zylindrische Aussenfläche des Verteilerrohrs 1 aufgesetzt und mit dieser fest verbunden werden kann. 



   PATENTANSPRÜCHE : 
1. Mit hohem Innendruck belastbares Kraftstoff-Verteilerrohr, das insbesondere bei Brenn- kraftmaschinen mit Common-Rail-System als Hochdruckspeicher einsetzbar ist und wenigstens eine zum lösbaren Anschliessen eines Abzweigrohres dienende Verbindungs- anordnung mit folgenden Bestandteilen umfasst:

   eine sich in etwa radial durch die Wand des Verteilerrohrs erstreckende Anschlussbohrung mit einem inneren, in etwa zylindrischen und einem daran anschliessenden äusseren, sich hohlkegelig erweiternden Abschnitt, eine an die Aussenseite des Verteilerrohrs angesetzte und mit diesem fest verbundene 
Gewindebüchse, deren durchgehende Innenbohrung die Anschlussbohrung fortsetzt und zur Aufnahme des anzuschliessenden Endes des Abzweigrohres dient, und ein Andrückelement mit einer Druckfläche, die sich beim Verschrauben des Andrückele- mentes mit der Gewindebüchse zum Verteilerrohr hin bewegt und dabei auf eine an einer 
Verdickung des Abzweigrohres ausgebildete Gegendruckfläche eine Kraft ausübt,

   durch die eine am Ende des Abzweigrohres vorgesehene Gegendichtfläche in druckdichter Wei- se an die als Dichtfläche dienende Kegelwand des äusseren Abschnittes der Anschlussboh- rung gedrückt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindebüchse (12) mit ihrem dem Verteilerrohr (1) zugewandten Stirnende einseitig an die Aussenseite des Verteilerrohrs (1) angesetzt und mit diesem am Stirnende so fest verbunden ist, dass diese Verbindung (14) die durch das 
Verschrauben und Festziehen des Andrückelementes (22) ausgeübten Kräfte aufnimmt.

Claims (1)

1. 2. Kraftstoff-Verteilerrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ansonsten zylindrische Aussenseite des Verteilerrohrs (1) im Verbindungsbereich mit der Gewinde- büchse (12) abgeflacht ist.

   3. Kraftstoff-Verteilerrohr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindebüchse (12) auf die Aussenseite des Verteilerrohrs (1) stumpf aufgesetzt und angeschweisst ist.

   4. Kraftstoff-Verteilerrohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Gewinde- büchse ein Aussengewinde aufweist, auf das eine als Andrückelement dienende Über- wurfmutter aufschraubbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die die Gegendruckfläche (24) aufweisende Verdickung (25) des Abzweigrohrs (3) von dessen die Gegendichtfläche (16) tragenden Ende einen axialen Abstand aufweist, der so gross ist, dass die Gegendruck- fläche (24) im zusammengebauten Zustand über das freie Ende der Gewindebüchse (12) nach aussen vorsteht.

   HIEZU 1 BLATT ZEICHNUNGEN