ПЛУНЖЕРНАЯ ПАРА ТОПЛИВНОГО НАСОСА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ Российский патент 1996 года по МПК F02M59/44 

Изобретение относится к области двигателей внутреннего сгорания, снабженных топливными насосами для впрыска топлива, преимущественно маловязкого.

Известны топливные насосы для впрыска маловязкого топлива, в которых плунжерная пара уплотняется посредством уплотнительной резиновой манжеты, надеваемой на плунжер беспрецизионные насосы: Б.Н. Файнлейб. Топливная аппаратура автотракторных дизелей. Справочник. Ленинград "Машиностроение", 1974, с. 149-150.

Недостатком известных насосов-аналогов является ограниченный срок службы, определяемый недолговечностью уплотнительных манжет, вызываемых нестабильностью физических свойств материала манжет и действия на них высоких давлений при впрыске топлива. В связи с износом манжет для сохранения герметичности плунжерной пары манжета должна обладать упругими свойствами, что необходимо для обеспечения ее постоянного контакта с поверхностью плунжера.

Из известных материалов практическое применение для изготовления уплотнительных манжет получила резина, которая, однако, не обладает достаточной прочностью и имеет свойство терять упругость при старении. Для снижения влияния этих отрицательных свойств уплотнительные манжеты из резины армируют, а в резину добавляют фторсодержащие компоненты. Это приводит к сложной технологии изготовления и удорожанию уплотнительных манжет.

В качестве прототипа принята плунжерная пара топливного насоса высокого давления по а. с. N 237486, F 02 M 59/44, опубл. 1969. Плунжерная пара по прототипу с целью снижения давления топлива над манжетой и повышения ее надежности снабжена обоймой состоящей из обращенных друг к другу чашек с отверстиями для плунжера и образующей внутреннюю кольцевую аккумулирующую камеру заданного объема, одна чашка снабжена армированной манжетой, прижатой силами упругости к плунжеру, а другая чашка защитная втулка образует малый зазор относительно плунжера для дросселирования потока топлива, перетекающего в процессе хода нагнетания в аккумулирующую камеру.

Описанное техническое решение улучшает работу непрецизионного топливного насоса и повышает его надежность. Однако, оно не устраняет полностью его недостатки, связанные со сложностью изготовления и высокой стоимостью армированных манжет, имеющих к тому же недостаточный ресурс.

Задача изобретения состоит в увеличении ресурса непрецизионного топливного насоса за счет увеличения срока службы уплотнительных манжет и удешевления их стоимости.

Средством осуществления задачи является использование для уплотнительной манжеты эластичного материала, обладающего высокой прочностью и износостойкостью, неподверженного старению при обеспечении постоянного контакта манжеты с плунжером, несмотря на ее износ.

В качестве такого эластичного материала использован, например, фторопласт, обладающий высокой прочностью, износостойкостью, малым коэффициентом трения и неподверженный старению. Для недопущения искажения формы манжеты в месте ее сопряжения с плунжером из-за ползучести фторопласта, на манжету воздействуют силой в направлении названного сопряжения, что обеспечивает сохранение герметизации сопряжения во времени.

Суть изобретения. Задачей изобретения является повышение срока службы топливного насоса за счет увеличения долговечности работы манжетного уплотнения плунжера, на который надета обойма, состоящая из двух сопряженных по диаметру цилиндрических чашек с расположенными в них осевыми отверстиями для плунжера; согласно изобретению уплотнительная манжета имеет форму конического кольца, переходящего во втулку с острой кромкой в месте примыкания ее к плунжеру, внутреннее донышко одной из чашек под уплотнительной манжетой коническое с утолщением в направлении плунжера, а между уплотнительной манжетой и другой чашкой размещена тарельчатая пружина, внешний диаметр которой сопряжен с внешним диаметром манжеты, причем последняя выполнена, например, из фторопласта.

Функциональное назначение уплотнительной манжеты в заявляемой плунжерной паре состоит в сохранении формы манжеты в месте ее сопряжения с плунжером путем изменения ее формы в зоне удаленной от указанного сопряжения, что достигается благодаря пластическим свойствам материала манжеты, нагруженной тарельчатой пружиной, при этом сохраняется ее основное функциональное назначение.

На фиг. 1 показан плунжер с уплотнительной манжетой в свободном состоянии (перед сборкой);
На фиг. 2 плунжер с уплотнительной манжетой в сжатом состоянии (после сборки).

На фиг. 3 плунжер с уплотнительной манжетой в конце ресурса уплотнения.

Плунжерная пара топливного насоса высокого давления содержит плунжер 1 с уплотнительной манжетой 2, размещенной в обойме, состоящей из двух сопряженных по диаметру цилиндрических чашек 3 и 4 с расположенными в них осевыми отверстиями для плунжера 1, уплотнительная манжета 2 имеет форму конического кольца, переходящего во втулку с острой кромкой в месте примыкания ее к плунжеру 1. Внутреннее донышко чашки 3 под уплотнительной манжетой 2 коническое с утолщением в направлении плунжера 1, а между манжетой 2 и чашкой 4 размещена тарельчатая пружина 5, внешний диаметр которой сопряжен с внешним диаметром манжеты 2, причем последняя выполнена, например, из фторопласта. Угол конусности при вершине тарельчатой пружины 5 меньше соответствующего угла уплотнительной манжеты 2, поэтому в свободном состоянии (перед сборкой), фиг. 1 между манжетой 2 и тарельчатой пружиной 5 со стороны внутреннего ее диаметра имеется зазор, равный зазору между чашками 3 и 4. После сборки топливного насоса чашки 3 и 4, образующие обойму, прижаты друг к другу фиг. 2. При этом тарельчатая пружина 5 сдеформирована, угол ее конусности совпадает с углом конусности манжеты 2. Пружина 5 оказывает по большому диаметру давление на манжету 2, а по меньшему диаметру на чашку 4.

Плунжерная пара работает следующим образом. При нагнетательном ходе плунжера 1 топливо проходит через зазор между чашкой 4 и плунжером 1 во внутреннюю полость обоймы и давит на поверхность втулки с острой кромкой в месте примыкания ее к плунжеру 1. В результате обеспечивается герметизация зазора между обоймой, которая герметично зажата в корпусе насоса, и плунжером 1. По мере износа материала манжеты 2 в месте контакта ее втулки с плунжером 1 втулка подгибается давлением топлива в сторону плунжера 1. Одновременно за счет давления тарельчатой пружины 5 на манжету 2 внутри последней за счет ползучести материала возникает медленное течение материала в направлении меньшего давления на манжету 2, т.е. в направлении плунжера 1. При этом толщина манжеты 2 в месте ее контакта с пружиной 5 уменьшается (фиг. 3), а за счет внутреннего смещения материала манжеты 2 в сторону плунжера 1 поддерживается постоянный контакт между втулкой 4 манжеты 2 и плунжером 1, что приводит к увеличению срока службы уплотнительной манжеты 2, а вместе с тем, и ресурса топливного насоса. ЫЫЫ2

Использование: двигателестроение, в частности в топливной аппаратуре для впрыска маловязкого топлива. Сущность изобретения: уплотнительная манжета топливного насоса имеет форму конического кольца, переходящего во втулку с острой кромкой в месте примыкания ее к плунжеру. Внутреннее донышко одной из чашек под уплотнительной манжетой - коническое с утолщением в направлении плунжера. Между уплотнительной манжетой и другой чашкой размещена тарельчатая пружина, внешний диаметр которой сопряжен с внешним диаметром манжеты. Манжета выполнена, например, из фторопласта. 3 ил.

Плунжерная пара топливного насоса высокого давления, содержащая плунжер с уплотнительной манжетой, размещенной в обойме, состоящей из двух сопряженных по диаметру цилиндрических чашек с расположенными в них осевыми отверстиями для плунжера, отличающаяся тем, что уплотнительная манжета имеет форму конического кольца, переходящего во втулку с острой кромкой в месте примыкания ее к плунжеру, внутреннее донышко одной из чашек под уплотнительной манжетой коническое с утолщением в направлении плунжера, а между уплотнительной манжетой и другой чашкой размещена тарельчатая пружина, внешний диаметр которой сопряжен с внешним диаметром манжеты, причем последняя выполнена, например, из фторопласта.