УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДАЧИ ТОПЛИВА Российский патент 2001 года по МПК F04D5/00 F04D29/42 F02M37/08 

Настоящее изобретение относится к устройству подачи топлива согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.

Устройство такого типа известно из заявки на патент Германии DE 4020521 A1. Оно включает лопастной насос, который имеет размещенное в рабочей камере вращающееся рабочее колесо в качестве исполнительного органа. Рабочая камера образована крышкой, ограничивающей корпус насоса на стороне всасывания, и промежуточным корпусом. Корпусные детали такого типа выполнены большей частью из металла, предпочтительно из анодированного алюминия. Расположенный между корпусными деталями вращающийся исполнительный орган, служащий для нагнетания топлива, выполнен из пластмассы и для повышения прочности армирован стекловолокнистыми элементами. Уже после непродолжительной эксплуатации у лопастных насосов такого типа может возникнуть повышенный износ деталей. В частности, попадание извне загрязнений может привести к истиранию анодированного слоя и поверхности рабочего колеса.

Из описания к полезной модели Германии DE-U 9102825 известно далее устройство подачи топлива, в котором по меньшей мере часть образующих рабочую камеру деталей состоящего из нескольких элементов корпуса насоса выполнена из керамического материала. Таким образом обеспечивается износоустойчивость стенок рабочей камеры, которые, кроме того, могут снижать нежелательное шумообразование. Рабочие камеры указанного типа предусмотрены в шестеренных насосах с внутренним зацеплением колес. За счет геометрически простого выполнения корпусных деталей, образующих рабочую камеру такого шестеренного насоса, они могут быть изготовлены простым путем и с малыми затратами из керамики. Однако это не приемлемо для лопастных насосов, поскольку образующие рабочую камеру корпусные детали имеют относительно сложную геометрическую форму.

Преимущества изобретения
Преимущество устройства согласно изобретению с отличительными признаками по пункту 1 формулы изобретения заключается в том, что рабочую камеру можно выполнить с относительно малыми затратами, при этом она имеет большой срок службы эксплуатации благодаря по меньшей мере одной износоустойчивой вставке, обращенной в сторону исполнительного органа, осуществляющего нагнетание топлива. Таким образом, подверженные сильному износу зоны рабочей камеры могут быть снабжены износоустойчивыми вставками, а в остальном можно использовать недорогие материалы, которые обеспечивают также преимущественно простоту изготовления. Еще одно преимущество, одновременно обеспечиваемое таким выполнением согласно изобретению, состоит в снижении нежелательного шумообразования.

Предпочтительные варианты выполнения устройства согласно изобретению представлены в зависимых пунктах формулы изобретения. Благодаря применению керамики согласно пункту 2 может быть создана вставка, обладающая высокой износоустойчивостью, что повышает срок службы лопастного насоса. Вариант согласно пункту 3 позволяет с малыми затратами выполнять геометрически сложные по форме корпусные детали методом литья под давлением из пластмассы или металла. Габаритные размеры корпусных деталей могут соответствовать при этом таковым, изготавливаемым до настоящего времени из алюминия или другого металла, благодаря чему выполненные согласно изобретению корпусные детали могут использоваться без переналадки монтажных установок. Преимущество варианта выполнения согласно пункту 10 состоит в том, что канал нагнетания может быть выполнен в корпусной детали, в то время как во вставке достаточно выполнить только отверстие в зоне этого канала, что обеспечивает простоту изготовления вставки. Вариант выполнения согласно пункту 11 обеспечивает простое крепление вставки к корпусной детали.

На чертежах показаны и ниже более подробно описаны три примера выполнения изобретения, в частности:
на фиг. 1 изображено устройство подачи топлива с показанным в продольном сечении лопастным насосом, снабженным износоустойчивой вставкой согласно первому примеру выполнения;
на фиг. 2 в сечении по стрелке II по фиг. 1 показана износоустойчивая вставка;
на фиг. 3 в продольном сечении показан лопастной насос со вставкой согласно второму примеру выполнения; и
на фиг. 4 в продольном сечении показан лопастной насос со вставкой согласно третьему примеру выполнения.

На фиг. 1 показано устройство подачи топлива из не показанного на чертеже топливного бака к также не показанному на чертеже двигателю внутреннего сгорания (ДВС) транспортного средства. Устройство подачи топлива включает лопастной насос 11 с исполнительным органом 12 в виде рабочего колеса, которое соединено с валом 13, приводимым во вращение не показанным на чертеже электродвигателем. Лопастной насос 11 может быть выполнен в виде вихревого насоса либо согласно описываемому ниже примеру выполнения в виде лопастного насоса с боковым каналом. Вал 13 проходит через рабочее колесо 12 и упирается в крышку 16. Крышка 16 закрывает устройство 10 подачи топлива с торца на стороне всасывания. Рабочее колесо 12 размещается в рабочей камере 7, которая, если смотреть в направлении оси вращения 15 рабочего колеса 12, ограничена с обеих сторон стенками 18, 19.

Во время работы устройства 10 насос 11 всасывает топливо через расположенный в крышке 16 всасывающий патрубок 26 и нагнетает его через выходной патрубок 28 насоса в промежуточном корпусе 21 в полость 29, в которой размещен не показанный на чертеже приводной двигатель. Топливо из этой полости подводится к двигателю через выходной или нагнетательный патрубок 31. Устройство подачи топлива может быть размещено как внутри топливного бака, так и вне его.

Крышка 16 согласно показанному на фиг. 1 и 2 первому примеру выполнения лопастного насоса состоит из двух деталей и снабжена износоустойчивой вставкой 51, выполненной предпочтительно из керамики. Эта вставка 51 размещена в гнезде 52 выполненной из пластмассы корпусной детали 53, образующей часть крышки 16. Гнездо 52 в указанной корпусной детали 53, если смотреть в продольном сечении, выполнено по существу U-образной формы, и в него вставляется вставка 51. Эта вставка 51 может быть соединена с корпусной деталью 53 с силовым и/или геометрическим замыканием. Вставка 51 может быть просто вставлена в гнездо 52, зажата в нем, введена в паз или частично залита материалом изготовленной экструзией корпусной детали 53. За счет выполнения корпусной детали 53 из пластмассы последняя - при сложной форме внешнего контура крышки 16 - может быть изготовлена простым путем, например, литьем под давлением. Преимущество этого состоит в том, что крышка 16 может использоваться в уже существующих монтажных установках без их дополнительной переналадки.

Вставка 51 выполнена в основном в виде пластины и согласно показанному на фиг. 2 первому примеру выполнения образует всю стенку 18 и снабжена каналом 41 нагнетания. Альтернативно этому вставка 51 может только частично образовывать стенку 18, в то время как остальную часть стенки 18 образует корпусная деталь 53 крышки 16. В частности, вставка 51 образует стенку 18 в той зоне, где рабочее колесо 12 лопастного насоса 11 вследствие возникающих во время работы последнего усилий сжатия упирается в стенку 18 в направлении своей оси 15 вращения. Вставка 51 может быть, например, расположена в виде кольца вблизи наружного периметра рабочего колеса 12 вне канала 41 нагнетания либо в виде диска внутри этого канала 41. Вставка 51 снабжена отверстиями 56, в которые входят пальцы 57 корпусной детали 53 для ее фиксации. Далее, вставка 51 снабжена отверстием 59, которое соосно всасывающему патрубку 26 и через которое топливо поступает в рабочую камеру 17. Вставка 51 может быть также снабжена выемкой 58, в которой утоплен конец вала 13.

Аналогично описанному выше промежуточный корпус 21 может быть также снабжен выполненной соответствующим образом вставкой 51. За счет сочетания материалов, а именно, пластмассы, применяемой для рабочего колеса 12, и керамики, применяемой для выполнения по меньшей мере одной из прилегающих к колесу стенок 18 или 19, можно обеспечить износоустойчивость лопастного насоса 11, что, кроме того, препятствует нежелательному шумообразованию. Вставку 51 можно также изготовить из другого износоустойчивого материала, что в сочетании с материалом рабочего колеса 12 обеспечивает износоустойчивость и снижение шума.

В показанном на фиг. 3 втором примере выполнения лопастного насоса вставка 51 выполнена уменьшенной толщины, т.е. она по существу образует только износоустойчивую рабочую поверхность для колеса 12. При этом вставка 51 может быть выполнена, например, в виде покрытия, нанесенного на корпусную деталь 53 крышки 16. Альтернативно этому вставка 51 может быть также выполнена в виде тонкой пластинки, которая соединена с корпусной деталью 53, например, заливкой пластмассовым материалом, из которого эта деталь 53 изготовлена экструзией. Как и в первом примере выполнения, вставка 51 может изготавливаться из износоустойчивого материала, например, керамики. Вставка 51 может иметь толщину от 0,1 мм до нескольких миллиметров. Однако в отличие от первого примера выполнения в данном случае канал 41 нагнетания выполнен в корпусной детали 53 и поэтому вставка 51 должна быть снабжена соответствующим образом выполненным отверстием 61 только в зоне этого канала 41. По сравнению со вставкой 51 согласно первому примеру выполнения второй пример выполнения вставки 51 обеспечивает ее наиболее простое изготовление. Вставка 51 имеет сквозное отверстие 59, через которое проходит вал 13, а корпусная деталь 53 имеет отверстие 58, в котором утоплен конец вала 13.

На фиг. 4 показан третий вариант выполнения вставки 51. При этом вставка 51 выполнена в виде пластины. Канал 41 нагнетания выполнен в корпусной детали 53, а вставка 51 в зоне этого канала 41 имеет соответствующим образом выполненное отверстие 61. Вставка 51 выполнена из износоустойчивого материала, в частности керамики, при этом она удерживается в корпусной детали 53 с помощью пружинного держателя 62, подпружинивающего ее по меньшей мере в направлении оси 15 вращения рабочего колеса 12. В направлении вращения вокруг оси 15 вставка может быть зафиксирована с геометрическим замыканием, например, по меньшей мере одним входящим в нее выступом 64 корпусной детали 53. Держатель 62 может, например, иметь, как это показано на фиг. 4, хвостовик 65, который выступает через сквозное отверстие 59 во вставке 51 и фиксируется в отверстии 58 корпусной детали 53, например, запрессовкой. На своем расположенном вне отверстия 58 конце держатель 62 имеет выступающую за отверстие 59 отбортовку 68, которая в направлении оси 15 вращения может упруго деформироваться, оказывая пружинящее действие. Отбортовка 68 может иметь при этом несколько радиальных прорезей, образующих несколько сегментов. Отбортовка 68 своим краем опирается с предварительным натяжением на обращенную от корпусной детали 53 сторону вставки 51 и удерживает ее прижатой к корпусной детали 53 в направлении оси 15 вращения. Хвостовик 65 может быть выполнен полым, причем в нем может быть утоплен вал 13 приводного двигателя, а дно 66 хвостовика 65 может служить опорой для вала 13 в направлении оси 15. Держатель 62 может быть изготовлен, например, из металлического листа глубокой вытяжкой. Рабочее колесо 12 со стороны вставки 51 имеет выемку 72, в которую заходит держатель 62 своей отбортовкой 68 таким образом, что рабочее колесо 12 в направлении оси 15 может контактировать не с держателем 62, а со вставкой 51. Вместо описанного выше держателя 62 может быть предусмотрен и другой фасонный пружинный элемент, с помощью которого вставка 51 под действием предварительного натяжения будет удерживаться прижатой к корпусной детали 53.

Изобретение относится к насосостроению, а именно к устройству подачи топлива из топливного бака к двигателю внутреннего сгорания транспортного средства. Устройство включает приводной электродвигатель и приводимый от этого двигателя лопастной насос (11) с корпусными деталями (16, 21). Детали (16, 21) жестко соединены с корпусом (32) устройства, и в них образована рабочая камера (17) и расположены приводимые во вращение приводимым двигателем исполнительные органы (12) нагнетания топлива. На одной корпусной детали (16), (21), по меньшей мере частично ограничивающей рабочую камеру (17), расположена выполненная из износоустойчивого материала вставка (51). Вставка (51) образует по меньшей мере часть стенки (18, 19) рабочей камеры (17), ограничивающей эту камеру (17) в направлении оси вращения исполнительных органов (12). Данная конструкция устройства позволяет изготовить рабочую камеру (17) с малыми затратами, но увеличить при этом ее срок службы, а кроме того уменьшить нежелательное шумообразование. 12 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Устройство подачи топлива из топливного бака к двигателю внутреннего сгорания транспортного средства, включающее приводной электродвигатель и приводимый от этого двигателя лопастной насос с корпусными деталями, которые жестко соединены с корпусом устройства и в которых образована рабочая камера и расположены приводимые во вращение приводным двигателем исполнительные органы нагнетания топлива, отличающееся тем, что на одной корпусной детали, по меньшей мере частично ограничивающей рабочую камеру, расположена выполненная из износоустойчивого материала вставка, образующая, по меньшей мере часть стенки рабочей камеры, ограничивающей эту камеру в направлении оси вращения исполнительных органов. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что вставка выполнена из керамики. 3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что корпусная деталь, на которой размещена вставка, выполнена из пластмассы. 4. Устройство по любому из пп.1 - 3, отличающееся тем, что корпусная деталь, расположенная на стороне всасывания, выполнена в виде крышки. 5. Устройство по любому из пп.1 - 3, отличающееся тем, что корпусная деталь, расположенная на стороне нагнетания, выполнена в виде промежуточного корпуса, отделяющего рабочую камеру от полости, в которой размещен приводной двигатель. 6. Устройство по любому из пп.1 - 5, отличающееся тем, что вставка выполнена в виде пластины. 7. Устройство по любому из пп.1 - 6, отличающееся тем, что во вставке выполнен канал нагнетания. 8. Устройство по любому из пп.1 - 7, отличающееся тем, что вставка соединена с корпусной деталью с силовым замыканием. 9. Устройство по любому из пп.1 - 7, отличающееся тем, что вставка соединена с корпусной деталью с геометрическим замыканием. 10. Устройство по любому из пп.1 - 7, отличающееся тем, что вставка имеет по сравнению с корпусной деталью существенно меньшую толщину и выполнена в виде нанесенного на эту деталь покрытия. 11. Устройство по любому из пп.1 - 7, отличающееся тем, что вставка имеет по сравнению с корпусной деталью существенно меньшую толщину и залита материалом изготовленной экструзией корпусной детали. 12. Устройство по любому из пп.1 - 7, отличающееся тем, что вставка по меньшей мере в направлении оси вращения исполнительного органа нагнетания топлива удерживается на корпусной детали пружинным держателем. 13. Устройство по п.12, отличающееся тем, что держатель служит опорой для приводного вала в направлении оси вращения исполнительного органа, установленного на этом приводном валу.

Приоритет по пунктам:
24.08.96 - пп.1 - 13.