DE102011086905A1 - High pressure component system e.g. fuel injector, for diesel fuel self-ignition engine, has contact surfaces provided with groove structure with small roughness depth, and sealing material arranged between contact surfaces - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hochdruckbauteilesystem, insbesondere Kraftstoffhochdrucksystem einer Brennkraftmaschine, mit einem Gehäuse, das zwei Hochdruckkörper umfasst, die zumindest mittelbar mit Anlageflächen aneinander liegen und durch eine Spanneinrichtung gegeneinander gepresst sind, und mit einem in dem Hochdruckkörpern ausgebildeten Kanal, der ein Medium unter hohem Druck führt, und der durch die Anlageflächen der beiden Hochdruckkörper hindurchtritt. The present invention relates to a high-pressure component system, in particular high-pressure fuel system of an internal combustion engine, comprising a housing which comprises two high-pressure bodies, which are at least indirectly abutting each other with abutment surfaces and pressed against each other by a clamping device, and with a formed in the high-pressure bodies channel, the medium under high Pressure leads, and passes through the contact surfaces of the two high-pressure body.
Stand der Technik State of the art
Ein derartiges Hochdruckbauteilesystem ist aus der
Ein weiteres Hochdruckbauteilesystem ist aus der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Hochdruckbauteilesystem mit zwei Hochdruckkörpern bereitzustellen, deren gegenseitige Abdichtung verbessert ist. The invention is based on the object to provide a high-pressure component system with two high-pressure bodies whose mutual sealing is improved.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die erste plane Anlagefläche eine geringe Rauhtiefe und die zweite plane Anlagefläche eine Rillenstruktur aufweisen, und dass zwischen der ersten Anlagefläche und der zweiten Anlagefläche ein Dichtmaterial angeordnet ist. Die Abdichtung von dieser Hochdruck-Planflächenverbindung wird folglich mit einer Kombination einer definierten Dichtflächengeometrie und der Einfügung eines Dichtmaterials realisiert und ist insbesondere für einen Mediumsdruck von > 1500 bar geeignet, bei dem bekannte Abdichtungen versagen können. Die erfindungsgemäße Abdichtung ist dabei in der Lage, im eigentlich „statisch“ beanspruchten Dichtverband bei Druckpulsationen in dem Hochdruckbauteilesystem auch Mikrobewegungen auszugleichen. Dadurch ist die sonst übliche und teure Präzisionsbearbeitung der Anlageflächen der Hochdruckkörper überflüssig. Die Profilspitzen der zweiten Anlagefläche werden beim Verpressen der beiden Hochdruckkörper durch beispielsweise einen Schraubverband gegen die erste Anlagefläche sowohl plastisch als auch elastisch verformt. Mögliche Leckagekanäle werden verschlossen und das Entweichen von Medium wird verhindert. Das weiche zusätzlich eingebrachte Dichtmaterial wird zwischen den beiden Anlageflächen (unter Einbezug der Profilspitzen) eingeschlossen und verschließt zusätzlich Mikrokanäle. Das Kriechen von Kleinstmengen des Mediums wird dadurch verhindert. Je nach der Härte der beteiligten Elemente findet eine zusätzliche Verzahnung der beiden Hochdruckkörper statt. Die erste Anlagefläche kann mechanisch zum Beispiel durch Drehen, Honen, Schleifen oder ähnliche Bearbeitungsverfahren hergestellt werden. Das heute übliche Feinstschleifen ist für die Wirksamkeit der Dichtung nicht erforderlich. Die Rauhtiefe der ersten Anlagefläche ist kleiner als die Rauhtiefe der zweiten Anlagefläche, und weist vorzugsweise einen Wert Rz < 2 µm auf. Die Rillenstruktur auf der zweiten Anlagefläche kann im einfachsten Fall durch mechanische Bearbeitung wie zum Beispiel Drehen, Schleifen oder Laserbearbeitung hergestellt werden. Im Übrigen können in die Hochdruckkörper auch mehrere Kanäle für ein oder mehrere gegebenenfalls unterschiedliche Medien, die weiterhin gegebenenfalls unterschiedlich hohe Drücke aufweisen, eingelassen sein.This object is achieved in that the first planar contact surface has a low roughness depth and the second planar contact surface has a groove structure, and that a sealing material is arranged between the first contact surface and the second contact surface. The sealing of this high pressure flat surface connection is thus realized with a combination of a defined sealing surface geometry and the insertion of a sealing material and is particularly suitable for a medium pressure of> 1500 bar, in which known seals can fail. The seal according to the invention is able to compensate for micromovements in the actually "statically" stressed sealing bandage during pressure pulsations in the high-pressure component system. As a result, the usual and expensive precision machining of the contact surfaces of the high-pressure body is superfluous. The profile tips of the second contact surface are deformed both plastically and elastically when pressing the two high-pressure body by, for example, a screw against the first contact surface. Possible leakage channels are closed and the escape of medium is prevented. The soft additional sealing material is enclosed between the two contact surfaces (including the profile tips) and additionally closes microchannels. The creeping of small amounts of the medium is thereby prevented. Depending on the hardness of the elements involved an additional toothing of the two high-pressure body takes place. The first abutment surface can be made mechanically, for example by turning, honing, grinding or similar machining methods. Today's Feinbestschleifen is not required for the effectiveness of the seal. The roughness depth of the first contact surface is smaller than the roughness depth of the second contact surface, and preferably has a value Rz <2 microns. The groove structure on the second contact surface can be produced in the simplest case by mechanical processing such as turning, grinding or laser machining. Incidentally, a plurality of channels for one or more possibly different media, which optionally also have different high pressures, may be introduced into the high-pressure bodies.
In Weiterbildung der Erfindung ist die Rillenstruktur konzentrisch oder spiralförmig ausgebildet. Die konzentrische Ausbildung ist vorzugsweise kreisförmig ausgebildet und ebenso wie die spiralförmige Ausbildung mit einer Rauhtiefe von 0,8 <= Rz <= 15µm ausgebildet. Die Rillenstruktur ist konzentrisch um die Bauteilmitte oder konzentrisch um kritische Bereiche, wie beispielsweise den das unter hohem Druck führende Medium führenden Kanal ausgebildet. Die Rillenstruktur kann spitz oder mit einem abgerundeten Wellenprofil ausgeführt sein. In a further development of the invention, the groove structure is concentric or spiral-shaped. The concentric formation is preferably circular and, like the helical formation, is formed with a roughness depth of 0.8 <= Rz <= 15 μm. The groove structure is formed concentrically around the center of the component or concentrically around critical areas, such as the channel carrying the high pressure medium. The groove structure may be pointed or with a rounded wave profile.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Dichtmaterial auftragbar oder als ein eigenständiges Dichtelement ausgebildet. Das Dichtmaterial besteht vorzugsweise aus einem metallischen Werkstoff (beispielsweise In, Ag, Sn) und weist, wie in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen ist, eine geringere Härte als jede der beiden Anlageflächen. Weiterhin weist das Dichtmaterial eine gute Verformbarkeit auf. Dabei ist auch gute Beständigkeit gegenüber dem Medium und Verträglichkeit mit dem Material die beiden Hochdruckkörper wichtig. Das Auftragen von Dichtmaterial kann durch Beschichtungsverfahren, wie zum Beispiel galvanische Abscheidung, Druckverfahren, Vakuumprozesse, Plasmaspritzen oder ähnliche Verfahren erfolgen. Das eigenständige Dichtelement ist beispielsweise eine Dichtfolie. Das Dichtmaterial wird mit einer Dicke von kleiner gleich 4× der größten Rauhtiefe, vorzugsweise mit 0,5× bis 1× der größten Rauhtiefe aufgebracht beziehungsweise das Dichtelement ist mit einer derartigen Dicke ausgebildet. Das Dichtmaterial kann vollflächig oder partiell auf die Anlageflächen appliziert werden. Die medienführenden Bereiche sind immer von Dichtmaterial umgeben. Die Härte der ersten Anlagefläche in Bezug zu der Härte der zweiten Anlagefläche wird in Abhängigkeit der Eigenschaften und Anforderungen an die beiden Hochdruckkörper ausgewählt. Dabei kann dann die Härte der ersten Anlagefläche höher oder geringer als die Härte der zweiten Anlagefläche sein, wobei aber das Dichtmaterial in jedem Fall eine geringere Härte als beide Dichtflächen aufweist.In a further embodiment of the invention, the sealing material can be applied or designed as an independent sealing element. The sealing material is preferably made of a metallic material (for example In, Ag, Sn) and has, as is provided in a further development of the invention, a lower hardness than each of the two contact surfaces. Furthermore, the sealing material has a good deformability. It is also good resistance to the medium and compatibility with the material, the two high-pressure body important. The application of sealing material can be carried out by coating methods, such as, for example, galvanic deposition, printing methods, vacuum processes, plasma spraying or similar methods. The independent sealing element is for example a sealing film. The sealing material is with a thickness of less than or equal to 4 × the largest roughness, preferably applied with 0.5 × to 1 × the largest roughness or the sealing element is formed with such a thickness. The sealing material can be applied over the entire surface or partially on the contact surfaces. The media-carrying areas are always surrounded by sealing material. The hardness of the first contact surface in relation to the hardness of the second contact surface is selected depending on the properties and requirements of the two high-pressure bodies. In this case, then the hardness of the first contact surface may be higher or lower than the hardness of the second contact surface, but in any case the sealing material has a lower hardness than both sealing surfaces.
Der Gegenstand der Erfindung wird insbesondere bei einem Kraftstoffhochdrucksystem, wie beispielsweise einer Hochdruckpumpe oder einen Kraftstoffinjektor eines Kraftstoffeinspritzsystems für eine Brennkraftmaschine angewendet. Dabei ist das Medium ein Kraftstoff, der im Falle einer selbstzündenden Brennkraftmaschine Dieselkraftstoff ist. The object of the invention is particularly applied to a high pressure fuel system such as a high pressure pump or a fuel injector of a fuel injection system for an internal combustion engine. In this case, the medium is a fuel which is diesel fuel in the case of a self-igniting internal combustion engine.
In Weiterbildung der Erfindung können auch mehrere Hochdruckkörper als Stapel angeordnet und gegeneinander verpresst sein. Jeder Zwischenraum zwischen den Hochdruckkörpern des Stapels ist dann in vorteilhafter Weise erfindungsgemäß ausgestaltet. Diese Ausgestaltung ist beispielsweise bei den Bauteilen Düse, Drosselplatte, Führungsplatte und Haltekörper eines Kraftstoffinjektors anwendbar. In a further development of the invention, a plurality of high-pressure elements can also be arranged as a stack and pressed against each other. Each space between the high pressure bodies of the stack is then advantageously designed according to the invention. This embodiment is applicable, for example, in the components nozzle, throttle plate, guide plate and holding body of a fuel injector.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Zeichnungsbeschreibung zu entnehmen, in der in den Figuren dargestellte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben sind. Further advantageous embodiments of the invention are described in the drawings, are described in more detail in the embodiments illustrated in the figures of the invention.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Es zeigen: Show it:
Im Unterschied dazu ist die Rillenstruktur gemäß der
Wiederum in Unterschied dazu ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß
Die
Genau die umgekehrte Anordnung ist in der
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 10115214 A1 [0002] DE 10115214 A1 [0002]
- DE 10207227 A1 [0003] DE 10207227 A1 [0003]
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DE10207227A1 (en) | 2002-02-21 | 2003-09-04 | Bosch Gmbh Robert | Fuel injection valve for internal combustion engines |
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