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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Strategie
und eine Struktur zur Verbindung von Hochdruckströmungsmittelleitungen
und insbesondere auf Hochdruckbrennstoffverbindungen in einem Brennstoffsystem
für einen
Motor.
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Es
sind viele Strömungsmittelsysteme
vorhanden, die die Übertragung
von Hochdruckströmungsmittel
von einer Stelle zur nächsten
Stelle über Durchlasswege
erfordern, die Verbindungen und Strömungsmittelrichtungsänderungen
aufweisen. Beispielsweise wird im Fall von Common-Rail-Brennstoffsysstemen
für Motoren
Hochdruckbrennstoff, der von einer Hochdruck-Common-Rail (Common-Rail
= gemeinsame Druckleitung) an einer Stelle benachbart zum Motor
zu Brennstoffeinspritzvorrichtungen übertragen, die im Motor positioniert
sind. Wegen der Entflammbarkeit des Brennstoffes bei den hohen auftretenden
Drücken
erfordern einige Rechtssprechungen, dass die Hochdruckbrennstoffleitungen
in einem Niederdruckumschließungssystem
enthalten sind, so dass irgendeine Leckage sicher zum Tank zurückgeführt werden
kann, und nicht nahe zum Motor oder auf diesem versprüht wird.
Während
solche abgeschlossenen Hochdruckbrennstoffsysteme in der Technik
bekannt sind, ist es oft problematisch, ein solches System vorzusehen,
welches leicht in Stand zu halten ist und die Demontage von einer
minimalen Anzahl von Komponenten erfordert, die mit dem Motor assoziiert
sind.
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Beispielsweise
zeigt die technische Anleitung für
das Common-Rail-Brennstoffsystem
der Detroit Dieselserie 4000 die Anwendung einer in gewisser Weise
serpentinenförmigen
doppelwandigen Rohrleitungsstruktur und von assoziierten Verbindern,
die sich von der Common-Rail zu den einzelnen Brennstoffeinspritzvorrichtungen
erstrecken. Teilweise wegen der unregelmäßigen Form der Strömungsmittelleitung,
die sich zwischen der Common-Rail und den Brennstoffeinspritzvorrichtungen
erstreckt, muss das Det roit-Diesel-System relativ teure Komponenten
einsetzen, die ein Risiko für
eine falsche Verbindung bieten, was zu einer Leckage und zu anderen
unerwünschten
Versagensfällen
führen
können. Zusätzlich kann
eine Servicedienstleistung an dem Detroit-Diesel-System in gewisser
Weise problematisch sein, da ein Übermaß an Komponenten auseinandergebaut
werden muss, um vollständig
Zugriff auf die Hochdruckleitungen für Service und Instandhaltung
zu gewinnen. Eine übermäßige Demontage
und erneute Montage von verschiedenen mit dem Motor in Beziehung
stehenden Komponenten um an dem Brennstoffsystem des Motors einen
Service und/oder eine Inspektion auszuführen, kann die Kosten der Instandhaltung
des Motors nach oben treiben, während auch
das Risiko gesteigert wird, dass eine Demontage während des
Instandhaltungsverfahrens neue teure und zeitaufwendige Reparaturbemühungen mit sich
bringen könnte.
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Die
vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, eines oder mehrere der
oben dargelegten Probleme zu überwinden.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Gemäß einem
Aspekt weist ein Hochdruckströmungsmittelsystem
eine L-Bogen- bzw.
Krümmerkomponente
mit einer ersten Ventilfläche
auf, die in einem Winkel mit Bezug zu einer zweiten Ventilfläche orientiert
ist. Ein Hochdruckdurchlass ist in der Krümmerkomponente angeordnet und öffnet sich durch
die erste Ventilfläche
und öffnet
sich durch die zweite Ventilfläche.
Ein Niederdruckdurchlass erstreckt sich von der ersten Ventilfläche zur
zweiten Ventilfläche.
Die Knick- bzw. Krümmerkomponente weist
einen ersten Flansch mit mindestens einer Befestigungsmittellagerfläche auf,
die benachbart zur ersten Ventilfläche gelegen ist. die Krümmerkomponente
weist auch einen zweiten Flansch mit mindestens einer Befestigungsmittellagerfläche auf,
der benachbart zur zweiten Ventilfläche ist.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt weist ein Verfahren zur Montage eines Hochdruckbrennstoffsystems
für einen
Motor einen Schritt der Positionierung eines ersten Rohrs in einem
Motorkopf und eines zweiten Rohrs benachbart zu einer Common-Rail bzw.
zu einer gemeinsamen Druckleitung auf. Das erste Rohr wird zwischen
einer Krümmerkomponente und
einer Brennstoffeinspritzvorrichtung zusammengedrückt, und
das zweite Rohr wird zwischen der Common-Rail und der Krümmerkomponente
zusammengedrückt.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine diagrammartige isometrische Ansicht eines Common-Rail-Brennstoffsystems
für einen
16-Zylinder-V-Motor gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung;
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2 ist
eine diagrammartige isometrische Draufsicht eines Teils eines Motors,
bei dem das Brennstoffsystem der 1 eingebaut
ist;
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3 ist
eine geschnittene diagrammartige Frontansicht von einem Ende des
Brennstoffsystems der 1;
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4 ist
eine geschnittene diagrammartige Frontansicht von einem gegenüberliegenden
Ende des Brennstoffsystems der 1;
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5 ist
eine geschnittene diagrammartige Frontansicht eines Mittelpunktes
in dem Brennstoffeinspritzsystem der 1;
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6 ist
eine teilweise geschnittene diagrammartige Seitenansicht einer Strömungsmittelverbindung
zwischen Rail und Einspritzvorrichtung für das Brennstoffsystem der 1;
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7 ist
eine diagrammartige Frontteilansicht einer Verbindung von Rail und
Einspritzvorrichtung von dem Brennstoffsystem der 1,
die auch ein Merkmal gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung aufweist; und
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8 ist
ein diagrammartiger teilweise demontierter Teil des Brennstoffsystems
der 1 nach dem Einbau in den Motor der 2.
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Detaillierte Beschreibung
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Anfänglich mit
Bezug auf die 1 und 2 weist
ein Motor 10 einen Block 12, und in dem veranschaulichten
Beispiel einen getrennten Kopf 14 für jeden Zylinder 20 auf.
In dem veranschaulichten Beispiel ist der Motor 10 ein
kompressionsgezündeter
V-Motor mit 16 Zylindern, der bei verschiedenen Anwendungen verwendet
wird, wie beispielsweise bei Schiffsantriebssystemen. Obwohl die
vorliegende Erfindung im Zusammenhang mit einem Common-Rail-Brennstoffsystem
(Brennstoffsystem mit gemeinsamer Druckleitung) für einen
direkt einspritzenden druckgezündeten
Motor veranschaulicht ist, wird der Fachmann erkennen, dass die
vorliegende Erfindung bei anderen Motorbrennstoffsystemen Anwendung
finden könnte,
die funkengezündete
Motoren, Rohrleitungen, die mit hydraulisch betätigten Brennstoffeinspritzsystemen
assoziiert sind, und möglicherweise
Hochdruckleitungen aufweisen könnten,
die mit einem Pumpen-Leitungs-Brennstoffsystem asso iiert sind,
wobei sie jedoch nicht darauf eingeschränkt sind. Der Motor 10 weist
ein Common-Rail-Brennstoffsystem 16 und ein Gasaustauschsystem 18 auf,
welches an der Außenseite
des Motors 10 angebracht ist. In dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel
ist es der Einlassteil des Gasaustauschsystems, der außerhalb
des Motors benachbart zu dem Brennstoffsystem 16 montiert
ist. Trotzdem wird der Fachmann erkennen, dass das Einlass- und/oder
Auslasssystem für
den Motor in enger Nähe
an dem Common-Rail-Brennstoffsystem 16 bei anderen Motoren
gelegen sein könnte,
ohne vom beabsichtigten Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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Das
Brennstoffsystem 16 weist ein Paar von Common-Rails 22 und 24 auf,
die jeweils an den linken und rechten Seiten des Motors 10 montiert
sind. Jede der Common-Rails 22 und 24 weist ein
paar von im Wesentlichen identischen Rail- bzw. Druckleitungssegmenten 26 auf,
die durch eine modulare Verbindung 28 verbunden sind. Der
Fachmann wird erkennen, dass die modularen Komponenten des Brennstoffsystems 16 gestatten,
dass sie in einer unterschiedlichen Anzahl und in einem anderen
Muster für
einen (nicht gezeigten) Motor mit einer anderen Anzahl von Zylindern
montiert sind. Dieser Aspekt des Brennstoffsystems 16 gestattet,
dass verschiedene Komponen ten in unterschiedlicher Anzahl und Anordnung
für eine
Vielzahl von unterschiedlichen Motoren in einer Baureihe von Motoren
verwendet werden. Anders gesagt könnten die Rail-Segmente 26 den
Kern eines Brennstoffsystems für
einen (nicht gezeigten) 8-Zylinder-Motor bilden.
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Die
Common-Rails 22 und 24 werden mit Hochdruckbrennstoff
von einer (nicht gezeigten) Pumpe in herkömmlicher Weise beliefert. Anders
gesagt liefert bzw. liefern eine oder mehrere Hochdruckpumpen Hochdruckbrennstoff
zu der Common-Rail 22 über
eine Hochdruckversorgungsleitung 36. Ein Teil dieses Brennstoffes
wird zu der anderen Common-Rail 24 über eine Rail-Verbindungsleitung 34 übermittelt.
Zusätzlich
mit Bezug auf die 3 bis 5 ist jedes
Ende der jeweiligen Common-Rail 22 und 24 mit
einer ersten Endkappe 30 an einem Ende und einer zweiten
Rail-Endkappe 32 an ihrem gegenüberliegenden Ende abgedeckt.
Jede der ersten und zweiten Endkappen 30 und 32 weist
einen Ablaufanschluss 35 auf, der strömungsmittelmäßig mit
einem Niederdruckumschließungsreservoir
oder mit dem Niederdrucktank über
(nicht gezeigte) Niederdruckschwerkraftflussleitungen verbunden
ist. Ein Stöpsel 63,
der in den ersten Rail-Endkappen 30 enthalten ist, schließt und versiegelt
ein Ende einer internen Hochdruck-Rail zum Segment 60 ab,
wie in 4 gezeigt. O-Ringe 37 dichten die Niederdruckumschließungsverbindung
gegenüber
der Atmosphäre
ab, die die Hochdruck-Rail-Segmente 60 umgibt. Befestigungsmittellager
an der Rail-Endkappe 30,
die in ein Ende des Rail-Rohrsegmentes 60 geschraubt sind,
halten den Stöpsel 63 aufgesetzt
an einem konischen Ventilsitz 41 an dem Ende des Segmentes 60.
Zweite Rail-Endkappen 32 auf der anderen Seite weisen einen
Hochdruckeinlass 62 auf, der strömungsmittelmäßig mit
jeweiligen Hochdruckleitungen 34 und 36 verbunden
ist. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist der Niederdruckablaufanschluss 35 an jedem Ende von
jeder der Common-Rails 22 und 24 gelegen, so dass
irgend ein herausgeleckter Brennstoff seinen Weg zu den Abläufen finden
wird, und zwar ungeachtet dessen, ob der Motor horizontal oder in
einem gewissen Winkel orientiert ist. Ein paar von Rail-Rohrsegmenten 60 ist verbunden,
wie in 5 gezeigt, und zwar mit einer modularen Verbindung 28,
die ein internes Rail- Rohr 67 aufweist,
welches kugelförmige
Endflächen
aufweist, die in jeweiligem konischen Sitzen in zwei benachbarten
Rail-Segmenten 60 sitzen, wie in 5 gezeigt.
Das Rail-Rohr 67 wird von einem äußeren Gehäuse umgeben, welches in entgegengesetzten Richtungen
an Rail-Segmenten 60 mit Befestigungsmitteln 65 angebracht
ist, so dass die kugelförmigen Enden
des Rail-Rohrs 67 in den konischen Sitzen der Rail-Segmente 60 sitzen,
um eine strömungsmitteldichte
Dichtung zu ergeben. Der Raum zwischen dem äußeren Gehäuse und dem inneren Rail-Rohr 67 wirkt
als ein Niederdrucklleckdurchlass 66, um strömungsmittelmäßig das
Niederdruckumschließungsvolumen
zu verbinden, welches die benachbarten Rail-Segmente 60 umgibt.
Ein paar von O-Ringen 37 an gegenüberliegenden Enden der Modulverbindung 28 verdichtet
den Niederdruckumschließungsaspekt
des Brennstoffsystems gegenüber
der Atmosphäre
ab.
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Jedes
der Rail-Rohrsegmente 60 weist eine Vielzahl von Seitenanschlüssen auf,
die jeweils einen konischen Sitz 67 aufweisen. Es gibt
dabei einen Seitenanschluss für
jede der Brennstoffeinspritzvorrichtungen 17. Eine getrennte
Niederdruckeinspritzvorrichtungsrückleitung 39 ist strömungsmittelmäßig an einem
(nicht gezeigten) Ende mit dem (nicht gezeigten) Niederdruckrückleitungsanschluss
der einzelnen Brennstoffeinspritzvorrichtungen 17 verbunden,
und ist an seinem anderen (nicht gezeigten) Ende mit einem Verbindungsblock
verbunden, der schließlich
zu dem (nicht gezeigten) Niederdrucktank führt. Der Fachmann wird erkennen,
dass viele Brennstoffeinspritzvorrichtungen 17 einen gewissen
Teil von Hochdruckbrennstoff verbrauchen, um eine Steuerfunktion
auszuführen,
wie beispielsweise die direkte Steuerung eines Düsenventils.
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Dieser
zurückgeleitete
Niederdruckbrennstoff ist vorzugsweise in einem Niederdruckrückleitungssystem 37 (und
andere Teile sind nicht gezeigt), welches von dem Niederdruckleckumschließungssystem
getrennt ist, welches die Hochdruckdurchlässe 60, 45, 76, 88 umgibt,
die mit dem Brennstoffsystem assoziiert sind. In dem veranschaulichten
Ausführungsbeispiel
ist ein Teil der Niederdruckrückleitung 39 innerhalb
des Kopfes 14 gelegen, der einen Niederdruckanschluss an
der Brennstoffeinspritzvorrichtung 17 umgibt. Somit ist
der äußere Teil
der Niederdruckrückleitung 39 an
einem Ende mit einem Anschluss 42 am Kopf 14 verbunden,
wie in 2 gezeigt, und ist an seinem anderen Ende mit
einer Niederdruckrückleitungs-Rail
(nicht gezeigt) verbunden, die benachbart, jedoch unter den jeweiligen
Common-Rails 22 und 24 gelegen
ist, oder an irgendeiner geeigneten Stelle mit Bezug auf den Motor 10.
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Insbesondere
mit Bezug auf 3 weist die Hochdruckströmungsmittelleitung,
die sich zwischen jeder Brennstoffeinspritzvorrichtung 17 und
ihrem jeweiligen Rail-Segment 60 erstreckt, einer Flussbegrenzung 55,
ein kurzes Rohr 83, eine Krümmerkomponente 70 und
ein Kielrohr 86 auf. Die Flussbegrenzung 55 weist
eine interne Struktur auf, die in der Technik wohl bekannt ist,
die an einem Ende von einer kugelförmigen Ventilfläche 56 getrennt
ist, und an ihrem anderen Ende durch einen konischen Sitz 57. Das
kurze Rohr 83 weist im Wesentlichen identische kugelförmige Ventilflächen 84 an
seinen gegenüberliegenden
Enden auf. Die Krümmerkomponente 70 weist
einen internen Hochdruckdurchlass 76 auf, der sich an einem
Ende durch einen ersten konischen Sitz 77 öffnet, und
der sich an seinem anderen Ende durch einen zweiten konischen Sitz 79 öffnet, wie
in 6 gezeigt. Somit weist jede Verbindungsschnittstelle
eine kugelförmige
Ventilfläche
auf, die an einem konischen Sitz anliegt und darin sitzt. Der Fachmann
wird erkennen, dass, welche Komponente auch immer die kugelförmige Ventilfläche aufweist, und
welche Komponente den konischen Sitz aufweist, von der Struktur
in dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel
abweichen kann. Wenn die Verbindungen ordnungsgemäß montiert
sind, wird jedes Paar eines konischen Sitzes und einer kugelförmigen Ventilfläche zusammengedrückt, um
eine Strömungsmitteldichteabdichtung
an dieser Hochdruckverbindung zu bilden.
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Alle
Hochdruckströmungsmittelverbindungen
(beispielsweise 87–79, 84–77, 84–57, 56–64)
in dem Brennstoffsystem 16 werden durch einen Niederdruckleckrückleitungspfad
umschlossen, der sich in einen oder mehrere der Leck anschlüsse 35 leert, wie
in den 3 und 4 gezeigt. Jedes der Rail-Rohrsegmente 60 wird
von einer Vielzahl von Flussbegrenzungsgehäusen 50 umschlossen,
die jeweils durch einen dünnwandigen
Zylinder 68 getrennt sind. Das Niederdruckvolumen 49 zwischen der
Außenfläche des
Rail-Rohrsegmentes 60 und der
Innenfläche
des Flussbegrenzungsgehäuses 50 und
der dünnwandige
Zylinder 68 bilden Teile des Niederdruckumschließungspfades,
der strömungsmittelmäßig mit
Ablaufanschlüssen 35 über Leckverbindungsdurchlässe 69 verbunden
ist. Das Niederdruckvolumen wird mit Bezug zur Endkappe 32 durch einen
O-Ring 37 abgedichtet, und wird bezüglich des Flussbegrenzungsgehäuses 50 über O-Ringe 53 und 54 abgedichtet,
wie in 3 gezeigt. Jedes Flussbegrenzungsgehäuse 50 ist
im Wesentlichen identisch und weist einen Flansch 51 auf,
durch den Befestigungsmittel 52 das Flussbegrenzungsgehäuse 50 an dem
Motorblock 12 anbringen. Das obere Ende von jedem Flussbegrenzungsgehäuse 50 weist
einen Flansch mit Gewindebohrungen auf, die Befestigungsmittel 72 aufnehmen,
die durch einen Flansch 73 in der Krümmerkomponente 70 laufen
und an den Befestigungsflächen 74 anliegen.
Anders gesagt, wenn die Befestigungsmittel 72 in das Flussbegrenzungsgehäuse 50 geschraubt
werden, werden das kurze Rohr 83 und die Flussbegrenzung 55 zwischen dem
konischen Sitz 64 und dem Rail-Segment 60 und
dem konischen Sitz 77 an der Krümmerkomponente zusammengedrückt. Somit
sind die auf die Befestigungsmittel 72 aufgebrachten Drehmomente
direkt in Beziehung zu der Sitzkraft des kurzen Rohrs 83 und
Flussbegrenzung 55 an ihren jeweiligen konischen Sitzen 77 und 64.
Zusätzlich
wirkt diese Druckkraft auf die Mittellinie dieser Komponenten (83, 55, 70),
was somit gestattet, dass die Flussrichtungsänderung innerhalb der Krümmerkomponente 70 auftritt und
nicht in einem etwas unregelmäßig geformten Rohr,
wie beim Stand der Technik.
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In
dem Fall, dass sich ein Leck an der Schnittstelle zwischen einem
der konischen Sitze (beispielsweise 79, 77, 57, 45)
und den kugelförmigen
Ventilflächen
(beispielsweise 87, 84, 56) entwickeln
sollte, wird dieses Leck innerhalb des Niederdrucksystems 20 umschlossen,
welches an einem Ende mit einem O-Ring 96 abgedichtet ist,
der an einer Dichtungsfläche 78 der Krümmerkomponente 70 anliegt.
Das Niederdrucksegment, welches mit dem Krümmer 70 assoziiert
ist, erstreckt sich zwischen den Ventilflächen 77 und 79 direkt
benachbart zur Hochdruckdichtung. Der Fachmann wird erkennen, dass
die Dichtungsfläche 78 den
konischen Sitz 77 umgibt. Der O-Ring 96 wird von
einem Trägerdichtungsring 94 getragen,
der einen O-Ring 95 aufweist, der an einer inneren ringförmigen Fläche der
Flussbegrenzung 50 anliegt. Wenn somit irgendwo ein Leck
um den konischen Sitz 77 herum auftreten sollte, wird dieser
Brennstoff nach unten entlang der Außenfläche des kurzen Rohrs 83 fließen, und
zwar durch den Trägerring 94 und
entlang eines Niederdruckdurchlasses 44 zwischen der Außenfläche der Flussbegrenzung 55 und
dem Gehäuse 50,
dann herunter in das Niederdruckvolumen 49 zwischen der Außenfläche des
Rail-Segmentes 50 und dem dünnwandigen Zylinder 68,
schließlich
in den Ablaufanschluss 35. Der Dichtungsträgerring 94 wird
nach oben zu der ringförmigen
Stirnseitendichtung 78 durch eine Feder 82 gedrückt, die
vorzugsweise aus einer oder mehreren Belleville bzw. Tellerfederscheiben
besteht. Der Dichtungsträgerring 94 wird
vorzugsweise innerhalb eines Flussbegrenzungsgehäuses 50 über eine
Halteplatte 58 gehalten, die am Platz gegen die obere Kante
des Gehäuses 50 über Befestigungsmittel 59 gehalten
wird. Wiederum weist das kurze Rohr 83 vorzugsweise eine
ringförmige Kante 85 mit
einem größeren Durchmesser
auf als den Innendurchmesser des Loches durch den Dichtungsträgerring 94,
so dass eine Unteranordnung aus dem Gehäuse 50, der Flussbegrenzung 55,
dem kurzen Rohr 83, der Feger 82 und dem Trägerring 94 insgesamt
als eine Unteranordnung zusammengehalten werden kann, und zwar ohne
das Risiko, dass die kleineren Komponenten (d. h. das Rohr 83)
während
der Instandhaltung oder Montage herausfallen werden. Wenn und falls
die Krümmerkomponente 70 von
dem Gehäuse 50 gelöst wird,
werden somit die kleineren Komponenten, die innerhalb des Gehäuses 50 gehalten
werden, an der Position gehalten, ohne die Möglichkeit zu haben, sich zu
lösen oder
möglicherweise
falsch ausgerichtet zu werden.
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Der
Fachmann wird erkennen, dass der konische Sitz 77 in einem
Winkel orientiert ist, der größer als
Null ist, jedoch geringer als 180 Grad mit Bezug zum konischen Sitz 79.
In dem bevorzugten veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist dieser Winkel ungefähr 90 Grad,
um eine Richtungsänderung
des Strömungsmittelflusses
von 90 Grad in dem Hochdruckdurchlass 76 zu erleichtern.
Um eine ringförmige
Dichtungsfläche 80 herum,
die den konischen Sitz 79 umringt, ist ein zweiter Dichtungsträgerring 90,
der eine O-Ringdichtung 92 aufweist,
die an der Dichtungsfläche 80 anliegt.
Der Dichtungsträgerring 90 weist
auch einen zweiten O-Ring 91 auf, der an einer ringförmigen Dichtungsstirnseite
am Kopf 14 abdichtet, der das Kielrohr 86 umgibt.
Der O-Ring 91 wird in Kontakt mit dem Kopf 14 über eine
Feder 93 gedrückt,
die vorzugsweise aus einer oder mehreren Belleville- bzw. Tellerfederscheiben
besteht.
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Das
Kielrohr 86 weist im Wesentlichen identische kugelförmige Ventilflächen 87 an
seinen gegenüberliegenden
Enden auf, die zwischen dem konischen Sitz 79 an der Krümmerkomponente 70 und einem ähnlichen
(nicht gezeigten) konischen Sitz an dem Hochdruckeinlass der Brennstoffeinspritzvorrichtung 17 zusammengedrückt werden.
Irgendeine Leckage, die an irgendeiner Hochdruckverbindung auftreten
könnte,
ist in dem Kopf 14 enthalten und ist abgedichtet, um eine
Leckage zur anderen Oberfläche
des Motors durch die O-Ringe 91 und 92 zu verhindern.
Wenn eine Leckage auftreten sollte, kann diese Leckage zurück in das
Flussbegrenzungsgehäuse 50 geleitet
werden, und dann in die Ablaufanschlüsse 35 (3 und 4) über einen
Niederdruckdurchlass 81, der von der Krümmerkomponente 70 definiert
wird oder darin angeordnet ist. Somit ist der einzige Teil der Hochdruckversorgung
für die einzelnen
Brennstoffeinspritzvorrichtungen 17, der nicht vollständig von
einem Niederdruckvolumen umschlossen ist, der Hochdruckdurchlass 76 durch
die Krümmerkomponente 70.
Da eine Leckage fast immer an einer Strömungsmittelverbindung auftritt,
die von einem Niederdruckumschließungsvolumen 49 umschlossen
sind, wird jedoch das Umschließen
des Niederdruckdurchlasses 81 durch die Krümmerkomponente 70 bevorzugt.
Trotzdem zeigt 7 eine alternative Version,
bei der ein Klemmhüllengehäuse 101 die
Krümmerkomponente 70 umschließt, und wobei
der Niederdruckdurchlass 181 von dem Bereich um das Kielrohr 86 durch
eine Innen fläche
der Klemmhülle 101 und
die Außenseite
der Krümmerkomponente 70 definiert
wird. Eine solche alternative Anwendung der Klemmhüllenumschließung 101 kann
in jenen Fällen
wünschenswert
sein, wo eine Festlegung der Rechtssprechung eine doppelwandige
Ausführung
von allen Hochdruckräumen
in dem Brennstoffsystem erfordert und nicht von allen Hochdruckverbindungen,
wie im veranschaulichten Ausführungsbeispiel.
Eine solche Alternative könnte
die mögliche
Eliminierung der O-Ringträger 94 und 90 anstelle
der Dichtungen zwischen der Klemmhülle 101 und der Außenfläche des
Kopfes 14 und dem Flussbegrenzungsgehäuse 50 erleichtern.
Auf jeden Fall wird, wenn die Befestigungsmittel 71 (wie
sie am besten in 2 gezeigt sind) in den Kopf 14 geschraubt
werden, das Kielrohr 86 zwischen dem konischen Sitz 79 an
der Krümmerkomponente 70 und einem
anderen (nicht gezeigten) konischen Sitz an der Brennstoffeinspritzvorrichtung 17 zusammengedrückt.
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Industrielle
Anwendbarkeit
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Die
oben beschriebene Hochdruckverbindungsumschließungsstrategie zwischen den
jeweiligen Common-Rails 22, 24 und den einzelnen
Brennstoffeinspritzvorrichtungen 17 könnte mögliche Anwendung außerhalb
von Common-Rail-Brennstoffsystemen 16 finden. Tatsächlich könnte die
vorliegende Erfindung mögliche
Anwendung bei irgend einem abgeschlossenen Hochdruckströmungsmittelsystem
finden, wo eine Notwendigkeit besteht, die Strömungsmittelflussrichtung zu
verändern,
und dies in einer Weise auszuführen,
die alle Komponenten leicht zugänglich
macht, während
man eine robuste Hochdruckverbindung beibehält. Die vorliegende Erfindung
ist auch insbesondere anwendbar in jenen Fällen, wie beispielsweise bei
einem Common-Rail-Brennstoffsystem 16, wo man erwarten könnte, dass
es eine Bewegung zwischen den jeweiligen Komponenten gibt, die die
Hochdruckverbindungen bilden (beispielsweise 87–79, 84–77, 84–57, 56–64).
Die kugelförmigen/konischen
Sitze gestatten entspanntere Toleranzen, wenn man die Leitungen während der
Montage ausrichtet, um irgendeine Aufaddierung von Toleranzen aufzunehmen.
Anders gesagt, ist es dieser Aspekt der Offenba rung, der eine wesentliche
Lockerung der geometrischen Toleranzen gestattet, wenn man Befestigungsmittelbohrungen
usw. mit Bezug auf die Common-Rails 22, 24, auf den
Motorkopf 14, auf die Brennstoffeinspritzvorrichtungen 17 usw.
einrichtet bzw. ausführt.
Der Fachmann wird erkennen, dass, welche der zwei sich berührenden
Komponenten die kugelförmige
Ventilfläche
aufweist, und welche einen konischen Ventilsitz aufweist, mit Bezug
auf die vorliegende Erfindung im Allgemeinen eine Frage der leichten
Herstellung und von anderen ähnlichen
Betrachtungspunkten ist, die in der Technik bekannt sind.
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Außerdem,
dass sie robust und weniger empfindlich auf geometrische Toleranzen
ist, sieht die vorliegende Offenbarung auch eine leicht Instand zu
haltende Struktur vor. Der Fachmann erkennt, dass seltene Auftretensfälle von
Leckage nahe zu unvermeidbar sind, und daher die Notwendigkeit,
auf die verschiedenen Komponenten (beispielsweise 55, 83, 56)
zuzugreifen, die das Hochdruckbrennstoffsystem 16 bilden,
ein Muss ist. Da diese Tatsache gegeben ist, erreicht die vorliegende
Struktur eine Zugänglichkeit,
ohne eine Demontage der anderen Motorkomponenten zu erfordern, um
Zugang zu den Komponenten des Hochdruckbrennstoffsystems 16 zu
gewinnen, die sich zwischen der Common-Rail 22, 24 und
den einzelnen Brennstoffeinspritzvorrichtungen 17 erstreckt.
Insbesondere gibt es oft Teile eines Motorgasaustauschsystems 18 in
der Nachbarschaft der Komponenten des Common-Rail-Brennstoffsystems 16.
In dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel
ist es der Einlassteil des Gasaustauschsystems 18, welches
möglicherweise
einen leichten Zugriff auf die Hochdruckverbindungskomponenten (beispielsweise 55, 83, 86)
behindern könnte.
Die Krümmerkomponente 70 der
vorliegenden Offenbarung ist im Allgemeinen die letzte Komponente
des Brennstoffsystems 16, die anzubringen ist, oder die
erste, die zu entfernen ist, wenn man Zugang zu den Hochdruckkomponenten
(beispielsweise 55, 83, 86) gewinnt.
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Mit
Bezug auf die 1 und 2 kann die Krümmerkomponente 70 durch
das Lösen
der Befestigungsmittel 71 und 72 entfernt werden.
Die konischen Sitze der Krümmerkomponente 70 können bezüglich der
Abnutzung untersucht werden und ersetzt werden, falls nötig. 8 zeigt,
dass die spezielle Struktur der vorliegenden Offenbarung gestattet, dass
das Kielrohr 86 von dem Niederdruckdurchlass 15 im
Motorkopf 14 nach der Entfernung der Krümmerkomponente 70 entfernt
wird, ohne irgendeinen Aspekt bzw. einen Teil des Einlassteils des
Gasaustauschsystems 18 zu bewegen oder in anderer Weise
zu demontieren. Die kugelförmigen
Ventilflächen 87 des
Kielrohrs 86 können
bezüglich
der Abnutzung untersucht werden und ersetzt werden, falls nötig. Ebenfalls
sind die Komponenten (beispielsweise 83, 55) unter
den Krümmerkomponenten 70 nun
zugänglich.
Jedoch verhindern die Halteplatte 58 und die Befestigungsmittel 59,
dass das kurze Rohr 83, der Ringdichtungsträger 94 oder
die Flussbegrenzung 55 aus dem Flussbegrenzungsgehäuse 50 herausfallen. Falls
nötig können die
Befestigungsmittel 59 und die Halteplatte 58 entfernt
werden, was gestattet, dass das kurze Rohr 83 bezüglich der
Abnutzung untersucht wird und ersetzt wird, falls nötig, und
zwar zusammen mit den O-Ringen 95, 96, die mit
der Trägerringdichtung 94 assoziiert
sind. Zusätzlich
kann die gesamte Flussbegrenzung 55 aus dem Flussbegrenzungsgehäuse 50 herausgezogen
werden und untersucht werden und ersetzt werden, falls nötig. Genauso
kann die Trägerringdichtung 90,
die mit dem Motorkopf 14 assoziiert ist, leicht entfernt
werden, und irgendein nötiger
Ersatz der O-Ringe 91, 92 kann ausgeführt werden.
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Die
Hochdruckverbindungen (56–64, 57–84, 77–84)
werden dann in umgekehrter Reihenfolge wieder montiert, und zwar
durch Positionierung der Komponenten und Anbringung von Befestigungsmitteln 59,
wie in 8 gezeigt. Jedenfalls können die Tellerfederscheibe 93 und
der Trägerdichtungsring 90 auf
die Krümmerkomponente 70 geladen
werden, wie in 6 gezeigt. Das Kielrohr 86 wird
wieder in den Niederdruckdurchlass 15 und den Kopf 14 eingeführt, und
dann wird die Krümmerkomponente 70 lose
benachbart zum Überlaufrohr 86 und
dem kurzen Rohr 83 positioniert. Wenn die Befestigungsmittel 71 und 72 am
Kopf 14 bzw. dem Flussbegrenzungsgehäuse 50 festgezogen
werden, werden die jeweiligen Rohre 86 und 83 entlang
ihrer jeweiligen Achsen zusammengedrückt, um die kugelförmigen Ventilflächen 56, 84 an
Ihren jeweiligen konischen Sitzen 64, 57, 77 aufzusetzen
und die Hochdruckverbindung zu vollenden.
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Die
Abdichtung des Niederdruckumschließungsaspektes der vorliegenden
Offenbarung beruht nicht auf den Befestigungsmitteln 71 und 72,
sondern stattdessen auf einer vorbestimmten Federkraft, die von
den Tellerfederscheiben 82 und 93 geliefert wird (6),
um die jeweiligen O-Ringstirnseitendichtungen 96 und 91 mit
ihren gegenüberliegenden
Stirnseitendichtungsflächen 78 und 97 an
der Krümmerkomponente 70 bzw.
dem Kopf 14 in Eingriff zu bringen. Diese Montage des Systems 16 kann
begünstigt werden,
in dem man mindestens eines der Rohre 86 und 83 symmetrisch
mit identischen gegenüberliegenden
Enden macht, so dass es unwichtig ist, in welche Richtung das Rohr
in das System 16 eingeführt
wird. Jedoch weist das kurze Rohr 83 in dem veranschaulichten
Ausführungsbeispiel
eine ringförmige
Kante 85 auf, die verhindert, dass es aus der Unteranordnung
des Flussbegrenzungsgehäuses 50 entweicht,
ohne ein getrenntes Befestigungsmittel 59 zu entfernen.
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Der
Fachmann wird erkennen, dass die vorliegende Offenbarung eine Richtungsänderung
in einem Hochdruckströmungsmittelsystem 16 gestattet. Sie
setzt diese Richtungsänderung
ein, um einen relativ einfachen Zugang und eine einfache Instandhaltbarkeit
der inneren Komponenten vorzusehen. Zusätzlich trennt die vorliegende
Offenbarung die Hochdruckdichtung von der Dichtung, die mit dem Niederdruckumschließungssystem 21 assoziiert
ist. In anderen Worten, die Befestigungsmittel 71 und 72, die
mit der Krümmerkomponente
assoziiert sind, bringen nicht direkt einen Druck auf die Niederdruckdichtungen
(O-Ringe 91, 92, 95, 96) auf,
sondern wirken stattdessen in gewisser Weise als Anordnungsflächen, um
sicherzustellen, dass die Dichtungsringe 90 und 94 und
die Tellerfederscheiben 93, 82 gegen die entsprechenden
Oberflächen
drücken
können, um
das Niederdruckumschließungssystem 21 abzudichten.
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Obwohl
die vorliegende Offenbarung derart veranschaulicht worden ist, das
sie einen Niederdruckdurchlass 81 durch die Krümmerkomponente 70 aufweist,
um den Transport von irgend einem möglichen herausgeleckten Strömungsmittel
zu erleichtern, zieht die vorliegende Offenbarung auch eine mögliche Alternative
in Betracht. Anders gesagt, zeigt die vorliegende Offenbarung alle
Hochdruckverbindungen (beispielsweise 56–64, 57–84, 77–84) derart,
dass sie von dem Niederdruckumschließungssystem 21 umgeben
werden. Jedoch ist der Hochdruckdurchlass 76 durch die
Krümmerkomponente 70 nicht
doppelwandig. In jenen Fällen,
wo eine doppelte Wand, die die gesamte Hochdruckleitung umschließt, erforderlich
ist, könnte
eine Klemmhüllenumschließung 101 verwendet
werden, wie beispielsweise, die in 7 gezeigte.
In einem solchen Fall könnte
es möglich
sein, einige der in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel gezeigten O-Ringdichtungen
zu eliminieren oder diese in jenen Bereichen zwischen der Klemmhülle 101 und
der Außenfläche des
Flussbegrenzungsgehäuses 50 und/oder
dem Motorkopf 14 anzuordnen, um die Klemmhülle 101 um
die Krümmerkomponente 70 herum
abzudichten. In einem solchen Fall wäre der Niederdruckdurchlass 181,
der mit dem Bereich um das Kielrohr 86 und mit dem Bereich
um das kurze Rohr 83 herum in Verbindung steht, ein Durchlass
zwischen der Innenfläche der
Klemmhülle 101 und
der Außenfläche der
Krümmerkomponente 70 sein.
Eine weitere mögliche
Variation verwendet Befestigungsmittelbohrungen, die parallel zu
den jeweiligen Ventilflächen
an der Krümmerkomponente 70 sind.
Bei einer möglichen
Alternative kann es wünschenswert
sein, einige der Befestigungsmittel zu eliminieren. Statt dessen
sind ein oder mehrere Befestigungsmittel vorgesehen, die in einem
Winkel angeordnet sind, der zwischen dem kurzen Rohr 83 und
den langen Rohren 86 zeigt, um eine gleichzeitige Kompression
der kugelförmigen Ventilflächen (beispielsweise 84, 56, 87)
mit den konischen Ventilsitzen (beispielsweise 64, 57, 77, 79) zu
erreichen. Anders gesagt, Befestigungsbohrungen, die in dem Motorkopf
oder Motorblock in irgend einem Winkel relativ zu den Achsen der
Rohre 86 und 83 gelegen sind, könnten eine
gleichzeitige Kompression in beiden Richtungen gestatten.
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Es
sei bemerkt, dass die obige Beschreibung nur zu Veranschaulichungszwecken
vorgesehen ist und nicht den Umfang der vorliegenden Offenbarung einschränken soll.
Somit wird der Fachmann erkennen, dass andere Aspekte und Vorteile
aus einem Studium der Zeichnungen, der Offenbarung und der beigefügten Ansprüche erhalten
werden können.