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Die
Erfindung betrifft eine Drosselvorrichtung für Fluidsysteme.
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Auf
dem Gebiet der Fluidsysteme besteht häufig die Anforderung
Anschlüsse von Hochdruck führenden Fluidspeichern
mit Drosseln zu versehen. Gedrosselte Hochdruck führende
Fluidspeicher finden vielfältigen Einsatz. Beispielsweise
werden sie eingesetzt als Railgrundkörper im Rahmen von
Common-Rail-Diesel-Einspritzsystemen. Beim Öffnen von Ausgangsventilen,
wie zum Beispiel den Einspritzdüsen eines Railgrundkörpers,
kann man dem Auftreten von Druckschwankungen, insbesondere einem
Druckabfall in dem Railkörper, mittels Drosseln entgegenwirken.
Ein stabiler Raildruck ist die Voraussetzung für geringe
Streuungen zwischen den Einspritzmengen der einzelnen Zylinder.
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Es
existieren Drosseln, die in Anschlussstutzen, insbesondere in Fittingen,
von Railgrundkörpern eingearbeitet sind. Es handelt sich
dabei beispielsweise um Bohrungen in den Fittingen oder um in die Fittinge
eingebrachte Einpressteile, so genannte Reduzierungshülsen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Drosselvorrichtung für
Fluidsysteme zu schaffen, die eine zuverlässige Drosselung
von Fluidleitungen ermöglicht.
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Die
Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen
Patentanspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind
in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Die
Erfindung zeichnet sich aus durch ein Fluidsystem mit einer Grundeinheit,
die eine Kavität aufweist, und zumindest eine Anschlussausnehmung,
die sich von einem Koppelbereich in die Kavität erstreckt.
Ferner ist eine Widerstandseinheit vorgesehen, die zumindest ein
hydraulisches Widerstandselement aufweist. Das Widerstandselement
ist angeordnet an einer Wandung der Kavität zur hydraulischen
Kopplung der Anschlussausnehmungen mit der Kavität. Die
Anordnung der Widerstandseinheit in der Kavität ermöglicht
einen einfachen Aufbau des hydraulischen Widerstandselements. Beispielsweise
können hochgenau gefertigte Einpressteile entbehrlich sein.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltung ist die Widerstandseinheit so ausgebildet,
dass sie auf der Länge ihrer Ausdehnung vollflächig
an der Wandung der Kavität anliegt. Der Vorteil ist, dass
einer Relativbewegung der Widerstandseinheit gegenüber der
Kavität durch die maximale Ausbildung von Haftreibungskräften
entgegengewirkt wird.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Widerstandseinheit
rohrförmig ausgebildet. Dies ermöglicht einen
einfachen Aufbau der Widerstandseinheit und eine hohe mechanische
Stabilität.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Grundeinheit
aus einem Material höherer Festigkeit ausgebildet als die
Widerstandseinheit. Dies ermöglicht eine Verringerung des
Autofrettagedrucks zur Einbringung von Druckeigenspannungen.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Widerstandseinheit
so ausgebildet und weist ihr Material eine derartige Festigkeit
auf, dass sie unter Einwirkung von Druck in der Kavität derart
verformbar ist, dass sie ohne Materialbruch bündig an der
Wandung der Kavität anliegt. Der Vorteil ist, dass die
Widerstandseinheit aus einem Werkstoff gefertigt sein kann, der
sich unter Druck verformt.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist ein Element in einem
Abschlussbereich so ausgebildet, dass es die Widerstandseinheit
in der Kavität mechanisch fixiert. Dies ermöglicht
besonders einfach die Vermeidung von Versatz der Widerstandseinheit
in der Kavität.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das Abschlusselement in
dem Abschlussbereich so ausgebildet, dass es eine hydraulische Kopplung
einer Fluidzufuhr mit der Kavität ermöglicht.
Dies ermöglicht die Montage eines hydraulischen Anschlusses.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind mindestens zwei
hydraulische Widerstandselemente jeweils einer Anschlussausnehmung
zugeordnet. Dies ermöglicht die Anordnung von mehreren
hydraulischen Widerstandselementen an einer Widerstandseinheit.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind nachfolgend anhand der schematischen
Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 ein
Fluidsystem
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2 einen
Ausschnitt A aus dem Fluidsystem Elemente gleicher Konstruktion
oder gleicher Funktion sind figurenübergreifend mit den
gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
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1 zeigt
ein Fluidsystem, das eine Grundeinheit 2 mit einer Kavität 4 umfasst.
Die Grundeinheit 2 kann beispielsweise als Railgrundkörper
ausgebildet sein. Railgrundkörper werden eingesetzt im Rahmen
von Common-Rail-Diesel-Einspritzsystemen. Ein Railgrundkörper
umfasst eine Kraftstoff-Hochdruckleitung mit Anschlüssen
zur Versorgung von Zylindern einer Brennkraftmaschine mit Kraftstoff.
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Eine
Anschlussausnehmung 6 erstreckt sich von einem Koppelbereich 8 in
die Kavität 4. Der Koppelbereich 8 umfasst
beispielsweise einen Vorsprung, insbesondere kann es sich dabei
um einen Fitting handeln. Die Anschlussausnehmung 6 kann bei spielsweise
zur Kopplung über den Koppelbereich 8 mit einem
Injektor vorgesehen sein.
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Eine
Widerstandseinheit 10 ist in der Kavität 4 der
Grundeinheit 2 angeordnet. Bevorzugt ist sie rohrförmig
ausgebildet, sie kann jedoch auch eine Stützkonstruktion
umfassen. Insbesondere kann die Widerstandseinheit 10 so
ausgebildet sein, dass sie sich über mehrere Mündungen
der Anschlussausnehmung 6 in die Kavität 4 erstreckt.
Die Widerstandseinheit 10 ist bevorzugt einteilig ausgebildet, sie
kann jedoch auch mehrere separate Elemente umfassen. Bevorzugt liegt
die Widerstandseinheit 10 vollflächig an der Wandung
der Kavität 4 an, es können sich jedoch
zwischen der Widerstandseinheit 10 und der Kavität 4 auch
Hohlkammern ausbilden.
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Das
Material der Widerstandseinheit 10 kann sich in seiner
Festigkeit von dem Material der Grundeinheit 2 unterscheiden.
Eine Ausbildung von Materialien unterschiedlicher Festigkeit hat
den Vorteil, dass nur eines der eingesetzten Materialien hochfest ausgebildet
sein muss, um einem Betriebsdruck entgegen zu wirken. Das Material
geringerer Festigkeit kann dann vergleichsweise kostengünstig
hergestellt werden. Beispielsweise kann das Material geringerer Festigkeit
aus Automatenstahl gefertigt sein mit einer Festigkeit von beispielsweise
in etwa 350 Newton pro Quadratmillimeter. Es kann jedoch auch aus
Kunststoff gefertigt sein. Das hochfeste Material weist beispielsweise
eine Festigkeit auf in einem Bereich von in etwa 600 bis 950 Newton
pro Quadratmillimeter bei einer Härte von beispielsweise
300 der Vickershärte, HV.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform weist das Material der
Widerstandseinheit 10 eine geringere Festigkeit auf, als
das Material der Grundeinheit 2. Dies ermöglicht
es, die Widerstandseinheit 10 in einem nicht spanenden
Prozess herzustellen. Das kann beispielsweise ein Ziehprozess sein.
Gegenüber einem Herstellungsprozess einer aus hochfestem
Material gefertigten Widerstandseinheit 10 kann eine Tieflochbohrung
entbehrlich sein. Auf diese Weise können Kosten reduziert werden.
Die Widerstandseinheit 10 kann beispielsweise aus Automatenstahl
gefertigt sein, sie kann jedoch auch aus Kunststoff gefertigt sein.
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Bei
dieser Ausführungsform können Bohrungsverschneidungen,
die zwischen der Anschlussausnehmung 6 und der Kavität 4 auftreten,
beispielsweise entgratet werden durch ein kostengünstiges mechanisches
Entgraten. Ferner werden Kerbspannungen an den Bohrungsverschneidungen
dadurch gering gehalten, dass das Verhältnis zwischen dem Durchmesser
der Anschlussausnehmung 6 und dem Durchmesser der Kavität 4 konstant
ausgebildet sein kann.
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Die
Grundeinheit 2 kann aus einem hochfesten Material gefertigt
sein. Sie kann beispielsweise aus einem ausscheidungshärtenden
ferritisch-perlitischen Stahl, kurz AFP-Stahl, gefertigt sein. Die
chemische Zusammensetzung richtet sich dabei beispielsweise nach
den Normen DIN EN 10267 oder DIN EN 10297-1.
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In
einer weiteren Ausführungsform ist die Widerstandseinheit 10 aus
einem Material gleicher oder höherer Festigkeit ausgebildet,
wie die Grundeinheit 2. Dies ermöglicht eine kostengünstige
Ausbildung der Grundeinheit 2, die beispielsweise aus einem Material
geringer Festigkeit gefertigt sein kann. Dabei kann es sich beispielsweise
um Automatenstahl handeln, der einfach entgratet werden kann.
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Für
den Fall, dass zwischen der Widerstandseinheit 10 und der
Wandung der Kavität 4 Hohlkammern ausgebildet
sind, muss zumindest ein teilweiser Druckausgleich zwischen der
Kavität 4 und den Hohlkammern möglich
sein. Aus diesem Grund wird das Material der Widerstandseinheit 10 bevorzugt
so gewählt, dass es unter Druck verformbar ist. Nach einem
zumindest teilweisen Druckausgleich zwischen der Kavität 4 und
den Hohlkammern liegt die Widerstandseinheit bevorzugt ohne Materialbruch
bündig an der Wandung der Kavität 4 an.
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Die
Widerstandseinheit 10 weist zumindest ein hydraulisches
Widerstandselement 12 auf (2). Dieses
ist zur hydraulischen Kopplung mit der Anschlussausnehmung 6 ausgebildet
und an einer Wandung der Kavität 4 angeordnet.
Bei dem hydraulischen Widerstandselement 12 kann es sich beispielsweise
um eine Ausnehmung handeln. Die Ausnehmung weist einen Durchmesser
auf, der bevorzugt so zu wählen ist, dass er kleiner ist
als der Durchmesser der Anschlussausnehmung 6. Auf diese
Weise kann die angestrebte Drosselcharakteristik des hydraulischen
Widerstandselements 12 erreicht werden. Bei der Ausnehmung
kann es sich beispielsweise um eine Bohrung handeln. Die Anschlussausnehmung 6 weist
beispielsweise einen Durchmesser von 3 bis 5 mm auf und der Durchmesser
der Drosselbohrung hat beispielsweise eine Größe
von 0,8 bis 1 mm.
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Ein
Abschlusselement 14 ist in einem Abschlussbereich 16 ausgebildet.
Es fixiert die Widerstandseinheit 10 in der Kavität 4 mechanisch.
Beispielsweise kann das Abschlusselement 14 als separates
Element ausgebildet und so angeordnet sein, dass es mit der Widerstandseinheit 10 mechanisch koppelt.
Die mechanische Kopplung kann beispielsweise kraftschlüssig
ausgebildet sein. Dadurch kann eine Axialverschiebung der Widerstandseinheit 10 in der
Kavität 4 einfach verhindert werden. Es ist jedoch auch
eine formschlüssige und/oder stoffschlüssige Kopplung
möglich. Dadurch kann besonders einfach eine Rotationsverschiebung
der Widerstandseinheit 10 in der Kavität 4 verhindert
werden.
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Ferner
kann das Abschlusselement 14 in dem Abschlussbereich 16 so
ausgebildet sein, dass es eine hydraulische Kopplung einer Fluidzufuhr
mit der Kavität 4 ermöglicht. Insbesondere
ist das Abschlusselement 14 so ausgebildet, dass es die
Kavität 4 gegenüber der Umgebung des
Fluidsystems abdichtet.
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Die
Grundeinheit 2 kann eine oder mehrere Anschlussausnehmungen 6 aufweisen
und die Widerstandseinheit 10 kann ein oder mehrere hydraulische
Widerstandselemente 12 aufweisen, so dass jeweils ein hydraulisches
Widerstandselement 12 einer Anschlussausnehmung 6 zugeordnet
ist. Die Grundeinheit 2 kann wie in 1 gezeigt
beispielsweise drei Anschlussausnehmungen 6 aufweisen und
die Widerstandseinheit 10 kann beispielsweise drei hydraulische
Widerstandselemente 12 aufweisen.
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- 2
- Grundeinheit
- 4
- Kavität
- 6
- Anschlussausnehmung
- 8
- Koppelbereich
- 10
- Widerstandseinheit
- 12
- hydraulisches
Widerstandselement
- 14
- Abschlusselement
- 16
- Abschlussbereich
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - DIN EN 10267 [0023]
- - DIN EN 10297-1 [0023]