DE2334445A1

DE2334445A1 - Rohrendteilverbindung fuer hochdruck-treibstoffeinspritzroehren

Info

Publication number: DE2334445A1
Application number: DE19732334445
Authority: DE
Inventors: Mitsuo Imahashi
Original assignee: Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd
Current assignee: Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd
Priority date: 1972-10-19
Filing date: 1973-07-06
Publication date: 1974-05-02
Also published as: FR2203958A1; DE2334445B2; JPS4976114U; IT986118B; CA982185A; AU5607973A; DE2334445C3; FR2203958B1; GB1397493A

Description

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5. JvIi 1973 Gzs/Ra.

üsui Kokusai Sangyo Kabushiki Kaisha, Shimizucho, Sunto-gun, Shizuoka Prefecture, Japan

Röhrendteilverbindung für Hochdruck-Treibstoffeinspritsröhrcn

Die Erfindung betrifft eine verbessert?. Rohrendteilverbindung, die an Rohrendteileivon Hochdruck-Treibstoffeinspritzröhren angebracht werden kann.

Herkömmliche Verbindungsstrukturen dieser Art bestehen aus einem Endteil, das mit einem Kopfteil verbunden ist, das einen ringförmigen Ansatz aufweist, der auf der äußeren Peripherie gebildet ist und einen kegelstumpfartigen oder eine abgestumpfte Itr.gelförmige konvexe Oberfläche aufweist, die an der Vordo/seit^ des Ansatzes sich erstreckt, wobei ein Rohrteil mit Außengewinde

daran befestigt werden kann, das an der Endfläche eine abgestumpfte konische konkave Sitzoberfläche aufweist, die mit tier konvexen Oberfläche auf der Vorderseite des Kopfteiles in Berührung treten kann, und mit einer Überwurfmutter, die auf das Rohrendteil paßt und mit dem Rohrteil mit Außengewinde verschraubt werden kann,- das daran befestigt werden soll, so daß öie Flanschlochkante der Überwurfmutter mit der Kante der liinterseite.der ringförmiger Erstreckung des Kopfteils in Eingriff treten kann, und wobei die Überwurfmutter mit dem ltohrteil mit .Außengewinde verschraubt und befestigt werden kann, und wobei die konvexe Oberfläche der Vorderseite des Kopfteils gegen die konkave Sitzouerfläche des Endes des liohrteils mit

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Außengewinde gepreßt werden kann. Jedoch ist im allgemeinen jede Befestigung schwierig auszuführen, da die Ausrichtung der Achsen durch die umgebenden Röhren behindert wird.

Bei den herkömmlicherweise verwendeten Einspritzröhren befindet sich die hintere Seitenfläche der ringförmigen Erstreekung auf der äußeren Peripherie dos Kopfteils im rechten Winkel und leicht geneigt zu dem Röhr ent eil. Jedoch wird beim Formen des Knickes das Material so spröde,

daß der Wurzelten des Flansches wahrscheinlich springt oder durch die Vibration während der Verwendungazeit abbricht. Zur Verstärkung wird eine Büchse oder eine Packung bei seiner Vorwendung angebracht.

Aufgabe-der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kurvenendteilverbiiiautig für IIochdruck-Treibstoff vinspritzröhren zu schaffen, bei der diese Probleme nicht auftreten»

Im folgenden wird daher eine verbesserte Rührenendteilverbinduiig beschrieben, die an Rohren3teilen von Hochdruck-Treibstoffeinspritzröhren angebracht wex-den kaim, wobei diese Rohrenendteij«- verbindung für Hochdruck-Treibstoffröhren einen konvexen Teil auf der Vorderseite eines Kopfteils bildet, der abgestumpft halbkugelförmig oder kegelstumpfförmig ist, und wobei das rückwärtige Seitenteil so gebildet ist, daß eine abgestumpfte konische konvexe Oberfläche mit einem Kegelwinkel von 20 bis 50° gebildet wird, und weiterhin die innere Oberfläche des Flansch.locb.es der Überwurfmutter, die an dem Rohrenendteil angepaßt ist, so gebildet ist, daß sie eine konische konkave Oberfläche aufweist, die eng über die oben erwähnte konische

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konvexe Oberfläche der Hinterseite des Kopfteils paßt, um die Achsen miteinander so auszurichten, daß, wenn die konvexe Oberfläche der Vorderseite des Kopfteils in Kontakt mit der konisch konkaven Oberfläche des Endes des Rohrteils mit Außengewinde gebi-acht wird, das daran angebracht werden soll,'und wenn die Überwurfmutter auf das Rohrteil aufgeschraubt und befestigt wird, die konische konkave Oberfläche der Innenseite dieser Mutter eng an die konische konvexe Oberfläche der hinteren Seite des Kopfteils paßt, und der konvexe Teil der Vorderseite des Kopfteils gegen die konkave Sitzoberflache de.s Endes des Rolirteils angepreßt werden kann. Durch diese Struktur ergibt sich während des Befestigens automatisch eine Zentrierung und man erhält eine unerwartet hohe, vibra~ tioiissichere Festigkeit,

Im folgende η wird anhand von Ausftihrungsbeispielen die Erfindung näher erläutert. * ^

Es zeigt:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Ansieht der erfindungsge— mäßen Verbindungsstruktur;

Fig. 2 eine Ansicht von rechts der Fig. Ij

Fig.. 3 eine teilweise geschnittene Ansicht, in der der Gegenstand der Fig. 1 auseinandergenommen ist;

Fig. 4 eine Ansicht von links auf das Röhrenendteil der Fig. 3j

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Pig. 5 eine teilweise geschnittene Ansicht eines anderen Röhrenendteils, das zur Bildung der Verbindungsstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann.

Fig. GA und OB sind schematische Ansichten, die ein Testgerät zur Messung der Vibrationsfestigkeit und das Testverfahren zeigen.

Die Bezugszahl 1 bezeichnet ein Rohrendteil einer Einspritzröhre, 2 ist ein Röhrenteil des Röhrenendteils, 3 ist ein Kopfteil des Röhrenendteils, 3b ist eine ringförmige Erstreckung auf dem Kopfteil und 3a ist eine konvexe Oberfläche, die f.uf

oder

einer kegelstumpfförmigen/abgestumpfton kugelförmigen Vorderseite der ringförmigen Erstreckung gebildet ist. Eine konvexe Oberfläche 3a, die so geformt ist, soll kurz als konvoxe Oberfläche auf der Vorderseite des Kopfteils bezeichnet werden. Wenn diese konvexe Oberfläche 3a kegelstumpfförmig ist, sollte der Kegelwinkel genau so groß sein wie bei einem herkömmlichen Produkt. 3c ist eine kegelstuinpfförmige konvexe Oberfläche mit einem Kegelwinkel o^ von 20 bis 50°, die auf der Hinterseite der ringförmigen. Erstreckung angebracht ist. Eine kegelstumpfförmige konvexe Oberfläche 3c, die so gebildet ist, soll kurz als konisch konvexe Oberfläche auf der Rückseite des Kopfteils bezeichnet werden. Wenn der Kegelwinkel C^ dieser konvexen Oberfläche 3c kleiner wird als 20°, wird nicht nur das Formen des Knickes schwierig, auch die Mutter wird zu groß oder ist schwierig zu befestigen und daher nicht wünschenswert. Wenn der Kegelwinkel größer ist als 55° > wird nicht nur die automatische Ausrichtung der Achsen bei der Befestigung der Mutter nicht mehr glatt gehen, sondern auch das Material wird beim Formen des Knickes spröde, so daß sich ein Produkt mit hoher Vibrations-

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festigkeit nicht ergibt.

Die konvexe Oberfläche 3a auf der.Vorderseite des Kopfteils, siehe Fig. 1 und 2, ist kegelstumpfförmigj während sie in Fig. eine abgestumpfte Halbkugel zeigt, aber es ergibt sich kein erfindungsgemäßer Unterschied zwischen diesen beiden Ausftihrungsformen. Auch ist in dem Kopfteil 3» wie in Fig. 3 oder 5 dargestellt, eine Kopfteilinjektionsdüse Ib von einer unterschiedlichen Form an der Spitze der konvexen Oberfläche 3a angebracht, aber die Wirkung gemäß der vorliegenden Erfindung ist nicht unterschiedlich. Es wird nur gezeigt, daß bei dem erfindungsgemäß benützten Rohrendkopfteil, d.h., bei/Kopfteil, dessen hintere Seitenoberflache eine konisch konvexe Oberfläche aufweist,

die bisher eine derartig tiefe ringförmige Nut,/ein Problem gebildet hat,

auf der Innenseitenoberfläche der KopfteileinspritzdUse zur Zeit der Knickformung nicht gebildet wird und daher ein Flüssigkeitswiderstand beseitigt wird, der von einer derartigen ringförmigen Nut verursacht würde.

Mit der Bezugszahl h ist ein anderes Teil bezeichnet, das mit dem Röhrenendkopfteil verbunden werden kann, während ho ein liohrteil mit Außengewinde des anderen Teils ist, das daran angebracht werden soll, und ka ist eine Icegelstumpfförmige konkave Sitzfläche, die an der Endfläche 4b des Rohrteils vorgesehen ist. Diese kegelstumpfförmige konkave Sitzfläche 4a soll kurz mit konisch konkaver Sitzfläche bezeichnet werden, oder lediglich als konkave Sitzfläche. Diese konkave Sitzfläche ka ist so gebildet, daß sie den gleichen Kegelwinkel aufweist, wie ein herkömmliches Produkt, um so die oben erwähnte konvexe •Oberfläche 3a der Vorderseite des Kopfteils zu berühren, um die Einspritzröhrendüse la mit einer Düse 4d auf der anderen Seite

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su verbinden. Das oben erwähnte Teil Ib ist ein Teil der Einspritzröhrendüse la.

5 ist eine Überwurfmutter, 5a der Oberteil des Kopfes der Überwurfmutter, 5b ein zentrales Durch—

gangsloeh in dem Kopf der Überwurfmutter und 5c eine kegelstumpfförmige konkave Oberfläche, die so gebildet ist, daß sie auf der inneren Oberfläche dieses Loches 5b nach innen gerichtet ist. Das zentrale Durchgangsloch 5b soll kurz als Flanschloch bezeichnet werden, und eine kegelstumpffuraige konkave Oberfläche 5c, die so gebildet wird, soll kurz als konische konkave Oberfläche innerhalb der Mutter bezeichnet werden. Diese konkave Oberfläche 5c berührt die oben erwähnte konisch konvexe Oberfläche 3c auf der Hinterseite des Kopfteils, während es axial ausgerichtet ist. 5d ist der Gewindeteil der Überwurfmutter und ist an dem oben erwähnten Rohrteil 4c an der Seite des anderen Teils angeschraubt.

Die erfindungsgemäße Verbindungsstruktur besteht aus den oben erwähnten Teilen. Wenn, wie in Fig. 1 dargestellt, die konvexe Oberfläche 3a auf der Vorderseite des Kopfteils 3 an dem Ende der Röhre in Kontakt mit der konisch konkaven Sitzfläche 4a des Rohrteils 4c gebracht wird, und das Gewindeteil 5d der Überwurf-

mutter 5» die an dem Rohrteil 2 des Rohrendteils 1 angepaßt ist, Bit dem Röhrteil 4o

verechraubt wird, wird die konische konkaye Fläche'5c innerhalb der Mutter mit der konisch konvexen Oberflächr 3c auf der Rückseite des Kopfteils 3 am Ende der Röhre in Eingriff gebracht und beide Schraubenteile 5d und 4c miteinander verechraubt und festgezogen, wobei die konvexe Oberfläche 3a

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der Vorderseite de3 Kopfteils automatisch geführt wird, um so axial mit der konisch konkaven Sitzfläche 4a auf der Seite des anderen Teiles axial ausgerichtet zu sein, um eine luftdichte Verbindungsstruktur zu bilden.

Entsprechend der erfindungsgemäßen Verbindung werden die Achsen automatisch zueinander ausgerichtet, da dann, wenn die konisch konkave Fläche 5c der Verbindungsmutter 5 eng an die konvexe Fläche der Hinterseite des Kopf teils angepaßt ist, die Achse der konvexen Oberfläche der Vorderseite des Kopfteils zur Achse der konkaven Sitzfläche auf der Seite des anderen Teils ausgerichtet ist.

Oa die erfindungsgemäße Verbindungsstruktur auf diese Weise ausgebildet ist, werden beide Achsen automatisch zueinander ausgerichtet mit fortschreitendem Festziehen, selbst dann, wenn t«?ide Achsen der konvexen Fläche 3a auf der Vorderseite des Kopfteils und der konkaven Sitzfläche ha. auf der Seite des anderen Teils nicht zueinander ausgerichtet sind, wenn das Festziehen beginnt. Daher können sie leicht in günstiger Weise festgezogen werden, ohne daß irgendwelche Störungen auftreten, und die Verbindung kann auf sehr bequeme Weise hergestellt werden.

Weiterhin ist mit der erfindungsgemäßen Verbindung das Festziehen nicht nur wirkungsvoller, wie oben schon erwähnt, sondern es kann auch eine größere Festigkeit gegenüber Vibrationen erzeugt werden, ohne daß Verstärkungen angewendet werden, wie z.B. Büchsen oder Packungen, wie es bei herkömmlichen Produkten der Fall ist. Daher kann die Verbindungsoperation wirksamer durchgeführt werden und sie ist von größerer Nützlichkeit.

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Es wmfden Versuche unternommen, und die Ergebnisse der Vibrationsfestigkeit, die bei der erfindungsgemäßen Verbindung verglichen mit herkömmlichen Verbindungen erreicht wurde, ergeben sich aus dem folgenden: -

Teste und Resultate:

Getestete Verbindungsstrukturen:

(A)Erfindungsgemäße Verbindung (Fig. i und 2) Die Einzelheiten der für die Untersuchungen benötigten Teile sind die folgenden:

Röhrenendteil i der Injektionsröhre:

(a) Das Material war Kohlenstoffstahlrohr für Hoehdruckanwendungen.

(b) Die Größe des Rohrteils 2: Außendurchmesser 6 mm, Innendurchmesser 2 mm, Länge 160 nun.

Es sei bemerkt, daß dies die Länge des Teilst in Fig. 6 ist.

(c) Der Kegel winkel c/i der konisch konvexen Oberfläche 3c der Hinterseite des Kopfteils 3 betrug 30°.

Verbindungsmutter 5*

(a) Die Verbiridungsmutter der Fig. 1 und 2 wurde verwendet.

(b) Die konische konkave Oberfläche 5c der Verbindungsmutter besaß einen Kegelwinkel von 30° und paßte eng an die

j konisch konvexe Oberfläche 3c der Hinterseite des Kopfteiles.

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(B) Herkömmliche Verbindungsstruktur

Die Einzelheiten der für die Untersuchungen benötigten Teile sind im folgenden gegeben:

Bohrendteil 1 der Einspritzröhre:

(a) Das Material sei das gleiche wie gemäß der vorliegenden Erfindung.

(b) Die Größe des llohrteils 2' war die gleiche wie gemäß der vorliegenden Erfindung.

(c) Der Kopfteil 3^l war das des in Pig. 6B dargestellten h srköiisr liehen Produktes und wurde mit einer Büchse S vergdfarkt.

Verbindungsmutfcer 5':

(d) Die tjoerwurfmutter war von herkömmlicher Art, wie in Pig, OB dargestellt.

Teste:

(A) Teste der erfindungsgemäßen Verbindungsstruktur. Die Struktur wurde an einer Wand ¥ wie in Fig. 6.4. befestigt und auf folgende Weise getestet:

Testverfahren.

(a) Die Länge zwischen T ~ T¹ in der Figur betrug l60 mm, dabei war T der Schnittpunkt der konischen konvexen Oberfläche 3c auf der Hinterseite des Kopfteils und der äußeren peripheren Oberfläche des Hohrteils, und T¹ ein Kontaktpunkt, um Vibration zu geben.

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(b) Die Überwurfmutter . 5 wurde mit einem Drehmoment von 300 kg-cm angezogen.

(c) Die maximale Belastung, die dem Teil T aufgebürdet wurde, betrug 22,15 kg/mm .

(d) Die GesamtaDiplituae betrug 6 mm.

(e) Die Wiederholungsgeschwindigkeit betrug 800 U/Min..

(f) Die Anzahl der Teste betrug 10.

Jeder Test endete_s wenn die Einspritzröhre gebrochen war. Es wurden iO Einspritzröhren untersucht.

(g) Aufzeichnung

Die Anzahl der Wiederholungen der Vibrationen, bis die getestete InjektloEsröhre brach, wurde aufgezeichnet, und betrug mehr als 10 000 000.

(B) Test; von herkömmlichen Verbindungsstrukturen (Vergleichsteste).

Die Struktur wurde an einer Wand W¹, wie in Pig. 6B, befestigt und wurde auf folgende Weise getestet:

Testverfahrexil

(a) Die Länge zwischen t - t' in der Zeichnung betrug 160 mm, wobei t ein Teil der Wurzel der Hinterseitenfläche des Kopfteils war, im rechten Winkel zu dem Röhrenteil, und t^! ein Kontaktpunkt, der Vibration aufbrachte.

(b) Die Überwurfmutter 5¹ wurde mit einem Drehmoment von 30Ö kg-cm angezogen.

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(c) Die maximal dem Teil t aufgebürdete Belastung betrug 22,15 kg/mm².

(d) Die Gesamtamplitude betrug 6 mra.

(e) Die Wiederholungsfrequenz war 800 U/Min.

(f) Die Anzahl der Teste betrug 10,

Versuchsbedingungen
Die / waren die gleichen wie in (f) in (A) oben.

(g) Aufzeichnung

Sie erfolgt in der gleichen Weise wie in (g) bei (A) weiter oben.

Testergebnisse

Die Testergebnisse sind in der folgenden Tabelle angegeben.

Proben- Anzahl der Wieder— Proben- Anzahl der Wieder-

Nr.	mehr	holunsen	10 000	000	Nr.	holunsen
1	t!	als	10 000	000	1	516 427
2	η	I!	10 000	000	2	1 080 293
3			9 824	512	3	529 115
' 4	Il		10 000	000	4	460 830.
5	Il	η	10 000	000	5	264 094
6	11	It	10 000	000	6	651 447
7		Il	9 584	902	7 ·	730 521
8	II		10 000	000	8	428 382
9	η	ti	10 000	000	9	451 006
10	tt		10	607 803

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Bemerkungen:

(1) A repräsentiei^t die erfindungsgemäße Verbindung,· B repräsentiert eine herkömmliche Verbindung.

(2) Das gebrochene Teil war das Teil des llöhrenteils 2, das 25 aim vom Schnittpunkt T en ti eint lag, wie im Falle dex' P'ig. 6a, - und das 'Zeil des itölirentcils 2¹, war 25 üiffl vom V/urzelteil t, wie im Falle der Fig. 6B, entfernt»

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Claims

- 13 Patentansprüche

1. Rohrendteilverbindung für Hochdruck-Kraftstoffeinspritzröhren, gekennzeichnet durch ein Hohrendkopfteil, in dem eine ringförmige Erstreckung eines gebogenen Rohrendes gebildet ist, wobei die Vorderseite der Erstreckung so ausgebildet ist, daß sie eine konvexe Oberfläche bildet, und wobei die rückwärtige Seite so ausgebildet ist, daß sie eine konisch konvexe Oberfläche mit einem Kegelwinkel von 20 bis 55° bildet, durch ein Rohrteil mit Außengewinde an dem anderen Teil, das/verbunden werden soll und das an seinem Endteil eine konisch konkave Sitzfläche aufweist, um mit der konvexen Oberfläche an der Vorderseite des Kopfteils in Berührung zu treten, und durch eine Überwurfmutter, die eine konisch konkave Oberfläche aufweist, und die eng angepaßt sein soll und axial ausgerichtet, zu der oben erwähnten konischen konvexen Fläche auf der Hinterseite des Kopfteils, die innerhalb des Planschloches gebildet ist, so daß, wenn die oben erwähnte konvexe Oberfläche auf der Vor-" derseite des Kopfteils in Kontakt mit der oben erwähnten , konischen konkaven Sitzfläche am Ende des Rohrteils mit Außen-. gewinde gebracht wird, die oben erwähnte konische konkave Oberfläche innerhalb der Überwurfmutter mit der oben erwähnten konischen konvexen Oberfläche auf der Rückseite des Kopfteiles in Eingriff tritt und zur gleichen Zeit der Gewindeteil der Überwurfmutter an dem Ilohrteil mit Außengewinde auf der Seite des anderen Teiles angeschraubt und festgezogen wird, wobei sowohl die Achse der konvexen Oberfläche mit der Vorderseite des Kopfteils als auch der konkaven Sitzfläche auf der Seite des anderen Teiles automatisch zueinander ausgerichtet werden können, und beide Oberflächen gegeneinandergepreßt werden können.

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2. Röhrcnenciteilverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die konvexe Oberfläche auf der Vorderseite des Kopfteils am Ende der Röhre eine abgestumpfte lialbkugel ist.

3. RöhrenendteJlverbindung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die konvexe Oberfläche auf dei~ Vorderseite des Kopfteils am Ende der Röhro kegelstumpfförmig ist.

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