CZ9904097A3 - Elektromagnetické pístové čerpadlo - Google Patents

Description

Elektromagnetické pístové čerpadlo.

Oblast techniky

Vynález se týká elektromagnetického pístového čerpadla, obzvláště dávkovacího čerpadla kapalného paliva do nezávislého vyhřívacího agregátu motorového vozidla, kde pohyb dávkovacího pístu čerpadla ve výtlačném válci je vyvoláván odpruženou, magneticky vodivou kotvou, uloženou v pulsujícím magnetickém poli elektromagnetické cívky čerpadla.

Dosavadní stav techniky

Z německého zveřejňovacího spisu DE 43 28 621 Al je známo elektromagnetické pístové dávkovači čerpadlo, sestávající z magneticky vodivého vstupního pouzdra, ke kterému je připojen z jedné strany vstupní nátrubek a druhou stranou je vstupní pouzdro vsazeno do přední části magneticky nevodivé kostry cívky, do jejíž zadní části je vsazeno magneticky vodivé výstupní pouzdro, obsahující magneticky nevodivý výtlačný válec, jednosměrný výtlačný ventil a výstupní nátrubek. V axiální dutině výtlačného válce je suvně uložen magneticky nevodivý výtlačný, resp. dávkovači píst tyčového tvaru, na jehož vyčnívajícím konci je upevněna magneticky vodivá kotva. Kotva je dotlačována do své jedné krajní polohy vinutou pružinou, při neexistenci magnetického pole kolem elektromagnetické cívky a při existenci magnetického pole je kotva přitahována silou, vyvozenou magnetickým polem proti síle vinuté pružiny, směrem k výtlačnému pouzdru. Siločáry magnetického pole procházejí z čela resp. pólového nástavce elektromagnetické cívky do vstupního pouzdra, odtud přes první nepracovní mezeru mezi dříkem kotvy a válcovou dutinou vstupního pouzdra do dříku kotvy a přes druhou nepracovní mezeru mezi čelem vstupního pouzdra a nákružkem rozšířené hlavy kotvy do hlavy kotvy, a z kuželovité plochy čela hlavy kotvy přes pracovní mezeru do negativně vytvořeného kuželovitého čela výstupního pouzdra, odkud se přes kotoučovitý pólový nástavec uzavírají do vnějšího pláště elektromagnetické cívky.

Při přerušovaném průchodu elektrického proudu elektromagnetickou cívkou dochází k vytváření pulzujícího magnetického pole, které vyvolává pulzující přitahování kuželovité hlavy kotvy ke kuželovitému čelu výstupního pouzdra a tím přímočarý vratný pohyb dávkovacího pístu ve výtlačném válci. Výtlačná síla, kterou kotva působí na dávkovači píst, je tím větší, čím menší je magnetický odpor v pracovní mezeře a čím větší je magnetický odpor v . · nepracovních mezerách. Přitom magnetické odpory v pracovních a nepracovních mezerách vzrůstají se vzrůstající vzájemnou vzdáleností součástí, tvořících mezeru a klesají se vzrůstajícími plochami součástí, tvořících mezeru.

Nevýhodou popsané konstrukce elektromagnetického pístového dávkovacího čerpadla je relativně velký magnetický odpor mezi čelem hlavy kotvy a čelem výstupního pouzdra v pracovní mezeře, a relativně malý magnetický odpor mezi čelem vstupního pouzdra a zadním čelem hlavy kotvy v 2. nepracovní mezeře, které mají za následek pokles hodnoty výtlačné síly dávkovacího pístu čerpadla.

Další nezanedbatelnou nevýhodou tohoto čerpadla je velká hmotnost resp. objem hlavy kotvy, která způsobuje jednak její větší váhu a jednak zmenšuje volný prostor resp. objem kapaliny mezi sacím ventilem a bočním vstupem do výtlačného válce. Větší váha kotvy má za následek nerovnoměrnou dodávku paliva při vyklonění dávkovacího čerpadla z obvyklé polohy, při které složka gravitační síly kotvy působí ve směru nebo proti směru výtlačné síly dávkovacího pístu. Toto se stává při jízdě vozidla s nezávislým topným agregátem s kopce nebo do kopce.

Malý volný prostor resp. malý objem kapaliny mezi sacím ventilem a bočním vstupem do výtlačného válce má zase za následek velkou pulsaci tlaku čerpané kapaliny v tomto prostoru, která způsobuje vylučování plynů z čerpané kapaliny a tím vytváření plynových bublinek. V popsaném případě dávkovacího čerpadla je zmíněný malý volný prostor resp. malý objem zvětšen dutinou v dávkovacím pístu, což je technologicky dosti náročné.

Předmět vynálezu

Výše uvedené nevýhody v podstatě odstraňuje elektromagnetické pístové dávkovači čerpadlo, obzvláště pro dodávku kapalného paliva nezávislému topnému agregátu motorového vozidla, podle předvýznaku 1. patentového nároku, jehož podstata spočívá vtom, že čelní plocha hlavy kotvy a vnější obvodová plocha hlavy kotvy se trychtýřovitě rozevírají směrem k výstupnímu pouzdru.

Tato konstrukce umožní zvětšení vzdálenosti mezi čelem vstupního pouzdra a zadní části hlavy kotvy a tím žádoucí zvětšení magnetického odporu v této druhé nepracovní mezeře.

To má za následek větší výtlačnou sílu dávkovacího pístu při stejných rozměrech čerpadla, stejném vinutí a stejném příkonu čerpadla.

Trychtýřovité rozšíření hlavy kotvy má dále za následek zvětšení volného prostoru resp. objemu kapaliny mezi sacím ventilem a bočním vstupem do výtlačného válce, následkem čehož se sníží diference tlaků čerpané kapaliny, vznikající v tomto prostoru mezi sacím a výtlačným zdvihem, čímž se sníží tvorba plynových bublinek ve vytlačované kapalině.

Dalším následkem trychtýřovitě rozšířené hlavy kotvy je snížení hmotnosti kotvy, z čehož vyplývá rovnoměrnější dodávka kapalného paliva při různých sklonech čerpadla, následkem zmenšení vlivu přičítané nebo odečítané složky gravitační síly kotvy k výsledné přitažlivé síle magnetického pole.

Z technologického hlediska je výhodné, jsou-li jak čelní plocha hlavy kotvy, tak i vnější obvodová plocha hlavy kotvy vytvořeny kuželovité.

Je výhodné, je-li vrcholový úhel a kuželovité čelní plochy hlavy kotvy větší než vrcholový úhel β kuželovité vnější obvodové plochy hlavy kotvy. Takováto konstrukce umožní realizaci velké druhé nepracovní mezery mezi zadní částí hlavy kotvy a čelem vstupního pouzdra a tím zmenšení axiální složky magnetické síly, působící proti přitažlivé síle magnetického pole v pracovní mezeře při výtlačném zdvihu kotvy.

Dále je výhodné, je-li axiální dutina výstupního pouzdra (4) alespoň v části, přivrácené kotvě, vytvořena jako kuželová plocha, zužující se směrem ke kotvě a vnější plášť v ní uloženého výtlačného válce je alespoň v části, přivrácené kotvě, vytvořen jako kuželová plocha, zužující se směrem ke kotvě.

Tato konstrukce umožní maximálně možné zvětšení čelní kuželové plochy výstupního pouzdra a tím snížení magnetického odporu a zvýšení přitažlivé síly magnetického pole mezi ní a čelem hlavy kotvy.

Přehled obrázků na výkresech

Na přiložených výkresech je znázorněn příklad provedení vynálezu, kde obr. 1 představuje podélný řez elektromagnetickým dávkovacím čerpadlem a obr. 2 znázorňuje silové působení magnetického pole v oblasti A z obr. 1 ve zvětšeném měřítku.

·· ·9 • > · · • · · ·

Příklad provedení vynálezu

Jak vyplývá z přiloženého obr. 1, sestává elektromagnetické pístové dávkovači čerpadlo z magneticky vodivého vstupního pouzdra i, ke kterému je připojen z jedné strany vstupní nátrubek 2 pro připojení neznázoměné přívodní hadičky kapalného paliva, a druhou stranou je vstupní pouzdro i vlisováno do přední části magneticky nevodivé kostry 3 elektromagnetické cívky 31 . Do zadní části kostry 3_ cívky 31 je vlisováno magneticky vodivé výstupní pouzdro 4 , do jehož válcového osazení 41 na výstupní straně je vlisováno magneticky vodivé pouzdro 42, do jehož vnitřního sroubení je zašroubováno těleso 51 jednosměrného výtlačného kuličkového ventilu. Těleso 51 výtlačného ventilu je opatřeno na straně odvrácené sedlu kuličkového ventilu nátrubkem 52 , jehož čelo slouží jako nastavitelný horní doraz dávkovacího pístu 6 . Do tělesa 51 výtlačného ventilu je zašroubován výstupní nátrubek 5 pro připojení neznázoměné výstupní hadičky pro palivo. Magneticky nevodivý dávkovači píst 6 je suvně uložen v magneticky nevodivém výtlačném válci 7 , který je opatřen bočním vstupem 71 čerpané kapaliny, který je ovládán horní hranou dávkovacího pístu 6 . Výtlačný válec 7 je svojí zadní válcovitě vytvořenou částí vnějšího pláště nalisován do vnitřní dutiny pouzdra 42 , přičemž zbývající, přední část vnějšího pláště, která je vytvořena ve tvaru komolého kužele, zužujícího se směrem ke kotvě 8 , tvoří společně s vnitřní kuželovitou plochou 43 výstupního pouzdra 4 mezikruhový přívodní kanál 72 čerpané kapaliny k bočnímu vstupu 71 výtlačného válce 7 .

Na předním konci dávkovacího pístu 6 je uložena magneticky vodivá kotva 8 , sestávající z válcovitého dříku 81 , který přechází do trychtýřovitě se rozevírající hlavy 82 . Dřík 81 kotvy_8 je uložen s boční radiální vůlí ve vnitřní dutině vstupního pouzdra 1 a jeho čelo je dotlačováno vinutou pružinou 61 do sedla sacího ventilu 21 , uloženého v osazení vnitřní dutiny vstupního pouzdra 1 .Trychtýřovitá hlava 82 kotvy 8 je ohraničena vnější kuželovou obvodovou plochou 821 , která přechází do vnější válcovité plochy dříku 81 , a čelní kuželovitou plochou 822 , která přechází do osazení, o které je opřena přední stranou vinutí pružina 61 a dále do vnitřní dutiny kotvy 8 , ve které je uložen přední konec dávkovacího pístu 6 .

Vnější kuželovitá obvodová plocha 821 hlavy 82 , čelo U vstupního pouzdra 1 vymezují druhou nepracovní mezeru, která je propojena radiální mezerou mezi vnějším obvodem hlavy 82 kotvy 8 a dutinou kostry 3 s pracovní mezerou. Přitom pracovní mezera • · · · A · A A A AA A

AAA A A A A A A • · A A · A A AA· Α·Α • A A A A A A

AAA ·· AAA ··· ·· A· je vymezena čelní kuželovou plochou 822 hlavy 82 , kuželovitým čelem 44 výstupního pouzdra 4,

Jak vstupní pouzdro i , tak i výstupní pouzdro 4 jsou opatřeny magneticky vodivými pólovými nástavci 12 , 45 v podobě kotoučovitých přírub, k jejichž vnějším obvodům je připevněn magneticky vodivý plášť 32 elektromagnetu.

Popsané elektromagnetické pístové dávkovači čerpadlo funguje následovně :

Neprochází-li vinutím elektromagnetické cívky 31 elektrický proud, nevytváří se kolem cívky 31 magnetické pole a kotva 8 i s dávkovacím pístem 6 je tlačena vinutou pružinou 61 do své pravé krajní polohy. V této poloze dosedá čelo kotvy 8 na sedlo sacího ventilu 21 a uzavírá přívod kapaliny a horní hrana dávkovacího pístu 6 nepřekrývá boční vstup 71 do výtlačného válce 7, takže kapalina, nacházející se v pracovní mezeře a nepracovních mezerách, se nasaje mezikruhovým kanálem 72 a bočním vstupem 21 nad dávkovači píst 6 . Jednosměrný výtlačný ventil ve výstupním pouzdru 4 je uzavřen.

Projde-li vinutím elektromagnetické cívky 31 proudový impuls, vytvoří se okolo cívky 31 magnetické pole, jehož siločáry se uzavřou přes následující magneticky vodivé součásti čerpadla : pólový nástavec 12 , vstupní pouzdro 1, dřík 81 a hlava 82 kotvy 8, výstupní pouzdro 4 , pólový nástavec 45 a plášť 32 elektromagnetické cívky 31 . Protože ne všechny výše zmíněné magneticky vodivé součásti čerpadla jsou ve vzájemném kontaktu, uzavírá se magnetický tok přes mezery, ve kterých se vyvozují přitažlivé magnetické síly. Přitom výslednice těchto sil vznikajících průchodem první nepracovní mezerou mezi dříkem 81 a vstupním pouzdrem 1 je v podstatě nulová. Výslednice magnetických sil Fi v druhé nepracovní mezeře mezi čelem 11 vstupního pouzdra a vnější kuželovou obvodovou plochou 821 hlavy 82 je skloněna k ose dávkovacího pístu 6 , takže její axiální složka Fa je minimalizována (viz obr. 2). Axiální složka F^ výslednice F? magnetických sil v pracovní mezeře mezi kuželovitým čelem 44 výstupního pouzdra 4 a čelní kuželovou plochou 822 hlavy 82 kotvy 8 je následkem zvětšení zmíněných, sobě přivrácených kuželových ploch, větší, než by byla v případě, kdyby tloušťka stěny výtlačného válce 7 nebyla následkem jejího kuželovitého pláště zmenšena a tím by nebylo umožněno prodloužení kuželovitého čela 44 výstupního pouzdra 4 .

Výsledná přitažlivá síla.Fp, která vyvolává dávkovači zdvih kotvy_8 proti síle vinuté pružiny, F_p = F^ - Fi_a je vyšší, než u rozměrově a příkonově srovnatelných čerpadel, kde hlava 82 kptvy 8 není trychtýřovitě rozevřena.

Průmyslová využitelnost

Elektromagnetické pístové čerpadlo podle předloženého vynálezu je využitelné obzvláště jako dávkovači čerpadlo kapalného paliva, jako např. nafty, benzinu a topného oleje do nezávislých vyhřívacích agregátů motorových vozidel a všude tam, kde je vyžadována přesná dodávka kapalin respektive její malý rozptyl i při různých sklonech čerpadla.

Claims (4)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Elektromagnetické pístové čerpadlo, obzvláště dávkovači čerpadlo kapalného paliva do nezávislého vyhřívacího agregátu motorového vozidla, sestávající z elektromagnetické cívky, do jejíž kostry jsou souose vsazena vstupní pouzdro a výstupní pouzdro, tvořící s případnými pólovými nástavci protilehlé magnetické póly, přičemž v axiální dutině vstupního pouzdra je suvně uložen dřík axiálně pohyblivé kotvy, jejíž hlava je většího průměru než dřík a při pulzujícím magnetickém poli, vytvářeném elektromagnetickou cívkou se přímočaře vratně pohybuje mezi k sobě přivrácenými čely vstupního a výstupního pouzdra, přičemž čelní plocha hlavy kotvy je vytvořena v podstatě jako kuželovitá plocha, která je v podstatě negativní k přivrácenému čelu výstupního pouzdra, v jehož axiální dutině je uložen výtlačný válec čerpadla, ve kterém je suvně uložen dávkovači píst, ovládaný zmíněnou kotvou, přičemž výtlačný válec je opatřen bočním vstupním otvorem pro čerpanou kapalinu, který je propojen s prostorem mezi čely vstupního a výstupního pouzdra, vyznačené tím , že čelní plocha (822) hlavy (82) kotvy (8) a vnější obvodová plocha (821) hlavy (82) kotvy (8) se trychtýřovitě rozevírají směrem k výstupnímu pouzdru (4).
2. 2. Elektromagnetické pístové čerpadlo podle nároku 1, vyznačené tím , že čelní plocha (822) hlavy (82) kotvy (8) a vnější obvodová plocha (821) hlavy (82) jsou kuželovité.
3. 3. Elektromagnetické pístové čerpadlo podle nároku 1, vyznačené tím , že vrcholový úhel (a) kuželovité čelní plochy (822) hlavy (82) je větší, než vrcholový úhel (β) kuželovité vytvořené vnější obvodové plochy (821) hlavy (82).
4. 4. Elektromagnetické čerpadlo podle nároku 1, vyznačené tím, že axiální dutina výstupního pouzdra (4) je alespoň v části, přivrácené kotvě (8), vytvořena jako kuželová plocha (43), zužující se směrem ke kotvě (8) a vnější plášť výtlačného válce (7) je alespoň v části, přivrácené kotvě (8), vytvořen jako kuželová plocha, zužující se směrem ke kotvě (8).