CN108474334A - 管组件和用于连接管组件的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于高压流体系统的管组件包括：用于承载高压流体的高压管(7)，所述高压管(7)具有第一端部和第二端部，所述高压管(7)的第一端部设有环绕所述高压管(7)的第一端部的外密封表面(11)；以及保护元件(12)，该保护元件(12)围绕所述高压管(7)的第一端部布置以覆盖所述密封表面(11)并且被构造成当所述保护元件(12)在所述高压管(7)的纵向方向上被压缩时屈服以将所述外密封表面(11)露出。

Description

管组件和用于连接管组件的方法
技术领域
本发明涉及根据权利要求1的前序部分的用于高压流体系统的管组件。本发明还涉及如其它独立权利要求所限定的用于将高压流体系统中的管组件连接至相邻部件的方法。
背景技术
在使用液体燃料操作的大型内燃发动机诸如船舶发动机或电厂发电机中，燃料以非常高的压力喷射到发动机的气缸或预燃室内。典型地，在共轨燃料喷射系统的燃料轨道中或类似的燃料积累器中，燃料喷射泵之后的压力在800巴到3000巴的范围内。高喷射压力给燃料喷射系统的不同部分的密封设置了高标准。燃料喷射系统的部件使用高压管连接至彼此。因为高压力，不同标准通常需要使用双壁管。每个高压管形成内管，该内管被外管所包围。在内管和外管之间形成泄漏通道，以收集可能的泄漏流。高压管经由管连接器连接至彼此或连接至燃料喷射系统的其它部件诸如燃料轨道或燃料喷射器。高压管的每个端部都设有抵靠管连接器的密封表面布置的圆锥形或球形密封表面。安装套筒围绕高压管的每个端部布置以将高压管附装至管连接器。由于高压管的密封表面布置在高压管的外表面上，因此它们在运输和组装过程中暴露于外部冲击。因为燃料喷射系统中的高压，密封表面上的甚至小划痕也会影响密封功能。高压管还需要周期性地从燃料喷射系统移除以允许对燃料喷射系统的各种部件进行维护，于是密封表面还有被损坏的风险。在其它高压流体系统中也出现类似问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于高压流体系统的改进管组件。根据本发明的管组件的特征性特征在权利要求1的特征部分给出。本发明的另一个目的是提供一种用于将高压流体系统中的这种管组件连接至设有密封表面的相邻部件的方法。该方法的特征性特征在其它独立权利要求中给出。
根据本发明的管组件包括用于承载高压流体的高压管，所述高压管具有第一端部和第二端部，所述高压管的第一端部设有环绕所述高压管的第一端部的外密封表面。所述管组件进一步包括保护元件，该保护元件围绕所述高压管的第一端部布置以覆盖所述外密封表面并且被构造成当所述保护元件在所述高压管的纵向方向上被压缩时屈服以将所述外密封表面露出。
所述管组件的保护元件在运输过程中保护所述高压管的外密封表面。因为回弹性的保护元件，所述高压管能够连接至流体的相邻部件，而无需将所述保护元件移除。因此，在组装所述流体系统的过程中以及在将所述高压管从所述相邻部件断开时，所述保护元件都保护所述密封表面。此外，所述高压管的第二端部可以设有类似的密封表面和保护元件。
根据本发明的一个实施方式，所述保护元件在没有被压缩时在整个密封表面上在所述高压管的纵向方向上延伸。
根据本发明的一个实施方式，所述保护元件为圆筒状部件。
根据本发明的一个实施方式，所述保护元件包括形成螺旋弹簧的部分。
根据本发明的一个实施方式，所述保护元件形成被附装至所述高压管的套筒的一部分。所述保护元件可以为所述套筒的整体部分或附装至所述套筒的分开部分。
根据本发明的一个实施方式，所述套筒被构造成将夹紧力传递至所述高压管以保持所述高压管的密封表面抵靠相邻的密封表面。
根据本发明的一个实施方式，所述管组件包括围绕所述高压管布置的外管和形成在所述高压管与所述外管之间的泄漏通道，并且所述套筒被构造成在所述高压管和所述外管之间的泄漏通道与形成在所述流体系统的相邻部件中的泄漏通道之间建立流体连通。
根据本发明的燃料喷射系统包括以上限定的管组件。
根据本发明的一个实施方式，所述管组件连接至设有密封表面的连接件。
根据本发明的方法包括如下步骤：将所述高压管的密封表面与所述相邻部件的密封表面对准；抵靠所述相邻部件布置所述保护元件；在所述高压管的纵向方向上推动所述管组件以压缩所述保护元件；以及将所述管组件附装至所述相邻部件。
附图说明
下面参照附图更详细地描述本发明的实施方式，其中：
图1示意性地示出了活塞发动机的燃料喷射系统的示例；
图2示出了根据本发明的实施方式的管组件的分解视图；
图3示出了图2的管组件的另一个分解视图；
图4示出了图2和图3的管组件的剖视图；
图5示出了连接至连接件的图2至图4的管组件的剖视图；
图6示出了根据本发明的另一个实施方式的管组件；以及
图7示出了图6的管组件的保护元件。
具体实施方式
图1示意性地示出了活塞发动机的燃料喷射系统的示例。该发动机为大型内燃发动机，诸如船舶的主发动机或辅助发动机或者在发电厂中使用的用于发电的发动机。发动机的气缸孔至少为150mm。图1的燃料喷射系统被构造成六缸发动机。该发动机可以包括任何合理数量的气缸。
图1的燃料喷射系统用于将液体燃料诸如轻燃料油或船用柴油喷射到发动机的气缸内。燃料可以直接喷射到气缸内或预燃室内。该燃料喷射系统针对发动机的每个气缸都包括一个燃料喷射器4。燃料被存储在燃料箱3中，从燃料箱3将燃料供应至燃料喷射器4。图1的燃料喷射系统包括低压泵1和高压泵2。低压泵1将燃料的压力增加至第一压力水平并且将燃料供应至高压泵2。高压泵2将燃料压力从第一压力水平增加至第二压力水平，该第二压力水平比第一压力水平高。该第一压力水平例如在5巴到15巴的范围内。第二压力水平在适合于向预燃室内进行直接燃料喷射或燃料喷射的范围内。第二压力水平例如可以在500巴到3000巴的范围内。高压管7将燃料喷射系统的高压侧的燃料喷射系统的部件连接至彼此。该高压侧位于高压泵2的下游。在图1的燃料喷射系统中，每个燃料喷射器4设有用于存储待喷射燃料的自身燃料积累器5。燃料积累器5与燃料喷射器4相连地布置。燃料喷射系统包括多个连接件6。连接件6用于将高压管7连接至彼此。在图1的燃料喷射系统中，每个连接件6被构造成接收三个高压管7。在燃料流动方向上的第一连接件6将高压泵2连接至其中一个燃料喷射器4。第一连接件6还连接至燃料流动方向上的随后的连接件6。位于第一连接件6和最后连接件6之间的每个连接件6在之前连接件6、随后连接件6和燃料喷射器4之间形成连接。
该燃料喷射系统还包括循环阀9。在燃料流动方向上的最后连接件6将循环阀9连接至最后燃料喷射器4和之前连接件6。循环阀9能够用于使燃料从燃料喷射系统的高压侧循环至燃料箱3，以便例如在起动发动机之前加热燃料。安全阀10与循环阀9并联地布置。安全阀10维持燃料外射系统的高压侧压力低于预定最大值。返回管道8将循环阀9和安全阀10连接至燃料箱3。返回管道8位于燃料喷射系统的低压侧。
图1的燃料喷射系统的高压侧设有双壁管。燃料喷射系统的高压管7因而被外管(未在图1中示出)包围。外管防止来自于高压管7的不受控燃料泄漏，并且增加燃料喷射系统的防火安全性，并保护发动机的操作员。泄漏通道布置在每个高压管7和周围的外管之间以收集泄漏燃料。燃料喷射系统能够包括用于检测高压管中或管接头中的泄漏的泄漏指示器。该泄漏指示器能够例如布置在管连接器6中。
图2示出了根据本发明的实施方式的管组件的一部分的分解图。该管组件包括可以作为图1的燃料喷射系统的一部分的高压管7。然而，根据本发明的管组件也可以在许多其它类型的燃料喷射系统中使用。例如，燃料喷射系统可以是设有向一组燃料喷射器供应燃料的一个或多个燃料轨道的共轨系统。根据本发明的管组件也适合于许多其它高压流体系统。表述“高压流体系统”在这里是指其中压力为至少100巴的流体系统。所述流体可以为液体或气体。表述“高压管”是指被构造成在至少100巴的压力下承载流体的管。
根据本发明的管组件包括高压管7。高压管7包括第一端部和第二端部。高压管7的至少第一端部设有外密封表面11，但是高压管7的两端都可以设有类似的密封表面11。密封表面11被构造成抵靠流体系统的另一个密封表面布置。表述“外密封表面”在这里是指从高压管7的纵向中心轴线面外向的表面。密封表面11环绕高压管7的第一端部。如果管组件在燃料喷射系统中使用，另一个密封表面可以例如布置在连接件6中或燃料积累器5中。高压管7的密封表面11例如可以为圆锥形或球形表面。由于密封表面11位于高压管7的外表面上，如果不进行保护，则该密封表面11在运输和/或组装过程中暴露于外部冲击。
为了保护高压管7的密封表面11，根据本发明的管组件包括保护元件12。保护元件12是围绕高压管7的第一端部布置以覆盖密封表面11的回弹性元件。如果高压管7的第二端部与第一端部一样设有类似密封表面11，则高压管7的第二端部也设有类似的保护元件12。在图2和图3中，保护元件12被示出为从管组件移除。图4和图5示出了附装至管组件的保护元件12。保护元件12被构造成在高压管7的纵向方向上受到压缩时屈服。当保护元件12被压缩时，该保护元件12缩短并因此将高压管7的密封表面11露出。当保护元件12未被压缩时，它在整个密封表面11上在高压管7的纵向方向上延伸。因此在从径向方向看时它覆盖整个密封表面11。在附图的实施方式中，保护元件12为圆筒状部件。
在图2至图5的实施方式中，保护元件12包括附装部分13、弹簧部分14和保护部分15。附装部分13被构造成允许将保护元件12附装至高压管7。在高压管7的纵向方向上，它被布置成最接近于高压管7的第二端部。弹簧部分14形成保护元件12的中间部分。在图2至图5的实施方式中，弹簧部分14形成为螺旋弹簧。弹簧部分14允许保护元件12屈服。弹簧部分14的长度被选择成使得在保护元件12的压缩状态下，高压管7的密封表面11能够与流体系统的相邻部件的密封表面接合。弹簧部分14的刚度被选择成使得所述管组件容易连接至流体系统的相邻部分，但是高压管7的密封表面11不容易意外地暴露。保护部分15被构造成保护密封表面11。保护部分15在保护元件12的纵向方向上的宽度优选至少与密封表面11在高压管7的纵向方向上的宽度相同。然而，将保护元件12的保护部分15形成得如此之宽可能不可能或不可行。因此，保护部分15也可以更窄。保护部分15不是必要的，但是弹簧部分14可以制造得更长，并且弹簧部分14可以足够保护密封表面11。保护元件12被构造成以5至20N的力而被完全压缩。这允许容易地安装管组件，但是防止保护元件12被意外压缩，因而给高压管7的密封表面11提供了良好的保护。
图2至图5的管组件在设有双壁管的流体系统中使用。因此，管组件的高压管7包括外管17。泄漏通道18形成在高压管7和外管17之间。在高压管7发生泄漏的情况下，泄漏流体被收集到泄漏通道18内。外管17防止高压流体直接喷射到流体系统外。这是比较重要的，尤其在流体系统中的流体是可燃的或有毒的情况下。外管17比高压管7短，因此高压管7从外管17伸出。为了允许将高压管7附装至连接件6(在图5中示出)或者连接至流体系统的其它一些部件，管组件设有围绕高压管7布置的套筒16。套筒16附装至高压管7。高压管7设有外螺纹19，并且套筒16设有能够与高压管7的螺纹19接合的内螺纹20。套筒16布置在高压管7的第一端部附近。
在图2至图5的实施方式中，保护元件12没有直接附装至高压管7。相反，保护元件12经由套筒16附装至高压管7。管组件设有允许附装保护元件12的凹槽28。附装部分13能够与凹槽28接合。凹槽28布置在套筒16中，该套筒16附装至高压管7。当围绕套筒16朝向高压管7的第二端部推动保护元件12时，保护元件12的附装部分13最终卡合在凹槽28内并且将保护元件12固定至套筒16。
管组件进一步部包括安装套筒21。安装套筒21围绕高压管7和外管17布置。安装套筒21的端部设有外螺纹22。安装套筒21的螺纹22能够与布置在连接件6或流体系统的其它一些部件中的内螺纹23接合。套筒16包括圆锥形夹紧表面24，该圆锥形夹紧表面24朝向高压管7的第二端部渐缩。该安装套筒21包括内夹紧表面25，该内夹紧表面25能够与套筒16的夹紧表面24接合。借助于夹紧表面24、25，能够向高压管7施加力，从而将高压管7推靠成抵靠连接件6。
在图2至图5的实施方式中，保护元件12布置在套筒16的端部处。当管组件连接至连接件16时，保护元件12保护高压管7的密封表面11。通过首先将高压管7的密封表面11与连接件6的密封表面26对准而将管组件附装至连接件6。由于管组件被按压成抵靠连接件6，因此保护元件12被压缩在套筒16和连接件6之间。保护元件12的压缩将高压管7的密封表面11露出，并且允许该密封表面11与连接件6的密封表面26连接。然后将安装套筒21的螺纹22与连接件6的螺纹23接合。随着安装套筒21旋转，将套筒16的夹紧表面24与安装套筒21的夹紧表面25接合。因此将管组件牢固地附装至连接件6。
为了将管组件从连接件6断开连接，在相反方向上旋转安装套筒21。当将安装套筒21从连接件6分离时，可以将管组件断开连接。当管组件从连接件6向外移动时，允许保护元件12变长。因此，该保护元件12将高压管7的密封表面11覆盖。
管组件的套筒16包括从套筒16的外表面延伸至内表面的凹槽29。凹槽29延伸至套筒16的第二端部。经由这些凹槽29，将高压管7和外管17之间的泄漏通道18布置成与连接件6的泄漏通道(未示出)流体连通。
图6和图7示出了本发明的另一个实施方式。图6和图7的实施方式与图2至图5的实施方式的不同之处在于，保护元件12为套筒16的一体部分。套筒16和保护元件12因而被制成为整体件。除了图6和图7中所示的套筒16和保护元件12的整体结构和图2至图5的卡合附装之外，可以使用将保护元件12附装至套筒16的许多不同方式。例如，可以将保护元件12胶合至套筒16，或者可以使用摩擦接头或压配合。保护元件12也可以直接附装至高压管7。
在附图的实施方式中，保护元件12由钢制成。然而，保护元件12也可以由其它一些材料诸如塑料材料制成。这些材料不必承受显著压力，但是根据应用，它可能需要耐热并对流体系统中使用的流体具有抗性。
本领域技术人员将认识到，本发明不限于以上描述的实施方式，而是可以在所附权利要求的范围内进行改变。

Claims (13)

1.一种用于高压流体系统的管组件，该管组件包括用于承载高压流体的高压管(7)，所述高压管(7)具有第一端部和第二端部，所述高压管(7)的所述第一端部设有环绕所述高压管(7)的所述第一端部的外密封表面(11)，其特征在于，所述管组件包括保护元件(12)，该保护元件(12)围绕所述高压管(7)的所述第一端部布置以覆盖所述外密封表面(11)并且被构造成当所述保护元件(12)在所述高压管(7)的纵向方向上被压缩时屈服以将所述外密封表面(11)露出。
2.根据权利要求1所述的管组件，其中，所述高压管(7)的所述第二端部设有环绕所述高压管(7)的所述第二端部的外密封表面(11)，并且所述管组件包括保护元件(12)，该保护元件(12)围绕所述高压管(7)的所述第二端部布置以覆盖所述外密封表面(11)并且被构造成当所述保护元件(12)在所述高压管(7)的纵向方向上被压缩时屈服以将所述外密封表面(11)露出。
3.根据权利要求1或2所述的管组件，其中，所述保护元件(12)在没有被压缩时在整个所述外密封表面(11)上在所述高压管(7)的所述纵向方向上延伸。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的管组件，其中，所述保护元件(12)为圆筒状部件。
5.根据前述权利要求中任一项所述的管组件，其中，所述保护元件(12)包括形成螺旋弹簧的部分(14)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的管组件，其中，所述保护元件(12)形成被附装至所述高压管(7)的套筒(16)的一部分。
7.根据权利要求6所述的管组件，其中，所述保护元件(12)为所述套筒(16)的整体部分。
8.根据权利要求6所述的管组件，其中，所述保护元件(12)为附装至所述套筒(16)的分开部分。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的管组件，其中，所述套筒(16)被构造成将夹紧力传递至所述高压管(7)以保持所述高压管(7)的所述外密封表面(11)抵靠相邻的密封表面(26)。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的管组件，其中，所述管组件包括围绕所述高压管(7)布置的外管(17)和形成在所述高压管(7)与所述外管(17)之间的泄漏通道(18)，并且所述套筒(16)被构造成在所述高压管(7)和所述外管(17)之间的所述泄漏通道(18)与形成在所述高压流体系统的相邻部件(6)中的泄漏通道之间建立流体连通。
11.一种用于活塞发动机的燃料喷射系统，其特征在于，所述燃料喷射系统包括根据前述权利要求中任一项所述的管组件。
12.根据权利要求11所述的燃料喷射系统，其中，所述管组件连接至设有密封表面(26)的连接件(6)。
13.一种用于将高压流体系统中的根据权利要求1至10中任一项所述的管组件连接至设有密封表面(26)的相邻部件(6)的方法，该方法包括如下步骤：
-将所述高压管(7)的所述外密封表面(11)与所述相邻部件(6)的密封表面(26)对准；
-抵靠所述相邻部件(6)布置所述保护元件(12)；
-在所述高压管(7)的所述纵向方向上推动所述管组件以压缩所述保护元件(12)；以及
-将所述管组件附装至所述相邻部件(6)。
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