CN1695008A - 在法兰盘与壳体之间设有平面密封件的径向柱塞泵 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及径向柱塞泵，它具有一个法兰盘部分及一个壳体部分，一个设置至壳体部分中的泵单元及一个偏心的驱动轴，该驱动轴操纵径向地向着驱动轴的、可在泵单元中运动的柱塞，该柱塞运动密封了一个泵容积，及当泵容积增大时使燃料从一个抽吸腔输送到泵容积中，当泵容积缩小时使泵容积中的燃料置于压力下及由泵容积输出，及具有一个带有偏心度的内腔及在壳体部分与法兰盘部分之间的、与内腔及抽吸腔相切的分隔面。该径向柱塞泵的特征在于：一个设置在分隔面中的整体的平面密封件，它使抽吸腔、径向柱塞泵的外围与内腔各彼此形成密封。
Description
现有技术
本发明涉及一种径向柱塞泵，它具有：
-一个法兰盘部分，一个壳体部分，一个内腔及一个抽吸腔，
-至少一个在壳体部分中由柱塞可运动地密封的泵容积，
-一个偏心驱动轴，它在轴向上延伸穿过所述内腔及在径向上操纵柱塞，以致使柱塞将燃料从抽吸腔输送到泵容积中，使燃料在泵容积中处于压力下及在高压下从泵容积输出，及
-在壳体部分与法兰盘部分之间的分隔面，它与抽吸腔相切。
这种结构类型的径向柱塞泵将在用于燃烧过程的喷射系统中、尤其在用于燃烧过程的共轨直接喷射系统中来产生超过1000巴(Bar)的喷射压力。
在DE 1 98 48 035中描述了这种结构类型的径向柱塞泵。
在该公知的径向柱塞泵上，抽吸腔通过延伸在法兰盘及壳体内的孔及通道并通过可控制的配量单元由低压泵供给燃料。一个径向柱塞泵通常具有多个泵单元，它们相对中心驱动轴径向地布置。泵单元中泵容积的燃料供给总是在背离驱动装置的一侧上进行的，因此在径向上观察，是在远离泵中心的径向柱塞泵外部区域中进行的。
而各个泵单元的燃料供给则是通过各种各样的一些在径向上构造的通道实现的，这些通道平行于分隔面地延伸穿过法兰盘并且通到一个对于所有泵单元共同的中心供给导管中。该中心供给导管通过一个轴向上延伸穿过在径向柱塞泵的供给通道来供给燃料，该供给通道穿过法兰盘与壳体之间的分隔面。
类似地，位于径向很外面的泵单元的泵容积总是以轴向布置的通道与配置给它们的径向向外延伸的供给孔相连接。并且在公知的径向柱塞泵中这些通道也穿过法兰盘与壳体之间的分隔面。此外视径向柱塞泵的实施形式而定，分隔面还被其它的通道穿过，例如被一个用于内腔排气的通道、一个用于通过法兰连接在径向柱塞泵上的燃料低压输送泵的输入导管穿过。
法兰盘及壳体中的另外一个孔由在轴向及中心设置的驱动轴的穿过而产生。所述这些孔在公知的径向柱塞泵上是旋转对称的。驱动轴在其中转动的径向柱塞泵的内腔通常充有燃料。但该内腔中的燃料压力不与抽吸腔中的燃料压力相等。
为了防止在内腔与抽吸腔及所属供给通道之间不希望有的、可能对泵容积的燃料补充供给带来不利影响的燃料流，抽吸腔相对内腔必须密封。此外布置在径向外部的、导入燃料的抽吸腔及供给通道必须相对外界密封，因此泵被作成完全密封的。由于该原因，所有的与分隔面相交的燃料引导通道和/或空间必需在分隔面中被密封。在公知的径向柱塞泵上该密封通过由弹性材料作的多个O型密封圈来实现。
该密封形式在径向柱塞泵的制造上相对地费事。多个O型密封圈的每个必须精确地放置在-为了接收它们而在法兰盘和/或壳体的面中设置的凹槽中。对于每个O型密封圈这种凹槽必须通过切除相应的材料形成，例如通过铣、钻、锪钻(Senken)或车削来制造。
此外，O型密封圈仅在环形构型时体现可靠的密封功能，这对径向柱塞泵的制造带来结构上及制造技术上的缺点。因此例如在布置在径向柱塞泵内中心上的供给通道与径向外部的泵单元接口之间径向地延伸的连接通道必需导入在法兰盘或壳体内及通过一个孔连接到分隔面中。
径向延伸的孔通常由外部通过径向地向内钻孔来制造。由此在径向柱塞泵外壁中留下的、本身有碍的孔口将通过压入一个适配的金属密封球来封闭。孔的这种封闭体现为制造上的附加工序，它使生产成本增加。此外压入球原则上是对泵壳体尽可能封闭的理想方式的偏离。
此外在分隔面上使用的O型密封圈原则上易于老化并且由此形成一个径向柱塞泵以后工作中不密封的可能原因。
在该背景下，本发明的任务在于：在径向柱塞泵中在法兰盘部分与壳体部分之间给出一种密封装置，该密封装置不具有上述的缺点。
该任务将在开始部分所述的类型的径向柱塞泵上通过一个设置在分隔面中的整体的平面密封件来解决，它使抽吸腔相对径向柱塞泵的外界形成密封。
本发明的优点
该方案具有其优点，即一种整体的平面密封件能特别容易及可靠地组装，因为该平面密封件的两个点的正确位置可确定其上所有点的正确位置。因此尤其可在法兰盘与壳体接合的时刻避免径向柱塞泵中心区域中的多个密封结构在安装时的不被察觉的滑移。
此外，不需要库存地保留多种尺寸的O型密封圈，因为密封轮廓所有的不同尺寸在平面密封件的构型中可被考虑。
另一优点在于，平面密封件允许实现与圆形O型密封圈不同的密封轮廓。由此可有利地导致在设计待被密封的部件时的进一步的自由度，如在下面还要详细说明的。
有利的是，分隔面与抽吸腔及内腔相交，及整体的平面密封件使内腔相对抽吸腔形成密封以及使抽吸腔相对外围形成密封。
该构型具有其优点，即抽吸腔不仅与内腔而且与外界的密封隔离可通过单个部件、即平面密封件来实现。
另一优选特征是，平面密封件具有一个金属薄板层。
金属薄板密封件是耐老化及防燃料侵蚀、形状稳定及价格便宜的。
另一优选特征是，薄板层具有一个涂层。
该涂层可进一步改善薄板密封件的密封作用，尤其当它含有可变形的、弹性材料时。
因此另一优选特征是，该涂层含有弹性的塑料材料。
另一优选特征是，该平面密封件具有一个筋，该筋在安装状态中延伸在内腔与抽吸腔之间。
通过筋将进一步改善平面密封件的密封功能，由此得到内腔与抽吸腔之间特别好的密封。
另一优选特征是，该平面密封件具有一个筋，该筋在安装状态中延伸在抽吸腔与外围之间。
通过该筋也进一步改善了平面密封件的密封功能，由此得到抽吸腔与外界之间特别好的密封。
另一优选特征是，薄板的厚度为0.1至0.3mm。
另一优选特征是，筋的高度为0.2至0.4mm。
这些尺寸可获得特别可靠的密封效果。
另一优选特征是， 抽吸腔至少部分地通过壳体或法兰盘中的、相对分隔面敞开的槽被供给燃料。
该构型与前面所述可能性相关，借助该平面密封件也可实现其构型与圆形O型密封圈不同的一些密封轮廓。因此不再需要：在法兰盘材料或壳体材料内设置前面所述的径向延伸的燃料通道及然后通过穿过分隔面的钻孔连接所述通道。
与此不同地，在使用平面密封件时具有在分隔面上设置通道、尤其是径向地定向的通道的可能性，以致可得到譬如矩形的、需被密封的边缘。该密封例如可通过在形状上适配的筋来实现，这些筋将围绕着在分隔面上敞开的这些通道分布。
其它的优点可从说明及附图中获得。
应当理解，上述的及以下还要说明的特征不仅能以给出的组合，而且也能以其它的组合或单独地被使用，而不脱离本发明的范围。
附图说明
在附图中表示出本发明的实施例及将在以下的说明中详细地描述。附图为：
图1：根据现有技术的在组装好状态中的径向柱塞泵的一个示意性剖视图；
图2：图1法兰盘的概要俯视图；
图3：作为本发明的实施例的一个径向柱塞泵的示意性剖视图；
图4：图3中径向柱塞泵的法兰盘的概要俯视图；
图5：用于设置在径向柱塞泵的法兰盘部分与壳体部分之间的分隔面中的一个平面密封件的构型的俯视图；
图6：根据图5的平面密封件的一个剖面图。
具体实施方式
图1中标号10表示具有一个壳体12及一个法兰盘14的径向柱塞泵。壳体12及法兰盘14在一个分隔面16上彼此连接，在此为了清楚表达的原因，连接部件(例如螺钉)未被示出。一个驱动轴18在中心位置上穿过径向柱塞泵10并且被支承在轴承20，22中。该驱动轴18具有一个偏心区域24，它通过应该滑动部件26操纵一个柱塞28。该柱塞被径向地设置在壳体12的一个孔中并且可运动地密封着壳体12中的一个泵容积30。泵容积30通过一个阀32与抽吸腔34相连接，燃料通过该阀输送到泵容积30中。此外，泵容积30通过阀36与一个高压通道38相连接，燃料通过该阀在高压下从泵容积30输出。
通过在轴承20，22中转动的驱动轴18使柱塞28被周期性操纵，由此使泵容积30周期性缩小及增大。当泵容积30增大时阀32打开及燃料从抽吸腔34流入泵容积30。泵容积30的缩小引起阀32的关闭，及在足够高压力的前提下，阀36打开，燃料在高压力下通过该阀由泵容积30中压出。
径向柱塞泵10被组合在一个未示出的低压回路中，其中一个也未示出的低压输送泵将燃料输入到壳体12中的供给通道40中。来自供给通道40的燃料将通过分隔面16导入法兰盘14中的第一连接孔42。燃料从这里通过延伸在法兰盘14中的第一径向孔44及通过第二连接孔48流到环形通道或环形槽50中。
在制造时第一径向孔44将从外向内被钻出来及在制好该孔后在壳体12中留下的有碍的孔口将用第一封闭球46来封闭。环形槽50围绕着径向柱塞泵10的中心区域布置，驱动轴18可转动地支承在该中心区域中。燃料从环形槽50通过第三连接孔到达第二径向孔54。第二径向孔类似于第一径向孔44地制造，它也由从外向内钻出的孔形成。并且这里留下的有碍的向外孔口将用封闭球来封闭，在这里是通过第二封闭球56来封闭。燃料从第二径向孔54通过与分隔面16相交的第四连接孔58到达抽吸腔34。
因此根据图1的径向柱塞泵具有多个与法兰盘14和壳体12之间的分隔面16相交的燃料路径。此外壳体12与法兰盘14之间的分隔面16也与壳体12内部的内腔60相交，驱动轴18的偏心区段24在该内腔中转动并操作柱塞28。与分隔面16相交的燃料路径(40，42，50，54，58)处于在抽吸腔34充有的压力下。通常内腔60中充满燃料和/或有燃料流过。但在内腔60中通常具有与抽吸腔34及和抽吸腔连通的燃料路径(40，42，50，54，58)中的压力不同的压力。
为了防止在内腔60与燃料路径(40，42，50，54，58)、尤其是与环形槽50之间不希望有的燃料流，设置了一个O型密封圈62，该密封圈与驱动轴同心地设置在法兰盘14的一个凹槽中。另一O型密封圈64在分隔面16中相对环境密封环形槽50。还有一个O型密封圈66在分隔面16中密封第一连接孔42。类似地，另一O型密封圈68在分隔面16中密封第四连接孔58。
图3表示在本发明一个构型范围内的径向柱塞泵10的概图。与图1及2中表示的公知径向柱塞泵的构型的区别在于：根据图3的构型在径向柱塞泵10的壳体12与法兰盘14之间的分隔面16中不设有任何O型密封圈62，64，66及68。为了完整起见应指出，在不同的附图中相同的标号表示相同的特征。
在图1及2的构型中所设置的多个O型密封圈而在图3及4的构型中将通过一个平面密封件70来代替，该平面密封件被设置在壳体12与法兰盘14之间的分隔面16中。以下将结合图5及6来详细地说明该平面密封件70的结构。使用该平面密封件70的一个实质性优点在于，它允许燃料导向的改变。在图3的构型中供给通道40通入一个径向槽72中，该径向槽可向着分隔面16敞开。径向槽72使供给通道40与环形槽50相连接及由此代替了图1中的第一连接孔42，带有封闭球46的第一径向孔44及第二连接孔48。图3中的径向槽74以相同方式代替了图1中第三连接孔52，带有封闭球56的第二径向孔54及第四连接孔58。并且径向槽74也是相对分隔面16敞开的。
在图4中所示的、无平面密封件70时法兰盘14的俯视图表达了：径向槽72及74的敞开的分布，去掉了O型密封圈62，64，66及68及去掉了法兰盘14中用于接收所述O型密封圈的凹槽。
图5表示用于径向柱塞泵的一个柔性密封件70的构型的俯视图。该构型与图1-4中的概要视图相比更符合实际使用的径向柱塞泵。图5中所示的平面密封件70也被设置在径向柱塞泵10的壳体12与法兰盘14之间的分隔面16中。该平面密封件70具有三个星形布置的区域76，78及80，在这些区域中各设有一个孔77，79及81。这三个径向星形布置的区域76，78及80在安装状态中各覆盖着一个径向柱塞泵的法兰盘中的敞开的径向槽。
所属的径向柱塞泵相应地具有三个泵单元，它们径向地及星形地布置。这些径向槽例如象根据图3及4的构型中的径向槽74那样地构成。孔77，79及81各允许燃料由径向槽通过平面密封件70流到所属的泵容积中。
在图3的构型中，设在密封件70中的、允许从径向槽74流到抽吸腔34的那个孔相应于这些孔77，79及81中的一个。因此，在这些孔77，79及81的区域中具有抽吸腔的压力。该抽吸腔的压力将通过一个位于内部的筋82相对径向柱塞泵的内腔密封。该内腔相应于图1及3中的内腔60。抽吸腔通过另一筋84对外密封，该筋84沿一个封闭的线环绕三个星形布置的区域76，78及80。
该平面密封件70还具有其它的孔86，88，90及92，它们各被同心布置的所属筋87，89，91及93包围着。这些孔是由于分隔面16与其它通道和/或压力空间相交而形成的。例如，孔92配置给一个配量单元，通过该配量单元来控制对径向柱塞泵的燃料输入量。孔86，88及90例如可代表用法兰连接在径向柱塞泵上的一个低压齿轮输送泵的输入通道及输出通道，而孔90例如可配置给径向柱塞泵的内腔60的一个排气孔。孔95用于穿过连接件，如螺钉。
刚才图5是以特殊的方式表示用平面密封件构成筋形式的密封轮廓的一个可能性，它与通常使用的O型密封圈的同心形状不同。由此得到这样的可能性，即径向向外延伸的燃料通道被设置在分隔面中，如从图3及4中由径向槽74所代表的。由此譬如还得到这样的可能性：在其中设置径向分布的燃料供给路径的法兰盘14可被简单地制造。因此，例如与图3及4中径向槽74相应的径向槽在浇铸的法兰盘14中可在很大程度上被预成型地产生，以致进一步的加工步骤很可能是多余的。这也类似地适用于一个锻造的法兰盘14。
图6表示根据图5的密封件70的一个剖视图。该密封件70具有一个薄板层94，它给予该平面密封件70以结构及强度。在所示的构型中，该薄板层94涂有由可弹性变形的塑料制成的层96，该塑料层可改善密封功能。在图6的剖视图中可看出筋84及82被作成隆起结构。
Claims (10)
1、径向柱塞泵(10)，它具有：
-一个法兰盘部分(14)，一个壳体部分(12)，一个内腔(60)及一个抽吸腔(34)，
-至少一个在壳体部分(12)中由柱塞(28)可运动地密封的泵容积(30)，
-一个偏心的驱动轴(18)，它在轴向上穿过所述内腔(60)延伸及在径向上操纵柱塞(28)，以致使柱塞(28)将燃料从抽吸腔(34)输送到泵容积(30)中，使燃料在泵容积(30)中处于压力下及在高压下从泵容积(30)输出，及
-在壳体部分(12)与法兰盘部分(14)之间的一个分隔面(16)，它与抽吸腔(34)相交，其特征在于：
具有一个设置在分隔面(16)中的整体的平面密封件(70)，它使抽吸腔(34)相对径向柱塞泵(10)的外围密封。
2、根据权利要求1的径向柱塞泵(10)，其特征在于：分隔面(16)与抽吸腔(34)及内腔(60)相交，及该整体的平面密封件(70)使内腔(60)相对抽吸腔(34)密封以及使抽吸腔(34)相对外围形成密封。
3、根据权利要求1或2的径向柱塞泵(10)，其特征在于：平面密封件(70)具有一个薄板层(94)。
4、根据权利要求3的径向柱塞泵(10)，其特征在于：该薄板层(94)上设有一个涂层(96)。
5、根据权利要求4的径向柱塞泵(10)，其特征在于：该涂层(96)含有弹性的塑料材料。
6、根据以上权利要求中一项的径向柱塞泵(10)，其特征在于：该平面密封件(70)具有一个筋(82)，该筋在安装状态中延伸在内腔(60)与抽吸腔(34)之间。
7、根据以上权利要求中一项的径向柱塞泵(10)，其特征在于：该平面密封件(70)具有一个筋(84)，该筋在安装状态中延伸在抽吸腔(34)与外围之间。
8、根据权利要求3-7中一项的径向柱塞泵(10)，其特征在于：该薄板层(94)的厚度在0.1至0.3mm之间。
9、根据至少一个权利要求6或7的径向柱塞泵(10)，其特征在于：筋的高度在0.2至0.4mm之间。
10、根据以上权利要求中一项的径向柱塞泵(10)，其特征在于：抽吸腔(34)至少部分地通过壳体(12)或法兰盘(14)中的、相对分隔面(16)敞开的槽(74)被供给燃料。
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