DE2138043C3

DE2138043C3 - Pressure line connection with pressure line nipple, counterpart and union nut

Info

Publication number: DE2138043C3
Application number: DE19712138043
Authority: DE
Inventors: Norbert Binzer; Juergen Dipl.-Ing. Guido
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1971-07-29
Filing date: 1971-07-29
Publication date: 1974-11-28
Also published as: DK139084C; AT318989B; CH556997A; DE2138043A1; DK139084B; DE2138043B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Druckleitungsverbindung mit Druckleitungsnippel, Gegenstück und Überwurfmutter, wobei der Innenkonus des Gegenstücks und ein Abstützhohlkegel der Überwurfmutter etwa gleiche Kegelwinkel im Bereich von 60° aufweisen und die rückwärtige Abstützfläche des eine Art Außenbund der Druckleitung bildenden Nippels die Form einer Kugelzone aufweist, wobei der Außendurchmesscr des Nippels den Außendurchmesser dsr Endstirnfläche des angestauchten Nippels und der Winkel zwischen der zwischen Dichtkegel und der die rückwärtige Abstütz-Kugelzone des Nippels aufnehmenden Kugel gebildeten Durchdringungsebene und der in einer Axialebene liegenden Tangentenrichtung der Kugeloberfläche an der Durchdringungsstelle mindestens geringfügig größer als derjenige Winkel ist, der dem halben Betrag aus der Differenz von 180° und dem Kegelwinkel des Abstützhohlkegels der Überwurfmutter entspricht.The invention relates to a pressure line connection with pressure line nipple, counterpart and Union nut, with the inner cone of the counterpart and a support hollow cone of the union nut have approximately the same cone angle in the range of 60 ° and the rear support surface of the one Type of outer collar of the pressure line forming nipple has the shape of a spherical zone, the outer diameter of the nipple the outer diameter of the end face of the upset nipple and the Angle between the one between the sealing cone and the one receiving the rear supporting spherical zone of the nipple Sphere formed penetration plane and lying in an axial plane tangent direction the surface of the sphere at the point of penetration is at least slightly larger than the angle is half the amount of the difference between 180 ° and the cone angle of the support hollow cone corresponds to the union nut.

Während die noch heute genormten, an die Druckleitung mit einer quer zu dieser verlaufenden rück wärtigen Ringschulter angestauchten Nippel nach dem Einbau der Druckleitung unter den in der Regel vorhandenen Betriebsschwingungen leicht zu Kerbrissen an der Übergangsstelle von der Druckleitung zum Nippel führen, konnte die Kerbrißgefahr mit Druckleitungen vermieden werden, deren angestauchte Nippel eine rückwärtige Absti'tzfläche in Form einer Kugelzone aufweisen. Der dadurch zwischen der Druckleitung und der genannten Abstütz-While the are still standardized today, to the pressure line with a back running transversely to this wärtigen ring shoulder upset nipple after the installation of the pressure line under the usually existing operating vibrations can easily lead to notches at the transition point from the pressure line lead to the nipple, the risk of notching could be avoided with pressure lines, their upset Nipples have a rear abutment surface in the form of a spherical zone. The thereby between the pressure line and the mentioned support

to fläche gebildete stumpfe Winkel schließt in Verbindung mit dem hier üblichen Übergangsradius die Kerbrißgefahr aus. Während es bei den früher üblichen angestauchten Nippeln mit kugelzonenförmigen rückwärtigen Abstützflächen jedoch vorkommen konnte, daß der an das Gegenstück zunächst leicht verkantet herangeführte Nippel beim anschließenden Anziehen der Überwurfmutter, statt von selbst ausgerichtet in der verkanteten, nicht zuverlässig abdichtenden Stellung festgehalten wurde, ist mit dem Hauptpatent I 937 975 zur Vermeidung dieses Mangels vorgeschlagen worden, daß der Außendurchmesser des Nippels den Außendurchmesser der Druckleitung und damit der Endstirnfläche des angestauchten Nippels um nur etwa 35 bis 4C°» übersteigt und der Winkel /1 zwischen der zwischen dem Dichtkegel und der die rückwärtige Abstütz-Kugelzone des Nippels aufnehmenden Kugel gebildeten Durchdrin- »ungsebene un-J der Tangentenrichtung der Kugeloberfläche an der Durchdringungsstelle etwa 3 bis 10°o größer als derjenige Winkel β ist, der dem halben Betrag aus der Differenz von 180" und dem Kegelwinkel ;■ des Abstützhohlkegels der Überwurfmutter entspricht.The obtuse angles formed on the surface, in conjunction with the transition radius that is usual here, excludes the risk of notch cracks. While it could happen with the previously common upset nipples with spherical zone-shaped rear support surfaces that the nipple, which was initially slightly tilted towards the counterpart, was held in the tilted, not reliably sealing position when the union nut was subsequently tightened, instead of being aligned by itself Main patent I 937 975 to avoid this deficiency it has been proposed that the outer diameter of the nipple the outer diameter of the pressure line and thus the end face of the upset nipple by only about 35 to 4 ° »and the angle / 1 between the between the sealing cone and the rear Support spherical zone of the nipple receiving ball formed penetration plane un-J the tangent direction of the ball surface at the penetration point about 3 to 10 ° o greater than the angle β which is half the amount of the difference between 180 "and the cone angle; ■ of the hollow cone of the Union nut corresponds.

Durch diese Lehre konnte sichergestellt werden, daß auch bei den hier betroffenen, an eine Druckleitung angestauchten Nippeln >nit kugelzonenförmigen rückwärtigen Abstützflächen trotz einer verkanteten Heranführung an das Gegenstück beim anschließenden Anziehen der Überwurfmutter die genaue Fluchtung von selbst herbeigeführt wird. Durch die Wahl der obengenannten Durchmesserverhältnisse und Winkfflverhältnisse ist sichergestellt, daß an den Anlagestellen des verkantet eingeführten Nippels am Gegenstück und an der Überwurfmutter bei deren weiterem Anziehen stets im Sinne der Selbstausrichtung wirksame, die übliche Reibungshaftung an den Anlagekanten überwindende Kraftkomponen ten auftreten.This teaching made it possible to ensure that those affected here would also be connected to a pressure line upset nipples> n with spherical zone-shaped rear support surfaces despite a tilted Approach to the counterpart when subsequently tightening the union nut the exact Alignment is brought about by itself. By choosing the above diameter ratios and angle conditions ensure that at the contact points of the tilted inserted nipple on the counterpart and on the union nut their further tightening always effective in terms of self-alignment, the usual frictional adhesion power components overcoming at the system edges th occur.

Nach Auffindung der das gesuchte Ergebnis gewählleistenden Maßnahmen gemäß Hauptpatent hat sich in der Praxis überraschend ergeben, daß auch noch solche Nippel mit kugelzonenförmigen rückwärtigen Abstützflächen die gewünschte Selbstausrichtungswirkung aufweisen, deren vorgenanntes Außendurchmesserverhältnis und deren vorgenanntes Winkelverhältnis die genannten Verhältniswerte nach oben und unten überschreiten. Daraufhin ergab eine nunmehrige nähere systematische Untersuchung, deren Ergebnis Gegenstand des vorliegenden Zusatzpatents ist, daß die gewünschte Selbstausrichtung bei den vorgenannten Nippeln stets dann gewährleistet ist, wenn der Bereich des Winkels β gemessen zwischen der zwischen Dichtkogel und der die rückwärtige Abstütz-Kugelzone des Nippels aufnehmenden Kugel gebildeten Durchdringungsebenc und der in einer Axialebene liegenden Tangentenrichtung der Kugeloberfiäche an der Durchdringungsstelle auf der Seite seines unteren Grenzwertes von 1.03 λ annä-After finding the desired result according to the main patent, it was surprisingly found in practice that such nipples with spherical-zone-shaped rear support surfaces also have the desired self-aligning effect, the aforementioned outer diameter ratio and their aforementioned angular ratio exceeding the aforementioned ratio values upwards and downwards. Subsequently, a more detailed systematic investigation, the result of which is the subject of the present additional patent, showed that the desired self-alignment with the aforementioned nipples is always guaranteed when the area of the angle β measured between the one between the sealing kogel and the one that accommodates the rear supporting spherical zone of the nipple The penetration plane formed by the sphere and the tangent direction of the spherical surface lying in an axial plane at the penetration point on the side of its lower limit value of 1.03 λ approximates.

hemd nach 1,00 \ und auf der Seite seines oberen Grenzwertes von 1,10 λ nach 1,2 λ ausgedehnt ist und wenn der Bereich des Durchmesserverhältnisses des Außendurchmessers des Nippels zum Außendurchmesser von dessen Emistirnfläche auf der Seite seines unteren Grenzwertes von 1,35 nach 1,30 und auf der Seite seines oberen Grenzwertes von 1,40 nach 1,65 * ausgedehnt ist.shirt after 1.00 \ and on the side of his upper Limit of 1.10 λ is extended to 1.2 λ and when the range of the diameter ratio of the outer diameter of the nipple to the outer diameter from its emis end face on the side of its lower limit value from 1.35 to 1.30 and is expanded on the side of its upper limit value from 1.40 to 1.65 *.

Diese allgemeinere Lehre besagt, daß es einen gegenüber dem Hauptpatent noch weit größeren Abmessungsbereich der genannten Größen gibt, in dem die gewünschte Selbsiausrichtung gewährleistet bleibt. Wird der Abmessungsbereich des Hauptpatents erweitert, dann ist alleidings die zusätzliche, aus der vorgenannten Formel ersichtliche Abhängigkeit zwischen den betroffenen Einflußgrößen zu beachten.This more general teaching states that there is an even wider range of dimensions than in the main patent of the sizes mentioned, in which the desired self-alignment is guaranteed. If the range of dimensions of the main patent is expanded, then the additional one from which Note the dependency between the influencing factors involved.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielweise veranschaulicht; es zeigtThe invention is illustrated by way of example in the drawing; it shows

F i g. I eine erfindungsgemäße Druckleiuingsverbindung in einem Längsschnitt,F i g. I a printing connection according to the invention in a longitudinal section,

Fig. 2 ein die Bedeutung der erfindungsgemüßen Formel erläuterndes Diagramm.Fig. 2 shows the importance of the inventive Formula explanatory diagram.

Die in F i g. 1 dargestellte Druckleitungsverbindungsstelle befindet sich am einen Ende einer Einspritzleitung 1, die beispielsweise Bestandteil des Einspritzsystems einer Brennkraftmaschine sein kann. Das dargestellte Ende der Einspritzleitung 1 weist einen angestauchten Anschlußnippel auf. der an seinem freien Ende einen üblichen Dichtkegel 2 aufweist, dessen rückwärtige Abstützfläche 3 an ihrem Abstützbereich eine Kugelzone 4 bildet, die am äußeren Rand des Nippels in den Dichtkegel 2 über eine Abrundungsstelle S übergeht.The in F i g. 1 pressure line connection point shown is located at one end of an injection line 1, which is part of the injection system, for example an internal combustion engine can be. The illustrated end of the injection line 1 has an upset connection nipple. which has a conventional sealing cone 2 at its free end, whose rear support surface 3 forms a spherical zone 4 on its support area, which on the outer Edge of the nipple merges into the sealing cone 2 via a rounding point S.

Der Dichtkegel 2 und der Innenkonus 6 eines Gegenstückes 7 der Verbindungsstelle weisen beide einen Kegelwinkel von etwa 60 auf. Zur Festlegung der Einspritzleitung 1 am Gegenstück 7 dient eine Überwurfmutter 8, die mit ihrem Innengewinde auf ein Außengewinde 9 des Gegenstückes 7 aufschraubbar ist. Am inneren Ende ihrer axialen Bohrung 10 ist die Überwurfmutter 8 mit einem Abstützhohlkegcl 11 mit einem Kegelwinkel ;■ von ebenfalls etwa 60" versehen.The sealing cone 2 and the inner cone 6 of a counterpart 7 of the connection point both have a cone angle of about 60. To fix the injection line 1 on the counterpart 7 is a Union nut 8, which can be screwed with its internal thread onto an external thread 9 of the counterpart 7 is. At the inner end of its axial bore 10 is the union nut 8 with a Abstützhohlkegcl 11 with a cone angle; ■ also about 60 " Mistake.

Der Außendurchmcsser D des Nippels übersteigt den Außendurchmesser d von dessen Endstirnfläche um nur etwa 31 °n. Die Durchdringungsebene 12 zwischen der die Kugelzone 4 aufweisenden Kugelfläche 13 und der Kegelfläche des Dichtkcgels 2 schließt mit der Tangente 14 an die Kugelfläche 13 an deren Durchdringungsstelle mit der Durchdringungsebcne 12 einen Winkel ,; von etwa 72 ein, was zugleich etwa 20° η mehr ist als der Winkei \. der dem halben Betrag aus der Differenz von I 80 und dem Kegelwinkel ;■ des Abstützluihlkegels der Überwurfmutter entspricht.The outside diameter D of the nipple exceeds the outside diameter d of its end face by only about 31 ° n. The penetration plane 12 between the spherical surface 13 having the spherical zone 4 and the conical surface of the sealing kcgels 2 forms an angle with the tangent 14 to the spherical surface 13 at its point of penetration with the penetration plane 12; of about 72, which is also about 20 ° η more than the angle \. which corresponds to half the amount from the difference between I 80 and the cone angle; ■ of the support fluid cone of the union nut.

Nachstehend ist angenommen, daß die Einspritzleitung 1 in der dargestellten Weise an das Gegenstück 7 nicht genau fluchtend herangeführt ist, und zwar aus der axialen Richtung im Uhrzeigersinn hcrausgeschwenkt. Beim ersten Anziehen der Überwurfmutter 8 kommt der Nippel am Innenkonus (· des Gegenstückes 7 ?n den Stellen 14' und 15 und am Abstützhohlkegcl 1 t der Überwurfmutter 8 lediglich an der Stelle 16 zur Anlage. Die angestrebte Selbstausrichtung beim .!»schließenden weiteren Anziehen der Überwurfmutter 8 tritt ein, wenn dabei zu den Anlagestellen 14', 16 und 15 solche von einem gemeinsamen Punkt, gemäß Fig. 1 dem Punkt 19, im Nippel ausgehende Reaktionskraftrichtungen, gemäß Fig. 1 die Richtungen 17, 18 und 20, möglich sind, die an den Anlagestellen 14', 16 und 15 gegenüberIt is assumed below that the injection line 1 is not brought exactly in alignment with the counterpart 7 in the manner shown, namely pivoted clockwise from the axial direction. In the first tightening of the union nut 8 is of the nipple on the inner cone (· of the counterpart 7? N the points 14 'and 15 and at the Abstützhohlkegcl 1 8 t of the union nut only at the point 16 to the system. The desired self-alignment in.! »Closing further tightening the union nut 8 occurs when, for the contact points 14 ', 16 and 15, those from a common point, according to FIG. 1 the point 19, in the nipple outgoing reaction force directions, according to FIG. 1 the directions 17, 18 and 20, are possible , which at the plant points 14 ', 16 and 15 opposite

den in der dortigen Axialschnittebene verlaufenden Erzeugenden in der gewünschten Ausrichtrichtung jeweils einen Winkel d bilden, der um mehr als der Gleitreibungswinkel » größer als 90° ist. Der Gleitreibungswinkel η ist im vorliegenden Fall der Reibungsanlage leicht gefetteter Stahlteile aufeinander mit 6' anzunehmen.the generatrices running in the axial section plane there each form an angle d in the desired alignment direction which is greater than 90 ° by more than the sliding friction angle. In the present case of the friction system of lightly greased steel parts on top of one another, the sliding friction angle η is to be assumed to be 6 '.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, betragen die WinkelΛ, und ι)., an den Anlagestellen 16 und 14' jeweils etwa 96,5", während der Winkel O₃ an der Anlagestelle 15 etwa 99 beträgt. Wenn die Überwurfmutter 8 weiter angezogen wird, ergeben sich somit an allen drei Anlagestellen 16, 14' und 15 Kraftrichtungen 18,17 und 20. die alle im Sinne der Drehung des Nippels im Gegen-Uhrzeigersinn wirker und infolge der vorgenannten Größen der Winkel Λ,. Λ., und Λ., zu einer Drehung des Nippels im Sinne seiner Selbstausrichtung führen.As can be seen from Fig. 1, the angles, and ι)., At the contact points 16 and 14 'are each about 96.5 ", while the angle O ₃ at the contact point 15 is about 99. When the union nut 8 is tightened further , thus result at all three contact points 16, 14 'and 15 force directions 18, 17 and 20, all of which act in the sense of counterclockwise rotation of the nipple and as a result of the aforementioned sizes of the angles Λ, Λ., and Λ. lead to a rotation of the nipple in the sense of its self-alignment.

Unter der Voraussetzung, daß an den drei Anlagesi.llen 16, 14' und 15 genau gleiche Gleitreibungswiderstände herrschen, werden sich in der Praxis beim weiteren /\nzichen der Überwurfmutter 8 von selbst solche Kraftrichtungen von einem gemeinsamen Punkt im Nippel zu den drei Anlagestellen ergeben, die mit den zugeordneten Erzeugenden alle drei gleiche Winkel <) bilden. In diesem Falle wird der Punkt 19 somit etwas höher als in Fig. I dargestellt liegen.Assuming that exactly the same sliding friction resistance prevails on the three Anlagesi.llen 16, 14 'and 15, in practice such directions of force will automatically result from a common point in the nipple to the three contact points when the union nut 8 is further marked , which form all three equal angles <) with the assigned generators. In this case, the point 19 will thus be slightly higher than shown in FIG.

Das in F i g. 2 dargestellte Diagramm zeigt das Ergebnis einer genaueren Untersuchung derjenigen wählbaren Nippelabmessungen, für die sich noch die vorgenannte gewünschte Selbstausrichtung des Nippels ergibt. Ausgehend von einem Durchmesser d der Endstirnfläche des angestauchten Nippels von 6 mm ist auf der Abszisse ein Bereich von 7,8 bis 9.9 mm Außendurchmesser des Nippels aufgetragen. Eine zweite, zur Abszisse parallele Skiia zeigt die zugeordneten Durchmesserverhältnisse . Die OrdinateThe in Fig. The diagram shown in FIG. 2 shows the result of a more detailed examination of those selectable nipple dimensions for which the aforementioned desired self-alignment of the nipple still results. Starting from a diameter d of the end face of the upset nipple of 6 mm, a range of 7.8 to 9.9 mm outer diameter of the nipple is plotted on the abscissa. A second skiia, parallel to the abscissa, shows the assigned diameter ratios. The ordinate

ist in Winkelgrade zwischen 90 und 1 20 ^: aufgeteilt und zeigt den im vorgenannten Sinne jeweils für alle drei Kraftrichtungen 18, 17 und 20 gleich großen Winkel Λ an, der sich für eine Anzahl Nippel mit unterschiedlichem Winkelverhältnis und unterschied-is divided into degrees between 90 and 1 20 ^: and shows the angle Λ which is the same for all three directions of force 18, 17 and 20 in the aforementioned sense and which is different for a number of nipples with different angular ratios and different

lieh gewähltem Durchmesserverhältnis ergibt. Dasborrowed selected diameter ratio results. The

Diagramm zeigt dementsprechend vier Kurven n, b, c und d, die bei Zugrundelegung ch<es üblichen Win-Accordingly, the diagram shows four curves n, b, c and d, which on the basis of ch <es usual win-

kels λ von 60 jeweils einem Winkclvcrhältnis vonangle λ of 60 each has an angle ratio of

annähernd 1,00, von 1,10, 1,15 und 1,20 entsprechen. Die bei einem Winkel 1) von 96 parallel zur Abszisse verlaufende Gerade u ist im Diagramm stark ausgezogen dargestellt und gibt — nach Abzug eines rechten Winkels vom Winkel Λ — den Gleilreibungswinkcl η voi 6¹ an.correspond approximately to 1.00, of 1.10, 1.15 and 1.20. The straight line u running parallel to the abscissa at an angle 1) of 96 is shown in the diagram with a strong line and - after subtracting a right angle from the angle Λ - indicates the sliding friction angle η voi 6 ¹ .

Aus dem Diagramm ist leicht ersichtlich, daß die gewünschte Selbstausrichtung überall dort gewährleistet wird, wo für denNippcl Werte des Durchmcsscr-It is easy to see from the diagram that the desired self-alignment is ensured everywhere where for the Nippcl values of the diameter

'⁵ Verhältnisses j und des Winkelverhältnisscs ·'- gewählt werden, die oberhalb der den Glcitreibungswinkcl »j markierenden waagerechten 96°-Linie <_>' ver-' ⁵ ratio j and the angular ratio ·' - can be selected, which are located above the horizontal 96 ° line <_>'marking the angle of friction.

laufen. Die der Lehre des Hauptpatents cntsp.c- _d Durchmesscrverhäl.nis ^D _f weiter verkleinert wirdto run. The teaching of the main patent cntsp.c- _d diameter ^{ratio D} _{f is} further reduced

chencic. im Diagramm schraffiert eingezeichnete <l chencic. hatched in the diagram <l

Fläche / veranschaulicht, um wieviel größer der in Da durch eine solche Verkleinerung jedoch die AnArea / illustrates how much larger the in Da by such a reduction, however, the

der Praxis mögliche Abmcssungsbercich von Nippeln lagefläche des Nippels im Hohlkegel des Gegenstük·Dimensional range of nipples possible in practice Positioning surface of the nipple in the hollow cone of the counterpart

liegt, in dem noch die gewünschte Sclbstausrichtun» 5 kes zu klein wird, kommt praktisch kein kleinere:lies in which the desired self-alignment is still too small, there is practically no smaller one:

gewährleistet ist. Dabei wäre es theoretisch denkbar. _{Durcnniosscrvcrhä}|_tni_s » _a)s |,_{3() in} Frage.is guaranteed. It would be theoretically conceivable. _{Durcnniosscrvcrhä} | _tn i _s » _{a) s} |, _{3 () in} question.

das Diagramm noch nach links zu erweitern, wobei .7 ^e to expand the diagram to the left, where .7 ^e

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Claim:

Pressure line connection to pressure line nipples, counterpart and union nut, wherein the inner cone of the counterpart and a Abstützhohlkegel the union nut about ^r have the same cone angle in the range 60 and the rear Abstützflächc of a kind of outer collar has the shape of a spherical zone of the pressure line forming nipple, wherein the outer diameter of the nipple the outer diameter of the end face of the upset nipple exceeds and the angle between the penetration plane formed between the sealing cone and the ball receiving the rear supporting spherical zone of the nipple and the tangent direction of the spherical surface lying in an axial plane at the penetration point is at least slightly larger than the angle. which corresponds to half the amount from the difference of 180 ° and the cone angle of the hollow supporting cone of the union nut, according to patent 1937 975. characterized in that the area of the angle β measured between that between the double cone (2) and that of the rear supporting spherical zone (4 ) the nipple receiving ball formed penetration plane

(12) and the tangent direction lying in an axial plane (tangent 1 <ί ^{λ of} the spherical surface

(13) at the point of penetration on the side of its lower limit value of 1.03 λ is extended approximately to 1.00 \ and on the side of its upper limit value from 1.10 \ to 1.2 \ and. that the range of the diameter ratio of the outside diameter (D) of the nipple to the outside diameter (d) of its end face on the side of its lower limit value from 1.35 to 1.30 and on the side of its upper limit value from 1.40 to 1.65- * is extended.