ПОРШНЕВОЙ НАСОС, В ЧАСТНОСТИ РАДИАЛЬНО-ПОРШНЕВОЙ НАСОС, ДЛЯ ТОПЛИВА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2003 года по МПК F04B1/04 

Настоящее изобретение касается улучшенного поршневого насоса, в частности радиально-поршневого насоса, для топлива двигателей внутреннего сгорания.

Как известно, в двигателях внутреннего сгорания, и в частности в дизельных двигателях, насосы вышеуказанного типа работают при высоком давлении, даже выше 1300 бар (13•10⁷ Па), и на высокой скорости вращения вала двигателя порядка 3000 оборотов в минуту.

Радиально-поршневой насос, содержащий ряд цилиндров, расположенных так, что их соответствующие оси находятся на заранее заданном угловом расстоянии относительно приводного вала, и ряд поршней, каждый из которых скользит внутри соответственного цилиндра, где внутренняя выступающая часть каждого поршня посажена в соответствующую подушку, при этом вал образует одну деталь с эксцентрической частью, выполненной с возможностью вращения внутри кольцеобразного кулачка, который содержит ряд плоских участков, каждый из которых обращен к соответствующей подушке, причем каждую подушку толкает соответствующая пружина по направлению к соответствующему плоскому участку, посредством чего при вращении эксцентрической части внутри кольцеобразного кулачка каждая подушка скользит относительно соответствующего плоского участка. (US 5571243 A, 05.11.1996).

Цилиндры поршневого насоса вышеупомянутого типа расположены радиально относительно приводного вала, содержащего часть, на которой вращается кулачок для приведения в действие цилиндров, каждый из которых содержит подушку, сцепляющуюся с соответствующей плоской частью кулачка. При использовании эксцентрическая часть все время перемещает кулачок параллельно самому себе по круговой траектории, так что каждая подушка скользит по соответствующей плоской части без углового колебания оси соответствующего поршня.

Вал, эксцентрическая часть, кулачок и подушка насоса размещены внутри закрытой камеры, в которую подается часть топлива, поступающего к насосу, для смазывания поверхности подушки, соприкасающейся с плоской частью кулачка, а между валом и соответствующими гнездами и между кулачком и эксцентрической частью расположены подшипники скольжения, также смазываемые топливом, циркулирующим в камере.

Однако при наличии давления выше заданного, оказываемого на подвижные соприкасающиеся поверхности, и (или) выше заданной скорости работы насоса смазывание топливом или каким-либо типом смазывающего масла оказывается недостаточным для смазывания поверхностей подушек и соответствующих плоских участков кулачка. Такое давление фактически сдавливает пленку топлива или масла между соприкасающимися поверхностями таким образом, что она выбрасывается из соответствующего зазора, приводя, таким образом, к возможному заеданию двух поверхностей.

Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы создать весьма простой, надежный поршневой насос, сконструированный для исключения опасности заедания между подушкой поршня и соответствующей поверхностью кулачка.

В соответствии с настоящим изобретением создан радиально-поршневой насос, содержащий ряд цилиндров, расположенных так, что их соответствующие оси находятся на заранее заданному угловом расстоянии относительно приводного вала и ряд поршней, каждый из которых скользит внутри соответствующего цилиндра, где внутренняя выступающая часть каждого поршня посажена в соответствующую подушку, при этом вал образует одну деталь с эксцентрической частью, выполненной с возможностью вращения внутри кольцеобразного кулачка, который содержит ряд плоских участков, каждый из которых обращен к соответствующей подушке, причем каждую подушку толкает соответствующая пружина по направлению к соответствующему плоскому участку, посредством чего при вращении эксцентрической части внутри кольцеобразного кулачка каждая подушка скользит относительно соответствующего плоского участка. Каждая подушка снабжена кольцеобразной полостью, где соответствующий дискообразный башмак выполнен с тугой посадкой, каждый башмак содержит металлическую опору, покрытую по меньшей мере одним слоем самосмазывающегося материала, включающего политетрафлуорен и свинец, каждый слой обращен к соответствующему плоскому участку и поддерживается эластично соприкасающимся с ним посредством соответствующей пружины для обеспечения смазки между подушкой и плоским участком при любом рабочем режиме насоса.

Каждый башмак прикреплен к подушке посредством болтов, сварки или связующего вещества.

Описываемый насос является насосом высокого давления для топлива двигателя внутреннего сгорания, содержащий тело, имеющее закрытую камеру, вмещающую кольцеобразный кулачок и подушки, и в котором топливо подается для смазывания вала и кольцеобразного кулачка, при этом и вал и эксцентрическая часть содержит подшипники скольжения, в свою очередь содержащие металлическую опору и по меньшей мере один слой самосмазывающегося материала.

В качестве примера будет описан предпочтительно неограничивающий вариант осуществления настоящего изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых
фиг. 1 иллюстрирует осевое сечение соответствующего настоящему изобретению радиально-поршневого насоса;
фиг.2 иллюстрирует частичный разрез в увеличенном виде по линии II-II на фиг.1.

Позицией 15 на фиг.1 показан радиально-поршневой насос высокого давления, предназначенный для подачи топлива в двигатель внутреннего сгорания, например дизельный двигатель, и содержащий три цилиндра 21, расположенных радиально внутри тела 20, соответствующие оси 22 которых разделены угловым расстоянием 120. В центре тело 20 содержит чашеобразную камеру 23, закрытую фланцем 24.

Насос 15 содержит приводной вал 28, имеющий две части, смонтированные с соответственными подшипниками качения 29 и 31, посредством которых вал 28 вращается внутри отверстия 25 во фланце 24 и внутри глухого отверстия 27 в тело 20; вал 28 образует одну деталь с эксцентрической частью 35, размещенной внутри камеры 23 и смонтированной с дополнительным подшипником скольжения 34, взаимодействующим с внутренней поверхностью отверстия 38 кольцеобразного кулачка 39 управления насосом 15, так что кулачок 39 вращается на эксцентрической части 35, а ось 36 эксцентрической части 35 смещена на расстояние Е относительно оси 37 вала 28.

Наружная поверхность кольцеобразного кулачка 39 содержит три плоских участка 40, связанных с цилиндрами 21 (на фиг.2 показан только один участок) и перпендикулярных соответственной оси 22 цилиндра 21. Каждый цилиндр 21 содержит цилиндрическое отверстие 41, коаксиальное с соответственной осью 22, в котором скользит поршень 42, выступающий из цилиндра 21 по направлению к оси 37. Выступающая часть каждого поршня 42 посажена, например, посредством держателя 33 с подушкой 43, которую толкает пружина 44 по направлению к соответственному плоскому участку вместе с поршнем 42.

Поскольку поршни скользят строго по прямой траектории, кулачок 39 при вращении вала 28 сохраняет благодаря подушкам 43 свою ориентацию, тогда как ось 36 вращается относительно оси 37 вала 28, так что плоские участки 40 также перемещаются параллельно самим себе по кольцеобразной траектории и совместно с пружинами 44 перемещают поршни 42 взад и вперед внутри отверстий 41, а каждая подушка 43 скользит в поперечном направлении на соответственном плоском участке 40 кулачка 39.

Внутри отверстия 41 поверхность каждого поршня 42 напротив кулачка 39 определяет камеру сжатия 45, объем которой изменяется при перемещении поршня 42, а каждый цилиндр 21 содержит обратный впускной клапан 50 (фиг.1) и обратный нагнетательный клапан 51, которые оба установлены в пластине 52, закрывающей соответственный цилиндр 21, и подогнаны к телу 20 посредством соответственной головки 53.

Когда поршень 42 движется радиально внутрь, камера сжатия 45 расширяется и втягивает топливо через впускной клапан 50, а когда поршень 42 движется радиально наружу, объем камеры 45 уменьшается, так что топливо сжимается и, при достижении заранее определенного давления, открывают нагнетательный клапан 51, и топливо выпускается из камеры 45 через клапан 51.

Каждый впускной клапан 50 снабжается топливом по соответственному осевому каналу 54, образованному в соответственной головке 53, и по соответственному радиальному каналу 55, образованному в теле 20 рядом с фланцем 24. Три канала 55 связаны с кольцеообразной канавкой 56, образованной во фланце 24, и эта канавка, в свою очередь, связана с впускным каналом 57, связывающимся с впускным патрубком 14.

Топливо в канал 57 подается через двухпозиционный клапан 46, содержащий поршень 47 с калиброванным отверстием 48 и связывающийся с внутренней камерой 23 через отверстие 49. Топливо из впускного патрубка 14 непрерывно поступает через отверстия 48 и 49 в камеру 23 для смазывания и охлаждения размещенных внутри камеры движущихся компонентов.

Каждый нагнетательный клапан 51 связан с осевой полостью 61 по соответственному осевому каналу 59, образованному в соответственной головке 53, и по соответственному радиальному каналу 60, образованному в теле 20. Ниже по потоку от перепускного клапана регулятора давления (не показан) полость 61 соединена с камерой низкого давления, связывающейся с выпускным патрубком 64, который соединен также известными способами с отверстием 27 тела 20 посредством канала 65.

В соответствии с изобретением между каждым плоским участком 40 кулачка 39 и соответственной подушкой 43 установлен элемент, сделанный из самосмазывающегося материала типа бронзы, тефлона или аналогичного материала. Более конкретно, упомянутый элемент содержит дискообразный башмак 66, размещенный внутри кольцеообразной полости 67 (фиг.67), образованной на поверхности 68 каждой подушки 43, обращенной к соответственному плоскому участку 40 кулачка 39. Башмак 66 смонтирован посредством тугой посадки внутри полости 67 и имеет такую толщину, чтобы выступать от поверхности 68.

Башмак 66 может преимущественно содержать металлическую опору 69, например, из стали или бронзы, покрытую по меньшей мере одним слоем 70 самосмазывающегося материала, например, известным слоем политетрафлуорена и свинца. Башмак 66 монтируют внутри полости 67 посредством металлической опоры 69 с самосвязывающимся слоем 70, обращенным к плоскому участку 40 кулачка 39. При фактическом использовании соответственная пружина 44 удерживает слой 70, опирающийся на соответственный плоский участок 40.

Подшипники 29, 31, 34 (фиг.1) также могут содержать металлическую внутреннюю опору в наружный слой из самосвязывающегося материала, предпочтительно такого же, как и материал башмаков 66. В этом случае, металлические опоры подшипников 29, 31, 34 поджимаются к двум частям вала 28 и эксцентрической части 35, а самосвязывающиеся слои взаимодействуют с внутренними поверхностями отверстий 25, 27 и 38.

Во время работы насоса 15 каждый башмак 66 эффективно смазывает поверхность плоского участка 40, даже когда давление на упомянутой поверхности и (или) скорость вращения приводного вала 28 таковы, что сдавливают пленку смазывающего топлива, исключая таким образом любую опасность заедания. Точно также подшипники 29, 31, 34 гарантируют эффективное смазывание отверстий 25, 27, 38 при любом давлении и любой рабочей скорости насоса 15.

Следовательно, по сравнению с известным уровнем техники, соответствующий настоящему изобретению насос обеспечивает исключение любой опасности заедания.

Однако ясно, что можно осуществлять изменения описанного и показанного здесь насоса, не выходя при этом на рамки объема настоящего изобретения. Например, насосом может быть насос одноплунжерного или рядного многоплунжерного типа и может содержать смазывающую систему, отличную от описанного типа, например систему масляной ванны или подачи масла под давлением, отдельной от топливной схемы.

Более того, башмак 66 может отличаться от кольцеобразного, башмак 66 и (или) подшипники 29, 31, 34 могут содержать ряд самосмазывающихся слоев, отличных от описанного, башмак 66 можно крепить к соответственному плоскому участку 40 кулачка 39, и наконец, башмак 66 можно крепить к подушке 43 или к плоскому участку 40 любым другим способом, например болтами, сваркой или связывающим веществом.

Насос предназначен для использования в двигателях внутреннего сгорания, для подачи в него топлива. Насос имеет ряд цилиндров, расположенных таким образом, что их соответствующие оси находятся на заданном угловом расстоянии относительно приводного вала, и ряд поршней, каждый из которых скользит внутри соответствующего цилиндра. На внутреннем радиальном конце каждого поршня смонтирована подушка, зацепляющая соответствующий плоский участок кулачка, вращающегося на эксцентрической части приводного вала, для устранения заедания, каждая подушка имеет полость, внутри которой смонтирован башмак, имеющий по меньшей мере один слой самосмазывающегося материала, зацепляющего соответствующий плоский участок кулачка. Упрощается конструкция и повышается надежность насоса. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Радиально-поршневой насос, содержащий ряд цилиндров (21), расположенных так, что их соответствующие оси (22) находятся на заранее заданном угловом расстоянии относительно приводного вала (28), и ряд поршней (42), каждый из которых скользит внутри соответствующего цилиндра (21), где внутренняя выступающая часть каждого поршня (42) посажена в соответствующую подушку (43), при этом вал (28) образует одну деталь с эксцентрической частью (35), выполненной с возможностью вращения внутри кольцеобразного кулачка (39), который содержит ряд плоских участков (40), каждый из которых обращен к соответствующей подушке (43), причем каждую подушку (43) толкает соответствующая пружина (44) по направлению к соответствующему плоскому участку (40), посредством чего при вращении эксцентрической части (35) внутри кольцеобразного кулачка (39) каждая подушка (43) скользит относительно соответствующего плоского участка (40), отличающийся тем, что каждая подушка (43) снабжена кольцеобразной полостью (67), где соответствующий дискообразный башмак (66) выполнен с тугой посадкой, каждый башмак (66) содержит металлическую опору (69), покрытую по меньшей мере одним слоем (70) самосмазывающегося материала, включающего политетрафлуорен и свинец, каждый слой (70) обращен к соответствующему плоскому участку (40) и поддерживается эластично соприкасающимся с ним посредством соответствующей пружины (44) для обеспечения смазки между подушкой (43) и плоским участком (40) при любом рабочем режиме насоса. 2. Насос по п. 1, отличающийся тем, что каждый башмак (66) прикреплен к подушке (43) посредством болтов, сварки или связующего вещества. 3. Насос по п. 1 или 2, отличающийся тем, что он является насосом высокого давления для топлива двигателей внутреннего сгорания, содержащий тело (20), имеющее закрытую камеру (23), вмещающую кольцеобразный кулачок (39) и подушки (43), и в котором топливо подается для смазывания вала (28) и кольцеобразного кулачка (39), при этом и вал (28) и эксцентрическая часть (35) содержат подшипники скольжения (29, 31, 34), в свою очередь, содержащие металлическую опору и по меньшей мере один слой самосмазывающегося материала.