DE102013111589B4

DE102013111589B4 - Kraftstoffverdampfer

Info

Publication number: DE102013111589B4
Application number: DE102013111589.6A
Authority: DE
Inventors: Martin Eller; Nicolaus Wulff; Eric Hein; Tobias Inclan
Original assignee: BorgWarner Ludwigsburg GmbH; Tenneco GmbH
Current assignee: Multronic NV
Priority date: 2013-08-14
Filing date: 2013-10-21
Publication date: 2016-09-22
Anticipated expiration: 2033-10-22
Also published as: KR20150020133A; US9328701B2; US20150047616A1; KR102235749B1; DE102013111589A1

Abstract

Kraftstoffverdampfer mit einem Gehäuse (1), das eine Einlassöffnung mit einem Innengewinde aufweist, einem Einlassrohr (2), das in der Einlassöffnung sitzt, wobei das Einlassrohr (2) einen hinterschnittenen Kopf (5) aufweist, das Einlassrohr (2) durch eine Hülse (4) hindurchragt, deren Innendurchmesser kleiner als der Außendurchmesser des Kopfes (5) ist, die Hülse (4) ein Außengewinde aufweist, mit dem sie in die Einlassöffnung des Gehäuses (1) eingeschraubt ist, und die Hülse (4) und das Gehäuse (1) aus Werkstoffen mit unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten bestehen, indem das Gehäuse (1) aus Austenitstahl oder Ferritstahl ist, wobei die Hülse (4) aus Ferritstahl ist, wenn das Gehäuse (1) aus Austenitstahl ist, oder die Hülse (4) aus Austenitstahl ist, wenn das Gehäuse (1) aus Ferritstahl ist.

Description

Die Erfindung geht aus von einem Kraftstoffverdampfer mit einem Gehäuse, das eine Einlassöffnung mit einem Innengewinde aufweist, und einem Einlassrohr, das in der Einlassöffnung sitzt, wie er aus der DE 10 2009 013 664 A1 bekannt ist.
Aus der US 6 527 304 B1 ist eine Schraubverbindung für das Hydrauliksystem einer Bremse bekannt. Diese Schraubverbindung wird von einem Gehäuse gebildet, das eine Einlassöffnung mit einem Innengewinde aufweist, einem Einlassrohr, das in der Einlassöffnung sitzt, und einer Hülse gebildet, die ein Außengewinde aufweist, mit dem sie in die Einlassöffnung des Gehäuses geschraubt ist. Das Einlassrohr hat einen hinterschnittenen Kopf und ragt durch die Hülse hindurch.
Kraftstoffverdampfer werden im Abgasstrang von Fahrzeugen mit Abgasreinigungskatalysatoren und/oder Partikelfiltern eingesetzt. Partikelfilter können Partikel aus dem Abgas entfernen indem sie diese aufnehmen und speichern. Solche Partikelfilter müssen in regelmäßigen Abständen gereinigt werden. Dazu wird die Abgastemperatur auf etwa 600°C angehoben um die Partikel/Ruß abzubrennen. Die hohe Temperatur wird erzeugt, indem verdampfter Kraftstoff in das Abgas gebracht wird, welches mittels eines Oxydationskatalysators über eine exotherme Reaktion in Wärmeenergie umgewandelt wird.
Kraftstoffverdampfer und angeschlossene Leitungen sind hohen Belastungen ausgesetzt. Das Gehäuse eines Kraftstoffverdampfers erreicht im Betrieb typischer Weise Temperaturen von bis zu 400°C. Schwall- und Spritzwasser können Temperaturschocks verursachen. Hinzu kommen durch den Fahrbetrieb verursachte Vibrationen und Erschütterungen.
Diese Belastungen machen den Anschluss von Leitungen an das Gehäuse von Kraftstoffverdampfern problematisch. Rohre können in Einlassöffnungen des Gehäuses eingeschraubt werden, jedoch besteht die Gefahr, dass sich eine solche Schraubverbindung bei ungünstigen Bedingungen lösen kann, beispielsweise wenn Schwall- oder Spritzwasser bei hohen Temperaturen einen Temperaturschock verursachen und gleichzeitig durch Fahrbetrieb heftige Vibrationen auftreten. Eine Alternative zu Schraubverbindungen sind Schweiß- oder Lötverbindungen, die jedoch den Nachteil haben, dass sie sich zu Wartungszwecken nicht oder nur mit großem Aufwand lösen lassen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Weg aufzeigen, wie eine lösbare und dennoch zuverlässige Verbindung zwischen dem Gehäuse eines Kraftstoffdampfers und einem Einlassrohr geschaffen werden kann.
Diese Aufgabe wird durch einen Kraftstoffverdampfer mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen sowie durch einen Bausatz zum Einbau eines Kraftstoffverdampfers in den Abgasstrang eines Fahrzeugs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Erfindungsgemäß wird das Einlassrohr in der Einlassöffnung des Gehäuses von einer Hülse gehalten, die ein Außengewinde aufweist und in die Einlassöffnung eingeschraubt ist. Das Einlassrohr ragt durch die Hülse hindurch und hat einen hinterschnittenen Kopf, der in dem Gehäuse des Kraftstoffverdampfers sitzt. Der Außendurchmesser des Kopfes ist größer als der Innendurchmesser der Hülse, so dass das Rohr nicht aus der Hülse gezogen werden kann. Die Hülse kann so eine Klemmschraube bilden, die das Rohr durch Druck auf den hinterschnittenen Kopf in dem Gehäuse hält.
Wenn das Einlassrohr durch Spritzwasser schockartig abgekühlt wird, hat dies auf die Schraubverbindung keinen Einfluss. Selbst wenn sich das Rohr durch eine solche Abkühlung thermisch kontrahiert, ist es weiterhin von der Hülse sicher in dem Gehäuse des Kraftstoffverdampfers gehalten. Eine schockartige Abkühlung des Gehäuses durch Schwall- oder Spritzwasser ist ebenfalls unschädlich, da eine thermische Kontraktion des Gehäuses nur dazu führt, dass die Hülse noch fester in dem Gehäuse sitzt. Die Hülse befindet sich auf einem großen Teil ihrer Länge in dem Gehäuse ist somit vor Temperaturschocks geschützt. Der die Hülse umgebende Abschnitt des Gehäuses wirkt bei Auftreten von Spritz- oder Schwallwasser vorteilhaft als Wärmespeicher, so dass rasche Temperaturänderungen der Hülse verhindert werden. Durch die Erfindung wird also ein Schutz vor Spritzwasser erreicht.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass zwischen der Hülse und dem hinterschnittenen Kopf eine Feder oder ein Kerbring angeordnet sind. Auf diese Weise kann auch bei thermischen Ausdehnungen und Vibrationen eine Vorspannung gewährleistet und die Schraubverbindung gesichert werden. Die Feder kann beispielsweise eine Wellringfeder sein.
Erfindungsgemäß bestehen die Hülse und das Gehäuse aus Werkstoffen mit unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten. Auf diese Weise lässt sich einer Lockerung der Schraubverbindung wegen thermischer Ausdehnung vorbeugen. Beispielsweise kann die Hülse aus einem Material sein, das einen größeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten als das das Gehäuse hat. Wenn sich das Gehäuse und die Hülse erhitzen, wird die Schraubverbindung wegen der unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten noch fester. Als Materialen mit unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten werden erfindungsgemäß Austenitstahl und Ferritstahl verwendet.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Außengewinde der Hülse vollständig in dem Gehäuse angeordnet ist. Auf diese Weise ist der für die Schraubverbindung kritische Teil der Hülse in dem Gehäuse gut von Spritzwasser geschützt.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Außengewinde und/oder das Innengewinde beschichtet sind, beispielsweise mit einem Gleitmittel. Auf diese Weise lässt sich ein definierter Reibwert vorgeben und ein optimales Anzugsmoment der Schraubverbindung gewährleisten.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Hülse auf dem größten Teil ihrer Länge von dem Gehäuse umgeben ist. Spritz- oder Schwallwasser kann dann nur bei einem kleinen Teil der Hülse einen Temperaturschock bewirken. Eine plötzliche Abkühlung der gesamten Hülse und eine Beeinträchtigung der Schraubverbindung werden dadurch noch unwahrscheinlicher. Bevorzugt ist die Hülse auf mehr als drei Vierteln ihrer Länge von dem Gehäuse umgeben.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Hülse einen sechskantigen Abschnitt aufweist, um das Einschrauben zu erleichtern.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden an Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Gleiche und einander entsprechende Komponenten sind darin mit übereinstimmenden Bezugszahlen versehen. Es zeigen:
1 einen Kraftstoffverdampfer;
2 eine geschnittene Detailansicht eines Kraftstoffverdampfers; und
3 eine geschnittene Detailansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels.
Der in 1 dargestellte Kraftstoffverdampfer hat ein Gehäuse 1 und ein Einlassrohr 2, über das zu verdampfender Kraftstoff in das Gehäuse 1 eingeleitet wird. In dem Gehäuse 1 ist ein elektrisches Heizelement angeordnet, das nicht dargestellt ist. Verdampfter Kraftstoff tritt aus einer Auslassöffnung 3 des Gehäuses 1 aus. Das Einlassrohr 2 ist mittels einer Hülse 4 an das Gehäuse 1 angeschlossen. Mögliche Ausgestaltungen dazu, wie das Einlassrohr 2 mit der Hülse 4 gehalten werden kann, sind in den 2 und 3 dargestellt.
2 zeigt eine geschnittene Ansicht der Verbindung des Gehäuses 1 eines Kraftstoffverdampfers und des Einlassrohrs 2. Das Gehäuse 1 hat eine Einlassöffnung mit einem Innengewinde. Das Einlassrohr 2 steckt in dieser Einlassöffnung und wird dort von einer Hülse 4 gehalten, die in die Einlassöffnung eingeschraubt ist. Die Hülse 4 hat ein Außengewinde, das zu dem Innengewinde der Einlassöffnung des Gehäuses 1 passt. Innen- und/oder Außengewinde können beschichtet sein, beispielsweise mit einem Gleitmittel um ein definiertes Einschraubmoment zu gewährleisten. Die Hülse 4 hat außerhalb des Gehäuses 1 einen sechskantigen Abschnitt, um das Einschrauben zu erleichtern.
Das Einlassrohr 2 ragt durch die Hülse 4 hindurch und hat einen hinterschnittenen Kopf 5, dessen Außendurchmesser größer als der Innendurchmesser der Hülse 4 ist. Zwischen dem Kopf 5 und der Hülse 4 ist eine Ringfeder 6, beispielsweise eine mehrlagige Wellringfeder angeordnet. Anstelle der Ringfeder kann auch ein anderer Ring zur Sicherung der Verschraubung verwendet werden, beispielsweise ein Kerbring. Geeignete Ringe werden manchmal auch als Sicherungsscheiben bezeichnet und beispielsweise unter der Marke RIPP Lock vertreiben.
Der Kopf 5 hat eine sich konisch verjüngende Dichtfläche, die an einer kegelstumpfförmigen Innenfläche des Gehäuses 1 anliegt. Auf diese Weise bilden das Gehäuse 1 und der Kopf 5 einen Dichtsitz.
Das Gehäuse 1 und die Hülse 4 sind aus Materialen mit unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten, nämlich Austenitstahl und Ferritstahl.
3 zeigt eine geschnittene Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der Verbindung des Gehäuses 1 eines Kraftstoffverdampfers und des Einlassrohrs 2. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel nur in der Ausgestaltung der Hülse 4. Die Hülse 4 sitzt nämlich mit dem größten Teil ihrer Länge in dem Gehäuse 1. Indem die Hülse 4 auf dem größten Teil ihrer Länge von dem Gehäuse 1 umgeben ist, wird ein verbesserter Schutz vor Schwall- und Spritzwasser sowie damit verbundenen Temperaturschocks erreicht.
Das Außengewinde der Hülse 4 endet in einem so großen Abstand von dem sechskantigen Abschnitt, dass das Außengewinde der Hülse 4 vollständig in dem Gehäuse 1 angeordnet ist. Auf diese Weise ist das Gewinde sehr gut vor Umgebungseinflüssen geschützt.
Bezugszeichenliste

1: Gehäuse
2: Einlassrohr
3: Auslassöffnung
4: Hülse
5: Kopf des Einlassrohrs 2
6: Feder

Claims

Kraftstoffverdampfer mit einem Gehäuse (1), das eine Einlassöffnung mit einem Innengewinde aufweist, einem Einlassrohr (2), das in der Einlassöffnung sitzt, wobei das Einlassrohr (2) einen hinterschnittenen Kopf (5) aufweist, das Einlassrohr (2) durch eine Hülse (4) hindurchragt, deren Innendurchmesser kleiner als der Außendurchmesser des Kopfes (5) ist, die Hülse (4) ein Außengewinde aufweist, mit dem sie in die Einlassöffnung des Gehäuses (1) eingeschraubt ist, und die Hülse (4) und das Gehäuse (1) aus Werkstoffen mit unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten bestehen, indem das Gehäuse (1) aus Austenitstahl oder Ferritstahl ist, wobei die Hülse (4) aus Ferritstahl ist, wenn das Gehäuse (1) aus Austenitstahl ist, oder die Hülse (4) aus Austenitstahl ist, wenn das Gehäuse (1) aus Ferritstahl ist.
Kraftstoffverdampfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Hülse (4) und dem hinterschnittenen Kopf (5) ein Ring, vorzugsweise eine Feder (6) oder ein Kerbring, angeordnet ist.
Kraftstoffverdampfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (6) eine Wellringfeder ist.
Kraftstoffverdampfer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopf (5) eine sich konisch verjüngende Dichtfläche aufweist, die an einer kegelstumpfförmigen Innenfläche des Gehäuses (1) anliegt.
Kraftstoffverdampfer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (4) aus dem Gehäuse (1) herausragt, wobei das Außengewinde der Hülse (4) nur auf einem Abschnitt der Hülse (4) angeordnet ist, der vollständig in dem Gehäuse (1) sitzt.
Kraftstoffverdampfer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Außengewinde und/oder das Innengewinde beschichtet sind.
Kraftstoffverdampfer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (4) auf dem größten Teil ihrer Länge von dem Gehäuse (1) umgeben ist.
Bausatz mit einem Gehäuse (1) eines Kraftstoffverdampfers, das eine Einlassöffnung mit einem Innengewinde aufweist, einem Einlassrohr (2), das einen hinterschnittenen Kopf (5) aufweist, und einer Hülse (4), die ein zu dem Innengewinde passendes Außengewinde aufweist, wobei der Innendurchmesser der Hülse (4) kleiner als der Außendurchmesser des Kopfes (5) und größer als der Außendurchmesser eines an den Kopf (5) anschließenden Abschnittes des Einlassrohrs (2) ist, und die Hülse (4) und das Gehäuse (1) aus Werkstoffen mit unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten bestehen, indem das Gehäuse (1) aus Austenitstahl oder Ferritstahl ist, wobei die Hülse (4) aus Ferritstahl ist, wenn das Gehäuse (1) aus Austenitstahl ist, oder die Hülse (4) aus Austenitstahl ist, wenn das Gehäuse (1) aus Ferritstahl ist.