EP1184572A2 - Addichtungsvorrichtung für einen Übergangsbereich an Hochdruckbauteilen - Google Patents

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EP1184572A2
EP1184572A2 EP01117578A EP01117578A EP1184572A2 EP 1184572 A2 EP1184572 A2 EP 1184572A2 EP 01117578 A EP01117578 A EP 01117578A EP 01117578 A EP01117578 A EP 01117578A EP 1184572 A2 EP1184572 A2 EP 1184572A2
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EP
European Patent Office
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pressure seal
seal
sealing device
pressure
high pressure
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EP01117578A
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French (fr)
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EP1184572A3 (de
EP1184572B1 (de
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Bernhard Arnold
Thorsten Beck
Ralf Goebl
Karl Huber
Hans-Ulrich Leutwein
Uwe Nigrin
Matthias Weidner
Franz Wirzberger
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Aumovio Germany GmbH
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
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Publication date
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Publication of EP1184572A3 publication Critical patent/EP1184572A3/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04B53/007—Cylinder heads
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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    • F02M59/44—Details, components parts, or accessories not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M59/02 - F02M59/42; Pumps having transducers, e.g. to measure displacement of pump rack or piston

Definitions

  • the present invention relates to a sealing device for a transition area on high pressure components and in particular a sealing device for transition areas on pump components of pumps for common rail systems.
  • FIG. 11 there is a known high pressure seal 1 for a common rail system, which on a Transition area 5 between a first component 2 and a second component 3 is used to continue to enable a fluid channel 6.
  • High-pressure seal 1 consists of two elements, namely one Sealing ring 24 and a support ring 25, which in a recess 4 are arranged, which are formed in the first component 2 is.
  • the sealing ring 24 is made of an elastomer.
  • the support ring 25 is on the outer circumference of the sealing ring 24 arranged to the sealing ring 24 against the high pressures in the Support common rail.
  • the support ring has none Sealing function.
  • a valve 26 is arranged first to the second component, which essentially from a valve ball 22, a spring element 27 and a basket-shaped ball cage 28.
  • high pressure seals are disadvantageous that they are not over the entire temperature range seal completely. Especially at low temperatures are the sealing properties of the well-known high pressure seals not sufficient, often causing leakage occurs to the outside. This results in sealing problems in particular when starting a cold engine, especially in winter because the sealing ring withstands the high pressures in the common rail system (up to approx. 1800 bar) does not withstand. Further the known high pressure seals are disadvantageous in that that depends on the operating loads (pressure, forces) there is a gap in the transition region 5. From a certain The gap size or frequency of the gap change is the Elastomeric ring is no longer able to pass this transition area seal. This leads to undesirable leaks during of the company.
  • a sealing device Sealing high pressure components at a transition area provided on a high pressure line, which has a high pressure seal with a substantially annular shape and includes a low pressure seal.
  • the high pressure seal is at a line transition of the high pressure components arranged.
  • the low pressure seal is outside the high pressure seal arranged to prevent any leakage to seal securely to the outside thanks to the high pressure seal. So there is a redundant sealing system, which is an escape of fluid at transition areas of high pressure components can reliably prevent. Therefore can occur in the event of leakage through the high pressure seal retained by the low pressure seal become. Accordingly, the combination of a high pressure seal and a low pressure seal reliably prevents leakage prevent.
  • the present invention can be found in a common rail system at transitions between pump components be used.
  • the high pressure seal is made of metal. Further is the inventive high pressure seal made of metal preloaded when assembled. Thereby can be achieved that the high pressure seal after the Assembly due to their preload with high pressure on their Contact surfaces for sealing.
  • a high-pressure seal according to the invention provides a seal, which over the entire temperature range ensures adequate sealing without leakage, especially in the lower temperature range.
  • the combination of the preload of the seal and of the sealing ring made of metal is a dynamically resilient High pressure seal provided, which in particular Pressure pulsations with a high frequency can follow and thus no leaks due to fluid-induced Has stress pulses.
  • the invention requires High pressure seal also no support ring, because they are adequate due to their manufacture from a metal Resistance to high pressures. moreover is the high pressure seal made of metal against aggressive Media resistant.
  • the high-pressure seal is preferably made of spring plate or made of steel. This can be an inexpensive and easy to manufacture high pressure seal can be obtained. When producing the seal from spring plate, the further also a particularly simple prestressing of the seal be realized.
  • the high-pressure seal made of temperature-resistant Plastic or made of rubber. Particularly preferred an elastomer is used as the plastic.
  • the low pressure seal made of metal or made of plastic or rubber or from one with plastic coated metal.
  • the low pressure seal is preferably a flat seal or designed as a profile seal. Particularly preferred the low pressure seal has a bead.
  • the high pressure seal as a ring with a C-shaped Cross section formed.
  • the open area of the C-shaped ring directed inwards. Due to the C-shaped design of the high pressure seal in particular, that the seal is additionally achieved through the fluid pressure with great force against their contact surfaces is pressed because the fluid pressure in the direction of the contact surface is directed.
  • the existing contact pressure due to the geometric Design of the seal in C-shape reinforced.
  • Can continue the C-ring-shaped high pressure seal also deforms components, which arise due to the high pressures, very good compensate for the fact that due to its C-shape it especially the extensions and the approaches, neighboring Components can follow easily due to the high pressure.
  • the high-pressure seal which is C-shaped in cross section is particularly preferred a symmetrical shape, so that a mix-up is guaranteed.
  • the high-pressure seal advantageously has two sealing surfaces or three sealing surfaces.
  • the seal can thus be arranged such that it has an upper and a lower contact surface for sealing. It is also possible to have a third contact surface through the outward circular section of the C-shaped sealing ring is formed.
  • the high pressure seal as a ring with a angular cross section.
  • This has so-called wedge ring in the unassembled state one leg angle, i.e. an angle between his two legs, from significantly larger than 90 °. For example, this leg angle is approx. 115 ° when not installed.
  • the one leg When assembled the one leg is attached to an area of the one component pressed. The other leg is against the sealing surface of the second component pressed.
  • This is the leg angle the wedge ring when installed is significantly smaller than in the unassembled state and is approx. 90 ° to 95 °.
  • both legs of the wedge ring lie directly on the sealing surfaces of the two components, so that a very secure seal is achieved.
  • the wedge ring is made of metal e.g. a sheet (spring sheet) manufactured.
  • the high-pressure seal preferably has a cross section tapered area.
  • This can, for example a wedge-shaped seal can be provided.
  • the wedge-shaped surface of the seal is on the inside of the seal directed. It is particularly preferred tapered area parabolic or rectilinear in section educated.
  • the high pressure seal has in addition to that tapered area an area with constant internal and outside diameter.
  • one of the Contact surfaces for sealing are relatively large.
  • the high pressure seal has a central connection area on which has at least one through opening having.
  • the middle connection area connects the outer ones Ring areas of the seal with each other. This allows the The stability of the high pressure seal can be increased.
  • the high-pressure seal is advantageously designed in the form of a button.
  • the high pressure seal has a flat circular shape middle connection area so that the high pressure seal e.g. as a cage or stop for a valve body can be used.
  • the high pressure seal e.g. as a cage or stop for a valve body can be used.
  • the high pressure seal with a cage for a valve body combined to retain a valve body. Consequently the high pressure seal has both a sealing function as well as a retention function for a valve body valve located immediately before the seal.
  • the button-shaped high-pressure seal is preferably included four through openings are provided to ensure adequate To ensure fluid flow.
  • the middle connection area at one in cross section C-shaped ring formed at one end in the vertical direction. This enables the advantages of the C-shaped high pressure seal with those of the middle connection area combine.
  • the central connection area preferably serves as a stop for the valve body. This makes it particularly easy Construction of the high pressure seal and one immediately valve adjacent to the seal.
  • the present invention provides a redundant sealing device through a combination of a high pressure seal ready with a low pressure seal.
  • the sealing device has a simple structure and enables over the entire temperature range in which the Combination seal is used, a reliable seal without leakage problems, especially in the low temperature range.
  • This is further combined by a high pressure sealing made of metal and the preload the seal is further reinforced, so that excellent sealing properties can be provided.
  • the sealing device according to the invention an insensitivity to load pulses occurring in the delivery fluid achieved, which with the previously used Elastomer seals were not given.
  • it can sealing system according to the invention also as a cage or stop can be used for a valve body and is durable against aggressive media.
  • Figures 1 and 2 is a high pressure seal 1 for a Sealing device according to a first embodiment of the present invention.
  • the high pressure seal 1 is at a transition area 5 between a first component 2 (e.g. a cylinder) and a second component 3 (e.g. a cylinder head). There is a recess 4 on the first component 2 for receiving the high pressure seal 1 provided (see FIG. 1). At the transition area 5 opens a fluid channel 6 of the first component 2, which is continued in the second component 3. The recess 4 is formed around the mouth of the fluid channel 6. The high-pressure seal 1 must therefore cover the transition area 5 Seal around the fluid channel 6 to prevent fluid leakage to prevent.
  • the high-pressure seal 1 an annular shape. Further, as can be seen from Figure 1 is, the high pressure seal 1 has a C-shaped Cross section on.
  • the high-pressure seal shows 1 a first straight section 7, a curved section 8 and a second straight section 9.
  • the two straight sections 7 and 9 lie with their flat surfaces on the first or second component and thus form annular Sealing areas 10 and 11 in the form of line seals.
  • the curved section 8 is designed such that he is in contact with the side wall of the recess 4 comes and thus an additional third sealing area 30 forms.
  • the C-shaped High-pressure seal is completely curved, i.e. is formed without straight sections or such that he only has two sealing areas, e.g. B. the two sealing areas 10 and 11.
  • the C-shaped high pressure seal 1 has its entire Cross-section has a constant thickness. However, it is also possible that the high pressure seal, especially if made of sheet metal or similar is produced, different in cross section Has thicknesses.
  • the high-pressure seal 1 points in the vertical direction, i.e. in the direction of the central axis 0-0, one at one end Inside diameter D1 and at the other end an inside diameter D2 on.
  • the inside diameter is D1 equal to the inside diameter D2, so the high pressure seal 1 is symmetrical.
  • the high pressure seal 1 of the first embodiment is made of spring steel and the two straight sections 7 and 9 are biased outwards so that they are installed Condition against the wall surfaces of the first and second Component 2 and 3 are pressed. Due to the concave arrangement of the curved area 8 to the fluid channel 6 supported the fluid pressure the pressing of the straight regions 7 and 9 against the respective contact surfaces of the first and second Component.
  • the C-ring-shaped high pressure seal 1 is constructed symmetrically is the same at both ends in the vertical direction Has inner diameter D1 and D2, the pressing forces the same at all points of the high pressure seal 1. Consequently can secure sealing of the transition region 5 is achieved become. Since the preload of the high pressure seal 1 over the entire temperature range is one adequate sealing, especially at low temperatures guaranteed. Furthermore, you can also easily high-frequency pressure pulsations are recorded in the fluid and Component deformations due to the high pressure compensated become. Furthermore, the symmetrical structure of the High pressure seal 1 ensures a mix-up-free installation and the high pressure seal is against aggressive Media resistant.
  • FIG 3 is the sealing device according to the invention with the C-ring-shaped high pressure seal 1 according to the first Embodiment shown.
  • the sealing device comprises the high pressure seal and a low pressure seal 12.
  • the high pressure seal 1 seals a transition area between a cylinder block 2 and a cylinder head 3 a fluid channel 6.
  • the high pressure seal 1 is in a on the cylinder block 2 formed annular recess 4 inserted.
  • Between cylinder head 3 and cylinder block 2 is further the low-pressure seal 12 designed as a flat seal arranged.
  • the low pressure seal 12 is one with a Sheet with an elastomer coating and can also have one Have a bead.
  • the transition area on the fluid channel 6 sealed twice by the sealing device, namely by the high pressure seal 1 and the low pressure seal 12.
  • the two seals are in the assembled state 1 and 12 of the sealing device essentially in one level at the transition area 5.
  • FIG 4 is a sealing device according to a second Embodiment shown.
  • the second embodiment corresponds essentially to that shown in FIG first embodiment.
  • the flat gasket Form seal or profile seal 12 is provided, which in a corresponding recess 13 inserted in the cylinder block 2 becomes.
  • the molded seal 12 is outside the high pressure seal 1 arranged so that a direct connection from the High pressure seal 1 to the low pressure area guaranteed is.
  • FIGS A high-pressure seal 1 is shown in FIGS Use in a sealing device according to the invention according to a third embodiment of the present invention shown. Same or functionally the same parts have the same reference numerals as in the first embodiment designated. Because the third embodiment corresponds essentially to the first exemplary embodiment, are only the differences between the two below Exemplary embodiments described in detail.
  • the high pressure seal 1 is for one Sealing device at a transition area 5 of a fluid channel 6 between a first component 2 and a second Component 3 arranged.
  • the high pressure seal 1 is, as shown in Figures 5 and 6, button-shaped.
  • a C-ring-shaped edge region 16 one of its sides in the vertical direction (i.e. in the direction the center line 0-0) a middle connection area 17 on.
  • a first straight section 7 a curved section 8 and a second straight section 9 formed C-shaped edge area 16 at its second straight section 9 with the middle connection area 17 connected.
  • the second straight section 9 goes in the middle connection area over.
  • the section 7 can also be curved.
  • a valve ball 22 is provided, which on a Valve seat 23 abuts.
  • a valve is formed.
  • the button-shaped high-pressure seal 1 forms the ball cage for the valve ball 22.
  • the in Area of the midline 0-0 lying section of the middle Connection area 17 a greater thickness than the edge area 16 to provide sufficient strength for retention to provide the valve ball 22.
  • the high-pressure seal 1 for a sealing device according to the third embodiment in addition to the Sealing function also a retention function for the Valve ball 22 on.
  • the high pressure seal 1 made of metal e.g. made of spring steel, can be made. It is also possible to choose between the as Cage serving high pressure seal and the valve ball still to arrange a spring element so that a check valve in Fluid channel 6 arranged between the first and the second component is.
  • FIG. 7 and 8 is a high pressure seal 1 for a Sealing device according to a fourth embodiment of the present invention. Same or Functionally identical parts have the same reference symbols as referred to in the previously described embodiments. Since the fourth embodiment essentially corresponds to the previously described exemplary embodiments, are only the differences to the exemplary embodiments described in detail.
  • the high pressure seal 1 is at one Transition area 5 between a first component 2 and arranged a second component 3. It is in one Recess 4 positioned, which is formed in the first component 2 is and seals a transition of a fluid channel 6.
  • the high-pressure seal 1 a first area 14 and a second area 15.
  • the first area 14 has a constant inside and outside diameter and therefore has a rectangular section Shape up. However, the first area 14 can also be different Have inside and outside diameter.
  • the second Area 15 tapers starting from the first area 14 to its outside. As shown in Figure 7, the is tapering region 15 is parabolic in section.
  • This configuration of the high-pressure seal according to the invention 1 arise at the contact surfaces of the seal 1 different areas for the first and second component of sealing areas 10 and 11.
  • the wedge ring-shaped High pressure seal 1 To on both sealing areas to get a surface pressure, the wedge ring-shaped High pressure seal 1 to one side accordingly biased.
  • the high pressure seal is pressed 1 to areas 10 and 11 and towards the center line 0-0 extending area 30 of the recess 4.
  • To a to obtain additional prestressing of the high pressure seal 1, are the sealing areas 10 and 30 of the seal 1 in the unassembled state to each other at an angle of greater arranged as 90 ° - 95 °.
  • the sealing areas are in the assembled state 10 and 30 then at an angle of 90 ° - 95 ° arranged to each other.
  • the high pressure seal 1 according to the fourth Embodiment a sufficient sealing function very high pressures and is insensitive to the fluid occurring high-frequency pressure pulsations and resistant to PME fluids.
  • FIG. 9 and 10 is a high pressure seal 1 for a sealing device according to a fifth embodiment of the present invention. Same or Functionally identical parts have the same reference symbols as referred to in the previously described embodiments. Since the fifth embodiment essentially corresponds to the previously described exemplary embodiments, are only the differences to the exemplary embodiments described in detail.
  • the high pressure seal is 1 for the sealing device as a so-called wedge seal educated.
  • the wedge seal 1 is annular and includes a first leg 31 and a second Leg 32.
  • the two legs 31 and 32 have the same length. You can but also have different lengths.
  • the high-pressure seal 1 is provided in a component 2 Recess 4 arranged.
  • the depth corresponds to the Recess 4 essentially the length of the leg of the leg 32.
  • the high-pressure seal 1 is in an intermediate assembly step shown.
  • the high pressure seal 1 inserted into the recess 4.
  • sealing device according to the invention from any combination of those previously described High pressure seals or low pressure seals can be formed.
  • the present invention relates to a sealing device with a high pressure seal 1 and one Low pressure seal 12 for sealing a transition area 5 on a high-pressure line 6, which in particular is used in common rail systems.
  • the high pressure seal 1 has a substantially annular shape and is arranged at the line transition of the high pressure components 2, 3.
  • the low pressure seal 12 is in one plane with the high-pressure seal 1 arranged around it to a Any leakage that may occur through the high pressure seal 1 to seal to the outside.
  • a reliable, redundant seal are provided which dynamic across the entire operating temperature range resilient high-pressure sealing ring 1 and also for one Use with aggressive media is suitable.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abdichtungsvorrichtung mit einer Hochdruckabdichtung (1) und einer Niederdruckabdichtung (12) zur Abdichtung eines Übergangsbereichs (5) an einer Hochdruckleitung (6). Die Hochdruckabdichtung (1) weist eine im wesentlichen ringförmige Gestalt auf und ist am Leitungsübergang von Hochdruckbauteilen (2, 3) angeordnet. Die Niederdruckabdichtung (12) ist in einer Ebene mit der Hochdruckabdichtung (1) um diese herum angeordnet, um eine eventuell auftretende Leckage durch die Hochdruckabdichtung (1) nach aussen abzudichten.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abdichtungsvorrichtung für einen Übergangsbereich an Hochdruckbauteilen und insbesondere eine Abdichtungsvorrichtung für Übergangsbereiche an Pumpenbauteilen von Pumpen für Common-Rail-Systeme.
Abdichtungen sind in vielfältigen Ausgestaltungen bekannt. Beispielsweise ist in Figur 11 eine bekannte Hochdruckabdichtung 1 für ein Common-Rail-System dargestellt, welche an einem Übergangsbereich 5 zwischen einem ersten Bauteil 2 und einem zweiten Bauteil 3 verwendet wird, um eine Fortführung eines Fluidkanals 6 zu ermöglichen. Die in Figur 11 gezeigte Hochdruckabdichtung 1 besteht aus zwei Elementen, nämlich einem Dichtring 24 und einem Stützring 25, welche in einer Aussparung 4 angeordnet sind, die in dem ersten Bauteil 2 gebildet ist. Der Dichtring 24 ist aus einem Elastomer hergestellt. Der Stützring 25 ist am äußeren Umfang des Dichtrings 24 angeordnet, um den Dichtring 24 gegen die hohen Drücke im Common-Rail abzustützen. Der Stützring weist dabei keine Dichtfunktion auf. Weiter ist in dem Übergangsbereich 5 vom ersten zum zweiten Bauteil ein Ventil 26 angeordnet, welches im wesentlichen aus einer Ventilkugel 22, einem Federelement 27 und einem korbförmig gebildeten Kugelkäfig 28 besteht.
Derartige Hochdruckabdichtungen sind jedoch dahingehend nachteilig, dass sie nicht über den gesamten Temperaturbereich vollständig abdichten. Insbesondere bei geringen Temperaturen sind die Abdichteigenschaften der bekannten Hochdruckdichtungen nicht ausreichend, so dass häufig eine Leckage nach aussen auftritt. Daraus resultieren insbesondere Abdichtungsprobleme beim Anlassen eines kalten Motors, insbesondere im Winter, da der Dichtring den hohen Drücken im Common-Rail-System (bis ca. 1800 bar) nicht standhält. Weiter sind die bekannten Hochdruckabdichtungen dahingehend nachteilig, dass abhängig von den Betriesbelastungen (Druck, Kräfte) sich im Übergangsbereich 5 ein Spalt ergibt. Ab einer bestimmten Spaltgröße bzw. Frequenz der Spaltänderung ist der Elastomerring nicht mehr in der Lage, diesen Übergangsbereich abzudichten. Dies führt zu unerwünschten Undichtigkeiten während des Betriebes. Weiter besteht die bekannte Hochdruckabdichtung aus mindestens zwei Bauteilen, nämlich dem Dichtring und dem Stützring, woraus relativ hohe Herstellungs- und Montagekosten resultieren. Überdies sind die bekannten Hochdruckabdichtungen nur begrenzt gegen aggressive Medien, wie z.B. Pflanzenmethylester (PME), beständig.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine zuverlässige Abdichtungsvorrichtung bereitzustellen, welche bei einfachem Aufbau und einfacher, kostengünstiger Herstellbarkeit über den gesamten Temperaturbereich keine Undichtigkeiten aufweist und welche ausreichend dynamischen Belastungen standhält.
Diese Aufgabe wird durch eine Abdichtungsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß wird somit eine Abdichtungsvorrichtung zur Abdichtung von Hochdruckbauteilen an einem Übergangsbereich an einer Hochdruckleitung bereitgestellt, welche eine Hochdruckabdichtung mit einer im wesentlichen ringförmigen Gestalt und eine Niederdruckabdichtung umfasst. Die Hochdruckabdichtung ist an einem Leitungsübergang der Hochdruckbauteile angeordnet. Die Niederdruckabdichtung ist außerhalb der Hochdruckabdichtung angeordnet, um eine eventuell auftretende Leckage durch die Hochdruckabdichtung nach außen hin sicher abzudichten. Somit ist ein redundantes Dichtungssystem vorhanden, welches ein Austreten von Fluid an Übergangsbereichen von Hochdruckbauteilen verlässlich verhindern kann. Daher kann bei einem Auftreten einer Leckage durch die Hochdruckabdichtung diese durch die Niederdruckabdichtung zurückgehalten werden. Demnach kann die Kombination einer Hochdruckabdichtung und einer Niederdruckabdichtung eine Leckage verlässlich verhindern. Insbesondere kann die vorliegenden Erfindung in einem Common-Rail-System an Übergängen von Pumpenbauteilen eingesetzt werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die Hochdruckabdichtung aus Metall hergestellt. Weiter ist die erfindungsgemäße, aus Metall hergestellte Hochdruckabdichtung im montierten Zustand vorgespannt. Dadurch kann erreicht werden, dass die Hochdruckabdichtung nach der Montage aufgrund ihrer Vorspannung mit hohem Druck an ihren Anlageflächen zur Abdichtung anliegt. Somit wird durch die erfindungsgemäße Hochdruckabdichtung eine Abdichtung bereitgestellt, welche über den gesamten Temperaturbereich eine ausreichende Abdichtung sicherstellt, ohne dass Leckagen, insbesondere im unteren Temperaturbereich, auftreten. Weiter wird durch die Kombination des Vorspannens der Dichtung und des aus Metall hergestellten Dichtrings eine dynamisch belastbare Hochdruckabdichtung bereitgestellt, welche insbesondere Druckpulsungen mit einer hohen Frequenz folgen kann und somit keine Undichtigkeiten infolge von durch das Fluid verursachten Belastungspulsen aufweist. Weiter benötigt die erfindungsgemäße Hochdruckabdichtung auch keinen Stützring, da sie aufgrund ihrer Herstellung aus einem Metall eine ausreichende Festigkeit gegen die hohen Drücke aufweist. Überdies ist die aus Metall hergestellte Hochdruckabdichtung gegen aggressive Medien beständig.
Vorzugsweise ist die Hochdruckabdichtung aus Federblech oder aus Stahl hergestellt. Hierdurch kann eine kostengünstige und einfach herzustellende Hochdruckabdichtung erhalten werden. Bei einer Herstellung der Dichtung aus Federblech kann des weiteren auch eine besonders einfache Vorspannung der Dichtung verwirklicht werden.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die Hochdruckabdichtung aus temperaturfestem Kunststoff oder aus Kautschuk hergestellt. Besonders bevorzugt wird als Kunststoff dabei ein Elastomer verwendet.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Niederdruckabdichtung aus Metall oder aus Kunststoff oder Kautschuk oder aus einem mit Kunststoff beschichteten Metall hergestellt.
Vorzugsweise ist die Niederdruckabdichtung als Flachdichtung oder als Profildichtung ausgebildet. Besonders bevorzugt weist die Niederdruckabdichtung eine Sicke auf.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die Hochdruckabdichtung als Ring mit einem C-förmigen Querschnitt ausgebildet. Vorzugsweise ist dabei der geöffnete Bereich des C-förmigen Rings nach innen gerichtet. Durch die C-förmige Ausbildung der Hochdruckabdichtung kann insbesondere erreicht werden, dass die Dichtung zusätzlich durch den Fluiddruck mit großer Kraft gegen ihre Anlageflächen gedrückt wird, da der Fluidruck in Richtung der Anlagefläche gerichtet ist. Somit wird der aufgrund der Vorspannung der Dichtung vorhandene Anpressdruck noch durch die geometrische Gestaltung der Dichtung in C-Form verstärkt. Weiter kann die C-ringförmige Hochdruckabdichtung auch Bauteilverformungen, welche aufgrund der hohen Drücke entstehen, sehr gut ausgleichen, da er aufgrund seiner C-Form den Verformungen, insbesondere den Weitungen und den Annäherungen, benachbarter Bauteile infolge des hohen Drucks problemlos folgen kann.
Besonders bevorzugt weist die im Querschnitt C-förmige Hochdruckabdichtung eine symmetrische Form auf, so dass u.a. eine verwechslungssichere Montage gewährleistet ist.
Vorteilhaft weist die Hochdruckabdichtung zwei Abdichtflächen oder drei Abdichtflächen auf. Bei der C-förmigen Ausgestaltung kann die Dichtung somit derart angeordnet sein, dass sie eine obere und eine untere Anlagefläche zur Abdichtung aufweist. Weiter ist es auch möglich, dass eine dritte Anlagefläche durch den nach aussen gerichteten Kreisabschnitt des C-förmigen Dichtrings gebildet wird.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die Hochdruckabdichtung als Ring mit einem winkelförmigen Querschnitt ausgebildet. Dabei besitzt dieser sogenannte Keilring im unverbauten Zustand einen Schenkelwinkel, d.h. einem Winkel zwischen seinen beiden Schenkeln, von deutlich größer als 90°. Beispielsweise beträgt dieser Schenkelwinkel im unverbauten Zustand ca. 115°. Im montierten Zustand wird der eine Schenkel an einen Bereich des einen Bauteils gepresst. Der andere Schenkel wird gegen die Dichtfläche des zweiten Bauteils gepreßt. Dadurch ist der Schenkelwinkel des Keilrings im verbauten Zustand deutlich kleiner als im unverbauten Zustand und liegt bei ca. 90° bis 95°. Wenn der Winkel 90° beträgt, liegen beide Schenkel des Keilrings unmittelbar an den Dichtflächen der beiden Bauteile an, so dass eine sehr sichere Abdichtung erreicht wird. Besonders bevorzugt ist der Keilring aus Metall z.B. einem Blech (Federblech) hergestellt.
Bevorzugt weist die Hochdruckabdichtung einen sich im Querschnitt verjüngenden Bereich auf. Dadurch kann beispielsweise eine keilringförmige Dichtung bereitgestellt werden. Vorzugsweise ist die keilförmige Fläche der Dichtung dabei zur Dichtungsinnenseite gerichtet. Besonders bevorzugt ist der sich verjüngende Bereich im Schnitt parabelförmig oder geradlinig ausgebildet.
Vorzugsweise weist die Hochdruckabdichtung zusätzlich zu dem sich verjüngenden Bereich einen Bereich mit konstantem Innen- und Aussendurchmesser auf. Dadurch kann insbesondere eine der Anlageflächen zu Abdichtung relativ groß ausgebildet werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Hochdruckabdichtung einen mittleren Verbindungsbereich auf, welcher mindestens eine Durchgangsöffnung aufweist. Der mittlere Verbindungsbereich verbindet die äußeren Ringbereiche der Dichtung miteinander. Dadurch kann die Stabilität der Hochdruckabdichtung erhöht werden.
Vorteilhaft ist die Hochdruckabdichtung knopfförmig ausgebildet. Dabei weist die Hochdruckabdichtung einen flachen kreisförmigen mittleren Verbindungsbereich auf, so dass die Hochdruckabdichtung z.B. als Käfig bzw. Anschlag für einen Ventilkörper verwendet werden kann. Durch diese geometrische Gestaltung mit dem knopfförmig gebildeten Verbindungsbereich ist die Hochdruckabdichtung mit einem Käfig für einen Ventilkörper kombiniert, um einen Ventilkörper zurückzuhalten. Somit weist die Hochdruckabdichtung sowohl eine Abdichtfunktion als auch eine Zurückhaltefunktion für einen Ventilkörper eines unmittelbar vor der Dichtung angeordneten Ventils auf.
Vorzugsweise ist die knopfförmige Hochdruckabdichtung mit vier Durchgangsöffnungen vorgesehen, um eine ausreichende Fluidströmung zu gewährleisten.
Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Erfindung ist der mittlere Verbindungsbereich an einem im Querschnitt C-förmigen Ring an einem Ende in Vertikalrichtung gebildet. Dadurch lassen sich die Vorteile der C-förmigen Hochdruckabdichtung mit denen des mittleren Verbindungsbereichs kombinieren.
Vorzugsweise dient der mittlere Verbindungsbereich als Anschlag für den Ventilkörper. Dadurch wird ein besonders einfacher Aufbau der Hochdruckabdichtung und eines unmittelbar an die Dichtung angrenzenden Ventils erhalten.
Somit stellt die vorliegenden Erfindung eine redundante Abdichtungsvorrichtung durch eine Kombination einer Hochdruckabdichtung mit einer Niederdruckdichtung bereit. Die Abdichtungsvorrichtung weist einen einfachen Aufbau auf und ermöglicht über den gesamten Temperaturbereich, in welchem die Kombinationsdichtung eingesetzt wird, eine zuverlässige Abdichtung ohne Leckageprobleme insbesondere im niedrigen Temperaturbereich. Dies wird durch die weitere Kombination einer aus Metall hergestellten Hochdruckabdichtung und der Vorspannung der Dichtung weiter verstärkt, so dass hervorragende Abdichtungseigenschaften bereitstellt werden können. Weiter wird durch die erfindungsgemäße Abdichtungsvorrichtung auch eine Unempfindlichkeit gegen im Förderfluid auftretende Belastungspulse erreicht, welche bei den bisher eingesetzten Elastomerdichtungen nicht gegeben war. Des weiteren kann das erfindungsgemäße Abdichtungssystem auch als Käfig bzw. Anschlag für einen Ventilkörper eingesetzt werden und ist beständig gegen aggressive Medien. Vorzugsweise wird die erfindungsgemäße Dichtungsanordnung bei Common-Rail-Systemen eingesetzt, in denen ein relativ hoher Druck vorhanden ist.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung ist:
Figur 1
eine schematische Schnittansicht einer Hochdruckabdichtung für eine Abdichtungsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung im eingebauten Zustand;
Figur 2
eine perspektivische Ansicht der in Figur 1 gezeigten Hochdruckabdichtung;
Figur 3
eine perspektivische Explosionsdarstellung der Anordnung der Abdichtungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
Figur 4
eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Abdichtungsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Figur 5
eine schematische Schnittansicht einer Hochdruckabdichtung für eine Abdichtungsvorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung im eingebauten Zustand;
Figur 6
eine perspektivische Ansicht der in Figur 5 gezeigten Hochdruckabdichtung;
Figur 7
eine schematische Schnittansicht einer Hochdruckabdichtung für eine Abdichtungsvorrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung im eingebauten Zustand;
Figur 8
eine perspektivische Ansicht der in Figur 7 gezeigten Hochdruckabdichtung;
Figur 9
eine schematische Schnittansicht einer Hochdruckabdichtung für eine Abdichtungsvorrichtung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel im teilmontierten Zustand;
Figur 10
eine schematische Schnittansicht der in Figur 9 gezeigten Hochdruckabdichtung im endmontierten Zustand und
Figur 11
eine schematische Schnittansicht einer Hochdruckabdichtung gemäß dem Stand der Technik.
In den Figuren 1 und 2 ist eine Hochdruckabdichtung 1 für eine Abdichtungsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt.
Die Hochdruckabdichtung 1 ist an einem Übergangsbereich 5 zwischen einem ersten Bauteil 2 (z.B. einem Zylinder) und einem zweiten Bauteil 3 (z.B. einem Zylinderkopf) angeordnet. Dabei ist am ersten Bauteil 2 eine Aussparung 4 zur Aufnahme der Hochdruckabdichtung 1 vorgesehen (vgl. Figur 1). Am Übergangsbereich 5 mündet ein Fluidkanal 6 des ersten Bauteils 2, welcher im zweiten Bauteil 3 fortgeführt ist. Die Aussparung 4 ist dabei um die Mündung des Fluidkanals 6 herum gebildet. Somit muss die Hochdruckabdichtung 1 den Übergangsbereich 5 rund um den Fluidkanal 6 abdichten, um eine Leckage von Fluid zu verhindern.
Wie in Figur 2 dargestellt, weist die Hochdruckabdichtung 1 eine ringförmige Gestalt auf. Weiter, wie aus Figur 1 ersichtlich ist, weist die Hochdruckabdichtung 1 einen C-förmigen Querschnitt auf. Dabei weist die Hochdruckabdichtung 1 einen ersten geraden Abschnitt 7, einen gekrümmten Abschnitt 8 und einen zweiten geraden Abschnitt 9 auf. Die beiden geraden Abschnitte 7 und 9 liegen mit ihren planen Flächen am ersten bzw. zweiten Bauteil an und bilden so ringförmige Abdichtungsbereiche 10 und 11 in Form von Linienabdichtungen. Der gekrümmte Abschnitt 8 ist derart ausgebildet, dass er mit der seitlichen Wand der Aussparung 4 in Kontakt kommt und somit einen zusätzlichen dritten Abdichtungsbereich 30 bildet. Weiterhin ist es auch möglich, dass die C-förmige Hochdruckabdichtung vollständig gekrümmt ausgebildet ist, d.h. ohne gerade Abschnitte oder derart ausgebildet ist, dass er nur zwei Abdichtungsbereiche, z. B. die beiden Abdichtungsbereiche 10 und 11, aufweist.
Die C-förmige Hochdruckabdichtung 1 weist über ihren gesamten Querschnitt eine gleichbleibende Dicke auf. Es ist jedoch auch möglich, dass die Hochdruckabdichtung, insbesondere wenn sie aus Blech o.ä. hergestellt ist, im Querschnitt unterschiedliche Dicken aufweist.
Weiter weist die Hochdruckabdichtung 1 in Vertikalrichtung, d.h. in Richtung der Mittelachse 0-0, an ihrem einen Ende einen Innendurchmesser D1 und an ihrem anderen Ende einen Innenduchmesser D2 auf. Hierbei ist der Innenduchmesser D1 gleich dem Innendurchmesser D2, so dass die Hochdruckabdichtung 1 symmetrisch ausgebildet ist.
Die Hochdruckabdichtung 1 des ersten Ausführungsbeispiels ist aus Federblech hergestellt und die beiden geraden Abschnitte 7 und 9 sind nach aussen vorgespannt, so dass sie im eingebauten Zustand gegen die Wandflächen des ersten und des zweiten Bauteils 2 und 3 gepresst werden. Durch die konkave Anordnung des gekrümmten Bereiches 8 zum Fluidkanal 6 unterstützt der Fluiddruck das Anpressen der geraden Bereiche 7 und 9 gegen die jeweiligen Anlageflächen des ersten und zweiten Bauteils.
Da die C-ringförmige Hochdruckabdichtung 1 symmetrisch aufgebaut ist und an ihren beiden Enden in Vertikalrichtung gleiche Innendurchmesser D1 und D2 aufweist, sind die Andrückkräfte an allen Stellen der Hochdruckabdichtung 1 gleich. Somit kann eine sichere Abdichtung des Übergangsbereichs 5 erreicht werden. Da die Vorspannung der Hochdruckabdichtung 1 über den gesamten Temperaturbereich vorhanden ist, ist eine ausreichende Abdichtung auch insbesondere bei niedrigen Temperaturen gewährleistet. Weiterhin können auch problemlos hochfrequente Druckpulsungen im Fluid aufgenommen werden und Bauteilverformungen infolge des hohen Druckes ausgeglichen werden. Weiterhin ist durch den symmetrischen Aufbau der Hochdruckabdichtung 1 eine verwechslungssichere Montage gewährleistet und die Hochdruckabdichtung ist gegen aggressive Medien beständig.
In Figur 3 ist die erfindungsgemäße Abdichtungsvorrichtung mit der C-ringförmigen Hochdruckabdichtung 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel gezeigt. Die Abdichtungsvorrichtung umfasst die Hochdruckabdichtung und eine Niederdruckabdichtung 12. Die Hochdruckabdichtung 1 dichtet einen Übergangsbereich zwischen einem Zylinderblock 2 und einem Zylinderkopf 3 an einem Fluidkanal 6 ab. Die Hochdruckabdichtung 1 wird in eine am Zylinderblock 2 gebildete ringförmige Aussparung 4 eingelegt. Zwischen Zylinderkopf 3 und Zylinderblock 2 ist weiter die als Flachdichtung ausgebildete Niederdruckabdichtung 12 angeordnet. Die Niederdruckabdichtung 12 ist ein mit einem Elastomer beschichtetes Blech und kann zusätzlich noch eine Sicke aufweisen. Somit wird der Übergangsbereich am Fluidkanal 6 durch die Abdichtungsvorrichtung zweifach abgedichtet, nämlich durch die Hochdruckabdichtung 1 und die Niederdruckabdichtung 12. Im montierten Zustand liegen die beiden Dichtungen 1 und 12 der Abdichtungsvorrichtung im wesentlichen in einer Ebene am Übergangsbereich 5.
Wie in Figur 3 gezeigt, ist in der Niederdruckabdichtung 12 ein Spalt bzw. Schlitz 29 ausgebildet. Somit wird eine mögliche Leckage durch die Hochdruckabdichtung 1 über den Spalt 29 in der Niederdruckabdichtung 12 dem Niederdruckbereich des Systems zugeführt. Da der Spalt 29 an einem mittleren Zwischenbereich der Niederdruckabdichtung 12 gebildet ist, ist weiterhin sichergestellt, dass die Niederdruckabdichtung 12 die Hochdruckabdichtung 1 vollständig umgibt und somit eine redundante Dichtung vorhanden ist.
In Figur 4 ist eine Abdichtungsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel dargestellt. Das zweite Ausführungsbeispiel entspricht im wesentlichen dem in Figur 3 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel ist jedoch anstelle der Flachdichtung eine Formdichtung bzw. Profildichtung 12 vorgesehen, welche in eine entsprechende Aussparung 13 am Zylinderblock 2 eingelegt wird. Die Formdichtung 12 ist außerhalb der Hochdruckabdichtung 1 angeordnet, so dass eine direkte Verbindung von der Hochdruckabdichtung 1 zum Niederdruckbereich gewährleistet ist.
In den Figuren 5 und 6 ist eine Hochdruckabdichtung 1 zur Verwendung in einer erfindungsgemäßen Abdichtungsvorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt. Gleiche bzw. funktionell gleiche Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel bezeichnet. Da das dritte Ausführungsbeispiel im wesentlichen dem ersten Ausführungsbeispiel entspricht, werden nachfolgend nur die Unterschiede zwischen den beiden Ausführungsbeispielen im Detail beschrieben.
Wie in Figur 5 gezeigt ist die Hochdruckabdichtung 1 für eine Abdichtungsvorrichtung an einem Übergangsbereich 5 eines Fluidkanals 6 zwischen einem ersten Bauteil 2 und einem zweiten Bauteil 3 angeordnet.
Die Hochdruckabdichtung 1 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel ist, wie in Figur 5 und 6 dargestellt, knopfförmig ausgebildet. Dabei weist ein C-ringförmiger Randbereich 16 an einer seiner Seiten in vertikaler Richtung (d.h. in Richtung der Mittellinie 0-0) einen mittleren Verbindungsbereich 17 auf. Genauer ist der durch einen ersten geraden Abschnitt 7, einen gekrümmten Abschnitt 8 und einen zweiten geraden Abschnitt 9 gebildete C-förmige Randbereich 16 an seinem zweiten geraden Abschnitt 9 mit dem mittleren Verbindungsbereich 17 verbunden. Hierbei geht der zweite gerade Abschnitt 9 in den mittleren Verbindungsbereich über. Es sei angemerkt, dass der Abschnitt 7 auch gekrümmt ausgebildet sein kann.
Weiter sind im mittleren Verbindungsbereich 17 vier Durchgangsöffnungen 18, 19, 20 und 21 gebildet. Die Durchgangsöffnungen stellen den Fluiddurchtritt durch die knopfförmige Hochdruckabdichtung 1 sicher. Es ist selbstverständlich möglich, auch eine andere Anzahl von Durchgangsöffnungen auszubilden.
Wie in Figur 5 gezeigt ist am Übergangsbereich des Fluidkanals 6 weiter eine Ventilkugel 22 vorgesehen, welche an einem Ventilsitz 23 anliegt. Mit anderen Worten ist durch die knopfförmige Hochdruckabdichtung 1 und die Ventilkugel 22 am Übergangsbereich des Fluidkanals 6 ein Ventil gebildet. Dabei bildet die knopfförmige Hochdruckabdichtung 1 den Kugelkäfig für die Ventilkugel 22. Wie in Figur 5 gezeigt, weist der im Bereich der Mittellinie 0-0 liegende Abschnitt des mittleren Verbindungsbereichs 17 eine größere Dicke als der Randbereich 16 auf, um eine ausreichende Festigkeit für das Zurückhalten der Ventilkugel 22 bereitzustellen.
Somit weist die Hochdruckabdichtung 1 für eine Abdichtungsvorrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel neben der Abdichtfunktion auch noch eine Zurückhaltefunktion für die Ventilkugel 22 auf. Dies ist insbesondere daher möglich, da die Hochdruckabdichtung 1 aus Metall, z.B. aus Federstahl, hergestellt sein kann. Es ist auch möglich, zwischen der als Käfig dienenden Hochdruckabdichtung und der Ventilkugel noch ein Federelement anzuordnen, so dass ein Rückschlagventil im Fluidkanal 6 zwischen dem ersten und dem zweiten Bauteil angeordnet ist.
In den Figuren 7 und 8 ist eine Hochdruckabdichtung 1 für eine Abdichtungsvorrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt. Gleiche bzw. funktionell gleiche Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in den vorher beschriebenen Ausführungsbeispielen bezeichnet. Da das vierte Ausführungsbeispiel im wesentlichen den vorher beschriebenen Ausführungsbeispielen entspricht, werden nachfolgend nur die Unterschiede zu den Ausführungsbeispielen im Detail beschrieben.
Wie in Figur 7 gezeigt, ist die Hochdruckabdichtung 1 an einem Übergangsbereich 5 zwischen einem ersten Bauteil 2 und einem zweiten Bauteil 3 angeordnet. Dabei ist sie in einer Aussparung 4 positioniert, welche im ersten Bauteil 2 gebildet ist und dichtet einen Übergang eines Fluidkanals 6 ab.
Wie in Figur 7 dargestellt, weist die Hochdruckabdichtung 1 einen ersten Bereich 14 und einen zweiten Bereich 15 auf. Der erste Bereich 14 weist einen konstanten Innen- und Aussendurchmesser auf und weist demnach eine im Schnitt rechteckige Gestalt auf. Der erste Bereich 14 kann jedoch auch unterschiedliche Innen- und Aussendurchmesser aufweisen. Der zweite Bereich 15 verjüngt sich ausgehend vom ersten Bereich 14 zu seiner Aussenseite. Wie in Figur 7 gezeigt, ist der sich verjüngende Bereich 15 im Schnitt parabelförmig gebildet.
Durch diese Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Hochdruckabdichtung 1 ergeben sich an den Kontaktflächen der Dichtung 1 zum ersten und zweiten Bauteil unterschiedlich große Flächen von Abdichtungsbereichen 10 und 11. Um an beiden Abdichtungsbereichen eine Flächenpressung zu erhalten, wird die keilringförmige Hochdruckabdichtung 1 zu einer Seite entsprechend vorgespannt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die Vorspannung des aus Federstahl hergestellten keilförmigen Dichtrings 1 in Richtung des zweiten Bereichs 15. Wie in Figur 7 gezeigt, erfolgt eine Anpressung der Hochdruckabdichtung 1 an die Bereiche 10 und 11 und den in Richtung der Mittellinie 0-0 verlaufenden Bereich 30 der Aussparung 4. Um eine zusätzliche Vorspannung der Hochdruckabdichtung 1 zu erhalten, sind die Abdichtungsbereiche 10 und 30 der Dichtung 1 im unmontierten Zustand zueinander in einem Winkel von größer als 90° - 95° angeordnet. Im montierten Zustand sind die Abdichtbereiche 10 und 30 dann in einem Winkel von 90° - 95° zueinander angeordnet.
Weiterhin wird aufgrund der parabelförmigen Innenfläche 15 zusätzlich ein Druck durch das Fluid auf die Hochdruckabdichtung 1, insbesondere in Richtung der Abdichtungsbereiche 10 und 30 ausgeübt. Wie insbesondere in Figur 8 gezeigt, ist an der Aussenseite des zweiten sich verjüngenden Bereichs 15 weiter eine relativ große Fase 16 ausgebildet, um eine einfachere Montage zu ermöglichen.
Somit stellt auch die Hochdruckabdichtung 1 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel eine ausreichende Abdichtungsfunktion bei sehr hohen Drücken bereit und ist unempfindlich gegen im Fluid auftretende hochfrequente Druckpulsungen und beständig gegen PME-Fluide.
In den Figuren 9 und 10 ist eine Hochdruckabdichtung 1 für eine Abdichtungsvorrichtung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt. Gleiche bzw. funktionell gleiche Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in den vorher beschriebenen Ausführungsbeispielen bezeichnet. Da das fünfte Ausführungsbeispiel im wesentlichen den vorher beschriebenen Ausführungsbeispielen entspricht, werden nachfolgend nur die Unterschiede zu den Ausführungsbeispielen im Detail beschrieben.
Wie in den Figuren 9 und 10 gezeigt, ist die Hochdruckabdichtung 1 für die Abdichtungsvorrichtung als sogenannte Keildichtung ausgebildet. Die Keildichtung 1 ist ringförmig ausgebildet und umfasst einen ersten Schenkel 31 und einen zweiten Schenkel 32. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weisen die beiden Schenkel 31 und 32 eine gleich Länge auf. Sie können jedoch auch unterschiedliche Längen aufweisen.
Die Hochdruckabdichtung 1 ist in einer im Bauteil 2 vorgesehenen Aussparung 4 angeordnet. Dabei entspricht die Tiefe der Aussparung 4 im wesentlichen der Schenkellänge des Schenkels 32. In Figur 9 ist die Hochdruckabdichtung 1 in einem Zwischenmontageschritt dargestellt. Hierbei ist die Hochdruckabdichtung 1 in die Aussparung 4 eingelegt. Dabei liegen zwei Seitenflächen der Dichtung 1 an den Wänden der Aussparung 4 an und bilden Abdichtbereiche 11 und 30 (vgl. Figur 9 und 10). Im vollständig montierten Zustand bildet der erste Schenkel 31 mit dem Bauteil 3 einen weiteren Abdichtbereich 10.
Wie aus den Figuren 9 und 10 ersichtlich ist, ist im unmontieten bzw. teilmontierten Zustand (Figur 9) der Winkel α zwischen dem ersten Schenkel 31 und dem zweiten Schenkel 32 deutlich größer als 90°. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt der Winkel α ca. 115°. Im endmontierten Zustand (Figur 10) wird der zweite Schenkel 32 in einem mit 11 bezeichneten Bereich an die Fläche der Aussparung 4 gepresst und der erste Schenkel im Bereich 10 gegen das Bauteil 3 gepresst. Somit verringert sich der Winkel zwischen den beiden Schenkeln auf α' von ca. 90° - 95° (vgl. Figur 10). Wenn α' genau 90° beträgt, liegt die eine Seite des Schenkels 31 vollständig an dem Bauteil 3 an. Somit übt der Keilring 1 im montierten Zustand eine Vorspannung auf die Bauteile 2 und 3 aus, wodurch die Dichtigkeit der Dichtung 1 erhöht wird. Dabei erfolgt auch eine Druckunterstützung auf der Innenseite der Dichtung.
Es sei angemerkt, dass die erfindungsgemäße Abdichtungsvorrichtung aus einer beliebigen Kombination der vorher beschriebenen Hochdruckabdichtungen bzw. Niederdruckabdichtungen gebildet sein kann.
Zusammenfassend betrifft die vorliegende Erfindung eine Abdichtungsvorrichtung mit einer Hochdruckabdichtung 1 und einer Niederdruckabdichtung 12 zur Abdichtung eines Übergangsbereichs 5 an einer Hochdruckleitung 6, welche insbesondere bei Common-Rail-Systemen Anwendung findet. Die Hochdruckabdichtung 1 weist eine im wesentlichen ringförmige Gestalt auf und ist am Leitungsübergang der Hochdruckbauteile 2, 3 angeordnet. Die Niederdruckabdichtung 12 ist in einer Ebene mit der Hochdruckabdichtung 1 um diese herum angeordnet, um eine eventuell auftretende Leckage durch die Hochdruckabdichtung 1 nach aussen abzudichten. Dadurch kann erfindungsgemäß ein zuverlässige, redundante Dichtung bereitgestellt werden, welche einen über den gesamten Einsatztemperaturbereich dynamisch belastbaren Hochdruckdichtring 1 aufweist und auch für einen Einsatz bei aggressiven Medien geeignet ist.
Die vorhergehende Beschreibung der Ausführungsbeispiele 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 (21)

  1. Abdichtungsvorrichtung für einen Übergangsbereich (5) an Hochdruckbauteilen (2, 3), insbesondere Pumpenbauteilen einer Pumpe für ein Common-Rail-System, umfassend eine Hochdruckabdichtung (1), die eine im wesentlichen ringförmige Gestalt aufweist und an einem Leitungsübergang der Hochdruckbauteile angeordnet ist, und eine Niederdruckabdichtung (12), welche um die Hochdruckabdichtung (1) herum angeordnet ist, um eine eventuell auftretende Leckage durch die Hochdruckabdichtung (1) nach außen abzudichten.
  2. Abdichtungsvorrichtung für einen Übergangsbereich (5) an Hochdruckbauteilen (2, 3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckabdichtung (1) aus Metall hergestellt ist und im montierten Zustand eine Vorspannung aufweist.
  3. Abdichtungsvorrichtung für einen Übergangsbereich (5) an Hochdruckbauteilen (2, 3) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckabdichtung (1) aus Federblech oder aus Stahl hergestellt ist.
  4. Abdichtungsvorrichtung für einen Übergangsbereich (5) an Hochdruckbauteilen (2, 3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckabdichtung (1) aus Kunststoff, insbesondere einem Elastomer, oder aus Kautschuk hergestellt ist.
  5. Abdichtungsvorrichtung für einen Übergangsbereich (5) an Hochdruckbauteilen (2, 3) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Niederdruckabdichtung (12) aus Metall oder aus Kunststoff oder aus Kautschuk oder aus einem mit Kunststoff beschichteten Metall hergestellt ist.
  6. Abdichtungsvorrichtung für einen Übergangsbereich (5) an Hochdruckbauteilen (2, 3) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Niederdruckabdichtung (12) als Flachdichtung oder als Profildichtung ausgebildet ist.
  7. Abdichtungsvorrichtung für einen Übergangsbereich (5) an Hochdruckbauteilen (2, 3) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der Niederdruckabdichtung (12) ein Spalt (29) ausgebildet ist, um eine Leckage von der Hochdruckabdichtung (1) abzuführen.
  8. Abdichtungsvorrichtung für einen Übergangsbereich (5) an Hochdruckbauteilen (2, 3) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckabdichtung (1) als Ring (7, 8, 9) mit einem C-förmigen Querschnitt ausgebildet ist.
  9. Abdichtungsvorrichtung für einen Übergangsbereich (5) an Hochdruckbauteilen (2, 3) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die im Querschnitt C-förmige Hochdruckabdichtung (1) symmetrisch ausgebildet ist.
  10. Abdichtungsvorrichtung für einen Übergangsbereich (5) an Hochdruckbauteilen (2, 3) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckabdichtung (1) zwei Abdichtflächen (10, 11) oder drei Abdichtflächen mit Linienberührung aufweist.
  11. Abdichtungsvorrichtung für einen Übergangsbereich (5) an Hochdruckbauteilen (2, 3) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckabdichtung (1) als Ring mit einem winkelförmigen Querschnitt ausgebildet ist.
  12. Abdichtungsvorrichtung für einen Übergangsbereich (5) an Hochdruckbauteilen (2, 3) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (α) zwischen zwei Schenkeln (31, 32) des Rings im unverbauten Zustand größer als 95° ist und im verbauten Zustand zwischen 90° und 95° liegt.
  13. Abdichtungsvorrichtung für einen Übergangsbereich (5) an Hochdruckbauteilen (2, 3) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckabdichtung (1) einen sich im Querschnitt verjüngenden Bereich (15) aufweist.
  14. Abdichtungsvorrichtung für einen Übergangsbereich (5) an Hochdruckbauteilen (2, 3) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der sich verjüngende Bereich (15) im Schnitt parabelförmig oder geradlinig ausgebildet ist.
  15. Abdichtungsvorrichtung für einen Übergangsbereich (5) an Hochdruckbauteilen (2, 3) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckabdichtung (1) einen Bereich (14) mit konstantem Innen- und Aussendurchmesser aufweist.
  16. Abdichtungsvorrichtung für einen Übergangsbereich (5) an Hochdruckbauteilen (2, 3) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckabdichtung (1) einen mittleren Verbindungsbereich (17) aufweist, welcher mindestens eine Durchgangsöffnung (18, 19, 20, 21) aufweist.
  17. Abdichtungsvorrichtung für einen Übergangsbereich (5) an Hochdruckbauteilen (2, 3) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass vier Durchgangsöffnungen (18, 19, 20, 21) vorgesehen sind.
  18. Abdichtungsvorrichtung für einen Übergangsbereich (5) an Hochdruckbauteilen (2, 3) nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckabdichtung (1) knopfförmig ausgebildet ist.
  19. Abdichtungsvorrichtung für einen Übergangsbereich (5) an Hochdruckbauteilen (2, 3) nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Verbindungsbereich (17) an einem Ende in Vertikalrichtung eines im Querschnitt C-förmigen Rings (7, 8, 9) gebildet ist.
  20. Abdichtungsvorrichtung für einen Übergangsbereich (5) an Hochdruckbauteilen (2, 3) nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Verbindungsbereich (17) als Anschlag für einen Ventilkörper (22) ausgebildet ist.
  21. Abdichtungsvorrichtung für einen Übergangsbereich (5) an Hochdruckbauteilen (2, 3) nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Verbindungsbereich (17) einen dickeren Querschnitt als andere Bereiche der Hochdruckabdichtung (1) aufweist.
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