CN101988451B - 高压接头和连接装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高压接头，该高压接头用于将通过增压流体操作的设备(3)连接到用于流体的蓄压器(2)，其中，蓄压器具有至少一个通向支座面(24)的连接孔(23)，高压接头包括主体(11)，该主体在纵轴线(A)的方向上从第一端面(12)延伸到第二端面(13)，其中，第一端面(12)适于与支座面(24)密封协作并具有进口(14)，并且其中，第二端面(13)适于由设备(3)接收并具有出口(16)，该出口通过通孔(15)与进口(14)连接。第二端面(13)具有用于流体的作用表面，该作用表面大于所述第一端面(12)的作用表面。另外，提供一种连接装置以及大型柴油机。

Description

高压接头和连接装置

技术领域

本发明涉及根据相应种类的独立权利要求的前序部分的高压接头以及具有蓄压器的连接装置。而且，本发明涉及具有该高压接头和/或具有该连接装置的大型柴油机。

背景技术

在必须在高压下引导流体(特别是液体)的设备中，在必须经受高压并且还必须防泄漏的各个部件之间需要连接件。作为一实施例，这里将讨论大型柴油机，该大型柴油机可被制成两冲程或四冲程式发动机，并且通常被用作船舶的驱动单元或者还用于静止操作中，例如，驱动用于产生电能的大型发电机。

在现代的大型柴油机中，具体地存在两种在很高压力下输送的介质；一方面为以超过1000bar的压力输送到喷嘴的燃料，另一方面为通常被称作伺服油的液压介质。液压介质例如用于出口阀的液压致动。这些介质由泵输送到蓄压器中，蓄压器被制成为压力管，并且通常沿整个气缸区域延伸。介质从这些蓄压器(其也被称作贮能器)移动到喷射部件或者移动到用于液压部件的控制和/或操作设备。

蓄压器与需要介质的设备之间的接头通常基于螺旋接头，在螺旋接头中，将设备直接旋拧在蓄压器的壁上或高压线路上，所述高压线路通过螺纹被密封地挤压在蓄压器的对应出口孔中。还已知焊接接头或钎焊接头。

发明内容

本发明的目的在于提供一种不同的、结构简单且可靠的高压接头，通过该高压接头，可将增压液体从蓄压器输送到所述设备。另外，提供这样的连接装置。具体的是，所述高压接头适于使用在大型柴油机中。

本发明的满足这些目的的主题的特征在于相应种类的独立权利要求的特征。

因此，根据本发明，提供一种高压接头，该高压接头用于将通过增压流体操作的设备连接到用于所述流体的蓄压器，其中，所述蓄压器具有至少一个通向支座面的连接孔，该高压接头包括主体，该主体在纵轴线的方向上从第一端面延伸到第二端面，其中，所述第一端面适于与所述支座面密封协作并具有进口，并且其中，所述第二端面适于由所述设备接收，并且具有出口，该出口通过通孔与所述进口连接。所述第二端面具有用于所述流体的作用表面，该作用表面大于所述第一端面的作用表面。

在该方面，所述作用表面表示相应端面在位于与纵轴线垂直的平面上的垂直投影(即，决定因流体而作用在端面上的力的表面)。由于第二端面的作用表面大于第一端面的作用表面，但由流体施加的压力在两个端面上基本相同，因此，在操作状态下，因流体而作用在第二端面上的力大于作用在第一端面上的力，从而高压接头使其第一端面被密封地挤压在所述支座面中。因此，可实现由增压流体密封的高压防泄漏接头。原则上，该密封功能既不需要螺旋接头也不需要焊接接头。

优选的是，所述第一端面制成为圆锥表面或截头圆锥表面。借助所述第一端面的该几何形状，可在与蓄压器连接处实现特别良好的密封作用。

有利的是，所述第二端面制成为圆形表面。一方面，这使得构造简单，并且在第二端面的直径预定时使第二端面的作用表面最大。

另外，本发明提供一种连接装置，该连接装置具有：蓄压器，该蓄压器用于增压的流体；设备，该设备通过所述流体操作；以及高压接头，所述流体可通过该高压接头从所述蓄压器到达所述设备，其中，所述蓄压器至少具有一个通向支座面的连接孔，其中，所述高压接头包括主体，该主体在纵轴线的方向上从第一端面延伸到第二端面，其中，所述第一端面适于与所述支座面密封协作并具有进口，并且其中，所述第二端面适于由所述设备接收并具有出口，该出口通过通孔与所述进口连接，其中，所述高压接头使其第一端面与所述支座面接触，并使其第二端面与所述设备接触，使得所述流体可通过所述高压接头的所述通孔从所述蓄压器流到所述设备中。所述第二端面具有用于所述流体的作用表面，该作用表面大于所述第一端面的作用表面。

在该连接装置中，高压接头与蓄压器之间的密封主要通过流体在第二端面上的压力实现。由于其作用表面大于第一端面的作用表面，因此形成将第一端面密封地压靠所述蓄压器的支座面的力。

在重要的实践应用中，所述蓄压器制成为压力管。

构造上有利的是，所述设备在正常操作位置侧向紧固到所述蓄压器。因此可避免在设备的操作状态下(例如通过打开、关闭或切换阀)产生的压力差拍(pressure beats)导致将力引入压力线路中。

另外有利的措施在于设置环绕所述蓄压器的安装件，其中，所述高压接头附接到该安装件。由此可避免高压接头不得不直接向下栓接在蓄压器的壁中。

有利的是，所述高压接头的所述第二端面布置在所述设备的孔中。通过该措施，可以使流体能够在第二端面上施加特别良好的压力。

有利的是，所述高压接头由所述设备无螺纹地接收，从而，所述力理想地从第二端面传递到第一端面。

在优选应用中，所述蓄压器是用于大型柴油机中的液压介质或燃料的压力管。

另外，通过本发明提供一种大型柴油机，该大型柴油机具有根据本发明的高压接头或具有根据本发明的连接装置。

优选的是，所述蓄压器是用于大型柴油机中的液压介质或燃料的压力管，其中，所述压力管通过所述设备支撑，并且其中，所述压力管在所述正常操作位置侧向紧固到所述设备。即，由此实现设备中的压力差拍传导到其支撑装置中，并且它们不会导致将较大的力引入压力管中。

特别相关的实践应用是，设备为用于出口阀的液压致动的阀控制单元时。

从属权利要求构成本发明的其它优点和优选实施方式。

附图说明

下面将参照实施方式和附图更加详细地说明本发明。在未按比例绘制的示意图中，部分地以剖视图示出，附图中：

图1示出根据本发明的连接装置的第一实施方式，该连接装置具有根据本发明的高压接头的实施方式；

图2示出根据本发明的大型柴油机的实施方式，该柴油机具有根据本发明的连接装置的第二实施方式；以及

图3是沿图2的剖切线III-III的第二实施方式的剖视图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的连接装置的第一实施方式的剖视图，该连接装置整体上标以附图标记10，并且包括根据本发明的高压接头的实施方式，该高压接头整体上标以附图标记1。而且，连接装置10包括用于流体的蓄压器2和仅简明示出的设备3，该设备3借助增压的流体操作。

流体可以是能够在压力下的工作过程中使用的任何气态或液态介质，例如，用于活塞、阀等的液压操作或致动的液压油或伺服油；用于注入到内燃机的气缸中的燃料；或者必须在压力下输送的水。

设备3可以是能够通过增压的液体操作的任何期望的设备，例如，控制阀、液压操作活塞、泵或输送液体的压力线路。

蓄压器2可被制成为具有圆柱轴线L的压力管，例如为管形并且具体为圆筒形，诸如如今在共轨系统中使用的蓄压器。蓄压器2包括在内侧具有用于增压液体的存储空间22的壁21。蓄压器2包括至少一个连接孔23，该连接孔23通过壁21从存储空间22径向向外延伸，并且通向支座面24。支座面24形成圆锥形。

对于共轨系统的管形蓄压器2，通常设置许多连接孔23，根据图示(图1)，这些连接孔参照圆柱轴线L彼此前后布置。下列说明将仅限于一个连接孔23，因为这足以理解。

高压接头1包括主体11，该主体11沿纵轴线A从第一端面12延伸到第二端面13。第一端面12适于与支座面24密封地协作。在下列实施方式中，第一端面12被制成为圆锥面和/或截头圆锥面。在这方面，第一端面12的相关圆锥角的大小根据材料可与和支座面24相关的圆锥角相同，或者还稍小。

为了更好地理解，图1示出了高压接头1与蓄压器2分离。应理解，在操作状态下，高压接头1使其端面12挤压到支座面24中，从而在蓄压器2与高压接头1之间实现高压防漏连接。与支座面24相比，如果第一端面12的圆锥角具有较小尺寸，那么通过存在的压力，第一端面12在操作状态下变形，并与支座面24匹配。

第一端面12具有进口14，流体通过该进口14可从蓄压器2的存储空间22流到高压接头1中。对中布置的通孔15在纵轴线A的方向上从进口14延伸至设置于第二端面13中的出口16。在该实施方式中，第二端面13被制成为圆形表面和/或环形表面。

第二端面13适于使其能够被设备3接收。设备3具有腔或孔31，该腔或孔31由壁32限制，并且接收第二端面13。根据图示，高压接头1的主体11在第二端面13的下方具有槽，该槽在整个圆周上延伸，并且在该槽中设置在壁32与主体11之间密封的密封元件17(例如O形环)。

第一端面12和第二端面13均具有作用表面。作用表面意味着为有效表面，通过该有效表面，作用在相应端面12、13上的压力可沿纵轴线的方向(即，根据图示为向上或向下)产生力。因此，作用表面是相应端面12、13在位于与纵轴线A垂直的平面上的垂直投影。对于第一端面12，作用表面的大小与由图1中的箭头表示的位置W1处的剖切表面相同。对于第二端面13，作用表面的大小与第二端面13相同。

根据本发明，第二端面13的作用表面大于第一端面12的作用表面。

根据图示，在操作状态下，增压流体通过连接孔23和通孔15从蓄压器2的存储空间22流到设备3的孔31的位于第二端面13上方的部分中。流体从该部分例如可流过可在设备3中使用的通道33。

由于该流体，第二端面13上作用的压力与存储空间22中存在的压力基本相同。由于第二端面13的作用表面大于第一端面12的作用表面，因此，所有情况下均产生指向纵轴线的方向(根据图示向下)的力，并且该力使得第一端面密封地压靠支座面24。因此，可实现由流体压力引起的密封。

原则上，该密封不需要螺旋连接和其它类型的附接(例如，通过焊接或钎焊)。然而应理解，可附加地提供例如螺栓或其它附接手段或引导手段，以在纵轴线A的方向上引导高压接头1，或者避免高压接头倾斜，或者实现主密封。这将根据第二实施方式通过实施例说明。

在第二实施方式中，针对重要实践应用的大型柴油机进行说明。在现代的大型柴油机中，燃料喷射、气体交换并且任选地水喷射和辅助系统通过共轨系统操作。在该方面，相应的流体(例如用于喷射的燃料)、液压介质(例如用于操作出口阀的伺服油)或用于控制喷射的工作介质通过泵在高压下输送到蓄压器(还已知作为贮能器)中。因此向内燃机的所有气缸提供来自相应贮能器和/或阀的增压流体，并且燃料喷射设备通过增压液体控制。通常，蓄压器分别制成为管状部件，该管状部件在两端处封闭，并且沿发动机在大约气缸盖的高度处延伸。

在共轨系统中，燃料喷射通常产生最高压力。在相关的蓄压器中，压力可达到例如2000bar。在用于致动出口阀的共轨系统的蓄压器中，液压介质(例如伺服油)的压力可达到300bar。

在局部示意图中，图2示出了根据本发明的大型柴油机的实施方式的与理解本发明相关的那些部分，所述发动机整体上标以附图标记100。具体而言，当前实施方式是具有十字头驱动的低速运行的单流扫行(uniflow scavenged)的两冲程式大型柴油机100。大型柴油机100包括在图3中的剖视示意图中可见的根据本发明的连接装置10的第二实施方式。沿图2中的部切线III-III剖取该剖面。

在图2和图3中，与图1具有相同或类似功能的部件被标以相同的附图标记。所有针对图1和第一实施方式进行的说明也以类似或对应相同的方式对第二实施方式有效。

大型柴油机100通常包括多个气缸101，在图1中仅可看见一个气缸。在各气缸101中，活塞102布置成可往复地移动。活塞102通过活塞杆103与未示出的十字头连接，该十字头继而通过推杆与曲轴(未示出)连接。

在各气缸处设置出口阀104，并且以已知的方式将出口阀104液压致动。通过共轨系统产生该致动，该共轨系统包含在根据本发明的连接装置10的第二实施方式中。用于控制出口阀104的共轨系统包括蓄压器2，该蓄压器2制成为用于液压介质的压力管。

这里，设备3是通过高压接头1(参见图3)与蓄压器2的连接孔23连接的阀控制单元3。高压接头1的第二端面13以与图1中所示类似的方式布置在阀控制单元3的孔31中。在该方面，高压接头1由阀控制单元无螺纹地接收。阀控制单元3包括电动预控制的主操纵阀35以及通过信号线106由控制单元105致动的电磁操纵阀36。操纵阀36一打开主操纵阀35，液压介质就可从蓄压器2通过压力线路107流到出口阀104，以打开该出口阀104。

另外，设置泵108，该泵108通过线路109将液压介质从未示出的存储容器输送到蓄压器2中。

在图2中，仅示出一个阀控制单元3；然而，应理解，对于每个气缸101均设置相应的阀控制单元3，在各种情况下，阀控制单元3通过高压接头1与蓄压器2的分离的连接孔23连接。

蓄压器2通过安装件4(也参见图3)与阀控制单元3连接。安装件4以管夹的方式环绕蓄压器2。为了附接高压接头1，在其主体11上设置凸缘18，并且凸缘18设置有两个用于接收第一螺栓41的非螺纹孔。高压接头1通过第一螺栓41附接(这里即栓接)到安装件4，第一螺栓41接合到安装件4中的螺纹孔中。在这方面，第一端面12被挤压在支座面24中，使得已在高压接头1与蓄压器2之间实现密封。因此至少实现主密封。

为了连接高压接头1与阀控制单元3，而将第二端面13引到孔31中，使得密封元件17适于作为在孔31的壁32与高压接头1的主体11之间的O形环密封。然后通过第二螺栓42将阀控制单元3安装并栓接在安装件4处。

在操作状态下，液压介质还对高压接头的第二端面13增压，第二端面13布置在阀控制单元3的孔31中(也参见图1)。由于第二端面13的作用表面大于第一端面12的作用表面，因此，高压接头1使其第一端面12被密封地挤压到蓄压器2的支座面24中。

连接装置10的整个支撑装置包括蓄压器2、高压接头1、阀控制单元3和安装件4，并且优选仅通过阀控制单元3实现。由于如已讨论的那样设置多个阀控制单元3，因此，连接装置10由多个点支撑。如图3中所示，阀控制单元3固定地附接到大型柴油机100和/或因此设置的支撑件5。蓄压器2在正常操作位置通过安装件4侧向紧固成与阀控制单元3邻接，这与图2和图3中所示的图示对应。制成为压力管的蓄压器2在发动机处和/或发动机壳体处无直接支撑，而仅经由阀控制单元3支撑。

蓄压器2的与阀控制单元3邻接和/或与设备3大体侧向邻接的侧向布置是大型柴油机中的新措施，该措施还可独立于根据本发明的高压接头1/和/或独立于根据本发明的连接装置10使用。

目前的技术水平是将蓄压器固定地安装到发动机，例如，安装在支撑件上，并且实际上，使连接孔参照正常的操作位置竖直朝上。设备3和/或阀控制单元3因此定位在蓄压器的上部上。为了该目的，蓄压器在其上侧必须具有平坦表面，以安装阀控制单元，阀控制单元通过螺栓固定地安装在该平坦表面上。然后将这些螺栓接合在蓄压器的壁中，这意味着蓄压器的壁必须设置螺纹孔。在该竖直布置中，动力(例如在开启阀控制单元后产生的动力)通过蓄压器传递到支撑件中。整个装置由蓄压器支撑。

与该技术水平相比，蓄压器2在设备3处和/或阀控制单元3处的侧向布置具有一些优点。

动力(例如在开启阀控制单元3后产生的动力)基本不被引入蓄压器2中，而是从阀控制单元3直接传递到支撑件5中。这明显地降低了蓄压器2的机械负载。

另外的优点在于，蓄压器2不再必须在其外侧具有平坦表面，因为安装件4一方面提高了机械稳定性，另一方面简化了制造。

另外，蓄压器2的壁21不具有孔和螺孔，因为不但第一附接螺栓41，而且第二附接螺栓42均接合到安装件4中，而不是接合到蓄压器2的壁21中。由此，蓄压器2的机械稳定性也得到非常明显的提高，这可导致尽管操作压力相同，但蓄压器2制成的壁21较薄。

Claims (13)

1.一种高压接头，该高压接头用于将通过增压流体操作的设备(3)连接到用于所述流体的蓄压器(2)，其中，所述蓄压器具有至少一个通向支座面(24)的连接孔(23)，该高压接头包括主体(11)，该主体在纵轴线(A)的方向上从第一端面(12)延伸到第二端面(13)，其中，所述第一端面(12)适于与所述支座面(24)密封协作并具有进口(14)，并且其中，所述第二端面(13)适于由所述设备(3)接收并具有出口(16)，该出口通过通孔(15)与所述进口(14)连接，所述高压接头的特征在于，所述第二端面(13)具有用于所述流体的作用表面，该作用表面大于所述第一端面(12)的作用表面，由于所述第二端面的所述作用表面大于所述第一端面的所述作用表面，所述高压接头使该高压接头的所述第一端面被密封地挤压到所述蓄压器的所述支座面中。

2.根据权利要求1所述的高压接头，其中，所述第一端面(12)制成为圆锥表面或截头圆锥表面。

3.根据前述权利要求中任一项所述的高压接头，其中，所述第二端面(13)制成为圆形表面。

4.一种连接装置，该连接装置具有：蓄压器(2)，该蓄压器用于增压的流体；设备(3)，该设备通过所述流体操作；以及高压接头(1)，所述流体可通过该高压接头从所述蓄压器(2)到达所述设备(3)，其中，所述蓄压器(2)具有至少一个通向支座面(24)的连接孔(23)，其中，所述高压接头(1)包括主体(11)，该主体在纵轴线(A)的方向上从第一端面(12)延伸到第二端面(13)，其中，所述第一端面(12)适于与所述支座面(24)密封协作并具有进口(14)，并且其中，所述第二端面(13)适于由所述设备(3)接收并具有出口(16)，该出口通过通孔(15)与所述进口(14)连接，其中，所述高压接头(1)使其第一端面(12)与所述支座面(24)接触，并使其第二端面(13)与所述设备(3)接触，使得所述流体可通过所述高压接头(1)的所述通孔(15)从所述蓄压器流到所述设备(3)中，所述连接装置的特征在于，所述第二端面(13)具有用于所述流体的作用表面，该作用表面大于所述第一端面(12)的作用表面，由于所述第二端面的所述作用表面大于所述第一端面的所述作用表面，所述高压接头使该高压接头的所述第一端面被密封地挤压到所述蓄压器的所述支座面中。

5.根据权利要求4所述的连接装置，其中，所述蓄压器(2)制成为压力管。

6.根据权利要求4或5所述的连接装置，其中，所述设备(3)在正常的操作位置侧向紧固到所述蓄压器(2)。

7.根据权利要求4或5所述的连接装置，其中，设置环绕所述蓄压器(2)的安装件(4)，其中，所述高压接头(1)附接到该安装件(4)。

8.根据权利要求4或5所述的连接装置，其中，所述高压接头(1)的所述第二端面(13)布置在所述设备(3)的孔(31)中。

9.根据权利要求4或5所述的连接装置，其中，所述高压接头(1)由所述设备(3)无螺纹地接收。

10.根据权利要求4或5所述的连接装置，其中，所述蓄压器(2)是用于大型柴油机(100)中的液压介质或燃料的压力管。

11.一种大型柴油机，其具有根据权利要求1至3的其中一项所述的高压接头(1)或具有根据权利要求4至10的其中一项所述的连接装置(10)。

12.根据权利要求11所述的大型柴油机，其中，所述蓄压器(2)是用于液压介质或燃料的压力管，其中，所述压力管通过所述设备(3)支撑，并且其中，所述压力管在正常操作位置侧向紧固到所述设备(3)。

13.根据权利要求11或12所述的大型柴油机，其中，所述设备(3)为用于对出口阀(104)进行液压致动的阀控制单元。