DE3927288C2

DE3927288C2 -

Info

Publication number: DE3927288C2
Application number: DE3927288A
Authority: DE
Inventors: Masayoshi Numazu Shizuoka Jp Usui
Original assignee: Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd
Current assignee: Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd
Priority date: 1988-08-19
Filing date: 1989-08-18
Publication date: 1992-04-23
Also published as: KR930006015B1; JP2789197B2; DE3927288A1; GB2221967A; JPH0257709A; GB2221967B; GB8918799D0; KR900003573A; US5109888A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hochdruckstahlrohr mit einem Verbindungskopfteil, gebildet aus einem Stahlrohr von relativ geringem Durchmesser und einer dicken Wand, wie es häufig als Leitung für die Zuführung von Kraftstoff in einen Diesel-Verbrennungsmotor, ähnlich einem Hochdruck-Kraftstoffeinspritzrohr, verwendet wird, das einen ungefähren Außendurchmesser von 4-20 mm und eine Wanddicke von 1-8 mm aufweist, sowie ein Verfahren zur Herstellung des Verbindungskopfteils.

Zur Herstellung eines herkömmlichen Hochdruckstahlrohrs mit einem Verbindungskopfteil wird im gesamten Stand der Technik, wie in den Fig. 10 oder 11 dargestellt, ein Verbindungskopfteil (12) in der Form eines Kegelstumpfes, das als Sitzoberfläche (13) die äußere Umfangsoberfläche am Endstück eines dickwandigen Stahlrohrs (11) aufweist, durch Zusammendrücken mit Hilfe des von einem Stanzbauteil von außen in Richtung der Längsachse des Stahlrohres angewandten Druckes gebildet. Als Folge des Zusammendrückens unter Anwendung des vorgenannten Druckes wird die Begrenzungswand des Verbindungskopfteils nach außen erweitert, mit dem Ergebnis, daß eine ringförmige Tasche (15) (Fig. 10) oder eine ringförmige Kerbe (15′) (Fig. 11) auf der Innenseite des Kopfteils ausgebildet wird. Das Bezugszeichen (14) bezeichnet eine hinter dem Verbindungskopfteil (12) aufgesetzte Hülsendichtung. Das so gestaltete Rohr wird dann weiterverwendet.

Weiterhin offenbaren die GB-PS 2 66 422 und die DE-OS 27 44 345 Metallrohre mit relativ geringem Durchmesser und dicken Wänden für Kraftstoffleitungen in Kraftfahrzeugen, die jeweils mit einem im Verbindungsendstück dieser Metallrohre ausgebildeten Verbindungskopfteil mit einer Sitzoberfläche versehen sind. In beiden Fällen ist ein Einlageteil nach dem radialen Aufweiten des Randabschnittes des Metallrohres in das Innere dieses Randabschnittes eingesetzt. Gemäß GB-PS 2 66 422 wird dieses Einlageteil danach jedoch weiter mitverformt, so daß das Einlageteil an seiner Innenkontur im Bereich des Außenbundes vermutlich eine ringförmige Tasche aufweist. Nach DE-OS 27 44 345 sollen zwar vorzugsweise der Innendurchmesser des Verstärkungsringes und der des Rohres außerhalb des Anschlußendes gleich sein, jedoch ist ausdrücklich hervorgehoben, daß auch eine Verminderung des Strömungsquerschnittes durch den Verstärkungsring in Kauf genommen werden muß.

Die herkömmlichen Hochdruckstahlrohre mit Verbindungskopfteil und das Verfahren zur Herstellung dieses Verbindungskopfteils bringen jedoch das Problem mit sich, daß die ringförmige Tasche oder Kerbe, die zwangsläufig im Inneren des Verbindungskopfteils gebildet werden, bewirkt, daß eine durch das Rohr geleitete Hochdruckflüssigkeit das Phänomen der Kavitationserosion in der Tasche oder Kerbe und ihrer näheren Umgebung verursacht.

Aufgrund dieser Probleme ist es Aufgabe dieser Erfindung, ein Hochdruckstahlrohr zu schaffen, dessen Kopfteil derart ausgebildet ist, daß in ihm durch die im wesentlichen ebene und glatte innere Umfangsoberfläche Kavitationserosion verhindert wird. Des weiteren soll ein Verfahren zur Herstellung des Kopfteiles zur Verfügung gestellt werden.

Um die oben beschriebene Aufgabe zu lösen, ist diese Erfindung in der Hauptsache auf ein Hochdruckstahlrohr von relativ geringem Durchmesser und großer Wanddicke gerichtet, mit einem in dem Verbindungsendstück dieses Rohres ausgebildeten Verbindungskopfteil mit einer Sitzoberfläche und mit einem metallischen Ringbauteil, das in einen zwangsläufig im Inneren des Kopfteils bei der Bildung des Führungskopfteils entstehenden ringförmigen Nutabschnitt eingelassen ist, so daß der ringförmige Nutabschnitt in eine im wesentlichen ebene und glatte innere Umfangsoberfläche überführt ist.

Das Rohr besitzt weiterhin eine Sitzoberfläche, die die Form eines Kegelstumpfes oder eines abgestumpften Kreisbogens aufweist. Darüber hinaus ist eine Hülsen- oder Ringdichtung axial hinter dem Verbindungskopfteil angebracht.

In bevorzugter Ausführung besitzt das metallische Ringbauteil einen im wesentlichen halbkreisförmigen, einen im wesentlichen dreieckigen oder einen im wesentlichen trapezförmigen Querschnitt.

Das metallische Ringbauteil besitzt eine axiale Dicke im Bereich von 0,1 d bis 0,5 d, wobei d für den Innendurchmesser des Stahlrohres steht. Das Stahlrohr weist einen Außendurchmesser im Bereich von 4-20 mm und eine Wanddicke im Bereich von 1-8 mm auf.

Die Erfindung ist auch auf ein Verfahren zur Herstellung des Verbindungskopfteils in einem Hochdruckstahlrohr gerichtet, wobei dieses Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:

- Einsetzen einer vorgegebenen Länge eines Stahlrohres von relativ geringem Durchmesser und einer großen Wanddicke, wobei die Umgebung des Verbindungsendstücks des Stahlrohres in einem Spannfutter gehalten und dessen Führungsendstück als Rand für die Herstellung eines Kopfteils freigelassen wird;
- radiales Aufweiten des Randabschnitts des Stahlrohres zur Bildung eines Kopfteiles;
- Einlassen eines metallischen Ringbauteils in das Innere des radial aufgeweiteten Abschnitts des Stahlrohres und
- Zusammendrücken des radial aufgeweiteten Wandabschnittes des Stahlrohres in radialer Richtung zu dessen Längsachse durch ein mit einem den Umrissen eines Kopfteils angepaßten Stempel versehenen Pressenbauteil, wodurch die Bildung eines Kopfteils mit einer Sitzoberfläche bewirkt wird, und gleichzeitiges Fertigstellen des Verbindungskopfteils mit einer mit dem eingelassenen metallischen Ringbauteil unterlegten glatten inneren Umfangsoberfläche.

Das radiale Aufweiten erfolgt durch die Anwendung von nach außen gerichtetem Druck mit Hilfe eines dornförmigen Bauteils. Die Sitzoberfläche wird durch Gestalten der äußeren Umfangsoberfläche des Kopfteils in der Form eines auf einen Gegensitzabschnitt passenden Kegelstumpfes oder eines abgestumpften Kreisbogens gebildet.

Vor dem Führungsendstück des Stahlrohres ist eine Hülsen- oder Ringdichtung befestigt, wobei ein Rand zur Bildung eines Kopfteils freigelassen ist, und die Befestigungsseite des Stahlrohres in einem Spannfutter an Ort und Stelle gehalten wird, bevor die weiteren Schritte begonnen werden.

Die Erfindung betrifft ein Hochdruckstahlrohr mit einem Verbingungskopfteil und ein Verfahren zur Herstellung dieses Kopfteils. Ein solches Verbindungskopfteil hat eine im wesentlichen ebene und glatte innere Umfangsoberfläche. Auf diese Weise kann in dem Stahlrohr nicht länger das Phänomen der Kavitationserosion aufgrund des Drucks einer Flüssigkeit im Inneren des Rohres auftreten.

Die Fig. 1, 2, 3, 4 und 5 zeigen Längsquerschnitte als beispielhafte Darstellungen zur Illustration des Ablaufs von aufeinanderfolgenden Teil-Arbeitsschritten, wie sie in das Verfahren zur Herstellung eines Hochdruckstahlrohrs mit einem Verbindungskopfteil und das Verfahren zur Herstellung des Kopfteils als eine Ausführungsform dieser Erfindung einbezogen sind. Die Fig. 6A, 6B und 6C zeigen Teilquerschnitte, die abgeänderte Ausführungsformen mit in der Querschnittsform differierenden metallischen Ringbauteilen darstellen. Fig. 7 zeigt einen Querschnitt des durch das Verfahren nach Fig. 1 bis 5 erhaltenen Stahlrohres. Fig. 8 und Fig. 9 zeigen Querschnitte von Hochdruckstahlrohren gemäß anderer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Fig. 10 und Fig. 11 zeigen Längsquerschnitte, die Verbindungskopfteile darstellen, die durch herkömmliche Verfahren zur Herstellung eines Kopfteils erhalten wurden.

In den Fig. 1 bis 9 steht 1 für ein Stahlrohr mit großer Wanddicke, speziell ein Hochdruck-Rohr aus Kohlenstoffstahl, das in vorgegebene Abschnitte geschnitten ist und 4-20 mm im Außendurchmesser sowie 1-8 mm in der Wanddicke mißt. Eine hülsenförmige Dichtung 4 ist nahe dem Verbindungsendstück befestigt (Fig. 1), wobei ein überstehendes Ende im Führungsendstück zur Herstellung eines Verbindungskopfteils freigelassen ist. Nachdem ein Rohrstück eingesetzt ist, dessen Befestigungsseite in einem Spannfutter C₁ (Fig. 2) gehalten ist, wird der zur Bildung des Kopfteils überstehende Abschnitt mit Hilfe eines Dornbauteils P₁ (Fig. 3) nach außen radial aufgeweitet. Ein metallisches Ringbauteil 6 mit einem im wesentlichen halbkreisförmigen Querschnitt und ungefähr 0,1 d-0,5 d (d steht für den Innendurchmesser des Stahlrohres) axialer Dicke messend, ist geeignet, um anschließend in das Innere des radial aufgeweiteten Rohres eingelassen zu werden, wobei es in einem Halter P₂ (Fig. 4) von der offenen Seite des Rohres her eingebracht wird.

Der Querschnitt des metallischen Rings 6 ist nicht auf die im wesentlichen halbkreisförmige Form (Fig. 6A) beschränkt, sondern kann in einer gewünschten Form, wie z. B. im wesentlichen dreieckig (Fig. 6B) oder im wesentlichen trapezförmig (Fig. 6C) ausgebildet sein. Danach wird der Außenwandabschnitt des radial aufgeweiteten Rohres radial nach innen relativ zu der Richtung der Längsachse des Stahlrohres mit Hilfe eines Pressenbauteils P₃, das mit einem den Umrissen des Kopfteils angepaßten Stempel versehen ist, zusammengedrückt. Hierdurch wird das Kopfteil derart ausgebildet, daß die äußere Umfangsoberfläche als Sitzoberfläche 3 in Form eines Kegelstumpfes ausgeformt ist, die in ein Gegensitzstück (nicht gezeigt) (Fig. 5) paßt. Da das vorgenannte metallische Ringbauteil 6 entsprechend eingelassen ist, wie es in dem ringförmigen Nutabschnitt 5 angeordnet ist, wird ein eine ebene, glatte innere Umfangsoberfläche aufweisendes Kopfteil 2 gebildet. Auf diese Weise wird das in Fig. 7 gezeigte Hochdruck-Rohr erhalten. Das Material für das metallische Ringbauteil 6 wird aus Materialien, die weicher als der Hauptkörper des Stahlrohres 1 sind unter Berücksichtigung der leichten Anpassung an die Form des Nutabschnitts 5, oder aus Materialien, die härter sind als der Hauptkörper unter Berücksichtigung der Verschleißfestigkeit der der Gestalt der Nut entsprechenden Umfangsoberfläche ausgewählt.

Des weiteren kann erfindungsgemäß das Verbindungskopfteil 2 eine Sitzoberfläche 3 in der Form eines abgestumpften Kreisbogens aufweisen und weiterhin eine Ringdichtung 4′, wie in Fig. 8 gezeigt, anstelle der Hülsendichtung aufweisen. Im übrigen kann das Verbindungskopfteil 2 die Form des Wulstes eines Abakus aufweisen, ohne daß irgendeine Dichtung 4, 4′, wie in Fig. 9 dargestellt, vorliegt.

Claims

1. Hochdruckstahlrohr von relativ geringem Durchmesser und großer Wanddicke, mit einem in dem Verbindungsendstück dieses Rohres ausgebildeten Verbindungskopfteil mit einer Sitzoberfläche und mit einem metallischen Ringbauteil, das in einen zwangsläufig im Inneren des Kopfteils bei der Bildung des Führungskopfteils entstehenden ringförmigen Nutabschnitt eingelassen ist, so daß der ringförmige Nutabschnitt in eine im wesentlichen ebene und glatte innere Umfangsoberfläche überführt ist.

2. Rohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sitzoberfläche die Form eines Kegelstumpfes oder eines abgestumpften Kreisbogens aufweist.

3. Rohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hülsen- oder Ringdichtung axial hinter dem Verbindungskopfteil angebracht ist.

4. Rohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das metallische Ringbauteil einen im wesentlichen halbkreisformigen, einen im wesentlichen dreieckigen oder einen im wesentlichen trapezförmigen Querschnitt besitzt.

5. Rohr nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das metallische Ringbauteil eine axiale Dicke im Bereich von 0,1 d bis 0,5 d besitzt, wobei d für den Innendurchmesser des Stahlrohres steht.

6. Rohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stahlrohr einen Außendurchmesser im Bereich von 4-20 mm und eine Wanddicke im Bereich von 1-8 mm besitzt.

7. Verfahren zur Herstellung eines Verbindungskopfteils in einem Hochdruckstahlrohr, umfassend die Schritte

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das radiale Aufweiten durch die Anwendung von nach außen gerichtetem Druck mit Hilfe eines dornförmigen Bauteils erfolgt.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Sitzoberfläche durch Gestalten der äußeren Umfangsoberfläche des Kopfteils in der Form eines auf einen Gegensitzabschnitt passenden Kegelstumpfes oder eines abgestumpften Kreisbogens gebildet wird.

10. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hülsen- oder Ringdichtung vor dem Führungsendstück des Stahlrohres befestigt ist, wobei ein Rand zur Bildung eines Kopfteils freigelassen ist, und die Befestigungsseite des Stahlrohres in einem Spannfutter an Ort und Stelle gehalten wird, bevor die weiteren Schritte begonnen werden.

11. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Stahlrohr einen Außendurchmesser im Bereich von 4-20 mm und eine Wanddicke im Bereich von 1-8 mm aufweist.