DE10229899A1

DE10229899A1 - Verfahren zur Herstellung einer Dichtung an einem Injektor sowie Injektor mit verbesserter Hochdruckdichtung

Info

Publication number: DE10229899A1
Application number: DE2002129899
Authority: DE
Inventors: Markus Mohr
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2002-07-03
Filing date: 2002-07-03
Publication date: 2004-01-29
Also published as: WO2004005703A1; EP1527275A1; AU2003247240A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Dichtung zwischen zwei benachbarten Bauteilen (1, 2) eines Injektors. Das Verfahren umfasst die Schritte des Aufbringens eines pastösen oder flüssigen Dichtmaterials (6) auf wenigstens eine der Dichtoberflächen (10) eines der Bauteile (1, 2), das Zusammendrücken der beiden Bauteile (1, 2) mit einer vorbestimmten Kraft, sodass das Dichtmaterial in vorhandene Vertiefungen (3) gepresst wird, sodass die Vertiefungen mit Dichtmaterial (6) gefüllt sind, und das Aushärtenlassen des Dichtmaterials (6).

Description

Verfahren zur Herstellung einer Dichtung an einem Injektor sowie Injektor mit verbesserter Hochdruckdichtung Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Dichtung zwischen zwei benachbarten Bauteilen eines Injektors sowie einen Injektor mit einer verbesserten Dichtung zwischen zwei Bauteilen.
Injektoren werden beispielsweise in Speichereinspritzsystemen verwendet, um Kraftstoff unter hohem Druck in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine einzuspritzen. Aufgrund ihres komplizierten Aufbaues sind die Injektoren dabei aus mehreren Bauteilen aufgebaut, welche beispielsweise mittels einer Überwurfmutter gegeneinander verspannt werden. Dabei ergeben sich zwischen den einzelnen Bauteilen, in welchen insbesondere Hochdruckleitungen geführt sind, flächenartige Abdichtflächen. Um zwischen derartigen Flächen eine ausreichende Abdichtung zu erreichen, werden beispielsweise feste Dichtungen aus Papier oder Kupfer zwischen zwei benachbarte Bauteile gelegt. Hierbei ist der Dichtungswerkstoff weicher als der Werkstoff der Injektorbauteile, sodass bei der Montage eine Verformung der Dichtung erfolgt, um auf den Oberflächen der Injektorbauteile vorhandene Riefen, Kratzer usw., aufzufüllen und abzudichten.
Eine andere bekannte Möglichkeit ist eine Abdichtung zwischen den beiden Injektorbauteilen nur aufgrund der durch die Montage aufgebrachten Flächenpressungen, sodass die Dichtwirkung durch die hohe Verpressung der beiden Dichtflächen der Bauteile gegeneinander erfolgt. Um hier jedoch eine ausreichend hohe Dichtsicherheit zu erzielen, müssen die jeweiligen Dichtoberflächen höchsten Anforderungen hinsichtlich ihrer Rauhigkeit und auch hinsichtlich ihrer Oberflächenform (z.B. konkave oder konvexe Ausbildung) in einem Bereich bis zu 1 μm erfüllen. von daher sind aufwendige Nachbearbeitungsschritte der jeweiligen Dichtflächen erforderlich, sodass derartige Injektoren sehr hohe Herstellungskosten aufweisen.
Es ist von daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein einfach auszuführendes und kostengünstiges Verfahren zur Herstellung einer Dichtung zwischen zwei benachbarten Bauteilen eines Injektors sowie einen Injektor mit einer kostengünstigen Dichtung bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. einen Injektor mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Die Unteransprüche zeigen jeweils bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung.
Im Gegensatz zum Stand der Technik verwendet das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Dichtung zwischen zwei benachbarten Injektorbauteilen ein pastöses oder flüssiges Dichtmaterial. Erfindungsgemäß wird vor der Montage der beiden benachbarten Injektorbauteile auf wenigstens eine der Dichtoberflächen eines Bauteils das pastöse oder flüssige Dichtmaterial aufgebracht. Anschließend werden die beiden Bauteile in bekannter Weise gegeneinander mit einer vorbestimmten Kraft verpresst, sodass das pastöse oder flüssige Dichtmaterial auf den beiden Dichtoberflächen der Bauteile in die vorhandenen Vertiefungen gepresst wird. Dadurch sind die an den Dichtoberflächen der Bauteile vorhandenen Vertiefungen mit dem pastösen oder flüssigen Dichtmaterial gefüllt. Weiterhin sind an Bereichen der Dichtoberflächen ohne Riefen bzw. Vertiefungen die planen bzw. benachbarten Flächen unmittelbar aneinander angrenzend, sodass dazwischen kein Dichtmaterial vorhanden ist und eine Abdichtung in diesen Bereichen durch die Flächenpressungen zwischen den beiden Injektorbauteilen erfolgt. Erfindungsgemäß kann somit eine deutlich verbilligte Herstellung einer Dichtung für einen Injektor ermöglicht werden, da die Anforderungen an die Dichtoberflächen der Bauteile des Injektors hinsichtlich ihrer Rauhigkeit bzw. ihrer Oberflächenform deutlich gesenkt werden können. Dabei ist die erfindungsgemäße Dichtung einfach und sicher anbringbar und es ist keine zusätzliche, lose Dichtung erforderlich, welche beim Montageprozess positioniert werden muss. Weiterhin wird durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Dichtung aus einem pastösen oder flüssigen Dichtmaterial eine Dichtung mit einer variablen Dichtungsstärke ermöglicht, welche von wenigen μm bis zu einigen mm Dicke reichen kann. Erfindungsgemäß kann dabei eine sehr hohe Dichtsicherheit zwischen den Injektorbauteilen erreicht werden, welche auch den Ansprüchen für Injektoren von Speichereinspritzsystemen, wie beispielsweise Common-Rail-Einspritzsystemen mit entsprechend hohen Drücken, erfüllt.
Um eine redundante Sicherheit bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Dichtung zu haben, wird das flüssige oder pastöse Dichtmaterial vorzugsweise auf jede Seite der Dichtoberflächen aufgebracht. Durch diese Maßnahme ist es auch auf einfache Weise möglich, dickere Dichtungen zu erhalten.
Besonders bevorzugt wird das pastöse oder flüssige Dichtmaterial mittels Siebdruck auf die Dichtoberfläche der Injektorbauteile aufgebracht. Mittels des Siebdruckverfahrens ist dabei gewährleistet, dass ein sehr dünnes Auftragen des pastösen oder flüssigen Dichtmaterials möglich ist. Dadurch können sehr dünne Dichtungen bzw. Dichtungen, welche nur die vorhandenen Vertiefungen der Dichtoberflächen ausfüllen, erhalten werden.
Besonders bevorzugt wird beim Siebdruckverfahren eine Siebdruckschablone verwendet, welche integral gebildete Abdeckungen für Bohrungen aufweist, die in den Injektorbauteilen vorhanden sind. Dadurch können die Arbeitsschritte bei der Herstellung der Dichtung deutlich vereinfacht werden. Besonders bevorzugt sind die Abdeckungen auf der Siebdruckschablone dabei derart gewählt, dass sie einen etwas größeren Durchmesser als der eigentliche Bohrungsdurchmesser aufweisen. Dadurch wird erreicht, dass rund um die Bohrungen ein kleiner ring förmiger Bereich ohne Dichtmaterial verbleibt, sodass beim anschließenden Montagevorgang das durch das Zusammendrücken der Bauteile verdrängte Material zu diesen dichtmaterialfreien Bereichen um die Bohrungen verdrängt werden kann. Dadurch wird verhindert, dass Dichtmaterial in den inneren Bereich der Bohrungen gelangen kann.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird das flüssige oder pastöse Dichtmaterial mittels Spritzen oder Drücken auf die Dichtoberflächen der Bauteile aufgebracht.
Als Dichtmaterial kommen alle Stoffe in Frage, welche den Anforderungen an die Dichtstelle hinsichtlich Temperatur, Druck, Unempfindlichkeit gegen Kraftstoff usw., genügen und welche als Pulver bzw. als Paste hergestellt werden können. Wenn das Dichtmaterial als Pulver vorliegt, muss das Pulver mit einer entsprechenden Flüssigkeit zu einer Paste vermengt werden. Die Paste kann dann weiterhin bevorzugt mit einem Verdünner auf eine für das jeweils verwendete Auftragverfahren geeignete Viskosität eingestellt werden. Als Dichtmaterial wird besonders bevorzugt Graphit verwendet, welches in einer entsprechend hergestellten Paste bereitgestellt wird.
Der erfindungsgemäße Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff für eine Brennkraftmaschine umfasst wenigstens zwei aneinandergrenzende Bauteile, in denen zumindest eine Hochdruckleitung angeordnet ist. Zwischen den beiden Bauteilen ist eine Dichtung angeordnet, um ein Austreten von Kraftstoff aus der Hochdruckleitung zur Außenseite des Injektors zu verhindern. Für die Dichtung wird ein flüssiges oder pastöses Dichtungsmaterial verwendet, welches im montierten Zustand des Injektors ausgehärtet zwischen den beiden Bauteilen in an der Dichtoberfläche vorhandenen Aussparungen angeordnet ist und somit eine sichere Hochdruckabdichtung zwischen den Bauteilen bereitstellt. Da die an den jeweiligen Dichtoberflächen der Bauteile vorhandenen Vertiefungen wie z.B. Riefen, Kratzer, Kanäle o.ä. durch den Dichtwerkstoff ausgefüllt sind, kann verhindert werden, dass Kraftstoff entlang derartiger Riefen usw. nach außen kriecht und zu einer Leckage am Injektor führt.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung ist:
1 eine schematische Draufsicht auf eine Dichtoberfläche eines Injektorbauteils vor der Montage,
2 eine schematische Draufsicht der in 1 gezeigten Dichtoberfläche nach Aufbringen eines pastösen Dichtungsmaterials, und
3 eine schematische Schnittansicht zweier montierter Injektorbauteile mit einer erfindungsgemäßen Dichtung.
1 zeigt in schematischer Weise ein bekanntes Bauteil eines Injektors, in welchem Hochdruckleitungen 4, 5 in bekannter Weise eingebracht sind. Weiterhin sind zwei nicht bezeichnete Bohrungen zur Aufnahme von Verbindungsstiften eingezeichnet. Auf der Dichtoberfläche 10 des ersten Bauteils 1 sind eine Vielzahl von Riefen bzw. Vertiefungen 3 gebildet. In 1 sind diese Vertiefungen 3 schematisch rautenförmig dargestellt. In der Realität verlaufen diese Vertiefungen jedoch ohne vorbestimmtes Muster in beliebiger Form über der gesamten Dichtoberfläche 10. Abhängig von den gewählten Oberflächenbearbeitungsverfahren des ersten Bauteils 1 sind die Vertiefungen 3 dabei tiefer oder weniger tief ausgebildet.
In 2 ist das erste Bauteil 1 in dem Zustand dargestellt, in dem ein Dichtmaterial 6 auf die Dichtoberfläche aufgebracht worden ist. Das Dichtmaterial 6 besteht aus einer Graphitpaste. Das Dichtmaterial 6 ist dabei mittels eines Sieb druckverfahrens aufgebracht worden. In 2 sind mit dem Bezugszeichen 8 die durch das Siebdruckgitter verdeckten Bereiche an der Dichtoberfläche 10 des ersten Bauteils bezeichnet. Die dabei verwendete Siebdruckschablone weist weiterhin integral gebildete Abdeckungen zur Abdeckung der Bohrungen 4, 5 und der beiden Stiftverbindungsbohrungen auf, sodass ein Eindringen von Dichtmaterial in diese Bohrungen verhindert werden kann. Der Durchmesser der Abdeckungen der Siebdruckschablone ist dabei derart gewählt, dass er etwas größer ist, als der der Bohrungen. Dadurch entstehen um die jeweiligen Bohrungen ringförmige Bereiche 7, an denen kein Dichtmaterial angeordnet ist. Die vom Dichtmaterial freibleibenden Bereiche 7 werden dabei abhängig von der Dicke der jeweiligen herzustellenden Dichtung gewählt. D.h., je dicker die Dichtung zwischen zwei Bauteilen des Injektors ausgebildet sein soll, umso größer werden die vom Dichtwerkstoff freibleibenden Bereiche 7 gewählt. Die freibleibenden Bereiche 7 dienen dabei zur Aufnahme von überflüssigem Dichtmaterial während des Zusammendrückens zweier Bauteile des Injektors.
3 zeigt eine schematische Schnittansicht eines ersten Injektorbauteils 1 und eines zweiten Injektorbauteils 2 im montierten Zustand. Die beiden Bauteile 1, 2 werden in bekannter Weise mittels einer Verspannmutter (nicht dargestellt) gegeneinander verspannt. Zwischen den beiden Bauteilen 1 und 2 ist die erfindungsgemäße Dichtung aus dem pastösen bzw. flüssigen Dichtmaterial 6 angeordnet. Dabei füllt das Dichtmaterial 6 die in den Dichtoberflächen der beiden Bauteile vorhandenen Vertiefungen 3 vollständig aus, sodass eine Leckage von in den Leitungen 4 bzw. 5 vorhandenen Kraftstoffs unter hohem Druck nach außen entlang der Vertiefungen verhindert werden kann. Während der Montage der beiden Bauteile 1 und 2 werden diese mit einer vorbestimmten Kraft F gegeneinander verpresst, sodass das im flüssigen oder pastösen Zustand zwischen den Bauteilen 1, 2 vorhandene Dichtmaterial einerseits die vorhandenen Aussparungen 3 an den Dichtoberflächen der beiden Bauteile ausfüllt und andererseits in radialer Richtung nach außen bzw. auch nach innen in Richtung der Bohrungen verdrängt wird. Um dabei zu verhindern, dass sich Dichtmaterial an den Bohrungen ansetzt, ist es neben dem Vorsehen der vom Dichtmaterial freibleibenden Bereiche 7 weiterhin möglich, entsprechende Fasen 9 an den Bohrungen auszubilden, sodass ein gewisser Raum zur Aufnahme überschüssigem Dichtmaterials vorhanden ist.
Erfindungsgemäß kann somit ein einfaches und kostengünstiges Verfahren zur Herstellung einer Dichtung zwischen zwei Bauteilen eines Injektors bereitgestellt werden. Die Injektoren werden insbesondere bei Common-Rail-Speichersystemen für Dieselmotoren verwendet.
Hinsichtlich des Dichtmaterials sei angemerkt, dass weiterhin vorzugsweise ein geeignetes, schnellflüchtiges Lösungsmittel verwendet wird, sodass eine sofortige Weiterbearbeitung der montierten Bauteile 1, 2 möglich ist.
Sollte ein Injektor mit einer erfindungsgemäßen Dichtung einmal demontiert werden, muss, um wieder eine ausreichende Hochdrucksicherheit zu gewährleisten, die alte Dichtung beispielsweise mittels Spülen entfernt werden und in entsprechender Weise eine neue Dichtung aus einem pastösen oder flüssigen Dichtmaterial aufgebracht werden. Eine neue Dichtung kann dabei jederzeit problemlos wieder aufgebracht werden, da durch die erfindungsgemäße Dichtung keine bleibende Verformung der Dichtoberflächen der Bauteile 1, 2 auftritt.
Die vorhergehende Beschreibung des Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihrer Äquivalente zu verlassen.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Dichtung zwischen zwei benachbarten Bauteilen (1, 2) eines Injektors zum Einspritzen von Kraftstoff unter Druck, wobei die Bauteile (1, 2) wenigstens eine Hochdruckleitung (4, 5) aufweisen, umfassend die Schritte: – Aufbringen eines pastösen oder flüssigen Dichtmaterials (6) auf wenigstens eine der Dichtoberflächen (10) eines der Bauteile (1, 2), – Zusammendrücken der beiden Bauteile (1, 2) mit einer vorbestimmten Kraft derart, dass das pastöse oder flüssige Dichtmaterial (6) in vorhandene Vertiefungen (3) an den Dichtoberflächen (10) der Bauteile (1, 2) gedrückt wird, sodass die Vertiefungen (3) mit Dichtmaterial (6) aufgefüllt sind, und – Aushärten lassen des Dichtmaterials (6).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtmaterial (6) auf jede der Dichtoberflächen (10) der beiden benachbarten Bauteile (1, 2) aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtmaterial mittels eines Siebdruckverfahrens aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine beim Siebdruckverfahren verwendete Siebdruckschablone Abdeckungen für Bohrungen (4, 5) in dem Bauteil (1, 2) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckungen In der Siebdruckschablone einen etwas größeren Durchmesser aufweisen, als der Durchmesser der Bohrungen (4, 5), sodass nach dem Aufbringen des pastösen oder flüssigen Dichtmaterials (6) Bereiche (7) ohne Dichtmaterial um die Bohrungen (4, 5) vorhanden sind.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtmaterial (6) mittels Spritzen oder mittels Drucken auf die Dichtoberfläche (10) aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungsmaterial in Pulverform vorliegt, welches mittels eines Lösungsmittels zu einer Paste vermengt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtmaterial (6) Graphit in Pulverform enthält.
Injektor zur Einspritzung von Kraftstoff für eine Brennkraftmaschine, umfassend wenigstens zwei aneinandergrenzende Bauteile (1, 2) mit zumindest einer Hochdruckleitung (4, 5), in welcher unter Druck stehender Kraftstoff enthalten ist, und eine Dichtung, welche zwischen den beiden Bauteilen (1, 2) angeordnet ist, um ein Austreten von Kraftstoff zur Außenseite des Injektors zu verhindern, dadurch gekennzeichnet, dass für die Dichtung ein flüssiges oder pastöses Dichtungsmaterial (6) verwendet wird, welches im montierten Zustand der Bauteile nach dem Aushärten des Dichtmaterials in zwischen den Dichtoberflächen (10) der Bauteile vorhandenen Ausnehmungen (7) angeordnet ist und die Ausnehmungen (7) auffüllt.