Estructura de cabeza de conexión (2) para tubos de inyección de combustible a alta presión,

que comprende, en un extremo de conexión de un tubo de acero de pequeño diámetro de pared gruesa (1) con un diámetro relativamente pequeño: una superficie de asiento esférica; una parte de reborde anular (5) formada con un intervalo desde la superficie de asiento (3) en la dirección del centro del eje; y una superficie cónica (4) que es similar a una superficie sustancialmente esférica, que continúa desde la superficie de asiento hasta la parte de reborde anular o la proximidad de la parte de reborde anular y con conicidad (2-2) hacia el extremo en punta, en la que se incorpora una tuerca de apriete (9) que está acoplada directa o indirectamente con la cara posterior de la parte de reborde anular; caracterizada porque en el caso de un tubo de acero de pequeño diámetro de pared gruesa de grosor (t)/diámetro exterior (D) < 0,3, la distancia L1 en la dirección axial desde el extremo de la cabeza de conexión hasta la cara posterior del reborde anular es de 0,38D a 0,6D, o en el caso de un tubo de acero de pequeño diámetro de pared gruesa de grosor (t)/diámetro exterior (D) ≥ 0,3, la distancia L1 en la dirección axial desde el extremo de la cabeza de conexión hasta la cara posterior del reborde anular es de 0,38D a 0,7D, y porque el radio R de la superficie esférica de asiento es de 0,45D a 0,65D, y el diámetro exterior D1 de la parte de reborde anular es de 1,2D a 1,4D; y la superficie periférica interior de la cabeza tiene una cara cilíndrica sustancialmente plana y/o un contorno de la cara cónico en la dirección axial del tubo con un diámetro próximo al diámetro de la superficie periférica interior del tubo de acero

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SECTOR TÉCNICO

La presente invención se refiere a una estructura de cabeza de conexión para tubos de inyección de combustible a alta presión fabricados a partir de tubos de acero de pared gruesa con un diámetro relativamente pequeño dispuestos y utilizados comúnmente como un paso de suministro para combustible en un motor de combustión interna, por ejemplo, de tipo diésel.

ANTECEDENTES DE LA TÉCNICA

Un tubo convencional conocido de inyección de combustible a alta presión con este tipo de cabeza de conexión tiene, tal como se muestra en la figura 17, la parte de la cabeza de conexión -112-de un tubo de acero de pared gruesa -111-con un diámetro relativamente pequeño con una superficie de asiento esférica -113-, una parte de reborde anular -115-dotada de un intervalo desde la superficie de asiento -113-en la dirección del centro del eje, y una superficie en arco -114-, que continúa desde la superficie de asiento -113-hasta la parte de reborde anular -115-y con conicidad hacia el extremo en punta (ver la figura 4 del documento de patente 1). En este tipo de cabeza de conexión -112-, con respecto al moldeo mediante mecanizado por deformación empujando con un elemento de punzonado desde el exterior en la dirección del centro del eje, el diámetro interior se expande y el esfuerzo se concentra sobre la superficie periférica interior de la parte de la cabeza, con expansión hacia el exterior de la pared periférica utilizada mediante el mecanizado por deformación empujando para producir una cavidad (parte rebajada anular) -116-en la que se aumenta el esfuerzo de tracción de la superficie periférica interna, y la cabeza de conexión se utiliza en estas circunstancias. No obstante, existen los problemas de que se pueda presentar erosión por cavitación en la proximidad de la parte de la cavidad debido al fluido a alta presión, cuando se utiliza, de que podría generarse radialmente una grieta radial en la parte de la cabeza de conexión desde la cavidad como punto de inicio debido a un fallo por fatiga, o de que podría presentarse una grieta circunferencial alrededor de la cavidad debido al fallo por fatiga.

Como medida contra estos problemas, los solicitantes dieron a conocer un método para fabricar la cavidad en el interior de la cabeza, generada mediante moldeo de la cabeza de conexión de manera poca profunda y suave en un tubo de inyección de combustible a alta presión, que tiene una cabeza de conexión de un tubo de acero de pared gruesa con un diámetro relativamente pequeño, por ejemplo, formado por una superficie de asiento esférica, una parte de reborde anular dotada de un intervalo desde la superficie de asiento en la dirección del centro del eje, y una superficie cónica, que continúa desde la superficie de asiento hasta la parte de reborde anular y con conicidad hacia el extremo en punta, disponiendo una acanaladura rebajada curvada anular con una profundidad pequeña en una parte de la superficie cónica (ver la figura 1 del documento de patente 1), un método para cubrir la cavidad en el interior de la cabeza generada mediante moldeo de la cabeza de conexión, que tiene la superficie periférica exterior en la superficie de asiento en forma cónica truncada o en forma de arco truncado con respecto a la parte de forma coincidente de asiento, con un elemento cilíndrico metálico fijado en el interior de la cabeza (documento de patente 2) y similar.

Documento de patente 1: copia impresa a inspección pública de la patente japonesa número 2003-336560

Documento de patente 2: copia impresa a inspección pública de la patente japonesa número 2005-180218

El documento de patente alemán DE10143740A1 da a conocer una conexión para conectar tubos a presión.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

PROBLEMAS A RESOLVER POR LA INVENCIÓN

La presente invención tiene por objetivo dar a conocer una estructura de cabeza de conexión para tubos de inyección de combustible a alta presión que pueden conseguir un efecto igual a las técnicas propuestas anteriormente o mejor que las mismas, como medio para impedir la generación de una grieta en una parte cóncava de la cavidad implicada en la formación de la cavidad en el moldeo de la parte de la cabeza, la generación de una grieta mediante erosión por cavitación que se presenta en la proximidad de la parte de la cavidad debida a un flujo del fluido a alta presión, cuando se utiliza, y la generación de un fenómeno de aumento de los esfuerzos de tracción sobre la superficie interior debido al diámetro interior aumentado y a la concentración de esfuerzos debido a la formación de la cavidad en el moldeo de la cabeza.

MEDIOS PARA RESOLVER EL PROBLEMA

Una estructura de cabeza de conexión para tubos de inyección de combustible a alta presión según la presente invención tiene, en un extremo de conexión de un tubo de acero de pequeño diámetro de pared gruesa con un

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diámetro relativamente pequeño, una superficie de asiento esférica, una parte de reborde anular formada con un intervalo desde la superficie de asiento en la dirección del centro del eje, y una superficie cónica que es similar a una superficie sustancialmente esférica, que continúa desde la superficie de asiento hasta la parte de reborde anular o la proximidad de la parte de reborde anular y con conicidad hacia el extremo en punta, y se incorpora una tuerca de apriete que está acoplada directa o indirectamente con la cara posterior de la parte de reborde anular, en la que en el caso de un tubo de acero de pequeño diámetro de pared gruesa de -t-(grosor)/-D-(diámetro exterior) < 0,3, la distancia -L1-en la dirección axial desde el extremo de la cabeza de conexión hasta la cara posterior de la parte de reborde anular es de 0,38D a 0,6D, el radio de la superficie esférica de asiento es de 0,45D a 0,65D y el diámetro exterior -D1-de la parte de reborde anular es de 1,2D a 1,4D, y la superficie periférica interior de la cabeza tiene un contorno de una sección en la dirección axial del tubo, próximo al diámetro de la superficie periférica interior del tubo de acero en una cara cilíndrica sustancialmente plana y/o en una cara cónica.

Además, la presente invención es una estructura de cabeza de conexión para tubos de inyección de combustible a alta presión, caracterizada porque un extremo de conexión de un tubo de acero de pequeño diámetro de pared gruesa con un diámetro relativamente pequeño tiene una superficie de asiento esférica, una parte de reborde anular formada con un intervalo desde la superficie de asiento en la dirección del centro del eje, y una superficie cónica que es similar a una superficie sustancialmente esférica, que continúa desde la parte de reborde anular hasta la parte de reborde anular o la proximidad de la parte de reborde anular y con conicidad hacia el extremo en punta, e incorpora una tuerca de apriete acoplada directa o indirectamente con la cara posterior de la parte de reborde anular, en la que en el caso de un tubo de acero de pequeño diámetro de pared gruesa de -t-(grosor)/-D-(diámetro exterior) ≥ 0,3, la distancia -L1-en la dirección axial desde el extremo de la cabeza de conexión hasta la cara posterior del reborde anular es de 0,38D a 0,7D, el radio de la superficie esférica de asiento es de 0,45D a 0,65D y el diámetro exterior -D1-de la parte de reborde anular es de 1,2D a 1,4D, y la superficie periférica interior de la cabeza tiene un contorno de una sección en la dirección axial del tubo, próximo al diámetro de la superficie periférica interior del tubo de acero en una cara cilíndrica sustancialmente plana y/o en una cara cónica.

Además, la presente invención está caracterizada porque un ángulo en vértice -θ-de la superficie cónica (superficie de asiento a presión) de la cabeza de conexión, que continúa desde la superficie de asiento esférica hasta la parte de reborde anular o la proximidad de la parte de reborde anular y con conicidad hacia el extremo en punta, es de 50 a 60 grados, el diámetro máximo de la superficie cónica es de 1,03D a 1,09D, y la parte del diámetro máximo de la superficie cónica y la parte de reborde anular continúan en una superficie cónica, en una superficie cónica con un contorno cóncavo o convexo, o en una superficie cilíndrica.

La parte de reborde anular en la cabeza de conexión de la presente invención está formada preferentemente en el saliente anular hacia el exterior... [Seguir leyendo]

1. Estructura de cabeza de conexión (2) para tubos de inyección de combustible a alta presión, que comprende, en un extremo de conexión de un tubo de acero de pequeño diámetro de pared gruesa (1) con un diámetro relativamente pequeño:

una superficie de asiento esférica;

una parte de reborde anular (5) formada con un intervalo desde la superficie de asiento (3) en la dirección del centro del eje; y

una superficie cónica (4) que es similar a una superficie sustancialmente esférica, que continúa desde la superficie de asiento hasta la parte de reborde anular o la proximidad de la parte de reborde anular y con conicidad (2-2) hacia el extremo en punta, en la que

se incorpora una tuerca de apriete (9) que está acoplada directa o indirectamente con la cara posterior de la parte de reborde anular; caracterizada porque

en el caso de un tubo de acero de pequeño diámetro de pared gruesa de grosor (t)/diámetro exterior (D) < 0,3, la distancia L1 en la dirección axial desde el extremo de la cabeza de conexión hasta la cara posterior del reborde anular es de 0,38D a 0,6D, o

en el caso de un tubo de acero de pequeño diámetro de pared gruesa de grosor (t)/diámetro exterior (D) ≥ 0,3, la distancia L1 en la dirección axial desde el extremo de la cabeza de conexión hasta la cara posterior del reborde anular es de 0,38D a 0,7D, y porque

el radio R de la superficie esférica de asiento es de 0,45D a 0,65D, y el diámetro exterior D1 de la parte de reborde anular es de 1,2D a 1,4D; y

la superficie periférica interior de la cabeza tiene una cara cilíndrica sustancialmente plana y/o un contorno de la cara cónico en la dirección axial del tubo con un diámetro próximo al diámetro de la superficie periférica interior del tubo de acero.

2. Estructura de cabeza de conexión para tubos de inyección de combustible a alta presión, según la reivindicación 1, en la que

un ángulo en vértice θ de la superficie cónica (2a) de la cabeza de conexión (2), que continúa desde la superficie de asiento esférica (3) hasta la parte de reborde anular (5) o la proximidad de la parte de reborde anular (5) y con conicidad hacia el extremo en punta, es de 50 a 60 grados;

el diámetro máximo D3 de la superficie cónica es de 1,03D a 1,09D; y

la parte (2-1) del diámetro máximo de la superficie cónica y la parte de reborde anular continúan en una superficie cónica, una superficie cónica con un contorno cóncavo o convexo, o una superficie cilíndrica (4d).

3. Estructura de cabeza de conexión para tubos de inyección de combustible a alta presión, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, en la que

la parte de reborde anular (5) está formada en un saliente anular hacia el exterior en la dirección radial del tubo desde el diámetro máximo de la superficie esférica que constituye la superficie de asiento.

4. Estructura de cabeza de conexión para tubos de inyección de combustible a alta presión, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en la que

una arandela cilíndrica (8) o una arandela cilíndrica con reborde está ajustada íntimamente o ajustada libremente a una parte inferior del cuello de la parte de reborde anular (5).

5. Estructura de cabeza de conexión para tubos de inyección de combustible a alta presión, según la reivindicación 4, que comprende además:

a continuación de la cara posterior de la parte de reborde anular (5a) y por la longitud correspondiente a la longitud de la arandela (8), una parte de gran diámetro (2-1) con el diámetro exterior del tubo de 1,02D a 1,08D y una parte inclinada (2-2), que continúa desde la parte de gran diámetro y que tiene un diámetro exterior reducido de manera uniforme en la dirección axial del tubo.

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6. Estructura de cabeza de conexión para tubos de inyección de combustible a alta presión, según la reivindicación 5, en la que

toda la longitud de la arandela es de 0,5D a 2,0D.

7. Estructura de cabeza de conexión para tubos de inyección de combustible a alta presión, según cualquiera de las reivindicaciones 4 a 6, en la que

la superficie de contacto de la arandela (8) con la tuerca de apriete (9) está fabricada como una superficie esférica con un radio de la superficie esférica de 1,0D a 2,5D.

8. Estructura de cabeza de conexión para tubos de inyección de combustible a alta presión, según cualquiera de las reivindicaciones 4 a 7, en la que

la superficie de contacto de la tuerca de apriete (9) con la arandela (8) está fabricada como una superficie cónica (2a) con el ángulo en vértice θ1 de 90 a 150 grados.

9. Estructura de cabeza de conexión para tubos de inyección de combustible a alta presión, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en la que

una capa blanda está dispuesta sobre la superficie de asiento (6a).

10. Estructura de cabeza de conexión para tubos de inyección de combustible a alta presión, según la reivindicación 9, en la que

la capa blanda es una capa descarburada.

11. Estructura de cabeza de conexión para tubos de inyección de combustible a alta presión, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en la que

la abertura de cabeza (7) tiene una configuración ensanchada mediante biselado inclinado o biselado circular.

12. Estructura de cabeza de conexión para tubos de inyección de combustible a alta presión, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en la que

la superficie cónica (2a) tiene un diámetro DT de la abertura (7) de la cabeza de conexión de 1,2Din a 1,6Din y la profundidad de la parte cónica Lt de la superficie cónica de 0,65L1 a 1,3L1, cuando el diámetro interior del tubo de acero de pequeño diámetro de pared gruesa es Din.

13. Estructura de cabeza de conexión para tubos de inyección de combustible a alta presión, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en la que

la cara posterior de la parte de reborde anular (5a) está fabricada como una cara perpendicular al eje del tubo o una superficie cónica (2a) cuyo diámetro se reduce hacia la parte posterior del eje del tubo.

14. Estructura de cabeza de conexión para tubos de inyección de combustible a alta presión, según la reivindicación 13, en la que

un ángulo en vértice θ2 de la superficie cónica de la cara posterior de la parte de reborde anular (5a) es de 75 a 120 grados.

15. Estructura de cabeza de conexión para tubos de inyección de combustible a alta presión, según la reivindicación 12, en la que

una parte del diámetro interior de la cabeza de conexión (2) es cónica, cuando el radio R de la superficie esférica de asiento (6a) es de 0,57D a 0,65D.

16. Estructura de cabeza de conexión para tubos de inyección de combustible a alta presión, según la reivindicación 13 ó14,enlaque

una parte del diámetro interior de la cabeza de conexión (2) es cónica, cuando la cara posterior de la parte de reborde anular (5a) es una superficie cónica (2a).

17. Estructura de cabeza de conexión para tubos de inyección de combustible a alta presión, según la reivindicación 12, en la que

una parte del diámetro interior de la cabeza de conexión (2) es cónica, cuando el diámetro interior Din del tubo de acero de pequeño diámetro de pared gruesa es de 0,4D a 0,63D.