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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Kraftstoffsysteme für einen langsam laufenden Schiffsmotor und insbesondere auf eine kombinierte mehrzylindrige Hochdruckölpumpe für einen langsam laufenden Schiffsmotor.
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HINTERGRUND
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Ein elektrisch gesteuertes Common-Rail-Kraftstoffsystem kann eine genaue Steuerung des Öleinspritzzeitpunkts und der Umlauföl-Einspritzmenge erreichen und ist eines der wirksamen Mittel, um für einen Hochleistungs-Schiffsdieselmotor einen niedrigen Ölverbrauch und geringe Schadstoffemissionen zu erreichen. Das herkömmliche System aus einer einzelnen mechanischen Hochdruckölpumpe + Common-Rail-Leitung + ICU + mechanischem Ölinjektor eines Ölsystems eines langsam laufenden Motors ermöglicht eine flexible Steuerung des Einspritzzeitpunkts und der Umlauföl-Einspritzmenge des langsam laufenden Motors. Es gibt jedoch gewisse Einschränkungen im Hinblick auf eine flexible Steuerung der Umlauföl-Zuführmenge und der Ölzuführfrequenz der Hochdruckölpumpe, was für die Regelung von Common-Rail-Druckschwankungen nicht vorteilhaft ist. Das vorhandene Proportionalventil der kombinierten Ölpumpe ist jedoch im Allgemeinen ungekühlt ausgelegt, was die Anforderungen der Betriebsumgebung von Hochtemperatur-Schweröl mit hoher Viskosität (750 cSt = 7,5 cm2/s) nicht erfüllen kann. Eine Kolbenhülse wird mit einem Bolzen verbunden, so dass die Dichtfläche der Kolbenhülse speziell geformt ist, was für die zuverlässige Abdichtung bei Hochtemperatur-Hochdruck-Schweröl nicht vorteilhaft ist und die Bearbeitung stark erschwert.
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WESEN DER ERFINDUNG
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Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine kombinierte mehrzylindrige Hochdruckölpumpe für einen langsam laufenden Schiffsmotor bereitzustellen, um die im Stand der Technik vorhandenen Probleme zu lösen. Durch elektronische Steuerung, Schichtanordnung der Ölleitungen und Dichtstrukturoptimierung sollen die Flexibilität der Ölzufuhrregelung einer Hochdruckölpumpe und deren Zuverlässigkeit bei Schweröl verbessert werden. Gleichzeitig soll der Einsatzbereich des Schweröls des langsam laufenden Motors erweitert und sollen die Bedingungen für die Einsatzumgebung von Schweröl mit einer Viskosität von 750 Cst (= 7,5 cm2/s) erfüllt werden.
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Um das oben genannte Ziel zu erreichen, bietet die vorliegende Erfindung die folgende Lösung:
- Die vorliegende Erfindung stellt eine kombinierte mehrzylindrige Hochdruckölpumpe für einen langsam laufenden Schiffsmotor bereit, die eine Pumpenkörperanordnung, einen Pumpendeckel und eine Nockenwelle umfasst.
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Dabei umfasst die Pumpenkörperanordnung einen Pumpenkörper und Lagerbuchsen. Der Pumpenkörper ist mit einem ersten horizontalen Mittelloch und einer Vielzahl von ersten vertikalen Mittellöchern versehen. Das erste horizontale Mittelloch steht mit den ersten vertikalen Mittellöchern in Verbindung.
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Der Pumpendeckel ist auf der Oberseite des Pumpenkörpers montiert. Der Pumpenkörper ist mit einem zweiten horizontalen Mittelloch und einer Vielzahl von zweiten vertikalen Mittellöchern versehen. Jedes der zweiten vertikalen Mittellöcher ist mit dem zweiten horizontalen Mittelloch verbunden. Ein erstes vertikales Mittelloch ist entsprechend mit einem der zweiten vertikalen Mittellöcher verbunden. Ein elektrisch gesteuertes Proportionalventil und ein Schwerölauslassanschluss sind am Pumpendeckel montiert. Eine Kolben- und Zylinderanordnung, eine Kolbenfeder, ein unterer Federsitz und eine Führungskolbenanordnung sind nacheinander von oben nach unten in jedem vertikalen Mittelloch montiert, das durch das entsprechende erste vertikale Mittelloch und das entsprechende zweite vertikale Mittelloch gebildet wird. Die Kolben- und Zylinderanordnung befindet sich in Gewindeverbindung mit dem Inneren des zweiten vertikalen Mittellochs. Eine Öleinlass- und -auslassventilanordnung ist in der Kolben- und Zylinderanordnung montiert. Das von dem elektrisch gesteuerten Proportionalventil abgegebene Niederdruck-Schweröl fließt nach der Abgabe durch die Öleinlass- und -auslassventilanordnung in ein Kolben-Hohlvolumen der Kolben- und Zylinderanordnung. Das Hochdruck-Schweröl, das im Kolben-Hohlvolumen mit Druck beaufschlagt wird, fließt nacheinander durch die Öleinlass- und -auslassventilanordnung, das zweite horizontale Mittelloch und den Schwerölauslassanschluss nach außen. Der untere Federsitz ist in der Führungskolbenanordnung montiert. Die Kolbenfeder ist zwischen der Kolben- und Zylinderanordnung und dem unteren Federsitz montiert.
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Die Nockenwelle ist im ersten horizontalen Mittelloch des Pumpenkörpers montiert, sowie radial durch die Lagerbuchsen und axial durch Axiallager und Enddeckel, die an den beiden Enden des Pumpenkörpers montiert sind, fixiert. Die Nockenwelle ist mit einer Vielzahl von Nocken versehen, die jeweils den Führungskolbenanordnungen entsprechen, die in verschiedenen ersten vertikalen Mittellöchern angeordnet sind.
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Im elektrisch gesteuerten Proportionalventil ist eine Kühlumlaufölleitung angeordnet. Die Kühlumlaufölleitung ist mit einer im Pumpendeckel angeordneten zweiten Kühlölleitung verbunden. Im Pumpendeckel ist eine Mischölleitung angeordnet, die mit einem am Pumpendeckel angeordneten Mischölauslassanschluss in Verbindung steht. Die Mischölleitung ist zwischen der zweiten Kühlölleitung und dem Kolben-Hohlvolumen der Kolben- und Zylinderanordnung angeordnet.
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Vorzugsweise umfasst die Kolben- und Zylinderanordnung eine Kolbenhülse und einen Kolben. Im oberen Teil der Kolbenhülse ist ein erstes Montageloch ausgebildet. Im unteren Teil der Kolbenhülse ist ein zweites Montageloch ausgebildet. Die Öleinlass- und -auslassventilanordnung ist im ersten Montageloch montiert. Der Kolben sitzt gleitend im zweiten Montageloch. Das Kolben-Hohlvolumen ist zwischen dem ersten und dem zweiten Montageloch ausgebildet. Eine erste Mischölnut und eine erste Kühlölnut, die um den Kolben herum ausgebildet sind, sind in der Innenwand der Kolbenhülse ausgebildet. Eine zweite Mischölnut und eine zweite Kühlölnut sind in Außenumfangsrichtung der Kolbenhülse ausgebildet. Die erste Mischölnut ist über einen Ölkanal mit der zweiten Mischölnut verbunden. Die zweite Mischölnut ist mit der Mischölleitung auf dem Pumpendeckel verbunden. Die erste Kühlölnut ist über den Ölkanal mit der zweiten Kühlölnut verbunden. Die zweite Kühlölnut ist mit der zweiten Kühlölleitung auf dem Pumpendeckel verbunden. In der Kolbenhülse ist ferner ein Öleinlasskanal ausgebildet. Der Öleinlasskanal ist mit der Außenfläche der Kolbenhülse und dem ersten Montageloch verbunden.
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Vorzugsweise ist ein ringförmiger Spannungsübergangshohlraum in der Lochwand des ersten Montagelochs in der Kolbenhülse ausgebildet. Der ringförmige Spannungsübergangshohlraum ist ein Ringhohlraum, dessen Öffnung von oben nach unten allmählich kleiner wird. Der ringförmige Spannungsübergangshohlraum ist an der Position gegenüber den ersten drei Schraubgewinden im oberen Endteil der Kolbenhülse angeordnet.
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Vorzugsweise umfasst die Führungskolbenanordnung einen Führungskolben und eine Rollenanordnung. In der oberen Endfläche des Führungskolbens ist ein erster Montagehohlraum ausgebildet, der zur Befestigung des unteren Federsitzes dient. In der Unterseite des Führungskolbens ist ein zweiter Montagehohlraum zur Montage der Rollenanordnung ausgebildet. Die Rollenanordnung umfasst eine Rolle, eine Rollenbuchse, die mit Presspassung in der Rolle sitzt, einen Rollenstift, der mit Spiel in der Rollenbuchse sitzt, und die Axiallager, die mit Presspassung an den beiden axialen Enden der Rolle sitzen. Im Außenumfang des Führungskolbens ist eine Schmierölnut ausgebildet. Im Rollenstift sind schräg angeordnete erste Schmierölkanäle ausgebildet. In der Rollenbuchse sind umlaufend angeordnete zweite Schmierölkanäle ausgebildet. Ein Ende jedes ersten Schmierölkanals ist mit dem entsprechenden zweiten Schmierölkanal verbunden. Das andere Ende jedes ersten Schmierölkanals ist an der Position gegenüber dem entsprechenden Führungskolben angeordnet. Die ersten Schmierölkanäle sind mit der Schmierölnut verbunden. An den beiden Enden jedes Rollenstiftes ist jeweils ein Haltering hülsenförmig angeordnet. Die Halteringe passen zu jedem Führungskolben.
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Vorzugsweise hat der erste Montagehohlraum eine Form mit einer konvexen Mitte und einer konkaven Außenseite. Im konvexen Teil des Führungskolbens, im ersten Montagehohlraum, ist eine Manschettenmontagenut ausgebildet. Eine Manschette wird in der Manschettenmontagenut montiert. Der untere Federsitz ist durch die Manschette fest mit dem Führungskolben verbunden. Der untere zylindrische Kopf des Kolbens ist zwischen dem unteren Federsitz und dem Führungskolben angeordnet und durch diese begrenzt. Die untere Endfläche des unteren zylindrischen Kopfes des Kolbens passt zur oberen Endfläche des Führungskolbens.
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Vorzugsweise umfasst die Öleinlass- und -auslassventilanordnung eine Öleinlassventilanordnung und eine Ölauslassventilanordnung. Die Öleinlassventilanordnung umfasst einen Öleinlassventilsitz, ein Öleinlassventil und eine Öleinlassventilfeder. Das Öleinlassventil ist in einem im Öleinlassventilsitz ausgebildeten Öleinlassventilhohlraum montiert. Der Öleinlassventilhohlraum ist jeweils mit dem Öleinlasskanal und dem Kolben-Hohlvolumen verbunden. Die Öleinlassventilfeder wird zum Drücken des Öleinlassventils verwendet, um eine Kegeldichtung mit dem Öleinlassventilhohlraum zu bilden. Die Ölauslassventilanordnung umfasst einen Ölauslassventilsitz, ein Ölauslassventil, eine Ölauslassventilfeder und einen Ölauslassventilfedersitz. Der Ölauslassventilsitz ist auf der Oberseite des Öleinlassventilsitzes angeordnet. Im Ölauslassventilsitz ist ein Hochdruck-Ölauslasshohlraum ausgebildet, der mit dem Kolben-Hohlvolumen in Verbindung steht. Das Ölauslassventil ist in dem im Ölauslassventilsitz ausgebildeten Ölauslassventilhohlraum montiert. Der Ölauslassventilhohlraum ist mit dem Hochdruck-Ölauslasshohlraum verbunden. Die Ölauslassventilfeder dient zum Drücken des Ölauslassventils, um eine Kegeldichtung mit dem Ölauslassventilhohlraum zu bilden. Der Ölauslassventilfedersitz ist auf der Oberseite des Ölauslassventilsitzes montiert. Die Ölauslassventilfeder ist zwischen dem Ölauslassventilfedersitz und der Hohlwand des Ölauslassventilhohlraums angeordnet und durch diese begrenzt. Ein Durchgangsloch, das mit dem Ölauslassventilhohlraum in Verbindung steht, und das zweite horizontale Mittelloch sind im Ölauslassventilfedersitz ausgebildet.
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Vorzugsweise umfasst das elektrisch gesteuerte Proportionalventil einen Ventilkörper, eine Proportionalventilkupplung, eine Feder, eine Stößelstange, eine Isolierhülse und einen Elektromagneten. Die Proportionalventilkupplung ist im Ventilkörper angeordnet. Die Feder ist ebenfalls im Ventilkörper, auf einer Seite der Proportionalventilkupplung, angeordnet. Die Stößelstange und die Isolierhülse sind im Ventilkörper angeordnet. Die Isolierhülse ist hülsenförmig auf der Stößelstange angeordnet. Die Stößelstange und die Isolierhülse sind auf der anderen Seite der Proportionalventilkupplung angeordnet. Der Elektromagnet ist außen am Ventilkörper angeordnet und mit der Stößelstange verbunden. Im Ventilkörper sind ein Kühlöleinlasskanal, ein Kühlhohlraum und ein Kühlölrücklaufkanal ausgebildet, die sequenziell miteinander verbunden sind. Der Kühlhohlraum ist um einen Teil der Stößelstange herum ausgebildet und passt zum Elektromagneten. Im Ventilkörper sind ferner ein Altölhohlraum und ein Altölkanal ausgebildet, die miteinander in Verbindung stehen. Der Altölhohlraum ist um einen Teil der Isolierhülse herum angeordnet. Ferner sind im Ventilkörper ein Schweröleinlasskanal, ein Schwerölhohlraum und ein Schwerölauslasskanal ausgebildet, die sequenziell miteinander verbunden sind. Der Schwerölhohlraum ist um die Stößelstange herum angeordnet. Die Fläche des Öleinlassquerschnitts des Schweröleinlasskanals ist größer als die des Ölauslassquerschnitts des Schwerölauslasskanals.
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Im Vergleich zum Stand der Technik erzielt die kombinierte mehrzylindrige Hochdruckölpumpe für einen langsam laufenden Schiffsmotor die folgenden technischen Effekte:
- (1). Bei der kombinierten mehrzylindrigen Hochdruckölpumpe für einen langsam laufenden Schiffsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung werden durch elektronische Steuerung, Schichtanordnung der Ölleitungen und Dichtstrukturoptimierung die Flexibilität der Ölzufuhrregelung einer Hochdruckölpumpe und deren Zuverlässigkeit bei Schweröl verbessert. Gleichzeitig wird der Einsatzbereich des Schweröls des langsam laufenden Motors erweitert und werden die Bedingungen für die Einsatzumgebung von Schweröl mit einer Viskosität von 750 Cst (= 7,5 cm2/s) erfüllt. Insbesondere ist zusätzlich das elektrisch gesteuerte Proportionalventil vorgesehen, in dem die Isolierhülse zum Isolieren des Schweröls angeordnet ist, um zu verhindern, dass Schweröl mit hoher Temperatur in direkten Kontakt mit dem Elektromagneten des elektrisch gesteuerten Proportionalventils kommt, und die durch die hohe Temperatur verursachte Beschädigung und Korrosion des Elektromagneten zu vermeiden. Das elektrisch gesteuerte Proportionalventil weist eine Zwangskühlungsstruktur auf. Das Kühlöl wird über eine Schmieröleinlassleitung in der kombinierten Schwerölpumpe zugeführt. Zudem fließt Kühlungsrücklauföl durch die Schmierölrücklaufleitung in der kombinierten Schwerölpumpe in einen Schmieröltank zurück. Ein Niedrigtemperatur-Schmieröl- und Hochtemperatur-Niederdruck- Schweröl-Leckage-Mischölkanal ist außerhalb der Isolierhülse ausgebildet, so dass eine Verunreinigung der Kühlung verhindert wird und zudem das gemischte Altöl durch die Mischöl-Rücklaufleitung in der kombinierten Schwerölpumpe in einen Altöltank zurückfließt.
- (2). Bei der kombinierten mehrzylindrigen Hochdruckölpumpe für einen langsam laufenden Schiffsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Führungskolbenanordnung symmetrische Mehrpunkt-Schmierstrukturen auf. Dabei wird das Schmieröl dem Rollenstift, einer Rollenbuchse, der Rolle und den Axiallagern durch den Führungskolben und die Ölkanäle in beiden Seiten des Rollenstifts zugeführt, um eine vollständige Schmierung dieser beweglichen Teile zu gewährleisten.
- (3). Bei der kombinierten mehrzylindrigen Hochdruckölpumpe für einen langsam laufenden Schiffsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Öleinlass- und -auslassventilanordnung in der Kolbenhülse montiert. An der Öleinlass- und -auslassventilanordnung ist ein Federsitz angeordnet. Die Kolbenhülse ist über große Außengewinde mit dem Pumpendeckel verbunden, um gegen die Öleinlass- und -auslassventilanordnung zu drücken und diese abzudichten. Die Öleinlass- und -auslassventilanordnung ist oben und unten angeordnet, wobei ihre Dichtfläche eine symmetrische ringförmige Abdichtung bewirkt, was die Dichtzuverlässigkeit verbessert. Die Öleinlass- und -auslassventilanordnung weist eine universelle Gestaltung auf. Das Öleinlassventil entspricht dem Luftauslassventil, und die Öleinlassventilfeder entspricht der Ölauslassventilfeder, was die Kosten reduziert und gleichzeitig eine Niederdruck-Umlauffunktion für das Schweröl erfüllt.
- (4). Bei der kombinierten mehrzylindrigen Hochdruckölpumpe für einen langsam laufenden Schiffsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Ölleitung in der Ölpumpe in vier Schichten unterteilt, wobei die untere Schicht die Kühlschmierölleitung ist; das Schmieröl tritt von der Mitte des Pumpenkörpers ein, wird auf die beiden Seiten verteilt, um die Führungskolbenanordnung zu schmieren und zu kühlen, nach unten verteilt, um die Lagerbuchsen und die Axiallager zu schmieren und zu kühlen, nach oben verteilt, um die Kolben- und Zylinderanordnung zu schmieren und zu kühlen, dann nach oben verteilt, um das elektrisch gesteuerte Proportionalventil zu kühlen, fließt vom Ölkanal im Inneren des Pumpendeckels in die Kühlölleitung des Pumpenkörpers zurück und fließt schließlich durch ein Ölloch in einem vorderen Enddeckel der Hochdruckölpumpe zurück zum Schmieröltank. Die mittlere Schicht ist eine Mischölleitung für das Öl mit leicht erhöhter Temperatur; ausgelaufenes Schmierkühlöl im unteren Teil des Kolbens und ausgelaufenes Hochtemperatur-Schweröl im oberen Teil des Kolbens fließen nach dem Mischen durch einen Mischölauslassanschluss am hinteren Ende des Pumpendeckels zurück in den Altöltank. Die obere Schicht ist eine Hochtemperatur-Schweröl-Niederdruck-Ölleitung; das Hochtemperatur-Niederdruck-Schweröl aus dem elektrisch gesteuerten Proportionalventil tritt durch den Pumpendeckel, die Kolbenhülse und das Öleinlassventil in das Kolben-Hohlvolumen ein. Die oberste Schicht ist eine Hochtemperatur-Schweröl-Hochdruckölleitung; Niederdruck-Hochtemperatur-Schweröl tritt durch das Ölauslassventil in eine Hochtemperatur-Schweröl-Hochdruckölleitung am oberen Ende des Pumpendeckels ein, nachdem es durch den Kolben unter Druck gesetzt wurde. Durch den geschichteten Aufbau der Ölleitungen werden das Niedrigtemperatur-Kühlschmieröl, das gemischte Altöl und das Hochtemperatur-Schweröl voneinander isoliert, was die Kühlleistung des Schmieröls effektiv erhöhen, die Betriebssicherheit der beweglichen Teile, wie z.B. der Kolben- und Zylinderanordnung und der Führungskolbenanordnung, verbessern und die Einsatzbedingungen des Hochtemperatur-Schweröls erfüllen kann.
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Figurenliste
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Um die technischen Lösungen in den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung oder des Standes der Technik noch klarer zu beschreiben, wird im Folgenden kurz auf die zur Beschreibung der Ausführungsformen erforderlichen Begleitzeichnungen eingegangen. Wie ersichtlich ist, zeigen die beigefügten Zeichnungen gemäß der folgenden Beschreibung nur einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, und der Durchschnittsfachmann kann ohne erfinderische Tätigkeit noch weitere Zeichnungen aus diesen beigefügten Zeichnungen ableiten.
- 1 ist ein schematisches Strukturdiagramm einer kombinierten mehrzylindrigen Hochdruckölpumpe für einen langsam laufenden Schiffsmotor;
- 2 ist ein schematisches Strukturdiagramm einer Kolben- und Zylinderanordnung der kombinierten mehrzylindrigen Hochdruckölpumpe für einen langsam laufenden Schiffsmotor;
- 3 ist ein schematisches Strukturdiagramm eines Führungskolbens der kombinierten mehrzylindrigen Hochdruckölpumpe für einen langsam laufenden Schiffsmotor;
- 4 ist ein schematisches Strukturdiagramm eines Rollenstifts der kombinierten mehrzylindrigen Hochdruckölpumpe für einen langsam laufenden Schiffsmotor;
- 5 ist ein schematisches Strukturdiagramm einer Öleinlass- und -auslassventilanordnung der kombinierten mehrzylindrigen Hochdruckölpumpe für einen langsam laufenden Schiffsmotor;
- 6 ist ein schematisches Strukturdiagramm der Passung eines Pumpendeckels, der Öleinlass- und -auslassventilanordnung und der Kolben- und Zylinderanordnung der kombinierten mehrzylindrigen Hochdruckölpumpe für einen langsam laufenden Schiffsmotor;
- 7 ist ein schematisches Strukturdiagramm des elektrisch gesteuerten Proportionalventils der kombinierten mehrzylindrigen Hochdruckölpumpe für einen langsam laufenden Schiffsmotor;
- 8 ist ein schematisches Strukturdiagramm der Ölleitungsanordnung in der Struktur der kombinierten mehrzylindrigen Hochdruckölpumpe für einen langsam laufenden Schiffsmotor.
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In den Zeichnungen bedeuten:
- 1
- Pumpenkörperanordnung;
- 101
- Pumpenkörper;
- 102
- Lagerbuchse;
- 103
- erste Kühlölleitung;
- 2
- Pumpendeckel;
- 201 -
- zweites horizontales Mittelloch;
- 202
- Hochdruckölkanal;
- 203
- zweite Kühlölleitung;
- 301
- Ventilkörper;
- 302
- Proportionalventilkupplung;
- 303
- Feder;
- 304
- Stößelstange;
- 305
- Isolierhülse;
- 306
- Elektromagnet;
- 307
- Kühlöleinlasskanal;
- 308
- Kühlhohlraum;
- 309
- Kühlölrücklaufkanal;
- 310
- Altölkanal;
- 311
- Altölhohlraum;
- 312
- Schweröl-Einlasskanal;
- 313
- Schweröl-Hohlraum;
- 314
- Schweröl-Auslasskanal;
- 4
- Kolben- und Zylinderanordnung;
- 401
- Kolben-Hohlvolumen;
- 402
- Kolbenhülse;
- 403
- erstes Montageloch;
- 404
- Kolben;
- 405
- erste Mischölnut;
- 406
- erste Kühlölnut;
- 407
- zweite Mischölnut;
- 408
- zweite Kühlölnut;
- 409 -
- Öleinlasskanal;
- 410
- Spannungsübergangsringnut;
- 5
- Schwerölauslassanschluss;
- 6
- Kolbenfeder;
- 7
- unterer Federsitz;
- 8 -
- Führungskolbenanordnung;
- 801
- Axiallager;
- 802
- erster Montagehohlraum;
- 803
- Rolle;
- 804
- Rollenbuchse;
- 805
- Rollenstift;
- 806
- Axiallager;
- 807
- Schmierölnut;
- 808
- erste Schmierölleitung;
- 809
- zweite Schmierölleitung;
- 810
- Haltering;
- 811
- Manschettenmontagenut,
- 812
- schräge Ringnut;
- 9
- Öleinlass- und -auslassventilanordnung;
- 901
- Öleinlassventilsitz;
- 902 -
- Öleinlassventil;
- 903
- Öleinlassventilfeder;
- 904
- Ölauslassventilsitz;
- 905
- Hochdruck-Ölauslasshohlraum;
- 906
- Ölauslassventil;
- 907
- Ölauslassventilfeder;
- 908
- Ölauslassventilfedersitz;
- 10
- Nocken;
- 11
- Axiallager;
- 12
- Enddeckel;
- 13
- Mischölauslassanschluss.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Die technische Lösung nach den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen in den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung noch näher und ausführlicher beschrieben. Es ist ersichtlich, dass die beschriebenen Ausführungsformen lediglich einen Teil und nicht alle Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darstellen. Ausgehend von den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, fallen alle anderen Ausführungsformen, die sich für den Durchschnittsfachmann ohne erfinderische Tätigkeit ergeben, unter den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung.
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Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine kombinierte mehrzylindrige Hochdruckölpumpe für einen langsam laufenden Schiffsmotor bereitzustellen, um die im Stand der Technik bestehenden Probleme zu lösen.
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Um das vorgenannte Ziel, die Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung klarer und verständlicher darzulegen, wird die vorliegende Erfindung im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen und spezifische Ausführungsformen näher beschrieben.
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Die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt eine kombinierte mehrzylindrige Hochdruckölpumpe für einen langsam laufenden Schiffsmotor gemäß 1 bis 9 bereit, die eine Pumpenkörperanordnung 1 umfasst. Dabei umfasst die Pumpenkörperanordnung 1 einen Pumpenkörper 101 und Lagerbuchsen 102. Der Pumpenkörper 101 ist mit einem ersten horizontalen Mittelloch und einer Vielzahl von ersten vertikalen Mittellöchern versehen. Das erste horizontale Mittelloch steht mit den ersten vertikalen Mittellöchern in Verbindung. Insbesondere ist das horizontale Mittelloch im unteren Teil des Pumpenkörpers 101 ausgebildet und läuft durch die linke und rechte Seite des Pumpenkörpers 101. Die ersten vertikalen Mittellöcher sind in der oberen Endfläche des Pumpenkörpers 101 ausgebildet. Eine Lagerbuchse 102 ist mit Presspassung an jedem der beiden Enden des horizontalen Mittellochs des Pumpenkörpers 101 angebracht. Die Lagerbuchsen 102 sind mit Presspassung an den beiden Enden des horizontalen Mittellochs angebracht. Die Lagerbuchsen sind aus weichem kohlenstoffarmem Stahl gefertigt. Die Arbeitsfläche jeder Lagerbuchse ist mit einer Beschichtung aus einer Multielement-Legierung versehen.
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Auf der Oberseite des Pumpenkörpers 101 ist ein Pumpendeckel 2 montiert. Der Pumpendeckel 2 ist mit einem zweiten horizontalen Mittelloch 201 und einer Vielzahl von zweiten vertikalen Mittellöchern versehen. Jedes der zweiten vertikalen Mittellöcher ist mit dem zweiten horizontalen Mittelloch 201 verbunden. Ein erstes vertikales Mittelloch ist entsprechend mit einem der zweiten vertikalen Mittellöcher verbunden. Am Pumpendeckel 2 sind ferner ein elektrisch gesteuertes Proportionalventil und ein Schwerölauslassanschluss 5 montiert. Der Pumpendeckel 2 besteht aus einem kleinen Quader oben und einem großen Quader unten. Der kleine Quader und der große Quader sind einstückig ausgebildet. Das zweite horizontale Mittelloch 201 ist in dem kleinen Quader oben und in Längsrichtung des kleinen Quaders ausgebildet. Die zweiten vertikalen Mittellöcher sind in dem großen Quader unten ausgebildet. Die Öffnungen, Abmessungen und dergleichen der zweiten vertikalen Mittellöcher und der ersten vertikalen Mittellöcher sind alle nicht festgelegt. Die zweiten vertikalen Mittellöcher und die ersten vertikalen Mittellöcher sind entsprechend den Formen, Abmessungen und dergleichen der darin montierten Teile angeordnet. Die zweiten vertikalen Mittellöcher sind über einen Hochdruckölkanal 202 mit dem zweiten horizontalen Mittelloch 201 verbunden. In Bezug auf den Pumpendeckel 2 sind zwei Gewindelöcher gleichmäßig im horizontalen Mittelloch der oberen Endfläche des Pumpendeckels 2 verteilt und dienen zur Montage von Heberingen. Die Böden der Gewindelöcher sind in einem bestimmten Abstand zum zweiten horizontalen Mittelloch 201 angeordnet, um die Festigkeit des Pumpendeckels 2 zu gewährleisten.
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Im Nutboden einer mit dem Hochdruckölkanal 202 verbundenen Seite jedes zweiten vertikalen Mittellochs ist eine Nut ausgebildet. Ein Dichtringband ist am Boden jedes zweiten vertikalen Mittellochs so angeordnet, dass es mit der Öleinlass- und - auslassventilanordnung 9 in Kontakt steht und einen Hochdruck-Dichtungshohlraum bildet. Die Kontaktfläche zwischen jedem Dichtringband und der Öleinlass- und -auslassventilanordnung 9 muss sehr eben und rau sein. Die Breiten der Dichtringbänder werden durch die Bildung der Nuten reduziert, was die Bearbeitung der Dichtringbänder erleichtert und somit deren Verarbeitungsgenauigkeit verbessert, so dass die Dichtringbänder die Anforderung der Hochdruckabdichtung besser erfüllen und die Schlagfestigkeit des Pumpendeckels 2 verbessert wird.
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Eine Kolben- und Zylinderanordnung 4, eine Kolbenfeder 6, ein unterer Federsitz 7 und eine Führungskolbenanordnung 8 sind nacheinander von oben nach unten in jedem vertikalen Mittelloch montiert, das durch das entsprechende erste vertikale Mittelloch und das entsprechende zweite vertikale Mittelloch gebildet ist
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Die Kolben- und Zylinderanordnung 4 befindet sich in Gewindeverbindung mit dem Inneren des zweiten vertikalen Mittellochs. Die Öleinlass- und -auslassventilanordnung 9 ist in der Kolben- und Zylinderanordnung 4 montiert. Das von dem elektrisch gesteuerten Proportionalventil abgegebene Niederdruck-Schweröl fließt nach der Abgabe durch die Öleinlass- und -auslassventilanordnung 9 in ein Kolben-Hohlvolumen 401 der Kolben- und Zylinderanordnung 4. Das Hochdruck-Schweröl, das im Kolben-Hohlvolumen 401 mit Druck beaufschlagt wird, fließt nacheinander durch die Öleinlass- und -auslassventilanordnung 9, das zweite horizontale Mittelloch 201 und den Schwerölauslassanschluss 5 nach außen.
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Der untere Federsitz 7 ist in der Führungskolbenanordnung 8 montiert. Die Kolbenfeder 6 ist zwischen der Kolben- und Zylinderanordnung 4 und dem unteren Federsitz 7 montiert. Insbesondere ist auf einer Seite der Führungskolbenanordnung 8, die der Kolben- und Zylinderanordnung 4 zugewandt ist, eine untere Federsitz-Montagenut ausgebildet, so dass der untere Federsitz 7 in der unteren Federsitz-Montagenut montiert ist.
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Eine Nockenwelle 10 ist im ersten horizontalen Mittelloch des Pumpenkörpers 101 montiert, sowie radial durch die Lagerbuchsen 102 und axial durch Axiallager 11 und Enddeckel 12, die an beiden Enden des Pumpenkörpers 101 montiert sind, fixiert. Die Nockenwelle 10 ist mit einer Vielzahl von Nocken versehen, die jeweils den Führungskolbenanordnungen 8 entsprechen, die in verschiedenen ersten vertikalen Mittellöchern angeordnet sind. Insbesondere handelt es sich bei den Nocken auf der Nockenwelle 10 um scheibenförmige Bauteile, die sich um eine feste Achse drehen und unterschiedliche Durchmesser aufweisen. Die entsprechende Führungskolbenanordnung 8 wird so angetrieben, dass sie sich nach oben bewegt, wenn sich die Nockenwelle 10 dreht. Wie in 1 und 6 gezeigt, sind die Enddeckel 12 über eine Gewindeverbindung mit dem Pumpenkörper 101 verbunden und an diesem befestigt. An der mit dem Pumpenkörper 101 in Kontakt stehenden Endfläche jedes Enddeckels 12 ist ein Dichtring zum Verbessern der Dichtleistung angeordnet. Die Axiallager 11 sind auf der Nockenwelle 10 hülsenförmig angeordnet und zwischen dem Enddeckel 12 und der Nockenwelle 10 begrenzt.
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Im elektrisch gesteuerten Proportionalventil ist eine Kühlumlaufölleitung angeordnet. Die Kühlumlaufölleitung ist mit einer im Pumpendeckel 2 angeordneten zweiten Kühlölleitung 203 verbunden. Im Pumpendeckel 2 ist eine Mischölleitung angeordnet. Die Mischölleitung steht mit einem am Pumpendeckel 2 angeordneten Mischölauslassanschluss 13 in Verbindung. Die Mischölleitung ist zwischen der zweiten Kühlölleitung 203 und dem Kolben-Hohlvolumen 401 der Kolben- und Zylinderanordnung 4 angeordnet. Das elektrisch gesteuerte Proportionalventil dient als hydraulische Steuereinrichtung, die eine Öleinlassdrosselung bewirkt. Das elektrisch gesteuerte Proportionalventil wird hauptsächlich für die Öleinlass-Regelung und -Steuerung von Auslassanschlüssen für Leicht- und Schweröl, wie z.B. einem Benzin- oder Diesel-Schweröl-Auslassanschluss, verwendet. Nach dem Stand der Technik gibt es keine Lösung für die Anwendung des elektrisch gesteuerten Proportionalventils zur Schweröleinlassregulierung und -steuerung. Dies ist dadurch bedingt, dass Schweröl beim Betrieb eine Temperatur von bis zu 160 °C erreichen kann und somit die Grenzbetriebstemperatur elektrisch gesteuerter Elemente, wie z.B. eines Ankers und einer Spule, des herkömmlichen elektrisch gesteuerten Proportionalventils überschreitet. Im Stand der Technik wird eine mechanische Getriebeauslegung verwendet, die auf die Öleinlassregelung einer Hochdruckölpumpe unter Verwendung des Schweröls abzielt, d.h. die Ölmenge wird durch einen Drehzahlregler und eine Spiralnut oberhalb des Kolbens gesteuert. Diese Art der Öleinlassregelung weist jedoch solche Mängel wie geringe Regelgenauigkeit der Ölmenge und langsames Ansprechen auf und hat den Nachteil, dass die Ölmenge von der Drehzahl des Drehzahlreglers abhängt. In der erfindungsgemäßen Ausführungsform kann das Problem der Temperatur der herkömmlichen mechanischen Regelungsweise durch den Einsatz des elektrisch gesteuerten Proportionalventils zur Regelung des Schweröleinlasses gelöst werden. Dabei ist die Kühlölumlaufleitung im elektrisch gesteuerten Proportionalventil gezielt so angeordnet, dass das Kühlöl, das im Pumpendeckel 2 fließt, in das elektrisch gesteuerte Proportionalventil eintritt, um eine gezielte Kühlung der elektrisch gesteuerten Elemente im elektrisch gesteuerten Proportionalventil durchzuführen, so dass die elektrisch gesteuerten Elemente des elektrisch gesteuerten Proportionalventils in einem normalen Temperaturbereich gehalten werden. Die im elektrisch gesteuerten Proportionalventil ausgebildete Kühlölumlaufleitung sollte folgende Anforderungen erfüllen: 1. sie liegt möglichst nahe an den elektrisch gesteuerten Elementen, wie der Spule und dem Anker, des elektrisch gesteuerten Proportionalventils; 2. die Durchflussmenge des Kühlöls, das in den Schwerölauslassanschluss und die Kühlölumlaufleitung eingebracht wird, kann die Temperatur der elektrisch gesteuerten Elemente, wie der Spule und des Ankers, so senken, dass sie innerhalb des Arbeitstemperaturbereichs liegt. Damit die Kühlölumlaufleitung die Anforderungen erfüllt, müssen vorab Simulationsrechnungen und Versuche für die Armaturen verschiedener Modelle durchgeführt werden, um spezifische Parameterinformationen, wie räumliche Anordnung und Abmessungen der Kühlölumlaufleitung des jeweiligen Modells, zu ermitteln.
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Diese Gestaltung hat den Vorteil, dass die Kühlölumlaufleitung im elektrisch gesteuerten Proportionalventil angeordnet ist, wodurch die Temperatur des Ankers und der Spule des elektrisch gesteuerten Proportionalventils reduziert wird, so dass die elektrisch gesteuerten Elemente im normalen Temperaturbereich arbeiten, was den Einsatz des elektrisch gesteuerten Proportionalventils zur Öleinlassdrosselung der Pumpe ermöglicht. Das elektrisch gesteuerte Proportionalventil überwindet die Mängel der mechanischen Ölmengenregelung, verbessert die Genauigkeit, Flexibilität und Ansprechgeschwindigkeit der Ölmengenregelung und erreicht dabei eine genaue Abstimmung der Ölzufuhrmenge der Pumpe und der Betriebsbedingung eines Dieselmotors, vermeidet die Leistungsminderung durch unzureichende Ölzufuhr und reduziert den überschüssigen Durchfluss während des Betriebs, wodurch die tatsächliche Belastung der Pumpe verringert wird.
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Wie in 2 gezeigt, umfasst die Kolben- und Zylinderanordnung 4:
- eine Kolbenhülse 402 und einen Kolben 404. Ein erstes Montageloch 403 ist im oberen Teil der Kolbenhülse ausgebildet, und ein zweites Montageloch ist im unteren Teil der Kolbenhülse ausgebildet. Die Öleinlass- und -auslassventilanordnung 9 ist im ersten Montageloch 403 montiert.
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Der Kolben 404 sitzt gleitend im zweiten Montageloch.
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Das Kolben-Hohlvolumen 401 ist zwischen dem ersten Montageloch 403 und dem zweiten Montageloch ausgebildet.
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Eine erste Mischölnut 405 und eine erste Kühlölnut 406, die um den Kolben 404 herum ausgebildet sind, sind in der Innenwand der Kolbenhülse 402 ausgebildet.
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Eine zweite Mischölnut 407 und eine zweite Kühlölnut 408 sind in Außenumfangsrichtung der Kolbenhülse 402 ausgebildet.
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Die erste Mischölnut 405 ist über einen Ölkanal mit der zweiten Mischölnut 407 verbunden. Die zweite Mischölnut 407 ist mit der Mischölleitung auf dem Pumpendeckel 2 verbunden.
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Die erste Kühlölnut 406 ist über den Ölkanal mit der zweiten Kühlölnut 408 verbunden. Die zweite Kühlölnut 408 ist mit der zweiten Kühlölleitung 203 im Pumpendeckel 2 verbunden.
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In der Kolbenhülse 402 ist ferner ein Öleinlasskanal 409 ausgebildet. Der Öleinlasskanal 409 ist mit der Außenfläche der Kolbenhülse 402 und dem ersten Montageloch 403 verbunden. Die erste Mischölnut 405 ist in der Oberseite der ersten Kühlnut 406 ausgebildet. Die zweite Mischölnut 407 ist in der Oberseite der zweiten Kühlnut 408 ausgebildet. Das Kühlöl aus der ersten Kühlölleitung 103 im Pumpenkörper 101 fließt in eine zweite Kühlölleitung 203 im Pumpendeckel 2, um Öl für die zweite Kühlnut 408 bereitzustellen, und durch den Ölkanal zur Position zwischen dem Kolben 404 und der Kolbenhülse 402, um eine Kühlschmierung bereitzustellen. Wenn das Hochdruck-Schweröl im Kolben-Hohlvolumen 401 durch einen Spalt zwischen dem Kolben 404 und der Kolbenhülse 402 herausfließt, fließt es durch den Ölkanal an der ersten Mischölnut 405 zur zweiten Mischölnut 407 und dann durch die Mischölleitung am Pumpendeckel 2 zum Mischölauslassanschluss 13. Der Öleinlasskanal 409 ist mit einem Ölauslassende des elektrisch gesteuerten Proportionalventils verbunden. Das Niederdruck-Schweröl, das vom elektrisch gesteuerten Proportionalventil ausgegeben wird, fließt durch den Öleinlasskanal 409 in die Öleinlass- und Auslassventilanordnung 9 im ersten Montageloch 403 und wird dann weiteren Aktionen ausgesetzt. Indes sind auch mehrere Dichtringnuten in Außenumfangsrichtung der Kolbenhülse 402 ausgebildet. Die Dichtleistung zwischen der Kolbenhülse 402 und dem Pumpenkörper 101 wird durch die Montage von Dichtringen in der Vielzahl von Dichtringnuten verbessert.
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Bei dieser Ausführungsform ist die zum Pumpenkörper 101 passende Fläche des unteren Quaders des Pumpendeckels 2 eine Ebene. Die Schwierigkeit bei der Bearbeitung der zweiten vertikalen Mittellöcher, die als Kolbenhülsenlöcher im unteren Quader dienen, ist relativ gering. Indes besteht die Montage der Kolbenhülse 402 und des Pumpendeckels 2 darin, eine Schraubverbindung in den zweiten vertikalen Mittellöchern vorzunehmen, wobei die untere Oberfläche des unteren Quaders nicht bearbeitet werden muss, und die zum Pumpenkörper 101 passende Fläche des unteren Quaders noch eine Ebene ist, die die Dichtwirkung einer Dichtfläche garantieren kann. In den zweiten vertikalen Mittellöchern sind indes Innengewinde zur Verbindung der Kolbenhülse 402 ausgebildet, um die Verbindungsfestigkeit zwischen der Kolbenhülse 402 und dem Pumpendeckel 2 zu verbessern; dabei wird der vorhandene Raum vollständig genutzt; die Struktur einer Öleinspritzpumpe ist kompakter. Wie in 1 gezeigt, pumpen bei einem Ölpumpvorgang die drei Kolben 404 in unterschiedlichen Phasen Öl in die zweiten horizontalen Mittellöcher 201. Die zweiten horizontalen Mittellöcher 201 weisen große Öffnungen auf, sind lang und haben ein großes Volumen, wodurch die Druckschwankungen des Hochdruck-Kraftstoffs, der aus jedem Hochdruck-Ölraum eintritt, effektiv abgedämpft werden. Schließlich fließt der Hochdruck-Kraftstoff durch den Schwerölauslassanschluss 5 aus, so dass der Druck des Hochdruck-Kraftstoffs, der von der Öleinspritzpumpe zu einer Common-Rail-Leitung ausgegeben wird, gleichmäßiger ist, was die Kontinuität der Öleinspritzmengen der Öleinspritzpumpen verbessert und die Leistung eines Öleinspritzsystems des Dieselmotors optimiert.
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Wie in 2 gezeigt, ist ein ringförmiger Spannungsübergangshohlraum 410 in der Lochwand des ersten Montagelochs 403 in der Kolbenhülse 402 ausgebildet. Der ringförmige Spannungsübergangshohlraum 410 ist ein ringförmiger Hohlraum, dessen Öffnung von oben nach unten allmählich kleiner wird. Er ist an der Position gegenüber den ersten drei Schraubgewinden im oberen Endteil der Kolbenhülse 402 angeordnet. Gemäß dem Spannungsverlauf bei der Anpassung der Schraubgewinde ist die Spannung der ersten drei Schraubgewinde am größten, wenn die Schraubgewinde unter Spannung stehen, wobei die Spannung der ersten drei Schraubgewinde bis zu 30 bis 40 Prozent der Gesamtlast beträgt. Wenn also die Schraubgewinde arbeiten, wird die dem ersten Schraubgewinde entsprechende Schraubgewindeposition übermäßig beansprucht und verursacht dann leicht einen Ermüdungsriss. Bei dieser Lösung ist die Kolbenhülse 402 durch Schraubgewinde mit dem Pumpendeckel 2 verbunden, so dass das oben beschriebene Phänomen eines Ermüdungsrisses durch übermäßige Spannung auftreten kann. Die Steifigkeit des vorderen Endes der Schraubgewinde der Kolbenhülse 402 kann effektiv reduziert werden, indem der ringförmige Spannungsübergangshohlraum 410 zusätzlich an den ersten paar Schraubgewinden des oberen Teils der Kolbenhülse 402 vorgesehen ist, der eine mikroskopische Verformung der entsprechenden Position fördert, wodurch die Spannungsverteilung am vorderen Ende der Schraubgewinde gleichmäßiger wird, übermäßige lokale Spannungen verhindert werden und die Ermüdungsfestigkeit der Schraubgewinde verbessert wird.
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Insbesondere wird die Verbindungssicherheit der Kolbenhülse 402 und des Pumpendeckels 2 durch die Anordnung der M50-54-Innengewinde in den Innenwänden der ersten vertikalen Mittellöcher und die Anordnung von Außengewinden an der Außenwand der Kolbenhülse 402 realisiert.
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Wie in 3 gezeigt, umfasst die Führungskolbenanordnung 8:
- einen Führungskolben 801 und eine Rollenanordnung. In der oberen Endfläche des Führungskolbens 801 ist ein erster Montagehohlraum 802 ausgebildet, der zur Befestigung des unteren Federsitzes 7 dient. In der Unterseite des Führungskolbens 801 ist ein zweiter Montagehohlraum zur Montage der Rollenanordnung ausgebildet.
- Die Rollenanordnung umfasst eine Rolle 803, eine Rollenbuchse 804, die mit Presspassung in der Rolle 803 sitzt, einen Rollenstift 805, der mit Spielpassung in der Rollenbuchse 804 sitzt, und Axiallager 806, die mit Presspassung an den beiden axialen Enden der Rolle 803 sitzen.
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Am Außenumfang des Führungskolbens 801 ist eine Schmierölnut 807 ausgebildet. Im Rollenstift 805 sind schräg angeordnete erste Schmierölkanäle 808 ausgebildet. In der Rollenbuchse 804 sind umlaufend angeordnete zweite Schmierölkanäle 809 ausgebildet. Ein Ende jedes ersten Schmierölkanals 808 ist mit dem entsprechenden zweiten Schmierölkanal 809 verbunden. Das andere Ende jedes ersten Schmierölkanals 808 ist an der Position gegenüber dem Führungskolben 801 angeordnet. Die ersten Schmierölkanäle 808 sind mit der Schmierölnut 807 verbunden.
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An den beiden Enden des Rollenstiftes 805 ist jeweils ein Haltering 810 hülsenförmig angeordnet. Die Halteringe 810 sind passend zum Führungskolben 801 angeordnet.
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Wie in 3 dargestellt, ist eine Vielzahl von ersten Schmierölkanälen 808 und zweiten Schmierölkanälen 809 vorgesehen. Die ersten Schmierölkanäle 808 sind schräg angeordnet, so dass ein Ende jedes ersten Schmierölkanals 808 mit dem entsprechenden zweiten Schmierölkanal 809 verbunden werden kann und das andere Ende jedes ersten Schmierölkanals 808 mit der dem entsprechenden Führungskolben 801 gegenüberliegenden Endfläche des Rollenstifts 805 verbunden werden kann. Die zweiten Schmierölkanäle 809 stehen mit der Innenfläche und der Außenfläche der Rollenbuchse 804 so in Verbindung, dass das Kühlschmieröl, das aus der Schmierölnut 807 einströmt, die Schmierung zwischen dem Rollenstift 805 und der Rollenbuchse 804, die Schmierung zwischen der Rollenbuchse 804 und der Rolle 803 und die Schmierung zwischen dem Rollenstift 805 und dem Führungskolben 801 erreichen kann. Die Rollenbuchse 804 ist im Mittelloch der Rolle 803 in einer Art Presspassung oder Spielpassung montiert. Die Rollenbuchse 804 verbessert die Belastbarkeit des Führungskolbens 801 und verringert dessen Verschleiß. Die Axiallager 806 sind an beiden Enden der Rolle 803 montiert, was die Querkraft der Rolle 803 ausgleichen und den Querverschleiß der Rolle 803 reduzieren kann. Der Rollenstift 805 ist mittels der Halteringe 810 auf der linken und rechten Seite fixiert, was seine axiale Verschiebung verhindert. Gleichzeitig kann sich der Rollenstift 805 frei um eine Achse drehen, was die relative Drehgeschwindigkeit und die Reibung verringert.
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Die Führungskolbenanordnung 8 verfügt über eine symmetrische Schmierung. Das Schmieröl aus der Pumpenkörperanordnung 1 tritt zuerst in die Schmierölnut 807 des Führungskolbens 801 ein und dann aus den Schmierölkanälen, die symmetrisch auf der linken und rechten Seite des Führungskolbens 801 angeordnet sind, in einen Spalt zwischen dem Rollenstift 805, der Rollenbuchse 804 und der Rolle 803 ein, um eine umfassende Schmierung des Rollenstifts 805, der Rollenbuchse 804 und der Rolle 803 zu realisieren.
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Wie in 3 und 4 gezeigt, sind in der Außenfläche des Rollenstiftes 805 eine Vielzahl von schrägen Ringnuten 812 ausgebildet, deren Anzahl der der ersten Schmierölkanäle 808 entspricht. Die beiden Enden eines ersten Schmierölkanals 808 liegen getrennt in einer schrägen Ringnut 812. Die schrägen Ringnuten 812 sind mit den zweiten Schmierölkanälen 809 verbunden.
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Wie in 3 gezeigt, hat der erste Montagehohlraum 802 eine Form mit einer konvexen Mitte und einer konkaven Außenseite. Im konvexen Teil des Führungskolbens 801, der im ersten Montagehohlraum 802 liegt, ist eine Manschettenmontagenut 811 ausgebildet. In der Manschettenmontagenut 811 ist eine Manschette montiert. Der untere Federsitz 7 ist durch die Manschette fest mit dem Führungskolben 801 verbunden.
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Der untere zylindrische Kopf des Kolbens 404 ist zwischen dem unteren Federsitz 7 und den Führungskolben 801 angeordnet und durch diese begrenzt. Die untere Endfläche des unteren zylindrischen Kopfes des Kolbens 404 passt zur oberen Endfläche des Führungskolbens 801. Der erste Montagehohlraum 802 weist eine Form mit einer konvexen Mitte und einer konkaven Außenseite auf. Im konvexen Teil des Führungskolbens 801, der im ersten Montagehohlraum 802 liegt, ist die Manschettenmontagenut 811 ausgebildet. Die Manchette ist in der Manschettenmontagenut 811 montiert, welche die axiale und radiale Verschiebung des Kolbens 404 begrenzen kann. Dies erleichtert die Demontage und Montage. Die Verarbeitungskosten sind gering. Die untere Endfläche des unteren zylindrischen Kopfes des Kolbens 404 passt zur oberen Endfläche des konvexen Teils des Führungskolbens 801, der im ersten Montagehohlraum 802 liegt.
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Wie in 5 gezeigt, umfasst die Öleinlass- und -auslassventilanordnung 9:
- eine Öleinlassventilanordnung und eine Ölauslassventilanordnung. Die Öleinlassventilanordnung umfasst: einen Öleinlassventilsitz 901, ein Öleinlassventil 902 und eine Öleinlassventilfeder 903. Das Öleinlassventil 902 ist in einem im Öleinlassventilsitz 901 ausgebildeten Öleinlassventilhohlraum montiert. Der Öleinlassventilhohlraum ist jeweils mit dem Öleinlasskanal 409 und dem Kolben-Hohlvolumen 401 verbunden. Die Öleinlassventilfeder 903 wird zum Drücken des Öleinlassventils 902 verwendet, um eine Kegeldichtung mit dem Öleinlassventilhohlraum zu bilden.
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Die Ölauslassventilanordnung umfasst einen Ölauslassventilsitz 904, ein Ölauslassventil 906, eine Ölauslassventilfeder 907 und einen Ölauslassventilfedersitz 908. Der Ölauslassventilsitz 904 ist an der Oberseite des Öleinlassventilsitzes 901 angeordnet. Im Ölauslassventilsitz 904 ist ein Hochdruck-Ölauslasshohlraum 905 ausgebildet, der mit dem Kolben-Hohlvolumen 401 in Verbindung steht. Das Ölauslassventil 906 ist in dem im Ölauslassventilsitz 904 ausgebildeten Ölauslassventilhohlraum montiert. Der Ölauslassventilhohlraum ist mit dem Hochdruck-Ölauslasshohlraum 905 verbunden. Die Ölauslassventilfeder 907 dient zum Drücken des Ölauslassventils 906, um eine Kegeldichtung mit dem Ölauslassventilhohlraum zu bilden. Der Ölauslassventilfedersitz 908 ist an der Oberseite des Ölauslassventilsitzes 904 montiert. Die Ölauslassventilfeder 907 ist zwischen dem Ölauslassventilfedersitz 908 und der Hohlwand des Ölauslassventilhohlraums angeordnet und durch diese begrenzt. Ein Durchgangsloch, das mit dem Ölauslassventilhohlraum und dem zweiten horizontalen Mittelloch 201 in Verbindung steht, ist im Ölauslassventilfedersitz 908 ausgebildet. Wie in den Figuren gezeigt, wird in einer Öleinfüllstufe das Niederdruck-Hochtemperatur-Schweröl von einem Kraftstoffauslass des elektrisch gesteuerten Proportionalventils ausgegeben, durch den Ölkanal im Pumpendeckel 2 dem Öleinlasskanal 409 in der Kolbenhülse 402 zugeführt und tritt in den Öleinlassventilhohlraum des Öleinlassventilsitzes 901 ein. Das Öleinlassventil 902 öffnet unter der Wirkung des Öleinlassdrucks des elektrisch gesteuerten Proportionalventils die Kegeldichtung zwischen dem Öleinlassventil 902 und dem Öleinlassventilsitz 901. Das Ölauslassventil 906 bildet unter der Wirkung eines Gegendrucks eine Kegeldichtung mit dem Ölauslassventilsitz 904 und beginnt, das Öl in das Kolben-Hohlvolumen 401 zu füllen. Eine ECU regelt die Öleinlassmenge, indem sie den Öffnungsgrad des elektrisch gesteuerten Proportionalventils reguliert, um unterschiedlichen Anforderungen der Arbeitsbedingungen gerecht zu werden. In einer Ölpumpstufe bewegt sich die Führungskolbenanordnung 8 nach oben, wobei der Kolben 404 das Schweröl im Kolben-Hohlvolumen 401 komprimiert und der Druck des Schweröls allmählich erhöht wird. Wenn der Kraftstoffdruck im Kolben-Hohlvolumen 401 größer als der Öleinlassdruck ist, wird das Öleinlassventil 902 geschlossen. Der Hochdruck-Ölauslasshohlraum 905 ist mit dem Kolben-Hohlvolumen 401 verbunden, so dass, wenn der Kraftstoffdruck im Kolben-Hohlvolumen 401 den Gegendruck und die Kraft der Ölauslassventilfeder übersteigt, das Ölauslassventil 906 geöffnet wird. Der Hochdruckkraftstoff fließt durch das Durchgangsloch des Ölauslassventilfedersitzes 908 in das zweite horizontale Mittelloch und wird dann durch den Schwerölauslassanschluss 5 abgelassen, der mit dem zweiten horizontalen Mittelloch verbunden ist. Ein Öleinlasskanal der herkömmlichen mechanischen Kolben- und Zylinderanordnung ist in der Kolbenhülse ausgebildet, wobei der Kolben gleitend in die Kolbenhülse eingesetzt ist. Zudem ist die Öleinlassventilanordnung nicht vorgesehen. Während des Betriebs, wenn von der Ölabsorption zur Kompression übergangen wird, kann ein Teil des unter Druck stehenden Kraftstoffs vom Öleinlasskanal 505 zu einem Niederdruck-Öleinlasskanal zurückfließen, was zu einer großen Druckänderung im Öleinlasskanal 505 und damit an einer auf den Öleinlasskanal 505 bezogenen Position leicht zu einer Kavitationserosion führt. Dies ist auch eine der Hauptausfallarten der Kolben- und Zylinderanordnung in Versuchen mit echten Schiffen. Im Vergleich zum Stand der Technik ist die Öleinlassventilanordnung zusätzlich so angeordnet, dass sie schnell geschlossen wird, wenn das Kolben-Hohlvolumen 401 in der Kolbenhülse 402 von der Ölabsorption zur Kompression wechselt, was einen stabilen Druck der auf den Öleinlasskanal bezogenen Position des Öleinlassventilsitzes 901 gewährleistet und die Kavitationserosion wirksam verhindert.
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Die Dichtfläche der Öleinlass- und -auslassventilanordnung 9 weist eine symmetrische ringförmige Abdichtung auf, was die Dichtzuverlässigkeit verbessert. Die Öleinlass- und - auslassventilanordnung 9 weist eine universelle Gestaltung auf. Das Öleinlassventil 902 entspricht dem Ölauslassventil 906, und die Öleinlassventilfeder 903 entspricht der Ölauslassventilfeder 907, was dass die Kosten senkt und gleichzeitig die Niederdruck-Umlauffunktion für das Schweröl erfüllt.
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Wie in 8 gezeigt, umfasst das elektrisch gesteuerte Proportionalventil einen Ventilkörper 301, eine Proportionalventilkupplung 302, eine Feder 303, eine Stößelstange 304, eine Isolierhülse 305 und einen Elektromagneten 306. Die Proportionalventilkupplung 302 ist im Ventilkörper 301 angeordnet. Die Feder 303 ist im Ventilkörper 301 angeordnet und befindet sich auf einer Seite der Proportionalventilkupplung 302. Die Stößelstange 304 und die Isolierhülse 305 sind im Ventilkörper 301 angeordnet. Die Isolierhülse 305 ist hülsenförmig auf der Stößelstange 304 angeordnet. Die Stößelstange 304 und die Isolierhülse 305 sind auf der anderen Seite der Proportionalventilkupplung 302 angeordnet. Der Elektromagnet 306 ist außen am Ventilkörper 301 angeordnet. Zudem ist der Elektromagnet 306 mit der Stößelstange 304 verbunden.
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Im Ventilkörper 301 sind ein Kühlöleinlasskanal 307, ein Kühlhohlraum 308 und ein Kühlölrücklaufkanal 309 ausgebildet, die sequenziell miteinander verbunden sind und zusammen die Kühlumlaufölleitung bilden. Der Kühlhohlraum 308 ist um einen Teil der Stößelstange 304 ausgebildet. Zudem ist der Kühlhohlraum 308 an den Elektromagneten 306 angepasst.
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Im Ventilkörper 301 sind ferner ein Altölhohlraum 311 und ein Altölkanal 310 ausgebildet, die miteinander in Verbindung stehen. Der Altölhohlraum 311 ist um einen Teil der Isolierhülse 305 herum angeordnet.
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Ferner sind im Ventilkörper 301 ein Schweröleinlasskanal 312, ein Schwerölhohlraum 313 und ein Schwerölauslasskanal 314 ausgebildet, die sequenziell miteinander verbunden sind. Der Schwerölhohlraum 313 ist um die Stößelstange 304 herum angeordnet. Die Fläche des Öleinlassquerschnitts des Schweröleinlasskanals 312 ist größer als die des Ölauslassquerschnitts des Schwerölauslasskanals 314. Insbesondere ist der Schwerölhohlraum 313 in Abhängigkeit von der jeweiligen Auslegung der Stößelstange 302 ausgebildet. Nachdem der Elektromagnet 306 ein Eingangssignal empfängt, wird die Stößelstange 304 angetrieben, um gegen die Proportionalventilkupplung 302 zu drücken und damit die Feder 303 entsprechend dem Eingangssignal zusammenzudrücken, wodurch die Öleinlassmenge im Schweröleinlasskanal 312 gesteuert wird. Je nach Prinzip kann die ECU die Durchflussmenge des in die Pumpe eingelassenen Öls durch das elektronisch gesteuerte Proportionalventil entsprechend dem Betriebszustand des langsam laufenden Motors dynamisch regulieren. Die Isolierhülse 305 kann verhindern, dass das Hochtemperatur-Schweröl in direkten Kontakt mit dem Elektromagneten 306 des elektrisch gesteuerten Proportionalventils kommt, um so die Beschädigung und Korrosion des Elektromagneten 306 durch hohe Temperaturen zu vermeiden. Die Isolierhülse 305, die zur Isolierung des Schweröls im elektrisch gesteuerten Proportionalventil verwendet wird, und der Ölkanal, der zur Kühlung und Schmierung dient, können die Hochtemperatur-Schweröl-Anpassungsfähigkeit des elektrisch gesteuerten Proportionalventils effektiv verbessern; die Zuverlässigkeit ist höher; die Betriebsanforderung des hochviskosen Schweröls mit 750 Cst (= 7,5 cm2/s) kann erfüllt werden. Außerhalb der Schweröl-Isolierhülse 305 ist ein Schwerölauslassanschluss einer Mischölleitung für den Fall angeordnet, dass das Niedrigtemperatur-Schmieröl und das Hochtemperatur-Niederdruck-Schweröl auslaufen. Ein Altölhohlraum 311 und ein Altölkanal 310 bilden den Schwerölauslassanschluss, um eine Verunreinigung der Kühlung zu verhindern, und das gemischte Altöl fließt auch durch die Mischöl-Rücklaufleitung in der kombinierten Schwerölpumpe zurück in den Altöltank.
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Wie 9 zeigt, ist bei dieser Ausführungsform die Ölleitung in der Ölpumpe in vier Schichten unterteilt, wobei die untere Schicht die Kühlschmierölleitung ist; das Schmieröl tritt von der Mitte des Pumpenkörpers 101 ein, wird auf die beiden Seiten verteilt, um die Führungskolbenanordnung 8 zu schmieren und zu kühlen, nach unten verteilt, um die Lagerbuchsen 102 und die Axiallager 11 zu schmieren und zu kühlen, nach oben verteilt, um die Kolben- und Zylinderanordnung 4 zu schmieren und zu kühlen, dann nach oben verteilt, um das elektrisch gesteuerte Proportionalventil zu kühlen, fließt vom Ölkanal im Inneren des Pumpendeckels 2 in die Kühlölleitung des Pumpenkörpers 101 zurück und fließt schließlich durch ein Ölloch in einem vorderen Enddeckel der Hochdruckölpumpe zurück zum Schmieröltank. Die mittlere Schicht ist eine Mischölleitung für das Öl mit leicht erhöhter Temperatur; ausgetretenes Schmierkühlöl im unteren Teil des Kolbens und ausgetretenes Hochtemperatur-Schweröl im oberen Teil des Kolbens 404 fließen nach dem Mischen durch einen Mischölauslassanschluss 14 am hinteren Ende des Pumpendeckels zurück in den Altöltank. Die obere Schicht ist eine Hochtemperatur-Schweröl-Niederdruck-Ölleitung; das Hochtemperatur-Niederdruck-Schweröl aus dem elektrisch gesteuerten Proportionalventil tritt durch den Pumpendeckel 2, die Kolbenhülse 402 und das Öleinlassventil 902 in Kolben-Hohlvolumen 401 ein. Die oberste Schicht ist eine Hochtemperatur-Schweröl-Hochdruckölleitung; das Niedrigtemperatur-Hochdruck-Schweröl tritt durch das Ölauslassventil 906 in eine Hochtemperatur-Schweröl-Hochdruckölleitung am oberen Ende des Pumpendeckels 2 ein, nachdem es durch den Kolben 404 mit Druck beaufschlagt wurde. Durch den geschichteten Aufbau der Ölleitungen werden das Niedrigtemperatur-Kühlschmieröl, das gemischte Altöl und das Hochdruck-Schweröl voneinander isoliert, was die Kühlleistung des Schmieröls effektiv steigern, die Betriebssicherheit der beweglichen Teile, wie z.B. der Kolben- und Zylinderanordnung 4 und der Führungskolbenanordnung 8, verbessern und die Einsatzbedingungen des Hochtemperatur-Schweröls erfüllen kann.
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Zur Veranschaulichung der Prinzipien und Implementierungsmethoden der Beschreibung dienen spezifische Beispiele. Die Beschreibung der obigen Ausführungsformen dient dazu, das Verfahren und seine Kernprinzipien gemäß der vorliegenden Erfindung verständlicher zu machen. Indes kann der Fachmann verschiedene Modifikationen bezüglich spezifischer Implementierungsmethoden und des Anwendungsbereichs gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung vornehmen. Schließlich sei darauf hingewiesen, dass der Inhalt der vorliegenden Beschreibung nicht in die vorliegende Erfindung einschränkender Weise auszulegen ist.
