CN101169088A

CN101169088A - 一种煤浆发动机喷射泵

Info

Publication number: CN101169088A
Application number: CNA2007100930528A
Authority: CN
Inventors: 谢远文; 肖朝南; 袁雪平
Original assignee: CHONGQING HONGJIANG MACHINE WORKS
Current assignee: CHONGQING HONGJIANG MACHINE WORKS
Priority date: 2007-11-27
Filing date: 2007-11-27
Publication date: 2008-04-30
Anticipated expiration: 2027-11-27
Also published as: CN100552211C

Abstract

本发明属于发动机技术领域，具体涉及一种适用于水煤浆供给的发动机高压喷射泵，它由带法兰的喷射泵体、装配在喷射泵体上的出油阀偶件、装配在喷射泵体内的柱塞偶件、燃料调节机构、带滚轮或不带滚轮的传动机构组成。其在柱塞偶件的柱塞外圆面和柱塞套上均设计有润滑油槽，在喷射泵上设计有喷射燃料与润滑剂的混合物回收结构，并改进了润滑系统的密封结构，采用柴油润滑时，柱塞套与泵体之间的配合密封采用带弹簧蓄能的密封圈进行密封，采用滑油润滑时，用高性能O形密封圈进行密封，另外对关键件采用了耐腐蚀性和耐磨性更强的材料设计。本发明能满足发动机燃烧平均粒径≤10μm的水煤浆需要，同时可以保证高压系统原件具有高的可靠性和使用寿命。

Description

一种煤浆发动机喷射泵

技术领域

本发明属于发动机技术领域，具体涉及一种适用于水煤浆供给的发动机高压喷射泵，主要适用于燃烧平均粒径≤10μm的水煤浆。

背景技术

随着能源的日益紧张，以及发动机排放要求越来越严格，发动机除向燃烧重油、原油、气体以及乙醇等方面发展外，还向着另一种清洁能源-煤浆发展。

目前高压喷油泵都是用于燃烧柴油，不能用于直接燃烧水煤浆，其原因如下：

1、现有的燃烧柴油的高压喷油泵其偶件头部间隙较大，燃烧水煤浆时，部分颗粒易通过头部直槽进入中尾部，导致柱塞在转动过程(燃料供应量调节过程)将其带入柱塞圆柱面，造成偶件快速磨损或咬卡。

2、燃烧水煤浆对柱塞偶件的润滑要求更高，但是现有的高压喷油泵的润滑剂(滑油)不能到达到柱塞偶件的中部和尾部，因此无法保证柱塞在高速运动下的润滑需要。

3、现有的高压喷油泵的柱塞、柱塞套和出油阀一般采用的是整体淬火钢，出油阀座采用的是渗碳钢，柱塞弹簧采用的是铬钒钢，而燃烧水煤浆中的一些化学成分具有较强的腐蚀性，其颗粒物对喷油泵的磨损更大，因此现有的喷油泵在耐腐蚀性和耐磨性方面还不能满足其要求。

4、在燃烧水煤浆时，会存在一些煤浆与润滑剂的混合物，现有的喷油泵结构无法使这些混合物及时地排除，导致它们到达传动部件，污染发动机润滑油。

5、现有喷油泵的密封结构也不能满足燃烧水煤浆的需要。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的上述不足，提供一种煤浆发动机喷射泵，满足发动机燃烧平均粒径≤10μm的水煤浆需要，同时保证高压系统原件具有高的可靠性和使用寿命。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本煤浆发动机喷射泵包括通常的发动机喷油泵的基本组成部分，如带法兰的喷射泵体、出油阀偶件、柱塞偶件、燃料调节机构和传动机构等，其结构有带滚轮和不带滚轮两种形式。出油阀偶件有等容和等压两种形式。本发明的改进之处在于在柱塞与柱塞套上设计特殊的润滑油槽，柱塞上的润滑油槽有两种结构设计，一是在柱塞外圆面上加工若干道环槽，环槽之间用直槽连接；二是在靠近柱塞头部和尾部各设计为环槽，中间采用螺旋槽连接。根据不同的柱塞偶件润滑剂，可以选择不同的进入柱塞偶件间隙的压力，也可以选择不同的润滑油槽深度及第一道环槽距柱塞顶部的距离。其目的一是为保证柱塞偶件在运行过程的强制润滑，二是在采用柴油润滑时，希望有很少量的燃油通过柱塞偶件的间隙渗入到煤浆中参与燃烧。所述润滑油槽对于采用柴油进行润滑的系统，其润滑油槽深度在0.05mm～0.10mm之间，对于采用滑油润滑的系统，其润滑油槽深度在0.20mm～0.30mm之间。同时在柱塞套内壁上也设计润滑油槽，该润滑油槽向外与柱塞套和泵体上的润滑油道连通，向内与柱塞外圆面的润滑油槽连通，对于采用柴油进行润滑的系统，其润滑油槽深度H为0.1mm，对于润滑油润滑的系统，其润滑油槽深度H≥0.5mm。

设计上述结构的润滑油槽所具有的特殊作用在于：

1、保证喷射泵在工作过程中高压产生的水煤浆泄漏(通过偶件间隙泄漏)不进入柱塞中部和尾部，否则柱塞易导致柱塞咬卡。

2、因燃烧水煤浆时偶件头部间隙较大，部分颗粒易通过头部直槽进入中尾部，通过设计润滑油槽，可避免柱塞在转动过程(燃料供应量调节过程)将其带入圆柱面造成偶件快速磨损或咬卡。

3、保证润滑剂(滑油)能通过润滑油槽顺利进入到柱塞偶件的中部和尾部，保证柱塞在高速运动下的润滑需要。

所述燃料喷射泵的关键件在材料设计上采用了耐腐蚀性和耐磨性更强的材料设计，并采用了表面强化处理及特殊涂层处理设计，其目的是提高抵御水煤浆中水及其它化学成分的腐蚀能力，同时高硬度设计也是为了更好降低颗粒物带来的磨损。

所述燃料喷射泵设计有喷射燃料与润滑剂的混合物回收结构，其目的彻底避免水煤浆与润滑剂的混合物不能到达传动部件，污染发动机润滑油。对于带滚轮的燃料喷射泵，在所述传动机构的滚轮体上设置有回油孔，在泵体内壁上加工有与回油孔对应的回油槽，在泵体上加工有连通回油槽与外部废料箱的回油通道，所述回油槽的长度L3大于柱塞行程。对于不带滚轮的喷射泵，在所述传动机构的顶杆上端设置有一个挡油盘，并在挡油盘下侧的顶杆座上设置有通往外部废料箱的油孔。

所述燃料喷射泵有润滑系统的密封结构，采用柴油润滑时，柱塞套与泵体之间的配合密封采用带弹簧蓄能的密封圈进行密封，其目的因柴油润滑时压力高，弹簧蓄能的密封圈可以保证较高压力下的密封效果。采用滑油润滑时，用高性能O形密封圈进行密封，其目的是为了降低设计成本。

当柱塞处于燃料理论供给始点时，可以根据不同的润滑剂选择偶件的配合密封长度，其原因是因使用不同润滑剂，不同进油压力不同，因此其密封长度需求就不一致。柱塞圆柱表面与柱塞套内孔表面之间配合密封长度L1在5mm～8mm之间，对于采用柴油进行润滑的系统，密封长度L1取上限，对于润滑油润滑的系统，密封长度L1取下限。

同时，在柱塞套上设计有通往泵体外的废料箱的回油通道，该回油通道与柱塞套内表面的对应的回油口相通，柱塞套内表面与柱塞圆柱表面的配合密封长度为L2，对于采用柴油进行润滑的系统，密封长度L2在8mm～10mm之间，对于润滑油润滑的系统，密封长度L2为5mm。

由上述的结构设计可见，采用本结构的煤浆发动机喷射泵具有以下显著的优点：

1、可以满足燃烧平均粒径≤10μm的水煤浆需要，排放比燃烧柴油好。

2、可以保证喷射泵有高的可靠性和使用寿命。

3、可以彻底避免发动机的润滑油受到污染。

附图说明

图1是燃料喷射泵的整体剖面结构图；

图2(1)和图2(2)是其中柱塞偶件的两种结构示意图；

图3是不带滚轮喷射泵的混合物回收结构的示意图；

图4是带滚轮喷射泵的混合物回收结构的示意图；

图5(1)是采用润滑油润滑的喷射泵的密封结构示意图；

图5(2)是采用柴油润滑的喷射泵的密封结构示意图；

具体实施方式

以下结合附图说明本发明：

参见图1，本煤浆发动机喷射泵包括通常的发动机喷油泵的基本组成部分，如带法兰的喷射泵体1、出油阀偶件2、柱塞偶件3、由齿条4和齿圈5等组成的燃料调节机构、以及由滚轮7、导向活塞6等组成的传动机构等。

本发明所述的柱塞偶件3有两种结构，见图2(1)，一种是在柱塞31的外圆面上加工若干道环槽311，环槽311之间用直槽312连接；图2(2)是另一种结构，是在靠近柱塞31的头部和尾部各设计为环槽311，中间采用螺旋槽313连接。另外，柱塞偶件的柱塞套32内壁上也设计润滑油槽321，该润滑油槽321向外与柱塞套32和泵体1上的润滑油道连通，向内与柱塞外圆面的润滑油槽连通。根据不同的柱塞偶件润滑剂，可以选择不同的进入柱塞偶件间隙的滑油压力P1，也可以选择不同的润滑槽深度，参见图1，当柱塞处于燃料理论供给始点时偶件的配合密封长度L1。对于柱塞偶件用润滑油润滑的系统，滑油压力P1一般控制在0.3MPa～1MPa，配合密封长度L1一般在5mm左右，其柱塞外圆上润滑油槽深度一般在0.20mm～0.30mm之间，柱塞套上润滑油槽深度H一般≥0.5mm；对于用轻柴油润滑的系统，滑油压力P1一般控制在10MPa～25MPa，配合密封长度L1一般在8mm左右，其柱塞外圆上润滑油槽深度一般在0.05mm～0.10mm之间，柱塞套上润滑油槽深度H一般为0.1mm。各结构尺寸设计的原则是煤浆在高压下通过偶件渗漏到润滑油接通环槽时的压力必须低于润滑油的进油压力P1，偶件头部间隙比燃烧重油大0.002mm～0.003mm，确保燃料调节机构运动的灵活性。

本技术所述的燃料喷射泵，不允许煤浆与润滑剂的混合物到达传动部件，因此在柱塞偶件结构设计时，在柱塞套32上设计了通往泵体外的废料箱的回油通道322，将该混合物接回了废料箱。为了让通过间隙泄漏的混合物彻底流进废料箱，喷射泵不带滚轮时，其煤浆与润滑剂的混合物通过下部传动中的挡油盘8和传动机构的顶杆座9上的油孔901接回废料箱(图3所示)；带滚轮时，其煤浆与润滑剂的混合物通过滚轮体10上的回油孔1001、泵体1内壁与回油孔1001对应的回油槽101和泵体上连通回油槽与外部废料箱的回油通道102接回废料箱(图4所示)。设计泵体上回油槽101的长度L3时，必须保证在整个行程中滚轮体上的小孔与槽完全相通(即必须大于柱塞行程)。

本技术所述的燃料喷射泵，用滑油润滑时，柱塞套32与泵体1之间的配合采用高性能O形密封圈11进行密封，见图5(1)所示；用柴油润滑时，柱塞套32与泵体1之间的配合采用带弹簧蓄能的密封圈12进行密封，见图5(2)所示。

本技术所述的燃料喷射泵，由于燃烧煤浆燃料供给系统带来很大的腐蚀性和磨损性，同时大大降低了燃料调节机构运动灵活性。因此，在材料及热处理设计时，柱塞套和出油阀座等孔系零件采用高表面硬度的氮化钢设计或不锈钢设计，柱塞和出油阀等圆柱类零件采用不锈钢或整体淬火钢+表面强化处理；弹簧采用不锈钢设计。

Claims

1.一种煤浆发动机喷射泵，由带法兰的喷射泵体、装配在喷射泵体上的出油阀偶件、装配在喷射泵体内的柱塞偶件、燃料调节机构、带滚轮或不带滚轮的传动机构组成；其特征在于：所述柱塞偶件的柱塞外圆面上设计润滑油槽，所述润滑油槽是加工在柱塞外圆面上的若干道环槽，环槽之间由直槽连接；或者是在靠近柱塞头部和尾部加工环槽，中间由连接螺旋槽；所述润滑油槽对于采用柴油进行润滑的系统，其润滑油槽深度在0.05mm～0.10mm之间，对于采用滑油润滑的系统，其润滑油槽深度在0.20mm～0.30mm之间；所述柱塞偶件的柱塞套内壁上也设计有润滑油槽，该润滑油槽向外与柱塞套和泵体上的润滑油道连通，向内与柱塞外圆面的润滑油槽连通，对于采用柴油进行润滑的系统，其润滑油槽深度H为0.1mm，对于润滑油润滑的系统，其润滑油槽深度H≥0.5mm。

2.根据权利要求1所述的煤浆发动机喷射泵，其特征在于：所述喷射泵处于供料始点时柱塞圆柱表面与柱塞套内孔表面之间配合密封长度L1在5mm～8mm之间，对于采用柴油进行润滑的系统，密封长度L1取上限，对于润滑油润滑的系统，密封长度L1取下限。

3.根据权利要求1或2所述的煤浆发动机喷射泵，其特征在于：在柱塞套上设计有通往泵体外的废料箱的回油通道，该回油通道与柱塞套内表面的对应的回油口相通，柱塞套内表面与柱塞圆柱表面的配合密封长度为L2，对于采用柴油进行润滑的系统，密封长度L2在8mm～10mm之间，对于润滑油润滑的系统，密封长度L2为5mm。

4.根据权利要求1或2所述的煤浆发动机喷射泵，其特征在于：所述柱塞套与泵体之间采用带弹簧蓄能的密封圈进行密封或采用高性能O形密封圈进行密封。

5.根据权利要求1或2所述的煤浆发动机喷射泵，其特征在于：所述柱塞偶件的柱塞套、出油阀偶件的出油阀阀座等孔系零件采用表面硬度高的氮化钢或不锈钢；柱塞、出油阀等圆柱类零件采用不锈钢或整体淬火钢+表面强化处理的零件；柱塞偶件和出油阀偶件中使用的弹簧采用不锈钢。

6.根据权利要求1或2所述的煤浆发动机喷射泵，其特征在于：在所述传动机构的顶杆上端设置有一个挡油盘，并在挡油盘下侧的顶杆座上设置有通往外部废料箱的油孔。

7.根据权利要求1或2所述的煤浆发动机喷射泵，其特征在于：在所述传动机构的滚轮体上设置有回油孔，在泵体内壁上加工有与回油孔对应的回油槽，在泵体上加工有连通回油槽与外部废料箱的回油通道，所述回油槽的长度L3大于柱塞行程。