НАСОС ДЛЯ ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ, В ЧАСТНОСТИ, ДЛЯ РУЧНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В ДВИГАТЕЛЯХ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, РАБОТАЮЩИХ НА ДИЗЕЛЬНОМ ТОПЛИВЕ
FLUID MEDIUM PUMP, MAINLY FOR MANUAL USE IN INTERNAL COMBUSTION ENGINES OPERATING ON DIESEL FUEL

Изобретение относится к насосу для текучей среды, в частности, для ручного использования в двигателях внутреннего сгорания, работающих на дизельном топливе.
Насосы для подачи топлива известны на практике в различных конфигурациях. Эти насосы в общем случае устанавливаются между топливным баком и топливным насосом системы впрыска двигателя внутреннего сгорания. Во время работы двигателя внутреннего сгорания топливный насос, приводимый в действие двигателем, подает топливо в систему впрыска. Если, например, из части топливной системы, примыкающей к топливному баку, топливо полностью слито, то топливный насос не сможет прокачать полностью опустошенный топливопровод после того, как топливный бак будет снова наполнен. Чтобы избежать повреждения топливного насоса, топливопровод в большинстве случаев прокачивается с помощью ручного насоса. В этом случае топливопровод, примыкающий к топливному баку, подключен к впускному отверстию, а топливопровод, примыкающий к двигателю, подключен к выпускному отверстию. Чтобы предотвратить поступление топлива обратно в бак при прокачке насосом, как впускное, так и выпускное отверстия снабжены клапанами. Из уровня техники известны различные насосы, которые подходят для различных типов клапанов. Топливо всегда должно течь через клапаны во время нормальной работы двигателя внутреннего сгорания, что выражается в значительных потерях давления во время процесса подачи топлива. Это также означает, что выпускное отверстие топливного насоса должно быть разработано с запасом, а это делает его изготовление дорогостоящим. Из-за большой потери давления насосы из уровня техники не могут удовлетворять требованиям, которые налагают дизельные двигатели, работающие, в частности, с системами впрыска под высоким давлением. Еще один недостаток насосов, известных на практике, заключается в том, что из-за жесткости поршня насоса необходимость вновь заполнить топливопровод зачастую сложно обнаружить, поскольку только сопротивление поршня во время процесса нагнетания доступно как индикатор того, что процесс прокачки вообще происходит. Далее насосы из уровня техники могут быть установлены с одной предусмотренной ориентацией. Из-за этого зачастую можно лишь интегрировать такой насос в систему подачи топлива за значительную цену, чтобы одновременно ориентация насоса удовлетворяла спецификациям изготовителя и при этом гарантировалась превосходная работоспособность.
Техническая задача, которая должна быть решена настоящим изобретением, заключается в том, чтобы указать насос, через который топливо течет с минимальной потерей давления во время обычной работы двигателя внутреннего сгорания, и при этом топливопровод может быть, тем не менее, прокачан через него легко и надежно.
Для решения этой технической задачи изобретение описывает насос для текучей среды, в частности, для ручного использования в двигателях внутреннего сгорания, работающих на дизельном топливе,
где корпус снабжен, по меньшей мере, одним впускным отверстием для текучей среды,
где насос для текучей среды соединен с корпусом,
где могут быть установлены, по меньшей мере, одно состояние нагнетания, в котором текучая среда может подаваться посредством насоса, и, по меньшей мере, одно рабочее состояние, в котором текучая среда протекает от впускного отверстия к выпускному отверстию,
и где в рабочем состоянии между впускным и выпускным отверстиями может быть установлено соединение, свободное от запорных элементов.
В объем изобретения входит изготовление корпуса насоса, по меньшей мере, из одного металла. В другом варианте осуществления корпус предпочтительно состоит, по меньшей мере, из одного пластика. В весьма предпочтительном варианте осуществления корпус изготавливается так, чтобы быть прозрачным, по меньшей мере частично, так что путем визуального наблюдения можно было убедиться, свободен ли от воздуха топливопровод, питающий топливный насос. В особенно предпочтительном варианте осуществления корпус состоит из, по меньшей мере, одного металла и из, по меньшей мере, одного пластика. В этом варианте осуществления, по меньшей мере, части насоса прозрачны. Корпус надлежащим образом снабжен крепежными элементами, которые предпочтительно выполнены в виде отверстий.
Корпус насоса в соответствии с изобретением предпочтительно имеет одно впускное отверстие и одно выпускное отверстие, которые весьма предпочтительно имеют цилиндрическую форму и соответственно имеют одинаковый диаметр. В особенно предпочтительном варианте осуществления продольные оси выполненного цилиндрическим впускного отверстия и выполненного цилиндрическим выпускного отверстия находятся на одном уровне друг с другом. Также предпочтительно, чтобы, по меньшей мере, впускное отверстие и(или) выпускное отверстие были снабжены внутренней резьбой.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления корпус снабжен камерой, которая соединена с впускным отверстием и выпускным отверстием, причем в камере подвижно установлена муфта, и с помощью муфты может быть создано соединение между впускным и выпускным отверстиями, свободное от запорных элементов.
В принципе камера может быть любой геометрической формы, но предпочтительна цилиндрическая форма. Камера проходит, по меньшей мере, по части корпуса. Один конец камеры соответственно снабжен первым отверстием, которое проходит по всему цилиндрическому поперечному сечению. В другом конце камеры предусмотрено второе отверстие, которое проходит, по меньшей мере, через часть поперечного сечения камеры. Второе отверстие весьма предпочтительно окружено по радиусу углублением во внешней стороне корпуса.
Камера предпочтительно установлена в корпусе так, чтобы ее центральная ось была перпендикулярна продольной оси совмещенных на одной оси впускного отверстия и выпускного отверстия, и особенно предпочтительно, чтобы центральная ось камеры и продольная ось совмещенных на одной оси впускного и выпускного отверстий пересекались. Муфта, имеющая насосную часть и сквозную часть, должным образом вводится в камеру. В объем изобретения входит то, что муфта снабжена центрирующим элементом, которая входит в зацепление со вторым отверстием камеры. Центрирующий элемент предпочтительно является цилиндрическим выступом, размещенным на внешней стороне, и отцентрирован на поверхности муфты со стороны сквозной части. Муфта предпочтительно уплотнена с камерой посредством сжатия. В предпочтительном варианте осуществления муфта снабжена, по меньшей мере, одной приемной канавкой, полностью огибающей внешнюю поверхность, и в эту канавку принимается уплотняющий элемент. В более предпочтительном варианте осуществления как насосная часть, так и сквозная часть снабжены, по меньшей мере, одной кольцеобразной приемной канавкой для приема уплотняющих элементов. Весьма предпочтительно, чтобы уплотняющие элементы были выполнены в виде уплотнительного кольца. Приемная канавка предпочтительно также предусмотрена на центрирующем элементе. В объем изобретения также входит то, что муфта удерживается в камере зажимным кольцом, предусмотренным в приемной канавке центрирующего элемента. В этом случае зажимное кольцо предпочтительно устанавливается в углублении на внешней поверхности корпуса, окружающем второе отверстие.
Муфта предпочтительно установлена в камере с возможностью поворота. Чтобы переключиться с рабочего состояния на состояние нагнетания, предпочтительно в камере происходит поворот муфты на 90°. Чтобы предотвратить поворот на угол более 90°, камера весьма предпочтительно снабжена канавкой, имеющей форму дуги, и в этой канавке происходит зацепление штифта, прикрепленного к муфте. Канавка предпочтительно находится на расстоянии по радиусу от второго отверстия. Штифт предпочтительно находится на внешней поверхности муфты на стороне сквозной части.
Муфта предпочтительно снабжена сквозным каналом, предпочтительно двумя сквозными каналами, а именно первым и вторым сквозными каналами.
Для соединения впускного отверстия с выпускным отверстием муфта в сквозной части имеет, по меньшей мере, первый сквозной канал, причем первый сквозной канал в предпочтительном варианте осуществления имеет цилиндрическую форму. Первый сквозной канал соответственно размещен так, что его продольная ось ориентирована перпендикулярно продольной оси муфты. Весьма предпочтительно, чтобы продольная ось первого сквозного канала пересекала продольную ось муфты. В объем изобретения также входит, что диаметр сквозного канала должен быть, по меньшей мере, равен диаметру впускного отверстия и выпускного отверстия. Также в объем изобретения входит то, что второй сквозной канал выполнен в сквозной части по соседству с первым сквозным каналом, где второй сквозной канал соответственно размещен перпендикулярно первому сквозному каналу и продольной оси муфты. Первый и второй сквозные каналы предпочтительно лежат в одной плоскости и формируют в месте их пересечения общую камеру пересечения. Камера пересечения надлежащим образом соединена с внутренней поверхностью насосной части муфты посредством соединительного канала. В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления диаметр первого сквозного канала отличается от диаметра второго сквозного канала.
Предпочтительный вариант осуществления отличается тем, что за счет поворота муфты можно переключаться из рабочего состояния в состояние нагнетания, и тем, что муфта надлежащим образом зафиксирована как в рабочем состоянии, так и в состоянии нагнетания.
В объем изобретения также входит то, что камера в корпусе снабжена запирающим устройством, которое запирает муфту в определенных положениях. Для этой цели в камере выполнено углубление со скошенной кромкой. В углублении соответственно принимаются пружинный элемент и шарик, причем диаметр шарика больше диаметра углубления. Одна часть шарика, который прижат пружинным элементом к скошенной кромке углубления, выступает из углубления и оказывает давление на муфту. Это запирающее устройство в наиболее предпочтительном варианте осуществления расположено на конце камеры, где размещено второе отверстие. Муфта затем предпочтительно имеет выемки на той стороне внешней поверхности сквозной части, в которую сегмент шарика, выступающий из углубления, входит в зацепление в запирающих положениях предпочтительно посредством сжатия. За счет поворота муфты в запирающие положения формируются проточные каналы, соответственно сформированные для текучей среды. Первый проточный канал, состоящий из впускного отверстия, первого сквозного канала и выпускного отверстия, предпочтительно формируется в первом запирающем положении. Второй проточный канал, состоящий из впускного отверстия, второго сквозного канала и выпускного отверстия, предпочтительно формируется во втором запирающем положении. В соответствии с весьма предпочтительным вариантом осуществления первый проточный канал предназначен для рабочего состояния, а второй проточный канал предназначен для состояния нагнетания. В объем изобретения также входит то, что первый сквозной канал муфты, соединяющий впускное отверстие и выпускное отверстие, свободен от запорных элементов в рабочем состоянии. Первый проточный канал соответственно формируется за счет поворота муфты в первое запирающее положение. В объем изобретения также входит то, что первый проточный канал свободен от запорных элементов. Таким образом, в первом проточном канале не устанавливается никаких запорных элементов, таких как запорные клапаны, дроссели или клапаны.
Второй проточный канал муфты соответственно соединяет впускное отверстие и выпускное отверстие в состоянии нагнетания, и состоянию нагнетания присваивается, по меньшей мере, один запорный элемент, предпочтительно два запорных элемента, установленные во втором проточном канале для текучей среды.
Если муфта поворачивается от первого запирающего положения, присвоенного рабочему состоянию, во второе запирающее положение, присвоенное состоянию нагнетания, текучая среда течет через второй проточный канал. В этом случае второй сквозной канал предпочтительно имеет, по меньшей мере, один запорный элемент. Особенно предпочтительно, чтобы во втором проточном канале были помещены два запорных элемента, и между этими элементами в весьма предпочтительном варианте осуществления образуется соединительный канал между камерой пересечения и внутренней поверхностью насосной части муфты. Запорные элементы в особенно предпочтительном варианте осуществления установлены так, что оба запорных элемента были проницаемы только в направлении потока от впускного отверстия к выпускному отверстию.
Муфта предпочтительно имеет насосную часть, формирующую насос, где движущийся поршень, который снабжен опорной пластиной, принимается в насосной части и где муфта имеет сквозную часть, в которой выполнен, по меньшей мере, один сквозной канал.
Насосная часть муфты предпочтительно соединена в одной детале со сквозной частью. Поршень предпочтительно подвижно установлен в насосной части. Поршень предпочтительно состоит из приводного элемента, штока поршня, защитной пластины и уплотняющего элемента, причем уплотняющий элемент уплотняет непроницаемо для жидкости внутреннюю стенку насосной части. Уплотняющий элемент предпочтительно давит на утолщение штока поршня и поддерживается опорной пластиной. В особенно предпочтительном варианте осуществления уплотняющий элемент давит на опорную пластину.
На насосной части надлежащим образом установлен кожух, который может быть прикреплен к этой части винтами, приварен или напрессован на нее. Кожух имеет отцентрированное отверстие, через которое направляется шток поршня. Шток поршня, выступающий из кожуха, надлежащим образом снабжен приводным элементом, который, по меньшей мере, в рабочем состоянии насоса может быть предпочтительно прикреплен к кожуху. Крепление в этом случае может достигаться винтовым соединением либо приводной элемент также может быть прикреплен к кожуху запирающим устройством. В другой конструкции насосная часть также может быть заменена для прокачивания на насос с приводом от двигателя.
Изобретение основано на знании того, что насос в соответствии с изобретением может быть установлен в состоянии, когда текучая среда, протекающая через него в рабочем состоянии, встречает очень слабое сопротивление потоку, так что получаемая в итоге потеря давления пренебрежимо мала. В соответствии с изобретением отсутствует запорный элемент, вызывающий потерю давления в первом проточном канале, назначенном для рабочего состояния. Если необходимо прокачать топливопровод, первый сквозной канал, свободный от запорных элементов, поворачивается от направления потока и заменяется вторым проточным каналом, в котором установлены запорные элементы как соединение между впускным отверстием и выпускным отверстием насоса. Топливо может затем нагнетаться топливным насосом посредством нагнетающего устройства и запорных элементов. Если, по меньшей мере, частично для насоса выбираются прозрачные материалы, повторное заполнение топливопровода также можно наблюдать визуально. Кроме того, насос в соответствии с изобретением может быть преимущественно интегрирован в любую систему подачи топлива без какого-либо функционального ухудшения.
Изобретение поясняется более подробно ниже со ссылками на чертежи, представляющие только один вариант осуществления в качестве примера. В чертежах:
фиг.1 - вид в перспективе насоса по изобретению;
фиг.2 - сечение насоса по изобретению в рабочем положении;
фиг.3 - сечение насоса по изобретению в положении нагнетания;
фиг.4 - вид сверху корпуса насоса по изобретению; и
фиг.5 - вид в перспективе фрагмента сквозной части муфты для насоса по изобретению.
На чертежах изображен насос для текучей среды, в частности, для ручного использования в двигателях внутреннего сгорания, работающих на дизельном топливе. Насос имеет корпус 1, который снабжен впускным отверстием 3 и выпускным отверстием 4 для текучей среды. Насос для текучей среды соединен с корпусом 1, где может быть установлено, по меньшей мере, одно состояние нагнетания, в котором текучая среда может подаваться посредством нагнетающего устройства, и, по меньшей мере, одно рабочее состояние, в котором текучая среда течет от впускного отверстия 3 к выпускному отверстию 4. В рабочем состоянии соединение между впускным отверстием 3 и выпускным отверстием 4 свободно от запорных элементов. Во впускном отверстии 3 и выпускном отверстии 4 предпочтительно имеется внутренняя резьба 5, в которую могут быть ввинчены переходные участки топливопровода.
Для прикрепления насоса к кронштейну насоса для подачи топлива, например, предусмотрены отверстия 2, которые можно видеть на фиг.1-3.
В корпусе 1 имеется камера 6, имеющая в примерном варианте осуществления цилиндрическую форму. Первое отверстие 7 проходит через все поперечное сечение камеры. Круглое второе отверстие 8 расположено напротив первого отверстия 7, и это второе отверстие принимает, по меньшей мере, часть поперечного сечения камеры 6. На внешней поверхности корпуса 1 второе отверстие 8 по радиусу окружено углублением 23. На фиг.2-4 показано, что камера 6 соединена с впускным отверстием 3 и выпускным отверстием 4. На фиг.2-4 также показано, что в этом случае продольные оси L цилиндрического впускного отверстия 3 и цилиндрического выпускного отверстия 4 лежат друг на друге.
Муфта 14 подвижно установлена в камере 6. Цилиндрическая муфта 14 состоит из насосной части 15 и сквозной части 16. Цилиндрический центрирующий элемент 18 уплотняет сквозную секцию 16, причем этот элемент охватывает приемную канавку 24. Муфта 14 вытянута с центрирующим элементом 18 через второе отверстие 8 камеры 6 корпуса 1, и зажимное кольцо 25 предохраняет ее от выскакивания из камеры. В примерном варианте осуществления зажимное кольцо 25 находится в углублении 23 корпуса. Муфта 14 в примерном варианте осуществления, показанном на фиг.1-3, выступает из первого отверстия 7 камеры 6 и уплотняется, предпочтительно посредством сжатия, относительно внутренней стенки камеры 6. Внешняя поверхность муфты 14 снабжена, по меньшей мере, одной приемной канавкой для уплотняющего элемента. На фиг.2 и 3 приемная канавка 20 предусмотрена в насосной части 15, и приемная канавка 20 предусмотрена в сквозной части 16, а уплотняющий элемент принимается в каждой из этих приемных канавок. Посредством муфты 14 между впускным отверстием 3 и выпускным отверстием 4 может быть выполнено соединение, свободное от запорных элементов.
Сквозная часть 16 муфты 14 имеет два сквозных канала 34, 35 в примерном варианте осуществления. Сквозные каналы 34, 35 лежат по вертикали один над другим в одной плоскости. Два сквозных канала 34, 35 формируют в месте своего пересечения камеру 27 пересечения, которая посредством соединительного канала 17 соединена с насосной частью 15 муфты 14. В рабочем состоянии первый сквозной канал 34 вместе с впускным отверстием 3 и выпускным отверстием 4 формирует первый проточный канал 38. На фиг.2 показано это рабочее состояние насоса, в котором первый проточный канал 38 активирован. Первый сквозной канал 34 может быть повернут от направления потока текучей среды поворотом на 90°, и затем заменяется на второй проточный канал 39. Текучая среда может по-прежнему подаваться через второй проточный канал 39, так как запорные элементы 36 проницаемы для текучей среды в направлении от впускного отверстия 3 к выпускному отверстию 4 и лишь предотвращают объемный поток в обратном направлении. Поворот второго сквозного канала 35 на 180° будет поэтому означать, что топливо не будет подаваться в насос для подачи топлива. По этой причине камера 6 и муфта 14 снабжены устройством, которое ограничивает до 90° угол, на который муфта 14 может поворачиваться в камере 6. На фиг.4 показана канавка 10 в форме дуги, описывающей четверть окружности, причем эта канавка находится на расстоянии по радиусу рядом со вторым отверстием 8. Штифт 26, установленный рядом с центрирующим элементом 18 муфты 14, зацепляется в этой канавке 10. Это, таким образом, предотвращает случайное неверное выравнивание муфты 14.
Чтобы гарантировать, что проточные каналы 38, 39 всегда установлены, насос снабжен запирающим устройством, с помощью которого муфта 14 удерживается либо в состоянии нагнетания, либо в рабочем состоянии. На фиг.1 и 4 показано, что углубление 11, кромка которого скошена, расположено рядом со вторым отверстием 8 камеры 6. В углублении 11 пружинный элемент 13 прижимает шарик 12 к скошенной кромке углубления 11, диаметр которого меньше диаметра шарика 12. Часть шарика выступает из углубления 11 и входит в зацепление с выемками 27 муфты 14. Часть шарика затем входит в зацепление посредством сжатия с выемками 27, если установлены состояние нагнетания или рабочее состояние.
Если установлено рабочее состояние (фиг.2), муфта входит в зацепление так, что первый сквозной канал 34 соединяет впускное отверстие 3 и выпускное отверстие 4. Первый проточный канал 38, сформированный таким образом, свободен от помех для потока, которые вызывают нежелательную потерю давления. За счет поворота на 90° первый сквозной канал 34 заменяется на второй сквозной канал 35. Следовательно, во втором проточном канале 39 имеются два запорных элемента 36. На фиг.3 показано связанное с этим состояние нагнетания. Нагнетающее устройство теперь может быть активизировано. Нагнетающее устройство формируется из насосной части 15 муфты 14, кожуха 32 и поршня 28 в дополнение к защитной пластине 30, уплотняющему элементу 31, штоку 29 поршня и приводному элементу 33. Шток 29 поршня снабжен на конце утолщением, к которому примыкает защитная пластина 30. Утолщение стабилизирует уплотняющий элемент 31, который прижат к защитной пластине 30 и закрывает ее так, что уплотняющий элемент 31 непроницаемо для жидкости уплотняет внутреннюю стенку насосной части 15. Движение поршня 28 вверх вырабатывается в насосной части 15. Для компенсации этого топливо течет через впускное отверстие 3 и через запорный элемент, ближайший к впускному отверстию, во второй сквозной канал 35, а из него через соединительный канал 17 к камере 37 пересечения в насосную часть 15, тогда как запорный элемент, ближайший к выпускному отверстию, уплотняет второй сквозной канал в направлении выпускного отверстия. В результате движения вниз поршня 28 в насосной части 15 вырабатывается избыточное давление, и это давление передается через соединительный канал 17 в камеру 37 пересечения и к запорным элементам 36. Затем запорный элемент, ближайший к впускному отверстию, уплотняет второй сквозной канал 35 в направлении впускного отверстия 3, тогда как другой запорный элемент позволяет жидкости продолжать течь к выпускному отверстию 4. Процесс нагнетания может изучаться визуально благодаря предпочтительно прозрачной конструкции насосной части.