CN101099061A - 用于高压介质的导管的连接装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于高压介质的导管的连接装置，其中，一个第一导管(1)具有一个插入一个第二导管(2)中的连接件(3)，其中，连接件(3)及第二导管(2)或是直接地或是在中间连接一个密封装置(14)的情况下带有一些彼此共同作用的圆柱形密封面(4，5)，连接件(3)在其密封面(4)的至少一部分的区域中构造有较小的壁厚，该壁厚小于第二导管(2)在其密封面(5)的区域中的壁厚的50％。

Description

用于高压介质的导管的连接装置
本发明涉及一种用于高压介质的导管的连接装置，其中，一个第一导管具有一个插入到一个第二导管的内部的连接件，其中，该连接件及第二导管或是直接地或是在中间连接一个密封装置的情况下带有一个彼此相互作用的圆柱形密封面。
这种导管连接装置例如用于将内燃机的燃料喷射系统、尤其是柴油喷射系统、例如柴油发动机的共轨喷射系统的各个部件彼此连接。共轨喷射系统被使用在机动车以及被使用在用于固定式发动机、工程及农业机械、机车及轮船的大功率柴油机组中。在此，用于输入燃料的高压管道与喷射系统的其他部件、例如共轨喷射装置的喷射器密封地连接，其中，考虑到在这种系统中具有的高压，必须相应地设计导管及尤其是接头及连接位置。为了足够地密封具有平坦连接面的连接部件，需要特别高的压紧力，必须施加一个直到待被密封的内压力的三倍的压紧力。这引起高的设计费用，并且导致高的空间需求及高成本。在圆柱形的密封面的情况下，除了施加轴向的压紧力外，还需考虑一个导管及连接件插入到的第二导管的连接件的彼此共同作用的密封面用足够的力径向地彼此压紧，由此避免液体、尤其是燃料漏出到周围环境中。
因此，本发明的任务在于，提供一种导管连接装置，其中，在径向上在一个第一导管的连接件与一个第二导管之间施加足够的密封力，连接件插入到该第二导管中，其中，导管连接装置的密封性应在考虑到在柴油喷射系统中具有的、内压力为2000巴及更高的压力下得到保证。但该导管连接装置的结构花费以及空间需求不允许超过普通标准，其中，成本应保持在合理的界限内。该导管连接装置也应被设计，使得它可适应强烈变化的内压力。
为了解决该任务，本发明基本上在于，连接件在其密封面的至少一部分的区域中构造有较小的壁厚，该壁厚小于第二导管在其密封面的区域中的壁厚的50％。通过在彼此共同作用的密封面的区域中内部件的壁厚、即插入到第二导管中的连接件的壁厚基本上小于外部的部件、即第二导管的壁厚，在这些导管中具有的内压力用于保持密封性。由于壁厚小，内部件由于内压力的膨胀强于外部件，由此实现内部件在外部件上的压紧。在此出现的压紧力直接地取决于存在的内压力，由此自动地建立所需的压紧力。原则上确定，内部件-它的壁厚小于外部件壁厚的50％——的壁厚足够在较小弹性的材料时实现足够的密封性。但是优选的实施形式在用于内部的连接件的小壁厚中得到，其中，在壁厚太薄时自然不应危及部件的稳定性。所以优选的是，连接件在其密封面的至少一部分的区域中的壁厚小于第二导管在其密封面的区域中的壁厚的40％，小于30％，小于20％。小于15％，小于10％，小于5％。
有利的是，该构型被改进，使得连接件的密封面构造在连接件的空心圆柱体形的突缘上，其中，该空心圆柱体形突缘的内径为第二导管的内径的70％-95％，优选为85％-90％并且该空心圆柱体形突缘在第二导管的内径的至少1/3、优选1/3-2/3的轴向长度上延伸。当涉及一个柴油喷射系统时，其中，如相应于如下优选构型，第一导管为一个用于燃料的高压输入导管或作为一个用于高压输入导管的连接件构成，而第二导管为一个用于内燃机、尤其是柴油发动机的燃料喷射系统的喷射器的储存室时，这种尺寸确定尤其是获得最佳的密封。
根据一个优选的实施例，通过以下方式得到改善的密封，而不会危及空心圆柱体形突缘的稳定性，即，空心圆柱体形突缘的内壁在其自由端构造有一个锥形的自由位置，其中，优选该锥形位置具有10-60°、最好30°的锥角。由于锥形自由位置的部位上的较高弹性，空心圆柱体形突缘更好地靠在第二导管的密封面上。
为了避免在彼此共同作用的密封面之间形成可能形成泄漏位置的液体层，该方案被有利地改进，使连接件的密封面带有至少一个环形槽。在连接件的密封面上带有多个环形槽的情况下，可优选地还设置一个轴向槽，后者使这些环形槽连接起来。
需要时，可在连接件及第二导管的彼此共同作用的密封面之间设置一个环形密封装置，其中得到一个方案，在该方案中，空心圆柱体形突缘在其外表面上具有一个圆柱形的台阶并且在构造在第二导管的密封面与该台阶之间的环形室中设置了一个环形密封装置。在此，通过在导管中存在的内压力的作用将环形密封装置压紧在圆柱形台阶的凸肩上并且在此变形，使得它也可在连接件及第二导管的彼此对置的密封面上施加高的压紧力，由此实现优良的密封。在此，该环形密封装置优选由塑料、尤其是聚四氟乙烯(PTFE)构成并且置于金属的支撑环上。该环形密封装置可具有圆形、椭圆形、菱形或梯形的横截面，其中，当使用具有梯形横截面的环形密封装置并且密封装置在其向着第二导管的内空间的表面上具有一个环形的凹槽时，可实现该环形密封装置在密封面上的改善的压紧。
下面根据两个在附图中示意性示出的实施例详细说明本发明。
附图表示：
图1：导管连接装置的第一构型，
图2：本发明的导管连接装置的第二构型。
在图1中，一个第一导管1与一个第二导管2连接，其中，第一导管1具有一个伸入到第二导管2内部的连接件3。该连接件3及第二导管2具有一些彼此相互作用的圆柱形密封面4及5。第二导管2被构造为用于柴油发动机的共轨系统的喷射器的喷射器体。在喷射器体2中设有一个储存室6，处于例如2000巴的高压下的燃料处于该储存室中。由一个高压泵提供的燃料通过管道1输入，后者被构造为高压管道并且通过连接件1b及通过螺纹接头1a压入连接件3的密封锥体7中。燃料通过一个纵向孔8及一个高压缝式滤清器9到达储存室6中，该燃料又可从该储存室由一个未示出的、电磁阀控制的喷射阀喷射到发动机的燃烧室中。该连接件3通过一个闭锁螺栓10保持在其位于喷射器体2上的位置中。
圆柱形的连接件3深深地伸入被构造为孔的储存室6中并且在其端部上具有一个空心圆柱形的突缘11，该突缘的长度a大约为储存室6的直径b的1/3-2/3。在连接件3的圆周上设有一个或多个环形槽12，它们通过纵向槽彼此连接并且将可能出现的泄漏燃料通过一个未示出的接口无压地导出到外部。
连接件3的直径略小于、等于或略大于储存室6的内径。这使得装配及定位变得容易。对于连接件3的直径与储存室6的直径相比略大的情况，通过冷却连接件3和/或加热喷射器体2进行轴向上无力作用的装配。在运行中，由于喷射器体2及连接件3的材料的弹性特性，在储存室6内存在的燃料高压引起两个密封部分在圆柱形密封面4、5区域中的直径增大。由于因其壁厚较小而发生的较为强烈的弹性变形，该直径增大将导致连接件3的空心圆柱体形的突缘11紧靠在喷射器体2的内部上。在此出现的压紧力直接地与存在的燃料压力相关。无压力地向外卸荷的环形槽12用于：在密封面上不可形成燃料层，该燃料层有可能危及该装置的密封性。
储存室6及连接件3上的空心圆柱体形突缘11的密封面4、5的加工优选通过以下方式进行，即，加工沟纹径向并且非轴向地延伸。由此有效地预防泄漏路径的出现。
在空心圆柱体形突缘11的向着储存室6的端部上还可设置一个锥角为α的锥形自由位置，它由于该位置上的较高弹性进一步提高压紧力。
在根据本发明的设置中，必须由闭锁螺栓10仅施加一个轴向力，该轴向力稍大于由储存室6的横截面积与燃料压力的乘积得出的力。
图2也示出一个用于柴油发动机的共轨喷射系统的喷射器的纵剖面图。连接件3在其储存室侧的端部上具有一个圆柱形的台阶13。在该台阶13上套上一个环形的塑料元件14，后者通过一个金属的支撑环15靠置在凸肩16上。通过在储存室6中出现的燃料压力的作用，塑料元件14压在支撑环15及凸肩16上。在此，它变形，使得它也在储存室6的内壁及连接件3的台阶13上施加一个高的压紧力。由此实现优良的密封效果。
环形塑料元件14的横截面形状可以是正方形的或矩形的。优选也可如部分地在图2a、2b、2c及2d中示出地使用圆形、椭圆形、菱形或梯形形状的横截面。根据图2a，塑料元件14的梯形横截面中的凹槽引起侧壁上的压力的进一步改善。支撑环及环形塑料元件的装配可通过一个锥形的突缘17来帮助。聚四氟乙烯(PTFE)特别适合用作用于塑料元件14的材料。
示出的设置不被限制在共轨系统的结构部件中，而是可普遍且有效地使用在处于高液体压力下的容器、管及配件的接口上。

Claims (15)

1.用于高压介质的导管的连接装置，其中，第一导管(1)具有插入第二导管(2)中的连接件(3)，其中，连接件(3)及第二导管(2)或是直接地或是在中间连接一个密封装置(14)的情况下带有彼此共同作用的圆柱形密封面(4，5)，其特征在于：连接件(3)在其密封面(4)的至少一部分的区域中构造有较小的壁厚，该壁厚小于第二导管(2)在其密封面(5)的区域中的壁厚的50％。
2.根据权利要求1的连接装置，其特征在于：连接件(3)在其密封面(4)的至少一部分的区域中的壁厚小于第二导管(2)在其密封面(5)的区域中的壁厚的40％，优选小于30％，特别优选小于20％。
3.根据权利要求1或2的连接装置，其特征在于：连接件(3)在其密封面(4)的至少一部分的区域中的壁厚小于第二导管(2)在其密封面(5)的区域中的壁厚的15％，优选小于10％，特别优选小于5％。
4.据权利要求1、2或3之一的连接装置，其特征在于：连接件(3)的密封面(4)构造在连接件(3)的空心圆柱体形的突缘(11)上。
5.根据权利要求4的连接装置，其特征在于：该空心圆柱体形突缘(11)的内径(c)为第二导管(2)的内径(b)的70％-95％，优选为85％-90％。
6.根据权利要求4或5的连接装置，其特征在于：空心圆柱体形突缘(11)的内壁在其自由端具有一个锥形的自由位置。
7.根据权利要求6的连接装置，其特征在于：该锥形的自由位置具有10°-60°、优选30°的锥角(α)。
8.根据权利要求1-7之一的连接装置，其特征在于：连接件(3)的密封面(4)带有至少一个环形槽(12)。
9.根据权利要求1-8之一的连接装置，其特征在于：连接件(3)的密封面(4)带有多个环形槽(12)，环形槽通过至少一个轴向槽连接。
10.根据权利要求1-9之一的连接装置，其特征在于：空心圆柱体形突缘(11)在第二导管(2)的内径(b)的至少1/3、优选1/3-2/3的轴向长度(a)上延伸。
11.根据权利要求1-10之一的连接装置，其特征在于：空心圆柱体形突缘(3)在其外表面上具有圆柱形台阶(13)并且在构造在第二导管(2)的密封面(5)与该台阶(13)之间的环形室中设置了环形密封装置(14)。
12.根据权利要求11的连接装置，其特征在于：该环形密封装置(14)由塑料、尤其是聚四氟乙烯(PTFE)构成并且置于一个金属的支撑环(15)上。
13.根据权利要求11或12的连接装置，其特征在于：环形密封装置(14)具有圆形、椭圆形、菱形或梯形的横截面。
14.根据权利要求13的连接装置，其特征在于：构造有梯形横截面的环形密封装置(14)在其向着第二导管(2)的内空间的表面上具有环形的凹槽。
15.根据权利要求1-14之一的连接装置，其特征在于：第一导管(1)为用于燃料的高压输入导管或为用于高压输入导管的连接件(13)，而第二导管(2)为用于内燃机、尤其是柴油发动机的燃料喷射系统的喷射器的储存室。
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