CN103967669A - 设备，尤其是大型柴油发动机的泵设备，及其清洁方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种设备，尤其是大型柴油发动机的泵设备，及其清洁方法。所述设备（1）包括扫气入口（6）、扫气管线（5）以及关闭元件（2），其中所述扫气入口（6）与所述扫气管线（5）流动连通。根据本发明，所述关闭元件（2）由第一材料制成，并且所述第一材料的热膨胀系数不同于供形成所述扫气入口（6）用的第二材料的热膨胀系数。所述关闭元件（2）被构造并布置在所述扫气入口（6）处，使得所述扫气入口（6）能依赖于温度而由所述关闭元件（2）关闭。本发明还涉及一种清洁设备的方法。

Description

设备,尤其是大型柴油发动机的泵设备,及其清洁方法

技术领域

本发明涉及一种设备，尤其是大型柴油发动机的泵设备，以及清洁设备的方法。

背景技术

由于对二氧化碳排放的增加的要求，非常广泛的燃料谱（诸如重燃油（HFO）、船用柴油（MDO）、柴油、气体、诸如棕榈油等的生物燃料等）的使用在大型柴油发动机中越来越普遍。在许多燃料的情况下的问题是聚合，该聚合可能导致整个大型柴油发动机，尤其是泵，例如喷射泵中的问题。燃料的聚合具有以下结果，即，燃料被沉积在管线和泵的燃料传导室中并且甚至可能堵塞它们。在最坏的情况下，聚合具有以下结果，即，泵在例如发动机待被停止时不再喷射正确量的燃料，这可能会导致对发动机的相当大的破坏。另外，燃料的聚合还加速了泵的恶化。

设备，尤其是泵，从WO2012/140316A1已知，其中扫气入口布置在泵体中而扫气出口布置在扫气入口下方。扫气流体能经由扫气入口被供应并且能借助扫气出口导出。方法也从WO2012/140316A1已知，其中方法提供扫气流体在第一步骤中被传导进入泵中并且在下一步骤中再次被导走。在所述的设备和方法中，不利的是，泵由于所述布置而独立于燃料的温度和种类被扫气。

发明内容

因此，从该现有技术出，本发明的目的在于提供一种大型柴油发动机的改进的设备以及清洁设备，尤其是泵设备的改进的方法。

本发明因此涉及一种设备，尤其是大型柴油发动机的泵设备，其中所述设备包括扫气入口、扫气管线和关闭元件，其中所述扫气入口与所述扫气管线流动连通。根据本发明，所述关闭元件由第一材料制成，并且所述第一材料的热膨胀系数小于供形成所述扫气入口用的第二材料的热膨胀系数。

所述关闭元件构造并且布置在所述扫气入口处，使得该扫气入口能依赖于温度而由所述关闭元件关闭。

所述设备，尤其是泵设备，可以例如是大型柴油发动机的燃料喷射泵。所述设备例如可包括泵体、布置在所述泵体中的燃料室、扫气供给管线和燃料供给管线。另外，所述设备例如可包括活塞，所述活塞在轴向方向上往复移动并且向燃料施加压力。所述扫气入口和所述关闭元件例如可布置在所述燃料室中或燃料室处和/或所述扫气供给管线中和/或所述燃料供给管线中。

所述关闭元件由第一材料制成，并且所述第一材料的热膨胀系数不同于供形成所述扫气入口用的第二材燃料的热膨胀系数。所述第一材料和/或所述第二材料可以例如是金属，尤其是铸铁、钨或碳化钨，陶瓷材料，尤其是碳化硅或氮化硅，复合材料，形状记忆合金，尤其是镍钛合金，或者塑料。对于本发明必不可少的是，所述第一材料的热膨胀系数不同于所述第二材料的热膨胀系数。所述热膨胀系数待被理解为这样的参数，其描述了材料在温度变化时相对于尺寸变化的行为，也就是热膨胀。对该行为负责的效果因此是热膨胀，这取决于所使用的材料。因此，这是材料特定的材料参数。热膨胀在这方面在一个空间方向上，例如在轴向方向上比在另一个空间方向上，例如在径向方向上更大或更小。

所述关闭元件被构造和布置在所述扫气入口处，使得该扫气入口能依于赖温度而由该关闭元件关闭。所述关闭元件包括针、密封元件、调节元件和固定元件。所述关闭元件能借助所述固定元件固定至保持件，并且所述关闭元件能借助所述调节元件被对准和布置成使得所述扫气入口能被关闭。可以在所述关闭元件处形成凹口或凹槽，并且可以例如将密封元件布置在所述凹口或凹槽中。然而，所述密封元件也可在保持件处布置在凹部，尤其是凹槽中。所述针可例如具有主要柱状或多边形形状，尤其是在轴向方向具有柱状或多边形形状。所述针可例如在一端成圆锥形逐渐变细或者可包括借助其关闭所述扫气入口的末端。然而，凹部，例如凹口、凹槽或者甚至钻孔，也可存在于所述针处。所述针可布置在所述扫气入口中，使得所述凹部能依赖于温度而由所述关闭元件关闭或打开。所述保持件可以例如是钻孔。

所述扫气入口可以例如形成为所述燃料室和/或燃料供给管线和/或扫气供给管线中的钻孔。所述扫气入口例如可以是圆形的或多边形的；所述扫气入口特别适于所述关闭元件的形状，或者所述关闭元件和所述扫气入口彼此适合，使得所述扫气入口能由所述关闭元件关闭，尤其是能相对于扫气流体被关闭和密封。能依赖于温度而由所述关闭元件关闭的所述扫气入口待被理解为使得，例如，所述扫气入口和/或所述关闭元件可在径向方向或轴向方向上热膨胀，所述关闭元件和所述扫气入口相对于彼此的位置因此改变，并且所述关闭元件由此释放或关闭所述扫气入口。所述扫气入口借助所述关闭元件的打开在这方面可例如在加热该关闭元件和该扫气入口时发生，并且关闭可在冷却所述关闭元件和所述扫气入口时发生。然而，所述扫气入口借助所述关闭元件的打开也可例如在冷却该关闭元件和该扫气入口时发生，并且关闭可在加热所述关闭元件和所述扫气入口时发生。在打开的扫气入口的情况下，扫气流体例如可流过所述扫气入口。

根据本发明的所述设备的优点在于，与从现有技术已知的设备形成对比，不需要用于控制所述设备的控制单元或其他装置，这是因为所述扫气入口是纯粹的机械设备，其中，所述扫气入口可依赖于温度而由所述关闭元件机械地关闭。另外，所述扫气入口可由所述关闭元件打开或关闭，或者相反地，所述针中的所述凹部可例如依赖于绕所述设备流动的扫气流体（尤其是燃料）的温度而由所述扫气入口打开或关闭。

在本发明的实施方式中，所述第一材料的热膨胀系数低于所述第二材料的热膨胀系数。由所述第一材料制成的关闭材料因此在加热时在所有空间方向上都比供形成所述扫气入口用的所述第二材料膨胀得少。所述关闭元件（尤其是所述针）由于其形状而在空间方向上（优选地在轴向方向上）膨胀。供形成所述扫气入口用的所述第二材料在加热时由于较高的热膨胀系数而比所述第一材料膨胀得多，使得所述关闭元件释放所述扫气入口，并且所述扫气流体可例如流入所述扫气管线。所述扫气入口借助所述关闭元件的打开和关闭因此可有利地只借助温度的变化（尤其是借助温度的上升）而发生。

在本发明的实施方式中，所述关闭元件在轴向方向上的几何膨胀不同于在径向方向上的几何膨胀，或者所述扫气入口在径向方向上的几何膨胀不同于在轴向方向上的几何膨胀。所述关闭元件在轴向方向上的几何膨胀可例如大于在径向方向上的几何膨胀和/或所述扫气入口可例如在径向方向上的几何膨胀大于在轴向方向上的几何膨胀。所述关闭元件，尤其是所述针，因此可例如在轴向方向上比在径向方向上膨胀得多，和/或所述扫气入口可例如在径向方向上比在轴向方向上膨胀得多。所述关闭元件可例如沿着轴线在轴向空间方向上布置，并且所述扫气入口的开口表面可相对于该轴线在径向空间方向上布置。所述关闭元件和所述扫气入口的热膨胀由此有利地在相反的空间方向上发生。

在本发明的实施方式中，所述扫气入口基于能预定的温度升高而被所述关闭元件释放。可例如借助扫气流体（尤其是燃料）导致所述能预定的温度升高。为此目的，所述扫气流体可以例如是柴油，其不被加热，使得所述关闭元件关闭所述扫气入口。如果所述扫气流体被改变，即其是已被液化的扫气流体，例如重燃油，则待被液化的所述扫气流体首先被加热，并且所述关闭元件释放所述扫气入口。因此，可依赖于所使用的所述扫气流体的温度而有利地实现所述扫气入口的关闭和打开。

在本发明的实施方式中，保持件被构造为钻孔。所述关闭元件借助固定装置被固定至所述钻孔并且可借助调节元件来调节。另外，密封装置布置在所述关闭元件和所述保持件之间。

所述钻孔在这方面可适于所述关闭元件在径向方向上的形状，使得所述关闭元件能被推入所述钻孔中。螺纹可例如存在于所述钻孔中以接收所述针或也接收整个关闭元件。所述固定元件可例如构造为螺母或螺栓，并且可布置在所述钻孔内或钻孔处，并且防止所述关闭元件的轴向运动。所述固定元件可例如仅将所述针或者还将整个关闭元件保持在所述钻孔中。所述调节元件用于在轴向轴线的方向上和/或在所述扫气入口的方向上对准所述关闭元件。所述调节元件可被构造为例如螺母或螺钉。所述密封元件可被构造为密封件，尤其是构造为由弹性体材料或金属或弹性材料制成的O形圈。两个或多个密封元件（尤其是密封圈）还可以彼此相邻地布置。所述密封元件可例如布置在所述关闭元件或所述保持件的接收空间或凹槽中。

在对于实践尤其重要的第一实施方式中，所述设备是泵并且包括泵体和燃料室，其中所述燃料室布置在所述泵体内并且所述扫气入口被构造为所述泵体的一部分。所述燃料室布置在所述保持件和所述扫气开口之间的区域中，并且所述关闭元件布置在所述燃料室内。

所述设备可以是泵，尤其是用于大型柴油发动机的泵，例如喷射泵或燃料喷射泵。所述泵包括泵体，其中所述泵体主要由第二材料构成，尤其是主要由铸铁或类似材料构成。所述泵体继而包括燃料室，其中所述燃料室例如形成具有用于燃料的燃料入口和燃料出口的环形主体。所述燃料入口在这方面与燃料供给管线流动连通，而所述燃料出口与燃料流出管线流动连通。所述扫气入口可在所述泵体中布置在所述燃烧室内，并且可由所述第二材料制成和形成。此外，所述扫气入口可与所述燃料室在操作状态下流动连通。所述扫气管线可布置在所述泵体中或者例如作为管线布置在所述泵体中。所述关闭元件的所述保持件可形成和布置在所述燃料室的与所述扫气入口相对设置的一侧上，使得所述燃料室布置在所述扫气入口和所述保持件之间。所述关闭元件布置在所述燃料室内，并且借助所述保持件被保持，并且因此借助扫气流体被环流，例如借助燃料（尤其是柴油或重燃油）被环流。所述扫气流体（尤其是重燃油）可在其在所述设备（尤其是所述泵设备）中被喷射之前被加热。加热的可行方法是附随加热（accompanying heating），其中所述扫气流体由一个或多个加热元件加热，所述加热元件可沿着所述扫气流体的分布通道布置。

在第二实施方式中，所述设备是泵并且包括扫气供给管线；所述关闭元件布置在所述扫气管线内，并且所述扫气入口和所述保持件被构造为所述扫气供给管线的部分。在该第二实施方式中，所述扫气入口、所述关闭元件和所述保持件独立于所述燃料供给管线和所述燃料室而被布置在扫气供给管线中。所述扫气流体因此可独立于所述燃料室和所述燃料供给管线而有利地被导入所述设备中。

在第二实施方式的实施方式变形中，所述关闭元件布置在所述燃料供给管线和所述扫气供给管线中，并且所述扫气入口形成在所述扫气供给管线处，并且所述保持件形成在所述燃料供给管线处。所述关闭元件在这方面可在所述燃料供给管线中被加热并且可释放所述扫气供给管线中的所述扫气入口。因此，所述扫气入口可有利地借助所述燃料供给管线中的温度变化并且借助所述关闭元件的随后的热膨胀被打开或关闭，但是扫气流体可同时地利用独立的扫气供给管线被供应。

在第三实施方式中，所述设备是泵并且包括燃料供给管线，其中所述燃料供给管线与所述燃料室流动连通，所述关闭元件布置在所述燃料供给管线内并且所述扫气入口和所述保持件构造为所述燃料供给管线的部分。不同于第一实施方式，在该第三实施方式中，所述关闭元件、所述扫气入口和所述保持件可布置在所述燃料供给管线中。所述扫气管线的一部分可例如被构造为这样的管线，即，该管线独立于所述泵体并且从所述燃料供给管线被引导到或引导入所述泵体。本实施方式的优点在于，所述设备在操作中可例如借助清洁装置而被翻新。

在本发明的实施方式中，所述设备是泵并且包括弹簧室，并且所述弹簧室布置在所述扫气入口和扫气出口之间的区域中。此外，所述扫气入口可借助扫气管线与所述弹簧室流动连通。用于关闭活塞的弹簧可例如布置在所述弹簧室中。

本发明还涉及一种清洁设备的方法，所述设备尤其是大型柴油发动机的泵设备，其中，所述设备包括扫气入口、扫气管线和关闭元件，其中所述扫气入口与所述扫气管线流动连通。根据本发明，所述关闭元件由第一材料制成并且所述第一材料的热膨胀系数不同于供形成所述扫气入口用的第二材料的热膨胀系数。所述关闭元件被构造并且布置在所述扫气入口处，使得所述扫气入口依赖于温度而由所述关闭元件关闭。所述关闭元件可被构造在保持件处，并且可被布置在所述扫气入口处，使得所述扫气入口依赖于温度而由所述关闭元件关闭。

在本发明的实施方式中，用于清洁设备的扫气流体是燃料，尤其是重燃油。

所述方法可利用根据本发明的所述设备来执行。所述设备的可靠性得到改进，并且例如由燃料的聚合导致的问题可由所述设备和所述方法来减少。

附图说明

将参照实施方式和附图，在设备和工艺过程两方面在下面更详细地说明本发明。在示意图中示出有：

图1示意地示出根据本发明的第一实施方式的详图；

图2a和图2b示意地示出处于关闭状态和打开状态的关闭元件和扫气入口的实施方式；

图3a和图3b示意地示出处于关闭状态和打开状态的关闭元件和扫气入口的另一实施方式；

图4示出了根据本发明的设备的第一实施方式；

图5示出了根据本发明的设备的第二实施方式的实施方式变形；以及

图6示出了根据本发明的设备的第三实施方式。

具体实施方式

现在将参照附图更详细地描述本发明的实施方式。

图1示意地示出根据本发明的第一实施方式的详图。示出了设备1，尤其是大型柴油发动机的泵设备。尤其是大型内燃发动机的大型柴油发动机可例如被用作主发动机或用作船的辅助发动机或用于发电的发电厂中。在这方面，大型柴油发动机的每个汽缸均可包括其自己的设备1或一个设备可包括所有汽缸。大型柴油发动机可例如利用柴油或重燃油来运转，其中重燃油通常导致设备1中的沉积或其他问题。设备1可以例如是泵，即，喷射泵或燃料喷射泵。图1所示的设备1包括关闭元件2、燃料室3、燃料供给管线4、扫气入口6、扫气管线5和泵体7。燃料供给管线4和燃烧室3流动连通，如扫气入口6和扫气管线5流动连通那样。关闭元件2包括针26、密封元件25、调节元件22和固定元件21。关闭元件2或针26在泵体7处布置在保持件24中，该保持件例如可以是钻孔。元件23，例如螺纹，可布置在保持件24处，其中关闭元件2或针26可布置在或固定在元件23处。关闭元件2借助固定元件21固定至保持件24，并且关闭元件2可借助调节元件22对准和布置成使得扫气入口6可被关闭。关闭元件2，尤其是针26，由扫气流体（例如在操作状态下流过燃料供给管线4和燃烧室3的燃料）环流。

图2a和图2b示意地示出处于关闭状态（图2a）和打开状态（2b）的关闭元件2（参见图1）和扫气入口6的实施方式。关闭元件2或针26布置在扫气入口6中并且关闭该扫气入口6，该扫气入口形成在泵体7中。因为包括针26的关闭元件2（参见图1）由第一材料制成，该第一材料的热膨胀系数不同于供制成泵体7用的第二材料的热膨胀系数，因此，在加热第一材料和第二材料时发生不同的热膨胀。由于加热，关闭元件2（参见图1），尤其是针26，例如沿着轴线A主要在轴向方向上膨胀，而泵体7相对于轴线A主要在径向方向上膨胀，使得扫气入口6被打开。因为扫气入口6与扫气管线5流动连通，因此扫气流体可在操作状态下借助打开的扫气入口6流入扫气管线5。

图3a和图3b示意地示出了处于关闭状态（图3a）和打开状态（图3b）的关闭元件2（参见图1）和扫气入口6的另一实施方式。针26具有凹部，借助该凹部与泵体7或燃料供给管线4或扫气供给管线10（参见图5）一起形成了扫气入口6。泵体7或燃料供给管线4或扫气供给管线10（参见图5）布置在凹部中或凹部处，由此关闭扫气入口6。因为包括针26的关闭元件2（参见图1）由第一材料制成，该第一材料的热膨胀系数不同于供制成泵体7或燃料供给管线4或扫气供给管线10（参见图5）用的第二材料的热膨胀系数，因此在加热第一材料和第二材料时发生不同的热膨胀。由于加热，关闭元件2（参见图1），尤其是针26，也在这里沿着轴线A主要在轴向方向上膨胀，并且泵体7或燃料供给管线4或扫气供给管线10（参见图5）相对于轴线A主要在径向方向上膨胀，使得扫气入口6打开。

根据本发明的设备的第一实施方式在图4中示意地示出。设备1，尤其是大型柴油发动机的泵设备，是这样的泵1，在该泵处，关闭元件2布置在例如为钻孔的保持件24处（参见图1），并且元件23（参见图1），例如螺纹，布置在泵体7中。扫气入口6能由关闭元件2关闭，并且关闭元件2在操作状态下由燃烧室3中的扫气流体环流。如图1、图2a和图2b以及图3a和图3b的说明中已详细地描述的，关闭元件2由具有不同于泵体7的膨胀系数的第一材料制成，该泵体由第二材料制成并且在第二泵体中形成有扫气入口6。扫气流体尤其是重燃油或另一燃料，其适于大型柴油发动机并且可通过燃料供给管线4被导入燃料室3中。

扫气入口6可依赖于温度而由关闭元件2打开，这是因为扫气入口6和关闭元件2例如在加热时优选地从100℃的温度向前热膨胀，特别优选地从120℃的温度向前热膨胀，使得关闭元件2释放扫气入口6。燃料室3、扫气入口6和扫气管线5在扫气入口6的打开状态下彼此流动连通，使得扫气流体可流入弹簧室8中。此外，扫气管线5与弹簧室8流动连通，使得扫气流体通过打开的扫气入口6流入弹簧室8中。流入弹簧室6中并且可具有可预设温度的扫气流体释放在弹簧室中聚合的扫气流体并且从设备1经由扫气出口9被传导。

根据本发明的设备的第二实施方式的变形在图5中被示意地示出并且大体上与图4一致。设置有扫气管线10，该扫气管线与扫气管线5流动连通，使得扫气流体被单独供应并且从燃料室4被移除。关闭元件2布置在保持件24（参见图1）处，该保持件例如是钻孔，并且元件23（参见图1），例如螺纹，布置在燃料供给管线4中。其中扫气入口6被形成为开口（例如形成为钻孔）的针26布置在扫气供给管线10处。如果关闭元件2的热膨胀由于借助扫气流体的加热而发生，则针26膨胀，扫气入口6被释放，并且扫气流体从扫气供给管线10经由扫气管线5流入弹簧室8中。

根据本发明的设备的第三实施方式在图6中示意地示出并且大体上与图4和图5一致。关闭元件2布置在保持件24处（参见图1），该保持件例如是钻孔，并且元件23（参见图1），例如螺纹，布置在燃料供给管线4中。其中扫气入口6形成为凹部的针26关闭扫气管线5。如果关闭元件2的热膨胀由于借助扫气流体的加热而发生，则针26膨胀并且扫气入口6被释放。

Claims (15)

1.一种设备，尤其是大型柴油发动机的泵设备，其中，所述设备（1）包括：

-扫气入口（6），

-扫气管线（5），其中所述扫气入口（6）与所述扫气管线（5）流动连通，以及

-关闭元件（2），

其特征在于，

所述关闭元件（2）由第一材料制成，并且所述第一材料的热膨胀系数不同于供形成所述扫气入口（6）用的第二材料的热膨胀系数，并且所述关闭元件被构造并布置在所述扫气入口（6）处，使得所述扫气入口（6）能依赖于温度而由所述关闭元件（2）关闭。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一材料的热膨胀系数低于所述第二材料的热膨胀系数。

3.根据权利要求1或2所述的设备，其中，所述关闭元件（2）沿轴向方向的几何膨胀不同于沿径向方向的几何膨胀，或者所述扫气入口（6）沿径向方向的几何膨胀不同于沿轴向方向的几何膨胀。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中，所述扫气入口（6）基于能预定的温度升高而被所述关闭元件（2）释放。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中，所述关闭元件（2）布置在保持件（24）处并且所述保持件（24）被构造为钻孔。

6.根据权利要求5所述的设备，其中，所述关闭元件（2）借助固定元件（22）而被固定在所述钻孔中并且能借助调节元件（21）来调节。

7.根据权利要求5或6所述的设备，其中，在所述关闭元件（2）和所述保持件（24）之间布置有密封元件（25）。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中，所述设备是泵并且包括泵体（7）和燃料室（3），所述燃料室（3）布置在所述泵体（7）内并且所述扫气入口（6）形成为所述泵体（7）的一部分。

9.根据权利要求8所述的设备，其中，所述燃烧室（3）布置在所述保持件（24）和所述扫气开口（6）之间的区域中，并且所述关闭元件（2）布置在所述燃料室（3）内。

10.根据权利要求5至9中的任一项所述的设备，其中，所述设备（1）包括泵和扫气供给管线（10），所述关闭元件（2）布置在所述扫气供给管线（10）内，并且所述扫气入口（6）和所述保持件（24）被构造为所述扫气供给管线（10）的部分。

11.根据权利要求5至10中的任一项所述的设备，其中，所述设备包括泵和燃料供给管线（4），所述燃料供给管线（4）与所述燃烧室（3）流动连通，所述关闭元件（2）布置在所述燃料供给管线（4）内，并且所述扫气入口（6）和所述保持件（24）被构造为所述燃料供给管线（4）的部分。

12.根据权利要求5至11中的任一项所述的设备，其中，所述关闭元件（2）布置在所述燃料供给管线（4）和所述扫气供给管线中，所述扫气入口形成在所述扫气供给管线（10）处，并且所述保持件（24）形成在所述燃料供给管线（4）处。

13.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中，所述设备（1）包括弹簧室（8），并且所述弹簧室（8）布置在所述扫气入口（6）和扫气出口（9）之间的区域中。

14.一种清洁设备的方法，所述设备尤其是大型柴油发动机的泵设备，其中，所述设备包括：

-扫气入口（6），

-扫气管线（5），其中所述扫气入口（6）与所述扫气管线（5）流动连通，以及

-关闭元件（2），

其特征在于，

所述关闭元件（2）由第一材料制成，并且所述第一材料的热膨胀系数不同于供形成所述扫气入口（6）用的第二材料的热膨胀系数，并且所述关闭元件（2）被构造并布置在所述扫气入口（6）处，使得所述扫气入口（6）能依赖于温度而由所述关闭元件（2）关闭。

15.根据权利要求14所述的清洁设备的方法，其中，用于清洁所述设备的扫气流体是燃料，尤其是重燃油。