CN103119346A - 具有限压功能的阀 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有用于内燃机用的共轨重油喷射系统的限压功能的阀，该阀包括：阀支架（18）；在阀支架（18）中可移动地支承的阀活塞（21），该阀活塞在阀关闭时与阀座（22）共同起作用；和压力弹簧（24），其对阀活塞（21）加载在关闭方向上起作用的压力，其中，在关闭方向上对阀活塞（21）进行加载的销栓（30）借助于操纵器件克服压力弹簧（24）的压力可移动地布置，以用于以受控制的方式打开阀，从而产生吹洗功能。

Description

具有限压功能的阀
技术领域
本发明涉及一种具有用于内燃机用的共轨重油喷射系统的限压功能的阀，该阀包括：阀支架；在所述阀支架中可移动地支承的阀活塞，该阀活塞在阀关闭时与阀座共同起作用；和压力弹簧，对阀活塞加载在关闭方向上起作用的压力。
本发明还涉及一种用于内燃机用的共轨重油喷射系统的燃料供给设备，具有：燃料箱；用于将重油从燃料箱输送至高压泵的预输送泵，其中高压泵通过至少一个高压管路与高压储存器（油轨）相连接，该高压储存器供给至少一个喷射器；并且还具有阀，该阀通过本身的高压管路连接到高压储存器上，以便在需要时通过再循环管路将重油的至少一部分量控制输出到燃料箱中。
背景技术
开头所述类型的限压阀用于在同时提供紧急行驶性能时在高压储存器（油轨）中进行限压。限压阀通常拧紧在油轨上并且利用弹簧加载的阀活塞通过密封座与高度密封的燃料相接触。在密封座的背面上，阀通过一管路与共轨系统的低压循环回路相连接。如果油轨压力在允许范围内波动，则使阀通过施加的弹簧力保持关闭并且相对于循环回路密封。如果在故障情况下超出最大允许的油轨压力，则阀打开并且限制系统压力。限压阀例如在WO 2004/083695 A1中描述。
出于成本原因，在非常大的柴油发动机中，特别是在船舶柴油发动机中，使用了较差质量的燃料、例如重油。由于重油的特别的物理性质，必须针对运行进行特别的保护措施。例如重油的粘度明显高于通常的柴油燃料，从而需要加热到高于80℃，以便能完全泵送重油。
重油的高粘度需要，即使在发动机停机期间也始终必须在管路系统中循环地（im Kreis）泵送燃料，以便防止管路中的重油凝固。
为此目的，在共轨重油喷射系统设有吹洗阀，该吹洗阀在发动机运行期间关闭并且同时关闭动力燃料系统的高压侧部件并且进而也相对于低压侧的动力燃料再循环管路关闭油轨，通过该动力燃料再循环管路可以使动力燃料返回到燃料箱中。在发动机停机时，现在可以打开吹洗阀，从而将动力燃料从高压侧经由高压管路和油轨通过阀引导至低压侧并且随后循环地被引到燃料箱中，其中动力燃料通过预热器保持在相应的温度上，从而防止管路中的重油凝固。
除了产生用于对系统中的燃料调节温度的循环流动的可能性之外，吹洗阀也同时具有紧急停止阀的功能。通过适合地触发吹洗阀可以在紧急情况下非常快速地降低系统压力，而不必使得喷射器本身去激活。
发明内容
在传统的共轨系统中，限压阀和吹洗阀设计成彼此分开的结构单元并且因此连接在油轨上的彼此不同的位置中。这引起了结构方面的和制造技术方面的高投入。因此本发明目的在于，避免前述的缺点，而不会损害阀的使用寿命或运行安全性。
为了实现该目的，根据本发明以如下方式对开头所述类型的阀加以改进：在关闭方向上对阀活塞进行加载的销栓借助于操纵器件克服压力弹簧的压力可移动地布置，以用于以受控制的方式打开阀，从而形成吹洗功能。该阀因此为限压阀与吹洗阀的组合，其中两个阀在使用同一个阀座的情况下彼此独立地工作。阀的压力弹簧优选地同时用作确定阀的限压功能的打开压力的压力弹簧和用作用于吹洗阀功能的压力弹簧。特别是，压力弹簧在中间插入销栓的情况下在关闭方向上对阀活塞进行加载。由于压力弹簧不直接地作用于阀的阀活塞，而是在中间插入所述的销栓的情况下起作用，因此除了限压阀功能之外还能实现吹洗功能，其中，所述操纵器件用于，施加反作用于压力弹簧的力，该力促使销栓抬起并且相应地释放阀活塞，从而基于处于高压侧的压力将阀活塞从阀座上抬起并且可以释放需要的流通横截面以用于吹洗功能。如果操纵器件不被激活，则阀的限压功能反之完全不受影响。因此例如也以传统的方式实现了调节限压阀的打开压力，为此目的该设计方案优选地这样进行：压力弹簧在背对销栓的侧面上在中间插入调节垫圈的情况下保持住。
用于在打开方向上、即克服弹簧的力来操纵销栓的操纵器件原则上可以任意地设计，只要确保了所需要的操纵力。例如能以液压的、磁的或气动的方式施加的操纵力原则上可以直接地作用于销栓。为了确保足够的操纵力，通常需要相应的作用面，对此销栓的相应的质量是相关的。但同时力求：使销栓的质量保持得尽可能小，以便使阀的惯性最小化以实现限压功能的最佳工作方式。一种考虑到两个相反的所述要求——即确保足够的操纵力和使系统惯性最小化——的优选设计方案提出：操纵器件具有可移动地支承在汽缸中的操纵活塞，该操纵活塞可以与销栓的接触面作用连接以用于使销栓克服压力弹簧的压力移动。用于反作用于压力弹簧来操纵销栓的力因此不直接地在销栓上起作用，而是在分开的操纵活塞上起作用，该操纵活塞在打开方向上带动压力销栓。但是相反地，销栓的运动不带动操纵活塞。
为了防止操纵活塞在关闭方向上以下述方式妨碍销栓：压力弹簧的力可能不完全地作用到阀活塞上，另一种优选的设计方案提出，在阀的关闭状态中在销栓的接触面与活塞的相应的配对面之间设有轴向的间隙。
以有利的方式，操纵活塞设计成盆形的，并且在其内周上具有引导面，用于轴向地引导销栓。
操纵活塞的操纵可以如已经描述地那样原则上任意地实现。运行特别安全的和经过证明的操纵优选地由此实现：操纵器件包括气动器件，以便在打开方向上对所述操纵活塞加载压力。在此可以特别设计成，可供给压力介质、特别是压缩空气的管路通入到由操纵活塞界定的、布置在操纵活塞的背对压力弹簧的侧面上的腔中。
为了在对于打开吹洗横截面所需的移位之后确保操纵活塞复位，优选地设计成，设有另一个、在阀的关闭方向上对操纵活塞进行直接加载的压力弹簧。一种特别节省空间的结构在此优选地通过下述方式实现：对操纵活塞进行加载的另外的压力弹簧和对阀活塞进行加载的压力弹簧同轴布置。特别是，压力弹簧可以这样布置：对操纵活塞进行加载的另外的压力弹簧包围对阀活塞进行加载的压力弹簧。
一种紧凑的和模块式的结构形式有利地通过下述方式实现：在阀支架中设置一引导至所述阀座的高压孔和至少一个排流通道。特别是，阀支架与具有操纵器件的部件可松开地相连接、特别是螺纹连接。
附图说明
下面根据在附图中示意性示出的实施例详细说明本发明。其中：
图1示出了燃料供给设备；并且
图2示出了根据本发明的阀的横截面。
具体实施方式
在图1中示意性地示出了共轨重油喷射系统。在预热器2中被加热的燃料从燃料箱1被预输送泵3通过燃料过滤器4和燃料管路11输送给至少一个高压泵5，在那里，燃料被压缩成高于1400bar的系统压力。被压缩的燃料通过高压管路12到达至少一个油轨或者说蓄压管（Rail）6中，该油轨还配有至少一个限压和吹洗阀13和一油轨压力传感器或者说蓄压管传感器（Raildrucksensor）7。油轨6中的压力通过对从高压泵5输送到高压管路12中的燃料量进行的控制由控制器10进行调节。从油轨6出发，燃料通过限流器9经由高压管路14到达同样由控制器10触发的喷射器8中。对于喷射器8的功能必要的燃料控制量通过低压管路15重新回到燃料箱1中。为了即使在发动机停机期间也能够确保管路系统中的燃料循环，一低压管路从限压和吹洗阀13引导至燃料箱1，从而部分燃料量能直接通过低压管路15被控制回到燃料箱1中。
在图2中详细地示出了根据本发明的限压和吹洗阀13。阀13具有固定螺纹17，借助于该固定螺纹可以将该阀拧紧到油轨6中，其中用于将高压输入管路19连接到油轨6上的阀支架18具有密封锥20。阀13的阀活塞用21来标注并且能借助于压力弹簧24压靠到阀座22上。在超过油轨6中的预设的压力时，阀活塞21从阀座22抬起，并且燃料通过出流通道23被控制输出。关于这种限压功能的设计方案也可以参考在WO 2004/083695 A1中描述的限压阀。
为了实现吹洗功能（Spülfunktion），现在附加地设有汽缸25，其中设计成盆形的操纵活塞26在轴向方向上可移动地引导。为了进行密封，设有外部的活塞密封件32和内部的活塞密封件33。操纵活塞26由支承在盖部27的凸肩上的压力弹簧28来加载。在操纵活塞26的柱形的引导面29上，销栓30沿轴向方向移动地引导，其中销栓30由在中间插入调节垫圈31的情况下而支承在盖部27上的压力弹簧24来加载。
阀13的安装这样进行：首先将阀支架18作为预先制造的单元与阀活塞21等以相应的转矩拧紧到汽缸25中。随后，具有预先安装的密封件32和33的操纵活塞26插入到汽缸25中。随后插入压力弹簧24和28。在借助于调节垫圈31调节了限压阀的打开压力之后，最后拧紧盖部27。
为了实现吹洗功能，通过开口35对腔34加载压缩空气，由此沿打开方向对操纵活塞26进行加载。在越过了通过轴向间隙a定义的空冲程或者说反冲程（Leerhub）后，操纵活塞26在越过活塞冲程b的情况下将销栓30向上抬起直到到达冲程止挡部（Hubanschlag）。操纵活塞26为此目的而与构成在设计有增大的直径的圆盘36的底面上的接触面共同起作用。阀活塞21在此完全从阀座22中被抬起，从而为吹洗过程提供了相应的横截面。如果操纵活塞26不再被加载空气，则两个压力弹簧24和28首先将销栓30和阀活塞21压到初始位置中并且随后压力弹簧28将操纵活塞压到初始位置中。
为了实现限压功能，仅压力弹簧24起作用，其中相对于常用的限压阀的区别仅在于，压力弹簧24在中间插入销栓30的情况下对阀活塞21进行加载。
汽缸25的内腔填充了重油。用37标注用于使重油流出的泄漏开口。
本发明因此实现了，将限压阀与吹洗阀组合在一起。优点是：紧凑的结构形式、较低的费用并且仅需要一个唯一的高压接口。

Claims (14)

1. 一种具有用于内燃机用的共轨重油喷射系统的限压功能的阀，所述阀包括：阀支架（18）；在所述阀支架（18）中能移动地支承的阀活塞（21），所述阀活塞在阀关闭时与阀座（22）共同起作用；和压力弹簧（24），其对所述阀活塞（21）加载在关闭方向上起作用的压力，其特征在于，在关闭方向上对所述阀活塞（21）进行加载的销栓（30）借助于操纵器件克服所述压力弹簧（24）的压力能移动地布置，以用于以受控制的方式打开所述阀，从而形成吹洗功能。
2. 根据权利要求1所述的阀，其特征在于，所述压力弹簧（24）在中间插入所述销栓（30）的情况下在所述关闭方向上对所述阀活塞（21）进行加载。
3. 根据权利要求1或2所述的阀，其特征在于，所述压力弹簧（24）在背离所述销栓（30）的侧面上在中间插入调节垫圈（31）的情况下保持住。
4. 根据权利要求1至3中任一项所述的阀，其特征在于，所述操纵器件具有能移动地支承在汽缸（25）中的操纵活塞（26），所述操纵活塞能够与所述销栓（30）的接触面作用连接以用于使所述销栓（30）克服所述压力弹簧（24）的压力移动。
5. 根据权利要求4所述的阀，其特征在于，在所述阀的关闭状态中在所述销栓（30）的接触面与所述操纵活塞（26）的相应的配对面之间设有轴向的间隙（a）。
6. 根据权利要求4或5所述的阀，其特征在于，所述操纵活塞（26）设计成盆形的，并且在其内周上具有引导面（29），用于轴向地引导所述销栓（30）。
7. 根据权利要求4 、5或6所述的阀，其特征在于，所述操纵器件包括气动器件，以便在打开方向上对所述操纵活塞（26）加载压力。
8. 根据权利要求4至7中任一项所述的阀，其特征在于，能供给压力介质、特别是压缩空气的管路通入到由所述操纵活塞（26）界定的、布置在所述操纵活塞（26）的背对所述压力弹簧（24）的侧面上的腔（34）中。
9. 根据权利要求4至8中任一项所述的阀，其特征在于，设有另一个、在所述阀的关闭方向上对所述操纵活塞（26）进行直接加载的压力弹簧（28）。
10. 根据权利要求9所述的阀，其特征在于，对所述操纵活塞（26）进行加载的另外的所述压力弹簧（28）和对所述阀活塞（21）进行加载的所述压力弹簧（24）同轴布置。
11. 根据权利要求9或10所述的阀，其特征在于，对所述操纵活塞（26）进行加载的另外的所述压力弹簧（28）包围对所述阀活塞（21）进行加载的所述压力弹簧（24）。
12. 根据权利要求1至11中任一项所述的阀，其特征在于，在所述阀支架（18）中设置一引导至所述阀座（22）的高压孔（19）和至少一个排流通道（23）。
13. 根据权利要求1至12中任一项所述的阀，其特征在于，所述阀支架（18）与具有所述操纵器件的构件能松开地相连接、特别是螺纹连接。
14. 一种用于内燃机用的共轨重油喷射系统的燃料供给设备，具有：燃料箱（1）；用于将重油从所述燃料箱（1）输送至高压泵（5）的预输送泵（3），其中所述高压泵（5）通过至少一个高压管路（12）与高压储存器（油轨）（6）相连接，所述高压储存器供给至少一个喷射器（8）；并且此外还具有阀（13），所述阀分开地、优选地通过本身的高压管路连接到所述高压储存器（6）上，以便在需要时通过再循环管路（15）将重油的至少一部分量控制输出到所述燃料箱（1）中，其特征在于，所述阀（13）设计成特别是根据权利要求1至13中任一项所述的、具有限压功能和吹洗功能的阀（13），其中，两种阀功能在使用同一个阀座（22）的情况下彼此独立地工作。
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