СЕКЦИЯ ТОПЛИВНОГО НАСОСА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ
HIGH-PRESSURE FUEL PUMP SECTION

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к топливным насосам высокого давления, и может быть использован, например, в двигателестроении.
Наиболее близким аналогом по конструкции и достигаемому техническому результату является выбранный в качестве прототипа топливный насос по авторскому свидетельству на изобретение СССР SU 1240946, опубл. 30.06.1986. Топливный насос содержит корпус, расположенные в корпусе втулку, плунжер, кулачковый механизм для осуществления возвратно-поступательного перемещения плунжера, подпружиненный нагнетательный клапан, впускной подпружиненный клапан с запорным элементом, размешенным в осевом отверстии плунжера, отсечной подпружиненный клапан и упор. Запорный элемент впускного клапана выполнен с осевым каналом, сообщающим полость низкого давления с полостью нагнетания, а запорный элемент отсечного клапана размещен в указанном осевом канале с возможностью его перекрытия. Такая конструкция имеет недостаточную надежность работы, так как в процессе работы возможно заклинивание подвижного упора в направляющей втулке вследствие того, что длина центрирующего пояска упора существенно меньше диаметра и не предусмотрено дополнительных элементов для обеспечения центрирования и исключения заклинивание упора во втулке.
Технической проблемой является повышение надежности и работоспособности впускного клапана, обеспечение центрирования и исключение заклинивания упора во втулке.
Техническим результатом изобретения является повышение надежности и работоспособности впускного клапана и сопряженных с ним деталей топливного насоса.
Технический результат достигается тем, что секция топливного насоса высокого давления (ТНВД), содержащая размещенный в корпусе ТНВД корпус секции ТНВД с ее приводом, установленные в корпусе секции ТНВД и кинематически связанные с ним плунжерной парой, комплектами впускного и нагнетательного клапанов, каждый комплект впускного и нагнетательного клапана включает упор, пружину и седло соответственно впускного и нагнетательного клапанов, причем седло впускного клапана выполнено плоским, впускной клапан выполнен в виде плоской шайбы с центрирующим пояском, выполненным в виде кольцевой проточки, упор впускного клапана выполнен в виде цилиндрического стакана с перепускным каналом, на внутренней торцевой поверхности которого выполнена цилиндрическая выточка, соосная внешней и внутренней цилиндрическим поверхностям упора, пружина впускного клапана с натягом установлена первым концом в цилиндрической выточке упора впускного клапана, а вторым концом - на кольцевой проточке впускного клапана.
В частом случае выполнения изобретения в секции топливного насоса высокого давления наружный диаметр пружины впускного клапана больше диаметра впускного клапана, а диаметр внутренней цилиндрической поверхности упора впускного клапана больше диаметра пружины в полностью сжатом состоянии и цилиндрической проточки в упоре.
Заявляемые технические результаты достигаются тем, что секция топливного насоса высокого давления (ТНВД) содержит размещенный в корпусе ТНВД корпус секции ТНВД с ее приводом, установленные в корпусе секции ТНВД и кинематически связанные с ним плунжерную парой, комплекты впускного и нагнетательного клапанов, каждый комплект впускного и нагнетательного клапана включает упор, пружину и седло соответственно впускного и нагнетательного клапанов, причем седло впускного клапана выполнено плоским, впускной клапан выполнен в виде плоской шайбы с центрирующим пояском, выполненным в виде кольцевой проточки, упор впускного клапана выполнен в виде цилиндрического стакана с перепускным каналом, на внутренней торцевой поверхности которого выполнена цилиндрическая проточка, соосная внешней и внутренней цилиндрическим поверхностям упора, пружина впускного клапана с натягом установлена первым концом в цилиндрической проточке упора впускного клапана, а вторым концом установлена на кольцевой проточке впускного клапана. Такая конструкция позволяет за счет установки с натягом концов пружины надежно закрепить пружину и не допустить ее расцентровку и, в результате, не допускает чрезмерного смещения впускного клапана и его пружины и их заклинивания, т.е. повышает надежность устройства. Концы пружины, включают крайние витки пружины. Наружный диаметр пружины впускного клапана больше диаметра впускного клапана, в результате пружина не позволяет острым кромкам впускного клапана зацепиться за микронеровности внутренней цилиндрической поверхности упора при любой степени сжатия пружины впускного клапана и, таким образом, исключает заклинивание впускного клапана и повышает надежность работы устройства.
Повышение долговечности достигается за счет поверхностного контакта сопряженных плоских поверхностей впускного клапана и его седла, а также сопряженных с ним других деталей топливного насоса при наиболее простых их форм в виде двух плоских поверхностей и цилиндрических внешних поверхностей впускного клапана, его пружины и внутренней цилиндрической поверхности упора, так как при работе по всей рабочей площади плоской поверхности, большей площади непосредственного контакта впускного клапана и сопряженных с ним деталей топливного насоса, таких как плоское седло впускного клапана, так как впускной клапан за счет указанных в п. 2 технологических зазоров и при свободном центрировании пружиной может смещаться от своего среднего положения и при резком увеличении давления топлива при начале впрыска впускной клапан всегда садится на седло в немного разных местах, контактируя по большой площади плоской поверхности, что уменьшает возможность появления в зоне контакта места ярко выраженного износа и появления резкого уступа, который может привести к нарушению плотного прилегания впускного клапана к седлу.
Установка пружины с натягом предотвращает спорадическое нарушение ее контакта соответственно с цилиндрической выточкой в упоре и с кольцевой проточкой центрирующего пояска впускного клапана.
Размеры комплекта впускного клапана меньше любого другого комплекта клапана ТНВД, так как клапан, выполненный в виде плоской шайбы, и пружина, умещающаяся в полностью сжатом и расправленном состоянии внутри упора 11, имеют минимальные размеры, сопоставимые с размером упора 11.
Упрощение производства достигается путем выполнения сопряженных поверхностей впускного клапана и сопряженных с ним деталей топливного насоса наиболее простой формы виде двух сопряженных плоских или цилиндрических поверхностей с необходимым технологическим зазором, что позволяет устранить этап взаимной обработки сопрягаемых деталей и достичь взаимозаменяемости при изготовлении.
Упрощение эксплуатации и ремонта заключается в простоте изготовления новых и ремонте деталей, бывших в употреблении, так как они имеют простые для изготовления и восстановления формы поверхностей, такие как плоскости и цилиндры. Кроме этого установка концов пружины с натягом первым концом в цилиндрической выточке упора впускного клапана, а вторым концом - на кольцевой проточке впускного клапана позволяет упростить сборку, так как установку с натягом винтовой цилиндрической пружины можно осуществлять без специальных приспособлений только путем винтового поворота с трением и соответственной ее деформации с изменением диаметра в нужную сторону, например, в цилиндрическую выточку в упоре вывинчивающий поворот должен осуществляться против направления винтовой навивки пружин, что приведет к ее скручиванию и уменьшению внешнего диаметра, обеспечивающего ее свободную установку в выточке и обратный поворот за счет ее упругости обеспечивает расчетный преднатяг, а навинчивающий поворот пружины по направлению навивки при установке на кольцевую проточку соответственно увеличит внутренний диаметр пружины, что и обеспечит свободную ее установку на кольцевую проточку, а поворот в обратную сторону также за счет ее упругости обеспечивает восстановление формы и расчетный преднатяг.
На фиг. 1 изображена секция топливного насоса высокого давления в разрезе, на фиг. 2 изображен узел впускного клапана, на фиг. 3 изображен узел впускного клапана в увеличенном масштабе.
Секция топливного насоса высокого давления установлена в корпусе 1 ТНВД, с приводом от кулачкового вала 2, через толкатель 3, нижнюю тарелку 4 пружины 5, пружину 5 толкателя 3, плунжер 6, и состоит также из втулки 7 плунжера 6, седла 8 впускного клапана 9, впускного клапана 9, пружины впускного клапана 9, упора 11 впускного клапана 9, седла 12 нагнетательного клапана 13, нагнетательного клапана 13, пружины 14 нагнетательного клапана 13, упора 15 нагнетательного клапана 13, штуцера 16, корпуса 17 секции ТНВД, нажимного фланца 18, гайки 19. Плунжер 6 и втулка плунжера 7 составляют плунжерную пару.
Впускной клапан 9 выполнен в виде плоской шайбы с центрирующим пояском 20, выполненным в виде кольцевой проточки для первого конца пружины 10 впускного клапана 9. Пружина 10 впускного клапана 9 вторым своим концом установлена в цилиндрической выточке 21 в упоре 11 впускного клапана 9. Упор 11 впускного клапана 9 выполнен в виде стакана. Внутренняя поверхность упора 11 впускного клапана 9 имеет выточку 21 для установки второго конца пружины 10 впускного клапана 9. Внутренняя 22 и наружная 23 поверхности вращения упора выполнены соосными выточке 21 для обеспечения центрирования пружины 10 и впускного клапана 9 относительно седла 8 впускного клапана 9. Пружина 10 впускного клапана 9 своим первым концом установлена в цилиндрической выточке 21 упора 11 впускного клапана 9, а противоположным вторым концом установлена на кольцевой выточке центрирующего пояска 20 впускного клапана 9.
Наружный диаметр пружины 10 впускного клапана 9 больше диаметра впускного клапана 9, а диаметр внутренней цилиндрической поверхности 22 упора 11 впускного клапана 9 больше диаметра пружины 10 в полностью сжатом состоянии и цилиндрической выточки 21 в упоре 11 впускного клапана 9.
Работа секции топливного насоса высокого давления осуществляется следующим образом.
При подаче топлива при повышенном давлении плунжер 6 движется вниз. При этом топливо, поступает из канала 24 топливного насоса через каналы 25 в корпусе 17 секции топливного насоса и через отверстие 26 в седле 8 к впускному клапану 9, оказывает силовое воздействие на впускной клапан 9 и открывает его. Происходит заполнение надплунжерного пространства топливом. Цилиндрическая выточка 21 удерживает первый конец пружины 10 впускного клапана 9 и, вследствие наличия гарантированного зазора даже в полностью сжатом состоянии между пружиной 10 и внутренней цилиндрической поверхностью 22, свободно в ней движется, а увеличенный диаметр внешней поверхности пружины 10 в сравнении с диаметром впускного клапана 9 предотвращает зацепление острой кромкой впускного клапана 9 указанной цилиндрической поверхности 22 и заклинивание в ней впускного клапана 9. При движении плунжера вверх он сжимает топливо в надплунжерном пространстве. При этом в надплунжерном пространстве повышается давление, оно становится больше, чем над впускным клапаном 9. Впускной клапан 9 закрывается, при этом обеспечивается необходимое центрирование второго конца пружины и с ним за счет центрирующего пояска 20, выполненного в виде кольцевой проточки на впускном клапане 9, и соответственно впускного клапана 9, гарантирующее перекрытие отверстия 26 в седле 8 впускным клапаном 9, что позволяет герметично закрыть отверстие 26 в седле 8 впускного клапана 9. Через каналы 27 и 28 в упоре 11 впускного клапана 9 и седле 8 впускного клапана 9 в результате сжатия плунжером топливо открывает нагнетательный клапан 13 и через него поступает в линию высокого давления.
Такая конструкция секции топливного насоса высокого давления обеспечивает надежную работу и технологичность изготовления и ремонта рабочих деталей секции ТНВД.
Заявляемое изобретение может быть изготовлено имеющимися обычными техническими средствами на имеющемся оборудовании.