CZ297012B6 - Teleso, zejména vysokotlaký zásobník paliva pro vstrikovací systém paliva spalovacího motoru - Google Patents

Abstract

Teleso (2) je provedeno s pripojovacím hrdlem (1)spojeným s telesem (2). Pripojovací hrdlo (1) obsahuje pruchozí vrtaný otvor (7) probíhající ve smeru podélné osy, pricemz v tomto pruchozím vrtaném otvoru (7) je upraven tesnicí element (8) s nejméne jedním spojovacím vrtaným otvorem (9), probíhajícím v podstate ve stejném smeru jako pruchozí vrtaný otvor (7). Tesnicí element (8) má na prvním konci (10) privráceném k telesu (2) upravenu nejméne jednu první tesnicí plochu (11, 21). První tesnicíplocha (11, 21) spolupusobí s odpovídajícím zpusobem tvarovanou protilehlou plochou (12, 20) telesa(2). První tesnicí plocha (11, 21) obklopuje výstupní otvory (18) vrtaných otvoru (6) v základové plose (12) nebo výstupní otvory (18) vrtaných otvoru (6) lezí uvnitr kruhové plochy (22), obklopené prvními tesnicími plochami (11, 21).

Description

Těleso, zejména vysokotlaký zásobník paliva pro vstřikovací systém paliva spalovacího motoru

Oblast techniky

Vynález se týká tělesa, zejména vysokotlakého zásobníku paliva pro vstřikovací systém paliva spalovacího motoru, s připojovacím hrdlem spojeným s tělesem, přičemž připojovací hrdlo obsahuje průchozí vrtaný otvor probíhající ve směru podélné osy, přičemž v tomto průchozím vrtaném otvoru je upraven těsnicí element s nejméně jedním spojovacím vrtaným otvorem, probíhajícím v podstatě ve stejném směru jako průchozí vrtaný otvor, a přičemž těsnicí element má na prvním konci přivráceném k tělesu upravenu nejméně jednu první těsnicí plochu.

Dosavadní stav techniky

Různé montážní celky vstřikovacího systému paliva, jako vysokotlaké čerpadlo paliva, vysokotlaký zásobník paliva a vstřikovací trysky, jsou obvykle vzájemně spojeny hydraulickým vysokotlakým potrubím. Utěsnění těchto spojů je často prováděno s pomocí upínací matice, nasunuté přes hydraulické potrubí, která je našroubována na připojovací hrdlo, spojené s těsností proti úniku kapaliny s tělesem odpovídajícího montážního celku. Velký počet těchto připojovacích hrdel, která umožňují například přívod a odtok paliva, mají zejména vysokotlaké zásobníky paliva.

Známá jsou připojovací hrdla, která jsou na těleso přivařena. Nevýhodou známých svařovaných konstrukcí je, že svarový šev má dvě funkce. Zaprvé vytváří spojení mezi tělesem a připojovacím hrdlem, těsné vůči kapalinám, a za druhé přenáší síly, které působí mezi oběma komponenty. Především u moderních systémů vstřikování paliva vyplývají z vysokých stoupajících provozních tlaků vysoká stoupající tahová napětí ve svarovém švu.

Další nevýhodou známých svařovaných konstrukcí je, že při svařovacím procesu se mohou do vysokotlaké oblasti potrubí nebo tělesa dostat nečistoty nebo okuje, což může mít za následek poruchy funkce vstřikovacího systému paliva.

Hydraulické spojení vnitřku tělesa s připojovacím hrdlem je podle dosavadního stavu techniky provedeno vrtaným otvorem. Na přechodu tohoto otvoru do vnitřku tělesa se v důsledku tlaku kapaliny v tělese vyskytují vysoká mechanická napětí. Pro snížení těchto mechanických napětí je u tělesa podle vynálezu navrhováno místo jednoho velkého otvoru použít větší počet menších otvorů. Výhodou tohoto uspořádání je, že za předpokladu stejného hydraulického průměru jsou špičky napětí v tělese, vyvolané větším počtem menších otvorů, menší než u jediného vrtaného otvoru o větším průměru. Tím se zvyšuje tlaková odolnost a životnost vysokotlakého zásobníku paliva.

Podstata vynálezu

Úkolem vynálezu je vytvořit těleso, zejména vysokotlaký zásobník paliva pro vstřikovací systém paliva spalovacího motoru, provedené s připojovacím hrdlem, u něhož budou vysokotlaká oblast tělesa a připojovací hrdlo bezpečně utěsněné vůči okolí, a u něhož je vysokotlaká oblast spolehlivě chráněna proti částicím, které mohou vzniknout při spojování konstrukčních prvků.

Tento úkol splňuje těleso, zejména vysokotlaký zásobník paliva pro vstřikovací systém paliva spalovacího motoru, s připojovacím hrdlem spojeným s tělesem, přičemž připojovací hrdlo obsahuje průchozí vrtaný otvor probíhající ve směru podélné osy, přičemž v tomto průchozím vrta

-1 CZ 297012 B6 ném otvoru je upraven těsnicí element s nejméně jedním spojovacím vrtaným otvorem, probíhajícím v podstatě ve stejném směru jako průchozí vrtaný otvor, a přičemž těsnicí element má na prvním konci přivráceném k tělesu upravenu nejméně jednu první těsnicí plochu, podle vynálezu, jehož podstatou je, že první těsnicí plocha spolupůsobí s odpovídajícím způsobem tvarovanou protilehlou plochou tělesa, a že první těsnicí plocha obklopuje výstupní otvory vrtaných otvorů v základové ploše, nebo že výstupní otvory vrtaných otvorů leží uvnitř kruhové plochy, obklopené prvními těsnicími plochami.

U připojovacího hrdla podle vynálezu je v průchozím vrtaném otvoru upraven těsnicí element. Tímto prostorovým oddělením funkcí „upevnění“ a „utěsnění“ připojovacího hrdla mohou být jak těsnicí plochy, tak i spojení připojovacích hrdel a tělesa utvářeny optimálním způsobem.

Kromě toho brání oddělení těsnicích ploch a spojů tomu, aby se svářecí okuje nebo třísky, které se vyskytují při spojování, mohly dostat do vysokotlaké oblasti připojovacích hrdel, tělesa nebo vysokotlakého potrubí.

Protože plochy, svírané těsnicími plochami těsnicích elementů, jsou menší než průřezové plochy připojovacího hrdla, zmenšují se tahová napětí v oblasti přechodu mezi tělesem a připojovacím hrdlem, vyvolaná hydraulickými silami kapaliny nebo paliva v tělese. Tím se zvyšuje přípustný provozní tlak, respektive provozní bezpečnost.

Podle jednoho provedeni vynálezu je první těsnicí plocha provedena jako ostrá hrana, takže plošný přítlak a tím těsnost spojení je velmi vysoká. Kromě toho je možné těsnicí hranu a příslušnou rovnou protilehlou plochu cenově příznivě vyrobit.

Podle dalšího výhodného provedení vynálezu sestává první těsnicí plocha z alespoň dvou v podstatě vzájemně soustředně uspořádaných ostrých hran, takže kromě výše jmenovaných výhod je dosaženo dalšího zmenšení tahových napětí v oblasti přechodů mezi tělesem a připojovacím hrdlem.

U jiné varianty připojovacího hrdla má první těsnicí plocha tvar pláště komolého kužele, respektive plášťů dvou komolých kuželů, takže první těsnicí plochu je možné vyrobit odolnou proti mechanickým poškozením a navíc jednoduchým způsobem.

V dalším provedení vynálezu má první těsnicí plocha tvar kruhu, popřípadě má tato plocha tvar mezikruží, takže výroba a navazující vyměření připojovacího hrdla jsou zjednodušeny.

Podle dalšího výhodného provedení vynálezu je na druhém konci těsnicího elementu upravena nejméně jedna druhá těsnicí plocha, přičemž druhá těsnicí plocha spolupůsobí s těsnicí plochou vysokotlakého potrubí, takže je bezpečně utěsněn také přechod mezi připojovacím hrdlem a vysokotlakým potrubím.

U dalšího provedení vynálezu má těsnicí element alespoň dva spojovací vrtané otvory, které jsou alespoň v oblasti druhého konce těsnicího elementu hydraulicky spojeny, takže palivo, proudící z tělesa může být odváděno do vysokotlakého potrubí a naopak.

U dalšího provedení má spojovací vrtaný otvor nebo spojovací vrtané otvory na svých koncích vybrání pro zmenšení odporu při proudění.

Další varianta upravuje, že připojovací hrdlo má na svém druhém konci prostředky ke spojení vysokotlakého potrubí a připojovacího hrdla, zejména vnější závit nebo vnitřní závit, takže spojení je rozebíratelné.

-2 CZ 297012 B6

U jiného provedení je těsnicí element s připojovacím hrdlem sešroubován, takže je tím dáno funkční oddělení spoje připojovacího hrdla s tělesem na jedné straně a vysokotlakého potrubí na straně druhé.

U alternativního provedení vynálezu je protilehlou plochou tělesa vybrání s rovnou základovou plochou, takže toto vybrání může být ponecháno ploché a koncentrace napětí je malá.

Další varianta upravuje, že protilehlou plochou tělesa je kuželové vybrání nebo vybrání ve tvaru komolého kužele, takže dochází k samočinnému zesílení plošného přítlaku mezi první těsnicí plochou a protilehlou plochou.

U jednoho provedení vynálezu je protilehlou plochou tělesa v podstatě lichoběžníková kruhová drážka, takže provozní tlak působí jen na znovu zmenšenou plochu ve formě prstence a síla vyplývající z provozního tlaku a působící na spoj připojovacího hrdla a tělesa je tak dále redukována.

U jedné formy provedení podle vynálezu jsou připojovací hrdlo a těleso spojeny svařením. Toto těleso má přednosti známých svařovaných konstrukcí, jako například snadnou a cenově příznivou výrobu, bez jejich nevýhod.

U tělesa podle vynálezu odpadá - oproti dosavadnímu stavu techniky, u kterého přebírá svarový šev také funkci těsnění vůči okolí - koncentrace napětí, kterou způsobuje provozní tlak, když se palivo dostane až ke svarovému švu.

Plocha, ohraničená první těsnicí plochou, je tak menší než například plocha vymezená svarovým švem jiného spojení tělesa a připojovacího hrdla. To vede k tomu, že tlakové síly, vyplývající z provozního tlaku vstřikovacího systému paliva a působící na spojení připojovacího hrdla a tělesa, jsou menší. To je výhodné z dvojího hlediska. Protože plochy závisejí na průměru kvadraticky, redukují se tlakové síly neúměrně. Kromě toho také klesá amplituda zvyšování namáháni spoje připojovacího hrdla a tělesa, takže mez únavy spoje je dodatkově zvýšena. Dále může být vysokotlaký zásobník paliva přizpůsoben různým podmínkám použití při současné optimalizaci výrobních nákladů, čímž se může změnit počet a průměr vrtaných otvorů. Konečně je oddělením funkcí „upevnění“ a „utěsnění“ téměř vyloučeno poškození těsnicích ploch při spojování připojovacích hrdel a tělesa.

Tlakové síly, vyplývající z provozního tlaku vstřikovacího systému paliva a působící na spoj připojovacího hrdla a tělesa, jsou menší, protože činné hydraulické síly jsou redukovány.

Další výhody a výhodná provedení vynálezu j sou patrné z následujícího popisu, obrázků a z patentových nároků.

Přehled obrázků na výkresech

Příklady provedení předmětu vynálezu jsou znázorněny na obrázcích, na kterých obr. 1 znázorňuje první příklad provedení připojovacího hrdla a tělesa podle vynálezu v podélném řezu, obr. 2 druhý příklad provedení připojovacího hrdla a tělesa podle vynálezu, obr. 3 třetí příklad provedení připojovacího hrdla a tělesa podle vynálezu, obr. 4 čtvrtý příklad provedení připojovacího hrdla a tělesa podle vynálezu a obr. 5 pátý příklad provedení připojovacího hrdla podle vynálezu v podélném řezu.

-3 CZ 297012 B6

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1 je znázorněna první forma provedení připojovacího hrdla 1 podle vynálezu. Připojovací hrdlo 1 je svařeno se stěnou tělesa 2. Svarový šev 3 je obvodový a může být proveden různými svařovacími postupy. Úkolem připojovacího hrdla 1 je vytvořit hydraulické spojení mezi vnitřkem 4 tělesa 2 a vysokotlakým potrubím 5. Z tohoto důvodu má těleso 2 více vrtaných otvorů 6. Výhodou tohoto provedení je, že - za předpokladu stejných hydraulických průměrů špičky napětí v tělese 2, vyvolané větším počtem menších vrtaných otvorů, jsou menší než u jediného otvoru 6 o větším průměru. Tím se zvyšuje tlaková pevnost a životnost vysokotlakého zásobníku paliva. Kromě toho může být vysokotlaký zásobník paliva přizpůsoben různým podmínkám použití při současné optimalizaci výrobních nákladů tím, že počet a průměr spojovacích vrtaných otvorů se může měnit. V zásadě platí, že velký počet spojovacích vrtaných otvorů s menším průměrem vede k vysoké tlakové pevnosti vysokotlakého zásobníku paliva.

V průchozím vrtaném otvoru 7 připojovacího hrdla 1 je uspořádán těsnicí element 8, ve kterém je spojovací vrtaný otvor 9. Těsnicí element 8 má na svém prvním konci 10 ostrou hranu tvořící těsnicí plochu 11, která spolu se základovou plochou 12 vybrání 13 tělesa 2 zabraňuje tomu, aby neznázorněné palivo, které se pod vysokým tlakem nalézá ve vrtaných otvorech 6 a spojovacím vrtaném otvoru 9, unikalo do okolí.

Sešroubováním připojovacího hrdla 1_ a vysokotlakého potrubí 5 pomocí upínací matice 14 jsou jak těsnicí plocha 11 se základovou plochou 12, tak i vysokotlaké potrubí 5 s druhou těsnicí plochou 15 upnuty a utěsněny na druhém konci těsnicího elementu 8. Utěsnění těsnicího elementu 8 a základové plochy 12 i těsnicího elementu 8 a vysokotlakého potrubí 5 může být samozřejmě provedeno také jiným způsobem.

Tlakové síly paliva j sou úměrné ploše vymezené ostrou hranou tvořící těsnicí plochu 11. Protože tato těsnicí plocha lije menší než plocha obepínaná svarovým švem 3, dochází tak k výraznému zmenšení tahových napětí ve svarovém švu 3, které je vyvoláno tlakovými silami paliva, v porovnání se svařeným připojovacím hrdlem podle dosavadního stavu techniky. Nakonec vyplňuje palivo celou plochu ohraničenou svarovým švem 3, respektive celý příslušný dutý prostor. Dodatkově vyvolávají tlakové síly u přivařeného připojovacího hrdla podle dosavadního stavu techniky koncentrace napětí ve svarovém švu 3. To odpadá při použití připojovacího hrdla 1. podle vynálezu s těsnicím elementem 8.

Na obr. 2a a 2b je znázorněna druhá forma provedení připojovacího hrdla 1 podle vynálezu. Použité vztahové značky odpovídají značkám použitým na obr. 1. Vzhledem k souvislostem mezi oběma formami provedení jsou možné odkazy na výše uvedené formy.

Rozdíly mezi formami provedení podle obr. 1 a obr. 2a a 2b jsou zejména ve spojení připojovacího hrdla 1 a těsnicího elementu 8. Těsnicí element 8 je zašroubován vnitřním závitem 17 do průchozího vrtaného otvoru 7 připojovacího hrdla 1. Kromě toho má spojovací vrtaný otvor na jednom konci vybrání.

Obr. 2b znázorňuje řez rovinou vytvořenou ostrou hranou tvořící těsnicí plochu 11 a základovou plochou 12. V tomto zobrazení je patrné, že výstupní otvory 18 vrtaných otvorů 8 leží uvnitř plochy uzavřené těsnicí plochou 11.

Na obr. 3a a 3b je znázorněna třetí forma provedení připojovacího hrdla 1 podle vynálezu. Použité vztahové značky odpovídají značkám na obr. 1. Vzhledem k souvislostem mezi oběma formami provedení jsou možné odkazy na výše uvedené formy.

-4 CZ 297012 B6

Rozdíly mezi formami provedení na obr. 1 a 3a a 3b jsou zejména ve vytvoření těsněni mezi prvním koncem 10 těsnicího elementu 8 a vybráním 13 tělesa 2. Vybrání 13 je vytvořeno jako kruhová drážka s v podstatě lichoběžníkovým průřezem. Touto kruhovou drážkou s lichoběžníkovým průřezem vznikne první těsnicí plocha 21, která má tvar plášťů dvou komolých kuželů. Základ 19 vybrání 13 je proveden jako rádius, aby koncentrace napětí byla co nejmenší. Boky vybrání 13 tvoří protilehlé plochy 20 k těsnicím plochám 21 těsnicího elementu 8. Provedení, znázorněné na obr. 3, má úhel boků, neboli těchto protilehlých ploch 20, hodnotu 60°, mohou však být použity také jiné úhly boků.

Aby bylo možné palivo proudící vrtanými otvory 6 vést s co možná nejmenšími průtokovými ztrátami přes těsnicí element 8, je v tomto těsnicím elementu 8 upraven větší počet spojovacích vrtaných otvorů 9, které jsou v oblasti druhého konce těsnicího elementu 8 hydraulicky spojeny.

Obr. 3b znázorňuje půdorys vybrání 13 podle obr. 3a. V tomto znázornění je zřetelné, že kruhové plochy 22, uzavřené těsnicími plochami 21, jsou v porovnání s formami provedení na obr. 1 a 2 ještě zmenšeny a tím je také dosaženo dalšího zmenšení tahových napětí ve svarovém švu3.

Obr. 4a a 4b znázorňují čtvrtou formu provedení připojovacího hrdla 1 podle vynálezu. Použité vztahové značky odpovídají značkám na obr. 1. Vzhledem k souvislostem mezi oběma formami provedení jsou možné odkazy na výše uvedené formy.

Rozdíly mezi formami provedení na obr. 1 i na obr. 4a a 4b jsou zejména v provedení utěsnění mezi prvním koncem 10 těsnicího elementu 8 a vybráním 13 tělesa 2. První konec 10 těsnicího elementu 8 má dvě soustředně uspořádané ostré hrany tvořící těsnicí plochy 11, které se základovou plochou 12 vybrání 13 zabraňují unikání paliva do okolí.

Aby bylo palivo, protékající vrtanými otvory 6, vedeno těsnicím elementem 8 s co možná nejmenšími průtočnými ztrátami, je v těsnicím elementu 8 upraven větší počet spojovacích vrtaných otvorů 9.

Obr. 4b znázorňuje půdorys plochy podle obr. 4a, tvořené těsnicí plochou 11 ve formě ostré hrany a základovou plochou 12 vybrání 13. V tomto znázornění je patrné, že kruhová plocha 22 uzavřená těsnicími plochami lije proti formě provedení na obr. 1 a 2 znovu zmenšena a tím je dosaženo dalšího zmenšení tahových napětí ve svarovém švu3.

U páté formy provedení připojovacího hrdla 1 znázorněné na obr. 5, odpovídají použité vztahové značky značkám na obr. 1. Vzhledem k souvislostem mezi oběma formami provedení jsou mcžné odkazy na výše uvedené formy.

Rozdíly mezi dříve popsanými formami provedeni jsou zejména v provedení utěsnění mezi prvním koncem 10 těsnicího elementu 8 a vybráním 13 tělesa 2.

První konec 10 těsnicího elementu 8 je vytvořen ve tvaru pláště komolého kužele a spolupůsobí s vybráním 13, vytvořeným odpovídajícím způsobem tak, že je dosaženo utěsnění vrtaných otvorů 6 a spojovacích vrtaných otvorů 9 vůči okolí. Těsnicí element 8 je sešroubován s vnitřním závitem 17 připojovacího hrdla 1. Navzdory jednoduché konstrukci této formy provedení je dosaženo výrazného zmenšení tahových napětí ve svarovém švu3.

Všechny znaky, uvedené v popisu, následujících patentových nárocích a na obrázcích, mohou být podstatou vynálezu jak jednotlivě, tak i v libovolných vzájemných kombinacích

Claims (16)

1. Těleso (2), zejména vysokotlaký zásobník paliva pro vstřikovací systém paliva spalovacího motoru, s připojovacím hrdlem (1) spojeným s tělesem (2), přičemž připojovací hrdlo (1) obsahuje průchozí vrtaný otvor (7) probíhající ve směru podélné osy, přičemž v tomto průchozím vrtaném otvoru (7) je upraven těsnicí element (8) s nejméně jedním spojovacím vrtaným otvorem (9), probíhajícím v podstatě ve stejném směru jako průchozí vrtaný otvor (7), a přičemž těsnicí element (8) má na prvním konci (10) přivráceném k tělesu (2) upravenu nejméně jednu první těsnicí plochu (11,21), vyznačující se tím, že první těsnicí plocha (11,21) spolupůsobí s odpovídajícím způsobem tvarovanou protilehlou plochou (12, 20) tělesa (2), a že první těsnicí plocha (11, 21) obklopuje výstupní otvory (18) vrtaných otvorů (6) v základové ploše (12), nebo že výstupní otvory (18) vrtaných otvorů (6) leží uvnitř kruhové plochy (22), obklopené prvními těsnicími plochami (11,21).

2. Těleso (2) podle předcházejícího nároku, vyznačuj ící se tím , že první těsnicí plocha (11) je provedena jako ostrá hrana.

3. Těleso (2) podle nároku 1 nebo 2, v y z n a ě u j í c í se t í m , že první těsnicí plocha (11) sestává z alespoň dvou v podstatě soustředně vzájemně uspořádaných ostrých hran.

4. Těleso (2) podle jednoho z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že první těsnicí plocha (21) má tvar pláště komolého kužele.

5. Těleso (2) podle jednoho z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že první těsnicí plocha (21) má tvar plášťů dvou komolých kuželů.

6. Těleso (2) podle jednoho z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že první těsnicí plocha (11, 21) má tvar kruhu, popřípadě mají první těsnicí plochy (11,21) tvar mezikruží.

7. Těleso (2) podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že na druhém konci těsnicího elementu (8) je upravena nejméně jedna druhá těsnicí plocha (15), která spolupůsobí s těsnicí plochou vysokotlakého potrubí (5).

8. Těleso (2) podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že těsnicí element (8) má alespoň dva spojovací vrtané otvory (9), které jsou alespoň v oblasti druhého konce těsnicího elementu (8) hydraulicky spojeny.

9. Těleso (2) podle jednoho z předcházejících nároků, v y z n a ě u j í c í se tím, že spojovací vrtané otvory (9) mají na alespoň jednom svém konci vybrání.

10. Těleso (2) podle jednoho z předcházejících nároků, vy z n a ě uj í c í se tím, že připojovací hrdlo (1) má na svém druhém konci (16) prostředky ke spojení vysokotlakého potrubí (5) a připojovacího hrdla (1).

11. Těleso (2) podle nároku 10, vyznačující se tím, že prostředky ke spojení vysokotlakého potrubí (5) a připojovacího hrdla (1) jsou tvořeny vnějším závitem nebo vnitřním závitem.

12. Těleso (2) podle jednoho z předcházejících nároků, vy zn a ě uj í c í se t í m , že těsnicí element (8) je s připojovacím hrdlem (1) sešroubován.

-6CZ 297012 B6

13. Těleso (2) podle jednoho z předcházejících nároků, vy z n a č u j í c í se tím, že protilehlou plochou tělesa (2) je vybrání (13) s rovnou základovou plochou (12).

5

14. Těleso (2) podle jednoho z nároků 1 až 12, vyznačující se tím, že protilehlou plochou tělesa (2) je kuželové vybrání nebo vybrání ve tvaru komolého kužele.

15. Těleso (2) podle jednoho z nároků 1 až 12, vyznačující se tím, že protilehlou plochou tělesa (2) je v podstatě kruhová drážka mající v příčném řezu tvar lichoběžníku.

o

16. Těleso (2) podle jednoho z předcházejících nároků, vy z n a č uj í c í se tím, že připojovací hrdlo (1) je s tělesem (2) spojeno svařením.