CN105370562B - 带有用于膜片弹簧的机械行程止挡的活塞泵 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种活塞泵，尤其用于例如机动两轮车和/或者机动三轮车的内燃发动机的喷射系统，其具有一压缩室，所述压缩室由能够在所述活塞泵内移动的活塞限定并且流体穿过带有一膜片弹簧的入口阀能到达所述压缩室内，其中，在所述活塞和所述膜片弹簧之间布置至少一个用于限定所述膜片弹簧在所述压缩室内的行程的器件。
Description
技术领域
本发明涉及一种活塞泵。
背景技术
目前已知的活塞泵，例如从GB 2478876或者GB 2484855 A已知的那样，根据下面的原理运转：通过布置在缸中的活塞的运动，流体(例如燃料)经过入口阀被抽吸到压缩室内。当膜片弹簧阀作为入口阀使用时，该阀的膜片弹簧被流入的流体推开。膜片弹簧如此长时间地被流入的流体打开，直到该膜片弹簧或者膜片弹簧小臂的复位力比流入的流体的流动力大，其中，该流动力由流入的流体在膜片弹簧的可移动的密封面上的压力产生。
发明内容
本发明基于的认知是，在活塞达到或者超过它的下死点(UT)(也称为下止点)并且该活塞泵从抽吸阶段过渡到压缩阶段之前，膜片弹簧小臂的复位力可能不足以关闭入口阀。
替代地或者附加地也可能发生的是，膜片弹簧的密封面通过所谓的液压粘附附着在活塞底部上。在这种情况下，该密封面在活塞的行程中被一起拉动。典型地，该液压粘附比膜片弹簧小臂的复位力大。该膜片弹簧跟随活塞的运动。
上述两个效应是不期望的并且导致效率降低，因为在抽吸阶段开始时通过打开的入口阀抽吸到压缩室内的流体能够又被推入到入口管道中直到入口阀或者膜片弹簧阀又关闭。只有在入口阀关闭后，压力才能在压缩室内形成并且出口阀才能被打开，从而流体能够流到出口管道内。
除了活塞泵的效率损失，在入口阀的膜片弹簧中由于在膜片弹簧上或者膜片弹簧小臂上的高负荷出现剧烈的磨损现象，例如在膜片弹簧或者膜片弹簧小臂中的疲劳断裂。
与上述的效应无关地，膜片弹簧小臂的复位力由于老化过程(尤其由于上述的效应而加速的老化过程)随着时间推移减小。因此，膜片弹簧的行程hF以及从而入口阀打开的大小对于每个泵循环都不同并且随着时间增大，从而持续地降低活塞泵的效率。
与之相对地，根据本发明的活塞泵具有的优点是，膜片弹簧的行程hF被限定。由此，最小化或防止所述膜片弹簧上或者膜片弹簧小臂上的负荷以及活塞泵的效率损失并且最小化或防止膜片弹簧的行程随时间变化。
这根据本发明这样实现：活塞泵在压缩室中具有用于限定膜片弹簧的行程hF的器件，其中，该器件布置在入口阀或者膜片弹簧和活塞之间。概念“之间”指的是“以液压方式的之间”，也就是说，从流动的流体的角度来看，入口阀、用于限定行程的器件和活塞依次地布置。膜片弹簧只偏移或者打开定义的长度。典型地，活塞的行程hK大于膜片弹簧的期望的行程hF。通过这样设置器件：膜片弹簧的行程hF被限定在期望的长度上，抵抗不期望的液压粘附效应和流入流体的过大流动阻力的效应以及膜片弹簧随时间变化的行程。
概念“行程”指的是在膜片弹簧或者活塞的上或者下死点或者止点之间的最大的路径。视活塞泵的实施方式而定，所述路径能够变化。
所述流入的流体可以例如是一种流体，例如燃料。
该压缩室典型地布置在缸的内部。该缸通常具有空腔或者孔，所述空腔或者孔沿着该缸的总长度延伸，使得该缸在其端侧上分别具有至少一个开口。在该空腔内布置活塞。该活塞同时关闭该缸一个端侧(也称为后端侧)上的开口。在缸的另一端侧端部(也称为前端侧)上典型地布置阀(尤其是止回阀)或者例如包括入口阀和出口阀的阀组合。该空腔由在所述一端侧上的阀或者阀组合以及在另一端侧上的活塞和缸或者缸壁限定。该限定的空腔对应于所述压缩室。
优选地，所述器件布置在所述压缩室内。替代地或者附加地，所述器件也可以布置在一个或者多个(尤其是侧面地)限定压缩室的壁上。尤其在第二实施方式中得到将所述器件和壁一体地构造的可能性。
例如所述器件可以构造成止挡。在此，所述膜片弹簧一抵靠到所述器件上，该膜片弹簧的行程hF就被限定。
例如所述器件将所述膜片弹簧的行程hF限定至布置在压缩室中的活塞的行程hK的50％或者更少。也可考虑，所述膜片弹簧的行程hF被限定至布置在压缩室中的活塞的行程hK的25％或者更少或者15％或者更少。尤其所述膜片弹簧的行程hF也可以被限定至布置在压缩室中的活塞的行程hK的10％、5％或者更少。由此保证，所述膜片弹簧小臂不被加载太强烈的负荷并且所述入口阀在抽吸阶段开始时足够快地关闭。
替代地或者附加地可以这样设置，所述器件布置在到所述入口阀距离d处，其中，该距离由在器件和入口阀之间最短的距离给出。例如该距离d比所述膜片弹簧在没有根据本发明设置的用于限定所述膜片弹簧的行程hF的器件的情况下得出的最大的行程hF,0小。典型地，该距离d为缸的总长度L的10％或者更少。也可以考虑，该距离d相当于缸的总长度L的5％或者更少或者直到2.5％或者直到1％。缸的总长度L在此是指缸的从所述前端侧到所述后端侧的长度。
在本发明的一个有利的实施形式中这样设置，使得所述压缩室包括至少两个具有不同直径的段。例如第一直径比第二直径大，其中，第一段具有第一直径并且第二段具有第二直径。优选地这样设置，使得在压缩室的第一段内或者上布置所述入口阀和所述膜片弹簧。
从压缩室的第一段到第二段的过渡部例如构造为凸肩。该凸肩例如能够用作用于限定所述膜片弹簧的行程的器件。
替代地或者附加地，在所述压缩室或者缸内可以布置环元件并且作为用于限定所述膜片弹簧的行程的器件起作用。典型地，该环元件可以布置在缸内。当该缸具有上述的第一段时，该环元件可以布置在缸的第一段内。附加地也可以考虑，该环元件不仅限定所述膜片弹簧的行程，而且也将入口阀固定在缸内。
本发明的其它特征、应用可能性和优点从下面对本发明实施例的说明中得出，所述实施例在附图的图示中示出。
附图说明
附图示出了：
图1示出了活塞泵的一个实施例；
图2示出了膜片弹簧的一个实施例；
图3示出了根据本发明的活塞泵在泵循环的不同的时间点的局部；
图4示出了根据本发明的第二实施形式的活塞泵的局部。
实施例的说明
图1示出活塞泵1的典型的结构，例如由现有的技术已知的那样。活塞泵1具有壳体12、布置在该壳体12中的缸2、布置在该缸2中的活塞6、布置在该壳体12中的使该活塞6在该缸2的内部在第一方向上运动的致动器8、复位元件7(尤其是弹簧)，所述复位元件使该活塞6在与第一方向方向相反的第二方向上运动并且将该活塞6带到它的初始位置上。
该致动器8在该实施例中构造为磁线圈。同样意味着，该致动器8也可以构造为压电致动器或者磁致伸缩致动器。
此外，该活塞泵1具有入口管道9，通过所述入口管道使流体到达入口阀3。该入口阀3布置在壳体12或者缸2的端侧上。在缸2端侧上的入口阀3和在缸2中的活塞6限定压缩室14。该入口阀3具有膜片弹簧4。
该活塞泵1具有出口阀10，经过所述出口阀，该经压缩的流体在活塞泵循环的压缩阶段期间到达出口管道11内。在该实施例中出口阀10像入口阀3一样布置在缸2或者壳体12的端侧上。像在该例子中示出的那样，入口阀3和出口阀10能够依次或者同轴地布置。由此得出，该入口管道9和出口管道11构造为至少部分地同轴。
该缸2具有孔或者空腔，所述孔或者空腔从缸2的一个端侧一直延伸到缸2的对置的端侧。该孔的长度基本上与缸2的长度L一致。
所述活塞泵1能够构造在这里没示出的箱(尤其燃料箱)内。通过出口管道11，经压缩的流体此外能够到达这里同样没有示出的构件，例如喷射阀、压力调节器、压力管道、燃烧室等等。
箭头标明流体的流动方向。
图2示出膜片弹簧4，像所述膜片弹簧例如应用在膜片弹簧阀中那样。该膜片弹簧4具有多个膜片弹簧小臂42，所述膜片弹簧小臂使密封面41和该膜片弹簧4的边缘43连接。在该膜片弹簧4的初始状态中，膜片弹簧小臂42没有偏移并且该密封面41例如与膜片弹簧4的边缘43处于一个平面上，也就是说，该膜片弹簧4或者膜片弹簧阀3关闭。在该膜片弹簧4的运行状态中，所述膜片弹簧小臂42偏移并且密封面41与该边缘43间隔开，也就是说，该膜片弹簧4或者膜片弹簧阀3打开。通过由所述膜片弹簧小臂42的偏移引起的复位力，该密封面41又被带到它的初始位置上，也就是说，密封面41与该边缘43处于一个平面上。
图3示出根据本发明的根据第一实施例的活塞泵1在泵循环的不同的时间点(3a，3b，3c，3d)的局部。
为了更加一目了然，附图标记仅在图3a中标出以及所述膜片弹簧4的行程hF仅在图3c中标出并且膜片弹簧4和用于限定膜片弹簧4的行程hF的器件5之间的距离d以及活塞6的行程hK仅在图3d中标出。这些附图标记和距离或者行程当然也对其它的图和实施例有效。箭头标示流体的流动方向或者活塞的运动方向。
在活塞泵1的在图3中示出的局部中示出压缩室14。该压缩室14被该缸2包围，所述缸同时也在侧面限定该压缩室14。在缸2和压缩室14的内部布置一活塞6，该活塞在缸2中沿缸2的纵轴线或者压缩室14的纵轴线运动。典型地，缸2的纵轴线和压缩室14的纵轴线重合。活塞6在该缸2的后端侧或该后端侧上限定压缩室14。
在缸2的前端侧上布置一带有膜片弹簧4的入口阀3。该入口阀3和膜片弹簧4的组合也被称为膜片弹簧阀，其在缸2的前端侧或该前端侧上限定该压缩室14。
在膜片弹簧阀3的背离该压缩室14的一侧上布置入口管道9和出口管道11。如在图3中标明的那样，两个管道9，11能够至少部分同轴地构造。通过入口管道9流体(例如燃料)从储存器(例如箱)，经过入口阀3到达压缩室14内。通过出口管道11，经压缩的流体被朝向燃烧室14传送。在图3中没有示出出口阀10，所述出口阀或者直接布置在入口阀3的背离压缩室14的一侧上或者与其间隔开地设置。
在图3示出的第一实施例中，用于限定膜片弹簧4的行程hF的器件5构造为在缸壁中的凸肩51。压缩室14或者缸2的空腔包括具有不同直径D1和D2的两段21、22。压缩室14的第一段21布置在缸2的面向前端侧的端部上。第二段22从相对于第一段21的过渡部朝向缸2的后端侧延伸。压缩室14或者缸2的空腔还能具有另外的段。
第一段21具有第一直径D1。第二段22具有第二直径D2。第一直径D1比第二直径D2大。例如D2对D1的比例适用的是：1＜D2/D1≤2，尤其D2/D1≤1.5。
从第一段21到第二段22的过渡部能如在图3中示出的那样构造为凸肩51。替代地，该过渡部也可锥形地构造，其中，该过渡部的直径朝向第二段22减少。也可考虑将锥形过渡部和凸肩组合作为过渡部。
图3a示出在压缩阶段结束时活塞泵1的状态和膜片弹簧4和活塞6的位置。入口阀3和膜片弹簧4关闭，也就是说，膜片弹簧4的密封面41与边缘43处于一个平面上并且膜片弹簧小臂42在中立的位置上，也就是说，复位力大约为0N。活塞6和膜片弹簧4处于它们的上止点上，也就是说它们到入口阀3或者缸2的前端侧的距离最小。
图3b示出抽吸阶段的开始。活塞6通过致动器8，例如借助于磁线圈装置，朝向缸2的后端侧运动。由于该运动，在压缩室14内产生负压，从而流体(例如燃料)从入口管道9经过入口阀3被抽吸到压缩室14内。由于通过流入的流体引起的流动压力，在入口阀3上的膜片弹簧4被推开。替代地或者附加地能够发生的是，该膜片弹簧4的密封面41由于液压粘附而附着在活塞6上并且随着活塞运动一起被拉动。膜片弹簧4总的看来被推开并且由此入口阀3打开直到膜片弹簧小臂42的复位力与所述流动压力和/或液压粘附平衡或者直到所述密封面41抵靠在所述器件5上。优选在膜片弹簧4或者入口阀3和用于限定该膜片弹簧4的行程hF的器件5之间的距离d比膜片弹簧4的行程hF,0小，该行程hF,0在不受用于限定行程hF的器件5影响下，在膜片弹簧小臂42的复位力与所述流动压力和/或液压粘附力平衡时出现。
图3c示出，膜片弹簧4的密封面41如何抵靠在凸肩51上并且由此限定膜片弹簧4的行程hF，而活塞继续朝向缸2的后端侧运动。膜片弹簧4的最大行程hF等于距离d。
图3d示出活塞泵1在这样一个时间点上的状态，在所述时间点后活塞6已达到它的下止点并且朝向缸2的前端侧运动。该活塞泵1处于压缩阶段中。通过活塞6的与在抽吸阶段期间的运动方向相比反向的运动方向产生与流入的流体的流动压力反向的压力。当由活塞6在压缩阶段中产生的压力超过所述流动压力时，流体的流入中断。此外，入口阀3关闭，也就是说，膜片弹簧4的密封面41返回到它的初始位置上。当入口阀3又关闭时，位于压缩室14内的流体继续被压缩，直到出口阀10由于在压缩室14内充满的压力打开并且经压缩的流体通过出口管道11和出口阀10从该压缩室14流出。
图4示出根据本发明的活塞泵1的第二实施例。第二实施例与第一实施例的区别是：设置环元件52作为用于限定膜片弹簧4的行程hF的器件5。该环元件52布置在压缩室14或者缸2的空腔的第一段内。替代地也可考虑这样的实施形式，在所述实施形式中压缩室14或者缸2的空腔不包括具有不同的直径的段，而是压缩室14或者缸2的空腔具有不变的直径。
该环元件52具有突出部53。偏移的膜片弹簧4抵靠到该突出部53上并且膜片弹簧4的行程hF由此被限定。
该环元件52的突出部53例如这样形成，使得突出部53布置在膜片弹簧4和活塞6之间。由此防止活塞6和在活塞6的上止点上的膜片弹簧4发生直接接触并且因此附加地作用抵抗液压粘附。
Claims (18)
1.一种活塞泵(1)，其具有一压缩室(14)，所述压缩室由能够在所述活塞泵(1)中移动的活塞(6)限定并且流体能够通过带有一膜片弹簧(4)的阀(3)到达所述压缩室中，其特征为，在所述活塞(6)和所述膜片弹簧(4)之间布置至少一个用于限定所述膜片弹簧(4)在所述压缩室(14)中的行程(hF)的器件(5)。
2.根据权利要求1所述的活塞泵(1)，其特征在于，所述器件(5)构造在所述压缩室(14)中和/或构造在限定所述压缩室(14)的壁上。
3.根据权利要求1或2所述的活塞泵(1)，其特征在于，所述器件(5)为止挡。
4.根据权利要求1或2所述的活塞泵(1)，其特征在于，所述器件(5)将所述膜片弹簧(4)的行程(hF)限定至所述活塞(6)的最大行程(hK)的50％或者更少。
5.根据权利要求1或2所述的活塞泵(1)，其特征在于，所述器件(5)布置为相对于所述阀(3)具有距离(d)，其中，所述距离(d)比所述膜片弹簧(4)在没有用于限定所述膜片弹簧(4)的行程(hF)的所述器件(5)的情况下得出的最大行程(hF,0)小。
6.根据权利要求1或2所述的活塞泵(1)，其特征在于，所述器件(5)布置为相对于所述阀(3)具有距离(d)，其中，所述距离(d)相应于一缸(2)的总长度(L)的10％或者更少，其中，所述压缩室(14)布置在所述缸(2)中。
7.根据权利要求1或2所述的活塞泵(1)，其特征在于，所述压缩室(14)包括具有第一直径(D1)的第一段(21)和具有第二直径(D2)的第二段(22)。
8.根据权利要求7所述的活塞泵(1)，其特征在于，所述第一段(21)布置在所述压缩室(14)的面向所述阀(3)和所述膜片弹簧(4)的一侧。
9.根据权利要求8所述的活塞泵(1)，其特征在于，所述第一段(21)具有比所述第二段(22)大的直径。
10.根据权利要求9所述的活塞泵(1)，其特征在于，从所述第一段(21)到所述第二段(22)的过渡部构造为凸肩(51)。
11.根据权利要求6所述的活塞泵(1)，其特征在于，在所述压缩室(14)中布置一环元件(52)。
12.根据权利要求11所述的活塞泵(1)，其特征在于，所述环元件(52)布置在所述压缩室(14)的第一段中。
13.根据权利要求11或12所述的活塞泵(1)，其特征在于，所述环元件(52)附加地将所述阀(3)固定在所述缸(2)中。
14.根据权利要求1或2所述的活塞泵(1)，其特征在于，该活塞泵用于机动的两轮车和/或者机动的三轮车的内燃发动机的喷射系统。
15.根据权利要求1或2所述的活塞泵(1)，其特征在于，所述器件(5)将所述膜片弹簧(4)的行程(hF)限定至所述活塞(6)的最大行程(hK)的25％或者更少。
16.根据权利要求6所述的活塞泵(1)，其特征在于，所述距离(d)相应于所述缸(2)的总长度(L)的5％或者更少。
17.根据权利要求10所述的活塞泵(1)，其特征在于，所述凸肩(51)用作用于限定所述膜片弹簧(4)的行程(hF)的器件(5)。
18.根据权利要求11所述的活塞泵(1)，其特征在于，所述环元件(52)为用于限定所述膜片弹簧(4)的行程(hF)的所述器件(5)。
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