CN1959174B - 具有已成形的接头的压力管 - Google Patents

Abstract

压力管、例如作为高压燃料喷射管，在管道(16)的端部上有一个通过冷加工制造的接头(1)。接头(1)为截锥形并在它的包络面上有一个环绕密封面，该密封面借助通过压力肩(10)传递的预紧力以相应配合压向连接件。其中管道(16)的外表面同压力肩(10)的一个表面围成一个大于90°的角。

Description

具有已成形的接头的压力管

技术领域

本发明涉及一种具有成形接头的压力管、并尤其是具有镦锻接头的高压燃料喷射管。

背景技术

如本发明的任务的压力管，被作为喷射设备上输送燃料的燃料喷射管或者作为液压管使用。为了能够将压力管密封连接到其它组件，压力管的端部被制成为截锥形。作为制造这种接头的一种经济的变型方案现有技术采用冷加工。由现有技术已知方法产生的成果在例如公开文献US 6,286,556 B1和DE 103 58 373 A1中借助燃料管示出。

这种现有技术也在图1中示出，以截面展示了截锥形接头和由于压力管镦锻而变形的管内部。在现有技术的这种实施方式中，对于使压力管要被连接于其上的部件所进行的密封通过接头的倾斜的包络面和一个锁紧螺母(未示出)实现，该锁紧螺母通过压力肩2在压力管上施加预紧力，从而使压力管或者说接头的倾斜的包络面压向要连接部件的相应部位。

在现有技术中，取决于在冷加工或者镦锻过程中原材料在径向方向上向外的滑移，必然在管子内径上会出现环形的、锋利的镦锻褶皱。而燃料喷射管在工作中要承受高的、膨胀的内压力，因此镦锻褶皱会导致压力管疲劳断裂。此外内径在接头范围内不是相同的，而是具有不同的收缩，这会导致燃料流的阻塞，并且由于截面变化也意味着压力变化，并由此产生气蚀危险。现有技术对这种不均匀的内径以及镦锻褶皱如此处理，即管子内径在端面上借助锥形铰刀铰制，直到镦锻褶皱和收缩被去除。在这种对管内表面特性有不利影响的再加工中，必须确保完全去除由于冷加工产生的镦锻褶皱。

在高压技术领域内，例如喷射压力约为1600bar和更高时，如它们在船用发动机上的应用，前面所述的问题尤其显得突出。一种处理高压的方法是，管子外径和内径之间的直径比例相应地适合，这就是说与内径相比选择大的外径并因此形成厚的管壁。当然这种措施也有它的局限，以至必须使用较高强度材料制成的管子。然而随着抗拉强度增大材料的可锻性和变形性却下降。对于断裂延伸率A小于20％的管子材料在接头成形时存在镦锻褶皱显著加深的危险。这种镦锻褶皱通过前面所述的锥形铰刀的铰制通常不再能完全去除。

已提到过的公开文献DE 103 58 373 A1为避免这种镦锻褶皱建议，在接头的压力肩上使用一种阶梯形的接头片。这种现有技术的缺点是使用繁琐的阶梯形的接头片以及通过在现有技术中选择的方法无法避免冷加工造成的内径变形。因此由现有技术可以获知，高强度钢的压力管成形完全被放弃，而取代的是管子接头通过切削加工方式制造。

发明内容

由示出的现有技术得出本发明的任务，即提供一种压力管或者一种相应的压力管制造工具，它在接头冷加工后既不会产生镦锻褶皱，也不会引起内径收缩。

为此，本发明提供一种压力管，其在连接内燃机喷射系统的管道的一个端部具有一个借助于冷加工制成的截锥形成形的接头，其中接头在包络面上有一个用于使接头相对于一连接件进行密封的环绕密封面，在顶面上有一个管子开口并在顶面的一个相对面上有一个邻接于管道的、用于传递为了实现密封面的密封所必需的预紧力的压力肩，所述管道的外表面同压力肩的一个表面围成一个在100°和110°之间的角，所述压力管的内表面在接头区域内形成一个内锥体，使得管子内径在内锥体的底面上位于1.02至1.4倍的管道管子内径范围内，并且所述接头的包络面在密封面和压力肩之间的区域中有基本凹下的凹弧。

本发明一方面是一种具有一个截锥形成形的接头的压力管，它例如可以被用作柴油发动机喷射装置的燃料喷射管。因此这种压力管具有一个管道和一个接头。其中接头可以在管道的端部例如通过冷加工制造。基本截锥形构造的接头由侧面的包络面、在管子端部上的顶面和几何截锥体底面的一部分组成。这个几何底面的内部同压力管其余部分整体连接，并且底面外露的外部部分没有位于同底面内部部分相同的平面上，因此接头这里被称作截锥形的，并没有形成几何上完美的截锥体。在包络面上形成用于使接头相对于配对件进行密封的表面，其中配对件例如可以是柴油发动机喷射系统的一部分。在顶面上形成管子开口，并在顶面的相置侧面上形成一个用于传递对于密封面进行密封所必须的预紧力的压力肩。末成形的压力管、即管道的外表面在此同压力肩的一个表面围成一个大于90°的角。

由于压力肩和压力管外表面的这种布置，压力肩至少容易形成斜面，由此在接头上获得均匀的纤维方向。通过均匀的纤维方向，所述接头的使用强度得到改善，尤其在从压力肩向压力管外表面过渡的关键部位。此外通过压力肩的这种实施方式减少了镦锻褶皱的形成。

根据本发明的一种优选的改进方案，压力管的内表面在接头的范围内从外向内呈锥状收缩。这种收缩在镦锻过程中借助一种相应的锻模芯棒形成。这就是说，在镦锻过程中只会形成微小的压力管内径扩大。因此，通过在制造压力管时使用锻模上的芯棒不会引起压力管内表面的变形，从而不必借助锥形铰刀再加工相同形状延伸的内径。压力管内侧面的表面质量也因此在接头范围内得到改善。

根据本发明的另一种改进方案，接头的包络面在密封面和压力肩之间的区域内具有基本凹下的凹弧。这种接头上的、在冷加工时通过相应成形的锻模加工而成的凹弧使得压力肩下面的材料量减少。因此在冷加工时要注意的是，压力管材料不是往内径方向，而是由此推开，从而不会形成内径收缩。

根据本发明的另一种改进方案，在接头的管子开口上设置一个倒角作为预应力处理密封面。这个倒角用于在预应力处理中避免损伤密封面。燃料压力管为了提高耐久性通常进行预应力处理。为此管子短暂地承受高内压力，这会在压力卸载后由于塑性变形导致形成残余压应力。由于预应力处理压力明显高于压力管以后的使用压力，因此要避免在截锥形接头的包络面上的原来的密封面上进行密封。因为，用于在预应力处理过程中保证预应力处理密封性所必需的高压力作用在预应力处理密封面上，这在无压力状态会导致塑性变形，并因此损伤预应力处理密封面。在此倒角可以通过锻模的相应构造在接头镦锻时成形。如果接头使用示出的加工工艺并借助后面提到的根据本发明的锻模进行制造，那么通过这里提到的根据本发明的改进方案使压力管接头不需要进行再加工。

根据本发明的另一种改进方案，包络面上的密封面锥形构造。由此密封面上的压力分布、尤其在接头轴线相对配对件轴线有角度偏差时得到改善。此外还有这样的益处，在密封面发生机械损伤时容易进行重磨。因为通过同接头凹下的凹弧的相互作用就可以确保，在密封面重磨时不会在接头包络面上产生磨削痕。

根据本发明的另一种改进方案，压力肩基本为平坦地构造，由此使得装配以及在压力管拧紧时顶靠在压力肩上的压力环的几何形状得到简化。

本发明还提供一种锻模，其至少由两部分组成，用于将压力管镦锻成接头，其中一个第一部分具有基本上呈截锥形的向内收缩的内腔，它的内部轮廓基本上相应于要镦锻的接头的外部轮廓，并且一个第二部分具有用于形成要镦锻的接头的压力肩的内腔，所述第二部分如此构造，即要镦锻的接头具有一个带有平面的压力肩，该平面同管道的外表面围成一个在100°和110°之间的角，所述内腔在它的侧面上具有锻模的凸出的凸弧，所述锻模的第一部分有一个用于插入到管子开口中的芯棒，该芯棒的外径基本相应于要镦锻的压力管的内径。

根据本发明的另一方面设置一个用于将压力管镦锻成接头的锻模，它具有一个基本锥形的、自身向内收缩的内腔，该内腔相应于镦锻的接头的外部轮廓。其中锻模具有这样的形状，即它通过镦锻加工出一个具有压力肩的接头，该压力肩同压力管管道的外表面围成一个大于90°的角。

这里锻模不必强制制成单构件的，而是优选由两个部分组成，其中一个第一部分是一个第二部分的配对件。这就是说一个第一部分压向管子端部，其中第二部分形成接头的压力肩。

根据本发明第二方面的一种改进方案，在锻模的第一部分上内腔具有凸出的凸弧，从而形成在包络面上具有前面提到的凹弧的接头。

根据本发明第二方面的另一种改进方案，在锻模的第一部分上设置一个芯棒，该芯棒插入压力管管子开口内，从而不会造成要镦锻的压力管的内径变形。为此芯棒外径必须基本相应于压力管内径。

此外本发明的第二方面可以如此构造，即芯棒锥形地构造。其中芯棒的底面的外径大于要镦锻的压力管的内径。因此在镦锻时引起压力管内径的扩大，进而避免内径变形。

此外根据本发明的第二方面，锻模可以如此构造，即在芯棒的底面上设置另一个斜面，从而在压力管管子开口处形成倒角。如已经提到的，管子端部的倒角具有如下好处，即它可以在预应力处理过程中用于压力管的密封。因此根据本发明用作所述密封面的不是压力管后来的密封面。为了尽可能经济地制造倒角，该倒角使用冷加工工艺加工，因此在锻模上最好设置相应的斜面。

根据另一种改进方案，锻模芯棒也可以截锥形构造，并可以在芯棒顶面设置另一个倒角，从而芯棒可以方便地同压力管同轴对齐。

附图说明

本发明的实施方式借助附图进行说明。附图示出：

图1：根据现有技术，带接头的压力管端部的截面；

图2：根据本发明，带接头的压力管端部的截面；

图3：根据本发明，锻模部分的截面。

具体实施方式

图2示出具有接头1和管道16的燃料喷射管的管子端部。成斜面的压力肩10支承在一个例如使用锁紧螺母(未示出)拧紧时需要的压力环11上。截锥形接头的包络面上既有凹弧12又有密封面13。密封面13用于使压力管相对于来自喷射系统(未示出)的配对件进行密封。在压力管内表面17上的接头区域内形成一个内锥体9。内锥体9在顶面18上形成管子开口19。压力肩10同压力管管道16的外表面形成一个大于90°的角。这个角度优选位于100°和110°之间。在这个角度范围内压力环11的载荷是有利的。接头的高度H同样对镦锻褶皱的形成有影响，并且对于外径大于10mm的压力管应该位于0.5至1.0倍的外径的范围内。在内锥体9的底面上的管子内径、即在压力管端面上的扩径，应该位于1.02至1.4倍的管道管子内径范围内。通过接头在密封面上锥形地进行构造，即使在压力管和配对件的轴线之间存在角度误差时仍然可以在密封圆面周上获得均匀的压力分布。

本发明第二方面的一种实施方式、即锻模在镦锻时压向压力管端部的一个部分，在附图3中以截面示出。锻模7具有一个截锥形构造的芯棒8。在芯棒底部或者底面上具有一个用于在接头上形成倒角14的斜面15。预面6通过倒角和截锥的包络面相连。锻模部分有一个内腔20，它以盆状形成要镦锻的接头的阴图面，因此在盆状剖面中也可以看到凹弧3。芯棒的长度应该至少为1.5倍的接头的高度H。

附图标记列表

1   接头

2   现有技术的压力肩

3   凸弧

4   镦锻褶皱

5   内径收缩

6   锻模的顶面

7   锻模

8   芯棒

9   内锥体

10  根据本发明的压力肩

11  压力环

12  包络面上的凹弧

13  密封面

14  倒角

15  斜面

16  管道

17  内表面

18  顶面

19  开口

20  内腔

Claims (8)

1.一种压力管，其在连接内燃机喷射系统的管道(16)的一个端部具有一个借助于冷加工制成的截锥形成形的接头(1)，其中接头(1)在包络面上有一个用于使接头(1)相对于一连接件进行密封的环绕密封面(13)，在顶面(18)上有一个管子开口(19)并在顶面的一个相对面上有一个邻接于管道(16)的、用于传递为了实现密封面(13)的密封所必需的预紧力的压力肩(10)，所述管道(16)的外表面同压力肩(10)的一个表面围成一个在100°和110°之间的角，所述压力管的内表面(17)在接头(1)区域内形成一个内锥体(9)，使得管子内径在内锥体(9)的底面上位于1.02至1.4倍的管道管子内径范围内，并且所述接头(1)的包络面在密封面(13)和压力肩(10)之间的区域中有基本凹下的凹弧(12)。

2.如权利要求1所述的压力管，其特征在于，所述管子开口(19)在其圆周上具有倒角(14)。

3.如权利要求1或2所述的压力管，其特征在于，所述密封面(13)是锥形的。

4.如权利要求1或2所述的压力管，其特征在于，所述压力肩(10)基本上是平坦的。

5.一种锻模(7)，至少由两部分组成，用于将压力管镦锻成接头(1)，其中一个第一部分具有基本上呈截锥形的向内收缩的内腔(20)，它的内部轮廓基本上相应于要镦锻的接头(1)的外部轮廓，并且一个第二部分具有用于形成要镦锻的接头(1)的压力肩的内腔，所述第二部分如此构造，即要镦锻的接头(1)具有一个带有平面的压力肩，该平面同管道(16)的外表面围成一个在100°和110°之间的角，所述内腔(20)在它的侧面上具有锻模(7)的凸出的凸弧(3)，所述锻模(7)的第一部分有一个用于插入到管子开口(19)中的芯棒(8)，该芯棒(8)的外径基本相应于要镦锻的压力管的内径。

6.如权利要求5所述的、用于将压力管镦锻成接头(1)的锻模(7)，其特征在于，所述芯棒(8)锥形构造，其中芯棒(8)的底面有一个大于要镦锻的压力管内径的外径。

7.如权利要求5或6所述的、用于将压力管镦锻成接头(1)的锻模(7)，其特征在于，所述芯棒(8)在底面范围内具有一个斜面(15)，用于在要镦锻的压力管上在管子开口(19)处形成倒角(14)。

8.如权利要求5或6所述的、用于将压力管镦锻成接头(1)的锻模(7)，其特征在于，所述芯棒(8)是截锥形的并且在顶面(6)上设置有用于将芯棒(8)和压力管同轴对齐的倒角。

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