EP1184572B1 - Addichtungsvorrichtung für einen Übergangsbereich an Hochdruckbauteilen - Google Patents
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- EP1184572B1 EP1184572B1 EP01117578A EP01117578A EP1184572B1 EP 1184572 B1 EP1184572 B1 EP 1184572B1 EP 01117578 A EP01117578 A EP 01117578A EP 01117578 A EP01117578 A EP 01117578A EP 1184572 B1 EP1184572 B1 EP 1184572B1
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Definitions
- the present invention relates to a sealing device for a transition region to high-pressure components, and more particularly to a sealing device for transition areas on pump components of pumps for common-rail systems.
- FIG. 11 a known high-pressure seal 1 shown for a common rail system, which is used at a transition region 5 between a first component 2 and a second component 3, to allow a continuation of a fluid channel 6.
- high-pressure seal 1 consists of two elements, namely a sealing ring 24 and a support ring 25, which are arranged in a recess 4 which is formed in the first component 2.
- the sealing ring 24 is made of an elastomer.
- the support ring 25 is arranged on the outer circumference of the sealing ring 24 in order to support the sealing ring 24 against the high pressures in the common rail.
- the support ring has no sealing function.
- a valve 26 is arranged, which consists essentially of a valve ball 22, a spring element 27 and a basket-shaped ball cage 28 formed.
- Another seal for sealing a transition region on high pressure components is for example from DE 196 53 339 A1 known.
- the known high-pressure seal consists of at least two components, namely the sealing ring and the support ring, resulting in relatively high manufacturing and assembly costs. Moreover, the known high-pressure seals only to a limited extent against aggressive media, such as plant methyl ester (PME), resistant.
- aggressive media such as plant methyl ester (PME), resistant.
- a sealing device for sealing high-pressure components at a transition region on a high-pressure line which comprises a high-pressure seal with a substantially annular shape and a low-pressure seal.
- the high-pressure seal is arranged on a line transition of the high-pressure components.
- the low-pressure seal is arranged outside the high-pressure seal in order to securely seal any leakage occurring through the high-pressure seal to the outside.
- a redundant sealing system is provided which can reliably prevent leakage of fluid at transition areas of high pressure components. Therefore, if leakage occurs through the high pressure seal these are retained by the low pressure seal.
- the combination of a high pressure seal and a low pressure seal can reliably prevent leakage.
- the present invention can be used in a common rail system at transitions of pump components.
- the high pressure seal is made of metal. Furthermore, the high pressure seal made of metal according to the invention is prestressed in the mounted state. It can thereby be achieved that the high-pressure seal rests after assembly due to their bias with high pressure at their contact surfaces for sealing. Thus, a seal is provided by the high pressure seal according to the invention, which ensures a sufficient seal over the entire temperature range, without leaks, especially in the lower temperature range occur. Further, the combination of biasing the gasket and the sealing ring made of metal provides a high pressure dynamic load seal which in particular can follow pressure pulsations at a high frequency and thus have no leakage due to stress pulses caused by the fluid. Furthermore, the high-pressure seal according to the invention also requires no support ring, since it has sufficient strength against the high pressures due to its production from a metal. Moreover, the high pressure seal made of metal is resistant to aggressive media.
- the high pressure seal is made of spring steel or steel.
- a low-cost and easy to produce high-pressure seal can be obtained.
- a particularly simple bias of the seal can be realized.
- the high-pressure seal is made of heat-resistant plastic or of rubber.
- an elastomer is used as the plastic.
- the low pressure seal is made of metal or of plastic or rubber or of a plastic coated metal.
- the low-pressure seal is preferably designed as a flat gasket or as a profile gasket. Particularly preferably, the low-pressure seal has a bead.
- the high-pressure seal is designed as a ring with a C-shaped cross-section.
- the open area of the C-shaped ring is directed inwards.
- the C-shaped design of the high-pressure seal can be achieved in particular that the seal is additionally pressed by the fluid pressure with great force against their contact surfaces, since the fluid pressure is directed in the direction of the contact surface.
- the existing due to the bias of the seal contact pressure is reinforced by the geometric design of the seal in C-shape.
- the C-ring high-pressure seal can also compensate for component deformations, which arise due to the high pressures, since it can easily follow the deformations, in particular the widths and approaches, of adjacent components due to the high pressure due to its C-shape.
- the cross-section C-shaped high-pressure seal has a symmetrical shape, so that u.a. a mix-proof installation is guaranteed.
- the high-pressure seal has two sealing surfaces or three sealing surfaces.
- the seal may be arranged such that it has an upper and a lower abutment surface for sealing. Further, it is also possible that a third contact surface is formed by the outwardly directed circular portion of the C-shaped sealing ring.
- the high-pressure seal is designed as a ring with an angular cross-section.
- this so-called wedge ring in the uninstalled state has a leg angle, i. an angle between its two thighs, of significantly greater than 90 °.
- this leg angle in the uninstalled state is about 115 °.
- the leg angle of the wedge ring in the installed state is significantly smaller than in the uninstalled state and is about 90 ° to 95 °.
- the metal wedge ring is e.g. a sheet metal (spring plate) made.
- the high-pressure seal preferably has a region which tapers in cross-section.
- a wedge-shaped seal can be provided.
- the wedge-shaped surface of the seal is directed to the inside of the seal.
- the tapered region is parabolic or rectilinear in section.
- the high-pressure seal preferably has a region with a constant inner and outer diameter in addition to the tapered region. As a result, in particular one of the bearing surfaces can be made relatively large for sealing.
- the high-pressure seal on a central connection region, which has at least one passage opening.
- the middle connection area connects the outer ring areas of the gasket with each other. This can increase the stability of the high pressure seal.
- the high pressure seal is button-shaped.
- the high-pressure seal has a flat circular central connection region, so that the high-pressure seal, e.g. can be used as a cage or stop for a valve body.
- the high-pressure seal is combined with a cage for a valve body in order to retain a valve body.
- the high-pressure seal has both a sealing function and a retaining function for a valve body of a valve arranged immediately before the seal.
- the button-shaped high pressure seal with four through holes is provided to ensure sufficient fluid flow.
- the middle connection region is formed on a cross-sectionally C-shaped ring at one end in the vertical direction. This allows the advantages of the C-shaped high-pressure seal to be combined with those of the middle connection area.
- the middle connection area serves as a stop for the valve body.
- the present invention provides a redundant sealing device by a combination of a high pressure seal ready with a low pressure seal.
- the sealing device has a simple construction and allows reliable sealing over the entire temperature range in which the combination seal is used without leakage problems, in particular in the low temperature range. This is further enhanced by the further combination of a high pressure seal made of metal and the bias of the seal so that excellent sealing properties can be provided. Furthermore, insensitivity to load pulses occurring in the conveying fluid is achieved by the sealing device according to the invention, which was not given in the elastomer seals used previously.
- the sealing system according to the invention can also be used as a cage or stop for a valve body and is resistant to aggressive media.
- the seal assembly according to the invention is used in common rail systems in which a relatively high pressure is present.
- a high-pressure seal 1 is shown for a sealing device according to a first embodiment of the present invention.
- the high-pressure seal 1 is arranged at a transition region 5 between a first component 2 (for example a cylinder) and a second component 3 (for example a cylinder head).
- a recess 4 for receiving the high-pressure seal 1 is provided on the first component 2 (see. FIG. 1 ).
- the recess 4 is formed around the mouth of the fluid channel 6 around.
- the high pressure seal 1 must seal the transition region 5 around the fluid passage 6 to prevent leakage of fluid.
- the high-pressure seal 1 has an annular shape.
- the high-pressure seal 1 has a C-shaped cross-section.
- the high-pressure seal 1 has a first straight section 7, a curved section 8 and a second straight section 9.
- the two straight sections 7 and 9 rest 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 portion 8 is formed so as to come into contact with the side wall of the recess 4, thus forming an additional third seal portion 30.
- the C-shaped high-pressure seal is formed completely curved, that is formed without straight sections or such that it only two sealing areas, for. B. the two sealing regions 10 and 11, has.
- the C-shaped high pressure seal 1 has a constant thickness over its entire cross section. However, it is also possible that the high-pressure seal, in particular if they are made of sheet metal or similar. is manufactured, has different thicknesses in cross section.
- the high-pressure seal 1 in the vertical direction, i. in the direction of the central axis 0-0, at its one end an inner diameter D1 and at its other end an inner diameter D2.
- the inner diameter D1 is equal to the inner diameter D2, so that the high-pressure seal 1 is formed symmetrically.
- the high-pressure seal 1 of the first embodiment is made of spring steel and the two straight sections 7 and 9 are biased outwardly so that they are pressed in the installed state against the wall surfaces of the first and second components 2 and 3. Due to the concave arrangement of the curved region 8 to the fluid channel 6, the fluid pressure supports the pressing of the straight portions 7 and 9 against the respective contact surfaces of the first and second component.
- the C-ring high-pressure seal 1 is constructed symmetrically and has at its two ends in the vertical direction the same inner diameter D1 and D2, the pressure forces at all points of the high-pressure seal 1 are the same. Thus, a secure seal of the transition region 5 can be achieved. Since the bias of the high-pressure seal 1 over the entire temperature range is present, a sufficient seal is ensured even at low temperatures. Furthermore, it is also possible to easily record high-frequency pressure pulsations in the fluid and to compensate for component deformations as a result of the high pressure. Furthermore, the symmetrical construction of the high-pressure seal 1 ensures a mix-proof installation and the high-pressure seal is resistant to aggressive media.
- FIG. 3 shows the sealing device according to the invention with the C-ring high pressure seal 1 according to the first embodiment shown.
- the sealing device includes the high pressure seal and a low pressure seal 12.
- the high-pressure seal 1 seals a transition region between a cylinder block 2 and a cylinder head 3 on a fluid channel 6.
- the high-pressure seal 1 is inserted into an annular recess 4 formed on the cylinder block 2.
- the low-pressure seal 12 designed as a flat seal is furthermore arranged.
- the low-pressure seal 12 is a sheet coated with an elastomer and may additionally have a bead.
- the transition region at the fluid channel 6 is sealed twice by the sealing device, namely by the high-pressure seal 1 and the low-pressure seal 12.
- the two seals 1 and 12 of the sealing device lie substantially in one plane at the transition region 5.
- a gap or slot 29 is formed.
- possible leakage through the high pressure seal 1 via the gap 29 in the low pressure seal 12 is supplied to the low pressure region of the system. Since the gap 29 is formed at a middle intermediate region of the low-pressure seal 12, it is further ensured that the low-pressure seal 12 completely surrounds the high-pressure seal 1 and thus a redundant seal is present.
- FIG. 4 a sealing device according to a second embodiment is shown.
- the second embodiment substantially corresponds to the in FIG. 3 shown first embodiment.
- a molded seal or profile seal 12 is provided instead of the flat gasket, which is inserted into a corresponding recess 13 on the cylinder block 2.
- the molded seal 12 is arranged outside the high-pressure seal 1, so that a direct connection is ensured from the high-pressure seal 1 to the low-pressure region.
- FIGS. 5 and 6 there is shown a high pressure seal 1 for use in a sealing device according to a third embodiment of the present invention.
- Identical or functionally identical parts are denoted by the same reference numerals as in the first embodiment. Since the third embodiment substantially corresponds to the first embodiment, only the differences between the two embodiments will be described below in detail.
- the high-pressure seal 1 for a sealing device is arranged at a transition region 5 of a fluid channel 6 between a first component 2 and a second component 3.
- the high-pressure seal 1 is as in FIGS. 5 and 6 shown, button-shaped design.
- a C-annular edge region 16 on one of its sides in the vertical direction ie in the direction of the center line 0-0
- the C-shaped edge portion 16 formed by a first straight portion 7, a curved portion 8 and a second straight portion 9 is connected to the middle connecting portion 17 at its second straight portion 9.
- the second straight section 9 merges into the middle connection region.
- the section 7 can also be curved.
- the middle connecting region 17 four through holes 18, 19, 20 and 21 are formed.
- the passage openings ensure fluid passage through the button-shaped high-pressure seal 1. It is of course possible to form a different number of through holes.
- a valve ball 22 is further provided at the transition region of the fluid channel 6, which on a Valve seat 23 is present.
- a valve is formed by the button-shaped high-pressure seal 1 and the valve ball 22 at the transition region of the fluid channel 6.
- the button-shaped high-pressure seal 1 forms the ball cage for the valve ball 22.
- the portion of the center connecting portion 17 located in the region of the center line 0-0 has a greater thickness than the edge region 16 in order to provide sufficient strength for the retention of the valve ball 22.
- the high-pressure seal 1 for a sealing device also has a retaining function for the valve ball 22.
- the high pressure seal 1 is made of metal, e.g. made of spring steel, can be made. It is also possible to arrange a spring element between the high-pressure seal serving as a cage and the valve ball, so that a check valve is arranged in the fluid passage 6 between the first and the second component.
- FIGS. 7 and 8 a high-pressure seal 1 is shown for a sealing device according to a fourth embodiment of the present invention. Identical or functionally identical parts are denoted by the same reference numerals as in the previously described embodiments. Since the fourth embodiment substantially corresponds to the previously described embodiments, only the differences from the embodiments will be described below in detail.
- the high-pressure seal 1 is arranged at a transition region 5 between a first component 2 and a second component 3. In this case, it is positioned in a recess 4, which is formed in the first component 2 and seals a transition of a fluid channel 6 from.
- the high-pressure seal 1 has a first region 14 and a second region 15.
- the first region 14 has a constant inside and outside diameter and accordingly has a rectangular shape in section. However, the first region 14 may also have different inside and outside diameters.
- the second region 15 tapers from the first region 14 to its outside. As in FIG. 7 shown, the tapered portion 15 is formed parabolic in section.
- the wedge-shaped high-pressure seal 1 is pretensioned to one side.
- the prestressing of the wedge-shaped sealing ring 1 made of spring steel takes place in the direction of the second region 15.
- the high-pressure seal 1 is pressed against the regions 10 and 11 and the region 30 extending in the direction of the center line 0-0 the recess 4.
- the sealing portions 10 and 30 of the seal 1 in the unmounted state to each other at an angle greater than 90 ° - 95 ° are arranged.
- the sealing regions 10 and 30 are then arranged at an angle of 90 ° - 95 ° to each other.
- a pressure is additionally exerted by the fluid on the high-pressure seal 1, in particular in the direction of the sealing regions 10 and 30.
- a relatively large chamfer 16 is further formed on the outside of the second tapered portion 15 to allow easier assembly.
- the high-pressure seal 1 also provides a sufficient sealing function at very high pressures and is insensitive to high-frequency pressure pulsations occurring in the fluid and resistant to PME fluids.
- FIGS. 9 and 10 a high-pressure seal 1 is shown for a sealing device according to a fifth embodiment of the present invention. Identical or functionally identical parts are denoted by the same reference numerals as in the previously described embodiments. Since the fifth embodiment substantially corresponds to the previously described embodiments, only the differences from the embodiments will be described below in detail.
- the high-pressure seal 1 is designed for the sealing device as a so-called wedge seal.
- the wedge seal 1 is annular and comprises a first leg 31 and a second leg 32.
- the two legs 31 and 32 have an equal length. However, they can also have different lengths.
- the high-pressure seal 1 is arranged in a recess 2 provided in the component 2.
- the depth of the recess 4 substantially corresponds to the leg length of the leg 32
- FIG. 9 the high-pressure seal 1 is shown in an intermediate assembly step.
- the high-pressure seal 1 is inserted into the recess 4.
- two side surfaces of the seal 1 bear against the walls of the recess 4 and form sealing regions 11 and 30 (cf. FIGS. 9 and 10 ).
- the first leg 31 forms a further sealing region 10 with the component 3.
- the angle ⁇ between the first leg 31 and the second leg 32 is significantly greater than 90 °.
- the angle ⁇ is about 115 °.
- the second leg 32 is pressed against the surface of the recess 4 in an area denoted by 11, and the first leg in the area 10 is pressed against the component 3.
- the angle between the two legs reduces to ⁇ 'of about 90 ° - 95 ° (see. FIG. 10 ). If ⁇ 'is exactly 90 °, the one side of the leg 31 is completely against the component 3.
- the wedge ring 1 exerts a bias in the mounted state on the components 2 and 3, whereby the tightness of the seal 1 is increased.
- sealing device according to the invention can be formed from any combination of the previously described high-pressure seals or low-pressure seals.
- the present invention relates to a sealing device with a high-pressure seal 1 and a low-pressure seal 12 for sealing a transition region 5 on a high-pressure line 6, which is used in particular 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 arranged in a plane with the high-pressure seal 1 around it in order to seal any leakage occurring through the high-pressure seal 1 to the outside.
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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 inFigur 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. - Eine weitere Abdichtung zum Abdichten eines Übergangsbereichs an Hochdruckbauteilen ist beispielsweise aus der
DE 196 53 339 A1 bekannt. - 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 ausFigur 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 inFigur 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 inFigur 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 inFigur 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.
Claims (21)
- Abdichtungsvorrichtung zum Abdichten eines Übergangsbereichs (5) an Hochdruckbauteilen (2, 3), umfassend eine Hochdruckabdichtung (1), die eine im wesentlichen ringförmige Gestalt aufweist und die an einem Leitungsübergang der Hochdruckbauteile (2, 3) anordnbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich eine Niederdruckabdichtung (12) vorhanden ist, wobei die Niederdruckabdichtung (12) um die Hochdruckabdichtung (1) herum angeordnet ist, um eine eventuell auftretende Leckage durch die Hochdruckabdichtung (1) nach außen abzudichten.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- Abdichtungsvorrichtung für einen Übergangsbereich (5) an Hochdruckbauteilen (2, 3) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass vier Durchgangsöffnungen (18, 19, 20, 21) vorgesehen sind.
- Abdichtungsvorrichtung für einen Übergangsbereich (5) an Hochdruckbauteilen (2, 3) nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckabdichtung (1) knopfförmig ausgebildet ist.
- 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.
- 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.
- 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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