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Stand der
Technik
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DE 199 48 341 A1 bezieht
sich ebenfalls auf einen Kraftstoffhochdruckspeicher, der insbesondere für ein Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem
einer Brennkraftmaschine eingesetzt wird. Der Kraftstoffhochdruckspeicher
umfasst einen rohrförmigen Grundkörper, der
mit mehreren Anschlussöffnungen ausgestattet
ist. Um das Druckniveau, mit dem der Kraftstoffhochdruckspeicher
beaufschlagt werden kann, zu steigern, sind mindestens zwei Anschlussöffnungen
in dem rohrförmigen
Grundkörper
diametral gegenüberliegend
angeordnet. Ferner befinden sich in der Wand des aus
DE 199 48 341 A1 bekannten
Kraftstoffhochdruckspeichers Bearbeitungsöffnungen, die jeweils durch
Verschlussstopfen verschlossen sind.
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DE 199 48 338 A1 hat
ein Verfahren zur Bearbeitung eines Kraftstoffhochdruckspeichers,
einen Kraftstoffhochdruckspeicher und einen Anschlussstutzen zur
Anwendung des Verfahrens zum Gegenstand. Der Kraftstoffhochdruckspeicher
umfasst einen Grundkörper,
der mit mehreren Anschlussöffnungen
ausgestattet ist. Der Bereich der Anschlussöffnungen des Grundkörpers des
Kraftstoffhochdruckspeichers, an dem Hochdruckleitungen für die einzelnen,
unter Systemdruck stehenden, mit Kraftstoff zu versorgenden Kraftstoffinjektoren
angeschlossen werden, weist in der Wand ausgebildete Durchgangsbohrungen
auf, die zwei Abschnitte mit unterschiedlich großen Innendurchmessern aufweisen. Zum
Anschluss der Hochdruckleitungen, die zu den einzelnen Kraftstoffinjektoren
verlaufen, werden in die Wand des Grundkörpers des Kraftstoffhochdruckspeichers
Fittings eingeschraubt, die ihrerseits ein Innengewinde zur Aufnahme
eines komplementär
ausgebildeten Anschlussendes einer zum Kraftstoffinjektor verlaufenden
Hochdruckleitung aufweisen.
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Die
aus dem Stand der Technik bekannten Kraftstoffhochdruckspeicher
sind überwiegend
als geschmiedete Bauteile ausgebildet und aus einem Stückgefertigt.
Die Schmiederohlinge werden in der Regel im Wege der Zerspanung
mit den Anschlussbohrungen versehen und mit den zum Anschluss der Hochdruckleitungen
erforderlichen Fittings ausgestattet. Kraft stoffhochdruckspeicher
werden darüber hinaus
auch als mehrteilige, geschweißte
Bauteile ausgebildet, die eine entsprechende Anzahl angeschweißter Einzelteile,
so wie zum Beispiel die bereits erwähnten Fittings und Laschen
umfassen, wobei ein derartiger, geschweißter Kraftstoffhochdruckspeicher
mittels der Laschen im Zylinderkopfbereich der Verbrennungskraftmaschine
befestigt wird.
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Sowohl
als Schmiedebauteile beschaffene Kraftstoffhochdruckspeicher als
auch aus mehreren Einzelbauteilen bestehende geschweißte Hochdruckspeicher
erfordern einen recht hohen Fertigungsaufwand.
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Offenbarung
der Erfindung
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Angesichts
der vorstehend skizzierten Lösungen
des Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
einen Hochdruckspeicher, insbesondere für Hochdruckspeicher-Einspritzsysteme
(Common-Rail) bereitzustellen, deren Fertigungs- und Montageaufwand
erheblich vereinfacht ist und bei dem die Abdichtung zwischen einer
jeweiligen zum Kraftstoffinjektor verlaufenden Hochdruckleitung
und der korrespondierenden Anschlussbohrung im Hochdruckspeicher
bereits bei der Montage erreicht werden kann.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe dadurch gelöst,
dass dem Umfang des Hochdruckspeicherkörpers im Bereich der Anschlussbohrungen
für die
zu den Kraftstoffinjektoren führenden
Hochdruckleitungen schalenförmige
Befestigungen zugeordnet sind, welche die Hochdruckleitungen in
einen angestauchten Bereich übergreifen
und in einen Anstellbereich der Umfangsfläche des Hochdruckspeicherkörpers drücken. Die
schalenförmige
Befestigung umfasst bevorzugt zwei an einem Ende ineinander einhängbare Halbschalen,
die an dem anderen Ende entweder mittels eines Spannelementes am
Umfang des Hochdruckspeicherkörpers
gegeneinander verspannt werden, oder über die Ausbildung eines Übergriffes
zwischen den offenen Enden der beiden Halbschalen unter Vorspannung
am Umfang des Hochdruckspeicherkörpers
befestigt werden. Die schalenförmige
Befestigung wirkt wie eine den Umfang des Hochdruckspeicherkörpers umschließende Rohrschelle,
die direkt auf die Mantelfläche
des Hochdruckspeicherkörpers
aufgebracht wird und die Dichtkraft zwischen der Anschlussbohrung
in der Wand des Hochdruckspeicherkörpers und der Anstauchung am
Ende der Hochdruckleitung erzeugt. Die erfindungsgemäß vorgeschlagene
Lösung
vermeidet den Einsatz heute eingesetzter Fittings, die im Allgemeinen
stoffschlüssig
mit der Umfangsfläche des
Hochdruckspeicherkörpers
verbunden werden. Bevorzugt werden die beiden Halbschalen der schalenförmigen Befestigung
als Blechformstücke
ausgeformt, was die Herstellkosten günstig beeinflusst.
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Der
Hochdruckspeicherkörper
umfasst ein einfaches Rohr, in welchem eine Anzahl von Anschlussbohrungen
eingebracht wird, wobei die Anzahl der in die Wand des Hochdruckspeicherkörpers eingebrachten
Anschlussbohrungen der Zahl der mit Kraftstoff zu versorgenden Kraftstoffinjektoren
der Verbrennungskraftmaschine entspricht. Im Bedarfsfall können an
das gezogene, einfach ausgebildete Rohr, welches den Hochdruckspeicherkörper im
Wesentlichen darstellt, Befestigungslaschen zur Fixierung des Hochdruckspeicherkörpers im
Zylinderkopfbereich der Verbrennungskraftmaschine angeschweißt werden.
Das Anschlagen, das Befestigung und das Abdichten zwischen den zu
den Kraftstoffinjektoren verlaufenden Hochdruckleitungen erfolgt
bei der Montage der schalenförmigen
Befestigung. Über die
erfindungsgemäß vorgeschlagene
Lösung
besteht die Möglichkeit,
die Hochdruckleitungen zu den einzelnen unter Systemdruck stehenden,
mit Kraftstoff zu versorgenden Kraftstoffinjektoren querkraftfrei
und abgedichtet am Hochdruckspeicherkörper anzuschließen.
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In
montagetechnisch besonders einfacher Weise werden die beiden Halbschalen
der schalenförmigen
Befestigung an einem Ende ineinander eingehängt. Es besteht die Möglichkeit,
die Halbschale der schalenförmigen
Befestigung, welche die Anstauchung am Ende der Hochdruckleitung
zum Kraftstoffinjektor verschließt, vorzumontieren und damit direkt
am Ende der an der Mantelfläche
des Hochdruckspeicherkörper
zu fixierenden Hochdruckleitung auszubilden. Bevorzugt wird diejenige
der Halbschalen, welche die Anstauchung am Ende der Hochdruckleitung
umschließt,
mittels einer Fixierung zur Mantelfläche des Hochdruckspeicherkörpers verdrehgesichert,
damit beim Fertigmontieren insbesondere beim Erzeugen der Klemmkraft
keine Querkraft auf die Hochdruckleitung zum Kraftstoffinjektor
wirkt. Neben einer Vormontage derjenigen der Halbschalen, welche
die Anstauchung der Hochdruckleitung übergreift, kann diese Halbschale
auch als separates Bauteil mit einem Einführschlitz versehen, bei der Montage
der Hochdruckleitung im Bereich der Anschlussbohrung am Hochdruckspeicherkörper als Einzelteil
montiert werden. Aus Festigkeitsgründen ist die an der Hochdruckleitung
vormontierte Halbschale die günstigere
Variante. In der Halbschale, welche die Anstauchung am Ende der
Hochdruckleitung übergreift,
wird bevorzugt eine Distanzscheibe oder ein Distanzring mit einem
kragenförmigen
Ansatz eingebaut. Mittels des Distanzringes oder der Distanzscheibe
mit kragenförmigem
Ansatz können Fertigungsungenauigkeiten
ausgeglichen werden sowie die auf die Abdichtung zwischen der Anstauchung
in korrespondierender Geometrie ausgebildeten Fläche an der Mantelfläche des
Hochdruckspeicherkörpers
wirkenden Kräfte
ausgeglichen und insbesondere gleichmäßig am Dichtumfang verteilt
werden.
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Die
Klemmkraft am offenen Ende zwischen den beiden Halbschalen zur Fixierung
der schalenförmigen
Befestigung einer Mantelfläche
des Hochdruckspeicherkörpers
kann ei nerseits durch eine Schraubverbindung erzeugt werden und
andererseits durch eine Deformation zwischen den offenen Enden der
beiden Halbschalen zur Sicherung der Dichtspannung herbeigeführt werden.
Wird als Spannelement im Rahmen einer Schraubverbindung eine Spannschraube
eingesetzt, so kann diese einerseits mit einer korrespondierenden
Mutter vorgespannt werden, andererseits kann zum Beispiel in der
unteren der beiden Halbschalen durch eine Materialumformung eine
Materialanhäufung
ausgebildet werden, in der ein Innengewinde erzeugt wird. Das schraubenförmige Spannelement
kann dann unter Verzicht auf eine separate Mutter mit der unteren
der beiden Halbschalen verschraubt werden. Des Weiteren kann an
der unteren der beiden Halbschalen auch ein Gewindekragen durch
Umformung erzeugt werden, in welche das schraubenförmig ausgebildete Spannelement
zur Erzeugung einer Klemmkraft eingeschraubt werden kann.
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Bei
Ausbildung einer Deformation der beiden offenen Enden der Halbschalen
der schalenförmigen Befestigung
an der Mantelfläche
des Hochdruckspeicherkörpers
wird diese Klemmkrafteinleitungsstelle bevorzugt so ausgebildet,
dass sich die beiden offenen Enden der Halbschalen an dieser Klemmkrafteinleitungsstelle übergreifen.
Dadurch ist das Spiel an der Einleitungsstelle der Klemmkraft in
die Befestigung, an der die beiden Halbschalen zuerst ineinander
eingehangen oder miteinander verhakt werden, aus der Verbindung
herausgedrückt,
so dass sich ein fester Sitz der schalenförmigen Befestigung an der Mantelfläche des
Hochdruckspeicherkörpers
ergibt.
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Um
auch bei der Montage der schalenförmigen Befestigung an der Mantelfläche des
Hochdruckspeicherkörpers
eine querkraftfreie Festigung der Hochdruckleitungen an der Mantelfläche des
Hochdruckspeichers zu gewährleisten,
wird bevorzugt eine Ausnehmung an der Mantelfläche des Hochdruckspeicherkörpers erzeugt.
Diese Ausnehmung wirkt mit einem entweder an der oberen Halbschale oder
an der unteren Halbschale ausgebildeten Vorsprung zusammen. Die
Kombination aus einem an einer der Halbschalen ausgebildeten Vorsprung
mit der Ausnehmung an der Mantelfläche des Hochdruckspeicherkörpers bewirkt
eine Verdrehfixierung der schalenförmigen Befestigung während der
Montage an der Mantelfläche
und des Hochdruckspeicherkörpers
und insbesondere beim Erzeugen der Vorspannung, sei es durch eine
Schraubverbindung, sei es durch eine Deformation der noch offen
stehenden Enden der beiden gegeneinander vorzuspannenden Halbschalen.
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Zeichnung
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Anhand
der Zeichnung wird die Erfindung nach stehend eingehender beschrieben.
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Es
zeigt:
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1 eine
Draufsicht auf eine erste Ausführungsvariante
einer schalenförmigen
Befestigung für eine
Hochdruckleitung an der Mantelfläche
eines Hochdruckspeicherkörpers,
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2 einen
Querschnitt durch die in 1 dargestellte Ausführungsvariante
einer schalenförmigen
Befestigung für
eine Hochdruckleitung an der Mantelfläche eines Hochdruckspeicherkörpers,
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3 eine
Unteransicht der in den 1 und 2 dargestellten
ersten Ausführungsvariante der
schalenförmigen
Befestigung einer Hochdruckleitung an der Mantelfläche eines
Hochdruckspeicherkörpers,
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4 einen
Schnitt durch eine weitere Ausführungsvariante
einer schalenförmigen
Befestigung einer Hochdruckleitung an der Mantelfläche eines Hochdruckspeicherkörpers,
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5 eine
Unteransicht der in 4 dargestellten zweiten Ausführungsvariante
der schalenförmigen
Befestigung einer Hochdruckleitung,
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5.1 eine Seitenansicht der in 5 dargestellten
zweiten Ausführungsvariante
der schalenförmigen
Befestigung,
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6 eine
Ansicht der zweiten Ausführungsvariante
der schalenförmigen
Befestigung von der Oberseite,
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7 eine
weitere, dritte Ausführungsvariante
einer schalenförmigen
Befestigung einer Hochdruckleitung an der Mantelfläche eines
Hochdruckspeicherkörpers
mit einer durch Deformation der offenen Halbschalenenden erzeugten
Klemmkrafteinleitungsstelle,
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8 eine
fertig ausgebildete Klemmkraft-Einleitungsstelle gemäß der in 7 dargestellten
dritten Ausführungsvariante
der schalenförmigen Befestigung,
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9 eine
Draufsicht auf die in 7 dargestellte weitere dritte
Ausführungsvariante
der schalenförmigen
Befestigung,
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10 eine
weitere, vierte Ausführungsvariante
der schalenförmigen
Befestigung zwischen einer Hochdruckleitung und der Mantelfläche eines Hochdruckspeicherkörpers und
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11 eine
Seitenansicht der in 10 dargestellten weiteren, vierten
Ausführungsvariante
der schalenförmigen
Befestigung zwischen der Hochdruckleitung und dem rohrförmig ausgeführten Hochdruckspeicherkörper,
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12 eine
Draufsicht auf die in 10 dargestellte vierte Ausführungsvariante
der schalenförmigen
Befestigung,
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13 eine
weitere Ausführungsvariante der
schalenförmigen
Befestigung in Schnittdarstellung,
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13.1 eine Seitenansicht der in 13 dargestellten
Ausführungsvariante
mit oberhalb der Symmetrieachse angeordnetem Übergriff,
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13.2 eine Draufsicht auf die in 13 dargestellte
Ausführungsvariante
und
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14.2 und 14.2 eine
weitere Ausführungsvariante
mit axial zueinander verschieb- und verrastbaren Schalen einer schalfenförmigen Befestigung.
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Ausführungsvarianten
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Darstellung
gemäß 1 ist
eine erste Ausführungsvariante
einer schalenförmigen
Befestigung einer Hochdruckleitung an der Mantelfläche eines Hochdruckspeicherkörpers von
oben zu entnehmen.
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Nachfolgend
wird eine schalenförmige
Befestigung 20 beschrieben, die eine Oberschale 22 und
eine Unterschale 24 aufweist. Die Oberschale 22 und
die Unterschale 24 werden komplementär zueinander ausgelegt, so
dass die Ober- beziehungsweise die Unterschale 22, 24 eine
Mantelfläche
eines rohrförmigen
Hochdruckspeicherkörpers 10 in
einem Winkel von 180° umschließen. Unter "Halbschalen" wird nachfolgend
verstanden, dass die schalenförmige
Befestigung 20 zwei schalenförmige Komponenten umfasst,
die den rohrförmig
ausgebildeten Hochdruckspeicherkörper 10 auch
in größeren oder
kleineren Umschlingungswinkeln 98 beziehungsweise 100 umschließen. Im
montierten Zustand umschließt die
schalenförmige
Befestigung 20 eine Mantelfläche 12 des rohrförmig ausgebildeten Hochdruckspeicherkörpers 10,
bevorzugt entlang des gesamten Umfangs, abgesehen von der Verbindungsstelle
zu einer Hochdruckleitung 16. So können zum Beispiel die Halbschalen
so ausgeführt
sein, dass die Oberschale 22 eine Mantelfläche 12 des
Hochdruckspeicherkörpers 10 auch
in einem größeren Winkel
als 180° umschließt und die
Unterschale 24 demzufolge die Mantelfläche 12 des Hochdruckspeicherkörpers 10 in
einem geringeren Winkel als 180° umschließt. Selbstverständlich können die
Abmessungen hinsichtlich des Umschließungswinkels der Halbschalen 22, 24 der
schalenförmigen
Befestigung 20 auch umgekehrt ausgebildet sein.
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Ein
Hochdruckspeicherkörper 10,
der im Wesentlichen rohrförmig
ausgebildet ist, weist eine Mantelfläche 12 auf. Der Hochdruckspeicherkörper 10 ist in
einer Wandstärke
ausgebildet, die einer Beaufschlagung des Hochdruckspeicherkörpers 10 mit
einem Systemdruck zwischen 1600 und 2000 bar standhält. Der
Systemdruck wird im Hochdruckspeicherkörper 10 durch ein
Hochdruckförderaggregat, wie
zum Beispiel eine Hochdruckpumpe, erzeugt, die in den nachfolgend
beschriebenen Zeichnungen nicht dargestellt ist. Der Hochdruckspeicherkörper 10 ist
symmetrisch zu seiner Symmetrieachse 14 ausgebildet. An
der Mantelfläche 12 des
Hochdruckspeicherkörpers 10 ist
eine im Schnitt dargestellte Hochdruckleitung 16 aufgenommen,
die einen Strömungsquerschnitt 18 aufweist
und zu einem in 1 nicht dargestellten Kraftstoffinjektor
verläuft.
Durch die Hochdruckleitung 16 wird der im Hohlraum des
Hochdruckspeicherkörpers 10 bevorratete,
unter Systemdruck stehende Kraftstoff zum Kraftstoffinjektor geführt. Die
in 1 im Schnitt dargestellte Hochdruckleitung 16 ist
mittels einer schalenförmigen
Befestigung 20 an der Mantelfläche 12 des Hochdruckspeicherkörpers 10 befestigt.
Die schalenförmige
Befestigung 20 umfasst eine Oberschale 22 und
eine Unterschale 24, die im Wesentlichen halbkreisförmig ausgebildet
sind. In der in 1 dargestellten ersten Ausführungsvariante
der schalenförmigen
Befestigung 20 verläuft
in der Oberschale 22 eine schlitzförmige Ausnehmung 26.
Durch die schlitzförmige
Ausnehmung 26 der Oberschale 22 ist gewährleistet, dass
die Oberschale 22 bei der Montage als separates Bauteil über eine
in 1 nicht dargestellte Anstauchung 44 (vergleiche
Darstellung gemäß 2) geschoben
werden kann, d.h. diese übergreift.
Eine erste Verbindung der Oberschale 22 mit der Unterschale 24 ist
durch eine Klammerung 30 gegeben, an der die Oberschale 22 in
die Unterschale 24 eingehängt ist. Der Klammerung 30 gegenüberliegend
befindet sich ein zum Beispiel als Schraube beschaffenes Spannelement 28, über welches
die Oberschale 22 und die Unterschale 24 der schalenförmigen Befestigung 20 gegeneinander
vorgespannt werden können.
Die Oberschale 22 kann Bestandteil der Hochdruckleitung 16 sein,
demnach mit dieser vormontiert sein. In diesem Falle entfällt an der
Oberschale 22 die Ausbildung der schlitzförmigen Ausnehmung 26.
Die Oberschale 22 der schalenförmigen Befestigung 20 kann
ebenso gut ein separates Bauteil darstellen, welches mit der schlitzförmigen Ausnehmung 26 bei
der Montage am Hochdruckspeicherkörper 10 über die
bereits erwähnte
Anstauchung der Hochdruckleitung 16 geschoben wird.
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2 zeigt
eine Schnittdarstellung der in 1 dargestellten
ersten Ausführungsvariante
einer schalenförmigen
Befestigung einer Hochdruckleitung 16 an der Mantelfläche eines
Hochdruckspeicherkörpers.
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Wie
der Darstellung gemäß 2 entnehmbar
ist, umschließt
eine Wand 40 des Hochdruckspeicherkörpers 10 einen Hohlraum 38.
Der Hohlraum 38 ist mit Systemdruck beaufschlagt, wobei
dieses Druckniveau im Bereich zwischen 1600 und 2000 bar liegt.
In der Wand 40 des Hochdruckspeicherkörpers 10 sind eine
der mit diesem zu verbindenden Kraftstoffinjektoren entsprechende
Anzahl von Anschlussbohrungen 42 ausgebildet. Wie aus 2 hervorgeht,
münden
die Anschlussbohrungen 42 in trichterförmig konfigurierte Flächen 43.
Anstelle einer trichterförmigen
Konfiguration können
die Flächen 43 auch
halbkugelförmig
oder in einer anderen Geometrie ausgebildet werden.
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An
der Mantelfläche 12 des
Hochdruckspeicherkörpers 10 ist
die schalenförmige
Befestigung 20 fixiert, welche die Oberschale 22 und
die Unterschale 24 umfasst. Die Oberschale 22 und
die Unterschale 24 sind an einer ersten Einleitungsstelle 32 zur
Einleitung einer Klemmkraft FK ineinander
eingehangen oder miteinander verhakt. Diese Verbindung der Oberschale 22 mit
der Unterschale 24 an der ersten Einleitungsstelle 32 erfolgt
werkzeuglos. An der der ersten Einleitungsstelle 32 gegenüber liegenden zweiten
Einleitungsstelle 34 zur Einleitung der Klemmkraft FK in die schalenförmige Befestigung 20, erstreckt
sich zwischen den Enden der Oberschale 22 und der Unterschale 24 ein
schraubenförmig
ausgebildetes Spannelement 28. Ein Gewindeabschnitt des
Spannelementes 28 ist durch Bezugszeichen 52 bezeichnet,
eine Mutter, in welche das Spannelement 28 eingreift, durch
Bezugszeichen 50 identifiziert. Je nach Anzugsmoment des
Spannelements 28 erfolgt ein Spannen der Oberschale 22 gegen
die Unterschale 24 der schalenförmigen Befestigung 20 um
die Mantelfläche 12 des
Hochdruckspeicherkörpers 10.
Dabei wird an der ersten Einleitungsstelle 32 eventuell
noch vorhandenes Spiel aus der schalenförmigen Befestigung 20 herausgedrückt. Je
nach definiertem Anzugsmoment, mit welchem das Spannelement 28 angezogen
wird, legt sich die Oberschale 22 der schalenförmigen Befestigung 20 im
Bereich einer in der Oberschale 22 ausgebildeten Öffnung 46 unter
Ausbildung eines Ringspaltes 48 um eine Schulter 54 oberhalb
einer Anstauchung 44. Die Anstauchung 44 hat in
der in 2 dargestellten Ausführungsvariante ein kegelstumpfförmiges Aussehen.
Die Anstauchung 44 wird bevorzugt komplementär zur Geometrie
der Anschlussfläche 43,
in welche die Anschlussbohrung 42 in der Wand 40 ausläuft, gefertigt.
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Je
nach verbleibender Axiallänge
des freien Gewindeabschnitts 52 zwischen den Enden der Oberschale 22 und
der Unterschale 24 kann die Klemmkraft FK erzeugt
werden, wobei die an der ersten Einleitungsstelle 32 und
an der zweiten Einleitungsstelle 34 eingeleitete Klemmkraft
FK bevorzugt der aufzubringenden Dichtkraft 36 (FD) entspricht. Dadurch ist sichergestellt,
dass eine Leckage-dichte Verbindung zwischen der Anstauchung 44 und
der in einer zu dieser komplementären Geometrie ausgebildeten
Anschlussfläche 43 an
der Mantelfläche 12 des Hochdruckspeicherkörpers 10 entsteht.
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3 zeigt
die erste Ausführungsvariante der
erfindungsgemäßen schalenförmigen Befestigung
von der Unterseite her.
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3 ist
entnehmbar, dass das Spannelement 28 die Mutter 50 durchsetzt,
wodurch die Unterschale 24 an die Oberschale 22 angezogen
wird. Beim Verspannen der Oberschale 22 gegen die Unterschale 24 an
der zweiten Krafteinleitungsstelle 34 wird an der ersten
Krafteinleitungsstelle 32 eventuell noch vorhandenes Spiel
aus der schalenförmigen Befestigung 20 herausgedrückt.
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4 zeigt
eine zweite Ausführungsvariante der
schalenförmigen
Befestigung, mit der eine Hochdruckleitung an der Mantelfläche des
Hochdruckspeichers dichtend angeschlossen ist.
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Der
in 4 dargestellten zweiten Ausführungsvariante ist entnehmbar,
dass die Oberschale 22 und die Unterschale 24 an
der ersten Einleitungsstelle 32 der Klemmkraft FK mittels eines Übergriffes 60 miteinander
verbunden sind. In der in 4 dargestellten
Ausführungsvariante übergreift
ein gebogen ausgebildetes Ende der Oberschale 22 einen Ansatz
der Unterschale 24 im Bereich der ersten Einleitungsstelle 32 der
Klemmkraft FK. An der zweiten Einleitungsstelle 34 der
Klemmkraft FK werden die offenen Enden der
Oberschale 22 und der Unterschale 24 der schalenförmigen Befestigung 20 über ein Spannelement 28 gegeneinander
verschraubt. In dieser Ausführungsvariante
ist im Unterschied zur Darstellung gemäß 2 die Mutter 50 entbehrlich, da
das Innengewinde für
das schraubenförmige
ausgebildete Spannelement 28 in einer Materialanhäufung 66 ausgebildet
ist. Das Innengewinde ist durch Bezugszeichen 68 identifiziert.
Im Unterschied zur in 2 dargestellten Schnittdarstellung
der ersten Ausführungsvariante
der schalenförmigen
Befestigung weist die Hochdruckleitung 16 eine gerundet ausgebildete
Anstauchung 64 auf, welche an die Anlagefläche 43 oberhalb
der Anschlussbohrung 42 in der Wand 40 des Hochdruckspeicherkörpers 10 angestellt
ist. Die Wand 40 begrenzt den Hohlraum 38 des
Hochdruckspeicherkörpers 10,
der über
ein nicht dargestelltes Hochdruckförderaggregat mit einem Systemdruck
zwischen 1600 und 2000 bar beaufschlagt ist. Die Oberschale 22 umfasst
die Öffnung 46,
durch welche die Hochdruckleitung 16 verläuft. Die
obere Halbschale 22 wird vor dem Ausbilden der gerundeten
Anstauchung 64 über
die Hochdruckleitung 16 geschoben. Die Oberschale 22 liegt
auf einer an der gerundeten Anstauchung 64 ausgebildeten Schulter 54 auf, über welche
die Dichtkraft zwischen der Hochdruckleitung 16 und der
Anlagefläche 43 an der
Mantelfläche 12 des
Hochdruckspeicherkörpers 10 beim
Vorspannen der Oberschale 22 gegen die Unterschale 24 erzeugt
wird. Die Oberschale 22 kann mit einer Anflachung 62 versehen
werden, die mit einer korrespondierend an der Mantelfläche 12 des Hochdruckspeicherkörpers 10 ausgebildeten
Anflachung zusammenwirkt und so bei der Montage eine Verdrehsicherung
darstellt, so dass die Hochdruckleitung 16 querkraftfrei
an der Mantelfläche 12 des Hochdruckspeicherkörpers 10 montiert
werden kann.
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5 zeigt
die in 4 dargestellte zweite Ausführungsvariante der laschenförmigen Befestigung
von der Oberseite her.
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5 zeigt,
dass die Oberschale 22 die Unterschale 24 im Bereich
des Übergriffes 30 umschließt. Die
Hochdruckleitung 16 ist unter Ausbildung eines Ringspaltes 48 zwischen
der Oberschale 22 und der Außenumfangsfläche der
Hochdruckleitung 16 fixiert. Aufgrund des Ringspaltes 48 unterbleibt
eine Einleitung von Querkräften
in die Hochdruckleitung 16, was deren Lebensdauer erheblich erhöht. 5 ist
in der Draufsicht das Spannelement 28 zu entnehmen, welches
die Oberschale 22 gegen die Unterschale 24 im
Bereich der zweiten Krafteinleitungsstelle 34 für die Klemmkraft
FK vorspannt. Der Vollständigkeit halber wird darauf
hingewiesen, dass der Hochdruckspeicherkörper 10 im Wesentlichen rohrförmig ausgebildet
ist und symmetrisch zu seiner Symmetrieachse 14 verläuft.
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5.1 zeigt eine Seitenansicht des Übergriffes,
mit dem die Oberschale und die Unterschale der schalenförmigen Befestigung
gemäß 5 ineinander
greifen.
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Aus
der Seitenansicht gemäß 5.1 geht hervor, dass der Übergriff 60, wie in 5 dargestellt,
im Bereich der ersten Einleitungsstelle 32 für die Klemmkraft
FK werkzeuglos hergestellt wird und durch
eine formschlüssige
Verbindung zwischen den offenen Enden der Oberschale 22 und
der Unterschale 24 entsteht. Zur Orientierung ist an der
Oberschale 22 die Hochdruckleitung 16 teilweise
angedeutet.
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6 ist
die Draufsicht auf die in 4 im Schnitt
dargestellte zweite Ausführungsvariante
der schalenförmigen
Befestigung der Hochdruckleitung an der Mantelfläche des Hochdruckspeicherkörpers zu
entnehmen.
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Aus
der Darstellung gemäß 6 geht
hervor, dass die Oberschale 22 die bereits erwähnte schlitzförmige Ausnehmung 26 enthält. Die
Oberschale 22 kann dadurch als separates Bauteil im Rahmen
der Ausbildung des Hochdruckanschlusses zwischen der Hochdruckleitung 16 und
dem Hochdruckspeicherkörper 10 eingesetzt
werden. In diesem Falle gestattet die schlitzförmige Ausnehmung 26 ein
seitliches Aufschieben der Oberschale 22 über die
in 4 näher
dargestellte, dort gerundete Anstauchung 64 am Ende der
Hochdruckleitung 16. Wie bereits erwähnt, sind die Oberschale 22 und
die Unterschale 24 der schalenförmigen Befestigung im Bereich
der ersten Einleitungsstelle 32 für die Klemmkraft FK ineinander
eingehängt
oder miteinander verhakt. Die Spannung zwischen der Oberschale 22 und der
Unterschale 24 zur Fixierung der schalenförmigen Befestigung 20 an
der Mantelfläche 12 des Hochdruckspeichers 10 wird
im Wesentlichen durch das Anzugsmoment des Spannelementes 28 definiert.
In der Darstellung gemäß 6 ist
angedeutet, dass die Wand 40 des Hochdruckspeicherkörpers 10 dessen
Hohlraum 38 umschließt.
Unterhalb der in 6 dargestellten, angedeuteten
Hochdruckleitung 16 befindet sich in der Wand 40 des
Hochdruckspeicherkörpers 10 die
in 4 im Schnitt dargestellte Anschlussbohrung 42,
die in die Anlagefläche 43 übergeht,
hier trichterförmig
ausgebildet.
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7 zeigt
eine weitere, dritte Ausführungsvariante
der erfindungsgemäß vorgeschlagenen schalenförmigen Befestigung
einer Hochdruckleitung an der Mantelfläche des Hochdruckspeicherkörpers.
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Gemäß der in 7 dargestellten
weiteren dritten Ausführungsvariante
der schalenförmigen
Befestigung 20 ist die Mantelfläche 12 des Hochdruckspeicherkörpers 10 von
der Oberschale 22 und der Unterschale 24 im Bereich
der Anschlussbohrung 42 umschlossen. In der Darstellung
gemäß 7 ist
an der ersten Einleitungsstelle 32 zur Einleitung der Klemmkraft
FK der Übergriff 60 ausgebildet,
wobei unter Ausbildung einer spannelementfreien Klemmung 78 ein übergreifendes
Ende 80 der Oberschale 22 ein übergreifendes Ende 82 der
Unterschale 24 umschließt. Durch den Doppelpfeil ist
angedeutet, dass die Position des Übergriffes 60 an beliebigen Stellen
an der Mantelfläche 12,
d.h. in beliebigen Winkellagen in Bezug auf die Symmetrieachse 14 des
Hochdruckspeicherkörpers 10 ausgebildet
werden kann. Gemäß der Darstellung
in 7 wird an der der ersten Einleitungsstelle 32 der
Klemmkraft FK gegenüberliegenden zweiten Einleitungsstelle 34 das
offene Ende der Oberschale 22 in Richtung eines Verformungsweges 26 bewegt
und schlussendlich die in 8 dargestellte
spannelementfreie Klemmung 78 an der zweiten Einleitungsstelle 34 der Klemmkraft
FK erzeugt.
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Aus
der Darstellung gemäß 7 ist
zudem entnehmbar, dass die Oberschale 22 einen domförmigen Absatz
aufweist, der in der Darstellung gemäß 7 eine Distanzscheibe 72 umschließt. Anstelle der
in 7 dargestellten, ohne hülsenförmigen Kragen ausgebildeten
Distanzscheibe 72 kann hier auch die in 10.1 dargestellte Distanzscheibe 92 mit Kragen
eingesetzt werden, wodurch sichergestellt ist, dass die Hochdruckleitung 16 querkraftbelastungsfrei
an der Mantelfläche 12 des
Hochdruckspeicherkörpers 10 befestigt
und abgedichtet ist.
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Die
in der Darstellung gemäß 7 wiedergegebenen
Distanzscheibe 72 liegt auf der Schulter 54 der
Anstauchung 74 der Hochdruckleitung 16 auf. Die
Anstauchung 74 weist eine kegelförmig konturierte Mantelfläche auf,
die komplementär
zur trichterförmig
ausgebildeten Anlagefläche 43 in
der Wand 40 des Hochdruckspeicherkörpers 10 ausgebildet
ist.
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Darüber hinaus
ist an einer Innenseite der Oberschale 22 ein Vorsprung 84 ausgebildet.
Der Vorsprung 84 ragt in eine in der Mantelfläche 12 des Hochdruckspeichers 10 angeordnete
Ausnehmung 86 hinein. Durch das Zusammenwirken des an der Oberschale 22 ausgebildeten
Vorsprungs 84 mit der Ausnehmung 86 in der Mantelfläche 12 des
Hochdruckspeicherkörpers 10 ist
sichergestellt, dass sich der Hochdruckspeicherkörper 10 bei der Ausbildung der
Spannverbindung an der zweiten Einleitungsstelle 34 bei
einer Verformung des offenen Endes der Oberschale 22 entsprechend
des Verformungsweges 76 nicht relativ verdreht, was zu
einer Querkraftbeanspruchung der Hochdruckleitung 16 führen würde. Die
Hochdruckleitung 16 ist einerseits durch die Distanzscheibe 72 und
andererseits durch den Ringspalt 48 gegen eine Einleitung
von Querkräften durch
die Oberschale 22 geschützt.
Alternativ zur in 7 dargestellten Distanzscheibe 72 kann
die Mantelfläche
der Hochdruckleitung 16 auch von der in 10.1 im Schnitt dargestellten Distanzscheibe 92 mit
kragenförmigem
Ansatz umschlossen sein.
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8 zeigt
die Verbindung der Oberschale 22 mit der Unterschale 24 im
Bereich der zweiten Einleitungsstelle der Klemmkraft.
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Aus 8 geht
hervor, dass bei Verformung des oberen Endes der Oberschale 22 in
Richtung des Verformungsweges 76 – wie in 7 dargestellt – eine spannelementfreie
Klemmung 78 an der zweiten Einleitungsstelle 34 der
Klemmkraft FK erzeugt wird. Dadurch wird
einerseits eventuell noch an der ersten Einleitungsstelle 32 der
Klemmkraft FK vorhandenes Spiel aus der
schalenförmigen
Befestigung 20 herausgedrückt und andererseits eine voll
umfängliche Anlage
der Innenseiten der Oberschale 22 und der Unterschale 24 an
der Mantelfläche 12 des
Hochdruckspeicherkörpers 10 erreicht.
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9 zeigt
die in 7 dargestellte dritte Ausführungsvariante der schalenförmigen Befestigung
der Hochdruckleitung an der Mantelfläche des Hochdruckspeicherkörpers in
der Draufsicht.
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Durch
Bezugszeichen 84 ist die Lage des Vorsprungs an der Innenseite
der Oberschale 22 angedeutet, welche in Zusammenspiel mit,
der Ausnehmung 86 an der Mantelfläche 12 des Hochdruckspeicherkörpers 10 als
Verdrehsicherung zwischen Oberschale 22 und Hochdruckspeicherkörper 10 bei
der Montage fungiert. Die Oberschale 10 und die Unterschale 22 (in 9 nicht
dargestellt) sind durch den Übergriff 60 gemäß der Darstellung
in 7 im Bereich der ersten Einleitungsstelle 32 der
Klemmkraft FK miteinander verbunden.
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10 zeigt
eine weitere, vierte Ausführungsvariante
der schalenförmigen
Befestigung der Hochdruckleitung 16 an der Mantelfläche des
Hochdruckspeicherkörpers.
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Aus
der Darstellung gemäß 10 geht
hervor, dass im Bereich der ersten Einleitungsstelle 32 der
Klemmkraft FK die offenen Enden der Oberschale 22 und
der Unterschale 24 auch formschlüssig ineinander gelegt werden
können,
etwa in Form einer Schwalbenschwanz-Führung. Dadurch ergibt sich eine
spannelementfreie Klemmverbindung 78 im Bereich der ersten
Einleitungsstelle 32 der Klemmkraft. Im Bereich, in dem
die offenen Enden der Oberschale 22 und der Unterschale 24 im
Bereich der ersten Einleitungsstelle 32 miteinander verbunden
sind, kann an der der Mantelfläche 12 des
Hochdruckspeicherkörpers 10 zuweisenden
Innenseite der Vorsprung 84 ausgebildet werden, der in
die korrespondierend zu dessen Geometrie ausgebildete Ausnehmung 86 der
Mantelfläche 12 des
Hochdruckspeicherkörpers 10 eingreift.
Auf diese Weise ist auch in der in 10 dargestellten
Ausführungsvariante
eine relative Bewegung zwischen dem rohrförmig ausgebildeten Hochdruckspeicherkörper 10 und
der diesen umschließenden
schalenförmigen
Befestigung 20 ausgeschlossen, so dass eine Querkrafteinleitung
in die Hochdruckleitung 16 unterbleibt.
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Die
Oberschale 22 weist im Bereich, in dem die Oberschale 22 die
Anstauchung 74 der Hochdruckleitung 16 übergreift,
einen domförmigen
Ansatz auf. Dort ist die Öffnung 46 ausgebildet.
Zwischen der Öffnung 46 und
der Mantelfläche
der Hochdruckleitung 16 erstreckt sich der Ringspalt 48. Unterhalb
der Oberschale 22 ist eine Distanzscheibe 92 mit
kragenförmigem
Ansatz angeordnet, die die Hochdruckleitung 16 umschließt. Die
Distanzscheibe 72 stützt
sich einerseits auf der Schulter 54 der Anstauchung 74 mit
Kegelfläche
ab und ist andererseits von der Oberschale 22 umschlossen.
Der kragenförmige
Ansatz der Distanzscheibe 92 gemäß der Darstellung in 10.1 schützt
die Außenumfangsfläche der
Hochdruckzuleitung 16 gegen die Einleitung von Querkräften und
vergleichmäßigt die Einleitung
der Vorspannkraft. 10.1 ist darüber hinaus entnehmbar, dass
die Distanzscheibe 92 mit kragenförmigem Ansatz einen Innendurchmesser 94 aufweist,
welcher im Wesentlichen dem Außendurchmesser
der Hochdruckleitung 16 entspricht. In der Darstellung gemäß 10 wird
die Anstauchung 74, die eine kegelstumpfförmige Fläche aufweist,
in die trichterförmig
konfigurierte Anschlussfläche 43 der
Mantelfläche 12 oberhalb
der Anschlussbohrung 42 der Wand 40 hineingedrückt. Dadurch
entsteht eine leckagefreie Verbindung zwischen dem Hohlraum 38 des Hochdruckspeicherkörpers 10,
der Anschlussbohrung 42 in der Wand 12 des Hochdruckspeicherkörpers 10 und
der Hochdruckleitung 16.
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In
der in 10 dargestellten Ausführungsvariante
wird die Dichtkraft FD (Bezugszeichen 36) zwischen
der Oberschale 22 und der Unterschale 24 der schalenförmigen Befestigung 20 über das
Spannelement 28 erzeugt. Auch in der in 10 dargestellten
weiteren, vierten Ausführungsvariante
der schalenförmigen
Befestigung 20 kann in der Unterschale 24 beispielsweise
ein Gewindekragen 90 ausgebildet werden, indem der Gewindeabschnitt 52 des Spannelementes 28 eingeschraubt
wird. Bevorzugt wird die Oberschale 22 auf der Hochdruckleitung 16 vormontiert,
wodurch die Ausbildung einer schlitzförmigen Ausnehmung 26 in
der Oberschale 22, wie im Zusammenhang mit den Ausführungsvarianten
gemäß der 1 und 6 dargestellt,
entfallen kann.
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Während in
der in 10 im Schnitt dargestellten
weiteren, vierten Ausführungsvariante
der schalenförmigen
Befestigung 20 die Einleitung der Klemmkraft FK an
der ersten Einleitungsstelle 32 durch die ineinander gelegten
Enden der Oberschale 22 und der Unterschale 24 erfolgt,
wird die Klemmkraft FK an der zweiten Einleitungsstelle 24 durch
das Spannelement 28 aufgebracht. Bevorzugt erfolgt somit
die Einleitung der Klemmkraft FK an zwei
Stellen an der Mantelfläche 12 des
Hochdruckspeicherkörpers 10.
Bevorzugt beträgt
FD = 2 FK.
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Die
in 10 dargestellte Ausführungsvariante der schalenförmigen Befestigung 20 zeichnet sich
dadurch aus, dass im Bereich der ersten Einleitungsstelle 32 der
Klemmkraft FK die Anschlussverbindung 60 nicht
erhaben in radialer Richtung über die
Oberschale 22 bzw. die Unterschale 24 hervorsteht,
wie dies beispielsweise beim Übergriff 60 gemäß der Darstellung
in 7 oder beim Übergriff
in der Darstellung gemäß 4 oder
bei der in 2 dargestellten Ausführungsvariante
der Fall ist. Dadurch ergibt sich ein zusätzlicher Bauraumvorteil, da die
schalenförmige
Befestigung 20 lediglich im Bereich der zweiten Einleitungsstelle 34 der
Klemmkraft FK etwas Bauraum beansprucht.
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11 zeigt
eine Seitenansicht der in 10 dargestellten,
weiteren vierten Ausführungsvariante
der schalenförmigen
Befestigung einer Hochdruckleitung 16 an der Mantelfläche des
Hochdruckspeicherkörpers.
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Aus 11 geht
hervor, dass die Enden der Oberschale 22 und der Unterschale 24 ineinander eingelegt
werden können
und so eine durchgängige, glatte
Außenfläche der
schalenförmigen
Befestigung 20 bilden. An der Oberschale 22 ist
in der Ausführungsvariante
gemäß 11 an
der Innenseite der Vorsprung 84 ausgebildet, der in eine
Ausnehmung 86 in der Mantelfläche 12 des Hochdruckspeicherkörpers 10 hineinragt
und demzufolge eine Relativbewegung zwischen dem Hochdruckspeicherkörper 10 und
der schalenförmigen
Befestigung 20 bei der Ausbildung des Anschlusses der Hochdruckleitung 16 am
Hochdruckspeicherkörper 10 wirksam
verhindert. Der Darstellung gemäß 12 ist
eine Seitenansicht der in 10 dargestellten
vierten Ausführungsvariante
des Hochdruckanschlusses zu entnehmen. Aus der Darstellung gemäß 11 geht
hervor, dass der Vorsprung 84 beziehungsweise die mit diesem
zusammenwirkende Ausnehmung 86 an der Mantelfläche 12 des
Hochdruckspeicherkörpers 10 oberhalb
der Symmetrieachse 14 liegen. Damit umgreift die Unterschale 24 die
Mantelfläche 12 des Hochdruckspeicherkörpers 10 in
einem größeren Umschlingungswinkel
als die Oberschale 22.
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12 zeigt
die Draufsicht auf die in 10 im
Schnitt dargestellte vierte Ausführungsvariante des
Hochdruckanschlusses. Die Distanzscheibe 92 sowie die darunter
liegende kegelförmige
Anstauchung 74 sind von der Oberschale 22 übergriffen.
Bezugszeichen 26 markiert den Montageschlitz, der als schlitzförmige Ausnehmung
beschaffen ist.
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13 ist
eine weitere Ausführungsvariante der
Verbindung eines Hochdruckanschlusses an einem Hochdruckspeicherkörper 10 zu
entnehmen. Die Darstellung gemäß 13 entspricht
im Wesentlichen der Darstellung gemäß 10. Im
Unterschied zur Darstellung gemäß 10 ist
in 13 der Umschlingungswinkel der Unterschale 24 mit
Bezugszeichen 98 identifiziert. Komplementär zu diesem
Umschlingungswinkel ist der Umschlingungswinkel der Oberschale 22 der
schalenförmigen
Befestigung 20 geringer ausgebildet. Aus der Schnittdarstellung
gemäß 13 geht
hervor, dass der Vorsprung 84 an der Innenfläche der
Oberschale 22 und die komplementär zu diesem ausgebildete Ausnehmung 86 an
der Mantelfläche 12 des
Hochdruckspeicherkörpers 10 im
Bereich des Übergriffes 60 ausgebildet
sind, vgl. auch Darstellung gemäß 13.1. Die Unterschale 24, die in einem
Umschlingungswinkel von > 180° ausgebildet
ist – vgl.
Position 98 – wird auf
die Mantelfläche 12 des
Hochdruckspeicherkörpers 10 aufgezogen.
Die Oberschale 22 wird mit Hilfe des Montageschlitzes 96 in
die Unterschale 24 eingeschwenkt, mittels der Verdrehsicherung 84, 86 positioniert
und in die Unterschale 24 eingehangen.
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Der
Darstellung gemäß der 14.1 und 14.2 ist
eine weitere Ausführungsvariante
der erfindungsgemäß vorgeschlagenen
schalenförmigen Befestigung
zu entnehmen.
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Aus
der Darstellung gemäß 14.1 geht hervor, dass die Oberschale 22 in
einem Umschlingungswinkel 100 ausgebildet ist, der kleiner
als 180° ist.
Korrespondierend dazu ist die Unterschale 24 der schalenförmigen Befestigung 20 im
Umschlingungswinkel 98 ausgeführt, der größer als 180° beträgt. Im Unterschied zu den in
den vorhergehenden Ausführungsvarianten
dargestellten Halbschalen 22, 24 sind die Halbschalen 22, 24 gemäß den Darstellungen
in den 14.1 und 14.2 in
Fügerichtung 102 axial,
d.h. parallel zur Symmetrieachse 14 des Hochdruckspeicherkörpers 10 verschiebbar.
Zunächst wird
die Unterschale 24 auf die Mantelfläche 12 des Hochdruckspeicherkörpers 10 aufgezogen
und axial verschoben. Anschließend
wird die Oberschale 22 aufgesetzt und über die Hochdruckleitung 16 relativ zum
Hochdruckspeicherkörper 10 positioniert.
Danach wird die Unterschale 24 durch eine Längsverschiebung
in Richtung des Doppelpfeiles 102 über Arretierzungen seitlich
in die Oberschale 22 tangential eingehängt. Über das in 14.1 dargestellte Vorspannelement 28 wird
schließlich
die Dichtkraft FD, mit der die kegelförmige Anstauchung 74 in
die Mantelfläche 12 des
Hochdruckspeicherkörpers 10 eingedrückt wird,
erzeugt.