СТРУЙНЫЙ НАСОС ДЛЯ ПОДАЧИ ТОПЛИВА
FUEL SUPPLY JET PUMP

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к эжекторному струйному насосу для подачи топлива, например для транспортного средства.
Предпосылки создания изобретения
Многие автомобили, такие, например, как легковые автомобили, автобусы и грузовые автомобили, оснащены модулем подачи топлива, имеющим топливный бак с запасом в нем топлива для транспортного средства. В топливном баке находится резервуар, который используется для подачи топлива даже в том случае, когда топливный бак почти пуст или когда топливо под действием возникающих при движении транспортного средства центробежных сил более не распределено равномерно в топливном баке. В таком резервуаре может находиться топливный насос, который приводится в действие, например, электродвигателем и которым топливо подается к двигателю транспортного средства и к струйному насосу. Струйный насос служит при этом для подачи топлива из топливного бака в резервуар, в котором благодаря этому постоянно находится достаточное количество топлива. В соответствии с этим модуль подачи топлива имеет резервуар, принудительно заполняемый топливом, которое подается струйным насосом.
Струйный насос представляет собой насос, у которого его насосное действие создается струей топлива, которая формируется небольшим выходным отверстием сопла струйного насоса и которая всасывает из топливного бака находящееся в нем топливо, ускоряет его и подает его в резервуар. Выходное отверстие сопла может при этом иметь диаметр 0,6 мм и обычно защищено фильтром предварительной очистки, который исключает возможность попадания присутствующих в топливе твердых частиц в выходное отверстие сопла и закупоривания этого его выходного отверстия. Такой фильтр предварительной очистки может быть предусмотрен, например, в виде дополнительной детали в подводящем топливопроводе, ведущем к струйному насосу.
С целью снизить забор топлива в качестве рабочей (или движущей) среды струйным насосом, что позволяет снизить потребление им энергии, можно уменьшить выходное отверстие сопла. Для этого, например, можно уменьшить диаметр выходного отверстия сопла. Обычно струйный насос изготавливают из пластмассы, например, литьем под давлением, прежде всего в виде части стенки резервуара. Однако подобный подход может при уменьшении выходного отверстия сопла привести к возникновению целого ряда проблем, поскольку формование сопла с малым выходным отверстием в крупной литьевой форме может оказаться сложным или чреватым браком. Так, например, в подобном случае при извлечении сформованного струйного насоса из формы сопло может сломаться в зоне своего выходного отверстия.
Широко применяемые в настоящее время сопла с выходным отверстием диаметром примерно 0,6 мм можно получать, используя специальный элемент формы, которым, однако, обусловлена необходимость предусматривать дополнительное отверстие в корпусе струйного насоса. Такое дополнительное отверстие требуется затем закупоривать еще одной деталью, такой, например, как шарик или аналогичный элемент.
Краткое изложение сущности изобретения
В основу настоящего изобретения была положена задача предложить энергосберегающий, а также простой и недорогой в изготовлении струйный насос.
Указанная задача решается с помощью объекта, заявленного в независимом пункте формулы изобретения. Различные варианты осуществления изобретения представлены в зависимых пунктах формулы изобретения и в последующем описании.
Объектом изобретения является в соответствии с этим струйный насос для подачи топлива, например, для транспортного средства. Транспортное средство может при этом представлять собой легковой автомобиль, грузовой автомобиль или автобус. В этом отношении прежде всего имеются в виду транспортные средства всех возможных типов, известные в автомобилестроении. Вместе с тем предлагаемый в изобретении струйный насос с равным успехом может использоваться и на мотоцикле. Под топливом может подразумеваться прежде всего бензин или дизельное топливо. Однако сказанное не исключает возможности использования предлагаемого в изобретении струйного насоса и для подачи топлива других видов, таких, например, как топливно-масляная смесь (для двухтактных двигателей внутреннего сгорания). В целом же предлагаемый в изобретении струйный насос может использоваться также в областях, отличных от автомобильной промышленности, например в горнодобывающей промышленности, медицинской технике, пищевой промышленности, нефтехимии, химической промышленности, тепловентиляционной технике и других областях.
В одном из вариантов осуществления изобретения струйный насос имеет корпус и расположенное в нем сопло. В корпусе струйного насоса могут при этом располагаться оба его подвода, по первому из которых в струйный насос подается топливо под давлением, а второй подвод служит для подачи в струйный насос топлива, которое должно подаваться струйным насосом. В процессе работы струйного насоса топливо из первого подвода нагнетается при этом под давлением через сопло с образованием в результате на его выходе топливной струи, которая увлекает и таким путем перемещает топливо из второго подвода, вследствие чего создается насосное действие струйного насоса.
Первый подвод для подачи находящегося под давлением топлива в посадочную полость может, если смотреть в направлении осевой протяженности сопла, соответственно посадочной полости, входить в нее сбоку рядом с соплом.
В одном из вариантов осуществления изобретения струйный насос имеет далее фильтр предварительной очистки для фильтрации топлива, расположенный по ходу потока перед соплом. Такой фильтр предварительной очистки служит при этом для отфильтровывания твердых частиц из топлива, которые могут закупорить сопло.
В одном из вариантов осуществления изобретения сопло имеет кольцевую стенку и завершающую ее головку с выходным отверстием, при этом сопло расположено своей кольцевой стенкой в посадочной полости в корпусе струйного насоса. Сопло может представлять собой, например, вращательно-симметричный, соответственно осесимметричный элемент (тело вращения), у которого кольцевая стенка имеет форму цилиндра, а головка выполнена в основном в форме усеченного конуса, вершину которого образует выходное отверстие сопла. И наоборот, посадочная полость в корпусе струйного насоса может представлять собой трубчатое отверстие, которое сообщается с первым подводом для подачи находящегося под давлением топлива и в которое вставлена задняя часть сопла, образованная его кольцевой стенкой. Таким путем можно, например, вставлять в посадочную полость в корпусе струйного насоса сопло с выходным отверстием малого диаметра, отлитое под давлением отдельно от корпуса в форме, которая имеет небольшие размеры по сравнению с формой для изготовления корпуса струйного насоса. Благодаря этому можно проще и надежнее изготавливать сопло с выходным отверстием малого диаметра.
Повышение давления топлива перед соплом вследствие прохождения топлива через меньшее его выходное отверстие (т.е. повышенное давление топлива по ходу потока за выходным отверстием) позволяет снизить содержание топливных паров в находящемся под давлением топливе, что в свою очередь позволяет прежде всего при горячем топливе дополнительно повысить кпд струйного насоса.
Диаметр выходного отверстия сопла может в этом случае составлять, например, приблизительно 0,5 мм или менее. При использовании небольшой формы возможно, например, получение сопла с выходным отверстием диаметром 0,4 мм и даже 0,3 мм.
В одном из вариантов осуществления изобретения фильтр предварительной очистки для сопла образован тем, что между соплом, например, между его кольцевой стенкой и стенкой посадочной полости образован канал, проходное сечение которого меньше диаметра, соответственно проходного сечения выходного отверстия сопла. Вставленное в корпус струйного насоса сопло может совместно с посадочной полостью образовывать канал, позволяющий задерживать, возможно, присутствующие в топливе твердые частицы, которые могли бы попасть в сопловое отверстие. Благодаря этому обеспечивается защита выходного отверстия сопла от закупоривания без необходимости предусматривать в струйном насосе по ходу потока перед соплом отдельный фильтр предварительной очистки. Таким путем между кольцевой стенкой сопла и стенкой посадочной полости может быть образована фильтрующая часть, размерные параметры которой могут быть подобраны с таким расчетом, чтобы весь ожидаемый объем твердых частиц, которые попадают в струйный насос на протяжении всего его срока службы, мог задерживаться фильтрующей частью.
В одном из вариантов осуществления изобретения канал образован между наружной стороной кольцевой стенки сопла и стенкой посадочной полости. Кольцевая стенка сопла может, например, иметь в его передней части больший наружный диаметр, чем в задней части сопла. Кольцевая стенка сопла в его передней части может при этом иметь такой наружный диаметр, что она вплотную прилегает к стенке посадочной полости и тем самым перекрывает ее, и поэтому топливо сначала будет обтекать заднюю часть кольцевой стенки и лишь затем попадать внутрь сопла. Таким путем между стенкой посадочной полости и соплом может быть образован канал в виде лабиринта, образующего фильтрующую часть.
В одном из вариантов осуществления изобретения корпус струйного насоса имеет продолговатый стержневидный выступ, входящий во внутреннее пространство сопла, ограниченное его кольцевой стенкой. В этом случае канал, соответственно фильтрующая часть, может быть образован/образована между радиально внутренней стороной кольцевой стенки сопла и радиально наружной стороной такого продолговатого стержневидного выступа. Таким путем также можно образовать кольцевую фильтрующую часть, предназначенную для задерживания тех твердых частиц, которые из-за своей слишком большой крупности не могут пройти через выходное отверстие сопла, и тем самым для предотвращения их попадания в его выходное отверстие.
Фильтрующая часть, соответственно канал, может быть образована/образован прежде всего с наружной и внутренней сторон концевого участка кольцевой стенки сопла, и в этом случае топливо до того, как оно сможет попасть в выходное отверстие сопла, будет обтекать заднюю часть кольцевой стенки сначала с ее наружной стороны, а затем с ее внутренней стороны вдоль продолговатого стержневидного выступа. Таким путем можно образовать особо компактный канал, соответственно особо компактную фильтрующую часть.
В одном из вариантов осуществления изобретения канал в основном полностью окружает в радиальном направлении сопло, соответственно его кольцевую стенку. Таким путем можно образовать канал с настолько большим объемом, что канал способен вместить в себя особенно много твердых частиц, благодаря чему удается обеспечить особо высокий срок службы струйного насоса. Дополнительно к этому или альтернативно этому возможен также вариант, в котором канал в основном полностью окружает в радиальном направлении продолговатый стержневидный выступ, входящий в ограниченное кольцевой стенкой сопла пространство. Таким путем, прежде всего в сочетании с каналом, окружающим кольцевую стенку сопла с ее радиально наружной стороны, можно получить фильтрующую часть особо большого объема.
В одном из вариантов осуществления изобретения в канале расположены ребра, проходящие в осевом направлении кольцевой стенки сопла. Впадины между такими ребрами могут отстоять в радиальном направлении от стенки посадочной полости, соответственно от продолговатого стержневидного выступа, соответственно от кольцевой стенки сопла, настолько, что в канале образуются углубления, по которым принудительно должно протекать топливо вместе с возможно присутствующими в нем твердыми частицами. Иными словами, ребрами в фильтрующей части может быть образовано несколько каналов, соответственно канал может быть подразделен ребрами на несколько отдельных каналов, проходное сечение каждого из которых определяется расстоянием между двумя соседними в окружном направлении ребрами и расстоянием между внутренней стенкой посадочной полости и наружной стороной кольцевой стенки сопла, соответственно между внутренней стороной кольцевой стенки сопла и наружной стенкой продолговатого стержневидного выступа. Каждый из таких отдельных каналов может проходить в осевом направлении сопла.
В одном из вариантов осуществления изобретения ребра выполнены за одно целое с соплом. Так, например, ребра могут быть выполнены на радиально наружной стороне, соответственно на радиально внутренней стороне кольцевой стенки сопла. В соответствии с этим ребра можно изготавливать совместно с соплом в уже упоминавшейся выше небольшой форме, используемой для изготовления в ней сопла струйного насоса, благодаря чему возможно изготовление ребер, соответственно образуемых между ними каналов с размером, который точно соответствует необходимому.
В одном из вариантов осуществления изобретения ребра выполнены за одно целое со стенкой посадочной полости, соответственно с корпусом струйного насоса. Так, например, ребра могут быть выполнены также на наружной стороне входящего в посадочную полость продолговатого стержневидного выступа. В этом случае ребра можно изготавливать, соответственно формировать, в форме, используемой для изготовления в ней корпуса струйного насоса.
В одном из вариантов осуществления изобретения корпус струйного насоса выполнен в стенке топливного резервуара. Благодаря этому отпадает необходимость в изготовлении корпуса струйного насоса и топливного резервуара, который может располагаться в топливном баке транспортного средства, отдельно друг от друга. Обе эти детали можно изготавливать за одну рабочую операцию, что позволяет снизить стоимость их изготовления.
В одном из вариантов осуществления изобретения корпус струйного насоса выполнен цельным. Как уже говорилось выше, корпус струйного насоса можно изготавливать за одну рабочую операцию в крупной форме, в которой одновременно с корпусом не изготавливают сопло и при использовании которой поэтому не требуется принимать никакие меры, направленные на точное соблюдение требуемого размера выходного отверстия сопла. Равным образом и сопло можно выполнять цельным, прежде всего изготавливать его в небольшой форме, которая специально рассчитана на особо точное формование компонентов сопла, таких как его выходное отверстие, и ребер.
Еще одним объектом изобретения является модуль подачи топлива, имеющий струйный насос и резервуар, предназначенный для его заполнения топливом, подаваемым струйным насосом. В таком резервуаре может быть расположен еще один насос, предназначенный для подачи топлива под давлением в струйный насос в качестве рабочей среды, а также для подачи топлива из резервуара к двигателю внутреннего сгорания, установленному на транспортном средстве. Использование описанного выше и ниже струйного насоса в подобном модуле подачи топлива позволяет удешевить его изготовление, сократить количество в нем деталей по сравнению с их количеством в обычном модуле подачи топлива, а также повысить экономию энергии при его работе, поскольку расположенный в резервуаре насос должен подавать топливо в струйный насос в меньшем количестве.
Ниже изобретение подробно рассмотрено на примере некоторых вариантов его осуществления со ссылкой на прилагаемые к описанию чертежи.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 схематично показан модуль подачи топлива, выполненный по одному из вариантов осуществления изобретения.
На фиг. 2 в продольном разрезе показан струйный насос, выполненный по одному из вариантов осуществления изобретения.
На фиг. 3 в продольном разрезе показан струйный насос, выполненный еще по одному из вариантов осуществления изобретения.
На фиг. 4 в поперечном разрезе показан изображенный на фиг. 3 струйный насос.
На фиг. 5 в продольном разрезе показан струйный насос, выполненный еще по одному из вариантов осуществления изобретения.
На всех чертежах идентичные или схожие детали и элементы в принципе обозначены одними и теми же позициями.
Подробное описание вариантов осуществления изобретения
На фиг. 1 схематично показан модуль 10 подачи топлива, имеющий топливный бак 12, в котором расположен резервуар 14. В резервуаре 14 находится насос 16, предназначенный, во-первых, для подачи топлива по первому топливопроводу 18 к двигателю внутреннего сгорания (ДВС) и, во-вторых, для подачи топлива из резервуара 14 по второму топливопроводу 20 к струйному насосу 22. Струйный насос 22 в свою очередь предназначен для подачи топлива из топливного бака 12 в резервуар 14. В топливопроводе 18 может быть установлен топливный фильтр, фильтрующий подаваемое к ДВС топливо. Насос 16 внутри резервуара 14 может приводиться в действие электродвигателем, электрический ток к которому подводится по линии 26.
На фиг. 2 в продольном разрезе показан струйный насос 22 эжекторного типа. Такой струйный насос 22 имеет корпус 28, который выполнен из первого материала, и сопло 30, которое выполнено отдельно от корпуса 28 из второго материала. Корпус 28 может быть при этом выполнен из той же пластмассы, что и сопло 30. Однако возможно также выполнение корпуса 28 и сопла 30 из разных пластмасс.
Корпус 28 имеет выполненный на нем первый подвод 20, через который находящееся под давлением топливо, поступающее от насоса 16, может попадать в струйный насос 22, и второй подвод 32, сообщающийся с топливным баком 12. В корпусе 28 струйного насоса образована, кроме того, трубчатая камера 34 смешения, в которой топливо из подвода 32 и топливная струя из сопла 30 смешиваются между собой и подаются к выходу струйного насоса и далее в резервуар 14.
В корпусе 28 образована посадочная, или установочная, полость 36, в которую вставлено сопло 30. Такая посадочная полость 36 представляет собой трубчатое отверстие, соответственно углубление, в корпусе 28, которое проходит в осевом направлении, в котором проходят также сопло 30 и камера 34 смешения. Сбоку в посадочную полость 36 входит подвод 20 для подачи находящегося под давлением топлива. Посадочная полость 36 имеет в основном по всей своей осевой протяженности одинаковый диаметр. Исключение составляет расположенная в передней части посадочной полости 36 канавка 38 под кольцевой выступ 37, проходящий радиально вокруг сопла 30 и предназначенный для его удержания в посадочной полости 36 во вставленном в канавку 38 положении.
Сопло 30 в свою очередь имеет в своей передней части головку 40, которая имеет в основном форму усеченного конуса и в вершине которой выполнено выходное отверстие 42 сопла. Головка 40 соединена с кольцевой стенкой 44, которая на своем первом участке имеет наружный диаметр, который равен внутреннему диаметру посадочной полости 36, вследствие чего обеспечивается принудительное протекание топлива из подвода 20 внутрь сопла 30 с последующим истечением топлива из сопла 30 только через его выходное отверстие 42.
На следующем своем участке 46 сопло 30 имеет наружный диаметр, который меньше внутреннего диаметра посадочной полости 36. Благодаря этому между внутренней стенкой посадочной полости 36 и наружной стенкой сопла 30 в этой части образуется канал 47, по которому топливо из подвода 20, входящего в посадочную полость 36 в зоне участка 46, протекает внутрь сопла 30. Внутри корпуса 28 в конце (на дне) посадочной полости 36 выполнен продолговатый стержневидный выступ 48, входящий внутрь сопла 30. При этом наружный диаметр такого продолговатого стержневидного выступа 48 меньше внутреннего диаметра сопла 30, и поэтому в данной зоне образуется еще один канал 50, по которому топливо сначала должно пройти из подвода 20, соответственно канала 47 перед своим выходом из сопла 30 через его выходное отверстие 42.
Посадочная полость 36 имеет в основном стаканообразную форму, при этом от ее донной части в осевом направлении отходит продолговатый стержневидный выступ 48. Этот продолговатый стержневидный выступ 48 представляет собой элемент в основном цилиндрической формы, у которого его обращенный в направлении отверстия посадочной полости 36 конец выполнен несколько заостренным (с фаской).
1
2
3
Поскольку диаметр d выходного отверстия 42 сопла больше радиальной ширины d проходного сечения канала 47 и радиальной ширины d проходного сечения канала 50, каналы 47 и 50 образуют фильтрующую часть, в которой могут задерживаться, возможно, присутствующие в поступающем из подвода 20 топливе твердые частицы, благодаря чему исключается возможность закупоривания ими выходного отверстия 42 сопла.
На фиг. 3 показан выполненный еще по одному варианту струйный насос 22, который по своей конструкции в основном аналогичен показанному на фиг. 2 струйному насосу 22. Однако в отличие от него показанный на фиг. 3 струйный насос 22 имеет посадочную полость 36, которая на своем первом участке 52 имеет больший диаметр, чем на своем втором участке 54, который расположен дальше от отверстия 42 сопла 30. Поскольку подвод 20 входит в посадочную полость 36 на первом участке 52, на части которого сопло 30 имеет меньший наружный диаметр, чем внутренний диаметр посадочной полости на этом ее участке 52, в данной зоне образуется кольцевая полость 56, в которой топливо после своего выхода из подвода 20 может распределяться вокруг всего сопла 30. Помимо этого показанный на фиг. 3 струйный насос 22 отличается от показанного на фиг. 2 тем, что сопло 30 имеет в своей задней части проходящие в осевом направлении ребра 58, а продолговатый стержневидный выступ 48 имеет проходящие в осевом направлении ребра 60.
3
5
3
5
Сказанное более наглядно проиллюстрировано на фиг. 4, где изображенный на фиг. 3 струйный насос 22 показан в поперечном разрезе плоскостью А-А. Из приведенного на фиг. 4 изображения следует, что продолговатый стержневидный выступ 48 вместе с его ребрами 60 имеет наружный диаметр, который на уровне плоскости разреза соответствует внутреннему диаметру сопла 30, при этом ребра 60 имеют высоту d в радиальном направлении и угловую протяженность d в окружном направлении. Вследствие этого между продолговатым стержневидным выступом 48 и соплом 30 образуется множество каналов 50', размеры проходного, соответственно поперечного, сечения которых определяются указанными величинами d и d.
4
2
2
4
Аналогичным образом сопло 30 имеет на своей наружной стороне ребра 58, которые соприкасаются с внутренней поверхностью посадочной полости 36 на уровне плоскости разреза А-А. В соответствии с этим сопло 30 имеет в данной зоне наружный диаметр, который соответствует внутреннему диаметру посадочной полости 36 в этой же зоне. Ребра 58 на сопле 30 имеют при этом угловую протяженность d и радиальную высоту d. Вследствие этого между внутренней поверхностью посадочной полости 36 и наружной поверхностью сопла 30 образуется множество каналов 47'. Размеры проходного, соответственно поперечного, сечения таких каналов 47' определяются указанными величинами d и d.
3
5
2
4
Из приведенного на фиг. 3 изображения следует, что находящееся под давлением топливо после своего выхода из подвода 20 сначала протекает в кольцевую полость 56 вокруг сопла 30, где оно распределяется для последующего своего протекания по каналам 47' в заднюю часть посадочной полости 36, откуда топливо по каналам 50' попадает внутрь сопла 30 и после этого выходит из него через его выходное отверстие 42. Величины d и d, которыми определяется проходное сечение каналов 5', а также величины d и d, которыми определяется проходное сечение каналов 47', подобраны при этом с таким расчетом, чтобы в этих каналах задерживались те, возможно, присутствующие в топливе твердые частицы, которые из-за своей крупности закупоривали бы выходное отверстие 42 сопла. Таким путем в струйном насосе 22 компонентами 56, 50', 47' образуется фильтрующая часть.
Ребра 60 на продолговатом стержневидном выступе 48 и ребра 58 на сопле 30 могут также служить для опирания сопла 30 на продолговатый стержневидный выступ 48 и на стенку посадочной полости 36 соответственно, что исключает возможность колебательного перемещения задней части сопла 30, соответственно передней части продолговатого стержневидного выступа 48 в одну и другую сторону даже при вибрации. Благодаря этому обеспечивается постоянное сохранение неизменными поперечных размеров каналов 50', соответственно 47'.
3
1
На фиг. 5 показан выполненный еще по одному варианту струйный насос 22, у которого его сопло 30 имеет кольцевую стенку 46, наружный диаметр которой по всей ее протяженности совпадает в радиальном направлении с внутренним диаметром посадочной полости 36. Внутренний диаметр кольцевой стенки 46 в зоне продолговатого стержневидного выступа 48 при этом несколько больше его наружного диаметра в этом же месте. При этом внутренний диаметр сопла 30 и наружный диаметр продолговатого стержневидного выступа 48 подобраны с таким расчетом, чтобы ширина d зазора между ними была меньше диаметра d выходного отверстия 42 сопла. Благодаря этому вокруг продолговатого стержневидного выступа 48 образуется кольцевая фильтрующая зона, соответственно канал 50, в котором могут задерживаться, возможно, присутствующие в топливе твердые частицы, которые в противном случае закупоривали бы выходное отверстие 42 сопла.
У показанного на фиг. 5 струйного насоса 22 подвод 20 входит в осевом направлении в канал 50. На участке, который не охватывается соплом 30, топливо из подвода 20 может обтекать продолговатый стержневидный выступ 48 и тем самым может поступать в канал 50 потоком, движущимся вокруг всего продолговатого стержневидного выступа 48 вдоль него.
Дополнительно необходимо отметить, что слова “имеющий”, “содержащий” и аналогичные им не исключают наличия других элементов и стадий, а использование единственного числа не исключает наличия множества соответствующих элементов. Помимо этого необходимо также отметить, что отличительные особенности или стадии, которые описаны со ссылкой на один из рассмотренных выше вариантов осуществления изобретения, могут также использоваться в сочетании с другими отличительными особенностями или стадиями других рассмотренных выше вариантов осуществления изобретения. Указание ссылочных обозначений в формуле изобретения не должно рассматриваться как ограничение его объема.