Радиально-поршневой топливный насос Советский патент 1992 года по МПК F02M37/00 

Изобретение относится к системе подачи топлива низкого давления в двигателях внутреннего сгорания и предназначено для использования преимущественно в двигателях внутреннего сгорания - дизелях, топ- ливные. баки которых расположены значительно ниже насосов высокого давления. В первую очередь это относится к зерновым комбайнам, лесовозным машинам и другой подобной самоходной технике.

Известны две разновидности радиаль- но-поршневых насосов с приводом от кулачков, -разделяющиеся принципиально на центронаправленную подачу жидкости и на периферийную. Обе разновидности шире- ко применяются в технике.

Известна конструкция радиально-пор- шневого насоса одноразового действия с однорядным и звездообразным расположением поршней. Насос содержит корпус с одним рядом равномерно расположенных неподвижных цилиндров, з которых перемещаются поршни под действием общего эксцентрика, объединенного с центральным валом. Такая конструкция радиально- поршневого насоса имея периферийное нагнетание жидкости, обладает преимуществом перед другими схемами, гак как у нее неограничена величина активного хода, а значит цикловая подача. Однако указанная конструкция обладает существенными недостатками.

За прототип принят радиально-порш- невой топливный насос, который содержит корпус с двумя рядами насосных секций, равномерно расположенных по окружности, центральный приводной вал с кулачковыми элементами, взаимодействующими с поршнями насосных секций. Такое конструктивное исполнение насоса позволяет со- здавать тилораз.мерный ряд с широким диапазоном производительнотси на базе применения идентичных прецизионных секций ограниченного размера, компактно расположив их относительно друг друга, Имеется также перспектива увеличения числа рядов с высокой степенью использования стандартных решений.

Однако конструктивное исполнение прототипа обладает рядом недостатков, к главному из которых необходимо отнести ограниченную надежность за счет постоянной равномерности подачи вне зависимости от скоростного режима работы. Жесткое, фиксированное положение экс- центриков относительно вала, а значит и друг друга, в сочетании с попарно-диаметральным размещением секций в обоих рядах корпуса насоса исключа.с-i возможность применения какого-либо регулирующего устройства - механического и гидравлического для управления равномерностью подачи. В то же время имеются различные режимы эксплуатации, требующие управления равномерностью подачи для обеспечения более надежной работы. Например, при пусковых оборотах требуется наибольшая неравномерность с целью увеличения степени разрежения во всасывающем канале, а на частотах вращения, близких к номинальному значению, требуется наилучшая равномерность с наименьшей пульсацией давления в нагнетающем канале.

Цель изобретения - повышение надежности путем изменения равномерности подачи.

Сущность изобретения сводится к тому, что в конструкцию топливного насоса, имеющего корпус с двумя рядами насосных секций, равномерно расположенных по окружности, центральный приводной вал с кулачковыми элементами, взаимодействующими с поршнями, вводится ряд изменений.

Насосные секции первого ряда смещены по окружности относительно насосных секций второго ряда ча половину центрального угла между его насосными секциями. Приводной вал в зоне одного из рядов насосных секций имеет участок с винтовой поверхностью. Кулачковый элемент данного ряда насосных секций установлен на участке с винтовой поверхностью с возможностью изменения углового положения относительно приводного вала и снабжен механизмом изменения углового положения с датчиком частоты вращения приводного вала.

По своей сути предлагаемое конструктивное решением насоса прим больших частотах вращения приводного вала обеспечивает наилучшую равномерность подачи, так как об-э кулачка раздвинуты на приводном валу под углом 180°, взаимодействую с соответствующими рядами насосных секций, которые, в свою очередь, смещены между собой на половину цент- РСЫЫ-ЮГО угла между ними.

При таком взаимодействии кулачков и насосных секций подача осуществляется в строгой очередности с временным промежутком, ксторый необходим для поворота приводного вала на половину центрального угла между насосными секциями ряда,

Механизм изменения углового положения кулачков между собой предлагается выполнить в виде центробеж ; v/s муфты, установленной на поиволном Всту.

; Ьименение центробежной мусЬты в ме- хг мп:ме изменения углового положения кулачков позволяет при минимальной частоте вращения устанавливать кулачки между собой в двух плоскостях, которые смещены на половину центрального угла между насосными секциями. Смещение насосных секций одного ряда относительно другого в сочетании с расположением кулачков между собой под одинаковым углом обеспечивает одновременную работу пары насосных секций, а значит требуемую максимальную неравномерность подач с удвоением объема разрежения на линии всасывания, что повышает надежность работы на пусковом режиме.

Механизм изменения углового положения кулачков также может быть выполнен в виде исполнительного гидроцилиндра, охватывающего приводной вал и вращающегося синхронно с ним. Такое выполнение насоса позволяет повысить надежность за счет изменения равномерности подачи, оптимизированной для каждого скоростного режима - при номинальной частоте вращения получать наилучшую равномерность подач, а при минимальных (пусковых) оборотах создавать наибольшую неравномерность подач, обеспечивая удвоение объемов всасывания и увеличение разрежения на наполнительной линии.

На фиг. 1 показана схема двухрядного радиально-поршневого топливного насоса с механизмом изменения углового положения кулачков в виде центробежной муфты; на фиг. 2 - выполнение механизма углового положения кулачков в виде исполнительного гидроцилиндра.

В радиальных выточках корпуса 1 в двух рядах А и Б звездообразно и равномерно расположено по одинаковому числу насосных секций 2, в которых размещены поршни 3. В каждой насосной секции 2 установлен блок нагнетательных и всасывающих клапанов 4, который закрыт колпаком 5. Между седлом 6 и поршнем 3 блока клапанов 4 установлена возвратная пружина 7. В осевой расточке корпуса 1 установлен центральный приводной вал 8, который выполнен за одно целое с кулачковыми элементом в виде эксцентрика 9, взаимодействующим с рядом А насосных секций. На валу 8 в плоскости насосных секций ряда Б имеется наружный участок В с винтовой поверхностью Г, на которую надет подвижный эксцентрик 11 со ступицей 12. Последняя имеет внутренний участок с винтовой поверхностью. Пружиной 13 подвижный кулачковый элемент в виде эксцентрика 11 прижат к опорной поверхности неподвижного эксцентрика 9.

На валу 8 неподвижно установлен механизм изменения углового положения в виде центробежной муфты со ступицей 14 и чувствительным элементом 15 в виде грузов,

которые взаимодействуют, вращаясь в ступице 12, на подвижный эксцентрик 11.

Радиально-поршневой насос работает следующим образом.

При вращении в корпусе 1 вала 8 оба его

эксцентрика 9 и 11 последовательно заставляют перемещаться поршни 3 в насосных секциях 2, расположенных в обоих рядах А и Б. При этом происходит подача топлива через блок 4 всасывающих и нагнетательных клапанов в седле 6 под колпачком 5. Если установленная частота вращения приводного вала 8 меньше минимальных оборотов холостого хода, то силы центробежных грузов 15 недостаточно для сжатия пружины

13. При этом ступицы 12 с подвижным эксцентриком 11 будут прижиматься к опорной поверхности неподвижного эксцентрика 9. В этих условиях эксцентрик 11 развернут относительно эксцентрика 9 на половину

центрального угла между его насосными секциями. Соответственно всасывание и нагнетание в седле 6 через блок клапанов 4 с пружиной 7 топлива будет происходить одновременно у пары насосных секций, каждая из которых находится в разных рядах А и Б. При частоте вращения приводного вала 8 выше минимальных оборотов холостого хода усилие центробежных грузов преодолевает сопротивление пружины 13, разворачивая эксцентрик 11 в плоскость эскцентрика 9. В этих условиях обеспечивается равномерная и попеременно-последовательная работа насосных секций из каждого ряда.

При выполнении механизма изменения углового положения эксцентриков 9 и 11 между собой на центральном валу 8 в виде исполнительного гидроцилиндра 15 (фиг. 2), охватывающего вал 8 за счет двух уплотнений 16 и 17, образуется гидравлическая полость Г. Гидравлическая полость Г по радиалным каналам а и б через осевой канал в в валу 8 и соответствующие каналы г и д в корпусе 1 соединена с блоком клапанов 4 в

каждом ряду насосных секций А и Б.

Принцип работы такого устройства заключаются в том, что увеличение частоты нагнетания топлива приводит к првпорцио- нальному возрастанию величины давления, используемого для изменения положения исполнительного гидроцилиндра.

Гидравлический механизм изменения углового положения кулачкового элемента работает следующим образом (фиг. 2).

С увеличением числа оборотов приводного вала 8 пропорционально возрастает давление жидкости, нагнетаемой поршнями 3 через блок клапанов 4 в седле 6 под колпаком 5, которое через каналы г, д. и в корпуса 1 передается по каналам а. б и в приводного вала 8 в гидравлическую полость Г. С повышением давления в полости Г наступает момент, когда сила, действующая на гидроцилиндр 15, превышает сопротивление пружины 13. При этом гидроцилиндр 15 с эксцентриком 11 и ступицей 12 начинают перемещаться вдоль оси вала 8 в сторону пружины 13. Наличие участка В на валу 8 с винтовой поверхностью. взаимодейсгрующе о со ступицей 12, обеспечивает одновременно разворот эксентри- ка 11 на заданный угол.

.Эффективность использования предлагаемого радиольио-поршневого топливного насоса обеспечивается надежной работой п р и р а з л и ч н ы х з к с п г у т а ц и о к и ы х ре ж и м Ё х

Особенно важно обеспечивать эффективность пускового режима с максимальной величиной разрежения в линии всасывания. не менее зажно обеспечивать ргвномер.гуко подачу топлива в линии нагнетания при рабочих частотах вращения. Возможна экономия топлива за счет сокращения времени пуска и снижения степени обогащения единичной подачи.

Формула изобретения

1.Радиально-поршневой топливный насос системы низкого давления для двигателя внутреннего сгорания, содержащий

корпус с двумя рядами насосных секций, равномерно расположенных по окружности, центральный приводной вал с кулачковыми элементами, взаимодействующими с поршнями насосных секций, отличающ и и с я тем, что, с цыелью повышения надежности путем изменения равномерности подачи, насосные секции первого ряда смещены по окружности относительно насосных секций второго ряда на половину

центрального угла между его насосными секциями, приводной вал в зоне одного из рядов насосных секций имеет участок с винтовой поверхностью, кулачковый элемент данного ряда насосных секций установлен

на участке с винтовой поверхностью с возможностью изменения углового положения относительно приводного вала и снабжен механизмом изменения углового положения с датчиком частоты вращения приводнога вала.

2.Насос по п. 1,отличающийся тем, что механизм изменения углового положения выпочнен в виде центробежной муфты, установленной на приводном валу.

3. Насос поп. 1,отличающийся

бм, что механизм изменения углового положения выполнен в виде исполнительного гидроцилиндра, охватывающего приводной вал.

Использование: системы подачи топлива низкого давления в двигателях внутренf 5 2 У него сгорания. Сущность изобретения: топливный насос содержит корпус 1, в котором двумя рядами А и Б расположено одинаковое число секций 2 с поршнями 3. Секции 2 с поршнями 3 и блоком клапанов 4 приводятся в работу валом 8 с неподвижным эксцентриком 9 и с винтовой поверхностью В, на которой установлен подвижный эксцентрик 11 со ступицей 12, имеющей внутреннюю винтовую поверхность. Пружиной 13 эксцентрик 11 поджимается к опорной поверхности эксцентрика 9. На валу 8 установ- лен механизм изменения углового положения подвижного эксцентрика 11 в виде ступицы 14 с чувствительным элементом 15. Чувствительный элемент 15 может быть выполнен в виде поршня, охватывающего вал 8 с образованием гидравлической полости Г, которая каналами а, б, в, г, д соединена с секциями 2, 2 з.п. ф-лы, 2 ил. кэ УЛ V Ч Фиг. 7