DE2138043C3

DE2138043C3 - Druckleitungsverbindung mit Druckleitungsnippel, Gegenstück und Überwurfmutter

Info

Publication number: DE2138043C3
Application number: DE19712138043
Authority: DE
Inventors: Norbert Binzer; Juergen Dipl.-Ing. Guido
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1971-07-29
Filing date: 1971-07-29
Publication date: 1974-11-28
Also published as: AT318989B; DE2138043A1; DK139084C; CH556997A; DE2138043B2; DK139084B

Description

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 60° aufweisen und die rückwärtige Abstützfläche des eine Art Außenbund der Druckleitung bildenden Nippels die Form einer Kugelzone aufweist, wobei der Außendurchmesscr des Nippels den Außendurchmesser dsr Endstirnfläche des angestauchten Nippels und der Winkel zwischen der zwischen Dichtkegel und der die rückwärtige Abstütz-Kugelzone des Nippels aufnehmenden Kugel gebildeten Durchdringungsebene und der in einer Axialebene liegenden Tangentenrichtung der Kugeloberfläche an der Durchdringungsstelle mindestens geringfügig größer als derjenige Winkel ist, der dem halben Betrag aus der Differenz von 180° und dem Kegelwinkel des Abstützhohlkegels der Überwurfmutter entspricht.

Während die noch heute genormten, an die Druckleitung mit einer quer zu dieser verlaufenden rück wärtigen Ringschulter angestauchten Nippel nach dem Einbau der Druckleitung unter den in der Regel vorhandenen Betriebsschwingungen leicht zu Kerbrissen an der Übergangsstelle von der Druckleitung zum Nippel führen, konnte die Kerbrißgefahr mit Druckleitungen vermieden werden, deren angestauchte Nippel eine rückwärtige Absti'tzfläche in Form einer Kugelzone aufweisen. Der dadurch zwischen der Druckleitung und der genannten Abstütz-

to fläche gebildete stumpfe Winkel schließt in Verbindung mit dem hier üblichen Übergangsradius die Kerbrißgefahr aus. Während es bei den früher üblichen angestauchten Nippeln mit kugelzonenförmigen rückwärtigen Abstützflächen jedoch vorkommen konnte, daß der an das Gegenstück zunächst leicht verkantet herangeführte Nippel beim anschließenden Anziehen der Überwurfmutter, statt von selbst ausgerichtet in der verkanteten, nicht zuverlässig abdichtenden Stellung festgehalten wurde, ist mit dem Hauptpatent I 937 975 zur Vermeidung dieses Mangels vorgeschlagen worden, daß der Außendurchmesser des Nippels den Außendurchmesser der Druckleitung und damit der Endstirnfläche des angestauchten Nippels um nur etwa 35 bis 4C°» übersteigt und der Winkel /1 zwischen der zwischen dem Dichtkegel und der die rückwärtige Abstütz-Kugelzone des Nippels aufnehmenden Kugel gebildeten Durchdrin- »ungsebene un-J der Tangentenrichtung der Kugeloberfläche an der Durchdringungsstelle etwa 3 bis 10°o größer als derjenige Winkel β ist, der dem halben Betrag aus der Differenz von 180" und dem Kegelwinkel ;■ des Abstützhohlkegels der Überwurfmutter entspricht.

Durch diese Lehre konnte sichergestellt werden, daß auch bei den hier betroffenen, an eine Druckleitung angestauchten Nippeln >nit kugelzonenförmigen rückwärtigen Abstützflächen trotz einer verkanteten Heranführung an das Gegenstück beim anschließenden Anziehen der Überwurfmutter die genaue Fluchtung von selbst herbeigeführt wird. Durch die Wahl der obengenannten Durchmesserverhältnisse und Winkfflverhältnisse ist sichergestellt, daß an den Anlagestellen des verkantet eingeführten Nippels am Gegenstück und an der Überwurfmutter bei deren weiterem Anziehen stets im Sinne der Selbstausrichtung wirksame, die übliche Reibungshaftung an den Anlagekanten überwindende Kraftkomponen ten auftreten.

Nach Auffindung der das gesuchte Ergebnis gewählleistenden Maßnahmen gemäß Hauptpatent hat sich in der Praxis überraschend ergeben, daß auch noch solche Nippel mit kugelzonenförmigen rückwärtigen Abstützflächen die gewünschte Selbstausrichtungswirkung aufweisen, deren vorgenanntes Außendurchmesserverhältnis und deren vorgenanntes Winkelverhältnis die genannten Verhältniswerte nach oben und unten überschreiten. Daraufhin ergab eine nunmehrige nähere systematische Untersuchung, deren Ergebnis Gegenstand des vorliegenden Zusatzpatents ist, daß die gewünschte Selbstausrichtung bei den vorgenannten Nippeln stets dann gewährleistet ist, wenn der Bereich des Winkels β gemessen zwischen der zwischen Dichtkogel und der die rückwärtige Abstütz-Kugelzone des Nippels aufnehmenden Kugel gebildeten Durchdringungsebenc und der in einer Axialebene liegenden Tangentenrichtung der Kugeloberfiäche an der Durchdringungsstelle auf der Seite seines unteren Grenzwertes von 1.03 λ annä-

hemd nach 1,00 \ und auf der Seite seines oberen Grenzwertes von 1,10 λ nach 1,2 λ ausgedehnt ist und wenn der Bereich des Durchmesserverhältnisses des Außendurchmessers des Nippels zum Außendurchmesser von dessen Emistirnfläche auf der Seite seines unteren Grenzwertes von 1,35 nach 1,30 und auf der Seite seines oberen Grenzwertes von 1,40 nach 1,65 * ausgedehnt ist.

Diese allgemeinere Lehre besagt, daß es einen gegenüber dem Hauptpatent noch weit größeren Abmessungsbereich der genannten Größen gibt, in dem die gewünschte Selbsiausrichtung gewährleistet bleibt. Wird der Abmessungsbereich des Hauptpatents erweitert, dann ist alleidings die zusätzliche, aus der vorgenannten Formel ersichtliche Abhängigkeit zwischen den betroffenen Einflußgrößen zu beachten.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielweise veranschaulicht; es zeigt

F i g. I eine erfindungsgemäße Druckleiuingsverbindung in einem Längsschnitt,

Fig. 2 ein die Bedeutung der erfindungsgemüßen Formel erläuterndes Diagramm.

Die in F i g. 1 dargestellte Druckleitungsverbindungsstelle 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 S übergeht.

Der Dichtkegel 2 und der Innenkonus 6 eines Gegenstückes 7 der Verbindungsstelle weisen beide einen Kegelwinkel von etwa 60 auf. Zur Festlegung der Einspritzleitung 1 am Gegenstück 7 dient eine Überwurfmutter 8, die mit ihrem Innengewinde auf ein Außengewinde 9 des Gegenstückes 7 aufschraubbar ist. Am inneren Ende ihrer axialen Bohrung 10 ist die Überwurfmutter 8 mit einem Abstützhohlkegcl 11 mit einem Kegelwinkel ;■ von ebenfalls etwa 60" versehen.

Der Außendurchmcsser D des Nippels übersteigt den Außendurchmesser d von dessen Endstirnfläche um nur etwa 31 °n. Die Durchdringungsebene 12 zwischen der die Kugelzone 4 aufweisenden Kugelfläche 13 und der Kegelfläche des Dichtkcgels 2 schließt mit der Tangente 14 an die Kugelfläche 13 an deren Durchdringungsstelle mit der Durchdringungsebcne 12 einen Winkel ,; von etwa 72 ein, was zugleich etwa 20° η mehr ist als der Winkei \. der dem halben Betrag aus der Differenz von I 80 und dem Kegelwinkel ;■ des Abstützluihlkegels der Überwurfmutter 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 hcrausgeschwenkt. Beim ersten Anziehen der Überwurfmutter 8 kommt der Nippel am Innenkonus (· des Gegenstückes 7 ?n den Stellen 14' und 15 und am Abstützhohlkegcl 1 t der Überwurfmutter 8 lediglich an der Stelle 16 zur Anlage. Die angestrebte Selbstausrichtung beim .!»schließenden weiteren Anziehen der Überwurfmutter 8 tritt ein, wenn dabei zu den Anlagestellen 14', 16 und 15 solche von einem gemeinsamen Punkt, gemäß Fig. 1 dem Punkt 19, im Nippel ausgehende Reaktionskraftrichtungen, gemäß Fig. 1 die Richtungen 17, 18 und 20, möglich sind, die an den Anlagestellen 14', 16 und 15 gegenüber

den in der dortigen Axialschnittebene verlaufenden Erzeugenden in der gewünschten Ausrichtrichtung jeweils einen Winkel d bilden, der um mehr als der Gleitreibungswinkel » größer als 90° ist. Der Gleitreibungswinkel η ist im vorliegenden Fall der Reibungsanlage leicht gefetteter Stahlteile aufeinander mit 6' anzunehmen.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, betragen die WinkelΛ, und ι)., an den Anlagestellen 16 und 14' jeweils etwa 96,5", während der Winkel O₃ an der Anlagestelle 15 etwa 99 beträgt. Wenn die Überwurfmutter 8 weiter angezogen wird, ergeben sich somit an allen drei Anlagestellen 16, 14' und 15 Kraftrichtungen 18,17 und 20. die alle im Sinne der Drehung des Nippels im Gegen-Uhrzeigersinn wirker und infolge der vorgenannten Größen der Winkel Λ,. Λ., und Λ., zu einer Drehung des Nippels im Sinne seiner Selbstausrichtung führen.

Unter der Voraussetzung, daß an den drei Anlagesi.llen 16, 14' und 15 genau gleiche Gleitreibungswiderstände herrschen, werden sich in der Praxis beim weiteren /\nzichen der Überwurfmutter 8 von selbst solche Kraftrichtungen von einem gemeinsamen Punkt im Nippel zu den drei Anlagestellen ergeben, die mit den zugeordneten Erzeugenden alle drei gleiche Winkel <) bilden. In diesem Falle wird der Punkt 19 somit etwas höher als in Fig. I dargestellt liegen.

Das in F i g. 2 dargestellte Diagramm zeigt das Ergebnis einer genaueren Untersuchung derjenigen wählbaren Nippelabmessungen, für die sich noch die vorgenannte gewünschte Selbstausrichtung des Nippels ergibt. Ausgehend von einem Durchmesser d der Endstirnfläche des angestauchten Nippels von 6 mm ist auf der Abszisse ein Bereich von 7,8 bis 9.9 mm Außendurchmesser des Nippels aufgetragen. Eine zweite, zur Abszisse parallele Skiia zeigt die zugeordneten Durchmesserverhältnisse . Die Ordinate

ist in Winkelgrade zwischen 90 und 1 20 ^: aufgeteilt und zeigt den im vorgenannten Sinne jeweils für alle drei Kraftrichtungen 18, 17 und 20 gleich großen Winkel Λ an, der sich für eine Anzahl Nippel mit unterschiedlichem Winkelverhältnis und unterschied-

lieh gewähltem Durchmesserverhältnis ergibt. Das

Diagramm zeigt dementsprechend vier Kurven n, b, c und d, die bei Zugrundelegung ch<es üblichen Win-

kels λ von 60 jeweils einem Winkclvcrhältnis von

annähernd 1,00, von 1,10, 1,15 und 1,20 entsprechen. Die bei einem Winkel 1) von 96 parallel zur Abszisse verlaufende Gerade u ist im Diagramm stark ausgezogen dargestellt und gibt — nach Abzug eines rechten Winkels vom Winkel Λ — den Gleilreibungswinkcl η voi 6¹ an.

Aus dem Diagramm ist leicht ersichtlich, daß die gewünschte Selbstausrichtung überall dort gewährleistet wird, wo für denNippcl Werte des Durchmcsscr-

'⁵ Verhältnisses j und des Winkelverhältnisscs ·'- gewählt werden, die oberhalb der den Glcitreibungswinkcl »j markierenden waagerechten 96°-Linie <_>' ver-

laufen. Die der Lehre des Hauptpatents cntsp.c- _d Durchmesscrverhäl.nis ^D _f weiter verkleinert wird

chencic. im Diagramm schraffiert eingezeichnete <l

Fläche / veranschaulicht, um wieviel größer der in Da durch eine solche Verkleinerung jedoch die An

der Praxis mögliche Abmcssungsbercich von Nippeln lagefläche des Nippels im Hohlkegel des Gegenstük·

liegt, in dem noch die gewünschte Sclbstausrichtun» 5 kes zu klein wird, kommt praktisch kein kleinere:

gewährleistet ist. Dabei wäre es theoretisch denkbar. _{Durcnniosscrvcrhä}|_tni_s » _a)s |,_{3() in} Frage.

das Diagramm noch nach links zu erweitern, wobei .7 ^e

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Druckleitungsverbindung mit Druckleitungsnippel, Gegenstück und Überwurfmutter, wobei der Innenkonus des Gegenstücks und ein Abstützhohlkegel der Überwurfmutter etwa gleiche Kegelwinkel im Bereich von 60^r aufweisen und die rückwärtige Abstützflächc des eine Art Außenbund der Druckleitung bildenden Nippels die Form einer Kugelzone aufweist, wobei der Außendurchmesser des Nippels den Außendurclunesser der Endstirnfläche des angestauchten Nippels übersteigt und der Winkel zwischen der zwischen Dichtkegel und der die rückwärtige Abstütz-Kugelzone des Nippels aufnehmenden Kugel gebildeten Durchdringungsebene und der in einer Axialebenc liegenden Tangentenrichtung der Kugeloberfläche an der Durchdringungsstelle mindestens geringfügig größer als derjenige Winkel ist. der dem halben Betrag aus der Differenz von 180° und dem Kegulwinkel des Abstützhohlkegels der Überwurfmutter entspricht, nach Patent 1937 975. dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich des Winkels β gemessen zwischen der zwischen Dtchtkegel (2) und der die rückwärtige Abstütz-Kugelzone (4) des Nippels aufnehmenden Kugel gebildeten Durchdringungsebene

(12) und der in einer Axialebene liegenden Tangentenrichtung (Tangente 1<ί^λ der Kugeloberfiäche

(13) an der Durchdringungsstelle auf der Seite seiner, unteren Grenzwertes von 1.03 λ annähernd nach 1,00 \ und auf der Seite seines oberen Grenzwertes von 1,10 \ nach 1,2 \ ausgedehnt ist und. daß der Bereich des Durchmesserverhältnisses des Außendurchmessers (D) des Nippels zum Außendurchmesser (d) von dessen Endstirnfläche auf der Seite seines unteren Grenzwertes von 1,35 nach 1,30 und auf der Seite seines oberen Grenzwertes von 1,40 nach 1,65-* ausgedehnt ist.