[发明专利]在加压流体流动系统中的应力释放

说明书

技术领域

本发明涉及加压流体流动系统、特别是其中流体以高压流经构件孔的系统中的应力释放。本发明特别地适用于带有主孔的构件或元件需要次孔的情况，次孔与主孔具有交点。

背景技术

高压流体流动系统需要被设计成抵抗显著的操作应力。这种流体流动系统的实例是燃料喷射器，其用于将燃料递送到内燃机的燃烧空间内。对于重负载应用，诸如用于卡车的柴油机的燃料喷射，燃料喷射器必须能以很高压力（大约300MPa等级）递送少量燃料。

拉伸应力是这种系统中故障的重要原因，裂缝传播是由拉伸应力而不是压缩应力引起的。在这种系统中在两个流体孔之间的交点具有与之相关联的显著故障风险，因为其通常充当拉伸应力的集中器。为了降低产品成本，也需要降低材料等级。这将通常会减小材料强度，其可增加在这些交点处的故障风险。

在燃料喷射器的设计中常常需要这样的交点。图1示出用于这种燃料喷射器设计中的这种构件堆的实例。在欧洲专利申请No.09168746.7中全面讨论的这种燃料喷射器在此处讨论以说明在这种设计中何处需要这样的交点。

图1示出用于递送燃料到内燃机的燃烧空间内的燃料喷射器的一部分的示意图。燃料喷射器包括阀针20（部分地示出）和三通针控制阀（NCV）10。喷射器包括引导主体12。NCV 10容纳于阀外壳14和垫板16内，垫板16分隔开该引导主体12与阀外壳14。

阀针20可由NCV 10操作来控制通过喷嘴出口开口到相关联燃烧空间（未图示）内的燃料流动。阀针的下部（未图示）止于阀顶端，阀顶端可与阀针座接合以控制通过出口开口到燃烧空间内的燃料递送。阀针20的上端位于限定于喷射器主体内的控制腔室18内。此上端在引导主体12中的引导孔22内滑动且充当活塞。控制腔室18具有两个开口。一个开口在控制腔室18顶部，通往垫板16中的第一轴向钻孔42。另一开口在控制腔室18侧部，通向引导主体12中的流动通路52，流动通路52本身通往垫板16中的第二轴向钻孔44。这些轴向钻孔42、44通过横槽（cross slot）46连接到用于NCV 10的垫板腔室36。

NCV 10控制该控制腔室18内的燃料压力。NCV包括阀销，阀销具有上引导部32a和下阀头部32b。引导部32a在限定于NCV外壳14中的引导孔34内滑动。阀头32b在两个阀座48、50之间在腔室36内滑动。高压燃料通过供应通路30到达NCV 10，供应通路30延伸穿过引导主体12和垫板16，供应通路30通过从侧部进入引导孔34的通路与NCV连通。燃料可通过横槽46（如上文所讨论）或者通过与低压排放口连通的排放通路38离开NCV。

如先前所述，NCV 10控制该控制腔室18中的压力和因此阀针20的移动。在NCV 10的一个位置，燃料流过NCV 10，流过横槽46且到控制腔室18内以使之加压，且在另一位置，燃料不能流到控制腔室18内而是替代地从它排放到横槽46且因此到排放口40。这种布置的具体细节在欧洲专利申请No.09168746.7中被更详细地描述。

图1的布置对于本说明书的教导内容的重要性在于其说明了在高压喷射器设计中横钻孔的用途。示出两个单独的实例：流动通路52是在引导主体12中到控制腔室18内的横钻孔；且燃料供应30通过阀外壳14中的横钻孔流入到引导孔34内。这两个横钻孔经历在低压与很高压之间的循环，且因此暴露在很高的拉伸应力下。这通过裂缝传播而造成早期构件故障的重大风险。

因此需要保护暴露在高拉伸应力下的构件免受这些应力，且因此避免限制构件寿命的疲劳。交点的几何形状可被设计成减小这些应力，但难以可靠地这样做，且其将导致增加的生产成本（在机械加工方面和工艺开发方面）。也存在可用于通过累积残余压缩应力来减轻净拉伸应力的常规方法。这些工艺包括喷丸强化（shot peening）（其中以足以造成塑性变形的力的射击对表面进行轰击）和预应力处理（其中待处理的腔室经历异常高的压力），但这些工艺很贵，可影响生产过程且也可导致坚固性（或耐用性）问题。

因此需要防止很高拉伸应力区域中的疲劳故障，诸如通到主孔的横钻孔，而不造成如上文所讨论的现有技术问题。

发明内容

根据本发明，提供一种减小钻孔元件内主孔与次孔之间的交点处的拉伸应力的方法，该方法包括：用第一加载元件来加载该钻孔元件，其中该第一加载元件加载该钻孔元件的第一面；生成压缩环向应力，在此钻孔元件的第一面由第一加载元件加载，其中该交点足够靠近该钻孔元件的第一面使得该压缩环向应力抵消该钻孔元件中在该交点处的拉伸应力。