DE4292014C2

DE4292014C2 - Verfahren zur Herstellung einer langen Hochdruck-Brennstoffleitung

Info

Publication number: DE4292014C2
Application number: DE4292014A
Authority: DE
Inventors: Kazunori Takikawa
Original assignee: Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd
Current assignee: Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd
Priority date: 1991-06-28
Filing date: 1992-06-29
Publication date: 2003-03-27
Anticipated expiration: 2012-06-30
Also published as: CA2090432C; DE4292014T1; US5557962A; CA2090432A1; GB2264253A; GB2264253B; GB9303974D0; WO1993000183A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer langen Hochdruck- Brennstoffleitung mit einem kreisförmigen Durchgangsquerschnitt und einem Wandungsquerschnitt, der an der einen Seite einer durch den Mittelpunkt des Durchgangsquerschnitts verlaufenden Längsebene eine halbkreisförmige Außenkontur hat und dessen Außenkontur auf der anderen Seite der Längsebene von zwei die halbkreisförmige Außenkontur tangential fortsetzenden und parallel zueinander verlaufenden Seitenwänden und einer dazu senkrecht verlaufenden Abschlußwand gebildet wird, die in Längsrichtung der Hochdruck- Brennstoffleitung gesehen in axial beabstandeten Bereichen abgestuft unterschiedliche Abstände vom Mittelpunkt des Durchgangsquerschnitts aufweist.

Will man bei Brennstoffleitungen mit einem derartigen Querschnitt axial beabstandete Bereiche schaffen, bei denen der Abstand der Abschlußwand vom Durchgangsquerschnitt unterschiedlich groß ist, so daß hier unterschiedliche Wanddicken ausgebildet werden, so ist man gezwungen, das vorzugsweise durch Strangpressen hergestellte Rohr noch einer spangebenden Bearbeitung zu unterziehen (vgl. Fig. 1 bis 4), was nicht nur zeitaufwendig und unwirtschaftlich ist, sondern wobei auch das günstige Strangpreßgefüge teilweise durchtrennt und damit die Gesamtfestigkeit verschlechtert wird. Für die Massenfertigung sind außerdem komplizierte, computergesteuerte Fräs- oder Profiliermaschinen erforderlich, wodurch sich die Herstellung derartiger Brennstoffleitungen verteuert. Schließlich erfordert die Herstellung noch einen großen Energieaufwand für die Zerspanungsarbeit und es fällt - gemessen am Nutzvolumen - eine beträchtliche Menge Spanvolumen als Abfall an.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde für ein Verfahren zur Herstellung einer laugen Hoch druck-Brennstoffleitung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des geltenden Patentanspruchs 1, die vorstehend genannten Nachteile zu vermeiden und ein Herstellungsverfahren vorzuschlagen, das einfacher zu handhaben ist und eine deutlich wirtschaftlichere Produktion ermöglicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, eine Strangpreßvorrichtung mit einem zylindrischen Aufnahmebehälter für ein strangpreßbares Metall zu verwenden, an dem eine zentrale Austrittsöffnung ausgebildet und in dem ein Preßstempel axial verschiebbar ist, mit einer in Preßrichtung hinter der Austrittsöffnung angeordneten beheizbaren Ziehdüse, deren freier Querschnitt der Außenkontur der Hochdruck-Brennstoffleitung entspricht, einer das Metall, die Austrittsöffnung und die Ziehdüse durchsetzenden Dornstange, deren Durchmesser dem Durchgangsquerschnitt der Hochdruck-Brennstoffleitung entspricht sowie mit einer Vorrichtung zur Veränderung des freien Querschnitts der Ziehdüse, die aus einer orthogonal zur Dornstange und zur Abschlußwand des Wandungsquerschnitts vor- und zurückbewegbaren, plattenförmigen Druckteil und einer hydraulischen Kolben-Zylinder-Einheit für den Antrieb des Druckteils besteht und das ferner dadurch gekennzeichnet ist, daß der freie Querschnitt der Ziehdüse durch eine Verschiebung des Druckteils verändert wird, um an der Hochdruck-Brennstoffleitung die axial beabstandeten Bereiche auszubilden, bei denen die Abschlußwand mehr oder weniger weit vom Mittelpunkt des Durchgangsquerschnitts entfernt ist und dementsprechend Bereiche mit größerer und kleinerer Wanddicke sowie mit konkaven Übergangszonen zwischen diesen Bereichen geformt werden.

Auf diese Weise kann eine Hochdruck-Brennstoffleitung mit dem gewünschten Querschnitt und den gewünschten axial beabstandeten Bereichen unterschiedlicher Wanddicke hergestellt werden, ohne daß noch eine nachträgliche spangebende Bearbeitung erforderlich ist, ohne daß teuere und komplizierte Machinen installiert werden müssen und ohne daß ein nennenswerter Materialabfall entsteht. Die erforderliche Zusatzausstattung bei einer herkömmlichen Strangpreßvorrichtung kann ohne weiteres vorgenommen werden und ist nur mit vergleichsweise niedrigen Kosten verbunden und das Zusammenspiel von Vortrieb des Preßstempels und Veränderung des Ziehdüsenquerschnitts ist denkbar einfach. Damit wird ein Verfahren zur Verfügung gestellt, mit dem Hochdruck- Brennstoffleitungen der vorgegebenen Form problemlos und preisgünstig hergestellt werden können.

Ein derartiges Verfahren ist mit den aus dem Stand der Technik bekanntgewordenen Strangpreßvorrichtungen nicht möglich.

Die aus der EP 0 384 641 A1 bekannte Strangpreßvorrichtung umfaßt eine erste Matrize mit größerem Durchschnitt sowie eine zweite, entfernbare und geteilte Matrize mit kleinerem Querschnitt, mit der zentralsymmetrische Strangpreßprofile mit unterschiedlich großem Querschnitt hergestellt werden können. Dabei kann jedoch immer nur zunächst ein kleinerer Querschnitt und nach Entfernen der zweiten Matrize ein größerer Querschnitt hergestellt werden, nicht aber in umgekehrter Reihenfolge, denn es ist nicht ersichtlich, wie die zweite Matrize während des Strangpreßvorgangs eingebracht werden könnte. Die Herstellung des vorgegebenen asymmetrischen Querschnitt ist mit dieser Vorrichtung nicht möglich.

Bei der Strangpreßvorrichtung gemäß DE 11 41 965 A sind stromab von der Matrize unter 45° angestellte Schieber vorgesehen, mit denen das Strangpreßprofil festgehalten und gleichzeitig ein gegenüber dem Matrizenquerschnitt vergrößerter Hohlraum gebildet wird, in den das nachfließende Material eintreten und so am Strangpreßprofil Verdickungen ausgebildet werden können. Die Ausbildung eines asymmetrischen Profils ist weder vorgesehen noch möglich, weil erhebliche Kräfte erforderlich sind, das ausgepreßte Profil gegen den Druck des Preßstempels festzuhalten und weil derartige Kräfte nur symmetrisch zum Strangpreßprofil aufgebracht werden können.

Bei der Strangpreßvorrichtung gemäß DE 973 138 C sind mehrere in- oder hintereinanderliegende Matrizen mit verschieden großer Öffnung vorgesehen, die durch Radialverschiebung ihrer Widerlager nacheinander freigegeben und jeweils durch den Anfang des folgenden dickeren Strangabschnitts in Preßrichtung ausgeschoben werden können. Auch hier können nur anfänglich geringere Austrittsquerschnitte und nachfolgend größere Austrittsquerschnitte realisiert werden, nicht aber umgekehrt, wie es für die Herstellung der erfindungsgemäß zu profilierenden Hochdruck-Brennstoffleitungen erforderlich ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen 2 bis 5 beschrieben. Weitere Einzelheiten werden anhand der in den Fig. 1 bis 8 dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Hochdruck-Brennstoffleitung mit dem geforderten Querschnitt, jedoch ohne Abschnitte mit veränderlicher Wanddicke in perspektivischer Darstellung,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch die Hochdruck-Brennstoffleitung gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine Hochdruck-Brennstoffleitung gemäß Fig. 1 nach der spangebenden Fertigbearbeitung in perspektivischer Darstellung,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine Hochdruck-Brennstoffleitung gemäß Fig. 3,

Fig. 5 einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäß zu verwendende Vorrichtung,

Fig. 6 einen Querschnitt in der Ebene A-A gemäß Fig. 5,

Fig. 7 eine erfindungsgemäß hergestelle Hochdruck-Brennstoffleitung in perspektivischer Darstellung,

Fig. 8 einen Längsschnitt durch eine Hochdruck-Brennstoffleitung gemäß Fig. 7.

Die Fig. 1 bis 4 beziehen sich auf eine Hochdruck-Brennstoffleitung mit dem gewünschten Profil, wie sie nach dem Stand der Technik hergestellt wird. Das Rohprofil 9' gemäß Fig. 1 und 2 muß noch durch Abtrennen der in den Fig. 3 und 4 mit 9" bezeichneten Volumenbereichen in die endgültige Form gebracht werden. Dabei werden die beim Strangpreßen entstehenden Gefügelinien m' durchtrennt, wodurch die Gesamtfestigkeit des Produkts verschlechtert wird.

Bei der im Längsschnitt schematisch dargestellten Strangpreßvorrichtung ist ein zylindrischer Aufnahmebehälter 1 für strangpreßbares Metall vorgesehen, an dem eine zentrale Austrittsöffnung ausgebildet und in dem ein Preßstempel 3 axial verschiebbar angeordnet ist. In Preßrichtung hinter der Austrittsöffnung ist eine Ziehdüse 5 angeordnet, die beheizbar ist und deren freier Querschnitt der Außenkontur der Hochdruck-Brennstoffleitung 9 entspricht. Der Preßstempel 3, das strangpreßbare Metall 4 und die Ziehdüse 5 werden von einer zentralen Dornstange 2 durchsetzt, deren Durchmesser dem in der Hochdruck- Brennstoffleitung 9 auszubildenden Durchgangsquerschnitt entspricht. Die Strangpreßvorrichtung ist außerdem mit einem orthogonal zur Dornstange 2 und zur Abschlußwand des Wandungsquerschnitts vor- und zurückbewegbar plattenförmigen Druckteil 7 sowie einer hydraulischen Kolben-Zylinder-Einheit 8 für den Antrieb des Druckteils 7 ausgestattet. Damit kann der freie Querschnitt der Ziehdüse 5 verändert werden, so daß während des Strangpreßvorgangs unterschiedliche Austrittsquerschnitte gebildet und dementsprechend die gewünschte Hochdruck-Brennstoffleitung mit abschnittsweise unterschiedlichem Wanddickenbereich hergestellt werden kann. Aus der Fig. 6 ist die Querschnittsform der Hochdruck-Brennstoffleitung 9 sowie der Arbeitsbereich des Druckteils 7 zwischen der durchgezogenen und gestrichelten Linie ersichtlich.

Die in Fig. 7 perspektivisch dargestellte Hochdruck-Brennstoffleitung besitzt zwei kürzere Abschnitte mit größerer Wanddicke. Die im Längsschnitt in Fig. 8 dargestellte Hochdruck-Brennstoffleitung besitzt hingegen kurze Abschnitte mit geringerer Wanddicke, die durch "Eintauchen" des Druckteils 7 in den ausgepreßten Querschnitt bei stillstehendem Preßstempel 3 erzeugt worden sind.

Auch zu Beginn einer Verminderung des freien Querschnitts der Ziehdüse kann die Bewegung des Preßstempels 3 unterbrochen oder verlangsamt werden. Außerdem kann es vorteilhaft sein, die Geschwindigkeit des Preßstempels 3 proportional zur Fläche des Wandungsquerschnitts der Hochdruck- Brennstoffleitung zu verändern, um eine gleichmäßige Beanspruchung der Vorrichtung zu gewährleisten. Schließlich ist es möglich, die Ziehdüse 3 proportional zur aufzuwendenden Umformarbeit zu beheizen, ebenfalls um eine gleichmäßige Beanspruchung der Vorrichtung und damit eine gleichmäßige Produktion zu gewährleisten.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer langen Hochdruck-Brennstoffleitung (9) mit einem kreisförmigen Durchgangsquerschnitt und einem Wandungsquerschnitt, der an der einen Seite einer durch den Mittelpunkt des Durchgangsquerschnitts verlaufenden Längsebene eine halbkreisförmige Außenkontur hat und dessen Außenkontur auf der anderen Seite der Längsebene von zwei die halbkreisförmige Außenkontur tangential fortsetzenden und parallel zueinander verlaufenden Seitenwänden und einer dazu senkrecht verlaufenden Abschlußwand gebildet wird, die in Längsrichtung der Hochdruck-Brennstoffleitung gesehen in axial beabstandeten Bereichen abgestuft unterschiedliche Abstände vom Mittelpunkt des Durchgangsquerschnitts aufweist, gekennzeichnet durch,

a) die Verwendung einer Strangpressvorrichtung mit einem zylindrischen Aufnahmebehälter (1) für ein strangpreßbares Metall (4), an dem eine zentrale Austrittsöffnung ausgebildet ist und in dem ein Preßstempel (3) axial verschiebbar ist, mit einer in Preßrichtung hinter der Austrittsöffnung angeordneten beheizbaren Ziehdüse (5), deren freier Querschnitt der Außenkontur der Hochdruck-Brennstoffleitung (9) entspricht, einer das Metall (4), die Austrittsöffnung und die Ziehdüse (5) durchsetzenden Dornstange (2), deren Durchmesser dem Durchgangsquerschnitt der Hochdruck-Brennstoffleitung (9) entspricht sowie mit einer Vorrichtung (6) zur Veränderung des freien Querschnitts der Ziehdüse (5), die aus einem orthogonal zur Dornstange (2) und zur Abschlußwand des Wandungsquerschnitts vor- und zurückbewegbaren plattenförmigen Druckteil (7) und einer hydraulischen Kolben-Zylinder-Einheit (8) für den Antrieb des Druckteils (7) besteht sowie dadurch, daß
b) der freie Querschnitt der Ziehdüse (5) durch eine Verschiebung des Druckteils (7) verändert wird, um an der Hochdruck- Brennstoffleitung (9) die axial beabstandeten Bereiche auszubilden, bei denen die Abschlußwand mehr oder weniger weit vom Mittelpunkt des Durchgangsquerschnitts entfernt ist und dementsprechend Bereiche mit größerer und kleinerer Wanddicke sowie mit konkaven Übergangszonen zwischen diesen Bereichen geformt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung von in Achsrichtung kurzer Bereiche mit geringerer Wanddicke, die nicht länger sind als die axiale Erstreckung des Druckteils (7) die Bewegung des Preßstempels (3) unterbrochen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung des Preßstempels (3) zu Beginn einer Verminderung des freien Querschnitts der Ziehdüse (5) unterbrochen wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vortriebsgeschwindigkeit des Preßstempels (3) proportional zur Fläche des Wandungsquerschnitt der Hochdruck-Brennstoffleitung (9) verändert wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ziehdüse (5) proportional zur aufzuwendenden Umformarbeit beheizt wird.