CS196561B1 - Vstřikovací čerpadlo s vkládanými jednotkami pro naftové motory - Google Patents

Description

Vynález se týká vstřikovacího čerpadla s vkládanými jednotkami pro naftové motory, jehož písty jsou zalapovány ve válcích.

V současné době jsou navrhována víceválcová bloková vstřikovací čerpadla s vlastním pohonem, u nichž je obvyklé mazání hnacího mechanismu olejem nahrazeno mazáním naftou. Výhodou tohoto uspořádání je, že odpadají problémy se zamezením prolínání nafty do olejové náplně čerpadla a nutnost pravidelného dolévání oleje do vstřikovacího čerpadla a regulátoru. U těchto vstřikovacích čerpadel se používá běžných známých vstřikovacích jednotek jako u čerpadel mazaných olejem. Avšak skutečnost, že není třeba dbát na množství nafty prolínající vůlí mezi pístem a válcem do spodní části skříně čerpadla, umožňuje podstatné zjednodušení konstrukce vstřikovacích jednotek.

Vynález si klade za cíl umožnit zjednodušení konstrukce těchto vstřikovacích čerpadel a zvýšení jejich životnosti.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že poměr délky těsnicí části pístu k průměru pístu je v rozmezí 0,3 až 0,7, zatímco poměr celkové délky zalepované části pístu k průměru pístu je v rozmezí 1,5 až 2,5, přičemž pouzdro, v němž je uložen válec vedoucí píst, popřípadě tvořící přímo vedení pístu, je uspořádáno ve vývrtu provedeném ve skříni a má ve své spodní části vytvořenou otevřenou boční dutinu se svislými stěnami, do níž je z boku vložena miskovitá regulační objímka, opatřená jednak po části obvodu ozubením, zabírajícím do ozubení na regulační tyči, jednak ve dně otvorem, s nejméně jednou vodicí plochou, jímž prochází na povrchu stejně tvarovaná vodicí část pístu.

Podle dalšího význaku je na spodním ozubeném konci pístu zavěšena miska, mezi níž a spodním čelem pouzdra jsou uspořádány předepnutá pístová pružina a vnitřní pružina, přičemž miska a spodní ozubený konec pístu se opírají o pístový zvedák, suvně uložený ve vývrtu a doléhající přes kladku na vačku vačkového hřídele.

Pouzdro má ve své horní části tvar příruby, která je přitažena šrouby ke skříni a přiléhá svou horní vnější válcovou částí, opatřenou těsněním ke stěně vývrtu, přičemž svou spodní vnější válcovou stěnou v zmenšeném průměru tvoří s protilehlou stěnou vývrtu prstencovitou dutinu, do níž je zaústěn jednak kanál ve skříni, jadnak radiální kanál, vytvořený v pouzdru.

Podle dalšího význaku jsou prstencovité dutiny všech jednotek navzájem propojeny kanálem, vytvořeným ve skříni, zatímco prostory nad pístovými zvedáky jsou vzájemně propojeny dalším kanálem,

19S561 vytvořeným ve skříni a ústícím přes magnetický čistič do dutiny, v níž se nachází regulátor, při čemž nejvyšší místo prstencovité dutiny u jednotky nejblíže položené v regulátoru je propojeno kanálkem s dutinou, v níž se nachází regulátor.

Pro přívod paliva do čerpadla je ke skříni u první jednotky na hnací straně čerpadla upravena přípojka, spojená kanálem s prstencovitou dutinou této jednotky, a pro odvod přebytečného paliva je v nejvyšší části skříně regulátoru upravena přípojka, opatřená jednoduchým přepouštěcím ventilem.

Vačkový hřídel je na svém vývodu na hnací straně opatřen dvěma hřídelovými ucpávkami a doléhá vně ke skříni, přičemž prostor mezi těmito ucpávkami je propojen kanálem s odváděči přípojkou.

Ve srovnání s klasickými vkládanými vstřikovacími jednotkami jsou u jednotek podle vynálezu válec i lapovaná část pístu podstaně kratší. Stejně tak je kratší a jednodušší regulační objímka, jejíž uspořádání umožňuje použití dvou pístových pružin, což výrazně zvyšuje jejich životnosti.

Příklad provedení vstřikovacího čerpadla s vkládanými jednotkami podle vynálezu je schematicky znázorněn v podélném řezu na obr. 1 a v příčném řezu na obr. 2; na obr. 3 je schematicky nakreslena ve zvětšení část vstřikovací jednotky, na obr. 4 řez A-A jednotkou podle obr. 3, na obr. 5 řez B-B jednotkou podle obr. 3, na obr. 6 je jiná varianta vstřikovací jednotky a na obr. 7 je řez C-C vstřikovací jednotkou podle obr. 6.

Ve válcovitých vývrtech 11 ve skříni 1 jsou vložena pouzdra 2. V každém pouzdře 2 je vložen válec 6, výtlačný ventil 9 a utažen hrdlem 10. Pouzdro 2 přechází v horní části v přírubu 21, přitaženou šrouby 22 ke skříni 1.

Jak je patrno z obr. 2 a 3 má válec 6 nejméně jeden radiální kanál 61. Píst 7 je v horní části 71 opatřen nejméně jednou regulační hranou známého provedení. Pod ní se nachází těsnicí část 72 a pod touto vodicí část 73, opatřená nejméně jednou podélnou vodicí plochou 75, zavedenou v otvoru stejného tvaru ve dně regulační objímky 8 (obr. 5). Na nákružek 74, vytvořený na spodním konci pístu 7 je zavěšena miska 31, mezi níž a spodní čelo pouzdra 2 je předepnuta jedna pístová pružina 32, popřípadě ještě další vnitřní pružina 33.

Ve spodní části je v pouzdře 2 vyroben zápich o průměru D (obr. 3 a 4) a výšce H. Ve stejné výšce H je pak zbylý materiál pozdra 2 příčně odebrán až nejméně po osu pouzdra 2, čímž vzniknou svislé stěny 23 a 24. Popsaným odebráním materiálu pouzdra 2 lze do něj z boku vložit regulační objímku 8, do níž se shora zasune válec 6, jehož spodním vnějším povrchem je regulační objímka 8 centrována. Na části obvodu regulační objímky 8 je vytvořeno ozubení 81, které je v záběru s ozubenou regulační tyčí 5 (obr. 2). Dříve zmíněné odebrání materiálu pouzdra 2 až po stěny 23 a 24, umožňujenatáčení regulační objímky 8.

Spodní konec pístu 7 (obr. 1 a 2) se opírá o dno pístového zvedáku 3, vedeného ve vývrtu 11 ve skříni 1. Ve zvedáku 3 je uložen čep34, na němž je otočně umístěna kladka 35, která se odvalujepo vnějším povrchu vačky 41, vytvořené na vačkovém hřídeli 4. Ve dně zvedáku 3 jsou vyvrtány otvory 36, jimiž je propojen prostor nad a pod zvedákem 3.

Vačkový hřídel 4 je ve skříni 1 uložen ve dvou ložiskách 12 a 13 (obr. 1). Jeho konec, vycházející z čerpadla je těsněn dvěma hřídelovými ucpávkami 141 a 142. Prostor mezi těmito ucpávkami je propojen kanálem 15, vyvrtaný ve skříni 1 s přípojkou 151.

Pro přívod nafty do čerpadla je v horní části skříně 1 přišroubována přípojka 152 a pro obvod přebytečné nafty z dutin čerpadla je na nejvyšším místě skříně 16 přišroubována přípojka 153, obsahující redukční ventil 1531, zatížený pružinou.

Skříň 1 vstřikovacího čerpadla (obr. 1) přechází ve skříň 16. V dutině 161 skříně 16 je na vyčnívajícím , konci vačkového hřídele 4 uložen regulátor známé konstrukce a spojen pákami a táhlem s regulační tyčí 5. ’ Regulátor s příslušným mechanismem není na obr. 1 nakreslen.

Z hnací strany čerpadla (na obr. 1 z levé strany) je v úrovni přípojky 152 (obr. 2) do skříně 1 vyvrtán vodorovný kanál 171 (obr. 1), který je ukončen poněkud za osou poslední vstřikovací jednotky na straně regulátoru. Tento kanál 171 je uzavřen zátkou 1711.

Pouzdro 2 (obr. 1 a 2) je vedeno ve vývrtu 11 pouze v horní části a je utěsněno těsněním 27. Pod touto vodicí částí je vnější průměr pouzdra menší nežli průměrvývrtu 11, takže vzniká prstencovité dutina 26. Do této dutiny 26 ústí kanál 1521, k němuž je připojena přípojka 152. Prstencovité dutiny 26 u jednotlivých jednotek jsou navzájem propojeny kanálem 171. Stěna, oddělující skříň 1 vstřikovacího čerpadla od dutiny 161 je v nejvyšším místě dutiny 26 provrtána úzkým kanálem 172, který propojuje prstencovitou dutinu 26 s dutinou 161, v níž je uložen regulátor. Konečně je v úrovni pod spodním koncem pouzdra 2 ve skříni 1 vyvrtán ze strany dutiny 161 vodorovný kanál 173, vedený až poněkud za osu první vstřikovací jednotky. K ústí tohoto kanálu 173 je připojen jednoduchý magnetický čistič 18.

Na obr. 6 je nakreslena jiná varianta vstřikovací jednotky, u níž pouzdro 2tvoří současně válec, v němž je přímo zalapován píst 7. Výtlačný ventil 9 je těsněn dvěma podložkami 91 a 92. Všechno ostatní je stejné jako u dříve popsané vstřikovací jednotky.

Při otáčení vačkového hřídele 4 (obbr. 1,2) najíždí vačka 41 na kladku 35, takže pístový zvedák3 posouvá píst 7 vzhůru. Zpětný pohyb zvedáku 3 i pístu 7 obstarávají pružiny 32 a 33. Posuvem regulačnítyče 5, jejíž ozubení zabírá současně do ozubení všech regulačních objímek 8 dochází k současnému natáčení všech regulačních objímek, které působením vodicích ploch 75 (obr. 3 a 5) natáčí písty 7. Funkce regulačních hran v horní části 71 pístu 7, radiálního kanálu 61 i výtlačného ventilu 9 (obr. 2) je dobře známa a není zde proto blíže popisována.

Nafta se přivádí od podávacího čerpadla potrubím do přípojky 152 (na obr. 2 není podávači čerpadlo a potrubí nakresleno) a vyplňuje prostřednictvím kanálů 171 (obr. 1), propojujících prstencovité dutiny 26, prostory mezi pístovými zvedáky 3 a pouzdry 2 a dále se dostává kanály 36 ve zvedácích 3 do spodní dutiny čerpadla, v níž je uložen vačkový hřídel. Odtud protéká valivým ložiskem 13 do dutiny 161. Do ^É£toRutiny se nafta dostává také kanálem 173 přes magnetický čistič 18. Konečně se nafta dostává do dutiny 161 i úzkým kanálem 172 z nejvyššího místa prstencovité dutiny 26 poslední jednotky na straně regulátoru. Popsanými cestami vyplní nafta celou dutinu 161 a odchází přes redukční ventil 1531 a přípojku 153 zpět do palivové nádrže. Redukční ventil 1531 udržuje naftu ve všech dutinách čerpadla pod tlakem asi 0,2 MPa.

Při práci čerpadla si písty 7 pomocí kanálu 61 nasávají naftu z prstencovitých dutin 26 a tamtéž přebytk paliva přepouštějí. Pohybuje-li se pístový zvedák 3 (obr. 1 a 2) vzhůru, zmenšuje se objem dutiny nad ním, zatímco pod ním se dutina zvětšuje. Nafta z prostoru nad zvedákem proudí do dutiny pod ním jednak kanály 36 ve zvedáku 3, hlavně však širokým kanálem 173 přes magnetický čistič 18 do dutiny 161 a odtud přes valivé ložisko 13 do zvětšující se dutiny pod zvedákem 3. Při pohybu zvedáku 3 směrem dolů se proud nafty popsanými cestami obrací. Ke zmíněnému přečerpávání paliva dochází tedy v největší měře přes magnetický čistič 18, kterým se zachycují vzniklé ocelové otěry, aniž by se dostaly do horní části prstencovitých dutin 26, z nichž si písty 7 nabírají naftu.

Úzký kanál 172 má za účel převádět eventuálně vylučovaný vzduch z nafty z nejvyššího místa prstencovitých dutin 26 do dutiny 161. Odtud je vyloučený vzduch odváděn přes redukční ventil 1531 do palivové nádrže. Tímto způsobem jsou všechny dutiny čerpadla samočinně odvzdušňovány.

Vzhledem ktomu, že je v dutinách čerpadla nafta pod zmíněným tlakem, je třeba náležitě utěsnit výstup vačkového hřídele 4 (obr. 1) na hnací straně čerpadla. To je důležité zejména tehdy, je-li čerpadlo připojeno k motoru pomocí čelní příruby 19, takže netěsností tohoto místa by se dostala nafta do olejové náplně motoru.

Spolehlivého utěsnění vačkového hřídele 4 se u čerpadla podle vynálezu dosahuje použitím dvou hřídelových ucpávek 141 a 142 (obr. 1), přičemž je prostor mezi nimi spojen kanálem 15 a přípojkou 151. Z této přípojky lze pozorovat odkapávání paliva v případě netěsnosti hřídelové ucpávky 141. Přípojku 151 lze však také spojit pomocí nenakresleného potrubí se sací stranou podávacího čerpadla. Tím se za chodu vstřikovacího a podávacího čerpadla vytváří v prostoru mezi hřídelovými ucpávkami trvalý mírný podtlak a sebemenší množství nafty, prolnuté hřídelovou ucpávkou 141 je ihned z tohoto prostoru odsáto.

Vzhledem k tomu, že není třeba zabraňovat prolínání nafty vůlí mezi pístem a válcem do prostoru nad zvedák 3, může být těsnicí část 72 pístu 7 a tím i válce podstatně kratší. To přináší značnou úsporu kvalitního materiálu i značné snížení pracnosti. V ještě větší míře totéž platí pro regulační objímku. K utěsnění vstřikovacího tlaku stačí, jestliže poměr délky těsnicí části 72 pístu 7 k průměru d pístu 7 je v rozmezí 0,3 až 0,7, z čehož podle běžných velikostí čerpadla vychází 4 až 10 mm dlouhá těsnicí část 72 pístu 7, tj. délka - . K dostatečnému vedení pístu 7 ve válci 6 stačí, aby celková délka - (obr. 3) jeho lapovací části činila jeden a půl násobek až dva a půl násobek jeho průměru v této části.

Možnost použití dvou pístových pružin 32 a 33 umožňuje, při daných délkových rozměrech a přípustné hodnotě jejich maximálního napětí, vyvození větší síly na pístový zvedák 3 a tím práci čerpadla při podstatně vyšších otáčkách, nežli při použití jedné pružiny. Na druhé straně, nejde-li o zvyšování otáček čerpadla, lze tutéž sílu na zvedáku docílit při podstatně sníženém napětí obou pružin, což zvyšuje jejich životnost a provozní spolehlivost.

Claims (6)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Vstřikovací čerpadlo s vkládanými jednotkami pro naftové motory, jehož písy jsou zalapovány ve válcích, vyznačující se tím, že poměr délky těsnící části (72) pístu (7) k průměru (d) pístu (7) je v rozmezí 0,3 až 0,7, zatímco poměr celkové délky (L) zalapované části pístu (7) k průměru (d) pístu (7) je v rozmezí 1,5 až 2,5, přičemž pouzdro (2), v němž je uložen válec (6) vedoucí píst (7) popřípadě tvořící přímo vedení pístu (7) je uspořádáno ve vývrtu (11) provedeném ve skříni (1) a má ve své spodní části vytvořenou otevřenou boční dutinu se svislými stěnami (23) do níž je z boku vložena miskovitá regulační objímka (8), opatřená jednak po části obvodu ozubením (81),zabírajícím do ozubení na regulačnítyči (5), jednak ve dně otvorem, s nejméně jednou vodící plochou (75) jimž prochází na povrchu stějně tvarovaná vodící část (73) pístu (7).
2. 2. Vstřikovací čerpadlo podle bodu 1, vyznačující se tím, že na spodním ozubeném konci pístu (7) je zavěšena miska (31), mezi níž a spodním čelem pouzdra (2) jsou uspořádány předepnutá pístová pružina (32) a vnitřní pružina (33), přičemž miska (31) a spodní ozubený konec pístu (7) se opírají o pístový zvedák (3) suvně uložený ve vývrtu (11) a doléhající přes kladku (35) na vačku (41) vačkového hřídele (4).
3. 3. Vstřikovací čerpadlo podle bodu 1, vyznačující se tím, že pouzdro (2) má ve své horní části tvar příruby (21) která je přitažena šrouby (22) ke skříni (1) a přiléhá svou horní vnější válcovou částí, opatřenou těsněním (27) ke stěně vývrtu (11), přičemž svou spodní vnější válcovou stěnou v zmenšeném průměru tvoří s protilehlou stěnou vývrtu (11) prstencovitou dutinu (26), do níž je zaústěn jednak kanál (1521) ve skříni (1) jednak radiální kanál (61) vytvořený v pouzdru (2).
4. 4. Vstřikovací čerpadlo podle bodů 1 až 3, vyznačující se tím, že prstencovité dutiny (26) všech jednotek jsou navzájem propojeny kanálem (171), vytvořeným ve skříni (1), zatímco prostory nad pístovými zvedáky (3) jsou vzájemně propojeny dalším kanálem (173) vytvořeným ve skříni (1) a ústícím přes magnetický čistič (18) do dutiny (161) v níž se nachází regulátor, při čemž nejvyšší místo prstencovité dutiny (26) u jednotky nejblíže položené v regulátoru je propojeno kanálkem (172) s dutinou (161) v níž se nachází regulátor.
5. 5. Vstřikovací čerpadlo podle bodů 1 až 4, vyznačující se tím, že pro přívod paliva do čerpadla je ke skříni (1) u první jednotky na hnací straně čerpadla upravena přípojka (152) spojená kanálem (1521) s prstencovitou dutinou (26) této jednotky, a pro odvod přebytečného paliva je v nejvyšší části skříně (16) regulátoru upravena přípojka (153), opatřená redukčním ventilem (1531).
6. 6. Vstřikovací čerpadlo podle bodu 2, vyznačující se tím, že vačkový hřídel (4) je na svém vývodu na hnací straně opatřen dvěma hřídelovými ucpávkami (141 a 142) doléhající vně ke skříni (1), přičemž prostor mezi těmito ucpávkami (141 a 142) je propojen kanálem (15) s odváděči přípojkou (151).