CN111173738A - 叶片泵及包括叶片泵的燃料喷射系统 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种叶片泵(100),包括:限定出内部空间的定子(30);转子(40),其被容纳在所述内部空间内并被驱动而绕一旋转轴线旋转,所述旋转轴线从所述内部空间的中心轴线偏置,所述转子(40)形成有从转子(40)的外周表面(41)向内延伸到转子(40)内并且沿着绕所述旋转轴线延伸的周向方向均匀间隔开分布的多个叶片槽(44);多个叶片(90),每一个叶片(90)设置在相应的一个叶片槽(44)中,所述叶片(90)能够从叶片槽(44)伸出并且能够缩回到叶片槽(44)中;和被固定到定子(30)以封闭内部空间的端盖(20),所述叶片泵(100)还包括设置在转子(40)和端盖(20)之间的耐磨装置以使所述转子(40)不直接接触所述端盖(20)。本申请还涉及包括该叶片泵(100)的燃料喷射系统。
Description
技术领域
本申请涉及叶片泵以及包括叶片泵的燃料喷射系统。
背景技术
叶片泵广泛应用于工业领域。作为一种常见的应用,它在高压共轨系统中用作低压泵或预供给泵,被配置为对供应到叶片泵中的燃料进行预加压并将经过预加压的燃料供给至高压共轨系统的高压泵、例如柱塞泵,以便在将该燃料供应到高压共轨系统的共轨进行喷射之前进行进一步加压。
叶片泵通常包括位于一端的端板、位于另一端的端盖、以及定子,它们一起限定出内部空间,叶片泵还包括容纳在此内部空间中的转子。转子通过穿过其中心孔的轴支撑,并由该轴驱动以围绕一旋转轴线旋转,该旋转轴线通过转子的中心孔限定并从上述内部空间的中心轴线偏置。多个叶片设置在形成于转子上并且在围绕旋转轴线的周向方向上均匀间隔开的叶片槽中,叶片被构造成在叶片槽中是可伸出且可缩回的,并且优选始终保持密封地抵接定子的内周表面。相邻的两个叶片、转子的外周表面和定子的内周表面形成容积空间。
当转子在定子中偏心旋转时,相邻的叶片在离心力的作用下伸出,以增大它们之间的容积空间、因而减小该容积空间内的燃料压力,或者在定子的内周表面施加的推力作用下缩回,以减小它们之间的容积空间并因此增大该容积空间内的燃料压力,如此燃料被吸入或排出容积空间。
同时,转子的端面和叶片的端面与端盖的面向该容积空间的内表面接触并且总是摩擦和刮擦该内表面。端盖通常由铝制成,已经发现铝制的端盖可能会在转子和叶片的反复摩擦下过早磨损和失效,特别是在转子的转速较高、燃料被颗粒污染或背压较高的情况下,尤为严重。端盖的严重磨损或失效可能导致叶片泵卡住而无法工作。
因此,希望解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是克服上述技术问题,提高端盖、以及因此整个叶片泵的耐用性和寿命,这通过在转子和端盖之间提供具有或不具有耐磨涂层的垫片以使它们彼此不直接接触来实现,或者通过直接在端盖与转子的接触表面上、至少在两者的接触区域中提供耐磨涂层以减小两者之间的摩擦来实现。
为此,提供了一种叶片泵,其包括:定子,其限定出内部空间;转子,其被容纳在所述内部空间内并被驱动而绕一旋转轴线旋转,所述旋转轴线从所述内部空间的中心轴线偏置,其中所述转子形成有多个叶片槽,所述叶片槽从转子的外周表面向内延伸到转子内并且沿着绕所述旋转轴线延伸的周向方向均匀间隔开分布;多个叶片,每一个叶片设置在所述多个叶片槽中的相应一个中,所述叶片被构造成能够从叶片槽伸出并且能够缩回到叶片槽中;和端盖,其被固定到所述定子以封闭所述内部空间,其中,所述叶片泵还包括设置在所述转子和所述端盖之间的耐磨装置以使所述转子不直接接触所述端盖。端盖可以是铝制端盖。
所述耐磨装置可以配置为垫片。垫片可以由钢制成。垫片可以包括朝向转子的表面,所述表面可以包括所述转子在旋转时可能与所述表面接触到的转子接触区域,耐磨涂层被应用于所述转子接触区域中。该表面可以还包括所述叶片在往复移动时可能与所述表面接触到的叶片接触区域,所述耐磨涂层还被应用于所述叶片接触区域中。所述垫片可以还包括径向向外超出所述叶片接触区域的边缘区域。所述垫片可以凹入所述端盖中并且被附连到所述端盖,所述端盖被直接固定到定子从而所述端盖和定子的表面彼此直接接触;或者垫片的所述边缘区域被夹在并且密封地固定在所述端盖和所述定子之间。
所述耐磨装置可以配置为直接应用到所述转子的朝向端盖的端面上的耐磨涂层。所述耐磨装置可以配置为直接应用到所述端盖的朝向所述转子的表面上的耐磨涂层,所述耐磨涂层被施加到整个表面上,或者至少覆盖所述转子在旋转时可能与所述表面接触到的、表面的转子接触区域。
本申请还提供了一种包括上述叶片泵作为预供应泵的燃料喷射系统。所述燃料喷射系统可以是高压共轨系统。
通过在转子和端盖之间设置耐磨涂层或构件以使转子和端盖彼此分离或减小转子和端盖的接触表面之间的摩擦,旋转的转子对端盖的磨损得以减轻或甚至得以避免,因此提高了端盖的坚固性并且延长了端盖的寿命并因此延长了整个叶片泵的寿命。
附图说明
本领域内的技术人员从对附图所示的实施例的描述中能够更好地理解本发明的上述和其他特征和优点。附图未按比例描绘,而是仅出于说明性目的给出。
图1是根据本申请的一个实施例的叶片泵的分解图。
具体实施方式
图1是根据本申请的一个实施例的叶片泵的透视图,其中叶片泵用附图标记100表示。为清楚起见,叶片泵100以分解图示出。
叶片泵100包括端板10,端盖20,定子30,转子40和垫片50。定子30以其内周表面31限定出内部空间,转子40被容纳在此内部空间内。借助于可以穿过端板10上的孔15、定子30上的孔35、垫片50上的孔55以及端盖20上的孔25的紧固构件(未示出),比如螺钉,端板10在内部空间的一端固定到定子30,垫片50和端盖20在另一端固定到定子30,以将转子40封闭在内部空间内。
穿过端板10的中心孔12和端盖20的中心孔22的轴(未示出)穿过转子40的中心孔42,支撑着转子40并驱动转子40。该轴的中心轴线、亦即中心孔42的中心轴线(在上下文中有时称为转子轴线或旋转轴线)从由定子30形成的内部空间限定的中心轴线偏置,因此转子40在由定子30形成的内部空间中偏心地旋转。为了方便起见,在说明书中,沿此旋转轴线延伸的方向称为轴向方向,围绕此旋转轴线延伸的方向称为周向方向。
转子40形成有从转子40的外周表面41向内延伸的多个叶片槽44,这些叶片槽44沿周向方向均匀地间隔开分布。每个叶片槽44配置有一个叶片90。叶片90具有靠近叶片槽44的封闭端的内端92和与内端92相反的外端94,优选将叶片90设置为使其外端94始终抵接定子30的内周表面31。例如,在内端92和叶片槽44的封闭端之间设置弹性元件,弹性元件保持将叶片90推靠在定子30的内周表面31上,例如,弹性元件可以是弹簧。叶片90被构造成能够在离心力的作用下朝向定子30的内周表面31移动到伸出位置,该伸出位置是叶片90的最外侧位置,同时被构造成能够在推力的作用下缩回到叶片槽44中至缩回位置,该缩回位置是叶片90的最内侧位置。两个相邻的叶片90、转子40的外周表面41和定子30的内周表面31形成燃料容积空间,该燃料容积空间当叶片90处于伸出位置时具有最大值,并且当叶片90处于缩回位置时具有最小值。
端盖20包括具有燃料进口端口124的燃料进口区域(或通道)122和具有燃料出口端口128的燃料出口区域126。相应地,垫片50包括与燃料进口区域122流体连通的垫片进口通道或区域152和与燃料出口区域126流体连通的垫片出口通道或区域156。燃料可以经由燃料进口端口124、燃料进口区域122和垫片进口通道152被吸入相应的燃料容积空间,还可以经由垫片出口通道156、燃料出口区域126和燃料出口端口128被排出相应的燃料容积空间。
叶片泵100的操作过程中,当转子40旋转时,限定与垫片进口通道152和燃料进口区域122流体连通的相应燃料容积空间的两个相邻叶片90在由转子40的旋转产生的离心力的作用下向外移动。该燃料容积空间被增大,该燃料容积空间内的燃料压力被降低,从而燃料被吸入该燃料容积空间。当所述两个相邻的叶片90到达伸出位置时,该燃料容积空间具有最大值。之后,随着转子40继续旋转,所述两个相邻的叶片90在定子30的内周表面31推动下开始向内缩回,该燃料容积空间被减小,其内的燃料压力被增大,即该燃料容积空间内的燃料被加压。当随着转子40的转动该燃料容积空间被置于与燃料出口区域126流体连通时,被加压的燃料经由垫片出口通道156、燃料出口区域126和燃料出口端口128排出该燃料容积空间。例如,在高压共轨系统的应用中,被加压的燃料被排放到柱塞泵中以进行进一步加压。
以这种方式,转子40由支撑着它的轴驱动而在定子30内偏心地旋转,燃料被吸入燃料容积空间、在其中被加压然后被排出该燃料容积空间的过程重复进行。
如上所述并且如图1中所示,通过在转子40和端盖20之间提供被配置为垫片50的耐磨构件或装置,当转子40旋转时转子40的面向端盖20的端面始终接触和摩擦的是垫片50的表面51,而不是端盖20的表面21。经受旋转的转子40的连续不断的摩擦的是垫片50,而不是端盖20,如此,解决了端盖20由于经受转子40的反复摩擦而引起过度或过早磨损和失效的问题。
垫片50可以由耐磨材料制成。作为一个例子,垫片50可以由钢制成。可替代地,还可以使用本领域熟知的任何其他合适的材料。
优选地,为了进一步提高垫片50的耐用性,使其能够更有效地承受连续不断的摩擦,垫片50可以于其表面51上设置或涂覆耐磨涂层,该涂层可以是MoS2涂层、C涂层和CrNi涂层中的任何一种。本领域技术人员还可以设想任何其他合适的涂层。
根据本发明的原理,耐磨涂层可以应用到整个表面51上,或者至少应用在表面51的转子接触区域中,其中旋转的转子40可能与表面51接触的区域称为转子接触区域。优选地,该涂层还可以应用于表面51的叶片接触区域,其中往复移动的叶片90可能与表面51接触的区域称为叶片接触区域。
如图1的实施例所示,垫片50可以设置为独立于端盖20的单独构件,并且包括位于所述叶片接触区域径向外面的边缘区域,其中孔55设置于所述边缘区域中。在所示实施例中,垫片50的边缘区域被夹在并固定在定子30和端盖20之间,使得端盖20和定子30彼此不直接接触。
在可替代实施例中,端盖20被直接固定到定子30,即端盖20和定子30的表面彼此直接接触,在这种情况下,垫片50可被附接或固定到端盖20。例如,垫片50凹入到形成于端盖20上的凹口内,垫片50的表面51与端盖20的面向转子40的表面21齐平。在这种情况下,垫片50可以仅包括上述转子接触区域,并且优选地还可以包括上述叶片接触区域,可以包括或不包括径向向外超出上述叶片接触区域的边缘区域。
根据本申请的原理,设置在转子40和端盖20之间的耐磨构件或装置可以是直接涂覆或应用在端盖20的表面21上的耐磨涂层,而非额外添加的垫片50。同样,该耐磨涂层可以是如上所列出的任何一种。根据本申请,耐磨涂层也可称为用于减小相接触的两个表面之间的摩擦的减摩涂层。类似地,耐磨涂层可以仅仅涂覆在表面21的转子接触区域,即旋转的转子40可能与该表面21接触的区域,优选地还应用于表面21的叶片接触区域,即往复移动的叶片90可能与表面21接触的区域。同样,耐磨涂层也可以应用于整个表面21。
根据本申请,耐磨涂层还可以应用到转子40的朝向端盖20的端面上。
通过在转子和端盖之间提供垫片,或者在垫片上或端盖自身上提供耐磨涂层,旋转的转子和往复移动的叶片对端盖造成的不利的摩擦效应得以减少、最小化或者得以消除,改善了端盖以及因此整个叶片泵的耐用性和寿命。
以上参考优选实施例描述了本发明,但是本发明不被限制于所示出和所描述的详细结构和形式。相反,在不偏离由所附权利要求限定的本发明的实质和范围的情况下,本领域内的技术人员可以进行任何修改或变化。
Claims (13)
1.一种叶片泵(100),包括:
定子(30),其限定出内部空间;
转子(40),其被容纳在所述内部空间内并被驱动而绕一旋转轴线旋转,所述旋转轴线从所述内部空间的中心轴线偏置,其中所述转子(40)形成有多个叶片槽(44),所述叶片槽(44)从转子(40)的外周表面(41)向内延伸到转子(40)内并且沿着绕所述旋转轴线延伸的周向方向均匀间隔开分布;
多个叶片(90),每一个叶片(90)设置在所述多个叶片槽(44)中的相应一个中,所述叶片(90)被构造成能够从叶片槽(44)伸出并且能够缩回到叶片槽(44)中;和
端盖(20),其被固定到所述定子(30)以封闭所述内部空间,
其中,所述叶片泵(100)还包括设置在所述转子(40)和所述端盖(20)之间的耐磨装置以使所述转子(40)不直接接触所述端盖(20)。
2.根据权利要求1所述的叶片泵(100),其中,所述端盖(20)是铝制端盖。
3.根据权利要求1所述的叶片泵(100),其中,所述耐磨装置被配置为独立提供的垫片(50)。
4.根据权利要求3所述的叶片泵(100),其中,所述垫片(50)由钢制成。
5.根据权利要求4所述的叶片泵(100),其中,所述垫片(50)包括朝向转子(40)的表面(51),所述表面(51)包括所述转子(40)在旋转时可能与所述表面(51)接触到的转子接触区域,耐磨涂层被应用于所述转子接触区域中。
6.根据权利要求5所述的叶片泵(100),其中,所述表面(51)还包括所述叶片(90)在往复移动时可能与所述表面(51)接触到的叶片接触区域,所述耐磨涂层还被应用于所述叶片接触区域中。
7.根据权利要求6所述的叶片泵(100),其中,所述垫片(50)还包括径向向外超出所述叶片接触区域的边缘区域。
8.根据权利要求3-7中任一项所述的叶片泵(100),其中,所述垫片(50)被凹入所述端盖(20)中并且被附连到所述端盖(20),所述端盖(20)被直接固定到定子(30)从而所述端盖(20)和定子(30)的表面彼此直接接触;或者
垫片(50)的所述边缘区域被夹在并且密封地固定在所述端盖(20)和所述定子(30)之间。
9.根据权利要求1所述的叶片泵(100),其中,所述耐磨装置被配置为直接应用到所述转子(40)的朝向端盖(20)的端面上的耐磨涂层。
10.根据权利要求1或9所述的叶片泵(100),其中,所述耐磨装置被配置为直接应用到所述端盖(20)的朝向所述转子(40)的表面(21)上的耐磨涂层,所述耐磨涂层被施加到整个表面(21)上,或者至少覆盖所述转子(40)在旋转时可能与所述表面(21)接触到的、表面(21)的转子接触区域。
11.根据权利要求5,6,9和10中任一项所述的叶片泵(100),其中,所述耐磨涂层是MoS2涂层、C涂层和CrNi涂层中的任何一种。
12.一种燃料喷射系统,包括根据前述权利要求中任一项所述的叶片泵(100)作为预供应泵。
13.根据权利要求12所述的燃料喷射系统,其中,所述燃料喷射系统是高压共轨系统。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20200519 |