Beschreibung
Verfahren zur Herstellung einer Dichtung an einem Injektor sowie Injektor mit verbesserter Hochdruckdichtung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Dichtung zwischen zwei benachbarten Bauteilen eines Injektors sowie einen Injektor mit einer verbesserten Dichtung zwischen zwei Bauteilen.
Injektoren werden beispielsweise in Speichereinspritzsystemen verwendet, um Kraftstoff unter hohem Druck in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine einzuspritzen. Aufgrund ihres komplizierten Aufbaues sind die Injektoren dabei aus mehreren Bauteilen aufgebaut, welche beispielsweise mittels einer Ü- berwurfmutter gegeneinander verspannt werden. Dabei ergeben sich zwischen den einzelnen Bauteilen, in welchen insbesondere Hochdruckleitungen geführt sind, flächenartige Abdichtflächen. Um zwischen derartigen Flächen eine ausreichende Ab- dichtung zu erreichen, werden beispielsweise feste Dichtungen aus Papier oder Kupfer zwischen zwei benachbarte Bauteile gelegt. Hierbei ist der Dichtungswerkstoff weicher als der Werkstoff der Injektorbauteile, sodass bei der Montage eine Verformung der Dichtung erfolgt, um auf den Oberflächen der Injektorbauteile vorhandene Riefen, Kratzer usw., aufzufüllen und abzudichten.
Eine andere bekannte Möglichkeit ist eine Abdichtung zwischen den beiden Injektorbauteilen nur aufgrund der durch die Mon- tage aufgebrachten Flächenpressungen, sodass die Dichtwirkung durch die hohe Verpressung der beiden Dichtflächen der Bauteile gegeneinander erfolgt. Um hier jedoch eine ausreichend hohe Dichtsicherheit zu erzielen, müssen die jeweiligen Dichtoberflächen höchsten Anforderungen hinsichtlich ihrer Rauhigkeit und auch hinsichtlich ihrer Oberflächenform (z.B. konkave oder konvexe Ausbildung) in einem Bereich bis zu 1 um erfüllen. Von daher sind aufwendige Nachbearbeitungsschritte
der jeweiligen Dichtflächen erforderlich, sodass derartige Injektoren sehr hohe Herstellungskosten aufweisen.
Es ist von daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein einfach auszuführendes und kostengünstiges Verfahren zur Herstellung einer Dichtung zwischen zwei benachbarten Bauteilen eines Injektors sowie einen Injektor mit einer kostengünstigen Dichtung bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. einen Injektor mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Die Unteransprüche zeigen jeweils bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung.
Im Gegensatz zum Stand der Technik verwendet das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Dichtung zwischen zwei benachbarten Injektorbauteilen ein pastöses oder flüssiges Dichtmaterial. Erfindungsgemäß wird vor der Montage der beiden benachbarten Injektorbauteile auf wenigstens eine der Dichtoberflächen eines Bauteils das pastöse oder flüssige Dichtmaterial aufgebracht. Anschließend werden die beiden Bauteile in bekannter Weise gegeneinander mit einer vorbestimmten Kraft verpresst, sodass das pastöse oder flüssige Dichtmaterial auf den beiden Dichtoberflächen der Bauteile in die vorhandenen Vertiefungen gepresst wird. Dadurch sind die an den Dichtoberflächen der Bauteile vorhandenen Vertiefungen mit dem pastösen oder flüssigen Dichtmaterial gefüllt. Weiterhin sind an Bereichen der Dichtoberflächen ohne Riefen bzw. Vertiefungen die planen bzw. benachbarten Flächen unmit- telbar aneinander angrenzend, sodass dazwischen kein Dichtmaterial vorhanden ist und eine Abdichtung in diesen Bereichen durch die Flächenpressungen zwischen den beiden Injektorbauteilen erfolgt. Erfindungsgemäß kann somit eine deutlich verbilligte Herstellung einer Dichtung für einen Injektor er ög- licht werden, da die Anforderungen an die Dichtoberflächen der Bauteile des Injektors hinsichtlich ihrer Rauhigkeit bzw. ihrer Oberflächenform deutlich gesenkt werden können. Dabei
ist die erfindungsgemäße Dichtung einfach und sicher anbringbar und es ist keine zusätzliche, lose Dichtung erforderlich, welche beim Montageprozess positioniert werden muss. Weiterhin wird durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Dichtung aus einem pastösen oder flüssigen Dichtmaterial eine Dichtung mit einer variablen Dichtungsstärke ermöglicht, welche von wenigen um bis zu einigen mm Dicke reichen kann. Erfindungsgemäß kann dabei eine sehr hohe Dichtsicherheit zwischen den Injektorbauteilen erreicht werden, welche auch den Ansprüchen für Injektoren von Speichereinspritzsystemen, wie beispielsweise Common-Rail-Einspritzsystemen mit entsprechend hohen Drücken, erfüllt.
Um eine redundante Sicherheit bei der Herstellung der erfin- dungsgemäßen Dichtung zu haben, wird das flüssige oder pastöse Dichtmaterial vorzugsweise auf jede Seite der Dichtoberflächen aufgebracht. Durch diese Maßnahme ist es auch auf einfache Weise möglich, dickere Dichtungen zu erhalten.
Besonders bevorzugt wird das pastöse oder flüssige Dichtmaterial mittels Siebdruck auf die Dichtoberfläche der Injektorbauteile aufgebracht. Mittels des Siebdruckverfahrens ist dabei gewährleistet, dass ein sehr dünnes Auftragen des pastösen oder flüssigen Dichtmaterials möglich ist. Dadurch können sehr dünne Dichtungen bzw. Dichtungen, welche nur die vorhandenen Vertiefungen der Dichtoberflächen ausfüllen, erhalten werden.
Besonders bevorzugt wird beim Siebdruckverfahren eine Sieb- druckschablone verwendet, welche integral gebildete Abdeckungen für Bohrungen aufweist, die in den Injektorbauteilen vorhanden sind. Dadurch können die Arbeitsschritte bei der Herstellung der Dichtung deutlich vereinfacht werden. Besonders bevorzugt sind die Abdeckungen auf der Siebdruckschablone da- bei derart gewählt, dass sie einen etwas größeren Durchmesser als der eigentliche Bohrungsdurchmesser aufweisen. Dadurch wird erreicht, dass rund um die Bohrungen ein kleiner ring-
förmiger Bereich ohne Dichtmaterial verbleibt, sodass beim anschließenden Montagevorgang das durch das Zusammendrücken der Bauteile verdrängte Material zu diesen dichtmaterialfrei- en Bereichen um die Bohrungen verdrängt werden kann. Dadurch wird verhindert, dass Dichtmaterial in den inneren Bereich der Bohrungen gelangen kann.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird das flüssige oder pastöse Dichtmaterial mittels Spritzen oder Drücken auf die Dichtoberflächen der Bauteile aufgebracht.
Als Dichtmaterial kommen alle Stoffe in Frage, welche den Anforderungen an die Dichtstelle hinsichtlich Temperatur, Druck, Une pfindlichkeit gegen Kraftstoff usw., genügen und welche als Pulver bzw. als Paste hergestellt werden können. Wenn das Dichtmaterial als Pulver vorliegt, uss das Pulver mit einer entsprechenden Flüssigkeit zu einer Paste vermengt werden. Die Paste kann dann weiterhin bevorzugt mit einem Verdünner auf eine für das jeweils verwendete Auftragverfahren geeignete Viskosität eingestellt werden. Als Dichtmaterial wird besonders bevorzugt Graphit verwendet, welches in einer entsprechend hergestellten Paste bereitgestellt wird.
Der erfindungsgemäße Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff für eine Brennkraftmaschine umfasst wenigstens zwei aneinan- dergrenzende Bauteile, in denen zumindest eine Hochdruckleitung angeordnet ist. Zwischen den beiden Bauteilen ist eine Dichtung angeordnet, um ein Austreten von Kraftstoff aus der Hochdruckleitung zur Außenseite des Injektors zu verhindern. Für die Dichtung wird ein flüssiges oder pastöses Dichtungsmaterial verwendet, welches im montierten Zustand des Injektors ausgehärtet' zwischen den beiden Bauteilen in an der Dichtoberfläche vorhandenen Aussparungen angeordnet ist und somit eine sichere Hochdruckabdichtung zwischen den Bauteilen bereitstellt. Da die an den jeweiligen Dichtoberflächen der Bauteile vorhandenen Vertiefungen wie z.B. Riefen, Kratzer,
Kanäle o. . durch den Dichtwerkstoff ausgefüllt sind, kann verhindert werden, dass Kraftstoff entlang derartiger Riefen usw. nach außen kriecht und zu einer Leckage am Injektor führt .
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung ist:
Figur 1 eine schematische Draufsicht auf eine Dichtoberfläche eines Injektorbauteils vor der Montage,
Figur 2 eine schematische Draufsicht der in Figur 1 gezeigten Dichtoberfläche nach Aufbringen eines pastösen Dichtungsmaterials, und
Figur 3 eine schematische Schnittansicht zweier montierter Injektorbauteile mit einer erfindungsgemäßen Dichtung.
Fig. 1 zeigt in schematischer Weise ein bekanntes Bauteil eines Injektors, in welchem Hochdruckleitungen" 4, 5 in bekannter Weise eingebracht sind. Weiterhin sind zwei nicht bezeichnete Bohrungen zur Aufnahme von Verbindungsstiften ein- gezeichnet. Auf der Dichtoberfläche 10 des ersten Bauteils 1 sind eine Vielzahl von Riefen bzw. Vertiefungen 3 gebildet. In Fig. 1 sind diese Vertiefungen 3 schematisch rautenförmig dargestellt. In der Realität verlaufen diese Vertiefungen jedoch ohne vorbestimmtes Muster in beliebiger Form über der gesamten Dichtoberfläche 10. Abhängig von den gewählten Oberflächenbearbeitungsverfahren des ersten Bauteils 1 sind die Vertiefungen 3 dabei tiefer oder weniger tief ausgebildet.
In Fig. 2 ist das erste Bauteil 1 in dem Zustand dargestellt, in dem ein Dichtmaterial 6 auf die Dichtoberfläche aufgebracht worden ist. Das Dichtmaterial 6 besteht aus einer Graphitpaste. Das Dichtmaterial 6 ist dabei mittels eines Sieb-
druckverfahrens aufgebracht worden. In Fig. 2 sind mit dem Bezugszeichen 8 die durch das Siebdruckgitter verdeckten Bereiche an der Dichtoberfläche 10 des ersten Bauteils bezeichnet. Die dabei verwendete Siebdruckschablone weist weiterhin integral gebildete Abdeckungen zur Abdeckung der Bohrungen 4, 5 und der beiden Stiftverbindungsbohrungen auf, sodass ein Eindringen von Dichtmaterial in diese Bohrungen verhindert werden kann. Der Durchmesser der Abdeckungen der Siebdruckschablone ist dabei derart gewählt, dass er etwas größer ist, als der der Bohrungen. Dadurch entstehen um die jeweiligen
Bohrungen ringförmige Bereiche 7, an denen kein Dichtmaterial angeordnet ist. Die vom Dichtmaterial freibleibenden Bereiche 7 werden dabei abhängig von der Dicke der jeweiligen herzustellenden Dichtung gewählt. D.h.', je dicker die Dichtung zwischen zwei Bauteilen des Injektors ausgebildet sein soll, umso größer werden die vom Dichtwerkstoff freibleibenden Bereiche 7 gewählt. Die freibleibenden Bereiche 7 dienen dabei zur Aufnahme von überflüssigem Dichtmaterial während des Zusammendrückens zweier Bauteile des Injektors.
Fig. 3 zeigt eine schematische Schnittansicht eines ersten Injektorbauteils 1 und eines zweiten Injektorbauteils 2 im montierten Zustand. Die beiden Bauteile 1, 2 werden in bekannter Weise mittels einer Verspannmutter (nicht darge- stellt) gegeneinander verspannt. Zwischen den beiden Bauteilen 1 und 2 ist die erfindungsgemäße Dichtung aus dem pastösen bzw. flüssigen Dichtmaterial 6 angeordnet. Dabei füllt' das Dichtmaterial 6 die in den Dichtoberflächen der beiden Bauteile vorhandenen Vertiefungen 3 vollständig aus, sodass eine Leckage von in den Leitungen 4 bzw. 5 vorhandenen Kraftstoffs unter hohem Druck nach außen entlang der Vertiefungen verhindert werden kann. Während der Montage der beiden Bauteile 1 und 2 werden diese mit einer vorbestimmten Kraft F gegeneinander verpresst, sodass das im flüssigen oder pastö- sen Zustand zwischen den Bauteilen 1, 2 vorhandene Dichtmaterial einerseits die vorhandenen Aussparungen 3 an den Dichtoberflächen der beiden Bauteile ausfüllt und andererseits in
radialer Richtung nach außen bzw. auch nach innen in Richtung der Bohrungen verdrängt wird. Um dabei zu verhindern, dass sich Dichtmaterial an den Bohrungen ansetzt, ist es neben dem Vorsehen der vom Dichtmaterial freibleibenden Bereiche 7 wei- terhin möglich, entsprechende Fasen 9 an den Bohrungen auszubilden, sodass ein gewisser Raum zur Aufnahme überschüssigem Dichtmaterials vorhanden ist.
Erfindungsgemäß kann somit ein einfaches und kostengünstiges Verfahren zur Herstellung einer Dichtung zwischen zwei Bauteilen eines Injektors bereitgestellt werden. Die Injektoren werden insbesondere bei Common-Rail-Speichersyste en für Dieselmotoren verwendet.
Hinsichtlich des Dichtmaterials sei angemerkt, dass weiterhin vorzugsweise ein geeignetes, schnellflüchtiges Lösungsmittel verwendet wird, sodass eine sofortige Weiterbearbeitung der montierten Bauteile 1, 2 möglich ist.
Sollte ein Injektor mit einer erfindungsgemäßen Dichtung einmal demontiert werden, muss, um wieder eine ausreichende Hochdrucksicherheit zu gewährleisten, die alte Dichtung beispielsweise mittels Spülen entfernt werden und in entsprechender Weise eine neue Dichtung aus einem pastösen oder flüssigen Dichtmaterial aufgebracht werden. Eine neue Dichtung kann dabei jederzeit problemlos wieder aufgebracht werden, da durch die erfindungsgemäße Dichtung keine bleibende Verformung der Dichtoberflächen der Bauteile 1, 2 auftritt.
Die vorhergehende Beschreibung des Ausführungsbeispiels 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 Ä- quivalente zu verlassen.