FI94896C - Polttoaineen suihkutusputki ja menetelmä sen valmistamiseksi - Google Patents

Description

1 94896

POLTTOAINEEN SUIHKUTUSPUTKI JA MENETELMÄ SEN VALMISTAMISEKSI

Keksintö kohdistuu polttoaineen suihkutusputkeen polttomoot-5 toreita varten, johon suihkutusputkeen kuuluu ainakin yksi puristusnippeli sen mukaisesti mitä patenttivaatimuksen 1 johdanto-osassa on esitetty, sekä menetelmään sen valmistamiseksi .

10 Valmistettaessa sellaisia, esimerkiksi DE-patentti julkaisussa 1 937 975 ja DE-patenttijulkaisussa 2 138 043 esitettyjä suihkutusputkia käytetään tekniikan tasossa DIN 73000 mukaisia putkia, jotka ovat valmistettuja vähähiilisestä seosta-mattomasta teräksestä, esim. St 30 AI. Nämä putket pehmeä-15 hehkutetaan normalisoivasti ennen puristusnippelin muodostamista, jotta puristusnippelin tyssääraisen yhteydessä esiintyvä kylmämuokkaus voi tapahtua ilman halkeamien muodostumista ja vain kohtuullisella jännitysten muodostumistasolla. Pehmeäksihehkutettu putki tarjoaa ennen puristusnippelin : 20 muodostamista suihkutusputkena joukon etuja: Taivutusväsy- tyslujuus puristusnippelin takana päättyvällä, erityisesti värinärasittuvalla ja murtumalle alttiilla alueella on vain merkityksettömästi pienentynyt. Lisäksi suihkutusputken myöhempi taivuttaminen asennettaessa sitä polttomoottoriin 25 vaatii vain pientä voimaa ja on siksi mahdollista käyttäen * yksinkertaisia työkaluja. Lopuksi suihkutusputken taivutta misen yhteydessä aiheutuu vain pieni palauttava jousivoima, niin että saadaan hyvä taivutustarkkuus, eikä vähäisempänä myös taataan, että puristusnippelin tiivistyspinnan materi-30 aali muokkautuu plastisesta puristettaessa tiivistyspintaa puristusnippeliin verrattuna kovemman vastakappaleen sisä-'i kartlopintaa vasten, niin että saadaan aikaan hyvä tiivis tys .

35 Tällaisissa, aikaisemmalla tavalla valmistetuissa suihkutus-putkissa on kuitenkin epäkohtana se, että käytettävien putkien aikaisemmin tapahtuva pehmeäksihehkutus nostaa 2 94896 huomattavasti valmistuskustannuksia ja tuo mukanaan vaaran suihkutusputken likaantumisesta hehkutusjätteistä. Lisäksi aikaisemmin tapahtuneen pehmeäksihehkutuksen takia on myös puristusnippelin takana olevan pallovyöhykkeen materiaali 5 vastaavan pehmeää, niin että nämä puristusnippelin tukipin-nat kuluvat nopeasti irrotettaessa ja tiukennettaessa kiris-tysmutteria toistettavasti.

Keksinnön tarkoituksena on parantaa aikaisemmin tunnettua 10 suihkutusputkea siten, että huomattavasti edullisempi valmistus on mahdollista siten, että edellä esitetyt epäkohdat poistetaan ja samanaikaisesti säilytetään aikaisemmin tavallisten suihkutusputkien kaikki oleelliset edut.

15 Keksinnön tarkoitus saavutetaan patenttivaatimuksessa 1 määritellyllä laitteella.

Tähän keksinnönmukaiseen ratkaisuun on perustana lähinnä tieto, että esilläolevassa keksinnössä olevat, myös nimityk-20 sellä "Kugelnippel" tunnetut, DE-patenttijulkaisussa 1973975 ja DE-patenttijulkaisuissa 2138043 kuvatut puristusnippelit pyöristettyine rajapintoineen ovat niin hyvin soveltuvia kylmämuokkausta varten, että ne voidaan muodostaa kylmä-muokatusta kovateräksestä valmistettuun lähtömateriaaliinkin 25 kylmänä ilman edeltävää pehmeäksihehkutusta ja kuitenkin ilman halkeamien muodostumista. Tällöin saavutetaan valmistuksessa kustannusten säästöä jopa 20% asti.

Sitä vastoin toiset nippelimuodot, esimerkiksi DIN 73365 30 mukaiset, on mahdollista tyssätä kylmämuokattuun kovateräk-seen ainoastaan siten, että halkeamia muodostuu enemmän.

m "Kylmämuokatulle" teräsputkelle kuten esimerkiksi DIN 2391 mukaiselle, materiaalista St 30 AI valmistetulle teräsput-35 kelle saadaan täten seuraavat ominaisuudet: 3 94896 a) Kovuus 195-205 HV 5 (Vickerskovuutta) b) Murtovenymä 16% c) Vetolujuus 525-610 N/mm2 (N=Newton) d) Venymäraja esim.

5 0,2-raja 470 N/mm2 e) Rakenne kylmämuokattu ferriittirakenne, johon kuuluu pieniä määriä perliittiä 10 Keksinnön mukaisesti suunnitellun pallonippelin edullisen muodon takia kasvaa jännitys myös kylmämuokatusta teräksestä valmistetussa putkessa sen muodostamisen yhteydessä vain vähäisesti, niin että kylmämuokatun putken hyvät materiaaliominaisuudet pysyvät ennallaan ja verrattuna aikaisemmin 15 tavallisiin pehmeähehkutetuista teräsputkista valmistettuihin suihkutusputkiin saadaan aikaan taivutusväsytyslujuuden selvä paraneminen kriittisellä alueella puristusnippelin takana. Suoritetut mittaukset osoittavat käytännössä taivutusväsytyslu juuden paranemisen 15% tai enemmän.

20

Kylmämuokatusta kovateräksestä valmistettuja keksinnön mukaisia suihkutusputkia taivutettaessa aiheutuu tosin suurempia palauttavia voimia, kuitenkin tämä suurempi palauttava vaikutus on joka tapauksessa kylmämuokatun kovate-25 räksen hyvin tasaisesta laadusta johtuen hyvin tasaista, niin että käytettäessä taivutustyökaluja voidaan tämä ottaa huomioon niin tarkasti, ettei tämä palautusvaikutus aiheuta mitään epäkohtaa. Samoin käytettävissä olevat mekaaniset taivutusmenetelmät sallivat muodostuvat taivutusvoimat ilman 20 ongelmia, kuten käytännössä on osoitettu.

• «

Keksinnön mukaisen suihkutusputken eräs lisäetu on siinä, että pallonippelin pallosegmentinmuotoinen, takana oleva tukipinta, joka on tarkoitettu tuettavaksi vierekkäisen 35 kiristysmutterin reikäkartiopintaan, on kovempi kuin tekniikan tason mukaisessa, aikaisemmin pehmeäksihehkutetusta teräksestä valmistetussa suihkutusjohdossa, niin että kulu- 4 94896 minen, joka tapahtuu kiristettäessä kiristysmutteria vasten tätä tukipintaa, on vähentynyt huomattavasti ja siten kek-sinnönmukaisia suihkutusputkia voidaan olennaisesti useammin avata ja taas sulkea.

5

Keksinnön mukaisen suihkutusputken eräs edullinen sovellus saadaan pehmeäksihehkuttamalla (rekristallisaatiohehkutus) materiaaliosuutta noin 700*C lämpötilassa noin 0,4 - 0,6 mm syvyydeltä, edullisesti 0,5 mm syvyydeltä. Tällä pallonippe-10 Iin tiivistyskartion rekristallisaatiohehkutetulla, pehmeällä materiaalialueella saavutetaan samat ominaisuudet, mitkä ovat tunnettuja pallonippelien tiivistyskartioissa kaikissa aikaisemmin tekniikan tason mukaisesti pehmeäksihehkutetuis-sa suihkutusputkissa; keksinnönmukaisesti saadaan suurin-15 piirtein seuraavat arvot: a) KOVUUS 115-125 HV 5 b) Murtovenymä 38% c) Vetolujuus 380 N/mma 20 d) Venymäraja esim.

0,2-raja 220 N/mma e) Rakenne hienorakeinen rekristallisaatio- rakenne 25 Mikäli keksinnönmukaista suihkutusputkea varten käytetään • putkea, joka on runsashiilisestä teräksestä, seostamattomas-ta tai, mikäli se yleensä vielä soveltuu putkien vetämiseen, voi olla jopa lejeeratusta, saavutetaan puristusnippelin vastakappaletta vasten olevan ongelmattoman tiivistymisen 30 säilymistä huolimatta suihkutusputken erittäin hyvä taivu-. tusväsytyslu juus, erityisesti myös puristusnippeliin ra joit- . tuvassa johto-osassa, sekä vastaavasti värähtelyn vaimenta misen pienentynyt tarve asennetussa suihkutusputkessa ja lopuksi myös huomattavasti parempi mahdollisuus käyttää 35 uudelleen sellaisia suihkutusputkia purkamisen jälkeen.

Mikäli käytetään niukkahiilisestä seostamattomasta teräkses- 5 94896 tä valmistettua putkea, saadaan aikaisemmin tavanomaisiin valmistuskustannuksiin verrattuna noin 20 % kustannusten säästö.

5 Muita keksinnönmukaisen suihkutusputken edullisia sovelluksia on esitetty alivaatimuksissa.

Eräs edullinen menetelmä keksinnönmukaisen suihkutusputken valmistamiseksi on esitetty patenttivaatimuksissa 7-9.

10

Keksintöä selvitetään seuraavassa esimerkinomaisesti tarkemmin viitaten piirustukseen; piirustuksen ainoa kuva esittää erästä suihkutusputkea muodostettuine pallonippeleineen ja poikkileikkausta siihen sopivasta vastakappaleesta kiristys-15 muttereineen, sekä katkoviivoin esitettynä kuvauksena pursu-tuspuristinta puristusnippelin tyssäämiseksi.

Piirustuksessa esitetty erään keksinnön mukaisen sovellus-muodon mukaisen polttoaineen suihkutusputki 1 on valmistettu 20 kylmämuokatusta kovateräksestä valmistetusta alkumateriaalista, kuten aikaisemmin on jo kuvattu. Suihkutusputken 1 toiseen päähän (tai toisessa tapauksessa myös molempiin päihin) on katkoviivoin merkityllä suljetulla pursutuspuris-timella 2 tyssätty puristusnippeli 3. Tähän puristusnippe-25 liin 3 kuuluu tyssäämällä muodostettu tiivistyskartio 4, jonka tiivistyspintaa 5 käytetään tiivisteenä vastakappaleen 7 kartiokulmaan a noin 60* muodostettua sisäkaptiopintaa 6 vastaan. Tämä vastakappale 7 voi olla esimerkiksi jonkin suihkutussuuttimen (ei esitetty) suihkutusputken 1 läpi 30 polttoaineen johtavan suihkutuspumpun (ei myöskään esitetty) rakenneosa.

♦ ·

Puristusnippelin 3 taaempi tukipinta muodostuu palloalueesta kuten pallosegmentistä 8 ja on tarkoitettu tukeutumaan 35 kiristysmutterin 10 sisäkartiopintaa 9 vastaan. Puristusnippelin 3 puristamiseksi tiiviistyvästi vastakappaletta 7 vasten on kiristysmutteri 10 ruuvattavissa tavanomaisesti 6 94896 vastakappaleen 7 ulkokierteiden 11 avulla.

Esitettyä ja aikaisemmin kuvattua puristusnippeliä 3 nimitetään myös "pallonippeliksi", koska se erityisesti pal-5 losegmenttinsä 8, joka kiristysmutterin 10 kiristämisellä tunnetulla tavalla aikaasaa puristusnippelin 3 itsekeskit-tymisen, takia muistuttaa pallomuotoa.

Piirustuksessa vain hahmotettu pursotuspuristin 2 pystyy 10 muodostamaan esitetyn puristusnippelin 3 tai myös muun vastaavalla tavalla muotoillun "pallonippelin" tyssäämällä suihkutusputkeen 1, joka on valmistettu mistä tahansa, siis myös runsashiilisestä tai jopa lejeeratusta kylmämuokatusta kovateräksestä, niin kauan kun käytetyllä materiaalilla on 15 vielä riittävät kylmämuokkausominaisuudet ja yleensä on tarkoitettu suihkutusputkia varten tarvittavien putkien vetämiseksi. Aikaisempaa tekniikkaa kovempien, kylmämuokatusta kovateräksestä valmistettujen suihkutusputkien, jotka keksinnönmukaisesti tyssätään ilman puristusnippelin 3 20 edeltävää pehmeäksihehkutusta, jo aikaisemmin esitettyjen etujen täydelliseksi hyödyntämiseksi on kuitenkin huomattava seuraavaa:

Tekniikan tason mukaisissa, aikaisemmin tavallisissa, eri-25 tyisellä työjärjestyksellä ennen puristusnippelien muodosta- mistä pehmeäksihehkutetuissa suihkutusjohdoissa, jotka on DIN 73000 mukaisesti valmistettu niukkahiilisestä teräksestä, on ilman muuta vastakappaleen 7 kovuuteen verrattuna pehmeämpi puristusnippeli. Tämän tiivistyspinta muokkautuu 30 siksi plastisesti kiristysmutteria 10 kiristettäessä sisä-kartiopintaa 6 vastaan, niin että saadaan aikaan luotettava tiivistys. Sellainen tiivistys on vaativissa käyttöolosuhteissa, erityisesti polttomoottorikoneissa värinärasitukeissa, erittäin tärkeää. Siksi on tekniikan tason mukaisesti 35 jouduttu siihen, että aikaisemmin tavallisen pallonippelin palloalueen tai vastaavasti pallosegmentin muodostava, yhtä pehmeä materiaali kuluu loppuun suhteellisen nopeasti kiris- 7 94896 tysmutteria 10 kiristettäessä, niin että sellaiset tavanomaiset suihkutusjohdot tulevat käyttökelvottomiksi jo muutamien asennuskertojen jälkeen.

5 Keksinnön mukaisessa, piirustuksessa esitetyssä painonippe-lissä 3, joka on muodostettu kylmämuokatusta teräksestä ilman edeltävää pehmeäksihehkutusta, on sitä vastoin etuna vastaava kovempi palloalue 8 ja siten oleellisesti korkeampi kulumiskestävyys kiristysmutteria 10 avattaessa ja uudelleen 10 suljettaessa. On huomattava, että melkein välittömästi puristusnippelin 3 muodostamisen jälkeen on myös sen tii-vistyspinta 5 niin kovaa, ettei voi tapahtua mitään plastista muodonmuutosta puristusnippelin 3 tiivistyspinnalle kiristysmutteria 10 kiristettäessä. Tämän puutteen korjaarai-15 seksi hehkutetaan suihkutusputkeen 1 muodostettua puristus-nippeliä 3 induktiivisesti pehmeäksi (rekristallisaatioheh-kutetaan) sen tiivistyskartion 4 kosketuspinnan alueella, joka on vasten vastakappaleen 7 sisäkartiopintaa 6, olevalta katkoviivoin esitetyltä materiaaliosuudelta 13, ja edul-20 lisesti siten, että jo olemassa olevat nimetyt materiaaliparametrit tällä materiaaliosuudella 13 saadaan aikaan. Peh-meäksihehkutettu materiaalivyöhyke 13 ulottuu siten edullisesti piirustuksessa esitetyllä tavalla tiivistyskartion 4 vastakappaletta 7 vastakkaisen pinnan yli, ja toisaalla 25 tiivistyskartion 4 kosketuskohdan yli ja toisella puolella - sen vapaassa päässä olevaan päätyreunaan 14.

Induktiivinen pehmeäksihehkutus tehdään tavanomaisella, vaihtovirralla toimivalla induktiokäämillä, joka tavanomai-30 sesti järjestetään puristusnippelin 3 ympärille. Induk-tiokäämissä tapahtuvan virran kululla indusoidaan induk-.: tiokäämin geometrian ja sen geometrisen järjestelyn puris- tusnippeliin 3 nähden määräämälle raateriaalialueelle pyörre-virta, joka ohjaa tarkasti kuumentumista, niin että ei vain 35 materiaalisuuden 13 geometria, toisin sanoen pinnan laajuus ja syvyys voidaan määrätä tarkasti vaan myös kuumennuslämpö-tila ja mahdollisesti virran kulun tarkoituksenmukaisella 8 94896 ohjaamisella myös jäähdytys toivottuun lämpötilaan lämmityksen jälkeen voidaan määrätä tarkasti.

Induktiivisen pehmeäksihehkutuksen tässä hyödynnetty erityi-5 nen etu on siis ennen kaikkea siinä, että pehmeäksihehkute-taan tarkasti paikallisesti aivan tietty ja edeltä määritelty materiaaliosuus 13 toivotulla tavalla.

«

Claims (9)

9 94896

1. Polttoaineen suihkutusputki (1) polttomoottoreja varten, jossa suihkutusputkessa on ainakin toinen pää varustettu 5 tyssätyllä puristusnippelillä (3) ja sen tiivistyskartiolla (4), jonka tiivistyspinta (5) on plastisen muokkautumisen aikaansaamana tiivisteenä vasten vastakappaleen (7) vastaavan kartiokulman (a) omaavaa sisäkartiopintaa (6), joka on kovempaa materiaalia kuin nippelin tiivistyspinta (5), ja 10 jonka putken laajennetun pään taaksepäin jäävä pinta (8), joka on sovitettu muodostamaan vastinpinta nippelin kiris-tysmutterin (10) ontolle, kartiomaiselle pinnalle (9), on muotoiltu pallopinnan pyörähdyssegmentiksi, joka liittyy polttoaineputken ulkopintaan pyöristetyn osuuden välitykselle lä, tunnettu siitä, että suihkutusputki (1) on muodostettu kylmämuokatusta teräsputkesta, puristusnippeli (3) on muokattu tähän kylmämuokattuun kovateräsputkeen ja peh-meäksihehkutettu induktiivisesti siltä osuudelta (13), jolta nippelin kartiomainen tiivistyspinta (4) osuu vastakappaleen 20 (7) sisäkartiopintaan (6).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen suihkutusputki, tunnettu siitä, että pehmeäksihehkutetun osuuden (13) vahvuus on noin 0,4 - 0,6 mm, edullisesti noin 0,5 mm. 25

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen suihkutusputki, tunnettu siitä, että pehmeäksihehkutettu osuus (13) ulottuu vastakappaleen (7) kohdalla olevan tiivistyskartion (4) kosketuspinnan ohi ja puristusnippelin (3) vapaassa 30 päässä olevan etupinnan (14) sisään.

4. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen suihkutusputki, tunnettu siitä, että suihkutusputki (1) on muodostettu vähähiilisestä, seostamattomasta, kylmämuoka- 35 tusta kovateräsputkesta.

5. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen suihkutusputki, 10 94896 tunnettu siitä, että suihkutusputki (1) on muodostettu runsashiilisestä, kylmämuokatusta kovateräsputkesta.

6. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen suihkutusputki, 5 tunnettu siitä, että suihkutusputki (1) on muodostettu lejeeratusta, kylmämuokatusta kovateräsputkesta.

7. Menetelmä jonkin edelläolevan patenttivaatimuksen mukaisen suihkutusputken valmistamiseksi, tunnettu 10 siitä, että lähtömateriaalina suihkutusputkeen (1) käytetään kylmämuokattua kovateräsputkea, että ensiksi muodostetaan puristusnippeli (3) tyssäämällä tähän kylmämuokattuun kova-teräsputkeen, ja että sitten puristusnippeli hehkutetaan paikallisesti rajoitetulla induktiivikuumennuksella pehmeäk-15 si sen osuuden (13) kohdalta, joka sijaitsee sen tiivistys-kartiopinnan (4) kosketuspinnalla vastakappaleen (7) sisä-kartiopinnan (6) kohdalla.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnet-20 t u siitä, että materiasiivyöhykettä pehmeäksihehkutetaan rekristallisaatiohehkutuksena noin 700“C lämpötilassa.

9. Patenttivaatimuksen 7 tai 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että suihkutusputken (1) puristusnippeli 25 (3) muodostetaan tyssäämällä suljetussa puristustyökalussa. 11 94896