BR112021008020A2 - adjustable helical spindle pump - Google Patents
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Abstract
BOMBA DE FUSO HELICOIDAL REGULÁVEL. Uma bomba de fuso helicoidal regulável para fornecer óleo lubrificante a um motor de combustão interna compreende um alojamento de bomba (1) no qual uma câmara de expansão (13) e uma câmara de controle (14) são formadas, as quais estão em contato com o óleo lubrificante a ser bombeado; em que a câmara de expansão (13) está disposta entre a entrada da bomba (10) e a câmara do fuso (12), e a câmara de expansão (13) compreende uma válvula de expansão (3) através da qual uma seção transversal de fluxo de passagem de uma corrente de distribuição pode ser configurada; e a câmara de controle (14) compreende uma válvula de regulação hidráulica (4) com um pistão (40) que aborda uma pressão de controle hidráulico (p1, p2) na câmara de controle (14), e a câmara de controle (14) é alinhada paralelamente à câmara do fuso (12) em relação a um caminho de ajuste do pistão (40) ; e um corpo de válvula (30) da válvula de expansão (3) é acoplado ao pistão (40) da válvula de regulação hidráulica (4).ADJUSTABLE HELICOIDAL SPINDLE PUMP. An adjustable helical spindle pump to supply lubricating oil to an internal combustion engine comprises a pump housing (1) in the which an expansion chamber (13) and a control chamber (14) are formed, which are in contact with the lubricating oil to be pumped; wherein the expansion chamber (13) is disposed between the inlet of the pump (10) and the spindle chamber (12), and the expansion chamber (13) comprises an expansion valve (3) through which a section cross-flow of a distribution current can be configured; and the control chamber (14) comprises a valve for hydraulic regulation (4) with a piston (40) that approaches a pressure of hydraulic control (p1, p2) in the control chamber (14), and the control (14) is aligned parallel to the spindle chamber (12) with respect to a piston adjustment path (40) ; and a valve body (30) of the expansion valve (3) is coupled to the piston (40) of the hydraulic regulation (4).
Description
[0001] A presente invenção refere-se a uma bomba de fuso helicoidal regulável com dimensões compactas, que é adequada para fornecer óleo lubrificante para motores de combustão interna em veículos, em particular em veículos.[0001] The present invention relates to an adjustable helical spindle pump with compact dimensions, which is suitable for supplying lubricating oil for internal combustion engines in vehicles, in particular in vehicles.
[0002] Em veículos, as bombas de palhetas de rotação e de bombas de roda dentada são geralmente usadas como bombas de óleo que são acionadas por um eixo de acionamento do motor de combustão interna. As bombas de palhetas de rotação e bombas de roda dentada são bombas de deslocamento positivo que têm uma pequena dimensão axial e também estão disponíveis como variantes com uma geometria de bomba variável. Uma geometria variável pode alterar o volume de distribuição em relação à rotação do eixo, em que uma taxa de distribuição ou uma pressão de óleo pode ser ajustada, especialmente em relação a aplicações com número de rotações fortemente flutuantes, como quando o motor de combustão interna está operando em veículos.[0002] In vehicles, rotating vane pumps and sprocket pumps are generally used as oil pumps which are driven by a drive shaft of the internal combustion engine. Rotating vane pumps and sprocket pumps are positive displacement pumps that have a small axial dimension and are also available as variants with a variable pump geometry. A variable geometry can change the volume of distribution in relation to the rotation of the shaft, whereby a distribution rate or an oil pressure can be adjusted, especially in relation to applications with strongly fluctuating rotation numbers, such as when the internal combustion engine is operating in vehicles.
[0003] Após muitos anos de otimização, as bombas de palhetas de rotação alcançam uma eficiência geral de cerca de 70% em um ponto operacional favorável. Em amplas áreas do campo de características de número de rotações-pressão, a eficiência geral cai drasticamente, em altos números de rotações, por exemplo, para apenas 35%. Além disso, a maturidade técnica desses tipos de bomba deixa pouco espaço para que melhorias adicionais na eficiência.[0003] After many years of optimization, rotary vane pumps achieve an overall efficiency of around 70% at a favorable operating point. Over large areas of the pressure-revolution characteristics field, the overall efficiency drops drastically, at high revolutions, for example, to only 35%. Furthermore, the technical maturity of these pump types leaves little room for further improvements in efficiency.
[0004] Em contraste, as bombas de fuso helicoidal funcionam nos números de rotações, pressões e fluxos de volume usuais para aplicações de lubrificação com óleos lubrificantes de baixa viscosidade com eficiências gerais de 70% a 85%. De acordo com isso, outras economias potenciais no consumo de combustível e emissões de CO2 poderiam ser alcançadas com o uso de bombas de fuso helicoidal.[0004] In contrast, helical screw pumps operate at the usual numbers of revolutions, pressures and volume flows for lubrication applications with low viscosity lubricating oils with overall efficiencies of 70% to 85%. Accordingly, other potential savings in fuel consumption and CO2 emissions could be achieved with the use of helical screw pumps.
[0005] A estrutura das bombas de fuso helicoidal não possui elementos de filigrana ou encaixes deslizantes, o que significa que o tipo de bomba é relativamente insensível a contaminações como fuligem ou abrasão metálica no óleo lubrificante, mesmo em longos intervalos de manutenção. Além disso, possuem uma alta densidade de potência, o que lhes permite atingir altas pressões de distribuição em relação ao fornecimento de óleo lubrificante.[0005] The structure of helical screw pumps does not have filigree elements or sliding fittings, which means that the type of pump is relatively insensitive to contaminations such as soot or metallic abrasion in the lubricating oil, even in long maintenance intervals. Furthermore, they have a high power density, which allows them to achieve high distribution pressures in relation to the supply of lubricating oil.
[0006] No entanto, as bombas de fuso helicoidal são bombas constantes cujo volume de distribuição não pode ser ajustado. Além disso, devido aos fusos helicoidais, a estrutura tem uma dimensão axial maior em comparação com uma bomba de palhetas de rotação ou de bombas de roda dentada. Como resultado, o uso de bombas de fuso helicoidal como bombas de óleo é conhecido principalmente para fornecer óleo lubrificante para motores de combustão interna de grande volume em navios ou caminhões, nos quais mais espaço de instalação está disponível e o motor de combustão interna é operado em números de rotações relativamente constantes.[0006] However, helical screw pumps are constant pumps whose dispensing volume cannot be adjusted. Furthermore, due to the helical spindles, the frame has a larger axial dimension compared to a rotating vane pump or sprocket pumps. As a result, the use of helical screw pumps as oil pumps is mainly known to supply lubricating oil for large volume internal combustion engines on ships or trucks, where more installation space is available and the internal combustion engine is operated at relatively constant numbers of revolutions.
[0007] Se uma bomba de fuso helicoidal for usada na aplicação como bomba de óleo, a pressão de distribuição pode exceder a faixa de operação permitida da pressão do óleo no motor de combustão interna durante aumentos rápidos de número de rotações altos números de rotações. Nas aplicações acima mencionadas em navios ou caminhões, o volume de distribuição da bomba de fuso helicoidal é ajustado, por exemplo, em que parte do volume de distribuição é recirculado de uma saída para uma entrada da bomba de fuso helicoidal através de um desvio ajustável e, em seguida, passa através da câmara do fuso novamente, em que a taxa de fluxo de distribuição no sistema de fornecimento de óleo lubrificante é reduzida. DE 10 2009 056 218 A1 descreve uma bomba de fuso helicoidal na qual está integrada uma válvula de limitação de pressão com um retorno, que cria um curto-circuito hidráulico entre o lado da pressão e o lado da sucção da bomba acima de uma pressão de distribuição definida. No entanto, o comportamento de resposta de tal controle é relativamente lento e parece ser inadequado em vista das rápidas flutuações de número de rotações na operação de motores de combustão interna em veículos.[0007] If a helical screw pump is used in the oil pump application, the distribution pressure may exceed the allowable operating range of oil pressure in the internal combustion engine during rapid rpm increases at high rpm. In the aforementioned applications on ships or trucks, the dispensing volume of the screw screw pump is adjusted, for example, where part of the dispensing volume is recirculated from an output to an inlet of the screw screw pump via an adjustable bypass and , then passes through the spindle chamber again, where the dispensing flow rate in the lubricating oil supply system is reduced. DE 10 2009 056 218 A1 describes a helical spindle pump in which a pressure limiting valve with a return is integrated, which creates a hydraulic short-circuit between the pressure side and the suction side of the pump above a pressure of defined distribution. However, the response behavior of such a control is relatively slow and appears to be inadequate in view of the rapid fluctuations in the number of revolutions in the operation of internal combustion engines in vehicles.
[0008] O pedido de patente DE 10 2018 109 886.9 da mesma requerente, que ainda não foi publicado na data de depósito da presente invenção, propõe um sistema de distribuição de óleo lubrificante controlável para motores de combustão interna de veículos comerciais com um comportamento de resposta melhorado, em que um o estrangulamento da sucção é conectado a montante da bomba de fuso helicoidal. No sistema, uma pressão do óleo lubrificante atrás de uma válvula de expansão e na frente de uma entrada da bomba é reduzida à pressão negativa no lado de sucção da câmara da bomba ou da câmara do fuso, em que uma diferença de pressão, que é necessária para preencher a câmara do fuso dentro de um tempo dependente do número de rotações, não é alcançada. DE 10 2018 109 886.9 trata do princípio de estrangulamento de sucção e uma implementação de controle técnico do sistema sem entrar em uma construção específica da bomba de fuso helicoidal ou da válvula de expansão a montante em respeito à aplicação em veículos comerciais ou caminhões.[0008] Patent application DE 10 2018 109 886.9 of the same applicant, which has not yet been published on the filing date of the present invention, proposes a controllable lubricating oil distribution system for internal combustion engines of commercial vehicles with a behavior of Improved response, in which a suction throttle is connected upstream of the screw pump. In the system, a lubricating oil pressure behind an expansion valve and in front of a pump inlet is reduced to negative pressure on the suction side of the pump chamber or spindle chamber, where a pressure difference, which is required to fill the spindle chamber within a time dependent on the number of revolutions, is not achieved. DE 10 2018 109 886.9 deals with the principle of suction throttling and a technical control implementation of the system without going into a specific construction of the screw pump or upstream expansion valve with respect to application in commercial vehicles or trucks.
[0009] Conforme explicado acima, há uma necessidade de uma bomba de fuso helicoidal eficiente que seja adequada para uso como bomba de óleo em um veículo. Consequentemente, é um objetivo da presente invenção fornecer uma estrutura compacto para uma bomba de fuso helicoidal e um controle da taxa de distribuição.[0009] As explained above, there is a need for an efficient helical screw pump that is suitable for use as an oil pump in a vehicle. Therefore, it is an object of the present invention to provide a compact structure for a helical screw pump and a dispensing rate control.
[0010] O objetivo é alcançado por uma bomba de fuso helicoidal regulável com as características da reivindicação 1.[0010] The objective is achieved by an adjustable helical spindle pump with the characteristics of claim 1.
[0011] A bomba de fuso helicoidal regulável é caracterizada em particular pelo fato de que uma câmara de estrangulamento e uma câmara de controle são formadas no alojamento da bomba, as quais estão em contato com o óleo lubrificante a ser distribuído; em que a câmara de expansão está disposta entre a entrada da bomba e a câmara do fuso, e a câmara de expansão compreende uma válvula de expansão, através da qual uma seção transversal de fluxo de passagem de um fluxo de distribuição pode ser ajustada; a câmara de controle compreende uma válvula de regulação hidráulica com um pistão que responde a uma pressão de controle hidráulico na câmara de controle e a câmara de controle é orientada paralelamente à câmara do fuso em relação a um caminho de ajuste do pistão; e um corpo de válvula da válvula de expansão é acoplado ao pistão da válvula de regulação hidráulica.[0011] The adjustable helical spindle pump is characterized in particular by the fact that a throttling chamber and a control chamber are formed in the pump housing, which are in contact with the lubricating oil to be distributed; wherein the expansion chamber is disposed between the pump inlet and the spindle chamber, and the expansion chamber comprises an expansion valve, through which a flow-through cross-section of a dispensing flow can be adjusted; the control chamber comprises a hydraulic regulating valve with a piston that responds to a hydraulic control pressure in the control chamber and the control chamber is oriented parallel to the spindle chamber with respect to a piston adjustment path; and a valve body of the expansion valve is coupled to the piston of the hydraulic regulating valve.
[0012] A invenção fornece assim pela primeira vez uma estrutura integrada de uma bomba de fuso helicoidal e um estrangulamento de sucção controlado hidraulicamente.[0012] The invention thus provides for the first time an integrated structure of a helical screw pump and a hydraulically controlled suction throttling.
[0013] O design compacto da bomba de fuso helicoidal regulável oferece uma solução para a necessidade de um suprimento de óleo lubrificante consideravelmente mais eficiente nos veículos. A construção básica robusta da bomba de fuso helicoidal com as vantagens de alta eficiência, robustez e baixa pulsação em comparação com outras bombas de deslocamento positivo é mantida.[0013] The compact design of the adjustable helical spindle pump offers a solution to the need for a considerably more efficient supply of lubricating oil in vehicles. The basic robust construction of the screw screw pump with the advantages of high efficiency, robustness and low pulsation compared to other positive displacement pumps is maintained.
[0014] Através da integração do estrangulamento de sucção no alojamento da bomba, o espaço de instalação e a instalação de um componente no sistema de óleo lubrificante podem ser omitidos. É criado um grupo de componentes comparável aos tipos conhecidos de bombas de deslocamento variável com geometria variável.[0014] By integrating the suction throttling in the pump housing, the installation space and installation of a component in the lubricating oil system can be omitted. A group of components comparable to known types of variable displacement pumps with variable geometry is created.
[0015] O arranjo paralelo da válvula de regulação hidráulica aos fusos helicoidais permite uma geometria de envelope semelhante do alojamento da bomba, em que, apesar da integração do estrangulamento de sucção, a dimensão axial permanece essencialmente inalterada e uma dimensão radial é aumentada de forma insignificante. Isso torna mais fácil otimizar um espaço em novos sistemas ou substituir a bomba em aplicações em execução com um determinado espaço.[0015] The parallel arrangement of the hydraulic regulating valve to the helical spindles allows for a similar envelope geometry of the pump housing, in that, despite the integration of the suction choke, the axial dimension remains essentially unchanged and a radial dimension is increased accordingly. insignificant. This makes it easier to optimize a space in new systems or replace the pump in applications running with a certain space.
[0016] A implementação hidráulica permite uma densidade de potência maior em relação à força de acionamento para definir o estrangulamento de sucção, de modo que a válvula de regulação hidráulica pode ser menor em comparação com atuadores elétricos ou semelhantes e mais espaço de instalação é economizado.[0016] The hydraulic implementation allows a higher power density in relation to the actuating force to set the suction throttling, so that the hydraulic regulating valve can be smaller compared to electric actuators or the like and more installation space is saved .
[0017] Um alto nível de dinâmica de regulação é alcançado por meio da estrutura integrada. A invenção é baseada no conhecimento de que, no caso de estrangulamento de sucção, um tempo morto entre a intervenção de regulação e a resposta ao salto está relacionado ao trecho de sucção estrangulado. Devido à curta distância entre a válvula de expansão e a câmara do fuso, a taxa de distribuição pode ser alterada de uma maneira altamente dinâmica.[0017] A high level of regulation dynamics is achieved through the integrated structure. The invention is based on the knowledge that, in the case of suction throttling, a dead time between the regulation intervention and the jump response is related to the throttled suction run. Due to the short distance between the expansion valve and the spindle chamber, the dispensing rate can be changed in a highly dynamic way.
[0018] Outros desenvolvimentos vantajosos do sistema de distribuição de óleo lubrificante regulável são o assunto das reivindicações dependentes.[0018] Further advantageous developments of the adjustable lubricating oil distribution system are the subject of the dependent claims.
[0019] De acordo com um aspecto da invenção, um caminho de ajuste do corpo da válvula da válvula de expansão pode ser alinhado paralelamente à câmara do fuso e uma sede de válvula da válvula de expansão pode ser formada em uma abertura da entrada da bomba na câmara de expansão. Assim, tanto a válvula de regulação hidráulica quanto a válvula de expansão são dispostas paralelamente à câmara do fuso, o que promove um design compacto da estrutura da bomba.[0019] In accordance with one aspect of the invention, an expansion valve valve body adjustment path can be aligned parallel to the spindle chamber and an expansion valve valve seat can be formed in a pump inlet opening in the expansion chamber. Thus, both the hydraulic regulation valve and the expansion valve are arranged parallel to the spindle chamber, which promotes a compact design of the pump structure.
[0020] De acordo com um aspecto da invenção, o corpo da válvula da válvula de expansão e o pistão da válvula de regulação hidráulica podem assentar em uma haste de válvula comum. Uma orientação separada do corpo da válvula da válvula de expansão pode assim ser dispensada e o design integrado de ambas as válvulas favorece o design compacto da estrutura da bomba.[0020] According to one aspect of the invention, the valve body of the expansion valve and the piston of the hydraulic regulating valve may rest on a common valve stem. A separate valve body orientation of the expansion valve can thus be dispensed with and the integrated design of both valves favors the compact design of the pump frame.
[0021] De acordo com um aspecto da invenção, a bomba de fuso helicoidal pode ter dois fusos helicoidais, uma seção transversal da câmara do fuso sendo formada por dois raios circulares sobrepostos e uma seção transversal da câmara de controle pode ser disposta adjacente à câmara do fuso na área de um eixo de interseção de uma interseção dos raios circulares. Esta configuração permite que as dimensões radiais gerais sejam reduzidas, o que beneficia o design compacto da bomba de fuso helicoidal.[0021] According to one aspect of the invention, the screw pump may have two helical spindles, a cross section of the spindle chamber being formed by two overlapping circular spokes and a cross section of the control chamber may be disposed adjacent to the chamber of the spindle in the area of an intersection axis of an intersection of circular radii. This configuration allows the overall radial dimensions to be reduced, which benefits the compact design of the screw pump.
[0022] De acordo com um aspecto da invenção, a câmara de controle pode ter duas conexões hidráulicas para a introdução de duas pressões de controle hidráulico, que atuam em lados opostos do pistão da válvula de regulação hidráulica. Assim, além de uma variante de uma válvula de regulação hidráulico em que uma pressão de controle atua contra uma pré-tensão da mola, uma outra variante em relação ao controle hidráulico é fornecida, que é menos crítica no que diz respeito à vedação do pistão.[0022] According to one aspect of the invention, the control chamber may have two hydraulic connections for the introduction of two hydraulic control pressures, which act on opposite sides of the piston of the hydraulic regulation valve. Thus, in addition to a variant of a hydraulic regulating valve in which a control pressure acts against a spring pre-tension, another variant in relation to hydraulic control is provided, which is less critical with regard to piston sealing. .
[0023] De acordo com um aspecto da invenção, uma mola de pressão pode ser disposta na câmara de controle em um lado do pistão da válvula de regulação hidráulica. Uma função à prova de falhas pode ser implementada por meio de uma mola de pressão, de modo que um estrangulamento de sucção seja definido para uma posição de abertura predeterminada ou completa do elemento de válvula no caso de uma perda de pressão de controle devido à falha do controle hidráulico.[0023] According to one aspect of the invention, a pressure spring can be arranged in the control chamber on one side of the piston of the hydraulic regulating valve. A failsafe function can be implemented by means of a pressure spring so that a suction throttle is set to a predetermined or full opening position of the valve element in the event of a loss of control pressure due to failure. of the hydraulic control.
[0024] De acordo com um aspecto da invenção, o alojamento da bomba pode ter uma seção de colar em uma face de extremidade da câmara do fuso, que compreende uma passagem do alojamento e um rolamento do eixo para um eixo de acionamento e uma coroa dentada, que fica no eixo de acionamento, tem um recesso da seção do colar, de modo que uma ranhura da coroa dentada eixo de acionamento e o rolamento do eixo se sobrepõem axialmente. Esta configuração permite que as dimensões axiais gerais sejam reduzidas, o que promove o design compacto da bomba de fuso helicoidal.[0024] According to one aspect of the invention, the pump housing may have a collar section on an end face of the spindle chamber, comprising a housing passage and a shaft bearing for a drive shaft and a ring gear sprocket, which is on the drive shaft, has a recess in the collar section so that a groove in the sprocket drive shaft and the shaft bearing overlap axially. This configuration allows the overall axial dimensions to be reduced, which promotes the compact design of the screw pump.
[0025] A invenção é descrita abaixo usando uma modalidade com referência ao desenho anexo.[0025] The invention is described below using an embodiment with reference to the attached drawing.
[0026] A Fig. 1 mostra uma vista em corte esquemática simplificada através da estrutura de uma modalidade da bomba de fuso helicoidal regulável de acordo com a invenção.[0026] Fig. 1 shows a simplified schematic sectional view through the structure of an modality of the adjustable helical screw pump according to the invention.
[0027] Na modalidade da representação esquemática da Fig. 1, uma escala relativa de uma válvula de regulação hidráulica 4 foi escolhida para o benefício de uma melhor percepção. A válvula de regulação hidráulica 4 pode, no entanto, ser menor. Além disso, a fim de evitar uma representação sobreposta da válvula de regulação hidráulica 4 com uma câmara do fuso 12, uma posição da válvula de regulação hidráulica 4 deslocada da câmara do fuso 12 é mostrada na Fig. 12. Uma posição e uma distância da válvula de regulação hidráulica 4 para a câmara do fuso 12 podem, no entanto, também variar em favor de um arranjo mais compacto.[0027] In the embodiment of the schematic representation of Fig. 1, a relative scale of a hydraulic regulating valve 4 was chosen for the benefit of a better perception. The hydraulic regulating valve 4 can, however, be smaller. Furthermore, in order to avoid an overlapping representation of the hydraulic regulating valve 4 with a spindle chamber 12, a position of the hydraulic regulating valve 4 offset from the spindle chamber 12 is shown in Fig. 12. A position and a distance from the hydraulic regulating valve 4 for spindle chamber 12 may, however, also vary in favor of a more compact arrangement.
[0028] No contexto desta divulgação, o termo bomba de fuso helicoidal é entendido como significando bombas de pistão rotativas com dentes helicoidais com uma inclinação de rosca para deslocar o meio de distribuição. Esses tipos de bombas geralmente incluem um fuso helicoidal acionado 2a e pelo menos um outro fuso helicoidal 2b, que é arrastado pelo engate da ranhura.[0028] In the context of this disclosure, the term helical spindle pump is understood to mean rotary piston pumps with helical teeth with a thread inclination to displace the distribution means. These types of pumps generally include a driven helical spindle 2a and at least one other helical spindle 2b, which is dragged by the groove engagement.
[0029] A bomba de fuso helicoidal da modalidade mostrada tem um fuso helicoidal acionado 2a e um fuso helicoidal arrastado 2b, que são recebidos rotativamente em uma câmara de fuso 12 de um alojamento de bomba 10. O fuso helicoidal acionado 2a é conectado a um eixo de acionamento 5 que é acionado por um motor de combustão interna por meio de uma coroa dentada 50. O eixo de acionamento 5 emerge do alojamento da bomba 1 em uma seção de colar 15. Um rolamento de eixo[0029] The screw pump of the embodiment shown has a driven screw 2a and a trailing screw 2b, which are rotatably received in a screw chamber 12 of a pump housing 10. The driven screw 2a is connected to a drive shaft 5 which is driven by an internal combustion engine via a sprocket 50. Drive shaft 5 emerges from pump housing 1 in a collar section 15. A shaft bearing
51 na forma de um rolamento compacto com duas filas de rolamentos de esferas é encaixado na seção de colar 15. A coroa dentada 50 assenta na extremidade livre saliente do eixo de acionamento 5 e tem uma protuberância para a seção de colar 15 de modo que uma ranhura externa radial se sobrepõe axialmente com o rolamento do eixo 51.51 in the form of a compact bearing with two rows of ball bearings is fitted to the collar section 15. The ring gear 50 rests on the protruding free end of the drive shaft 5 and has a bulge for the collar section 15 so that a radial outer groove axially overlaps with shaft bearing 51.
[0030] No lado de acionamento dos fusos helicoidais 2a, 2b há um lado de pressão da câmara de fuso 12, que está conectada a uma saída de bomba 11 na forma de um suporte de pressão. No lado dos fusos helicoidais 2a, 2b oposto ao acionamento, há um lado de sucção da câmara do fuso 12. O lado de sucção da câmara de fuso 12 é conectado a uma entrada de bomba 10 na forma de um suporte de sucção por meio de uma câmara de expansão 3. Considerando a direção de distribuição, o óleo lubrificante é sugado através da entrada da bomba 10 e da câmara de expansão 3 por uma pressão negativa no lado de sucção da câmara do fuso 12, que é gerada por uma inclinação do parafuso dos fusos rotativos 2a, 2b, é puxado para dentro através da câmara do fuso 12 e no lado da pressão ejetado da câmara do fuso 12 através da saída da bomba 11.[0030] On the drive side of the helical spindles 2a, 2b there is a pressure side of the spindle chamber 12, which is connected to a pump output 11 in the form of a pressure support. On the side of the helical spindles 2a, 2b opposite the drive, there is a suction side of the spindle chamber 12. The suction side of the spindle chamber 12 is connected to a pump inlet 10 in the form of a suction support by means of an expansion chamber 3. Considering the distribution direction, lubricating oil is sucked through the inlet of the pump 10 and the expansion chamber 3 by a negative pressure on the suction side of the spindle 12 chamber, which is generated by an inclination of the Rotary spindle screw 2a, 2b is pulled in through the spindle chamber 12 and on the pressure side ejected from the spindle chamber 12 through the pump outlet 11.
[0031] Um trecho de sucção na frente da bomba de fuso helicoidal leva a um cárter de óleo no motor de combustão interna. Após a bomba de fuso helicoidal, há um trecho de alimentação de um sistema de entrega de óleo lubrificante (não mostrado). O trecho de alimentação leva a ramificações de um suprimento de óleo lubrificante do motor de combustão interna, que é usado para lubrificar as superfícies deslizantes entre as peças móveis em um mecanismo de manivela, uma válvula de comando e pistas do cilindro e semelhantes sob uma pressão de óleo necessária.[0031] A suction run in front of the helical spindle pump leads to an oil sump in the internal combustion engine. After the screw pump is a feed run for a lube oil delivery system (not shown). The feed run leads to branches of an internal combustion engine lubricating oil supply, which is used to lubricate the sliding surfaces between moving parts in a crank mechanism, a control valve and cylinder tracks and the like under pressure of oil required.
[0032] A câmara de expansão 13 do alojamento de bomba 1 forma uma câmara de entrada para um lado frontal da câmara do fuso 12. Uma sede de válvula anular 31 de uma válvula de expansão 3 é formada em uma embocadura na qual o suporte de sucção da entrada da bomba 10 entra na câmara de expansão 3. Um corpo de válvula 30 da válvula de expansão 3 é guiado em uma haste da válvula 34 axialmente oposta ao suporte de sucção da entrada da bomba 10 e tem uma superfície de vedação esférica. Uma posição de abertura ao longo de um caminho de ajuste do corpo de válvula 30 para a sede de válvula 31 define ou limita uma seção transversal de fluxo de passagem da corrente de distribuição do óleo lubrificante entre a entrada da bomba 10 e a câmara do fuso 12, por meio do qual um estrangulamento de sucção da bomba de fuso helicoidal é realizada. No outro lado da haste da válvula 34, que é oposta ao corpo da válvula 30, um pistão 40 é disposto, o qual é recebido em uma câmara de controle cilíndrica 14 do alojamento da bomba 1. O pistão 40 e a câmara de controle 14 formam uma válvula de regulação hidráulica 4 que define uma posição de abertura da válvula de expansão 3 por uma alimentação de pressão controlada do óleo lubrificante.[0032] The expansion chamber 13 of the pump housing 1 forms an inlet chamber to a front side of the spindle chamber 12. An annular valve seat 31 of an expansion valve 3 is formed in a mouthpiece in which the suction from the inlet of the pump 10 enters the expansion chamber 3. A valve body 30 of the expansion valve 3 is guided on a valve stem 34 axially opposite the suction bracket of the inlet of the pump 10 and has a spherical sealing surface. An open position along an adjustment path from the valve body 30 to the valve seat 31 defines or limits a flow-through cross section of the lubricating oil delivery stream between the pump 10 inlet and the spindle chamber. 12, by means of which a suction throttling of the screw pump is carried out. On the other side of the valve stem 34, which is opposite the valve body 30, a piston 40 is disposed, which is received in a cylindrical control chamber 14 of the pump housing 1. The piston 40 and control chamber 14 form a hydraulic regulating valve 4 which defines an opening position of the expansion valve 3 by a controlled pressure supply of lubricating oil.
[0033] A câmara do fuso 12 tem um contorno em seção transversal na forma de um denominado alojamento em forma de oito, isto é, é formada por dois orifícios no alojamento da bomba 1, cujos raios se sobrepõem para garantir o engate dos fusos helicoidais 2a, 2b. A câmara de controle cilíndrica 14 da válvula de regulação hidráulico 4 também é formada por um orifício no alojamento da bomba 1 que corre paralelo aos orifícios na câmara do fuso 12. Numa modalidade compacta preferencial, que difere da representação esquemática na Fig. 1, está uma câmara de controle 14 próxima a uma protuberância do alojamento em forma de oito, isto é, disposta entre os eixos dos orifícios da câmara de fuso 12 próxima a uma parede da câmara da câmara de fuso, de tal forma que é criado um empacotamento justo de cavidades cilíndricas e, assim, uma geometria de envelope compacta do alojamento da bomba 1.[0033] The spindle chamber 12 has a cross-sectional contour in the form of a so-called figure-eight housing, that is, it is formed by two holes in the pump housing 1, whose spokes overlap to ensure the engagement of the helical spindles 2a, 2b. The cylindrical control chamber 14 of the hydraulic regulating valve 4 is also formed by a hole in the pump housing 1 that runs parallel to the holes in the spindle chamber 12. In a preferred compact embodiment, which differs from the schematic representation in Fig. 1, it is a control chamber 14 proximate to a protrusion of the eight-shaped housing, i.e. disposed between the axes of the holes of the spindle chamber 12 close to a wall of the spindle chamber chamber, such that a tight packing is created of cylindrical cavities and thus a compact envelope geometry of the pump housing 1.
[0034] O arranjo integrado da válvula de regulação hidráulica 4 e da válvula de expansão 3 é separada por uma guia de eixo comum 43 que é formada entre a câmara de controle 14 e a câmara de expansão 13. A guia da haste 43 fornece uma guia axial para a haste da válvula comum[0034] The integrated arrangement of the hydraulic regulating valve 4 and the expansion valve 3 is separated by a common shaft guide 43 which is formed between the control chamber 14 and the expansion chamber 13. The rod guide 43 provides a axial guide for common valve stem
34. Uma posição do pistão 40 ao longo de um caminho de ajuste da válvula de regulação hidráulica 4 é definida por duas pressões de controle hidráulico p1 e p2, que são aplicadas a ambos os lados do pistão 40 na câmara de controle 14. A pressão de controle p1 é gerada por meio de uma conexão hidráulica 41 em um lado do pistão 40 na câmara de controle 14. A pressão de controle p2 é gerada por meio de uma conexão hidráulica 42 no outro lado do pistão 40 na câmara de controle 14. Um movimento de ajuste do pistão 40 responde a uma diferença de pressão entre as duas pressões de controle p1, p2 e mantém uma posição no caso de um equilíbrio de forças em ambos os lados do pistão 40.34. A position of piston 40 along an adjustment path of hydraulic regulating valve 4 is defined by two hydraulic control pressures p1 and p2, which are applied to both sides of piston 40 in control chamber 14. control pressure p1 is generated by means of a hydraulic connection 41 on one side of piston 40 in control chamber 14. Control pressure p2 is generated by means of a hydraulic connection 42 on the other side of piston 40 in control chamber 14. An adjusting movement of the piston 40 responds to a pressure difference between the two control pressures p1, p2 and maintains a position in the event of a balance of forces on both sides of the piston 40.
[0035] No lado da pressão de controle p1, uma mola de pressão, não mostrada, é preferencialmente disposta, a qual engata na relação de força das pressões de controle p1, p2. O comprimento da mola de pressão é selecionado de tal forma que uma posição fechada da válvula de expansão 3 é evitada sem as duas pressões de controle p1, p2. O uso de uma mola de pressão garante uma função à prova de falhas, de modo que, em caso de falha do regulação hidráulica, o bloqueio da alimentação de óleo lubrificante com o motor de combustão interna em funcionamento seja impedido por uma válvula de expansão fechada 3. Da mesma forma, uma posição totalmente aberta da válvula de expansão 3 pode, opcionalmente, ser impedida por uma mola de pressão adicional no lado oposto. Dependendo da incorporação do sistema de óleo lubrificante, pode- se evitar que uma pressão de distribuição crítica seja excedida no caso de falha da regulação hidráulica.[0035] On the control pressure side p1, a pressure spring, not shown, is preferably arranged which engages the force ratio of the control pressures p1, p2. The length of the pressure spring is selected in such a way that a closed position of expansion valve 3 is avoided without the two control pressures p1, p2. The use of a pressure spring guarantees a fail-safe function, so that, in the event of a hydraulic regulation failure, the blocking of the lubricating oil supply with the internal combustion engine running is prevented by a closed expansion valve 3. Likewise, a fully open position of the expansion valve 3 can optionally be prevented by an additional pressure spring on the opposite side. Depending on the incorporation of the lubricating oil system, it is possible to prevent a critical distribution pressure from being exceeded in the event of failure of the hydraulic regulation.
[0036] O controle hidráulico das duas pressões de controle p1, p2 ocorre em um sistema de óleo lubrificante não mostrado por meio de um dispositivo de regulação eletro-hidráulico que é abastecido a partir do circuito de óleo lubrificante do motor de combustão interna e pela pressão de distribuição da bomba de fuso helicoidal. Tal dispositivo de regulação eletro-hidráulico tem uma válvula proporcional eletromagnética 4/3. A válvula proporcional 4/3 compreende quatro conexões, incluindo uma conexão de entrada para a alimentação de óleo de uma comporta de óleo do motor de combustão interna e três conexões de saída, das quais duas conexões de saída fornecem as duas pressões de controle p1, p2 com uma diferença de pressão regulada diferença e um óleo de conexão de saída com um excesso de pressão diferencial de retorno da regulação para o cárter de óleo.[0036] The hydraulic control of the two control pressures p1, p2 occurs in a lubricating oil system not shown by means of an electro-hydraulic regulating device that is supplied from the internal combustion engine lubricating oil circuit and by the distribution pressure of the helical spindle pump. Such an electro-hydraulic regulating device has a 4/3 electromagnetic proportional valve. The 4/3 proportional valve comprises four connections, including an inlet connection for supplying oil to an internal combustion engine oil gate and three outlet connections, of which two outlet connections provide the two p1 control pressures. p2 with a regulated pressure difference difference and an oil connection outlet with an excess pressure differential return from the regulation to the oil sump.
As conexões de saída das duas pressões de controle p1, p2 são reguladas por meio de um corpo de válvula que define uma respectiva resistência hidráulica e, portanto, uma respectiva diferença de pressão entre a conexão de entrada e as três conexões de saída.The output connections of the two control pressures p1, p2 are regulated by means of a valve body which defines a respective hydraulic resistance and therefore a respective pressure difference between the inlet connection and the three output connections.
O corpo da válvula é controlado por um atuador eletromagnético com uma bobina e uma âncora, bem como por uma mola de pressão.The valve body is controlled by an electromagnetic actuator with a coil and an anchor, as well as a pressure spring.
O atuador eletromagnético é controlado pela modulação da largura de pulso da energia elétrica alimentada.The electromagnetic actuator is controlled by modulating the pulse width of the supplied electrical energy.
Um controle das pressões de controle p1, p2 da válvula de regulação hidráulica 4 para regular o volume de distribuição de um circuito de óleo lubrificante através do estrangulamento de sucção da válvula de expansão 3 na bomba de fuso helicoidal pode ser realizado por um dispositivo de controle como uma função de uma carga, um número de rotação e uma temperatura do motor de combustão interna.A control of the control pressures p1, p2 of the hydraulic regulating valve 4 to regulate the dispensing volume of a lubricating oil circuit through the suction throttling of the expansion valve 3 on the helical spindle pump can be performed by a control device as a function of a load, a number of revolutions and an internal combustion engine temperature.
Lista dos números de referência: 1 alojamento de bomba 2a fuso helicoidal acionado 2b fuso helicoidal arrastado 3 válvula de expansão 4 válvula de regulação hidráulica 5 eixo de acionamento 10 entrada da bomba 11 saída da bomba 12 câmara do fuso 13 câmara de expansãoList of part numbers: 1 pump housing 2a driven screw 2b trailing screw 3 expansion valve 4 hydraulic regulating valve 5 drive shaft 10 pump inlet 11 pump output 12 spindle chamber 13 expansion chamber
14 câmara de controle 15 seção de colar 30 corpos de válvula 31 sede da válvula 34 haste da válvula 40 pistões 41 conexão hidráulica com pressão de controle p1 42 conexão hidráulica com pressão de controle p2 43 comando de hastes 50 coroa dentada 51 rolamentos do eixo14 control chamber 15 collar section 30 valve bodies 31 valve seat 34 valve stem 40 pistons 41 hydraulic connection with control pressure p1 42 hydraulic connection with control pressure p2 43 camshaft 50 ring gear 51 shaft bearings
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