CN1497164A - 共用干线系统蓄压器 - Google Patents

Abstract

提出了一种内燃机共用干线系统的蓄压器，该蓄压器具有管形基体(2)，该基体具有壁(3)，该壁限定储存空间(4)，该储存空间(4)设置在基体(2)的内部以储存介质，并且该蓄压器具有至少一个孔(5)，该至少一个孔穿过壁(3)以排出介质。至少一个弯曲的拱形结构(6)设置在壁(3)的内侧(31)处，该拱形结构延伸到储存空间(4)中，并且布置成使孔(5)通到弯曲的拱形结构(6)内的储存空间(4)中。

Description

共用干线系统蓄压器

发明领域

本发明涉及一种内燃机共用干线系统(common rall system)蓄压器。

背景技术

具体地说，本发明涉及一种蓄压器，该蓄压器适用于大型柴油机的共用干线系统。例如，大型柴油机用作船的主驱动装置或者用作发电的固定式设备。它们常常被制造成低速运转的两冲程十字头发动机或者四冲程发动机。根据较近的发展，在现代大型柴油机中，利用共用干线系统来操作燃料喷射、气体更换、水喷射和任选的如控制油的辅助系统。相应的流体如喷射的燃料、驱动排出阀的液压介质或者控制喷射的工作介质在高压作用下借助泵被输送到一个蓄压器中，该蓄压器也称为压力罐。然后，从该相应的储压器和/或阀向内燃机的所有气缸供给这种压力流体，并且控制燃料喷射装置。

通常，将每个蓄压器设计成管形元件，这些管形元件的两端封闭，并且这些管形元件大约在缸盖的高度上沿着发动机进行延伸。蓄压器的管形基体通常具有若干孔，通过这些孔能使蓄压器的储存空间连通到各气缸的相应供给或者驱动装置中。

最高压力通常燃料在喷射的共用干线系统中。例如，相关蓄压器中的压力可高达2000巴。在工作时，尤其是，正是这种例如由压力波动所产生的动力负荷对蓄压器产生高的机械要求。尤其是，这些径向孔也限制了蓄压器的高压强度。这些能使应变、例如等效应力增大到3至4倍或者更多。

为了提高共用干线喷射系统中的蓄压器的高压强度，在DE-A-19949962中提出，在这些孔的开口区域内以平面形状形成基体的内部空间，作为储存空间，从而减少在这些孔和基体之间的覆盖区域内的应变峰值。随后借助除去材料的局部处理来产生这些平面区域。

发明概述

本发明的目的是提供一种用于内燃机共用干线系统的蓄压器，在该蓄压器中，通过尽可能简单的一些措施和一种动负荷可以在该蓄压器中形成极高的内部压力，而不会为此扩大这些外部尺寸，并不会因此增大对蓄压器空间的需要。这种蓄压器尤其适合于大型柴油机的共用干线系统，具体地说适合于燃料喷射系统。

实现这个目的的蓄压器的特征在于该蓄压器具有管形基体，该基体具有壁，该壁定界一储存空间，该储存空间设置在基体的内部中以储存介质，并且该蓄压器具有至少一个孔，该至少一个孔穿通壁以排出所述介质，其特征在于，至少一个弯曲的拱形结构设置在壁的内侧处，该拱形结构延伸到储存空间中，并且被布置得使孔通到该弯曲的拱形结构内的储存空间中。

根据本发明，提出了一种内燃机共用干线系统的蓄压器，该蓄压器具有管形基体，该基体具有壁，该壁定界一储存空间，该储存空间设置在基体的内部中以储存介质，并且该蓄压器具有至少一个孔，该至少一个孔穿过壁以排出所述介质。至少一个弯曲的拱形结构设置在壁的内侧处，该拱形结构延伸到蓄压器中，并被布置得使该孔通到该弯曲的拱形结构内部的储存空间中。

业已发现，由孔所产生的应变增大借助这种向内延伸的拱形结构可以得到明显减少，其中该拱形结构的曲率是限定的。由于蓄压器的内部形状被最佳化，借助制成该基体的材料的适当疲劳强度，动力负荷的可允许内部压力可以得到明显增大，或者蓄压器的外部尺寸、尤其是它的直径可以被减小，因为，该壁例如被制得更薄。这里，关于设计所述孔通到储存空间内的那个区域的认识是重要的，该区域具有限定的曲率，具有尤其不呈平面方式的这样曲率。

在一优选实施例中，所述区域具有这样的曲率，该曲率具有与该壁内侧的剩余部分的曲率相反的正负号，而壁的内侧界定大致圆柱形的储存空间。

拱形结构优选地沿储存空间的大部分长度延伸，尤其优选地沿储存空间的整个长度上进行延伸。这具有这样的结果，储存空间的内截面即垂直于纵向轴线的截面在储存空间的整个长度上是相同的。因此可以省去蓄压器的局部内部处理，而可以明显减少制造费用。具有储存空间的基体可以以简单的方式来制造，例如通过挤压模制、铸造或者通过相应成形拉刀的拉削来制造。

另外的有利措施是在壁的内侧处提供至少两个例如三个弯曲的拱形结构，这些拱形结构延伸到储存空间中，并且在每种情况下，在储存空间的大部分长度上进行延伸，并且相对于壁的内侧的圆周方向设置在不同的位置上。若干拱形结构因此而分布在内边缘上，并且优选地，在每种情况下沿储存空间的整个长度延伸。因此设置了沿着不同方向延伸的一些孔，为此蓄压器的可连接性明显提高了。

为了使应变最小化，该孔或者这些孔沿着径向延伸，因此它们的中心轴线垂直地位于基体的纵向轴线上。此外，已证实有利于每个孔沿着壁的内侧的圆周方向在拱形结构的中心处通到储存空间中，即这些孔的中心轴线位于拱形结构的中心处。当然，也可以把这些孔相互偏心地布置起来。重要的是，这些孔在拱形结构的内部处通到储存空间中。

实践已表明，每个拱形结构沿着径向最好具有这样的高度：该高度达到储存空间的内径的5％到30％。这个高度表示，拱形结构伸入到储存空间中而超过其它情况下的最大量，例如超出储存空间的圆形轮廓横截面情况下的最大量。

特别优选的是，延伸到储存空间中的、本发明的拱形结构以下面方式来实现：储存空间具有至少两个基本上是圆柱形的纵向孔，这些纵向孔如此布置，使它们的横截面重叠。特别优选的变形包括借助两个圆柱形纵向孔来形成储存空间，这些纵向孔的轴线平行地延伸并且相互隔开，使这些纵向孔的横截面重叠。这意味着，这些纵向孔的轴线的间距小于这两个纵向孔的半径的总和。储存空间由这样的方法形成：它的内截面(垂直于纵向轴线的横截面区域)具有8字形状。然后，8字具有它“腰部”的那个区域形成了本发明的、两个弯曲的拱形结构，这些拱形结构延伸到储存空间中。

储存空间具有至少两个重叠的纵向孔的实施形式提供了这样的优点：制造起来特别简单。只需要在形成基体的管形结构中形成两个(或者更多个)纵向孔。

另一个有利的特征在于，基体的壁在它的外侧具有至少一个平面部分，该至少一个平面部分如此布置和设计，以致孔在壁的外侧处通到平面上。借助这种措施可以把一些驱动装置或者供给装置直接设置在壁的外侧中，其中这些驱动装置或者供给装置应该装有来自蓄压器的介质，例如该装置为用于进行燃料喷射的滑阀。这具有这样的优点：可以省去抗高压的供给管路。

另一个有利的变形在于，基体的壁在它的其它侧上具有至少一个平面带，该平面带基本上沿管形基体的整个长度上延伸。例如，这就可以在高压蓄压器的外侧上设置加热元件，从而把热量施加到储存空间内的介质中。平面带还可以用作接触区域，例如用作固定蓄压器的接触区域。

本发明的蓄压器特别适合于大型柴油机的共用干线系统，具体地说，适合于进行燃料喷射的共用干线系统。

下面的附加特征给出了本发明的另外的有利措施和优选方面：所述拱形结构沿储存空间的大部分长度延伸，优选地沿储存空间的整个长度延伸；在所述壁的内侧处形成至少两个弯曲的拱形结构，这些拱形结构延伸到储存空间中，并且在所有情况下沿储存空间的大部分长度延伸，优选地沿储存空间的整个长度延伸，并且相对于壁的内侧的圆周方面在不同的位置上形成；该孔或者这些孔沿着径向延伸；每个孔在拱形结构的相对于该壁内侧的圆周方向中心处通到储存空间中；每个拱形结构沿着径向具有一高度(H)：该高度占储存空间的内径(D)的5％到30％；所述储存空间具有至少两个最好是圆柱形的纵向孔，这些纵向孔设置得使它们的横截面重叠；所述基体的壁在它的外侧具有至少一个平面部分，该至少一个平面部分被设置和设计成使孔在壁的外侧处通到一平面；基体的壁在它的外侧上具有至少一个平面带，该平面带基本上沿该管形基体的整个长度延伸；这些孔通到平面带。

此外，一种供燃料喷射的共用干线系统应用于大型柴油机中，该共轨系统具有如上述所说的蓄压器。

附图简述

下面参照实施例和附图来更加详细地解释本发明。这些示出在示意图中：

图1是沿着图2的截面线I-I所截取的、通过本发明的蓄压器的第一

实施例的横剖视图；

图2是沿着图1的截面线II-II所截取的、通过图1的实施例的纵向剖视图；

图3与图1相类似，但是是第一实施例的变形；

图4是通过本发明蓄压器的第二实施例的横剖视图；

图5与图4相类似，但是是第二实施例的变形；

图6与图4相类似，但是是第二实施列的另一个变形；

图7是通过本发明蓄压器的第三实施例的横剖视图；

图8与图7相类似，但是是第三实施例的变形。

优选实施例说明

图1示出了通过本发明蓄压器的第一实施例的横剖视图，其中蓄压器整体上用标号1来表示。该剖视图是沿着图2的线I-I所截取的。图2以沿着图1的线II-II所截取的纵向剖视图示出了同一实施例。

由于共用干线系统、尤其是大型柴油机的共用干线系统、具体地说是用于大型柴油机的燃料喷射的共用干线系统在它们的设计和功能方面上早已是公知的了，因此在下面没有作任何进一步的详细描述。

蓄压器1具有管形例如圆柱形的基体2，该基体2具有壁3，该壁3的内侧31限定出介质如高压燃料的储存空间4。基体2和储存空间4沿着纵向轴线L的方向进行延伸。此外，设置了至少一个孔5，该至少一个孔5沿着垂直于纵向轴线L的径向延伸通过壁3，并且把储存空间4与壁3的外侧32连通起来。借助孔4可以从储存空间4中除去介质。

根据本发明，拱形结构6设置有壁3的内侧31中，并且沿着轴线L的方向沿储存空间4的主要部分上方延伸，优选的是，沿储存空间4的整个长度上延伸。按照图2的表示，拱形结构6是不相同的，图示中的壁3的上部3a厚于下部3b。尤其如图1中所示一样，拱形结构6连续地弯曲，即没有平的区域。拱形结构6的弯曲与壁3的内侧31的剩余部分的弯曲相反。为了更好地进行理解，因此，应该由储存空间4的精确圆形横截面所形成的轮廓K借助图1中的虚线来表示。

拱形结构6和壁3的内侧31的其余部分之间的过渡区域61是圆的，因此这里没有棱边，并且在这些区域中也可以保持应力较小。

拱形结构6相对于圆周方向配置，使孔5通到储存空间4中，其中储存空间4在拱形结构6的中心处是对称的。

拱形结构6的设计可以具有许多变形，尤其是它的弯曲部分和弯曲部分的中心位置具有许多变形。拱形结构6的曲率也不必是不变的。但是，重要的是，该曲率是一个限定的值并且内侧31的剩余部分的弯曲部分具有不同的设计，即拱形结构6一定得延伸到储存空间4中。此外，重要的是，孔5在拱形结构6内整体上通到储存空间4中，即拱形结构6一定得完全盖住通到储存空间4中的孔5的开口。

业已证实对于拱形结构6具有这样的高度H是有利的-借助高度H来表示沿着径向偏离轮廓K的最大量-这个高度为储存空间4的内径D的5％到30％之间。

通常地，蓄压器1具有若干孔5。这些孔按顺序地布置第一实施例中，因此每个孔5如上所述一样在拱形结构6的中心处通到蓄压器空间4中。

蓄压器1具有这样的内部形状：该形状由于本发明的拱形结构6而根据应变使之最佳化。由于设计成使拱形结构6伸出到位于这些孔5通到其中的区域内的储存空间4中，其中该区域对应变要求较高，因此这个区域在施加压力时保持在压力应变的范围内。就公知的蓄压器而言，在施加压力时直接产生了切向应变即拉伸应变。在本发明的这个实施例中，转移到拉伸应变的区域中只发生在更高负荷的情况下。因此，蓄压器1也可以承受动负荷的、相当高的内部压力。由于本发明蓄压器1具有这样的内部形状，因此与公知蓄压器相比，它可以承受更大的内部压力。另一方面，在具有与公知蓄压器相同的内部压力并且具有相同容积的储存空间的情况下，本发明的蓄压器可以形成得细长得多，即壁3具有较小的厚度。

拱形结构6最好在储存空间4的整个长度上进行延伸，因此内截面(它表示储存空间4的横截面)在基体2的整个长度上是相同的。这意味着基本上简化了制造过程。借助挤压模制、铸造或者通过与理想横截面相匹配的工具的拉削，以简单的方式来制造本发明的蓄压器1的基体2。而不再需要在拱形结构3的内侧31处进行连续的局部内处理。

另一个优点是，可以沿着纵向在任何理想位置上钻出这些孔5，因此明显提高了与不同情况相匹配的适应性。

另一个较好的方法是在基体2的壁3的外侧32上设置平面部分7，该平面部分7如此布置和设计，以致孔5通到外侧32处的平表面中。这就具有这样的优点：应该具有来自蓄压器(该蓄压器施加到这些装置10中)的介质的装置10(图1和2中的虚线所示)、例如燃料喷射系统的零件可以直接安装到基体2上，因此可以省去连接管路。

自然也可以是这样，如结合图5的第二实施例所示一样，平面部分7在基体的整个长度上进行延伸，因此平面部分7形成了平面带，该平面带基本上在基体2的整个长度上进行延伸。然后，这些孔2通到这个平面带中。

图3以与图1相类似的图示出了第一实施例的变形。在这个变形中，基体2的外部形状不是圆柱形，而是具有两个平面带8，这些平面带基本上沿管形基体2的整个长度上延伸。平面带8如此布置，以致这些孔5通到位于这些平面带8之外的外侧32中。

辅助装置9可以布置在这些带8上。在大型柴油机中，通常使用重油作为燃料。重油一定得加热以达到所需要的粘度。为此，可以把加热装置作为辅助装置9设置在一个平面带8上，以把热量供给到储存空间4内的重油。

图4以与图1相类似的图示出了通过本发明的蓄压器1的第二实施例的横剖视图。在下面，只研究与第一实施例不同的内容。第一实施例的解释也基本上以相同的方式适用于第二实施例。尤其地，这些标号具有相同的意思。

在图4所示的实施例中，本发明的若干拱形结构6(即这里的三个)设置在壁31的内侧31中。每个拱形结构6沿储存空间4的大部分长度上延伸，优选地，沿它的整个长度上延伸。拱形结构6均匀地分布在内侧31的边缘上。设置了若干孔5，其中每个孔5在一个拱形结构6的中心处通到储存空间4中。在外侧32上，设置了平面部分7，这些平面部分7如此布置，以致这些孔5在外侧32处通到平表面中。当然下面这样也是可以的：以不均匀的方式使这些拱形结构分布在边缘上。

在该实施例中，用来从储存空间4中除去介质的这些孔5分布在压力罐1的边缘上。因此可以设置更多的孔5。此外，介质可以沿着不同的方向流走，而不需要付出任何巨大的努力。

在图5的变形中，这些平面部分7沿基体2的整个长度上延伸，因此这些平面部分7中的每一个形成了平面带8，而平面带8基本上沿基体2的整个长度上延伸。然后，这些孔5中的每一个通到这些平面带8中的一个中。

图6示出了一个变形，在这个变形中，壁3的外表面32形成了缸套。

大量的变形可以用来把蓄压器1连接到应该供给有介质的这些装置中。例如，装置10(图1、图2)如前面所解释的一样可以直接固定到壁3的外侧32上。也可以使孔5设置有内螺纹，而压力管或者连接部分被拧入到该内螺纹中。此外，优选的是，还可以把法兰固定到一个平面部分7或者一个平面带8中。通常地，本身是公知的所有连接和固定的可能方法都是合适的。

在下面，参照本发明第三实施例来描述延伸到储存空间4中的本发明拱形结构6的实现形式，而第三实施例在特殊情况下是特别优选的。应该知道，第一实施例和第二实施例的解释同样基本上以相同方式适用于第三实施例，并且所描述的各自措施同样可以与第三实施例相结合，或者可以应用到第三实施例中。

图7示出了通过第三实施例的横剖视图。它与第一和第二实施例的不同之处在于储存空间4的设计。这个实施例中的储存空间4包括两个圆柱形纵向孔41、42，这两个孔沿着轴线L的方向相互平行地延伸。纵向孔41、42的轴线L1、L2相互之间具有间距E，该间距E被选成这样的大小，使纵向孔41、42的横剖面重叠起来。图7所示的内截面由基本上是8的形状形成。因此，根据本发明，8的腰部形成了两个弯曲的拱形结构6，其中这些拱形结构6延伸到储存空间4的内部空间中。根据附图，孔5通到上部拱形结构6中。此外，根据附图，孔当然也可以通到下部拱形结构6中。

在该实施例中，纵向孔41或者42的直径和纵向孔41和42的两个圆形横截面的共同割线的长度之差应理解为拱形结构的高度H。

例如，轴线L1或者L2与轴线L之间的相应间距相应地大约为相关纵向孔41或者42的半径的40％。纵向孔41、42与中心(轴线L)之间的间距由径向孔5的直径和可允许的疲劳强度来限定。在这里所示出的这个实施例中，两个纵向孔41和42相对于轴线L是对称的。但是，这不是必须如此。

这些纵向孔最好具有相同的半径。但是，也可以使用不同的半径。

尽管两个纵向孔41、42平行地延伸是优选的，但是两个纵向孔41、42也可以不必平行地延伸，它们也可以相对于相互稍稍倾斜。

尤其地，第三实施例的特征在于使它的制造简单化。根据本发明，只需要两个孔就能形成具有拱形结构6的储存空间4。

图8以横剖视图示出了第三实施例的变形。在这个变形中，储存空间4包括三个纵向孔41、42、43，这些孔如此布置，以致它们的横截面重叠。如图8所示，因此形成了本发明的三个拱形结构6，这些拱形结构在每种情况下都伸入到储存空间4中。径向孔5在这些拱形结构中的每一个内开口。当然，径向孔5也可以只通到这些拱形结构中的一个或者两个中。

纵向孔41、42、43最好相对于轴线L对称布置。

具有三个以上的纵向孔41、42、43的实施例当然也是可以的。

应该知道，所描述的实施例和变形的这些特征也可以和以不同于这里所清楚描述过的另一种方式相互结合起来。这些实施例也可以是具有两个或者三个以上的拱形结构6。在具有若干拱形结构6的情况下，不需要所有的拱形结构设计成相同的；例如，它们可以具有不同的曲率。

尽管在本申请的上下文中已参照了与大型柴油机的实践非常相关的应用领域，但是应该知道，本发明的蓄压器通常可以以基本相同的方式用于其它柴油机中，例如可以用于小型柴油机和内燃机中。

Claims (11)

1.一种内燃机的共用干线系统蓄压器，该蓄压器具有管形基体(2)，该基体具有壁(3)，该壁定界一储存空间(4)，该储存空间(4)设置在基体(2)的内部中以储存介质，并且该蓄压器具有至少一个孔(5)，该至少一个孔穿通壁(3)以排出所述介质，其特征在于，至少一个弯曲的拱形结构(6)设置在壁(3)的内侧(31)处，该拱形结构延伸到储存空间(4)中，并且被布置得使孔(5)通到该弯曲的拱形结构(6)内的储存空间(4)中。

2.如权利要求1所述的蓄压器，其特征在于，拱形结构(6)沿储存空间(4)的大部分长度延伸，优选地沿储存空间(4)的整个长度延伸。

3.如前述权利要求任一所述的蓄压器，其特征在于，在壁(3)的内侧(31)处形成至少两个弯曲的拱形结构(6)，这些拱形结构延伸到储存空间中，并且在所有情况下沿储存空间(4)的大部分长度延伸，优选地沿储存空间(4)的整个长度延伸，并且相对于壁(3)的内侧(31)的圆周方向在不同的位置上形成。

4.如前述权利要求任一所述的蓄压器，其特征在于，该孔(5)或者这些孔(5)沿着径向延伸。

5.如前述权利要求任一所述的蓄压器，其特征在于，每个孔(5)在拱形结构(6)的相对于该壁内侧的圆周方向中心处通到储存空间(4)中。

6.如前述权利要求任一所述的蓄压器，其特征在于，每个拱形结构(6)沿着径向具有一高度(H)：该高度占储存空间(4)的内径(D)的5％到30％。

7.如前述权利要求任一所述的蓄压器，其特征在于，储存空间(4)具有至少两个最好是圆柱形的纵向孔(41、42、43)，这些纵向孔设置得使它们的横截面重叠。

8.如前述权利要求任一所述的蓄压器，其特征在于，基体(2)的壁(3)在它的外侧具有至少一个平面部分(7)，该至少一个平面部分被设置和设计成使孔(5)在壁(3)的外侧(32)处通到一平面。

9.如前述权利要求任一所述的蓄压器，其特征在于，基体(2)的壁(3)在它的外侧(31)上具有至少一个平面带(8)，该平面带基本上沿该管形基体(2)的整个长度延伸。

10.如权利要求9所述的蓄压器，其特征在于，这些孔(5)通到平面带(7，8)。

11.一种大型柴油机，它具有供燃料喷射的共用干线系统，该共用干线系统具有根据前述任一权利要求所述的蓄压器(1)。

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