DE102011052907A1 - High pressure terminal connection for use between high pressure fuel line and pipe connector in fuel injection system of e.g. diesel engine, has sealing part whose installation zone rests against front surface of pipe - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine hochdruckfeste Anschlussverbindung zwischen einem Rohr und einem Anschlussstück, insbesondere in Kraftstoff-Einspritzsystemen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. The invention relates to a high-pressure-resistant connection connection between a pipe and a connection piece, in particular in fuel injection systems, according to the preamble of claim 1.
Vor allem in Einspritzanlagen für Brennkraftmaschinen finden hochdruckfeste Anschlussverbindungen in großem Umfang Verwendung und sind bei den zunehmend geforderten, sehr hohen Einspritzdrücken bis in die Größenordnung von etwa 3.000 bar immer höheren Belastungen ausgesetzt. Dies auch dadurch, dass bei derartig hohen Drücken die Rohrleitungen entsprechend dickwandig ausgeführt werden müssen, was den Lageabgleich zwischen einem solchen Rohr und einem jeweiligen Anschlussstück bei gegebenen Toleranzen erschwert. Especially in injection systems for internal combustion engines find high-pressure connection connections on a large scale use and are exposed to the increasingly required, very high injection pressures up to the order of about 3,000 bar ever higher loads. This also by the fact that at such high pressures, the pipes must be made correspondingly thick-walled, which complicates the positional balance between such a pipe and a respective fitting with given tolerances.
Dies gilt auch bei aus der Praxis bekannten hochdruckfesten Anschlussverbindungen, bei denen das Rohr an seinem mit einem Anschlussstück zu verbindenden Ende in einem halbkugelförmigen Kopfteil ausläuft, das in der Anschlussverbindung gegen einen am Anschlussstück vorgesehenen flachen, sich gegen das Rohr aufweitenden Aufnahmekonus dichtend axial verspannt wird. This also applies to known from practice high pressure resistant connection connections, in which the pipe terminates at its end to be connected with a connector in a hemispherical head portion which is sealingly axially clamped in the connection connection against a provided on the connector flat, widening against the receiving tube cone ,
Das Kopfteil bildet bei dieser Lösung ein Dichtungsteil, über das das Rohr bei zentrischer Ausrichtung und minimierten Fertigungstoleranzen in einer ringförmigen Linienberührung mit über den Umfang weitgehend gleichbleibender Flächenpressung zum am Anschlussstück vorgesehenen Aufnahmekonus steht. Ist eine solche, ideale Ausrichtung des Rohres zum Anschlussstück nicht gegeben, sei es durch Achsversatz oder unterschiedlicher Achsenneigung, so sind entsprechende Korrekturen durch Veränderung der Lage des Rohres zum Anschlussstück bei der druckbedingt massiven Ausgestaltung der Rohre kaum noch möglich. In this solution, the head part forms a sealing part, via which the tube stands in centric alignment and minimized manufacturing tolerances in an annular line contact with over the circumference largely constant surface pressure to the connection piece provided receiving cone. If such, ideal alignment of the pipe to the connector is not given, either by axial offset or different axis inclination, so corrections by changing the position of the pipe to the connector in the pressure-related massive design of the tubes are hardly possible.
In der Praxis wird deshalb die Schraubverbindung zwischen Rohr und Anschlussstück zumindest so weit angezogen, bis trotz der gegebenen Fehlstellung über den ganzen Dichtungsumfang eine die geforderte Dichtheit gewährleistende Flächenpressung erreicht ist. Abgesehen davon, dass dies nur in gewissen, verhältnismäßig engen Grenzen möglich ist, wird bei Überschreiten einer kritischen Fehlergrenze in der wechselseitigen Positionierung die Flächenpressung in Teilbereichen, insbesondere der Erstberührungszone, so groß, dass sich plastische Formungen ergeben. Ist dies der Fall, so ist eine dichte Verbindung kaum noch zu erreichen und es sind aufwändige Nacharbeiten erforderlich, wenn eine zum Beispiel im Servicebetrieb gelöste Anschlussverbindung wiederhergestellt werden muss. In practice, therefore, the screw connection between the pipe and fitting is at least as far tightened until, despite the given misalignment over the entire seal circumference a required tightness ensuring surface pressure is reached. Apart from the fact that this is possible only in certain, relatively narrow limits, when a critical error limit is exceeded in the mutual positioning, the surface pressure in subregions, in particular the Erstberührungszone, so large that result in plastic molding. If this is the case, then a tight connection is difficult to achieve and it is time-consuming reworking required when, for example, dissolved in service operation connection connection must be restored.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hochdruckfeste Anschlussverbindung hinsichtlich der wechselseitigen Ausrichtung von Rohr und Anschlussstück toleranzunempfindlich zu gestalten. The invention has for its object to make a high pressure resistant connection connection with respect to the mutual alignment of pipe and fitting tolerance insensitive.
Erreicht wird dies mit den Merkmalen des Anspruches 1, zu denen den Unteransprüchen und der Beschreibung ergänzende Ausgestaltungsmerkmale zu entnehmen sind. This is achieved with the features of claim 1, to which the subclaims and the description supplementary design features are to be taken.
Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der hochdruckfesten Anschlussverbindung wird das Dichtungsteil als von Rohr und Anschlussstück unabhängiges, also separates Bauteil ausgebildet, das sich über seinen sphärischen Scheitelbereich auf den Aufnahmekonus des Anschlussstückes ausrichten kann, und dies ungeachtet eines etwaigen Achsversatzes zwischen den Achsen von Rohr und Anschlussstück oder einer Schrägstellung der Achsen von Rohr und Anschlussstück zueinander. In the embodiment of the high-pressure-resistant connection connection according to the invention, the sealing part is formed as independent of pipe and fitting, so separate component that can align over its spherical peak area on the receiving cone of the connector, regardless of any axial offset between the axes of pipe and fitting or an inclination of the axes of pipe and fitting to each other.
Dies, weil das Dichtungsteil auf der zur Rohrachse senkrechten Stirnfläche des Rohres über eine zur Achse des sphärischen Scheitelbereiches quer liegende ringförmige Anlagezone wegbegrenzt verschieblich anliegt, so dass durch Verschiebung des Dichtungsteiles zum Rohr und/oder Verschwenken des Dichtungsteiles gegenüber dem Aufnahmekonus eine Anpassung an die jeweiligen Gegebenheiten ohne dadurch bedingte Verspannungen möglich ist. Die Anlagezone kann erfindungsgemäß als durch eine zur Achse des sphärischen Scheitelbereiches senkrecht liegende Anlagefläche des Dichtungsteiles gebildet sein. This is because the sealing member on the pipe axis perpendicular to the end face of the tube wegbegrenzt wegbegrenzt wegbegrenzt over a transverse to the axis of the spherical apex region annular abutment zone, so that by displacement of the sealing member to the pipe and / or pivoting of the sealing member relative to the receiving cone an adaptation to the respective Conditions without consequent tension is possible. According to the invention, the contact zone can be formed as a contact surface of the sealing part which is perpendicular to the axis of the spherical apex region.
Eine weitere Ausbildung besteht darin, dass die Anlagezone des Dichtungsteils als gegen die Stirnfläche des Rohres ausgewölbte, erhabene Ringzone gestaltet wird. Eine solche Ringzone lässt sich insbesondere erfindungsgemäß dadurch schaffen, dass das Dichtungsteil gegenüberliegend zum sphärischen Scheitelbereich durch eine zu dessen Achse quer liegende, mit geringer Konizität gegen die Achse dachförmig ansteigende Fläche ausgebildet wird, die axial radial innen als ausgewölbte Ringzone gestaltet und überhöht ist. Ein einer solchen Auswölbung entsprechender Effekt ist erfindungsgemäß auch dadurch zu erreichen, dass bei insbesondere ebener, dachförmig gegen die Achse ansteigender Anlagefläche deren an den Leitungsquerschnitt angrenzender Ringkantenbereich sich als schneidenartige Anlagezone darstellt. Die Neigung der Anlagefläche zu einer zur Achse senkrechten Ebene liegt dabei bevorzugt im Bereich von bis zu etwa 3°. Another embodiment is that the contact zone of the sealing part is designed as bulged against the end face of the tube, raised annular zone. Such an annular zone can be provided in particular according to the invention in that the sealing part opposite to the spherical apex region is formed by a transverse to the axis, with a slight taper against the axis roof-like rising surface, which is axially radially inwardly designed as bulged annular zone and elevated. According to the invention, an effect corresponding to such a bulge can also be achieved in that, in particular, a flat, roof-shaped abutment surface rising towards the axis, its annular edge region adjoining the line cross-section presents itself as a cutting-like abutment zone. The inclination of the contact surface to a plane perpendicular to the axis is preferably in the range of up to about 3 °.
Bevorzugt ist bei diesen Ausgestaltungen erfindungsgemäß der Aufnahmekonus dem Anschlussstück zugeordnet. Im Rahmen der Erfindung ist es grundsätzlich aber auch möglich, den Aufnahmekonus rohrseitig und die ringförmige Anlagezone im Übergang vom Dichtungsteil auf das Anschlussstück vorzusehen. Preferably, in these embodiments according to the invention, the receiving cone associated with the connector. In the context of the invention, it is also possible in principle, the receiving cone tube side and the annular contact zone in the To provide transition from the sealing part to the connector.
Im Rahmen der Erfindung liegt es auch, das als separates Bauteil ausgebildete Dichtungsteil sowohl gegenüber dem Rohr wie auch gegenüber dem Anschlussstück über sphärische Scheitelbereiche dichtend abzustützen, wozu das Rohr analog zum Anschlussstück mit einem gegen das Dichtungsteil sich öffnenden Aufnahmekonus erfindungsgemäß ausgestaltet sein kann, oder in Umkehrung dieser Zuordnung, seitens des Rohres und des Anschlussstückes ein sphärischer Scheitelbereich vorgesehen sein kann, zu dem seitens des Dichtungsteiles ein entsprechender Aufnahmekonus korrespondiert. In the context of the invention, it is also the sealing part formed as a separate component sealingly support both over the pipe as well as with respect to the connector over spherical apex areas, to which the tube can be designed according to the invention analogous to the connector with a receiving cone opening against the sealing part, or in Reversal of this assignment, on the part of the pipe and the connecting piece, a spherical peak area may be provided to the part of the sealing member corresponding to a corresponding receiving cone.
Eine bevorzugte Lösung besteht darin, das Dichtungsteil mit axial einander gegenüberliegenden und bezüglich ihrer Krümmungsmittelpunkte axial beanstandeten sphärischen Scheitelbereichen zu versehen, so dass sich das Dichtungsteil als eiförmiger Körper darstellt, der axial seitens des Anschlussstückes und des Rohres in Aufnahmekonen gefasst ist, so dass sich zueinander achsversetzte und/oder verschränkte Lagen der Achsen von Rohr und Anschlussstück durch Schwenklagen des Dichtungsteiles ausgleichen lassen. A preferred solution is to provide the sealing member with axially opposite and axially spaced with respect to their centers of curvature spherical apex areas, so that the sealing member is an egg-shaped body, which is taken axially from the connector and the tube in receiving cones, so that each other offset off-set and / or entangled positions of the axes of pipe and fitting by pivoting the seal part.
Die angesprochenen, erfindungsgemäßen Ausgestaltungen haben eine weitgehend gleichmäßige Flächenpressung längs der ringförmigen Abstützlinie zwischen Dichtungsteil und Aufnahmekonus zur Folge, so dass Leckagen ebenso vermieden sind wie Schäden durch unterschiedliche, und damit gegebenenfalls auch lokal unzulässig hohe Flächenpressungen. The mentioned, inventive embodiments have a substantially uniform surface pressure along the annular support line between the seal member and receiving cone result, so that leaks are avoided as well as damage by different, and thus possibly locally inadmissibly high surface pressures.
Die Ausbildung des Dichtungsteiles als von Rohr oder Anschlussstück unabhängiges Bauteil macht es, insbesondere auch unter Montagegesichtspunkten, zweckmäßig, das Dichtungsteil über eine Haltevorrichtung zu Rohr- oder Anschlusssteil zu sichern, um eine bauliche Zuordnung zu gewährleisten. Insbesondere ist diese bauliche Zuordnung zum Rohr zweckmäßig, wobei durch die Gestaltung der Haltevorrichtung genügend Freiraum gegenüber dem Teil gewährleistet sein muss, dem die Haltevorrichtung zugeordnet ist, um die erforderliche Querbeweglichkeit und/oder Verschwenkbarkeit des Dichtungsteils sicherzustellen. The formation of the sealing member as a pipe or connector independent component makes it, especially from a mounting point of view, expedient to secure the sealing member via a holding device to pipe or connecting part to ensure a structural assignment. In particular, this structural assignment to the pipe is expedient, which must be ensured by the design of the holding device sufficient clearance relative to the part to which the holding device is assigned to ensure the required transverse mobility and / or pivoting of the sealing part.
Bei der im Rahmen der Erfindung bevorzugen Ausgestaltung des Dichtungselementes als Kugelsegment, das mit seinem Scheitelbereich in den Aufnahmekonus hineinragt und in Gegenrichtung eine flächige Anlage zur Stirnseite des Rohres aufweist, kann es zweckmäßig sein, wenn die Höhe des Kugelsegmentes kleiner als der Kugelradius ist, um Kippbewegungen des Kugelsegmentes gegenüber dem Rohr auszuschließen und insbesondere auch bei minimierten Kippbewegungen etwaige Desachsierungen ausgleichen zu können. Andererseits bilden Ausgestaltungen des Kugelsegmentes, dessen Höhe größer als der Kugelradius ist, Vorteile hinsichtlich der Halterung des Kugelsegmentes bei dessen Herstellung. In the preferred embodiment of the invention within the scope of the invention sealing element as a spherical segment, which projects with its apex area in the receiving cone and in the opposite direction has a flat contact with the end face of the tube, it may be useful if the height of the ball segment is smaller than the ball radius to To avoid tilting movements of the ball segment relative to the tube and in particular to be able to compensate for any disbalances even with minimized tilting movements. On the other hand, embodiments of the spherical segment, the height of which is greater than the spherical radius, provide advantages with regard to the mounting of the spherical segment during its manufacture.
Bezüglich der Haltevorrichtung erweist es sich als zweckmäßig, wenn diese im Übergangsbereich zwischen Anschlussstück und Rohr seitlich zum Dichtungsteil hin, insbesondere also zum Kugelsegment hin auskragt und zum Dichtungsteil umfangsseitig zumindest teilweise radial untergreifend ausgebildet ist. With regard to the holding device, it proves to be expedient if it protrudes laterally in the transition region between connecting piece and pipe to the sealing part, in particular so to the ball segment and the sealing part is at least partially formed radially under cross-section of the sealing part.
Hierzu kann die Haltevorrichtung durch einen zum Rohr umgreifenden Ringbund gebildet sein, der, stirnseitig zum Rohr radial untergreifend, einen ringförmigen Halteschenkel oder mehrere durch Ringabschnitte gebildete Halteschenkel aufweist. For this purpose, the holding device may be formed by an annular collar which surrounds the tube and has an annular holding leg or a plurality of holding legs formed by ring sections, which extends radially under the tube end face.
In Ausgestaltung der Erfindung erweist es sich als zweckmäßig, wenn der Ringbund mit axial zur Stirnfläche des Rohres liegenden Anschlagflächen ausgebildet ist, so dass bei axial an der dem Dichtungsteil zugeordneten Stirnfläche auf das Rohr aufgesetztem Ringbund, der bevorzugt auf das Rohr aufgeschraubt ist, dessen axiale Position vorgegeben, und damit auch die Lage der Haltevorrichtung zum Dichtungsteil vorgegeben ist. In an embodiment of the invention, it proves to be expedient if the annular collar is formed with axially lying to the end face of the tube abutment surfaces, so that when axially on the sealing part associated end face on the pipe attached collar, which is preferably screwed onto the pipe, the axial Predetermined position, and thus the position of the holding device is given to the sealing part.
Bei der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung endet der ringförmige Halteschenkel, oder bei entsprechender Unterteilung desselben in Sektoren, enden dessen Sektoren mit radialem Abstand zum Dichtungsteil, insbesondere in dessen Ausbildung als Kugelsegment, wobei die Halteschenkel sich gegen das Dichtungsteil dessen Kontur folgend verjüngen, derart, dass sich gegen das Kugelsegment ein schneidenartiger Auslauf ergibt. In the holding device according to the invention, the annular holding leg ends, or with a corresponding subdivision of the same in sectors, ends its sectors with a radial distance to the sealing part, in particular in its formation as a spherical segment, wherein the retaining leg tapering towards the sealing part whose contour following, such that against the ball segment results in a blade-like outlet.
In Ausgestaltung der Erfindung erweist es sich als zweckmäßig, wenn der die Haltevorrichtung tragende Ringbund Bestandteil eines Druckringes ist, der am Rohr als axialer Anschlag für eine übergreifende Ringmutter vorgesehen ist, über die das Rohr mit dem Anschlag zu verschrauben ist. Die axiale Abstützung der Ringmutter gegen den übergreifenden Druckring erfolgt bevorzugt, auch unter radialer Verspannung, dadurch, dass der Druckring an seinem zur Haltevorrichtung gegenüberliegenden Ende stirnseitig sich konisch verjüngend ausläuft, bei entsprechend konischer Stützfläche seitens der Ringmutter. In an embodiment of the invention, it proves to be expedient if the holding device bearing annular collar is part of a pressure ring, which is provided on the pipe as an axial stop for a cross-ring nut, via which the pipe is to be screwed with the stop. The axial support of the ring nut against the overarching pressure ring is preferably carried out under radial tension, characterized in that the pressure ring at its end opposite the holding device end side conically tapering expires, in accordance with conical support surface side of the ring nut.
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung des Ausführungsbeispieles. Es zeigen: Further details and features of the invention will become apparent from the following description of the embodiment. Show it:
Eine dem Stand der Technik entsprechende Prinzipdarstellung einer hochdruckfesten Anschlussverbindung
Das Rohr
Die Ringmutter
Bei axialer Verspannung zwischen dem Rohr
Ist, insbesondere aufgrund von Fertigungsungenauigkeiten, eine desachsierte Lage des Rohres
In der ringförmigen Dichtzone zwischen Dichtungsteil
Bei erfindungsgemäßen Lösungen, die nachfolgend anhand der
Bei gleichem Grundaufbau der Anschlussverbindung
Die konstruktive Auslegung der Anschlussverbindung
Zudem ergibt sich durch diese Ausgestaltung seitens der Stirnfläche
Eine solche, im Übergangsbereich zwischen dem Anschlussstück
Eine im Rahmen der Erfindung bevorzugte und in den Figuren gezeigte Lösung besteht aber darin, dass als Tragring
In
In der Darstellung gemäß
Die
Ebenso ist es beim erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel zweckmäßig, wenn der Leitungsquerschnitt im durch die zentrale Bohrung
Die
In einer abgewandelten Darstellung des Ausschnittes IV in
Im Rahmen der Erfindung liegt es, wie auch bei den vorhergehenden Ausführungsformen, eine Umkehrung in der Zuordnung von Scheitelbereichen
Eine Lösung, wie sie in
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