双内燃引擎的管道连接装置、高压流体线路系统、双内燃引擎和张紧螺母的使用 |
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| 申请号 | CN201480051784.9 | 申请日 | 2014-08-21 | 公开(公告)号 | CN105556188B | 公开(公告)日 | 2019-08-02 |
| 申请人 | 西门子股份公司; | 发明人 | A·伯切尔; H·杜姆勒; W·海瑟; P·拉普; J-R·纳丁; J·罗森克兰兹; S·斯塔林; C·许; | ||||
| 摘要 | 发明 涉及布置在双 内燃机 (3)的高压 流体 线路系统(2)中的管道连接装置(1)，包括具有外密封锥体(6)并具有邻接所述锥体的锥形肩部(7)的第一管道元件(4)，包括具有内密封锥体(10)并具有外 螺纹 (11)的另外的管道元件(8)，包括具有有着内夹紧锥体(20)的夹紧套筒区(31)并具有有着 内螺纹 (19)的螺纹套筒区(32)的 螺母 元件(17)，其中第一管道元件(4)的外密封锥体(6)被至少部分地布置在另外的管道元件(8)的内密封锥体(10)中并且其中螺母元件(17)的内螺纹(19)被旋拧在另外的管道元件(8)的 外螺纹 (11)上，其结果是螺母元件(17)的内夹紧锥体(20)被以如下方式抵着第一管道元件(4)的锥形肩部(7)拉动：使得外密封锥体(6)和内密封锥体(10)被以密封的方式彼此夹紧，其中螺母元件(17)的螺纹套筒区(32)被设计成锥形的。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于双燃料引擎(3)的高压流体线路系统(2)的管道连接装置(1)，包括具有外密封锥体(6)并具有邻接所述锥体的锥形肩部(7)的第一管道元件(4)， |
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| 说明书全文 | 双内燃引擎的管道连接装置、高压流体线路系统、双内燃引擎和张紧螺母的使用 技术领域[0001] 发明涉及一种管道连接装置，其被布置在双燃料引擎的高压流体线路系统中，包括具有外密封锥体并具有邻接所述锥体的锥形肩部的第一管道元件，包括具有内密封锥体和外螺纹的另外的管道元件，包括具有有着内夹紧锥体的夹紧套筒区并具有有着内螺纹的螺纹套筒区的螺母元件，其中第一管道元件的外密封锥体被至少部分地布置在另外的管道元件的内密封锥体中，并且其中螺母元件的内螺纹被旋拧在另外的管道元件的外螺纹上，其结果是螺母元件的内夹紧锥体被以如下方式抵着第一管道元件的锥形肩部拉动：使得外密封锥体和内密封锥体被以密封的方式彼此夹紧。 [0002] 发明此外涉及具有管道连接装置的高压流体线路系统。 背景技术[0004] 所讨论的类型的管道连接装置是已知的尤其是关于高压气体线路，其中管道导管元件通过螺纹接头彼此连接或者被连接至燃烧引擎、特别是双燃料引擎的连接短管元件。 [0005] 已发现这些螺纹接头会开始泄漏。作为结果，诸如气体或油等的燃料会以不受控的方式从相应的流体线路系统、特别是从高压流体线路系统逸出，并引起损坏。 [0006] 为了防止螺纹接头的这样的无意松动的风险，使用被一体化到螺纹接头的联管螺母内的锥形夹紧系统。在该锥形夹紧系统中，管道导管元件的或者连接短管元件的端部是锥形配置的。另外，螺纹接头的联管螺母借助于锁紧螺母系统被固定以便增加联管螺母中的预载荷。来自现有技术的这样的实施例的说明性描述可以例如在德国实用新型DE 91 06 441中找到。 [0008] 用于包括了燃气涡轮机(未示出)的双燃料引擎3的高压气体线路系统2的所讨论类型的现有技术管道连接装置1被图示在图4中。一方面，该管道连接装置1具有管道元件4，其具有包括外密封锥体6和锥形肩部7的连接端部5。另一方面，管道连接装置1具有呈双燃料引擎3的连接短管元件9的形式的另外的管道元件8，所述元件在端部包括内密封锥体10和外螺纹11。管道元件4和另外的管道元件8沿着管道连接装置1的中心纵向轴线12被一个插入另一个内，其结果是管道元件4的外密封锥体6以正接合停靠在内密封锥体10上。还被插入另外的管道元件8内的是内管道部件13，其中内管道部件13以间距14与第一管道元件4间隔开，产生了间隙15。密封元件16被插在间隙15中。管道连接装置1的两个管道元件4和8借助于呈联管螺母18的形式的螺母元件17在中心纵向轴线12的方向上被彼此夹紧。为此目的，联管螺母18被推到第一管道元件4上并且借助于其内螺纹19被旋拧到另外的管道元件8的外螺纹11上。在该过程期间，联管螺母18的内夹紧锥体20与第一管道元件4的锥形肩部7有效接触。另外的联管螺母18被旋拧到另外的管道元件8上，另外的第一管道元件4通过联管螺母18的内夹紧锥体20被沿着另外的管道元件8的方向上携带，直到最终第一管道元件4的外密封锥体6被以期望的预载荷力夹紧至另外的管道元件8的内密封锥体8为止。管道连接装置1此外借助于穿板接头21被固定在燃烧器支撑凸缘22上，其中另外的管道元件8穿过燃烧器支撑凸缘22中的孔23。穿板接头21包括螺母24，它同样被旋拧到另外的管道元件8的外螺纹11上。另外的管道元件8具有肩部25，燃烧器支撑凸缘22借助于螺母24被抵着该肩部夹紧。从现有技术已知且在图4中示出的管道连接装置1因此被体现为具有螺纹接头(联管螺母)的锥体夹紧系统26，其中良好的密闭性可以凭借通过联管螺母18被引入管道连接装置1内的预载荷力来实现。 [0009] 一般情况下，这样的螺纹接头的部件保持牢固地彼此连接并因此也保持密闭，只要锥体夹紧系统26、特别是其外密封锥体6和内密封锥体10与联管螺母18处于近似相同的温度。这是尤其当相应的系统在稳定状态模式下操作时的情况。 [0010] 然而，会短暂地发生相对大的温度波动，尤其是在双燃料引擎3中，如果执行燃料的改变、即存在有在油的供给与气体的供给之间的切换的话。由于瞬时变冷的气体短暂地被引入通过用于燃料线路的所讨论类型的管道连接装置的事实，所以锥体夹紧系统26、特别是其外密封锥体6和内密封锥体10会以临界量降温并且以如下方式收缩：使得仍然温热的联管螺母18的预载荷没有充分地高得将外密封锥体6和内密封锥体10保持在轴向上被压缩以给出充分的密封作用。螺纹接头简单地松动并且发生了泄漏27。与系统中的振动、例如归因于不太平滑的燃烧的那些振动组合，管道连接装置1可能归因于摇动而变得甚至更松，其结果是即使当所述布置处的占优势的温度条件再次均匀时它也可能仍然是泄漏的。 发明内容[0011] 发明的目的是开发一种用以克服至少上面提到的缺点的所讨论类型的管道连接装置。 [0012] 发明的目的通过如下一种管道连接装置来实现，其被布置在双燃料引擎的高压流体线路系统中，包括具有外密封锥体并具有邻接所述锥体的锥形肩部的第一管道元件，包括具有内密封锥体和外螺纹的另外的管道元件，包括具有有着内夹紧锥体的夹紧套筒区并具有有着内螺纹的螺纹套筒区的螺母元件，其中第一管道元件的外密封锥体被至少部分地布置在另外的管道元件的内密封锥体中，并且其中螺母元件的内螺纹被旋拧在另外的管道元件的外螺纹上，其结果是螺母元件的内夹紧锥体被以如下方式抵着第一管道元件的锥形肩部拉动：使得外密封锥体和内密封锥体被以密封的方式彼此夹紧，其中螺母元件的螺纹套筒区是锥形配置的。 [0013] 成锥形地配置的螺纹套筒区有利地使得管道连接装置上的螺纹接头显著地更加有弹性，由此使得能够实现在管道连接装置上的极其良好的预载荷。根据发明的螺纹接头因此不同于从现有技术已知的螺纹接头，特别是不同于德国实用新型DE 91 06 441中所描述的螺纹接头。 [0015] 另一方面，所关系到螺母元件通过螺纹套筒区并且另一方面通过夹紧套筒区被区分开，它们在管道连接装置的纵向方向上、即在管道连接装置的中心纵向轴线的方向上彼此邻接地布置。与螺纹套筒区相比，在夹紧套筒区上未设置内螺纹，而是提供了第一管道元件的锥形肩部被支撑在其上的内夹紧锥体。 [0016] 因此如果所关系到的螺母元件被设计为张紧螺母则是有利的，因为张紧螺母具有固有地良好的弹性性质。 [0017] 发明的目的因此还通过张紧螺母的在双燃料引擎的高压流体线路系统的管道连接装置上的使用来实现，以维持管道连接装置的螺纹接头的充分的预加载力。 [0018] 张紧螺母的使用显著地降低了如果在管道连接装置处短暂地出现从外向内较高的温度梯度时螺纹接头将意外地松动的风险。这可能尤其当双燃料引擎的高压流体线路系统中有燃料的改变时发生。 [0019] 所提出的螺母元件还凭借现在可能的膨胀提供了减轻被称作交变应力载荷冲击的在载荷上的迅速改变的优点。 [0020] 因此，发明的目的还通过具有管道连接装置的高压流体线路系统来实现，其中高压流体线路系统包括依照所描述的特征中的一个的管道连接装置。 [0021] 所关系到的管道连接装置的使用使得高压流体线路系统显著地不太易受与温度改变或波动有关的影响，由此降低了尤其是双燃料引擎上的螺纹接头的意外松动的风险。 [0022] 也是出于这些原因，发明的目的同样通过具有燃气涡轮机的双燃料引擎来实现，燃气涡轮机被连接至具有至少一个管道连接装置的高压流体线路系统，其中双燃料引擎包括依照这里所描述的特征中的一个的管道连接装置或者高压流体线路系统。 [0023] 在设计方面，如果螺纹套筒区具有锥形外轮廓，则螺母元件是制造简单的，并具有非常良好的弹性性质。 [0024] 如果螺纹套筒区具有在螺母元件的纵向方向上的可变的壁横截面，则可以实现螺母元件的在管道连接装置的中心纵向轴线的方向上的有利的轴向膨胀性质。 [0025] 特别有利的变型实施例设想出：螺纹套筒区和另外的管道元件的外螺纹被以如下方式配置且彼此可操作的连接：使得螺纹套筒区和另外的管道元件的端部区可以以相同的意义变形，所述端部区包括外螺纹。 [0026] 如果螺纹套筒区和与其相应的外螺纹可在相同意义上、特别是依照温度变形，则能够可靠地确保许多螺纹总是彼此接合，而不管占优势的温度条件如何。这往往不是利用从现有技术已知的先前的管道连接装置的情况，其结果是这些管道连接装置可能在温度波动的情况下具有泄漏。 [0027] 此外，如果螺纹套筒区具有跨越前序中所提到的类型的管道连接装置上的螺母元件的螺纹套筒区以超过20％或以超过40％增加的轴向变形能力，则是有利的。 [0028] 在本情况中，螺母元件的径向和轴向弹性由于主要通过螺纹套筒区中的切向应力经受载荷的螺母元件的锥形配置而增加。利用成锥形地配置的螺纹套筒区，轴向变形距离可以以至少43％增加。作为结果，将要求足有300°K左右的温度增加或温度梯度以将根据发明的管道连接装置的预载荷降低至零。 [0029] 这同样适用于与设定的量有关的容差。 [0030] 特别地，螺纹套筒区的轴向变形能力是螺母元件的夹紧套筒区的轴向变形能力的至少两倍以上。 [0031] 如果管道连接装置借助于穿板接头被固定在外壳部件等上，则它可以被以更加稳定的方式保持，特别是在高压流体线路系统中。 [0032] 因此，如果另外的管道元件具有轴向上邻接于外螺纹布置的穿板接头螺纹的螺纹肩部，则是有利的。 [0033] 理想地，相同的外螺纹可以用于螺母元件和穿板接头的螺母。 [0034] 如果另外的管道元件是燃烧引擎上的预混合气体管道元件或者连接短管元件，则所关系到的管道连接装置可以被以特别有利的方式体现。 [0035] 此外，管道连接装置可以在没有附加的防转动保障的情况下管理，因此是自锁的。 [0036] 另外，根据发明的管道连接装置提供了不仅是螺纹承受预应力载荷并且可以实现在螺纹接头上的显著地更加均匀的分布的益处。此外，可以实现具有过渡范围的弹性夹紧，即不只有“固定的”状态并且有“松动的”状态。此外，传统的锥体夹紧系统可以保持。另外，不要求另外的保持措施。而且，可以实现二维支撑行为和螺纹中的更加均匀的载荷分布。根据发明的管道连接装置还提供了简单的构造、简单的生产、简单的安装并且结果还有是非常低成本的解决方案。附图说明 [0037] 下面参照随附示意图来说明根据发明的管道连接装置的优选实施例，其中： [0038] 图1示出具有被设计为包括成锥形地配置的螺纹套筒区的张紧螺母的螺母元件的管道连接装置的示意性立体图， [0039] 图2示出通过来自图1的管道连接装置的示意性纵向截面， [0040] 图3示出来自图1和图2的张紧螺母的示意性局部详细图，和 [0041] 图4示出用于燃气涡轮机的高压气体线路系统的所讨论类型的现有技术管道连接装置。 具体实施方式[0042] 图1和图2中示出的管道连接装置1被包含到双燃料引擎3的高压流体线路系统2内。 [0043] 管道连接装置1基本上包括第一管道元件4、另外的管道元件8和螺母元件17以便借助于螺纹接头30将两个管道元件4和8牢固且密封地彼此连接。 [0044] 如从图2中的图示很容易看出的，第一管道元件4具有外密封锥体6和锥形肩部7。另外的管道元件8具有内密封锥体10和外螺纹11。并且螺母元件17通过具有内夹紧锥体20的夹紧套筒区31并通过具有内螺纹19的螺纹套筒区32被区分开。 [0045] 在该布置中，第一管道元件4的外密封锥体6被至少部分地插入另外的管道元件8的内密封锥体10内。此外，螺母元件17的内螺纹19被旋拧到另外的管道元件8的外螺纹11上，作为其结果螺母元件17的内夹紧锥体20被以如下方式抵着第一管道元件4的锥形肩部7拉动：使得外密封锥体6和内密封锥体10被密封地彼此夹紧，由此提供了锥体夹紧系统26。软密封元件(这里未示出)可置于其中的周向槽28此外被切入外密封锥体6内，以便提高锥体夹紧系统26的密闭性。因此，能够省却第一管道元件4与被插入另外的管道元件8内的内管道部件13之间的密封装置。 [0046] 根据发明，螺母元件17的螺纹套筒区32是锥形配置的，以便关于上面说明的锥体夹紧系统26以该方式提供在管道连接装置1中具有总是充分的高预载荷的螺纹接头30。 [0047] 因此，在根据发明的意义中，螺母元件17特别地形成了张紧螺母33，其由于螺纹套筒区32的特殊设计而可以在管道连接装置1上产生总是充分的高预载荷，即使当锥体夹紧系统26由于通过已被引入管道元件4和8内并瞬时变冷的气体34冷却而急剧地收缩而螺母元件17未同样在短暂的时期内急剧地降温时。 [0048] 在该布置中，螺母元件17的螺纹套筒区32具有锥形外轮廓35，作为其结果螺母元件17的壁36非常有弹性并且可在该螺纹套筒区32中膨胀。 [0049] 根据图2和图3中的图示，很容易看出的是螺纹套筒区32具有在螺母元件17的纵向方向37上变化的壁横截面38。 [0050] 在该说明性实施例中，另外的管道元件8是被设计为双燃料引擎3的连接短管元件9的预混合气体管道元件39。 [0051] 另外的管道元件8借助于穿板接头21被固定在双燃料引擎3的燃烧器支撑凸缘22上。为此目的，另外的螺母24被旋拧到外螺纹11上并且最终将燃烧器支撑凸缘22抵着另外的管道元件8的肩部25固定。 [0052] 根据图3中的图示，螺母元件17被再次详细地局部示出，并且清楚地看出更加坚固的夹紧套筒区31是如何由显著地较薄且此外锥形的螺纹套筒部32邻接的。 [0053] 虽然已借助于优选的说明性实施例更加具体地详细图示出并描述了发明，但发明不受该公开的说明性实施例的限制，并且可以由本领域技术人员从中导出其他变化而不会超出发明的保护范围。 |
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