EP1184572A2 - High pressure seal - 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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Abstract
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.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.
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.Seals are known in a variety of configurations.
For example, in Figure 11 there is a known
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.However, such 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
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.It is therefore an object of the present invention to be reliable Provide sealing device, which at simple structure and simple, inexpensive to manufacture No leaks over the entire temperature range and which have sufficient dynamic loads withstand.
Diese Aufgabe wird durch eine Abdichtungsvorrichtung mit den
Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen
sind Gegenstand der Unteransprüche.This task is accomplished with a sealing device
Features of
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.According to the invention, a sealing device is thus used 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. In particular, the present invention can be found in a common rail system at transitions between pump components be used.
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.According to a preferred embodiment of the present invention 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. Thus, by the 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. Further is achieved by 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. Furthermore, 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.
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. 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.
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.According to another preferred embodiment of the present Invention is the high-pressure seal made of temperature-resistant Plastic or made of rubber. Particularly preferred an elastomer is used as the plastic.
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.According to a further preferred embodiment of the present Invention is the low pressure seal made of metal or made of plastic or rubber or from one with plastic coated metal.
Vorzugsweise ist die Niederdruckabdichtung als Flachdichtung oder als Profildichtung ausgebildet. Besonders bevorzugt weist die Niederdruckabdichtung eine Sicke auf.The low pressure seal is preferably a flat seal or designed as a profile seal. Particularly preferred the low pressure seal has a bead.
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.According to an advantageous embodiment of the present invention is the high pressure seal as a ring with a C-shaped Cross section formed. Preferably, 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. Thus, due to the preload 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.
Besonders bevorzugt weist die im Querschnitt C-förmige Hochdruckabdichtung eine symmetrische Form auf, so dass u.a. eine verwechslungssichere Montage gewährleistet ist.The high-pressure seal which is C-shaped in cross section is particularly preferred a symmetrical shape, so that a mix-up is guaranteed.
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.The high-pressure seal advantageously has two sealing surfaces or three sealing surfaces. With the C-shaped design 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.
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.According to a further preferred embodiment of the present Invention is 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. 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 °. When the angle is 90 °, both legs of the wedge ring lie directly on the sealing surfaces of the two components, so that a very secure seal is achieved. Especially preferably the wedge ring is made of metal e.g. a sheet (spring sheet) manufactured.
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.The high-pressure seal preferably has a cross section tapered area. This can, for example a wedge-shaped seal can be provided. Preferably 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.
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. Preferably, the high pressure seal has in addition to that tapered area an area with constant internal and outside diameter. As a result, one of the Contact surfaces for sealing are relatively large.
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.According to a further advantageous embodiment of the invention 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.
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.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. Through this geometric Design with the button-shaped connection area is 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.
Vorzugsweise ist die knopfförmige Hochdruckabdichtung mit vier Durchgangsöffnungen vorgesehen, um eine ausreichende Fluidströmung zu gewährleisten.The button-shaped high-pressure seal is preferably included four through openings are provided to ensure adequate To ensure fluid flow.
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.According to a further embodiment of the invention is 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.
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.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.
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.Thus, 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. Further is also by 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. Furthermore, 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. Preferably, the invention Sealing arrangement used in common rail systems, in which there is a relatively high pressure.
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.
- Figure 1
- is a schematic sectional view of a high pressure seal for a sealing device according to a first embodiment of the present invention in the installed state;
- Figure 2
- a perspective view of the high pressure seal shown in Figure 1;
- Figure 3
- an exploded perspective view of the arrangement of the sealing device according to the first embodiment;
- Figure 4
- an exploded perspective view of a sealing device according to a second embodiment of the present invention;
- Figure 5
- is a schematic sectional view of a high pressure seal for a sealing device according to a third embodiment of the present invention in the installed state;
- Figure 6
- a perspective view of the high pressure seal shown in Figure 5;
- Figure 7
- is a schematic sectional view of a high pressure seal for a sealing device according to a fourth embodiment of the present invention in the installed state;
- Figure 8
- a perspective view of the high pressure seal shown in Figure 7;
- Figure 9
- is a schematic sectional view of a high pressure seal for a sealing device according to a fifth embodiment in the partially assembled state;
- Figure 10
- is a schematic sectional view of the high pressure seal shown in Figure 9 in the final assembled state and
- Figure 11
- is a schematic sectional view of a high pressure seal according to the prior art.
In den Figuren 1 und 2 ist eine Hochdruckabdichtung 1 für eine
Abdichtungsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung dargestellt. In Figures 1 and 2 is a
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.The
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.As shown in FIG. 2, the high-
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. The C-shaped
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.Furthermore, the high-
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.The
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.Since the C-ring-shaped
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.In Figure 3 is the sealing device according to the invention
with the C-ring-shaped
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.As shown in FIG. 3, there is 12 in the low pressure seal
a gap or
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 Figure 4 is a sealing device according to a second
Embodiment shown. The second embodiment
corresponds essentially to that shown in FIG
first embodiment. In contrast to the first embodiment
is instead of the flat gasket
Form seal or
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.A high-
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.As shown in Figure 5, the
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.The
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.In addition, there are four through openings in the central connecting
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.As shown in Figure 5 is at the transition area of the
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.Thus, the high-
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.In Figures 7 and 8 is a
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. As shown in Figure 7, the
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.As shown in FIG. 7, the high-pressure seal 1
a
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.This configuration of the high-pressure seal according to the
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. Furthermore, due to the parabolic
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.Thus, the
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.In Figures 9 and 10 is a
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.As shown in Figures 9 and 10, the high pressure seal is
1 for the sealing device as a so-called wedge seal
educated. The
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. The high-
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.As can be seen from Figures 9 and 10, is in the unmounted
or partially assembled state (Figure 9) of the angle α
between the
Es sei angemerkt, dass die erfindungsgemäße Abdichtungsvorrichtung aus einer beliebigen Kombination der vorher beschriebenen Hochdruckabdichtungen bzw. Niederdruckabdichtungen gebildet sein kann.It should be noted that the sealing device according to the invention from any combination of those previously described High pressure seals or low pressure seals can be formed.
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. In summary, the present invention relates to a sealing device
with a
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.The preceding description of the exemplary embodiments according to the present invention is for illustrative purposes only and not for the purpose of limiting the invention. As part of Various changes and modifications are in the invention possible without the scope of the invention and its equivalents to leave.
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