CN1573081A - 高压燃料喷射管 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能有效减轻由弯曲负载等引起的在连接头部的头下部分上的应力集中的高压燃料喷射管，该高压燃料喷射管具有在厚且直径小的金属管端部借助压曲造型法使直径增加的连接头部，其特征在于连接头部的头下部分形成有满足下述条件的厚壁部分：厚壁部分接续连接头部的部分A的曲率半径R1为管的外径的0.03至0.15倍；从厚壁部分的部分A接续的部分B的曲率半径R2为管外径的0.3至1.5倍；以及厚壁部分的最大直径尺寸w是连接头部的最大直径突出长度W的0.25至0.4倍。

Description

高压燃料喷射管
技术领域
本发明涉及高压燃料喷射管，高压燃料喷射管一般设置在柴油内燃机中用作燃料供应通道，呈相对较厚、直径较小的金属管形式，更具体来说，本发明涉及的高压燃料喷射管能够减轻由于振动引起的弯曲负载等在末端的头下部分上形成的应力集中。
背景技术
在背景技术中，大家知道一种高压燃料喷射管，这种高压燃料喷射管呈厚的、小直径的金属管11形式，其端部设有截顶弓形的连接头部13，在其外周借助压曲造型法(buckling molding)形成球形加压座面12。这种高压燃料喷射管通过将环形垫圈15或衬套(未画出)松配合在构成连接头部13的头下部分的厚的、小直径金属管11的管径部分14上而被连接，以这种状态，连接头部13的后表面接合在通过垫圈15组装的拉紧螺母16内的底壁表面上，并且在旋转拧紧在配合侧或泵的支架的管接头上时，抵靠在管接头的座面上。
发明内容
但是，在这种高压燃料喷射管中所存在的问题是，由于金属管本身相应于连接头部13的头下部分附近的部分简单形成的管径部分14的结构，以及垫圈15的管径部分14的松配合结构，连接头部13的头下部分R的振动会引起弯曲负载等，因而可能出现应力集中，从而导致机械强度变劣，以及局部疲劳，因此易于产生破裂或弯曲损坏。
为了解决上述问题，在相关技术领域中已经采用了下述对策：将在连接着连接头部13的凸缘13’和管径部分14的头下部分上设置的圆角R加大以减轻应力集中。但是，当圆角R尺寸加大时，也必须增加凸缘13’的直径。凸缘13’是用于通过垫圈或衬套接受螺母拧紧力的部分，因而它需要足够的面积。但是，通过增加凸缘13’的直径而增加其面积，可以导致弯曲造型(末端成形)时在管的内表面上形成的折褶，从而降低抵抗内部压力的强度。因此，凸缘13’的尺寸是受限制的，因而增加凸缘13’的直径的措施不一定是减轻应力集中的有效措施。因此，为了避免应力过大引起金属管的损坏，必须采取措施，例如，夹紧喷射管的中间部分或抑制发动机本身的振动。
鉴于上述的现有技术中的问题，本发明的目的是提供一种高压燃料喷射管，其中振动引起的弯曲负载等产生的在连接头部下的部分上的应力集中可以被有效地减轻。
按照本发明的第一方面，提供一种高压燃料喷射管，它包括一根厚且直径小的金属管和在该金属管端部上整体形成的一个连接头部，连接头部借助压曲造型法使直径增加，而在连接侧的外周上形成有相对于配对侧的管接头的座面的一个加压座面，其中连接头部的头下部分形成有一个厚壁部分，该厚壁部分满足以下条件：
1.厚壁部分接续连接头部的部分A的曲率半径R1为管的外径的0.03至0.15倍；
2.从厚壁部分的部分A接续的部分B的曲率半径R2为管外径的0.3至1.5倍；
3.以及厚壁部分的最大直径尺寸w是连接头部的最大直径突出长度W的0.25至0.4倍。
在本发明中，高压燃料喷射管是由用于高压管路的碳钢管、不锈钢管或其复合管材构成的。另外，本发明的高压燃料喷射管的连接头部制成截顶弓形，在其外周具有球形加压座面。厚且直径小的金属管的尺寸，其管径的数量级为4.5mm-20mm，其内径的数量级为1.0mm至5.0mm。
本发明的第二方面的特征在于：厚壁部分是由锥形壁构成的，它满足下述条件4-7。
4.向后延伸、接续直管部分的锥形壁相对于管的中心线的角度θ＝7至15度。
5.接续直管部分的锥形壁的部分A的曲率半径R1等于管外径的0.03至0.15倍。
6.接续直管部分的锥形壁的部分B的曲率半径R2等于管的外径的0.3至1.5倍。
7.锥形壁的最大直径尺寸w等于连接头部的最大直径突出长度W的0.25至0.4倍。
在本发明中，高压燃料喷射管是由用于高压管路的碳钢管、不锈钢管或其复合管材构成的。另外，本发明的高压燃料喷射管的连接头部被形成截顶弓形，在其外周具有球形加压座面。厚且直径小的金属管的尺寸，其管径的数量级为4.5mm-20mm，其内径的数量级为1.0mm至5.0mm。
如上所述，按照本发明，由于高压燃料喷射管设有接续直管部分的厚壁部分或锥形壁，其满足充分条件，设置在连接头部的头下部分上，因而在头下部分附近的部分上的应力集中可被减轻，因而机械强度可被改善，从而可以减少或防止由于振动引起的弯曲负载等造成的破裂或弯曲损坏，从而可长期保持稳定的连接和耐用性。
附图说明
图1是表示按照本发明的高压燃料喷射管的一个实施例的平面图；
图2是表示按照本发明的高压燃料喷射管的另一实施例的平面图；
图3是图1所示高压燃料喷射管的连接头部的放大图，其中(a)是半横剖图，(b)是(a)的主要部分的放大图；
图4是图2所示高压燃料喷射管的连接头部的放大图，其中(a)是半横剖图，(b)是(a)的主要部分的放大图；以及
图5是表示有关现有技术中的高压燃料喷射管的平面图。
具体实施方式
在本发明中，附图标记1表示厚而直径小的金属管，附图标记2表示加压座面，附图标记3表示连接头部，附图标记3’表示凸缘，附图标记4表示厚壁部分，附图标记14表示锥形壁，部分A表示接续连接头部的曲率半径R1的范围，部分B表示接续直管部分的曲率半径R2的范围。
厚且直径小的金属管1是由用于高压管路的高碳钢管、不锈钢管或其复合管材构成的，管径的数量级为4.5mm-20mm，内径的数量级为1.0mm-5.0mm。
图1和图2所示的本发明的高压燃料喷射管是由厚且直径小的金属管1构成的，设有截顶弓形的连接头部3，在其端部的外周面上具有球形加压座面，借助压曲造型法(buckling molding)，在通过部分A和部分B构成的连接头部3的头下部分上设有厚壁部分4或锥形壁14，其向后延伸以接续直管部分。
制造方法包括以下步骤：借助压制方法压曲成形厚且直径小的金属管1的端部，所述金属管呈切成预定长度的直管的形式，以及形成截顶弓形的连接头部，该连接头部具有相对于配合侧或泵的喷射嘴的管接头部分的座面的加压座面2，和厚壁部分4或锥形壁14，其向后延伸以接续厚且直径小的金属管1的直管部分，以及在连接侧外周面上连接头部3的头下部分上的部分A和部分B的R部分。
厚壁部分4应满足上述条件1至3的原因如下：
1.厚壁部分的接续连接头部3的部分A的曲率半径R1被确定为管外径的0.03至0.15倍的原因在于，如果它小于0.03倍，则强度由于应力集中而变劣，而如果它超过0.15倍，则凸缘3’相对于垫圈和衬套的有效接触面积就变得短缺。
2.厚壁部分的接续直管部分的部分B的曲率半径R2被确定为管的外径的0.3至1.5倍的原因在于，如果它小于0.3倍，则不能取得减轻应力集中的足够效果，而如果它超过1.5倍，则厚壁部分4的长度增加，因而对弯曲工艺的限制增加，这是不实际的。
3.厚壁部分的最大直径尺寸w被确定为连接头部直径最大突出长度W的0.25至0.4倍的原因在于，如果它小于0.25，则不能取得厚壁部分4的足够效果，而如果它超过0.4倍，则凸缘3’相对于垫圈和衬套的有效接触面积变得短缺。
另外，锥形壁14应满足上述条件4至7的原因如下所述。
4.向后延伸且接续直管部分的锥形壁相对于管中心线的角度θ被确定为7至15度的原因在于，由于弯曲负载等在接续连接头部3的锥形壁的部分A上出现应力集中，因而如果它小于7度，疲劳强度就会下降，而且由于接续直管部分的锥形壁的部分B出现类似的应力集中，因而如果它大于15度，疲劳强度就会下降。
5.接续连接头部3的锥形壁的部分A的曲率半径R1被确定为管外径的0.03至0.15倍的原因在于，如果它小于0.03倍，由于应力集中，强度就会下降，而如果它大于0.15倍，凸缘3’相对于垫圈和衬套的有效接触面积就变得短缺。
6.接续直管部分的锥形壁的部分B的曲率半径R2被确定为管外径的0.3至1.5倍的原因在于，如果它小于0.3倍，就不能取得减轻应力集中的足够效果，如果它大于1.5倍，锥形壁14的长度就会增加，因而在弯曲过程中的限制就会增加，这是不实际的。
7.锥形壁的最大直径尺寸w被确定为连接头部3的最大直径突出长度W的0.25至0.4倍的原因在于，如果它小于0.25倍，就不能取得锥形壁的足够作用，而如果它大于0.4倍，凸缘3’相对于垫圈和衬套的有效接触面积就变得短缺。
                         实   例
[实例1]
表格1中表示疲劳特性试验结果，该试验是针对具有满足上述条件1至3的厚壁部分的高压燃料喷射管和现有技术中的高压燃料喷射管进行的，现有技术中的高压燃料喷射管具有的形状没有图5所示的厚壁部分，试验所使用的是STS410形成的内径为3mm、外径为6.35mm的厚且直径小的金属管。
从表格1所示结果可清楚看出，在按照本发明的高压燃料喷射管中，对于连接头部的头下部分的应力集中被减轻，因而与现有技术相比较，所产生的应力可以被减小。
表格1
试件号     厚壁部分 最大应力(MPa)
   R1(mm)   R2(mm) W(mm)
  本发明     1     0.2     3     0.5     197
    2     0.3     3     0.5     203
    3     0.4     3     0.5     206
    4     0.4     4     0.5     207
    5     0.2     9.5     0.5     197
    6     1.0     3     1.45     149
对比实例     0.4     -     0.4     252
实例2
在表格2中表示疲劳特性试验结果，该试验是针对具有满足上述条件4至7的厚壁部分的高压燃料喷射管和现有技术中其形状没有图5所示厚壁部分的高压燃料喷射管进行的，试验使用STS 410形成的内径为4mm、外径为10mm的厚且直径小的金属管。
从表格2所示结果可以清楚看出，在这个实例中的按照本发明的高压燃料喷射管也减轻了连接头部的头下部分上的应力集中，因而与现有技术中的管相比较，可以减小所产生的应力。
表格2
试件号     锥形壁 最大应力(MPa)
  θ(°)   R1(mm) R2(mm) W(mm)
  本发明   1     7.5     0.3     1     0.5     228
  2     10     0.3     1     0.5     237
  3     15     0.3     1     0.5     203
对比实例   1     0     0.4 -     0.4     252
  2     4     0.3     1     0.5     240
工业实用性
如上所述，按照本发明的高压燃料喷射管，由于在连接头部的头下部分上设有满足适当条件的、接续直管部分的厚壁部分或锥形壁，因而在头下部分附近的部分上的应力集中可被减轻，从而可提高机械强度。因此，可以取得优越的效果，可以显著减轻或防止由于振动引起的弯曲负载等造成的破裂或弯曲损坏，因而可长期保持耐用性。

Claims (8)

1.一种高压燃料喷射管，它包括一根厚且直径小的金属管和在该金属管端部上整体形成的一个连接头部，连接头部借助压曲造型法使直径增加，而在连接侧的外周上形成有相对于配对侧的管接头的座面的一个加压座面，
其中连接头部的头下部分形成有一个厚壁部分，该厚壁部分满足以下条件：
厚壁部分接续连接头部的部分A的曲率半径R1为管的外径的0.03至0.15倍；
从厚壁部分的部分A接续的部分B的曲率半径R2为管外径的0.3至1.5倍；以及
厚壁部分的最大直径尺寸w是连接头部的最大直径突出长度W的0.25至0.4倍。
2.如权利要求1所述的高压燃料喷射管，其特征在于：所述高压燃料喷射管是由用于高压管路的碳钢管、不锈钢管或其组合管材形成的。
3.如权利要求1或2所述的高压燃料喷射管，其特征在于：连接头部被形成为截顶弓形，在其外周上具有球形加压座面。
4.如权利要求1或2所述的高压燃料喷射管，其特征在于：所述厚且直径小的金属管的尺寸为其管径在4.5mm-20mm的数量级，其内径在1.0mm至5.0mm的数量级。
5.一种高压燃料喷射管，它包括一根厚且直径小的金属管和在该金属管端部整体形成的连接头部，所述连接头部借助压曲造型法使直径增加，并且在连接侧的外周上形成有相对于配对侧的管接头的座面的加压座面，
其中连接头部的头下部分形成有满足下述条件的锥形壁：
向后延伸且接续直管部分的锥形壁相对于管中心线的角度θ为7至15度；
接续连接头部的锥形壁的部分A的曲率半径R1是管的外径的0.03至0.15倍；以及
接续直管部分的锥形壁的部分B的曲率半径为管的外径的0.3至1.5倍；以及
锥形壁的最大直径尺寸w等于连接头部最大直径突出长度W的0.25至0.4倍。
6.如权利要求5所述的高压燃料喷射管，其特征在于：所述高压燃料喷射管是由用于高压管路的碳钢管、不锈钢管或其组合管材形成的。
7.如权利要求5或6所述的高压燃料喷射管，其特征在于：所述高压燃料喷射管的连接头部被形成为截顶弓形，在其外周具有球形加压座面。
8.如权利要求5或6所述的高压燃料喷射管，其特征在于：所述厚且直径小的金属管的尺寸为其管径在4.5mm-20mm的数量级，其内径在1.0mm至5.0mm的数量级。
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