CN110778432A - 用于低温燃料的活塞泵和燃料输送装置 - Google Patents

用于低温燃料的活塞泵和燃料输送装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于将低温燃料从存储箱(12)中输送到高压区域中的活塞泵(1)和燃料输送装置。所述活塞泵(1)具有可往复运动的泵活塞(2)，所述泵活塞在一端部上限界压缩室(3)并且在另一端部上限界至少一个压力室(5、7)，所述至少一个压力室能够以液压压力介质被加载。所述活塞泵(1)的泵活塞(2)实施为多件式的并且包括至少一个压力活塞(35)和压缩活塞(33)，其中，所述压力活塞(35)和所述压缩活塞(33)能够相对彼此运动。

Description

用于低温燃料的活塞泵和燃料输送装置
技术领域
本发明涉及用于低温燃料的活塞泵和燃料输送装置。
背景技术
低温燃料尤其可以是天然气(NG)，天然气例如在机动车上车载地以液相(LNG)被储存在专门为此设计的箱中，用于运行内燃机。
由EP 2 541 062 A1已知一种用于低温燃料、尤其天然气的活塞泵，该活塞泵具有可往复运动的泵活塞。该泵活塞限界泵工作室，该泵工作室能够以液态天然气充注，使得在泵工作室中存在的液态天然气能够通过泵活塞的行程运动以高压被加载。泵活塞在另一端限界耦合器室，该耦合器室能够以液压的压力介质充注，以便在行程运动中驱动泵活塞。替代地提出电动、气动或机械式的驱动器。
发明内容
本发明的任务是，给出一种替代的用于低温燃料的活塞泵，以及具有该泵活塞的用于低温燃料的燃料输送装置，所述燃料输送装置在泵活塞的区域中具有减小的热传递并且能够实现活塞和活塞导向部的不太费事的制造。
为了解决该任务，提出根据本发明的活塞泵和根据本发明的燃料输送装置。在实施例中可以得出本发明的有利的扩展方案。
本发明提出的用于将低温燃料输送至高压的活塞泵，其中，所述活塞泵具有能往复运动的泵活塞，所述泵活塞在一端部上限界压缩室并且在另一端部上限界至少一个压力室，所述至少一个压力室能够以液压的压力介质被加载，其中，活塞泵的泵活塞实施为多件式的并且包括至少一个压力活塞和一个压缩活塞，其中，压力活塞和压缩活塞可相对彼此地运动。此外，要求保护一种具有这样的活塞泵的燃料输送装置，其中，低温燃料能够从存储箱被所述活塞泵抽吸出并且能够被输送到高压区域中。
活塞泵间接地或直接地输送来自低温绝缘的存储箱(例如LNG箱、低温箱)的气态燃料，在所述存储箱中，燃料优选以液相在-10℃至-130℃的温度下被储存。由于低温，燃料在沸点处处于液相中。在剩余的箱容积中，燃料处于气相中。直至燃料在活塞泵中已经被压缩至高压之后，从液相到气相的相变才是希望的，因为否则活塞泵的效率在输送处于气相中的燃料时会降低。由于该原因而重要的是，避免到处于液相中的燃料的热输入。由于该原因，活塞泵具有用于在压缩室中被压缩的、处于液相中的低温燃料的区域和用于驱动泵活塞的液压流体的区域。
为了避免从液压流体到燃料上的热传递，活塞泵具有多件式的泵活塞，使得减少通过泵活塞到燃料上的热输入。
下面给出根据本发明的活塞泵和根据本发明的燃料输送装置的有利构型和扩展方案。
有利的是，通过压力活塞和压缩活塞之间的接触点P实现用于力传递的机械式耦合。以这种方式，压力活塞和压缩活塞之间的接触面非常小，使得特别强地减少了热传递。
有利的是，接触点P与泵活塞的纵轴线A重合，因为以这种方式可以保证由压力活塞传递的力始终在中央被引入。
压缩活塞的面向压力活塞的端部具有半径，和/或，压力活塞的面向压缩活塞的端部具有半径。压力活塞和/或压缩活塞的成型为球面的几何形状、尤其半径以有利的方式允许压力活塞和压缩活塞之间的相对运动。在此，接触点P的位置在压缩活塞上保持不变，使得该接触点总是位于纵轴线A上。
有利的是，压力活塞在面向压缩活塞的端部上具有中间件，和/或，压缩活塞在面向压力活塞的端部上具有中间件，因为通过合适地选择所述中间件的材料或几何形状可以进一步减少热传递。在此，由低导热性材料制成的中间件是特别有利的。陶瓷由于其高强度和低导热性作为材料是特别有利的。
所述中间件构造为螺钉，该螺钉能够旋拧到压力活塞或压缩活塞的端部上。当中间件构造为能够旋拧到压力活塞或压缩活塞的端部上的螺钉时，产生将中间件与压力活塞或压缩活塞连接的特别简单的可能性。
有利的是，压力活塞和/或压缩活塞朝至少一个压力室的方向被弹簧的弹簧力加载，因为以这种方式辅助泵活塞朝压力室方向的运动。
当弹簧在一侧支撑在壳体部分上并且在另一侧直接或间接地支撑在压力活塞或压缩活塞上时，产生弹簧的特别简单的固定方式。
附图说明
下面根据附图详细地阐述本发明的优选实施方式。附图示出了：
图1燃料输送装置中的输送泵的示意图，
图2根据第一实施例的压力活塞和压缩活塞相对彼此的布置，
图3根据第二实施例的压力活塞和压缩活塞相对彼此的布置，和
图4根据第三实施例的压力活塞和压缩活塞相对彼此的布置。
具体实施方式
在图1中示出的根据本发明的燃料输送装置用于给(未示出的)机动车的内燃机供给燃料，其中，所述燃料是低温燃料，优选是天然气。燃料输送装置包括用于将燃料从存储箱12输送到高压区域中的活塞泵1。存储箱12可以构造为用于接收作为液化天然气(LNG)或处于液相中的气体而存在的燃料。
在存储箱12和活塞泵1之间的管路27中可以布置有预输送泵11。高压区域包括与多个喷射器23连接的高压储存器13。此外，在高压区域中可以布置有缓冲箱14。为了加热在存储箱12中深冷地并且主要作为液化天然气(LNG)或处于液相中的气体而存在的燃料，在活塞泵1和高压储存器13之间可以布置有热交换器15。
燃料经由管路27和抽吸阀30到达活塞泵1的压缩室3中，该压缩室被可往复运动的泵活塞2限界。在泵活塞2的工作行程期间，存在于压缩室3中的燃料被压缩并且经由流出部28被供应给高压区域。在流出部28的区域中布置有止回阀29，以便在泵活塞2的新的抽吸行程期间避免燃料流回到压缩室3中。
所示的活塞泵1的泵活塞2在其背离压缩室3的端部上具有被接收在空心柱体4中的活塞区段6，该活塞区段具有增大的外径。在空心柱体4内，泵活塞2限界两个压力室5、7，这两个压力室能够以液压的压力介质被加载。在以液压的压力介质加载第一压力室5时，泵活塞2实施工作行程，因为第一压力室5相对于泵活塞2在端侧布置。第二压力室7用于泵活塞2的复位，使得该泵活塞实施抽吸行程，在该抽吸行程期间重新以燃料充注压缩室3。第一和第二压力室5、7分别交替地通过液压泵以液压流体被充注。借助阀17、尤其双通阀17，可以控制来自第一和第二压力室5、7的液压流体的交替的流入和流出。
根据另一实施方式，活塞泵1也可以具有一单个的压力室5。在这种情况下将取消第二压力室7，并且通过另外的阀和管路来控制液压流体到所述单个的压力室5中的流入和流出。
活塞泵1的泵活塞2实施为多件式的并且包括压力活塞35和压缩活塞33，其中，压力活塞35和压缩活塞37可相对彼此运动。压缩活塞33包括在图1中所示的泵活塞2的下部，通过该下部能够改变压缩室3的容积，使得位于压缩室3中的燃料被压力加载。压力活塞35包括在图1中所示的泵活塞2的上部，该上部在一端部上具有活塞区段6，该活塞区段具有增大的外径，压力室5、7的至少一个容积被所述活塞区段限界。
压力活塞35与压缩活塞33的用于力传递的耦合机械式地通过接触实现。为了减少压缩活塞33与压力活塞35之间的热传递，压力活塞35和压缩活塞33可以仅在一个接触点P上接触，其中，接触点P与泵活塞2的纵轴线A重合。在图2中以压力活塞35和压缩活塞33的相对彼此布置的示图的放大局部示出接触点P和纵轴线A。
为此，压力活塞35在其面向压缩活塞33的端部上具有成型为球面的几何形状31、尤其半径，该几何形状在接触点P处接触压缩活塞33的平面的接触面32。
在一个替代的实施方式中也可以是，压缩活塞33为此在其面向压力活塞35的端部上具有成型为球面的几何形状31、尤其半径，该几何形状在接触点P处接触压力活塞35的平面的接触面32。
在另一替代的实施方式中，不但压缩活塞33为此在其面向压力活塞35的端部上而且压力活塞35在其面向压缩活塞33的端部上都具有成型为球面的几何形状31、尤其半径。
图2示出根据第一实施例的压力活塞35和压缩活塞33接触的区域的放大局部。压缩活塞33可以朝至少一个压力室5的方向被弹簧8的弹簧力加载。在图2中示出弹簧8，该弹簧的弹簧力辅助或引起泵活塞2朝至少一个压力室5的方向的运动。在此，弹簧8在一侧支撑在壳体部分9上，而在另一侧直接或通过弹簧盘10间接地支撑在压缩活塞33上。
在图3中示出另一实施例，在该实施例中，压缩活塞33在面向压力活塞35的端部上具有中间件18。该中间件18可以由低导热性的材料、例如陶瓷制成。在一个特别的实施方式中，中间件18构造为可旋拧到压力活塞35或压缩活塞33的端部上的螺钉。
在图4中示出具有弹簧8’的一个替代或附加的布置方式的第三实施例，所述弹簧的弹簧力辅助或引起泵活塞2朝至少一个压力室5的方向的运动。在此，弹簧8’在一侧支撑在另一壳体部分19上并且在另一侧直接或间接地通过活塞区段6支撑在压力活塞35上。

Claims (10)

1.一种用于将低温燃料输送至高压的活塞泵(1)，其中，所述活塞泵(1)具有能往复运动的泵活塞(2)，所述泵活塞在一端部上限界压缩室(3)并且在另一端部上限界至少一个压力室(5、7)，所述至少一个压力室能够以液压的压力介质被加载，其特征在于，所述活塞泵(1)的泵活塞(2)实施为多件式的并且包括至少一个压力活塞(35)和一个压缩活塞(33)，其中，所述压力活塞(35)和所述压缩活塞(33)能够相对彼此运动。
2.根据权利要求1所述的活塞泵(1)，其特征在于，通过所述压力活塞(35)和所述压缩活塞(33)之间的接触点(P)引起用于力传递的机械式耦合。
3.根据权利要求1所述的活塞泵(1)，其特征在于，所述接触点(P)与所述泵活塞(2)的纵轴线(A)重合。
4.根据前述权利要求中任一项所述的活塞泵(1)，其特征在于，所述压缩活塞(33)的面向所述压力活塞(35)的端部具有半径，和/或，所述压力活塞(35)的面向所述压缩活塞(33)的端部具有半径。
5.根据前述权利要求中任一项所述的活塞泵(1)，其特征在于，所述压力活塞(35)在面向所述压缩活塞(33)的端部上具有中间件(18)，和/或，所述压缩活塞(33)在面向所述压力活塞(35)的端部上具有中间件(18)。
6.根据权利要求4所述的活塞泵(1)，其特征在于，所述中间件(18)由低导热性的材料、例如陶瓷制成。
7.根据权利要求4或5所述的活塞泵(1)，其特征在于，所述中间件(18)构造为螺钉，所述螺钉能够旋拧到所述压力活塞(35)或所述压缩活塞(33)的端部上。
8.根据前述权利要求中任一项所述的活塞泵(1)，其特征在于，所述压力活塞(35)和/或所述压缩活塞(33)朝所述至少一个压力室(5)的方向被弹簧(8)的弹簧力加载。
9.根据权利要求8所述的活塞泵(1)，其特征在于，所述弹簧(8)在一侧支撑在壳体部分(9)上并且在另一侧直接或通过弹簧盘(10)间接地支撑在所述压力活塞(35)或所述压缩活塞的(33)上。
10.一种用于低温燃料的燃料输送装置，其特征在于，低温燃料能够从存储箱(12)被根据前述权利要求中任一项所述的活塞泵(1)抽吸出并且能够被输送到高压区域中。
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