CN101498265B - 内燃机的燃料供应设备 - Google Patents

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Abstract

一种内燃机燃料供应设备，具有低压区域、包括高压泵的泵装置，以便将燃料从低压区域输送到高压区域中，在泵装置和喷射器之间设有持久处于高压下的蓄压系统，其通过持久处于高压下的高压燃料管路与泵装置连接，且通过取决于喷射节拍有时处于高压下的高压燃料管路与喷射器连接。持久处于高压下的高压燃料管路的对置的端部分别通过连接件与泵装置或与蓄压系统连接，和/或有时处于高压下的高压燃料管路的对置的端部分别通过连接件与蓄压系统或相应的喷射器连接，即在相应的高压燃料管路的包皮和连接件之间设有第一密封件，在包皮和紧固螺钉之间设有第二密封件，所述紧固螺钉径向向外包围高压燃料管路的包皮，并与连接件拧紧。

Description

内燃机的燃料供应设备
技术领域
本发明涉及一种内燃机燃料供应设备、即共轨燃料供应设备，其具有低压区域，且具有包括至少一个高压泵的泵装置，以便将燃料从所述燃料供应设备的低压区域输送到所述燃料供应设备的高压区域中，其中在所述高压区域中在所述泵装置和配设给缸的喷射器之间设有具有至少一个蓄存单元的持久地处于高压下的蓄压系统，其中所述蓄压系统通过至少一个同样持久地处于高压下的高压燃料管路与所述泵装置连接，其中所述蓄压系统通过取决于喷射节拍有时处于高压下的高压燃料管路与所述喷射器连接。
背景技术
DE 101 57 135 B4公开了一种内燃机，即一种使用重油工作的船用柴油内燃机，其具有多个缸，其中每个缸都配设有共轨燃料供应设备的喷射器。通过这些喷射器可在内燃机的每个缸中喷射燃料。根据DE 10157 135 B4的共轨燃料供应设备包括具有多个高压泵的泵装置，以便将燃料从共轨燃料供应设备的低压区域输送到其高压区域中，其中在高压区域中在泵装置和喷射器之间设有持久地处于高压下的蓄压系统。持久地处于高压下的蓄压系统也称为共轨，根据DE 101 57 135 B4，其具有多个蓄存单元，且通过同样持久地处于高压下的高压燃料管路与泵装置连接。蓄压系统还通过取决于喷射节拍有时处于高压下的高压燃料管路与喷射器连接。
这种共轨燃料供应设备的高压区域的组件在工作中受到高的工作压力，该工作压力例如可以为直至2000bar。由此对共轨燃料供应设备的特别是持久地处于高压下的部件的密封提出了高的要求。
此点更适合于船用柴油内燃机，因为船用柴油内燃机的共轨燃料供应设备的组件除了高的工作压力外，还受到其它负荷，例如大的振动应力以及大的热应力。这特别是在持久地处于高压下的高压燃料管路的区域中会导致管路断裂，进而导致大量泄漏，所述高压燃料管路使得泵装置与共轨燃料供应设备的蓄压系统连接。
在共轨燃料供应设备的持久地处于高压下的部件上出现大量泄漏会导致在燃料供应设备的高压区域中的压力下降到对于开启喷射器所需要的开启压力以下，由此无法再喷射到内燃机的缸中。这导致内燃机立即停机，由此例如对于只有一个带有这种燃料供应设备的内燃机的船舶而言会引起无法操纵。
为了考虑在共轨燃料供应设备的高压区域中的大量泄漏问题，由EP1 143 140 B1已知，高压泵通过两个高压燃料管路与蓄压系统连接，其中高压燃料管路的端部配设有截止机构，这些截止机构在管路断裂时将相关的高压燃料管路截止，因此克服在燃料供应设备的高压区域中的压降。但由于在高压泵和共轨燃料供应设备的蓄压系统之间设有冗余的备用管路，引起燃料供应设备的结构繁琐。而且由此还增大了在内燃机上的由燃料供应设备所需要的安装空间。
发明内容
基于此，本发明的目的在于，提出一种新式的内燃机燃料供应设备，即一种新式的共轨燃料供应设备。
该目的通过一种内燃机的燃料供应设备得以实现，其具有低压区域，且具有包括至少一个高压泵的泵装置，以便将燃料从所述燃料供应设备的低压区域输送到所述燃料供应设备的高压区域中，其中在所述高压区域中在所述泵装置和配设给缸的喷射器之间设有具有至少一个蓄存单元的持久地处于高压下的蓄压系统，其中所述蓄压系统通过至少一个同样持久地处于高压下的高压燃料管路与所述泵装置连接，其中所述蓄压系统通过取决于喷射节拍有时处于高压下的高压燃料管路与所述喷射器连接。根据本发明，所述或每个持久地处于高压下的、使得泵装置与蓄压系统连接的高压燃料管路的对置的端部分别通过连接件与泵装置或者与蓄压系统连接，和/或所述或每个有时处于高压下的、使得蓄压系统与喷射器连接的高压燃料管路的对置的端部分别通过连接件与蓄压系统或者与相应的喷射器连接，即第一密封件位于相应的高压燃料管路的包皮和连接件之间，第二密封件位于包皮和紧固螺钉之间，该紧固螺钉径向向外包围高压燃料管路的包皮，并与连接件拧紧，在所述第一密封件和所述第二密封件之间设有垫圈，所述垫圈的第一区段伸入到在所述包皮和所述紧固螺钉之间形成的空留腔中，其第二区段伸入到在所述包皮和所述连接件之间形成的空留腔中。
通过相应的高压燃料管路的包皮和设有包皮的高压燃料管路相对于连接件的规定的密封，确保在出现损伤时或者在燃料供应设备的高压燃料管路上出现泄漏时仍可保证可靠的密封，借此能够保持通过燃料供应设备有待被供应以燃料的内燃机的至少一次应急工作。设有包皮的高压燃料管路为此相对于连接件或者与连接件拧紧的紧固螺钉双重地进而冗余地密封。
第一密封件位于高压燃料管路的包皮和连接件之间，第二密封件位于高压燃料管路的包皮和紧固螺钉之间。由此实现即使第一密封件失效也能确保用于燃料供应设备的应急工作压力，进而确保通过燃料供应设备有待被供应以燃料的内燃机的继续工作或应急工作。
根据本发明的一种有益的改进，垫圈位于第一密封件和第二密封件之间，该垫圈的第一区段伸入到在包皮和紧固螺钉之间形成的空留腔中，其第二区段伸入到在包皮和连接件之间形成的空留腔中。
附图说明
本发明的优选的改进可由下面的说明得到。本发明的实施例将对照附图来详细说明，但并不限于这些实施例。图中示出：
图1为根据本发明第一实施例的本发明的内燃机燃料供应设备的局部剖视图；和
图2为根据本发明第二实施例的本发明的内燃机燃料供应设备的局部剖视图。
具体实施方式
本发明在此涉及一种内燃机的、特别是使用重油工作的船用柴油内燃机的共轨燃料供应设备。共轨燃料供应设备具有低压区域以及高压区域。
共轨燃料供应设备的高压区域包括具有至少一个高压泵的泵装置和具有至少一个蓄存单元的蓄压系统，其中泵装置与蓄压系统通过至少一个高压燃料管路连接。蓄压系统以及所述或每个使得蓄压系统与泵装置连接的高压燃料管路持久地处于高的工作压力下，该工作压力可以为直至2000bar。燃料可从蓄压系统通过喷射器喷入到内燃机的缸中，其中每个喷射器与蓄压系统通过至少一个高压燃料管路连接，该高压燃料管路取决于内燃机的喷射节拍有时处于高压下。
为了在共轨燃料供应设备的高压区域中出现大量泄漏时避免工作压力下降到对于开启喷射器进而将燃料喷射到内燃机的缸中所需的开启压力之下，给所述或每个持久地处于高压下的、使得共轨燃料供应设备的高压区域的泵装置与其蓄压系统连接的高压燃料管路配设包皮，和/或给所述或每个有时处于高压下的、使得蓄压系统与喷射器连接的高压燃料管路配设包皮，包皮的壁厚使得它能经受住规定的应急工作压力。应急工作压力大于喷射器的开启压力。由此能够在高压燃料管路断裂时避免工作压力下降到喷射器的开启压力以下，并确保具有共轨燃料供应设备的内燃机的应急工作。应急工作压力至少为400bar，特别是至少为800bar。
图1为根据本发明第一实施例的共轨燃料供应设备的在持久地处于高压下的高压燃料管路10的端部区域的局部剖视图，其中图1中所示的高压燃料管路10的端部通过连接件11和压力件12与共轨燃料供应设备的蓄压系统13连接。高压燃料管路10具有压力管14和包皮15，其中包皮15的壁厚应使它在压力管14断裂的情况下进而在压力管14出现大量泄漏的情况下经受住规定的应急工作压力。
包皮15如下设计，即在包皮15的内壁和高压燃料管路的压力管14的外壁之间产生0.1mm和0.2mm之间的间隔。所选择的包皮15的内直径因此仅略大于高压燃料管路的压力管14的外直径。
由包皮15的内壁和压力管14的外壁限定的流体通道用于在燃料供应设备的正常工作中在压力管14未断裂的情况下将少量燃料泄漏反馈到燃油箱中，进而反馈到燃料供应设备的低压区域中，其中为此根据图1将泄漏反馈管路16集成到蓄压系统13中。为了在压力管14断裂进而出现大量泄漏的情况下能够保持应急工作压力，在泄漏反馈管路16中集成有设计成节流件的截止装置17，该截止装置17在出现大量泄漏的情况下起到壅水倒流的作用，因此提供了应急工作压力。截止装置17因此将高压燃料管路10与燃料供应设备的低压区域分开。
在设有包皮的高压燃料管路10和连接件11之间的密封位置通过两个密封装置被冗余地密封，其中第一密封件18位于高压燃料管路10的包皮15和连接件11之间，第二密封件22位于高压燃料管路10的包皮15和紧固螺钉19之间，该紧固螺钉通过外螺纹20与连接件11的内螺纹21拧紧。紧固螺钉19、第二密封件22以及第一密封件18分别逐段地径向向外包围高压燃料管路10的包皮15。
第一密封件18由优选非对称的且优选U形的密封体构成，在该密封体中插入优选V形的预夹紧件。第一密封件18的密封体优选由PTFE材料构成，第一密封件18的预夹紧件优选由金属弹簧构成。第一密封件18也可以称为槽形密封圈。第二密封件22是夹圈，且优选由PTFE-铜化合物材料构成。
根据图1，垫圈23位于第一密封件18和第二密封件22之间，其中该垫圈23也逐段地径向向外包围高压燃料管路10的包皮15。垫圈23的第一区段伸入到在包皮15和紧固螺钉19之间形成的空留腔中，其第二对置的区段伸入到在包皮15和连接件11之间形成的空留腔中。如由图1可见，垫圈23朝向第一密封件18的移动被止挡24限定，连接件11形成该止挡，且垫圈23以凸起部贴靠在该止挡上。垫圈23朝向第二密封件22的移动被紧固螺钉19的锥形轮廓25限定。
在正常工作中在高压燃料管路10未断裂的情况下，第一密封件18以如下方式可轴向自由移动，即垫圈23不会压到第一密封件18上。紧固螺钉19在这种情况下仅压到第二密封件22上，即在垫圈23和设计成夹圈的第二密封件22之间产生规定的间隙。在高压燃料管路10上出现泄漏的应急情况下，第一密封件18压靠到垫圈23上。垫圈23于是压靠到第二密封件22上，其中垫圈23朝向第二密封件22的移动被紧固螺钉19的轮廓25限定。由此引起垫圈23在这种情况下被限定地压靠到第二密封件22上。如果第二密封件22的预夹紧被加强，因此其密封作用得以改善，则当第一密封件18不能单独经受住应急工作压力时，提供第二密封件22的另一密封功能。
在高压燃料管路10和连接件11之间的密封位置，冗余的密封系统因此包括第一密封件18和第二密封件22，其中第一密封件18优选是弹性预夹紧的密封体，其材料具有良好的燃油稳定性和温度稳定性和耐老化性。在第一密封件18之后连接有第二密封件22，该第二密封件由燃油稳定且温度稳定的塑料构成。
第二密封件22的直径大于紧固螺钉19，从而第二密封件22在安装时被挤压，从而在第二密封件22和高压燃料管路10的包皮15之间的间隙被封闭。
对于未密封的高压燃料管路10而言，如果第一密封件18失效，则燃料压力作用在第二密封件22的端面上，其中紧固螺钉19的轮廓25和第二密封件22的相应的轮廓以如下方式起到自行密封的作用，即随着压力的增加，第二密封件22的密封作用增强，因为第二密封件被压入到变窄的缝隙中。
位于第一密封件18和第二密封件22之间的垫圈23优选由金属材料制成，并如下设计，即第一密封件18在一定程度上支撑在第二密封件22上，且在由于高压燃料管路10上的泄漏而建立压力时挤压该第二密封件，相反，第二密封件22通过垫圈23支撑在连接件11上。
连接件11通过外螺纹26与蓄压系统13的内螺纹27拧紧，其中在连接件11和蓄压系统13之间，第三密封件28位于与拧紧部位相邻的区域中。在图1的实施例中，第三密封件28是优选非对称的且优选U形的密封体，优选V形的金属预夹紧件插入到该密封体中。根据图1，垫圈29与该密封件28配合作用。由连接件11的外螺纹26和蓄压系统13的内螺纹27构成的螺纹区段用作其它密封件或节流件。经由该螺纹区段在高压燃料管路10泄漏的情况下流出的泄漏量即使在燃料压力为2000bar时也很少，从而能够保持内燃机的应急工作。原则上也可以利用螺纹密封机构来实现在该螺纹区域中的完全密封。
图2在此示出了本发明的第二实施例，其中图2的实施例基本与图1的实施例相同。因此为了避免不必要的重复，针对相同的组件标有相同的附图标记，且下面仅说明图2的实施例区别于图1的实施例的细节。
因此在图2的实施例中，第三密封件28′是常规的圆形密封圈，其中无压力的导出机构30保护第三密封件28免于不允许的高的压应力，所述导出机构插入到蓄压系统13中，且通入到在连接件11和蓄压系统13之间形成的空腔中。
附图标记列表
10    高压燃料管路
11    连接件
12        压力件
13        蓄压系统
14        压力管
15        包皮
16        泄漏反馈管路
17        截止装置
18        第一密封件
19        紧固螺钉
20        外螺纹
21        内螺纹
22        第二密封件
23        垫圈
24        止挡
25        轮廓
26        外螺纹
27        内螺纹
28、28′  第三密封件
29        垫圈
30        导出机构

Claims (14)

1.一种内燃机的燃料供应设备，具有低压区域，且具有包括至少一个高压泵的泵装置，以便将燃料从所述燃料供应设备的低压区域输送到所述燃料供应设备的高压区域中，其中在所述高压区域中在所述泵装置和配设给缸的喷射器之间设有具有至少一个蓄存单元的持久地处于高压下的蓄压系统，其中所述蓄压系统通过至少一个同样持久地处于高压下的高压燃料管路与所述泵装置连接，其中所述蓄压系统通过取决于喷射节拍有时处于高压下的高压燃料管路与所述喷射器连接，其特征在于，所述或每个持久地处于高压下的、使得所述泵装置与所述蓄压系统连接的高压燃料管路(10)的对置的端部分别通过连接件(11)与所述泵装置或者与所述蓄压系统连接，和/或所述或每个有时处于高压下的、使得所述蓄压系统与所述喷射器连接的高压燃料管路(10)的对置的端部分别通过连接件(11)与所述蓄压系统或者与所述相应的喷射器连接，即在所述相应的高压燃料管路(10)的包皮(15)和所述连接件(11)之间设有第一密封件(18)，在所述包皮(15)和紧固螺钉(19)之间设有第二密封件(22)，所述紧固螺钉径向向外包围所述高压燃料管路(10)的包皮(15)，并与所述连接件(11)拧紧；在所述第一密封件(18)和所述第二密封件(22)之间设有垫圈(23)，所述垫圈的第一区段伸入到在所述包皮(15)和所述紧固螺钉(19)之间形成的空留腔中，其第二区段伸入到在所述包皮(15)和所述连接件(11)之间形成的空留腔中。
2.如权利要求1所述的燃料供应设备，其特征在于，所述第一密封件(18)由非对称的且U形的密封体构成，V形的预夹紧件插入到所述密封体中。
3.如权利要求2所述的燃料供应设备，其特征在于，所述第一密封件(18)的密封体由PTFE材料构成，所述第一密封件(18)的预夹紧件由金属弹簧构成。
4.如权利要求1所述的燃料供应设备，其特征在于，所述第二密封件(22)是夹圈。
5.如权利要求4所述的燃料供应设备，其特征在于，所述第二密封件(22)的夹圈由PTFE-铜材料构成。
6.如权利要求1所述的燃料供应设备，其特征在于，所述第一密封件(18)以如下方式可轴向自由移动，即所述垫圈(23)不会压到所述第一密封件(18)上。
7.如权利要求1所述的燃料供应设备，其特征在于，所述紧固螺钉(19)以如下方式压到所述第二密封件(22)上，即在垫圈(23)和第二密封件(22)之间产生间隙。
8.如权利要求1所述的燃料供应设备，其特征在于，所述连接件(11)与所述泵装置或所述蓄压系统或所述喷射器以如下方式连接，即第三密封件(28、28′)位于它们之间。
9.如权利要求8所述的燃料供应设备，其特征在于，所述第三密封件(28)由非对称的且U形的密封体构成，V形的金属预夹紧件插入到所述密封体中。
10.如权利要求8所述的燃料供应设备，其特征在于，所述第三密封件(28′)由密封圈构成，其中无压力的导出机构(30)保护所述密封圈免于不允许的高的压应力，所述导出机构插入到所述泵装置或所述蓄压系统或所述喷射器中，且通入到在所述连接件(11)和所述泵装置或所述蓄压系统或所述喷射器之间形成的空腔中。
11.如权利要求1所述的燃料供应设备，其特征在于，给所述或每个持久地处于高压下的、使得所述泵装置与所述蓄压系统连接的高压燃料管路(10)配设的，和/或给所述或每个有时处于高压下的、使得所述蓄压系统与所述喷射器连接的高压燃料管路配设的包皮(15)的壁厚使得所述包皮能经受住规定的应急工作压力。
12.如权利要求11所述的燃料供应设备，其特征在于，所述规定的应急工作压力大于所述喷射器的开启压力，其中所述应急工作压力至少为400bar。
13.如权利要求1所述的燃料供应设备，其特征在于，所述内燃机是船用柴油内燃机；所述燃料供应设备是共轨燃料供应设备。
14.如权利要求12所述的燃料供应设备，其特征在于，所述应急工作压力至少为800bar。
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