Электрический топливный насос Советский патент 1990 года по МПК F04B17/03 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к топливным насосам, и может быть использовано в топливных насосах для систем впрыска топлива в двигатель внутреннего сгорания.

Целью изобретения язляется повьшение эксплуатационных качеств насоса путем повышения уравновешенности его

вращающихся частей и повышения полезного действия.

На фиг. I изображен насос, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1;.на фиг. 3 - часть фиг. 1, увеличенный масштаб; на фиг, 4 - концевая часть насоса, разрез, варианту

нз фиг. 5 - то же, вид справа; на фиг. 6 - разрез В-Б на фиг. 4.

Электрический топливный насос содержит корпус 1, в котором размещены электродвигатель 2 и собственно насос 3, приводимый в действие указанным электродвигателем 2. Электродвигатель 2 содержит статор 4 с корпусом 5, ротор 6, установленный на вращающемся валу 7 и имеющий обмотку 8.

Насос еще содержит две крышки 9 и 10 для закрытия торцов корпуса 1 со стороны всасывания и нагнетания соответственно. Крышки 9 и 10 связаны с корпусом 5 статора 4 с образованием внутренней топливной камеры 11 при помощи корпуса 1, Собственно насос 3 установлен в корпусе 5 и в основном состоит из ротора 12 насоса, размещенного в полости 13 насоса, образованной даском 14. кольцевой проставкой 15 и внутренней плоской поверхностью 16 крышки 9, скрепленными вместе при помощи группы винтов 17. Внутренняя поверхность 16 крышки 9 параллельна соответствующей поверхности 18 диска 14 и вместе они перпендикулярны продольной оси насоса. Между упомянутыми поверхностями 16 и 18 расположен ротор 12 насоса, имеющий кольцевую форму с несколькими радиальными углублениями 19, в каждом из которйх установлен соответствующий ролик 20. Ролики 20 могут .взаимодействовать с внутренней поверхностью 2Гпроставки 15. Форму и расположение углублений 19 роликов 20 и поверхности 21 выбирают таким образом, чтобы образовать между ротором 12 насоса и проставкой 15 полост имеющую форму, подходящую для, обеспечения известным образом (во время вращения ротора насоса) всасывания топлива через прорезь 22, выполненну в крьшке 9, и подачи его через отверстие 23 в диске 14. Один конец 24 вращающегося вала 7 опирается на .сферическую поверхность 25 в крышке 10 через соответствующую поверхность во вкладьпие 26. Часть сферической поверхности 25 образована в самой крмшке 10, а другая образована при помощи кольца 27, прр1крепленного к крышке. В варианте выполнения конец 24 вращающегося вапа 7 может быть сопряжен с крьпикой 10 через небольшую втулку 28, соединен1гую с крышкой 10

при помощи нескольких спиц 29 и имеюую внутреннюю опорную призматическую поверхность, образованную несколькими лоскими поверхностями 30.

Другой конец 31 вращающегося вапа 7, ближний к крышке 9, имеет сферический торцовый участок 32 и опирается на последнюю через узел сопряжения, который состоит из пальца 33, один конец которого жестко закреплен в соответствующем отверстии в крышке 9, а ругой конец выступает в осевом напавлении от внутренней поверхности 16, выполнен в виде втулки 34, имеющей внутренюю осевую полость 35 с коническим торцовым участком 36 для сопряения со сферическим торцовым участком 32 вращающегося вапа 7, и наружную поверхность 37 для сопряжения по скользящей посадке с промежуточной , втулкой 38.

Для приведения ротора насоса 12 во вращение последний связан с ротором 6 электродвигателя 2, Связь эта выполнена в виде промежуточной втулки 38, которая, с одной стороны, жестко связана с ротором 12 насоса, с другой стороны, имеет торцовые зубья 39, способные входить в соответствуюшде впадины, выполненные в роторе 6 электродвигателя.

Осевая длина промежуточной втулки 38 выбрана такой, что выполненные на ней торцовые зубья 39 расположены преимущественно в плоскости, перпендикулярной оси насоса и находящейся от обмотки 8 ротора электродвигателя на, расстоянии, меньшем, чем расстояние от обмотки ротора до плоскости, в которой расположена коническая торцовая поверхность 36 осевой полости 35 выступающего конца пальца 33.

Внутренняя осевая полость 35, в которой расположен конец 31 вала 7, сообщается, с одной стороны, со стороной всасывания насоса через осевое отверстие 40 в пальце, проходящее через крышку 9 и управляемое отсечным элементом 41, удерживаемым обычно в закрытом положении при помощи пружины 42. С другой стороны, осевая полость 35 сообщается с топливной камерой 1 1 через осевой 43 и радиальный 44 кан;1лы, выполненные в конце 31 вапа 7, Таким образом, отсечной элемент 41 и связанные с ним детали образуют редукционный клапан для топлии;), содержитеГося в камере II,

Перпендикулярные к оси насоса средние шюскости 1% и . статора 4 обмотки 8 ротора электродвигателя оответственно разнесены одна от другой для образования осевой электромагнитной силы на обмотку 8 в сторону прижатия сферического торцового. . участка 32 конца 3 вала 7 и конической торцовой внутренней поверхностью 36 осевой полости 35.

Электродвигатель 2 содержит коллектор 44, тоже установленный на вращающемся валу 7 и находящийся в контакте с,щетками (на чертежах не показань), к которым подводят ток через выводы 45, закрепленные в отверстиях в крышке 10.

Насос также содержит установленный в нагнетательном канале 46 обратный клапан 47, имеющий перекрывающий элемент 48, прижатый к соответствующему седлу в нагнетательном канале при помощи винтовой пружины 49.-Канал 46 выполнен в ниппеле 50, выступающем в осевом направлении наружу от крьшки 10, причем часть канала может быть выполнена в двух втулках 51..

Корпус 1 опирается на наружную поверхность корпуса статора 4, концы которого опираются на торцовые крышки 9 и 10. Корпус 1 имеет передний заппечик 52, в который упирается крышка 9, а задняя кромка 53 корпуса путем пластической деформации загнута на крышку 10, причем между крьш ка1«1 и корпусом установлены уплотнительные кольца 54.

Насос работает следующим образом.

При вращении обмотки 8 ротора 6 электродвигателя 2 через промежуточную втулку 38 вращение передается ротору 12 насоса, в результате чего топливо всасывается через прорезь 22 и подается под давлением в топливную камеру 11, откуда оно поступает к потребителю по нагнетательному каналу 46. Топливо под давлением в камере 11 заполняет также отверстие 40, осевой и радиальный каналы 43, выполненные в пальце 33 и в конце 31 вала 7, поэтому всякий раз, когда давление топлива превышает заданное значение, зависящее от предварительной нагрузки на пружину 42, -отсечной- элемент 41 отходит от своего седла, обеспечивая перетечку топлива обратно на сторону всасывания насоса.

В периоды, бездействия насоса трубопровод, расположенный по ходу потока после ниппеля 50, не опорожняется благодаря наличию обратного клапана j 47, который при отсутствии давления закрывает нагнетательный канал 46. Сферический торцовый участок 32 поверхности вала 7 постоянно удерживается в контакте с соответствующей .конической торцовой поверхностью 36 как при отключенном питании электродвигателя 2, так и во время его вращения, так как сила, с которой статор 4 воздействует на обмотку 8 ротора 6,

5 стремится переместить ее в сторону всасывания. Это обеспечено тем, что упомянутые средние плоскости Р. и Р, не совмеш.ены друг с другом, а разне0чены с обеспечением.между ними промежутка заданной величикл. Благодаря этому обеспечено строго определенное осевое положение вращающегося вала 7 и, следовательно, закрепленной на

5 нем обмотки 8 относительно других частей насоса и, в частности, относительно ротора йасоса 12. Кроме того, это состояние сцепления между упомянуты- ми вьш1е участками 32 и 36 сохраняется при любом износе поверхностей, что

0 позволяет избежать появления нежелательного осевого люфта.

Сопряжение между сферическим участком 32 и ко1шческим участком 36 дает опору смешанного типа, способную нес5ти как радиальные, так и осевые нагрузки и, следовательно, блс годаря этому сопряжению могут быть восприняты не только радиальные нагрузки, действующие на конец 31 вала 7, но и

0 осевые нагрузки, создавае 1е упомянутой электромагнитной силой. Это сопряжеки.е представляет собой опору кад5 является тем, что нужно для восприятия как радиальных, так и осевых нагрузок, даже если ось вала 7 образует небольшой угол относительно продольной оси насоса и, в частности, относительно промежуточной втулки 38. Следовательно

50 могут быть компенсированы небольшие

4 погрешности сборки и обработки, кроме того различные детали насоса, в частности крышка 9, могут быть изготовлены с более шиpoки м допусками. Даже

55 если вращающийся вал 7 установлен так что его ось образует небольшой угол с продольной осью насоса, все равно он будет работать правильно. 159 При этом выполнение опоры первого конца 24 вращающегося вала 7 в виде вкпар зша 26 со сферической наружной поверхностью, сопряженной с соответствующей сферической поверхностью 25 в крышке 10, позволяет получить совершенно уравновешенное положение вала 7j при котором оба его конца имеют возможность поворачиваться и, следов ат ел ьно могут быть компенсированы существенные погрешности сборки или могут быть использованы широкие допуски на изготовление. В варианте, показанном на фнг. 1, конец 24 вала 7 имеет возможность как поворачиваться относительно крышки 10, поскольку вкладыш 26 может поворачиваться в гнезде, выполненном дпя него в крьшке 10, так перемещаться в осевом нап равлении относительно нее. Кроме того, такое выполнение ротора 12 насоса позволяет повысить КПД собственного насоса, так как обеспечивается более точная параллельность между пружными поверхностя fli ротора 2 насоса и сопряженными с змм внутренними поверхностями крыш ки 9 и диска 14. При этом ось ротора 12 насоса совмещена с осями крышки 9 и диска, так как ротор центрирован на втулке 34, котораг. в свою очередь точно соосна с крышкой 9 благодаря закреплению ее посредством пальца 33 который может быть установлен на крышке 9 строго перпендикулярно к ее внутренней поверхности и точно соосно с ней. Следовательно, потери от просачивания топлива между сопряженнь ми поверхностями ротора 12, крышки 9 и диска 14 крайне незначительны. Вьшолнение ; обмотки 8 ротора 12 совместно с вращающимся валом 7 позволяет осуществлять более точную бала}1сировку их непосредственно на балансировочном станке. Таким образом, такое выполнение насоса позволяет повысить его эксплу атационные качества. Формула изобретения 1, Электрический топливный насос, содержащий корпус, в котором размещен статор электродвигателя, ротор электродвигателя с обмоткой, установленный на вращающемся валу, ротор насоса и две крышки, установленные со стороны всасывания и нагнетания на торцах корпуса с образованием между ними в корпусе топливной камеры и скрепленные со статором при помощи корпуса, причем ротор электродвигателя установлен в корпусе с опорой одного конца вращающегося вала на опорную поверхность в первой крьшке.. через вкладыш, который имеет наружную сферическую поверхность, сопряженную с соответствующим сферическим участком в крышке, и с опорой другого конца вращающегося вала на вторую крышку через узел сопряжения, при этом к второй крьшке прикреплены . кольцевая проставка и плита, образующие полость ротора насоса, связанного с ротором электродвигателя с возможност ю перемещения топлива в камере в осевом направлении и установленного на наружной цилиндрической поверхности выступающего конца пальца, закрепленного во второй крышк-е | соосно с вращающимся валом электро-, двигателя, отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационных качеств, узел сопряжения другого конца вращающегося вала электродвигателя с второй крышкой выполнен в виде осевой полости с конической в гутренней поверхностью в выступающем конце пальца и сферической наружной поверхности на другом конце вращающегося вала, расположенной внутри осевой полости сопряженной с ее конической поверхностью, 2. Насос по п. 1, отличающий с я тем, что осевая лолость пальца сообщена с одной стороны с топливной камерой через осевой и радиальный каналы в другом ко1-ш,е вращающегося вапа, а с другой стороны - со стороной всасывания насоса через проходной канал во второй крышке, в котором установлен подпружиненный перепускной клапан. 3, Насос по пп. 1-2, о тли ч а ю щ и и с я тем, что связь ротора наcoca с ротором электродвигателя выполнена в виде промежуточной втулки с торцовыми зубьями и зубьев на торце ротора электродвигателя, сопряженных с торцовыми зубьями промежуточной втулкиJ которая установлена соосно с ротором насоса, жестко связана с 1ИМ, выступает на него в осевом направлении и имеет внутреннюю поверхность, опирающуюся на наружную поверх9159711

ность выступающего конца пальца, закрепленного во второй крышке.

4. Насос по п. 3, отличающ и и с я тем, что промежуточная втулка посажена в отверстие в роторе насо- 5 са и ее длина выбрана такой, что выполненные на ней торцовые зубья расположены преимущертвенно в плоскости,

перпендикулярной к оси насосан находя- . 1Дейся от обмотки ротора электродвигателя на расстоянии меньшем, чем расстояние от обмотки ротора до штоскости, в которой расположена коническая поверхность осевой полости выступающеJ

20

19

19

510

го конца пальца, закрепленного во второй крышке,

I

5. Насос по пп. 1-4,отличаю щ и и с я тем, что средняя плоЬ кость, статора, перпендикулярная к оси насоса, и средняя плоскость 1бмотки ротора разнесены одна от другей для образования осевой электромагнитной силы на обмотку ротора в сторону прижатия сферического участка поверхности другого конца вращающегося вала к конической внутренней поверхности осевой полости.

17

17 J 7 J //Т W « f/ /.../././.,./../, ../J / J.I.. .-. . / у y444V4N 44XV XN.Y4X k4Ky Nj4444 t4Mv4X O 4.vVV4v4N 4 X 4 NFSS - - r 2E2 2332ESS2«2 223S 222SS222z322z2zz2z22: рж-t,f / Eai№ r i 7 iri nivii),ii&a ,

/2

16 8

S

%г.1

31 ЗГ

10

Фиг. 5

Изобретение относится к машиностроению, может быть использовано в топливных насосах с электрическим приводом для систем впрыска топлива в двигатель внутреннего сгорания и позволяет повысить эксплуатационные качества насоса. В насосе концы вращающегося вала электродвигателя опираются на торцовые крышки корпуса со стороны всасывания и нагнетания. При этом один конец вала опирается на крышку через вкладыш со сферической наружной поверхностью, сопряженной с соответствующей поверхностью в крышке, а другой конец вала имеет сферический торцовый участок, сопряженный с конической внутренней поверхностью втулки , выполненной на выступающем конце пальца, который жестко установлен в крышке со стороны всасывания. На наружной поверхности втулки по скользящей посадке установлена промежуточная втулка, которая с одной стороны жестко соединена с ротором насоса, а с другой имеет торцовые зубья, сопряженные с соответствующими зубьями, выполненными на роторе электродвигателя. Ротор собственно насоса расположен в полости, образованной внутренними поверхностями крышки, диска и проставки, скрепленными винтами. Такое выполнение собственно насоса, опор для вращающегося вала электродвигателя, а также узла соединения между ними позволяет уменьшить технологические зазоры между составными элементами собственно насоса, снизить требования к точности установки электродвигателя, т.е. повышается эксплуатационная надежность насоса в целом. 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

29

28