ITMI20012390A1

ITMI20012390A1 - Accumulatore ad alta pressione per combustibile per un sistema di iniezione del combustibile per motori endotermici

Info

Publication number: ITMI20012390A1
Application number: IT2001MI002390A
Authority: IT
Inventors: Helmut Knoedl; Steffen Jung
Original assignee: Bosch Gmbh Robert
Priority date: 2000-11-14
Filing date: 2001-11-13
Publication date: 2003-05-13
Also published as: FR2816668A1; DE10056405A1; US6666188B2; DE10056405B4; JP3995075B2; JP2002168158A; US20020112697A1; FR2816668B1

Description

Stato della tecnica

L'invenzione parte da un accumulatore ad alta pressione per combustibile per un sistema di iniezione del combustibile per motori endotermici con uno spazio di accumulo e con almeno un bocchettone di raccordo .

Per tali accumulatori ad alta pressione per combustibile nell'ambito dell'intersecazione della parete interna dello spazio di accumulo ed il foro, collegante lo spazio di accumulo e il bocchettone di raccordo, si verificano massimi di tensione. Da ciò risulta il pericolo che l'accumulatore ad alta pressione per combustibile si rompa in questa zona, specialmente poiché lo spazio di accumulo è soggetto a sollecitazioni di pressione oscillanti. Per ridurre questo pericolo di rottura sono stati effettuati diversi tentativi .

Un'ovvia possibilità consiste nell 'aumentare lo spessore parietale dell'accumulatore ad alta pressione per combustibile. Tuttavia allo spessore parietale dell'accumulatore ad alta pressione per combustibile sono imposti limiti, poiché corpi a parete spessa in caso di alte sollecitazioni a pressione oscillanti tendono alla formazione di incrinature, specialmente nella zona di aperture passanti parietali e variazioni a spigolo vivo della sezione trasversale.

Dal DE 196 40 480 Al è noto un accumulatore cilindrico ad alta pressione per combustibile, in cui l'asse longitudinale del foro, collegante lo spazio di accumulo e il bocchettone di raccordo, è una secante della sezione trasversale circolare dello spazio di accumulo. Di conseguenza si verifica una riduzione delle tensioni nell'ambito dell'intersecazione di parete interna dell'accumulatore e foro, cosicché vengono aumentate la sollecitabilità e la durata utile dell'accumulatore ad alta pressione per combustibile .

L'invenzione si pone il compito di realizzare un accumulatore ad alta pressione per combustibile con elevata resistenza a pressione, specialmente in caso di sollecitazione di pressione oscillante. Secondo l'invenzione questo problema viene risolto mediante un accumulatore ad alta pressione per combustibile per un sistema di iniezione del combustibile per motori endotermici, con uno spazio di accumulo, laddove lo spazio di accumulo viene delimitato da una parete interna, e con almeno un bocchettone di raccordo, laddove il bocchettone di raccordo presenta almeno un foro di collegamento che sbocca nello spazio di accumulo, laddove inoltre la parete interna nella zona di intersecazione di parete interna e foro di collegamento è essenzialmente piana.

Vantaggi dell'invenzione

Con l'esecuzione secondo l'invenzione della parete interna nella zona di intersecazione con il foro di collegamento si ottiene che con la deformazione dell'accumulatore ad alta pressione per combustibile sotto pressione nella zona di intersecamento vengono indotti sforzi di pressione, che compensano una parte degli sforzi di trazione, risultanti dalla pressione interna, e dei massimi di tensione nella zona di intersecazione, cosicché viene aumentata la resistenza a pressione di un accumulatore ad alta pressione del combustibile secondo l'invenzione, specialmente in caso di sollecitazione di pressione oscillante. A riguardo la parete interna nella zona di intersecazione può essere anche incurvata in modo leggermente concavo o convesso.

I vantaggi secondo l'invenzione vengono ottenuti anche con questa incurvatura, cosicché in relazione all'invenzione la caratteristica "sostanzialmente piana" della rivendicazione 1 comprende anche una leggera incurvatura concava o convessa.

Ulteriori varianti dell'invenzione prevedono che lo spazio di accumulo sia prismatico, cosicché esso risulta di semplice fabbricazione. Ad esempio mediante bocciatura è possibile produrre il contorno interno desiderato dell'accumulatore ad alta pressione per combustibile.

In un'ulteriore esecuzione dell'invenzione lo spazio di accumulo è sferiforme, cosicché a prescindere dalle zone di collegamento con i fori di collegamento sussiste un uniforme stato di tensione nell'accumulatore ad alta pressione per combustibile .

II compito menzionato all'inizio viene risolto secondo l'invenzione parimenti mediante un accumulatore ad alta pressione per combustibile per un sistema di iniezione del combustibile per motori endotermici, con una parete esterna, con uno spazio di accumulo, laddove lo spazio di accumulo viene delimitato dalla parete interna e con almeno un bocchettone di raccordo, laddove il bocchettone di raccordo presenta almeno un foro di collegamento, che sbocca nello spazio di accumulo, laddove inoltre lo spessore parietale dell'accumulatore ad alta pressione per combustibile è ridotto almeno in una zona che fronteggia sostanzialmente la zona di intersecazione di parete interna e foro di collegamento. In questa esecuzione di un accumulatore ad alta pressione per combustibile secondo l'invenzione la zona dell'accumulatore ad alta pressione per combustibile, fronteggiante la zona di intersecamento, sotto pressione devia verso l'esterno, il che induce parimenti sforzi di pressione nella zona di intersecamento. Come risultato pertanto anche gli sforzi di trazione e i massimi di tensione nella zona di intersecazione dell'accumulatore ad alta pressione per combustibile vengono ridotti sotto pressione, cosicché aumenta ulteriormente la sua resistenza a pressione .

La riduzione dello spessore parietale può aver luogo in quanto l'accumulatore ad alta pressione per combustibile, almeno in una zona, sostanzialmente fronteggiante la zona di intersecamento di pareti interne e foro di collegamento, presenta un foro trasversale che si estende in sostanza perpendicolarmente all'asse longitudinale dello spazio di accumulo e del foro di collegamento. Questa riduzione dello spessore parietale è attuabile semplicemente anche su già noti accumulatori ad alta pressione per combustibile .

In un'altra esecuzione dell'invenzione la parete esterna è appiattita almeno in una zona sostanzialmente fronteggiante la zona di intersecazione di pareti interne e foro di collegamento, cosicché la riduzione dello spessore parietale è attuabile in maniera semplice, ad esempio mediante fresatura e non si verificano massimi di tensione nell'ambito dello spessore parietale ridotto. Per migliorare ulteriormente gli stati di tensione nell'accumulatore ad alta pressione per combustibile è previsto che l'appiattimento sia piano, curvato concavo oppure convesso e, oppure che fra appiattimento e parete esterna sia previsto uno smusso od arrotondamento. La resistenza a pressione di un accumulatore ad alta pressione per combustibile secondo l'invenzione viene ulteriormente incrementata quando la parete interna è eseguita conformemente ad una delle rivendicazioni da 1 fino a 3 e la parete esterna è eseguita conformemente ad una delle rivendicazioni 4 fino a 8.

E' possibile semplificare la fabbricazione dell'accumulatore ad alta pressione per combustibile secondo l'invenzione quando l'accumulatore ad alta pressione per combustibile si compone di un tubo con bocchettone di raccordo saldato a ridosso.

Ulteriori vantaggi e vantaggiose esecuzioni dell'invenzione sono desumibili dal seguente disegno e dalla relativa descrizione.

Disegno

In particolare:

Le figure 1-3 mostrano esempi di realizzazione di accumulatori ad alta pressione per combustibile secondo l'invenzione con un'esecuzione secondo l'invenzione della parete interna, e

Le figure 4-9 mostrano esempi di realizzazione di un accumulatore ad alta pressione per combustibile secondo l'invenzione con un'esecuzione della parete esterna secondo l'invenzione.

Descrizione degli esempi di realizzazione

Nella figura 1 è rappresentato un primo esempio di realizzazione di un accumulatore ad alta pressione per combustibile secondo l'invenzione per un sistema di iniezione del combustibile per motori endotermici, in sezione trasversale. L'accumulatore ad alta pressione 1 per combustibile possiede uno spazio di accumulo 3 delimitato da una parete interna 5 . Verso l'ambiente esterno l'accumulatore 1 ad alta pressione per combustibile viene delimitato da una parete esterna 7. Per poter trasportare combustibile nello spazio di accumulo 3 oppure per poter prelevare combustibile dallo spazio di accumulo 3 è previsto un bocchettone di raccordo 9 con un foro di collegamento 11. Al bocchettone di raccordo 9 è possibile raccordare una non rappresentata conduttura ad alta pressione, che collega ad esempio l'accumulatore 1 ad alta pressione per combustibile con un iniettore parimenti non rappresentato. In una zona di intersecazione 13 fra foro di collegamento 11 e parete interna 5 la parete interna 5 è eseguita piana. Mediante calcolo FEM si è potuto dimostrare che per una sollecitazione di pressione dello spazio di accumulo 3 per effetto della parete interna 5, piana della zona di intersecazione 13, sforzi di pressione vengono indotti in questa zona e questi equalizzano parzialmente gli sforzi di trazione, provocati dalla pressione interna, nella zona di intersecazione 13 e quindi migliorano la resistenza a pressione dell'accumulatore 1 ad alta pressione per combustibile, specialmente nel caso di sollecitazione di pressione oscillante. Quando lo spazio di accumulo 3 viene realizzato prismatico è possibile fabbricare in modo relativamente economico lo spazio di accumulo 3, ad esempio mediante bocciatura.

Nell'esempio di realizzazione secondo la figura 2 la zona di intersecazione 13 è realizzata leggermente concava. Nell'esempio di realizzazione secondo la figura 3 la zona di intersecazione 13 è realizzata leggermente convessa. Mediante calcoli FEM si è potuto dimostrare che anche in queste forme di realizzazione si migliora la resistenza a pressione dell'accumulatore 1 ad alta pressione per combustibile. In relazione a questo aspetto dell'invenzione le zone di intersecazione 13 degli esempi di realizzazione secondo le figure 2 e 3 vengono considerate come sostanzialmente piane. Nell'esempio di realizzazione secondo la figura 4 lo spessore parietale dell'accumulatore ad alta pressione per combustibile è ridotto nella zona fronteggiante la zona di intersecazione 13. Ciò avviene in quanto sulla parete esterna 7 è applicato un appiattimento 15. Quando lo spazio di accumulo 3 dell'accumulatore 1 ad alta pressione per combustibile secondo l'invenzione viene sollecitato a pressione, la zona con ridotto spessore parietale devia verso l'esterno, cosicché lo spazio di accumulo 3 risulta di sezione trasversale leggermente ovale. Questa deformazione non rappresentata in figura 4 porta al fatto che nella zona di intersecazione 13 vengono indotti sforzi di pressione, che riducono le sollecitazioni di trazione nella zona di intersecazione 13 e quindi fanno aumentare la resistenza a pressione dell'accumulatore 1 ad alta pressione per combustibile.

Nella figura 5 è rappresentato un ulteriore esempio di realizzazione secondo l'invenzione, in cui la riduzione dello spessore parietale avviene per mezzo di un foro trasversale 17. Il foro trasversale 17 si estende in sostanza perpendicolarmente all'asse longitudinale dello spazio di accumulo 3 e al foro di collegamento 11. In questo esempio di realizzazione la sezione circolare dello spazio di accumulo 3 è circolare. Da questo esempio di realizzazione risulta evidente che l'esecuzione della zona di intersecazione 13 conformemente alle figure 1 fino a 3 e la riduzione dello spessore parietale in una zona fronteggiante la zona di intersecazione 13, sono tra di loro indipendenti. Entrambi gli accorgimenti fanno aumentare la resistenza a pressione dell'accumulatore 1 ad alta pressione per combustibile e sono impiegabili singolarmente e fra di loro combinati. Ciò vale per tutti gli esempi di realizzazione.

Nella figura 6 è rappresentato un ulteriore esempio di realizzazione di un accumulatore 1 ad alta pressione per combustibile secondo l'invenzione, in cui l'appiattimento 15 non fronteggia esattamente la zona di intersecazione 13. Anche in questa forma di realizzazione si è dimostrato l'aumento desiderato della resistenza a pressione mediante calcoli FEM. Questa disposizione eccentrica dell'appiattimento 15 può rendersi necessaria in seguito a restrizioni relative allo spazio costruttivo disponibile. Nell'esempio di realizzazione secondo la figura 6 la parete esterna 7 dell'accumulatore 1 ad alta pressione per combustibile non è prismatica ma l'appiattimento, guardando soltanto nella direzione longitudinale dell'accumulatore 1 ad alta pressione per combustibile, è soltanto dove è presente un bocchettone di raccordo 9. L'appiattimento 15 pertanto è ricavato come una cava oppure un intaglio nella parete esterna 7. Nell'esempio di realizzazione secondo la figura 7 fra la parete esterna 7 ed entrambi i lati dell'appiattimento 15 è previsto uno smusso 19. Con lo smusso 19 si ottiene un più uniforme andamento di tensione sul contorno dell'accumulatore 1 ad alta pressione per combustibile. Anche negli esempi di realizzazione secondo la figura 7 l'appiattimento 15 insieme agli smussi 19 è realizzato come cava nella parete esterna 7.

Nell'esempio di realizzazione secondo la figura 8 l'appiattimento 15 è incurvato convesso, cosicché si ottiene un ulteriore miglioramento dello stato di tensione.

Nell'esempio di realizzazione secondo la figura 9 l'appiattimento 15 è incurvato concavo e pertanto è realizzabile semplicemente, ad esempio con una fresa a disco di adatto diametro con un movimento di accostamento. Anche in questa forma di realizzazione si verifica l'effetto desiderato secondo cui con le deformazioni dell'accumulatore 1 ad alta pressione per combustibile nell'ambito dell'appiattimento 15 vengono indotti sforzi di pressione nella zona di intersecazione 13.

La conformazione secondo l'invenzione di un elemento costruttivo sollecitato a pressione con un intersecamento del foro con un appiattimento in corrispondenza della parete interna e, oppure della parete esterna può essere trasferita anche ad altri elementi costruttivi, come iniettori, corpi di pompa, di ugello e altri.

Tutte le caratteristiche illustrate nella descrizione, nel disegno e nelle rivendicazioni sono inventivamente essenziali sia singolarmente sia anche in combinazione reciproca a piacere.

Claims

Rivendicazioni 1 .Accumulatore ad alta pressione per combustibile per un sistema ad iniezione del combustibile per motori endotermici, con uno spazio di accumulo (3), laddove lo spazio di accumulo (3) è delimitato da una parete interna (5), e con almeno un bocchettone di raccordo (9), laddove il bocchettone di raccordo (9) presenta almeno un foro di collegamento (11) che sbocca nello spazio di accumulatore, caratterizzato dal fatto che la parete interna (11) in una zona di intersecazione (13) di parete interna (5) e foro di collegamento (11) è sostanzialmente piana. 2.Accumulatore ad alta pressione per combustibile secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che lo spazio di accumulo (3) è prismatico. 3.Accumulatore ad alta pressione per combustibile secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che lo spazio di accumulo (3) è sferiforme. 4.Accumulatore ad alta pressione per combustibile per un sistema di iniezione del combustibile per motori endotermici, con una parte esterna (7), con uno spazio di accumulo (3) delimitato da una parete interna (5), e con almeno un bocchettone di raccordo (9), laddove il bocchettone di raccordo (9) presenta almeno un foro di collegamento (11) che sbocca nello spazio di accumulo, caratterizzato dal fatto che lo spessore parietale dell'accumulatore (1) ad alta pressione per combustibile è ridotto almeno in una zona fronteggiante sostanzialmente la zona di intersecazione (13) di parete interna (5) e foro di collegamento (11) . 5.Accumulatore ad alta pressione per combustibile secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che la parete esterna (7) almeno in una zona fronteggiante sostanzialmente la zona di intersecazione (13) di parete interna (5) e foro di collegamento (11), presenta un foro trasversale (17) che si estende in sostanza perpendicolarmente all'asse longitudinale dello spazio di accumulo (3) e del foro di collegamento (11). 6.Accumulatore ad alta pressione per combustibile secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che la parete esterna (7) è appiattita almeno in una zona sostanzialmente fronteggiante la zona di intersecazione (13) di parete interna (5) e foro di collegamento (11) . 7.Accumulatore ad alta pressione per combustibile secondo la rivendicazione (6), caratterizzato dal fatto che l'appiattimento (15) è piano, concavo o convesso . 8.Accumulatore ad alta pressione per combustibile secondo la rivendicazione 6 oppure 7, caratterizzato dal fatto che fra appiattimento (15) e parete esterna (7) è previsto uno smusso (19) oppure un arrotondamento. 9.Accumulatore ad alta pressione per combustibile secondo una delle rivendicazioni da 4 fino a 8, caratterizzato dal fatto che la parete interna (5) è eseguita secondo una delle rivendicazioni 1 fino a 3. 10.Accumulatore ad alta pressione per combustibile secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che 1'accumulatore (l) ad alta pressione per combustibile presenta un contorno esterno prismatico. 11.Accumulatore ad alta pressione per combustibile secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che l'accumulatore ad alta pressione per combustibile è formato da un tubo con bocchettone di raccordo saldato (9). 12.Elemento costruttivo sollecitato da pressione interna con uno spazio interno, laddove lo spazio interno viene delimitato da una parete interna, con una parete esterna e con almeno un foro di collegamento che sbocca nello spazio interno, caratterizzato dal fatto che la parete interna in una zona di intersecazione di parete interna e foro di collegamento è sostanzialmente piana, nonché dal fatto che lo spessore parietale dell'elemento costruttivo sollecitato da pressione interna è ridotto almeno in una zona sostanzialmente fronteggiante la zona di intersecazione di parete interna e foro di collegamento.