CN102422020A - 用于高压活塞燃料泵的阀单元及包括该阀单元的泵 - Google Patents

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CN102422020A CN2010800204456A CN201080020445A CN102422020A CN 102422020 A CN102422020 A CN 102422020A CN 2010800204456 A CN2010800204456 A CN 2010800204456A CN 201080020445 A CN201080020445 A CN 201080020445A CN 102422020 A CN102422020 A CN 102422020A
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Abstract

本发明提供了一种用于控制向高压活塞泵(1)的压缩室(7)供给燃料以及从所述高压活塞泵(1)的压缩室(7)输送燃料的阀单元(10)，所述阀单元(10)具有阀本体(18)；第一止回阀(19)；和第二止回阀(20)，其中，第一止回阀(19)具有沿第一轴线(A1)延伸的第一阀座(21)，所述第一阀座(21)形成于所述阀本体(18)内，且能够连接到所述压缩室(7)和连接到燃料输送管(9)；第二止回阀(20)具有沿第二轴线(A2)延伸的第二阀座(22)，所述第二阀座(22)形成于所述阀本体(18)内，且能够连接到所述压缩室(7)和连接到燃料供给管(8)。

Description

用于高压活塞燃料泵的阀单元及包括该阀单元的泵
技术领域
本发明涉及一种用于控制向高压活塞泵的压缩室供给燃料、以及从所述高压活塞泵的压缩室输送燃料的阀单元。
背景技术
高压活塞泵广泛用于将燃料(尤其是柴油)供给到内燃机，特别是随着供给系统(像共轨系统)的发展，能够在高压下(目前超过2000巴)供给燃料。
用于将柴油供给到内燃机的高压活塞泵一般包括：泵壳体、在形成于所述泵壳体内的相应压缩室中移动的三个活塞、以及活塞驱动单元。
用于将燃料供给到压缩室的管道和用于将燃料从压缩室输送的管道也形成于泵壳体内。高压活塞泵包括用于每个压缩室的第一止回阀和第二止回阀，以便控制将燃料供给到压缩室和燃料从压缩室的输送。第一止回阀定位于输送管道内，第二止回阀定位于供给管道内。第一和第二止回阀分别包括第一和第二阀本体，第一和第二阀本体分别在压缩室的附近被组装在泵壳体内的第一阀座和第二阀座中。第一止回阀通常定位在压缩室一侧上，而第二止回阀定位在压缩室的头部上。
用这种技术制造的高压活塞泵已经证明特别高效，但制造成本高。这是因为一方面，整个的泵壳体不得不进行具有排屑的许多机加工操作，尤其是钻孔，它们都需要高度的精确性，并且另一方面，由于存在较大数量的部件，阀单元需要费时的组装操作。
而且，因为泵壳体经受了大量的钻孔操作和高压管道之间的交叉结合，泵壳体在结构方面被相当大地消弱。高压活塞泵的当前结构使得泵壳体是用特别昂贵的钢制成的。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种使已知技术的缺陷达到最小的阀单元。
根据本发明的所述目的，本发明提供一种用于控制向高压活塞泵的压缩室供给燃料以及从所述高压活塞泵的压缩室输送燃料的阀单元，所述阀单元包括：
阀主体；
第一止回阀，所述第一止回阀具有沿第一轴线延伸的第一阀座，所述第一阀座形成于所述阀本体内，且能够连接到所述压缩室和连接到燃料输送管道；以及
第二止回阀，所述第二止回阀具有沿第二轴线延伸的第二阀座，所述第二阀座形成于所述阀本体内，且能够连接到所述压缩室和连接到燃料供给管道。
本发明能够减小所述泵的部件数量、形成在所述泵壳体外侧的输送管道、以及能够为每个压缩室只装配一个阀单元。
本发明的另一目的是提供一种能够使现有已知技术的缺陷达到最小的高压活塞泵。
根据本发明，提供了一种用于向内燃机供给燃料的高压活塞泵，所述活塞泵包括：泵壳体、形成于所述泵壳体内的压缩室、在所述泵壳体内可移动的活塞、以及本发明所述的阀单元，所述阀单元在所述压缩室附近附接到所述泵壳体上。
附图说明
结合附图，本发明的实施例的非限制性实例的下述描述将使本发明的进一步的特征和优点变得明显，在附图中：
图1是用于根据本发明制造的、向内燃机供给燃料的活塞泵的剖视图，其中为了清晰起见，去除了一些零件；
图2是根据本发明制造的阀单元的剖视图，其中为了清晰起见，去除了一些零件；
图3是沿剖切线III-III剖切的图2的阀单元的细节的剖视图，其中为了清晰起见，去除了一些零件；
图4是根据本发明的第二实施例制造的阀单元的剖视图，其中为了清晰起见，去除了一些零件。
具体实施方式
在图1中，附图标记1表示用于向内燃机供给燃料、尤其是柴油的活塞泵，其中在附图中没有显示内燃机。活塞泵1具有高压缩比，且能够在高于2000巴的压力下传送燃料。
活塞泵1包括泵壳体2、三个活塞3和用于相对于泵壳体2同时移动这三个活塞3的驱动单元4，其中在图1中仅示出了三个活塞3中的一个活塞3。泵壳体2是活塞泵1的支承结构，并且在本实例中包括中心主壳体5和附接于主壳体5上的三个头部6(在图1中仅示出了其中一个)。每个头部6具有相应的压缩室7，其中相应的活塞3能够在相应的压缩室7中移动。对于每个压缩室7来说，活塞泵1包括供给管道8、输送管道9、和用于控制向压缩室7供给以及从压缩室7输送的阀单元10。
驱动单元4包括使活塞3在压缩室7内完成压缩冲程的机构(未图示)以及弹簧11，所述弹簧11被挤压在泵壳体2和与活塞3相关联的环12之间以提供相应活塞3的进气冲程。
压缩室7沿轴线B1延伸，具有圆筒形形状，且其直径在头部附近稍微增加。压缩室由阀单元10部分地限定。活塞3以如下方式被结合，即活塞3能够在压缩室内沿头部6进行滑动。
泵壳体2，或更准确地说是头部6，包括容置座13，所述容置座13与压缩室7相连通且能够容置着阀单元10。阀单元10和容置座13被成型为形成了环形腔室14，其与(至少部分地)在泵壳体2内形成的供给管道8直接连通。头部6和阀单元10是带有螺纹的以便提供快速连接，并且分别具有肩部15和16，其中在肩部15和16之间放置有垫圈17。
输送管道9大致由定位在泵壳体2外侧的管形成，且利用螺纹连接器直接连接到阀单元10上。
阀单元10包括：阀本体18；高压或输送止回阀19；和低压或供给止回阀20。参照图2，止回阀19具有第一阀座21，第一阀座21沿轴线A1延伸、形成于阀本体18内、且能够连接到压缩室7(图1)和连接到输送管道9(图1)，而止回阀20具有阀座22，所述阀座22沿轴线A2延伸、形成于阀本体18内、且能够连接到压缩室7和连接到供给管道8(图1)。
如图1所示，阀本体18是绕轴线A1的细长圆柱形形状，且具有部分地带有螺纹的侧表面23以及部分地限定压缩室7的环形表面24。
阀座21能够选择性地定位成利用连接管道25而与压缩室7(图1)相连通，其中连接管道25从环形表面24延伸到阀座21且沿轴线A1定位。
阀座22能够选择性地定位成利用连接管道26而与环形腔室14相连通，其中所述连接管道26从圆筒形表面23延伸到阀座22且沿轴线A2定位。阀座22与连接管道25交叉连接，且利用连接管道25与压缩室7(图1)恒定地连通。在附图中所示的具体实施例中，轴线A1和A2相互垂直，而轴线A1与轴线B1对齐或成一直线。
除阀本体18之外，高压止回阀19包括插塞27、弹性元件28和锁定元件29；而止回阀20除阀本体18之外还包括插塞30、弹性元件31和锁定装置。
更具体地，阀座21至少部分地由抵靠表面34和平行于轴线A1的圆筒形表面33限定，所述抵靠表面34优选具有截头圆锥形形状且横切于轴线A1。插塞27可在阀座21中沿轴线A1移动，而弹性元件28推动着插塞27，以使得插塞27抵靠着抵靠表面34。插塞27包括能够沿圆筒形表面33进行滑动的引导部分35、能够选择性地定位成抵靠着抵靠表面34的插塞部分36、和凹入部分37，所述凹入部分37定位在引导部分35和插塞部分36之间且能够在插塞27和阀座21之间形成环形腔室38。
插塞27是杯形的，且包括三个开孔39(图2仅显示了两个)，以能够使环形腔室38与插塞27内侧的腔室相连通。
插塞27可在其内部隔室中容置着弹性元件28的一部分。
锁定元件29被固定在阀座21中，以使得对弹性元件28预加载荷而紧靠着插塞27。特别地，锁定元件29包括套筒40，所述套筒40被压配合到阀座21中且具有用于容置弹性元件28的一部分的容置座41。事实上，套筒40具有相反且相同的两个容置座41，从而套筒40并不具有安装方向。
弹性元件28被部分地容置在插塞27中，并部分地容置在锁定元件29中，且具有至少在止回阀19的关闭位置处是自由的较小中间部分。由于该构造，锁定元件29还具有限制插塞27的最大行程的功能，其中在最大打开的位置处(在附图中未显示)，插塞27使其引导部分36抵靠着套筒40。
弹性元件28是螺旋弹簧，并且因此插塞27的内部隔室与套筒40的内部隔室相连通，并且与图1的输送管道9相连通。
第二阀座22至少部分地由平行于轴线A2的圆筒形表面42和横切于所述轴线A2的抵靠表面43所限定。
插塞30可在第二阀座21中沿轴线A2移动，且由弹性元件31作用抵靠着抵靠表面43。
插塞30包括引导部分44、插塞部分45和连接部分46，其中引导部分44定位在连接管道26中且能够沿连接管道26滑动，引导部分44与圆筒形表面42共轴，但其横切于轴线A2的尺寸小于圆筒形表面42的尺寸；插塞部分45具有截头圆锥形形状且定位成紧邻着抵靠表面43；连接部分46具有用于容置着弹性元件31的环形座。
如图3更完整地显示，连接管道25包括纵向通道47，其中当插塞30放置在打开位置时，所述纵向通道47允许燃料流动。
锁定装置32包括密封元件48和弹簧支承件49，其中在本实例中，密封元件48是球体，且利用过盈配合被固定在阀座22中；弹簧支承件49定位在密封元件48和弹性元件31之间，且具有调整止回阀20的打开压力的功能。弹簧支承件49是穿通的盘，其利用过盈配合被固定在阀座22中。密封元件48提供液压密封，并且由于周期性地呈现在阀座22中的高压，密封元件48能够沿轴线A2进行较小的移动。相反地，即使当密封元件48稍微移动时，弹簧支承件49能够维持对弹性元件31的预加载荷。这是因为弹簧支承件49固定在阀座22中，且由于孔的原因，阀座22中的压力作用在弹簧支承件49的相反端部上。
弹性元件31是螺旋弹簧，能够允许燃料在其线匝之间流动，因为弹性元件31放置在垂直于连接管道25的位置处且部分地占据着连接管道25。
在使用中，由相应插塞27和30的相反端部之间的压力差引起止回阀19和20的打开和关闭。
在图1和图2所示的进气阶段，压缩室7中的压力下降到供给管道8中的压力以下。止回阀20因此打开，而输送管道9中的高压使止回阀19的插塞27保持处于关闭位置中。
在压缩阶段，压缩室中的压力增加，直到超过输送管道9中的压力，并因此导致止回阀19打开。在本构造中(在附图中未显示)，燃料流动穿过压缩室25、弹性元件31、环形腔室38、开孔39、弹性元件28、套筒40和燃料输送管道9。
本发明提供了多种优点，例如待组装部件的数量的减小，为每个压缩室装配有单个阀单元，和有可能在泵壳体外侧形成输送管道，并且因此提供一种在高压输送管道之间免于交叉的泵壳体。本技术方案能够使得泵壳体所使用的钢不如当前使用的钢那么昂贵。
参照图4所示的变型，附图标记50表示阀单元，其中那些与图2的阀单元10相似的部分用相同的附图标记表示。事实上，相对于图2的阀单元10而言唯一的显著改变在于：使用由球体形成的插塞51来代替插塞27，用同样由球体形成的插塞52来代替插塞30。
通过使用球体用作插塞，能够减小阀本体18的长度和宽度，且能够省掉沿供给连接管道26(图2)的通道47。一般地，阀本体18的尺寸的减小能够减小昂贵钢材的使用，且因此降低整个泵的成本。
还应当清楚的是，本发明能够在不偏离所附权利要求限定的保护范围的条件下进行变化。

Claims (29)

1.一种用于控制向高压活塞泵(1)的压缩室(7)供给燃料以及从所述高压活塞泵(1)的压缩室(7)输送燃料的阀单元，所述阀单元(10)包括：
阀本体(18)；
第一止回阀(19)，所述第一止回阀(19)具有第一阀座(21)，所述第一阀座(21)沿第一轴线(A1)延伸、形成于所述阀本体(18)中、且可连接到所述压缩室(7)和连接到燃料输送管道(9)；以及
第二止回阀(20)，所述第二止回阀(20)具有第二阀座(22)，所述第二阀座(22)沿第二轴线(A2)延伸、形成于所述阀本体(18)中、且可连接到所述压缩室(7)和连接到燃料供给管道(8)。
2.根据权利要求1所述的阀单元，其特征在于，
所述第一和第二阀座(21，22)彼此相互连通地形成于所述阀本体(18)中。
3.根据权利要求1或2所述的阀单元，其特征在于，
所述阀单元还包括第一连接管道(25)，所述第一连接管道(25)形成于所述阀本体(18)中，且能够使所述压缩室(7)、第一阀座(21)和第二阀座(22)相连通。
4.根据权利要求3所述的阀单元，其特征在于，
所述第二阀座(22)相对于所述第一连接管道(25)横切地延伸，且部分地延伸通过所述第一连接管道(25)。
5.根据前述权利要求中任一所述的阀单元，其特征在于，
所述阀本体(18)具有绕所述第一轴线(A1)的细长圆柱形形状，所述第一和第二轴线(A1，A2)优选相互垂直。
6.根据前述权利要求中任一所述的阀单元，其特征在于，
所述第一阀座(22)至少部分地由平行于所述第一轴线(A1)的第一圆筒形表面(33)和横切于所述第一轴线(A1)的第一抵靠表面(34)所限定。
7.根据权利要求6所述的阀单元，其特征在于，
所述阀单元包括在所述第一阀座(21)中可沿所述第一轴线(A1)移动的第一插塞(27；51)，以及包括用于推动所述第一插塞(27)以使所述第一插塞(27)抵靠着所述第一抵靠表面(34)的弹性元件(28)。
8.根据权利要求7所述的阀单元，其特征在于，
所述第一插塞(51)是球体。
9.根据权利要求7所述的阀单元，其特征在于，
所述第一插塞(27)包括第一引导部分(35)、第一插塞部分(36)和凹入部分(37)，其中：所述第一引导部分(35)能够沿所述第一圆筒形表面(33)滑动，所述第一插塞部分(36)能够选择性地定位成抵靠着所述第一抵靠表面(34)，所述凹入部分(37)定位在所述第一引导部分(35)和第一插塞部分(36)之间、且能够在所述第一插塞(27)和第一阀座(21)之间形成环形腔室(38)。
10.根据权利要求9所述的阀单元，其特征在于，
所述第一插塞(27)是杯形的，且包括至少一个开孔(39)以使所述环形腔室(38)与所述第一插塞(27)内部的隔室相连通。
11.根据权利要求9所述的阀单元，其特征在于，
所述第一插塞(27)是杯形的，且具有用于容置所述弹性元件(28)的容置座。
12.根据权利要求7至11中任一所述的阀单元，其特征在于，
所述阀单元包括锁定元件(29)，所述锁定元件(29)被固定在所述第一阀座(21)中，且被定位成对第一弹性元件(28)进行预加载荷以抵靠着所述第一插塞(27；51)。
13.根据权利要求12所述的阀单元，其特征在于，
所述锁定元件(29)包括套筒(40)。
14.根据权利要求12或13所述的阀单元，其特征在于，
所述锁定元件(29)包括用于容置所述弹性元件(28)的容置座(41)。
15.根据权利要求12至14中任一所述的阀单元，其特征在于，
所述锁定元件(29)包括用于限制第一插塞(27)的行程的止挡装置。
16.根据权利要求12至15中任一所述的阀单元，其特征在于，
所述弹性元件(28)是螺旋弹簧，其部分地容置在所述第一插塞(27)中以及部分地容置在所述锁定元件(29)中。
17.根据前述权利要求中任一所述的阀单元，其特征在于，
所述阀单元包括用于将所述第二阀座(22)连接到所述燃料供给管道(8)的第二连接管道(26)。
18.根据前述权利要求中任一所述的阀单元，其特征在于，
所述第二阀座(22)至少部分地由平行于第二轴线(A2)的第二圆筒形表面(42)和横切于所述第二轴线(A2)的第二抵靠表面(43)进行限定。
19.根据权利要求18所述的阀单元，其特征在于，
所述阀单元包括第二插塞(30；52)和第二弹性元件(31)，其中所述第二插塞(30；52)在所述第二阀座(22)中可沿所述第二轴线(A2)移动，所述第二弹性元件(31)用于推动所述第二插塞(30；52)以使得所述第二插塞(30；52)抵靠着所述第二抵靠表面(43)。
20.根据权利要求19所述的阀单元，其特征在于，
所述第二插塞(52)是球体。
21.根据权利要求19所述的阀单元，其特征在于，
所述第二插塞(30)包括第二引导部分(44)和第二插塞部分(45)，其中：所述第二引导部分(44)能够沿第二连接管道(26)滑动，所述第二连接管道(26)沿所述第二轴线(A2)延伸、形成于所述阀本体(18)中、且能够将所述供给管道(8)连接到所述第二阀座(22)；所述第二插塞部分(45)能够选择性地被定位成抵靠着所述第二抵靠表面(43)。
22.根据权利要求19至21中任一所述的阀单元，其特征在于，
所述阀单元包括锁定装置(32)，所述锁定装置(32)定位在所述第二阀座(22)中，从而对所述弹性元件(31)预加载荷以抵靠着所述第二插塞(30；52)。
23.根据权利要求22所述的阀单元，其特征在于，
所述第二锁定装置(32)包括密封元件(48)和弹簧支承件(49)，其中所述密封元件(48)压配合在所述第二阀座(22)中，所述弹簧支承件(49)具有用于所述燃料流动的开孔、被压配合在所述第二阀座(22)中、且被定位在所述第二弹性元件(31)和密封元件(48)之间。
24.根据权利要求19至23中任一所述的阀单元，其特征在于，
所述第二弹性元件(31)是螺旋弹簧。
25.一种用于将燃料供给到内燃机的高压活塞泵(1)，所述高压活塞泵(1)包括泵壳体(2)、形成于所述泵壳体(2)中的压缩室(7)、可在所述泵壳体(2)中移动的活塞(3)、以及根据前述权利要求中任一制造的阀单元(10；50)，其中所述阀单元(10；50)在所述压缩室(7)的附近被附接到所述泵壳体(2)上。
26.根据权利要求25所述的高压活塞泵，其特征在于，
所述泵壳体(2)包括用于容置所述阀单元(10；50)的容置座(13)，所述容置座(13)与所述压缩室(7)相连通。
27.根据权利要求26所述的高压活塞泵，其特征在于，
所述阀本体(18)具有用于部分地限定所述压缩室(7)的表面(24)。
28.根据权利要求25至27中任一所述的高压活塞泵，其特征在于，
所述活塞泵包括输送管道(9)，所述输送管道(9)直接连接到所述阀单元(10；50)上且在所述泵壳体(2)的外侧延伸。
29.根据权利要求25至28中任一所述的高压活塞泵，其特征在于，
所述压缩室(7)沿第三轴线(B1)延伸，所述第一轴线(A1)平行于所述第三轴线(B1)，且优选与所述第三轴线(B1)重合。
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