CN116964316A - 高压燃料泵润滑方法和设备 - Google Patents
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Abstract
提供一种润滑的高压燃料泵组件，其包括燃料泵、密封罩壳和泵润滑回路。所述燃料泵包括泵驱动轴，所述燃料泵经由所述泵驱动轴被配置成被机械地驱动。所述密封罩壳被配置成环绕所述泵驱动轴的第一部分，其中所述第一部分在所述燃料泵的外部。所述泵润滑回路包括润滑剂储集器和润滑剂泵，所述润滑剂泵被配置成将润滑剂从所述润滑剂储集器泵送到所述泵驱动轴。所述密封罩壳被配置成防止流体从所述燃料泵经由所述泵驱动轴的第一部分泄漏，并且所述润滑剂储集器被配置成从所述泵驱动轴收集润滑剂，使得润滑剂被保持在所述润滑的高压燃料泵组件内。
Description
技术领域
本公开涉及由除燃料之外的润滑剂润滑的特别地用于内燃机的高压燃料泵的领域。
背景技术
内燃机需要燃料在高压下被喷射。为了这个目的，已知提供高压泵以增加燃料压力。也已知提供泵润滑剂回路以促进这种高压泵的高效操作。
高压泵(例如具有活塞或柱塞的往复泵)可以促进例如活塞和活塞孔之间的燃料迁移。这样，燃料可能污染泵润滑剂。取决于所使用的燃料，润滑剂被燃料污染可能降低润滑剂的润滑质量。
在柴油燃料的情况下，适量的柴油污染润滑剂的影响可能相对较小，因为柴油本身具有合理的润滑质量。
甲醇是柴油的替代燃料，其有利于用于燃烧发动机，例如用于船舶推进。例如，约2-9MW并且常规使用柴油的船舶发动机可以适于使用甲醇。甲醇的热值大约是柴油的一半，并且因此需要两倍的喷射量。对于此类行业来说方便的是，使用类似于现有柴油发动机的发动机或修改柴油发动机使得它们可以使用甲醇(或替代的低闪点燃料)，特别地假定可以使用相同的空气系统。使用甲醇的障碍包括其极低的粘度以及其为极性液体的事实，导致燃料迁移和腐蚀的风险。优选的是，避免甲醇与润滑剂在高压燃料泵中混合，并且防止稀释的润滑剂泄漏到发动机的润滑回路。
对比柴油更大体积的甲醇的需要意味着可能需要更高的压力，这意味着燃料泵需要在更高的压力下操作。更高的压力可能增加燃料迁移到泵润滑剂中的风险。此外，由于甲醇的润滑质量差，这种污染的影响可能明显更严重。
简而言之，相对于柴油，对于具有极低粘度并且没有润滑质量的例如甲醇(和其他低闪点燃料)的燃料，燃料迁移的风险和后果增加。
发明内容
在此背景下，提供一种润滑的高压燃料泵组件，包括：
燃料泵，所述燃料泵包括泵驱动轴，所述燃料泵经由所述泵驱动轴被配置成被机械地驱动；
密封罩壳，所述密封罩壳被配置成环绕所述泵驱动轴的第一部分，其中所述第一部分在所述燃料泵的外部；
和泵润滑回路，所述泵润滑回路包括：
润滑剂储集器；以及
润滑剂泵，所述润滑剂泵被配置成将润滑剂从所述润滑剂储集器泵送到所述泵驱动轴；
其中：
所述密封罩壳被配置成防止流体从所述燃料泵经由所述泵驱动轴的第一部分泄漏；并且
所述润滑剂储集器被配置成从所述泵驱动轴收集润滑剂；
使得润滑剂被保持在所述润滑的高压燃料泵组件内。
以此方式，高压燃料泵可以用润滑油润滑，其中润滑剂与燃料混合或泄漏到发动机润滑剂供应源的风险最小。
一种润滑的高压燃料泵组件，其包括燃料泵和润滑回路，其中所述燃料泵包括：
泵驱动轴，所述泵驱动轴具有第一端，所述燃料泵经由所述第一端被配置成被机械地驱动；
干式机械联接件，所述干式机械联接件在所述泵驱动轴的第一端处，用于连接到发动机轴；以及
密封罩壳，所述密封罩壳被配置成：环绕所述泵驱动轴的第一端；环绕所述机械联接件；并且在使用中环绕所述发动机轴；
并且其中，所述润滑回路包括：
润滑剂储集器；以及
润滑剂泵，所述润滑剂泵被配置成将润滑剂从所述润滑剂储集器泵送到所述泵驱动轴；
其中：
所述干式机械联接件被配置成防止所述泵驱动轴的第一端与所述干式机械联接件之间的流体转移；并且
所述润滑剂储集器被配置成从所述泵驱动轴收集润滑剂；
使得润滑剂被保持在所述润滑的高压燃料泵组件内。
附图说明
现在将参考附图仅通过实例的方式描述本公开的具体实施例，其中：
图1示出根据本公开的实施例的高压燃料泵和泵润滑回路的示意图。
图2示出根据本公开的实施例的还包括来自密封罩壳的排出件的高压燃料泵和泵润滑回路的示意图。
图3示出根据本公开的实施例的高压燃料泵和泵润滑回路的示意图，其中燃料泵由发动机机械地驱动。
图4示出根据本公开的实施例的还包括流体分离器的高压燃料泵和泵润滑回路的示意图。
图5示出根据本公开的实施例的高压燃料泵和泵润滑回路的示意图，其中润滑剂储集器从发动机润滑剂供应源接收润滑剂。
图6示出根据本公开的实施例的高压燃料泵和泵润滑回路的示意图，其中燃料泵的泵驱动轴被机械地联接到发动机轴。
图7示出根据本公开的实施例的高压燃料泵和泵润滑回路的示意图，其中润滑剂泵由燃料泵的泵驱动轴机械地驱动。
图8示出根据本公开的实施例的还包括轴密封件的高压燃料泵和泵润滑回路的示意图。
具体实施方式
根据本公开的实施例，存在润滑的高压燃料泵组件10。存在用于润滑高压燃料泵100的驱动轴和柱塞驱动机构的泵润滑回路200，所述泵润滑回路被配置成防止润滑剂到达发动机或与发动机润滑剂混合。燃料可以是低闪点燃料。在实施例中，燃料可以是甲醇。在替代实施例中，燃料可以是二甲基醚、乙烷、乙醇或氨。
参考图1，存在高压燃料泵100，所述高压燃料泵被配置成在燃料喷射到发动机的燃烧室中之前增加燃料的压力。低压燃料经由低压燃料入口141进入燃料泵100，并且燃料泵送区段110增加燃料的压力使得高压燃料经由高压燃料出口142离开燃料泵100。燃料泵送区段110被配置成经由泵驱动轴120被机械地驱动。燃料泵100可以是往复泵，其中柱塞驱动机构将泵驱动轴120的旋转转换成燃料泵送区段110中的柱塞的平移运动。
泵驱动轴120需要润滑，并且对稀释的润滑剂的有害作用敏感。泵驱动轴120经由泵润滑回路200被润滑，所述泵润滑回路被配置成防止润滑剂和燃料混合并且防止润滑剂泄漏到发动机。泵润滑回路200包括润滑剂储集器210，润滑剂泵220从该润滑剂储集器接收润滑剂(如箭头201所示)。润滑剂泵220将润滑剂泵送到泵驱动轴120(如箭头202所示)。润滑剂被收集并且经由润滑剂出口130返回到润滑剂储集器210(如箭头203所示)。
燃料泵100外部的泵驱动轴120的第一部分121由密封罩壳300封闭。密封罩壳300被配置成防止润滑剂从燃料泵100和相关联的泵润滑回路200经由泵驱动轴120泄漏到环境。在实施例中，密封罩壳300可以是干燥的。在另一实施例中，参考图2，密封罩壳300可以包括排出件，所述排出件被配置成将密封罩壳300中的任何流体转移到润滑剂储集器210(箭头204)。密封罩壳300还可以被配置成监测其内的流体。液体进入密封罩壳300可以由适当的传感器(例如液体传感器或压力传感器)监测，作为泄漏检测的措施。在泄漏的情况下，可以触发故障模式。
参考图3，泵驱动轴120被配置成使得在使用中其可以由发动机400机械地驱动。密封罩壳300因此防止润滑剂从燃料泵100传递到发动机400。发动机400可以包括发动机润滑回路401。
参考图4，在实施例中，泵润滑回路200还可以包括流体分离器230，所述流体分离器被配置成将润滑剂与润滑剂和燃料的污染混合物隔离以促进移除可能存在于泵润滑回路中的燃料。润滑剂储集器210可以从燃料泵100的润滑剂出口130以及从密封罩壳300接收润滑剂。存在该润滑剂可能已经与一些燃料混合的风险。优选的是，泵驱动轴120仅由润滑剂润滑，而不是由燃料稀释的润滑剂润滑，并且因此流体分离器230可以被用于纯化从润滑剂储集器210输出的润滑剂。流体分离器230可以从润滑剂储集器210接收流体(箭头205)，并且将所述流体分离成润滑剂和污染物(例如燃料)。润滑剂被转移(经由箭头206)到润滑剂泵220并且任何污染物被收集(箭头207)。在实施例中，燃料可以是甲醇。甲醇具有低的粘度并且是极性的，而润滑剂可以具有高的粘度并且是非极性的。流体分离器230可以基于这些特性或经由密度来分离甲醇和润滑剂。
在另一实施例中，参考图5，润滑剂储集器210可以另外从发动机润滑剂供应源接收润滑剂。这可以根据时间表或根据需要进行，例如在润滑剂储集器210中的润滑剂液位下降到阈值以下的情况下。来自发动机润滑剂供应源的润滑剂可以穿过阀组件410，该阀组件被配置成仅允许流体在从发动机润滑剂供应源到润滑剂储集器210的方向上流动，并且不允许在从润滑剂储集器210到发动机润滑剂供应源的方向上流动。阀组件410可以包括串联的两个或更多个单向阀，每个单向阀被配置成仅允许流体在从发动机润滑剂供应源到润滑剂储集器210的方向上流动，并且不允许在从润滑剂储集器210到发动机润滑剂供应源的方向上流动。这可以提供冗余；在单向阀中的一个发生故障的情况下，其他单向阀将仍然防止回流。阀组件410可以包括防止回流的任何一个或多个特征。
在实施例中，泵驱动轴120可以是例如动力输出轴的发动机轴的端部。参考图6，在另一实施例中，泵驱动轴120可以被机械地联接到(例如动力输出轴的)发动机轴420使得发动机400机械地驱动泵驱动轴120。泵驱动轴120的第一部分121可以包括泵驱动轴120的第一端，所述泵驱动轴的第一端经由机械联接件150被机械地联接到(例如动力输出轴的)发动机轴420的第一端421。泵驱动轴120的第一端和发动机轴420的第一端421突出到密封罩壳300中。密封罩壳300和机械联接件150可以被配置成防止流体从泵驱动轴120的第一端转移到发动机轴420，使得所述流体被防止到达发动机400。
在实施例中，润滑剂泵220可以是电驱动泵。在另一实施例中，参考图7，润滑剂泵220可以由泵驱动轴120的第二端机械地驱动，其中泵驱动轴120的第二端是泵驱动轴120的自由端。
燃料泵100、泵润滑回路200和发动机轴420还可以包括一个或多个轴密封件。参考图8，在密封罩壳300外部，可以存在分别围绕泵驱动轴120和发动机轴420的第一轴密封件510和第二轴密封件520。在燃料泵100内，也可以存在围绕泵驱动轴120的第三轴密封件530。燃料泵100还可以包括来自泵驱动轴120的一个或多个轴承的排出件，该排出件被配置成将流体从泵驱动轴120排出到润滑剂储集器210。
在示例性实施例中，燃料泵100可以是正排量泵。泵驱动轴120可以包括凸轮轴或柱塞驱动机械系统。燃料泵送区段110可以包括活塞或柱塞泵，所述活塞或柱塞泵可以是直列的、径向的或轴向的。发动机轴420可以是动力输出(PTO)轴。替代地，发动机曲轴可以间接地驱动泵驱动轴120。例如，发动机曲轴可以接合传动系、带传动或齿轮。
在使用中，润滑剂储集器210包含润滑剂以用于燃料泵100的润滑。润滑剂泵220从润滑剂储集器210接收润滑剂，并且将润滑剂泵送到燃料泵100的泵驱动轴120。润滑剂润滑泵驱动轴120和柱塞驱动机械系统，并且然后经由润滑剂出口130排出到润滑剂储集器210。泵驱动轴120被配置成被机械地驱动。润滑剂可以从燃料泵100内的泵驱动轴120的区段渗漏经过燃料泵100中的平面轴承到燃料泵100外部的泵驱动轴120的区段。密封罩壳300环绕泵驱动轴120的第一部分121，并且被配置成防止或遏制润滑剂从燃料泵100经由泵驱动轴120泄漏。在实施例中，燃料泵100由发动机400机械地驱动，并且密封罩壳300被配置成防止润滑剂沿着泵驱动轴120从燃料泵100转移到发动机400。密封罩壳300可以包括排出件，进入密封罩壳300的任何润滑剂经由该排出件被排出并且返回到润滑剂储集器210。密封罩壳300可以被监测作为泄漏检测措施。
在实施例中，润滑剂可以在泵润滑回路200中被冷却。
Claims (16)
1.一种润滑的高压燃料泵组件，包括：
燃料泵，所述燃料泵包括泵驱动轴，所述燃料泵经由所述泵驱动轴被配置成被机械地驱动；
密封罩壳，所述密封罩壳被配置成环绕所述泵驱动轴的第一部分，其中所述第一部分在所述燃料泵的外部；以及
泵润滑回路，所述泵润滑回路包括：
润滑剂储集器；以及
润滑剂泵，所述润滑剂泵被配置成将润滑剂从所述润滑剂储集器泵送到所述泵驱动轴；
其中：
所述密封罩壳被配置成防止流体从所述燃料泵经由所述泵驱动轴的第一部分泄漏；并且
所述润滑剂储集器被配置成从所述泵驱动轴收集润滑剂；
使得润滑剂被保持在所述润滑的高压燃料泵组件内。
2.根据权利要求1所述的润滑的高压燃料泵组件，其中所述泵驱动轴的第一部分是所述泵驱动轴的第一端，并且其中所述第一端突出到所述密封罩壳中。
3.根据权利要求2所述的润滑的高压燃料泵组件，其中所述泵驱动轴的第一端被配置成经由机械联接件机械地联接到发动机轴，并且其中所述密封罩壳被配置成环绕所述机械联接件，并且在使用中环绕所述发动机轴的第一端。
4.根据任一前述权利要求所述的润滑的高压燃料泵组件，其中所述润滑剂储集器被配置成从发动机润滑剂供应源接收润滑剂。
5.根据权利要求4所述的润滑的高压燃料泵组件，还包括第一单向阀组件，所述第一单向阀组件被配置成从所述发动机润滑剂供应源接收润滑剂，并且将润滑剂输出到所述润滑剂储集器，并且防止润滑剂从所述润滑剂储集器流到所述发动机润滑剂供应源。
6.根据权利要求5所述的润滑的高压燃料泵组件，其中所述单向阀组件包括串联的并且具有相同向前方向的第一单向阀和第二单向阀。
7.根据权利要求1所述的润滑的高压燃料泵组件，还包括流体分离器，所述流体分离器被配置成：
从所述润滑剂储集器接收第一流体；
将所述第一流体分离成润滑剂和第二流体；以及
将润滑剂输出到所述润滑剂泵。
8.根据权利要求7所述的润滑的高压燃料泵组件，其中所述第二流体是燃料。
9.根据权利要求8所述的润滑的高压燃料泵组件，其中所述燃料是低闪点燃料。
10.根据权利要求9所述的润滑的高压燃料泵组件，其中所述低闪点燃料是甲醇或二甲基醚中的一种。
11.根据任一前述权利要求所述的润滑的高压燃料泵组件，其中所述润滑剂泵由所述泵驱动轴的第二端机械地驱动。
12.根据权利要求1至10中任一项所述的润滑的高压燃料泵组件，其中所述润滑剂泵是电驱动的。
13.根据任一前述权利要求所述的润滑的高压燃料泵组件，其中所述密封罩壳包括被配置成监测流体进入所述密封罩壳的特征。
14.一种发动机组件，包括：
发动机，所述发动机被配置成燃烧低闪点燃料；以及
根据任一前述权利要求所述的润滑的高压燃料泵组件。
15.根据权利要求14所述的润滑的高压燃料泵组件，其中所述泵驱动轴在所述泵驱动轴的第一部分被机械地联接到发动机轴。
16.根据权利要求14所述的润滑的高压燃料泵组件，其中所述泵驱动轴是发动机轴端部。
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