CN102051459B - 用于加工喷嘴的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于加工喷嘴的方法，其中将喷嘴的用来引导燃料的凹口用震凝流体或膨胀流体填充，其中用自紧压力对此流体进行加载，从而在喷嘴的凹口中构建起这样的内压，以致于喷嘴的疲劳强度得以提高。

Description

用于加工喷嘴的方法
技术领域
本发明涉及一种用来加工喷嘴的方法。
背景技术
内燃机尤其轮船柴油内燃机的喷嘴是高要求的构件。因此依赖于喷射节奏，喷嘴承受着很高的喷射压力。喷嘴的疲劳强度在此限制了可实现的喷射压力。
发明内容
由此本发明基于此问题，创造了一种用来加工喷嘴的方法，借助此方法可提高它的疲劳强度。按本发明，将喷嘴的用来引导燃料的凹口用震凝或膨胀流体(einem rheopexischen oder dilatanten Fluid)填充，其中用自紧压力对此流体进行加载，从而在喷嘴的凹口中构建起这样的内压，以致于喷嘴的疲劳强度得以提高。
自紧(自动收缩)是一种提高例如管道的坚固性的方法，在内压很高且呈间歇性时使用这种管道。在此，管道承受着内压，此内压高于随后的运行压力和屈服极限，因此在内壁上的这个区域进行塑化加工。在减轻负载之后，在这个区域产生固有压应力(Druckeigenspannungen)，其防止在随后的使用者形成裂缝。
自紧的效果的基础是塑化加工的内部区域和弹性变形的外部区域之间的相互关系，外部区域被塑性变形的内部区域抑制，以避免再次回到其原来的形状，它保持膨胀。这一点是通过以下方式进行的，即，将管道用压缩性尽可能小的液体填充并密封地封闭管子端部。现在，泵大多通过增压器来施加所需的压力。在短暂的停顿时间之后，再次减轻负载。自紧也已经应用在共轨喷射技术中，例如见文献DE102007011868B3。
为此，可应用已市场通用的自紧油，其中这种流体可承担(übertragen)最大约5000bar。
但问题是，喷嘴的喷射孔不能随此密封。
本发明首度提出了，为了提高喷嘴的疲劳强度而用具有震凝或膨胀特性的流体填充喷嘴的凹口，其中用自紧压力对具有震凝或膨胀特性的流体进行加载，从而在喷嘴的凹口中形成内压，借助此内压可提高喷嘴的疲劳强度。
本发明的理念是，通过用震凝或膨胀流体来填充喷嘴的用来引导燃料的凹口并通过设置相应的自紧压力来提高喷嘴的疲劳强度。因此还可以实现更高的喷射压力。此外，还可以呈现出喷嘴的几何形状，这在迄今为止由于强度原因而无法实现。由此也可减少燃料消耗，并减少内燃机的排放。
震凝是非牛顿学说的流体的特性，按剪应力示出了更高的粘性。震凝跟时间有很大关系，并且意味着在剪应力保持不变的情况下粘性随着时间而增加。这种行为与膨胀(Dilatanz)有紧密关系，其中粘性只有在剪切时更高。与震凝相比，膨胀的特征在于，它跟时间没有关系，而只跟剪应力有关。施加的剪应力越大，则流体就表现更粘或更坚固。
例如在文献DE3025562A1和EP0174566B1中，描述了膨胀的共聚物分散液的制造和基本功能。
此处要使用的流体例如由两种成份构成，即油性的基本流体(自紧油)与具有颗粒结构如石英砂或类似物质的介质混合在一起。
根据本发明的一种实施方式，如此测定所述自紧压力，以致于在所述喷嘴的材料中构成在材料的屈服极限之上并在材料的抗拉强度之下的应力。
根据本发明的另一种实施方式，如此测定所述自紧压力，以致于所述喷嘴在用来引导燃料的凹口的区域中至少分段地塑性变形，并且在降低所述自紧压力之后，在塑性变形的部段中保留固有压应力。
此外，本发明的目的通过一种被用于对以重油运行的轮船柴油内燃机的喷嘴进行加工的方法的用途来实现。
根据本发明的另一种实施方式，震凝或膨胀流体除了用于提高所述喷嘴的疲劳强度以外还用于以如下的方式将所述喷嘴的喷射孔液蚀地倒圆，即，将所述流体首先以较小的压力泵进喷嘴中，并在侵蚀地加工了所述喷射孔之后将用于所述流体的通流的压力提高至自紧压力。
附图说明
由下面的描述中得出了本发明的优选的改进方案。借助附图详细地阐述了本发明的实施例，但并不局限在此实施例中。其中：
图1示出了喷嘴的横截面。
具体实施方式
图1示出了喷嘴1的横截面，其中喷嘴1由喷嘴主体2提供，在此喷嘴主体2中设置有凹口，即燃料输入口3、盲孔区域4和喷射孔5，基中在燃料输入口3和盲孔区域4之间设置有所谓的针阀座6。
在本发明的意义中建议，这种喷嘴1通过以下方式来加工，即，将喷嘴1的用来引导燃料的凹口3、4、5和6用震凝或膨胀流体填充，并且用自紧压力对所述流体进行加载，从而在喷嘴1的凹口3至6中构建起这样的内压，以致于喷嘴1的疲劳强度得以提高。
自紧压力在此这样测定，在喷嘴的材料中，即在喷嘴主体2的材料中构成在材料的屈服极限之上并在该材料的抗拉强度之下的应力。自紧压力在此还这样测定，即，喷嘴在用来引导燃料的凹口3至6的区域中至少分段地塑性变形并因此局部地塑化加工，从而在降低自紧压力之后，在塑性变形或塑化加工的部段中保留固有压应力(Druckeigenspannung)。在由于压力的缘故而使得运行负载增大时，固有压应力实现了平均应力的降低，并因此提高了喷嘴1的疲劳强度。
相应地本发明还基于这样的理念，即，在充分利用具有震凝或膨胀特性的流体的情况下提高喷嘴1的疲劳强度。随着流体微粒的剪应力的上升，具有震凝或膨胀特性的流体具有提高的粘性，其中对于震凝流体来说粘性的提高与剪应力的持续时间有关。在喷嘴1中，最窄的流动横截面位于喷射孔5的区域内，因此在自紧压力作用在喷射孔5中时，震凝或膨胀流体的粘性上升得最多。在流动方向上看，在喷射孔5的最窄流动横截面的上游即至少在燃料输入口3、盲孔区域4以及针阀座6的范围内，喷嘴在其位于内部的凹口3至6的区域中至少局部或分段地塑性变形。在喷嘴的外部区域中，不需要单独地密封喷射孔5。
如上面已经描述的一样，震凝或膨胀流体包含颗粒状的成份，所述成份在出现足够的剪应力时相互阻碍，并因此引起粘性的提高。在颗料具有相应硬度的情况下，颗粒状的成份可在钢材构件的环流中起研磨的作用。因此这种流体还可额外地用于喷嘴的喷射孔的液蚀的(hydroerosiv)倒圆(HE-倒圆)的处理方法。因此，这两种方法(喷嘴的HE-倒圆和自紧)可统一成一个工作步骤。所述处理方法这样来实施，即，使流体首先以较小的压力流过喷嘴并且侵蚀性地加工喷射孔入口。在剪应力相对较小时，震凝或膨胀特性不会出现在喷射孔中。然后提高压力(流体以此压力通过喷嘴泵出)，因此流体会出现震凝或膨胀行为，并且通过喷射孔的通流会停顿下来。然后，此压力又被进一步提高至自紧压力。
附图标记清单
1  喷嘴
2  喷嘴主体
3  燃料输入口
4  盲孔区域
5  喷射孔
6  针阀座

Claims (5)

1.用于加工喷嘴的方法，其特征在于，将所述喷嘴的用来引导燃料的凹口用震凝流体或膨胀流体填充，并且用自紧压力对所述流体进行加载，从而在所述喷嘴的凹口中构建起这样的内压，以致于所述喷嘴的疲劳强度得以提高。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，如此测定所述自紧压力，以致于在所述喷嘴的材料中构成在材料的屈服极限之上并在材料的抗拉强度之下的应力。
3.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，如此测定所述自紧压力，以致于所述喷嘴在用来引导燃料的凹口的区域中至少分段地塑性变形，并且在降低所述自紧压力之后，在塑性变形的部段中保留固有压应力。
4.按权利要求1至3之任一项所述的方法的用途，其中所述方法被用于对以重油运行的轮船柴油内燃机的喷嘴进行加工。
5.按权利要求4所述的方法的用途，其特征在于，震凝或膨胀流体除了用于提高所述喷嘴的疲劳强度以外还用于以如下的方式将所述喷嘴的喷射孔液蚀地倒圆，即，将所述流体首先以较小的压力泵进喷嘴中，并在侵蚀地加工了所述喷射孔之后将用于所述流体的通流的压力提高至自紧压力。
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