Druckleitungsverbindung mit Druckleitungsnippel, Gegenstück und Überwurfmutter
Die Erfindung bezieht sich auf eine Druckleitungsverbindung mit Druckleitungsnippel, Gegenstück und Überwurfmutter, wobei der Innenkonus des Gegenstücks und ein Abstützhohlkegel der Überwurfmutter etwa gleiche Kegelwinkel im Bereich von 600 aufweisen und die rückwärtige Abstützfläche des einer Art Aussenbund der Druckleitung bildenden Nippels die Form einer Kugelzone aufweist.
Die mit solchen Druckleitungsverbindungen versehenen Leitungssysteme, wie z. B. Einspritzleitungssysteme von Brennkraftmaschinen, weisen im Anschluss an die vorgenannte Verbindungsstelle in der Regel mehr oder weniger lange uneingespannte Leitungsteile auf, die nicht nur pulsierenden Arbeitsdrücken des geförderten Druckmediums, sondern zumeist auch unvermeidlichen Betriebsschwingungen ausgesetzt sind. Da der Drucknippel durch die Überwurfmutter starr an das Gegenstück angepresst ist, führen die noch heute genormten, an die Druckleitung mit einer quer zu dieser verlaufenden rückwärtigen Ringschulter angestauchten Nippel unter den Betriebsbedingungen sehr leicht zu Kerbrissen an der Übergangsstelle von der Druckleitung zum Nippel.
Man ist deshalb bereits seit einiger Zeit dazu übergegangen, die Nippel an ihrer rückwärtigen Abstützfläche kugelzonenföimig zu gestalten, wodurch nicht nur der im Längsschnitt des Nippels zwischen der rückwärtigen Abstützfläche des Nippels und der anschliessenden Druckleitung eingeschlossene Winkel wesentlich vergrössert und damit die dortige Kerbrissgefahr beträchtlich herabgesetzt, sondern auch die zur Anstauchung des Nippels erforderliche Verformungsarbeit beträchtlich herabgesetzt werden konnte.
Bei einer solchen eingangs genannten bekannten Druckleitungsverbindung, deren Überwurfmutter lediglich einen dieser rückwärtigen Abstützfläche angepassten Abstützhohlkegel aufzuweisen braucht, kann jedoch gegenüber der vorgenannten genormten Druckleitungsverbindung noch der Nachteil auftreten, dass auf den Nippel einer an das Gegenstück zunächst leicht verkantet herangeführten Druckleitung beim anschliessenden Anziehen der Überwurfmutter keine selbst ausrichtenden Kräfte mehr ausgeübt werden. Da sich Fluchtungsfehler beim Anschliessen von Druckleitungen meist nicht ganz vermeiden lassen, besteht somit die Gefahr, dass -der Dichtkegel des Nippels im Innenkonus des Gegenstücks trotz fest angezogener Überwurfmufter nicht zuverlässig abdichtet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei der eingangs genannten Druckleitungsverbindung mit herabgesetzter Kerbrissgefahr sicherzustellen, dass beim Festlegen der Druckleitung etwa vorhandene Fluchtungsfehler des Nippels von selbst behoben werden, wie es bisher nur bei den genormten Druckleitungsnippeln mit quer zur Leitungsachse verlaufender rückwärtiger Abstützringfläche möglich war.
Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Aussendurchmesser des Nippels den Aussendurchmesser der Druckleitung um etwa 35 bis 40 #o übersteigt und der Winkel ss zwischen der zwischen dem Dichtkegel und der die rückwärtige Abstütz-Kugelzone des Nippels enthaltenden Kugel gebildeten Durchdringungsebene und der in einer Axialebene liegenden Tangente der Kugeloberfläche an der Durchdringungsstelle etwa 3 bis 10 o/o grösser ist als derjenige Winkel a, der dem halben Betrag aus der Differenz von 1800 und dem Kegelwinkel y des Abstützhohlkegels der Überwurfmutter entspricht.
Bei einer zweckmässigen Ausführungsform der erfindungsgemässen Druckleitungsverbindung ist nicht nur, wie nachstehend noch erläutert ist, eine hinreichende Selbstausrichtungskomponente gewährleistet, sondern der gegenüber den bisher üblichen Nippeln über den Rohrleitungsdurchmesser nur wesentlich weniger aufgeweitete Nippel kann nunmehr mit praktisch freiem Materialfluss und damit mit einer minimalen Stauchung an die Rohrleitung angestaucht werden. Dies bedeutet nicht nur eine vereinfachte Herstellung des Nippels, son dem auch eine wesentliche Herabsetzung der beim Stauchen eintretenden Kaltverfestigung des Nippelmaterials, die wegen der dadurch vergrösserten Sprödigkeit des Materials und der dadurch hervorgerufenen Kerbrissgefahr unerwünscht ist.
Infolgedessen sind Kerbrisse bei einer so ausgebildeten Druckleitungsverbindung selbst unter ungünstigen Betriebsbedingungen des Leitungssystems nicht mehr zu befürchten.
In der Zeichnung, die eine erfindungsgemässe Druckleitungsverbindung in einem Längsschnitt zeigt, ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht.
Die dargestellte Druckleitungsverbindung befindet sich am einen Ende einer Einspritzleitung 1, die beispielsweise Bestandteil des Einspritzsystems einer Brennkraftmaschine sein kann. Das dargestellte -Ende der Einspritzleitung 1 weist einen angestauchten Anschlussnippel auf, der an seinem freien Ende einen üblichen Dichtkegel 2 aufweist, dessen rückwärtige Abstützfläche 3 an ihrem Abstützbereich eine Kugelzone 4 bildet, die am äusseren Rand des Nippels in den Dichtkegel 2 über eine Abrundungsstelle 5 übergeht.
Der Dichtkegel 2 und der Innenkonus 6 eines Gegenstückes 7 der Verbindungsstelle weisen beide einen Kegelwinkel von etwa 600 auf. Zur Festlegung der Ein spritzleitung 1 am Gegenstück 7 dient eine Überwurf- mutter 8, die mit ihrem Innengewinde auf ein Aussengewinde 9 des Gegenstückes 7 aufschraubbar ist. Am inneren Ende ihrer axialen Bohrung 10 ist die obere wurfmutter 8 mit einem Abstützhohlkegel 11 mit einem Kegelwinkel y von ebenfalls etwa 600 versehen.
Der Aussendurchmesser D des Nippels übersteigt den Aussendurchmesser d der Einspritzleitung 1 und damit der Stirnfläche des Dichtkegels 2 um nur etwa 35 O/o. Die Durchdringungsebene 12 zwischen der die Kugelzone 4 aufweisenden Kugelfläche 13 und der Kegelfläche des Dichtkegels 2 schliesst mit der Tangente
14 an die Kugelfläche 13 an deren Durchdringungs- stelle mit der Durchdringungsebene 12 einen Winkel fl von etwa 660 ein, was zugleich etwa 10 O/o mehr ist als der Winkel a, der dem halben Betrag aus der Differenz von 1800 und dem Kegelwinkel y des Abstützhohlkegels der Überwurfmutter 8 entspricht.
Nachstehend ist angenommen, dass die Einspritzleitung 1 in der dargestellten Weise an das Gegenstück 7 nicht genau fluchtend herangeführt ist, und zwar aus der axialen Richtung im Uhrzeigersinn herausgeschwenkt.
Beim ersten Anziehen der Überwurfmutter 8 kommt der Nippel am Innenkonus 6 des Gegenstückes 7 an den Stellen 14' und 15 und am Abstützhohlkegel 11 der Überwurfmutter 8 lediglich an der Stelle 16 zur Anlage.
Beim weiteren Anziehen der Überwurfmutter 8 werden auf den Nippel von den Stellen 14' und 16 Kräfte ausgeübt, deren Richtung jeweils ungefähr senkrecht zur Anlagefläche an den Stellen 14' und 16 verläuft. Die entsprechenden, in der Zeichnung dargestellten Kraft- richtungen 17 und 18 schneiden sich in einem Punkt 19, der nur wenig ausserhalb der Anlagestellen 14' und 15 des Dichtkegels 2 am Innenkonus 6 des Gegenstückes 7 liegt. Infolgedessen bildet die Richtung 20 der gegen die Anlagestelle 15 wirksamen Druckkraft mit der in der Schnittebene nach dem Scheitelpunkt des Innenkonus verlaufenden Erzeugenden des Innenkonus 6 einen Winkel 8, der etwa 760 beträgt und damit wesentlich kleiner als 900 ist.
Da diese Winkelabweichung grösser als der Gleitreibungswinkel der an der Stelle 15 auf ein ander abgestützten Werkstoffe ist, ergibt sich an der Stelle 15 eine auf den Nippel nach aussen angreifende Kraftkomponente, die die angestrebte Selbstausrichtung gewährleistet.
Die Erfindung ist nicht an alle Einzelheiten des beschriebenen Ausführungsbeispiels gebunden. So kann der beim Ausführungsbeispiel etwa 10 0/0 betragende Unterschied zwischen den Winkeln ss und a auch auf einen bis zu etwa 3 O/o betragenden Wert verringert werden und der Fluchtungsfehler der Einspritzleitung 1 könnte noch grösser als dargestellt sein, ohne dass dadurch eine nennenswerte Minderung der geschilderten Verhältnisse eintritt und der Schutzbereich der Erfindung etwa verlassen werden würde.
Pressure line connection with pressure line nipple, counterpart and union nut
The invention relates to a pressure line connection with pressure line nipple, counterpart and union nut, the inner cone of the counterpart and a support hollow cone of the union nut having approximately the same cone angle in the range of 600 and the rear support surface of the nipple, which forms a kind of outer collar of the pressure line, has the shape of a spherical zone.
The line systems provided with such pressure line connections, such as. B. Injection line systems of internal combustion engines usually have more or less long unconstrained line parts following the aforementioned connection point, which are not only exposed to pulsating working pressures of the pressure medium conveyed, but mostly also to unavoidable operating vibrations. Since the pressure nipple is rigidly pressed against the counterpart by the union nut, the nipples which are still standardized today and which are upset on the pressure line with a rear annular shoulder running transversely to this lead, under the operating conditions, very easily to notches at the transition point from the pressure line to the nipple.
For some time, therefore, the nipple has been designed to be spherical zone-shaped on its rear support surface, which not only significantly increases the angle enclosed in the longitudinal section of the nipple between the rear support surface of the nipple and the adjoining pressure line and thus considerably reduces the risk of cracks there, but also the work of deformation required for upsetting the nipple could be reduced considerably.
In the case of such a known pressure line connection mentioned at the beginning, the union nut of which only needs to have a hollow support cone adapted to this rear support surface, the disadvantage compared to the aforementioned standardized pressure line connection may arise that on the nipple of a pressure line initially slightly tilted towards the counterpart when the union nut is then tightened self-aligning forces are no longer exercised. Since misalignment cannot be completely avoided when connecting pressure lines, there is therefore the risk that the sealing cone of the nipple in the inner cone of the counterpart does not seal reliably despite the union sleeve being firmly tightened.
The invention is based on the object of ensuring in the pressure line connection mentioned at the beginning with a reduced risk of notch cracks that any misalignment of the nipple is corrected automatically when the pressure line is fixed, as was previously only possible with the standardized pressure line nipples with a rear support ring surface running transversely to the line axis.
The object is achieved according to the invention in that the outer diameter of the nipple exceeds the outer diameter of the pressure line by about 35 to 40 ° and the angle ss between the penetration plane formed between the sealing cone and the ball containing the rear support ball zone of the nipple and the in an axial plane tangent of the spherical surface at the point of penetration is about 3 to 10 o / o larger than the angle a, which corresponds to half the amount from the difference of 1800 and the cone angle y of the supporting hollow cone of the union nut.
In an expedient embodiment of the pressure line connection according to the invention, not only is a sufficient self-alignment component ensured, as will be explained below, but the nipple, which is only much less widened over the pipe diameter than the previously usual nipples, can now with practically free material flow and thus with a minimal compression the pipeline is upset. This means not only a simplified production of the nipple, but also a significant reduction in the strain hardening of the nipple material that occurs during upsetting, which is undesirable because of the increased brittleness of the material and the risk of notch cracking caused by it.
As a result, notches are no longer to be feared in a pressure line connection designed in this way, even under unfavorable operating conditions of the line system.
In the drawing, which shows a pressure line connection according to the invention in a longitudinal section, the invention is illustrated by way of example.
The pressure line connection shown is located at one end of an injection line 1, which can, for example, be part of the injection system of an internal combustion engine. The illustrated end of the injection line 1 has an upset connection nipple, which has a conventional sealing cone 2 at its free end, the rear support surface 3 of which forms a spherical zone 4 on its support area, which on the outer edge of the nipple into the sealing cone 2 via a rounding point 5 transforms.
The sealing cone 2 and the inner cone 6 of a counterpart 7 of the connection point both have a cone angle of approximately 600. To fix the injection line 1 on the counterpart 7, a union nut 8 is used, the internal thread of which can be screwed onto an external thread 9 of the counterpart 7. At the inner end of its axial bore 10, the upper nut 8 is provided with a support hollow cone 11 with a cone angle y of also approximately 600.
The outside diameter D of the nipple exceeds the outside diameter d of the injection line 1 and thus the end face of the sealing cone 2 by only about 35%. The penetration plane 12 between the spherical surface 13 having the spherical zone 4 and the conical surface of the sealing cone 2 closes with the tangent
14 to the spherical surface 13 at its point of penetration with the penetration plane 12 an angle fl of about 660, which is also about 10% more than the angle a, which is half the amount of the difference between 1800 and the cone angle y des Support hollow cone of the union nut 8 corresponds.
It is assumed below that the injection line 1 is not brought exactly in alignment with the counterpart 7 in the manner shown, and that it is pivoted clockwise from the axial direction.
When the union nut 8 is tightened for the first time, the nipple on the inner cone 6 of the counterpart 7 comes to rest at points 14 'and 15 and on the supporting hollow cone 11 of the union nut 8 only at point 16.
When the union nut 8 is tightened further, forces are exerted on the nipple from points 14 'and 16, the direction of which is approximately perpendicular to the contact surface at points 14' and 16. The corresponding directions of force 17 and 18 shown in the drawing intersect at a point 19 which lies only a little outside the contact points 14 ′ and 15 of the sealing cone 2 on the inner cone 6 of the counterpart 7. As a result, the direction 20 of the pressure force acting against the contact point 15 forms an angle 8 with the generating line of the inner cone 6 running in the sectional plane after the apex of the inner cone, which is approximately 760 and is thus much smaller than 900.
Since this angular deviation is greater than the sliding friction angle of the materials supported on one another at point 15, there is an outward force component at point 15 on the nipple which ensures the desired self-alignment.
The invention is not restricted to all details of the exemplary embodiment described. Thus, in the exemplary embodiment, the difference between the angles ss and a, which is approximately 10 0/0, can also be reduced to a value of up to approximately 3 O / o, and the misalignment of the injection line 1 could be even greater than shown without causing a significant value Reduction of the described conditions occurs and the scope of protection of the invention would be left for example.