CN105339659A - 泵 - Google Patents

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Abstract

高压泵(1)，尤其用于内燃机的燃料喷射系统，包括构型为驱动机构室(4)的低压室(4)和驱动装置(5)，驱动装置至少部分地布置在低压室(4)中。在运行时通过驱动装置(5)在低压室(4)中产生压力脉冲。在此，设置缓冲设备(30)，其一方面与低压室(4)连接并且另一方面衔接在低压水平(25)上，在运行时低压水平低于在低压室(4)中的压力(p1)。缓冲设备(30)具有能在活塞钻孔(33)中移动的活塞(32)，活塞一方面由在低压室(4)中的压力(p1)抵抗弹簧元件(36)的弹簧力加载，另一方面在活塞钻孔(33)中限定蒸汽室(34)。此外，缓冲设备(30)具有减载装置(37)，其使蒸汽室(34)至少部分地与低压水平(25)连接。

Description

泵
技术领域
本发明涉及一种泵、尤其是用于燃料喷射系统或者液压应用的高压泵。具体地，本发明涉及柴油泵、汽油泵和液压泵的领域。
背景技术
从DE102009003054A1已知一种用于空气压缩的、自点燃式内燃机的燃料喷射系统的高压泵。该已知的高压泵具有泵组件和驱动轴，其中，所述驱动轴包括配属于泵组件的凸轮。泵组件包括在凸轮的滚动面上滚动的滚子。驱动轴支承在高压泵的壳体部分中的轴承支架上。在高压泵运行时实现活塞的往复运动，从而进行处于高压下的燃料到共轨的输送。在这里，在高压泵运行时，驱动轴绕一轴线旋转。
从DE102009003054A1已知的高压泵具有这样的缺点：在运行时，由于活塞在驱动机构室(在该驱动机构室中设置有驱动轴)中的体积排挤、由于输送特征或者附加地由于驱动件运动产生体波(Mengenwellen)，所述体波被发射到另外的低压系统或者说另一低压区域中并且在那里导致提高的压力负荷。这尤其对于具有仅仅一个泵组件或者说具有仅仅一个高压缸(其带有在其中被导向的泵活塞)的高压泵而言是这样的。后来可能导致噪声或者也可能导致高压泵的使用寿命降低。
发明内容
具有权利要求1的特征的、根据本发明的泵具有如下优点：实现改进的结构和改进的功能性。具体地，在运行时，高效地缓冲在低压室中产生的压力脉冲，以便减小不利后果。
通过在从属权利要求中所列举的措施，可实现在权利要求1中所说明的泵的有利的拓展方案。
泵尤其可构型为高压泵，所述高压泵用于以高压输送流体、尤其燃料。例如高压泵可集成到燃料喷射系统或者其它的液压系统中。在这里，可形成一低压回路，该低压回路通过泵的低压室延伸。在这里，低压室可构造为泵的驱动机构室，其中，所述驱动装置至少部分地布置在构造为驱动机构室的低压室中。因此，可通过低压回路同时实现驱动装置的润滑。然后，优选已在泵的壳体之内通过至少一个缓冲设备缓冲由驱动装置在泵的构造为驱动机构室中的低压室中所产生的压力脉冲。因此，减小这样的压力脉冲对低压回路的其它部分的影响。由此，可设置在低压回路中的另外的缓冲装置可在其构型方面被简化并且在必要时也可取消。因此，也使低压回路的构型简化并且因此也使燃料喷射系统或者类似物简化。
流体、尤其燃料能以有利的方式通过低压室至少间接地被导至泵组件的泵工作室。在这里，低压室尤其可涉及驱动机构室。在这里，这样的构型也是可行的，在所述构型中，泵具有多个泵组件和相应的多个泵工作室，流体、尤其燃料通过低压室被导至所述多个泵工作室。
有利的是，减载装置具有将蒸汽室至少间接地与低压水平连接的节流部和/或朝向低压水平打开的单向阀，该单向阀一方面至少间接地与蒸汽室连接并且另一方面至少间接地与低压水平连接。因此，压力脉冲的缓冲可通过抵抗弹簧力被支承的活塞实现。
在一可行的构型中，蒸汽室通过节流部衔接到较小的低压水平上。在这里，以有利的方式根据脉冲频率和脉冲幅度以及在节流部之后的低压水平这样调整节流部，使得在蒸汽室膨胀时产生尽可能大的蒸汽体积，所述蒸汽体积在活塞再次浸入直至蒸汽完全冷凝期间作为缓冲体积可供使用，而不发生重复的体积排挤。
在一可行的第二构型中，以有利的方式将蒸汽室通过单向阀衔接到一至少静止的和/或较小的低压水平上。以有利的方式，也可通过单向阀将活塞泄漏导出并且强制形成蒸汽体积，该蒸汽体积作为缓冲体积可供使用。
缓冲的这些可行性是成本有利和无需保养的，因为由于没有在一方面气相和/或蒸汽相和另一方面液体之间的持久密封位置而可在整个使用寿命上确保功能性。
此外，相对于气体压力缓冲器或者诸如此类，一个重要的优点在于，可通过施加弹簧力的弹簧元件来调节工作点、尤其是所需的平均压力，压力幅度在所述平均压力附近波动。反之，在气体压力缓冲器中，这必须或者通过气体的预压缩或者通过高弹性来确保，因为在不失去大部分的缓冲作用的情况下这仅仅是有限地可行的。因此，所述工作点能更容易地应用。
有利的是，减载装置的节流部在径向上通到活塞钻孔中。在此，活塞钻孔可通过合适的闭塞元件被封闭。在该构型中，能以特别简单的方式维持小的低压水平，蒸汽室通过节流部与该低压水平连接。
在一变型的构型中，有利的是，在活塞钻孔中布置有闭塞元件，蒸汽室在活塞钻孔中构造在活塞和闭塞元件之间，并且，减载装置的节流部被集成到闭塞元件中。以此方式，可同时利用活塞钻孔所需的通道，以维持低压水平。
在另一可行的构型中，有利的是，活塞钻孔布置在壳体中，低压通道构造在壳体中，所述低压通道通到活塞钻孔的蒸汽室中，并且，单向阀布置在低压通道中。由此，可实现单向阀到泵的壳体中的集成。因此，可实现紧凑的构型。
当然，也有利的是，在活塞钻孔中布置有闭塞元件，蒸汽室在活塞钻孔中构造在活塞和闭塞元件之间，并且，单向阀被集成到闭塞元件中。因此，可在活塞钻孔的区域中实现基本功能。在这里，使在壳体之内的为了实现该功能所需的空间需求最小化。
以有利的方式，在蒸汽室中布置有弹簧元件，该弹簧元件以弹簧力加载活塞。因此，蒸汽室可同时用作弹簧室。在这里，弹簧元件被活塞以压力加载。当然，活塞也能以合适方式与弹簧元件连接，以便不但以压力而且以拉力加载活塞。
此外，有利的是，活塞在活塞钻孔中这样被导向，使得在活塞和活塞钻孔之间实现从低压室到蒸汽室中的泄漏流。由此，一方面实现在活塞钻孔中的活塞导向装置的润滑。同时，由此实现流体、尤其燃料到蒸汽室中的补偿流(Nachfluss)。由此，总是可产生需要的蒸汽体积并且同时实现有利的缓冲特性。然后，泄漏通过节流部或者说单向阀被导出至低压水平。因此，可实现无需保养的运行。
附图说明
在以下的说明中根据附图详细解释本发明的优选实施例，在所述附图中，相应的元件设有一致的附图标记。附图示出：
图1根据本发明的第一实施例以示意性示图示出燃料喷射系统的高压泵；
图2根据本发明的第二实施例的、在图1中所示出的高压泵的简要的、示意性截面图；
图3根据本发明的第三实施例的、在图1中所示出的高压泵的简要的、示意性的截面图；
图4根据本发明的第四实施例的、在图1中所示出的高压泵的简要的、示意性的截面图；
图5根据本发明的第五实施例的、在图1中所示出的高压泵的简要的、示意性的截面图；
图6用于解释相应于本发明的一可行构型的高压泵的功能性的图表。
具体实施方式
图1根据第一实施例以示意性的示图示出具有低压回路3的燃料喷射系统2的高压泵1。高压泵1尤其可用于空气压缩的、自点燃式内燃机或者混合压缩的、外源点燃式内燃机。此外，高压泵1也可构型为用于其它液压应用的液压泵。
高压泵1具有低压室4和驱动装置5。在这里，在运行时由于驱动装置5在低压室4中产生压力脉冲。在该实施例中，低压室4由驱动机构室构成，在该驱动机构室中至少部分地布置有具有多个凸轮7的轴6。轴6的多个凸轮7用于驱动高压泵1的泵组件9的泵活塞8。在这里，示意性地示出气缸头10的部分，在该部分中构型有气缸钻孔11。泵活塞8在气缸钻孔11中被导向。通过双箭头12直观地示出通过多个凸轮7对泵活塞8的操纵。
此外，设置有配量单元13，通过该配量单元，在运行时将处于低压下的燃料导到泵工作室14中。在这里，泵工作室14被在气缸钻孔11中的泵活塞8限制。通过排出阀15，在运行时将处于高压下的燃料例如导至共轨。
通过驱动装置5、尤其泵活塞8的往复运动，在低压室4中产生压力脉冲。在这里可看出，为了简化示图，驱动机构室(低压室)4与驱动装置5、尤其轴6分开地示出，所述驱动装置至少部分地布置在驱动机构室4中。
低压回路3包括燃料箱20和预输送泵21，该预输送泵可例如构型为电燃料泵21。通过预输送泵21将燃料从燃料箱20经由过滤器装置22输送到低压室4中。过滤器装置22包括过滤器并且必要时也包括脱水器。
从低压室4将燃料的一部分通过壳体轴承23和法兰轴承24引导到低压水平25。具有多个凸轮7的轴6支承在壳体轴承23和法兰轴承24上。在这里，壳体轴承23和法兰轴承24由节流部23，24直观地示出，因为它们作为节流部起作用。
例如压力p1在低压室4中占主导。低压水平25具有小于压力p1的压力p2。为了保持在低压水平25上的一定的低的压力p2，必要时可设置装置26。由此，压力p2可例如通过必要时卸压的燃料箱20被保持。装置26可具有例如节流部或者其它的小的压力限制装置。根据低压回路3的构型，也可取消装置26。具体地，已经可通过从低压水平25引导至燃料箱20的回流管线27的长度实现在低压水平25中的所想要的小的压力p2。
高压泵1具有缓冲设备30。根据高压泵1的构型，也可设置多个这样的缓冲装置30。缓冲设备30一方面借助于管线31与低压室4连接并且另一方面衔接在低压水平25上。在运行时，低压水平25以其压力p2位于在低压室4中的压力p1以下。因此，通过缓冲设备30，存在从低压室4到低压水平25的压力降。
在压力脉冲出现时，在低压室4中发生压力波动，这激活了通过缓冲设备30的缓冲。为此，在该实施例中，缓冲设备30具有作为补偿活塞32使用的活塞32。活塞32在活塞钻孔33中可移动地被导向。在该实施例中，活塞32将活塞钻孔33分成蒸汽室34和室35。在这里，蒸汽室34同时用作弹簧室34，在该弹簧室中布置有弹簧元件36，该弹簧元件例如构型为螺旋弹簧36。
从室35出发，活塞32被在低压室4中的压力p1抵抗弹簧元件36的弹簧力加载。另一方面，活塞32在活塞钻孔33中限定蒸汽室34。
此外，缓冲设备30具有减载装置37，该减载装置将蒸汽室34与低压水平25连接。在该实施例中，减载装置37包括单向阀38。在这里，单向阀38朝向低压水平25打开。
在低压回路3中的燃料流由箭头直观地示出。在这里，在低压室4和缓冲设备30的室35之间，可能有燃料交换并且因此可能有沿两个方向39，40的流体流。在压力脉冲出现时，这种流体交换出现。
当由于压力脉冲而发生在低压室4中的压力p1下降时，则燃料从室35流动到低压室4中。由此，根据弹簧元件36的弹簧力这样调整活塞32，使得蒸汽室34的体积增大。因为单向阀38阻止燃料流入到蒸汽室34中，相应于活塞32的调整，在蒸汽室34中形成一定的蒸汽体积。然后，压力脉冲相应于其在时间上的变化曲线产生在低压室4中的压力p1的压力上升。在这里，发生活塞32抵抗弹簧元件36的弹簧力地回位。因此，相应于活塞32的回位运动，之前形成的蒸汽体积消失。
活塞32在活塞钻孔32中这样被导向，使得在活塞32和活塞钻孔33之间实现从与低压室4连接的室35到蒸汽室34中的泄漏流。在这里，在运行时泄漏通过单向阀38被导出到低压水平25。
图2示出根据第二实施例的、在图1中所示出的高压泵1的简要的、示意性截面图。在这里示出壳体部分45，该壳体部分为高压泵1的壳体46的部分，在该部分中构型有低压室4。壳体部分45也可以涉及气缸头10。
在该实施例中，在壳体部分45中装入管状套筒47，在该管状套筒中构型有活塞钻孔33。在这里，在套筒47中装入闭塞元件48，该闭塞元件朝向壳体部分45的外侧49封闭活塞钻孔33。蒸汽室34在活塞钻孔33中构造在活塞32和闭塞元件48之间。
此外，在壳体部分45中构造通道50，该通道延伸至套筒47。在这里，在通道50中实现具有压力p2的低压水平25。
在该实施例中，减载装置37具有节流部51，该节流部在径向上通到活塞钻孔33中。在该实施例中，节流部51构型在套筒47中。在这里，节流部51将蒸汽室34与通道50连接起来。
节流部51的节流作用这样强地预设，使得在低压室4中的压力减小直到活塞32回位期间，能在蒸汽室34中暂时产生蒸汽体积，所述压力减小由压力脉冲引起并且通过弹簧元件36的弹簧力实现活塞32的调整，所述回位通过由压力脉冲引起的在低压室4中随后的压力升高来实现。
缓冲设备30尤其可通过弹簧元件36和节流部51协调。在这里，节流部51的节流作用可根据脉冲频率和脉冲幅度以及在节流部51之后具有压力p2的低压水平25这样相协调，使得在弹簧元件36扩张时在蒸汽室34中产生一尽可能大的蒸汽体积，所述蒸汽体积在活塞32的再次浸入直到蒸汽完全冷凝时作为缓冲体积可供使用，而不发生重复的体积排挤。
图3示出根据第三实施例的、在图1中所示出的高压泵1的简要的、示意性截面图。在该实施例中，闭塞元件48具有贯通钻孔52。贯通钻孔52可至少区段式地具有足够小的直径地构造，以构成节流部51。以此方式，可将节流部51集成到闭塞元件48中。在闭塞元件48的背离蒸汽室34的一侧53上，以合适的方式构型在回流管线27中的回流部。因此，在闭塞元件48的这一侧53上可确保具有压力p2的低压水平25。
图4示出根据第四实施例的、在图1中所示出的高压泵1的简要的、示意性截面图。在该实施例中，缓冲设备30具有构型为螺旋件或者插入件54并且旋入或者说插入壳体部分45中的部分54。部分54具有管状区段55，在该管状区段中构造有活塞钻孔33。部分54的管状区段55相对于壳体部分55用密封环56密封。
在管状区段55的活塞钻孔33中布置有闭塞元件48。此外，设置另一闭塞元件57，该另一外闭塞元件相对于周围环境封闭活塞钻孔33。在该另一闭塞元件57和闭塞元件48之间，预先给定在中间室58中的低压水平25。中间室58以合适的方式与回流管线27连接。
在该实施例中，单向阀38集成到闭塞元件48中。在这里，单向阀38实现从蒸汽室34到中间室58中的燃料流。通过该燃料流可将由于在活塞32和活塞钻孔33之间的泄漏流而到达蒸汽室34中的泄漏导至回流管线37。
图5示出根据第五实施例的、在图1中所示出的高压泵1的简要的、示意性截面图。在该实施例中，部分54的活塞钻孔33通过闭塞元件48相对于周围环境封闭。此外，管状区段55具有至少一个径向的连接钻孔59，60，其中，在该实施例中，设置有多个径向的连接钻孔59，60。
此外，在该实施例中，在壳体部分45中构型有通道50。该通道50可例如由在壳体部分45中的壳体钻孔50构型。在通道50中布置有单向阀38。因此，蒸汽室34通过径向的连接钻孔59，60和单向阀38衔接到低压水平25上。
图6示出用于解释相应于本发明的一可行构型的高压泵1的功能性的图表。在这里，在横坐标上表示时间t，而在纵坐标上表示压力p。在这里，由在低压室4中的压力p1连同由压力脉冲引起的压力波动得出压力p。在这里，压力脉冲由驱动装置5引起。可能的压力脉冲由曲线61直观地示出。因此，在低压室4中发生在被看作为平均压力的压力p1附近的压力波动。当然，由曲线61所示出的压力波动通过缓冲设备30被高效地缓冲。因此，这样的压力波动不对其余的低压回路3产生影响。尤其确保配量单元13的功能性。
本发明不局限于所说明的实施例。

Claims (10)

1.泵(1)、尤其是用于燃料喷射系统的高压泵(1)，所述泵具有低压室(4)和驱动装置(5)，在运行时通过所述驱动装置在所述低压室(4)中产生压力脉冲，
其特征在于，
设置有至少一个缓冲设备(30)，该缓冲设备一方面至少间接地与所述低压室(4)连接并且另一方面衔接到低压水平(25)上，在运行时所述低压水平低于所述低压室(4)中的压力(p1)，所述缓冲设备(30)具有一在活塞钻孔(33)中能移动的活塞(32)和一减载装置(37)，所述活塞一方面由在所述低压室(4)中的压力(p1)抵抗弹簧力加载，并且另一方面在所述活塞钻孔(33)中限定蒸汽室(34)，所述减载装置使所述蒸汽室(34)至少部分地与所述低压水平(25)连接。
2.根据权利要求1所述的泵，
其特征在于，
所述减载装置(37)具有节流部(51)和/或朝向所述低压水平(25)打开的单向阀(38)，所述节流部使所述蒸汽室(34)至少间接地与所述低压水平(25)连接，所述单向阀一方面至少间接地与所述蒸汽室(34)连接并且另一方面至少间接地与所述低压水平(25)连接。
3.根据权利要求2所述的泵，
其特征在于，
所述减载装置(37)的节流部(51)在径向上通到所述活塞钻孔(33)中。
4.根据权利要求2所述的泵，
其特征在于，
在所述活塞钻孔(33)中布置有闭塞元件(48)，所述蒸汽室(34)在所述活塞钻孔(33)中构造在所述活塞(32)和所述闭塞元件(48)之间，并且，所述减载装置(37)的节流部(51)被集成到所述闭塞元件(48)中。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的泵，
其特征在于，
所述节流部(51)的节流作用这样强地预先给定，使得在所述低压室(4)中的压力减小直到所述活塞(32)回位期间，能在所述蒸汽室(34)中暂时产生蒸汽体积，所述压力减小由压力脉冲引起并且实现通过所述弹簧力对所述活塞(32)的调整，所述回位通过由所述压力脉冲引起的在所述低压室(4)中随后的压力升高来实现。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的泵，
其特征在于，
所述活塞钻孔(33)布置在壳体(46)中，在所述壳体(46)中构造有通道(50)，所述通道通到所述活塞钻孔(33)的蒸汽室(34)中，并且，所述单向阀(38)布置在所述通道(50)中。
7.根据权利要求2至5中任一项所述的泵，
其特征在于，
在所述活塞钻孔(33)中布置有闭塞元件(48)，所述蒸汽室(34)在所述活塞钻孔(33)中构造在所述活塞(32)和所述闭塞元件(48)之间，并且，所述单向阀(38)被集成到所述闭塞元件(48)中。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的泵，
其特征在于，
在所述蒸汽室(34)中布置有弹簧元件(36)，该弹簧元件以弹簧力加载所述活塞(32)。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的泵，
其特征在于，
所述低压室(4)构造为驱动机构室(4)，并且，所述驱动装置(5)至少部分地布置在构造为驱动机构室(4)的所述低压室(4)中，和/或，流体能通过所述低压室(4)至少间接地被导至泵工作室(14)。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的泵，
其特征在于，
所述活塞(32)在所述活塞钻孔(33)中这样被导向，使得在所述活塞(32)和所述活塞钻孔(33)之间实现从所述低压室(4)到所述蒸汽室(34)中的泄漏流。
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