JP2008128243A - ディーゼル燃料で動作される内燃機関の特に手動で使用するための流体媒質用のポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】
ディーゼル燃料で動作される内燃機関の特に手動で使用するための流体媒質用のポンプ。
【解決手段】
ハウジングが、１つの入口，１つの出口及び１つのチェンバーを備える。流体媒質用のポンプ装置が、ハウジングに連結されている。少なくとも１つのポンピング状態及び少なくとも１つの運転状態が設定される。ポンピング状態では、流体媒質が、ポンプ装置によって供給される。運転状態では、流体媒質が、入口から出口に流れる。運転状態では、入口と出口とが、開閉要素なしに連結される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ディーゼル燃料で動作される内燃機関の特に手動で使用するための流体媒質用のポンプに関する。

燃料供給用のポンプは、実際には様々な設計で公知である。一般にこれらのポンプは、タンクと内燃機関のインジェクション系の燃料供給ポンプとの間に設置されている。モーター駆動の燃料供給ポンプが、内燃機関の動作中に燃料をインジェクション系に供給する。例えば、タンク側の燃料系の燃料が完全に空になった後の場合は、燃料供給ポンプは、タンクが満たされた後に十分に空にされた燃料配管をエア抜きできない。燃料供給ポンプに対するダメージを回避するため、燃料配管は、多くの場合に手動で操作されるポンプでエア抜きされる。ここでは、タンク側の燃料配管は、入口に連結されていて、エンジン側の燃料配管は、出口側に連結されている。燃料が、ポンピング過程の間のエア抜き時にタンク内に逆流することを阻止するため、入口及び出口の双方が、バルブを備えている。様々な種類のバルブに合ったいろいろなポンプが、従来の技術から公知である。燃料は、内燃機関の通常運転の間にこれらのバルブも通過する必要がある。その結果多大な圧力損失が、燃料供給過程の間に発生する。このことは、燃料供給ポンプの出力が明らかに過剰設計であるように設計する必要があることを意味する。その結果、生産に費用がかかりかつコストが高い。高い圧力損失に起因して、従来の技術のポンプは、特に高い圧力のインジェクション系で運転されるディーゼルエンジンによって課される要求を満足に満たすことができない。実際に知られているポンプのさらなる欠点は、ピストンの抵抗力しか実施されたエア抜き過程の指標としてポンピング過程の間に検出できないので、ポンプのピストンの剛性に起因して、燃料配管を再充填する必要性を検出することが困難である点にある。しかも従来の技術のポンプは、１つの指定された配列内にしか設置できない。このため多くの場合、ポンプの配列が製造業者の仕様にしたがい、かつ、完全な実施可能性が保証されるように、このようなポンプを燃料供給系内に組み込むことは、相当なコストのときだけに可能である。

本発明の課題は、燃料が内燃機関の通常運転の間に最小の圧力損失で流れ、それにもかかわらず燃料配管が容易にかつ確実にエア抜きされ得るポンプを提供することにある。

この課題は、本発明により、ディーゼル燃料で動作される内燃機関内の特に手動で使用するための流体媒質用のポンプによって解決される。

この場合、ハウジングは、流体媒質用の少なくとも１つの入口及び少なくとも１つの出口を備える。

この場合、流体媒質用のポンプ装置が、ハウジングに連結されている。

この場合、少なくとも１つのポンピング状態及び少なくとも１つの運転状態が設定され得る。ポンピング状態では、流体媒質が、ポンプ装置によって供給され得る。運転状態では、流体媒質が、入口から出口に流れる。

そしてこの場合、運転状態では、入口と出口とが、開閉要素なしに連結され得る。

本発明の範囲内では、製造されるポンプのハウジングは、少なくとも１つの金属から作られる。別の実施の形態では、ハウジングは、好ましくは少なくとも１つの合成樹脂から作られる。非常に好ましい実施の形態では、ハウジングは、その少なくとも一部が透明であるように製造される。その結果、燃料供給ポンプに供給する燃料配管に空気がないかどうかが、視覚による検査によって既に確認され得る。特別な例では、ハウジングは、少なくとも１つの金属及び少なくとも１つの合成樹脂から作られる。この実施の形態では、ポンプの少なくとも一部が透明である。ハウジングは、固定要素を適切に備える。これらの固定要素は、好ましくは孔として設計されている。

本発明のポンプのハウジングは、好ましくは１つの入口及び１つの出口を有する。この入口及びこの出口は、非常に好ましくはシリンダ状に設計され、適切に同じ直径を有する。特に好適な実施の形態では、シリンダ状に設計された入口の長手軸線とシリンダ状に設計された出口の長手軸線とが、互いに整合している。少なくとも入口及び／又は出口に対して雌ねじを設けることも好ましい。

好適な実施の形態によれば、ハウジングは、チェンバーを備える。このチェンバーは、入口及び出口に連結されている。この場合、スリーブが、チャンバー 内に可動に嵌合されている。この場合、入口と出口とが、このスリーブによって開閉要素なしに連結されている。

原理的には、任意の幾何学形状のチェンバーが選択されるものの、シリンダ状の設計が好ましい。チェンバーは、ハウジングの少なくとも一部にわたって延在する。両入口及び出口は、一般的にはチェンバーに連結されている。チェンバーの一方の端部は、好ましくは全シリンダ断面にわたって延在する第１開口部を備える。チェンバーの他方の端部は、チェンバーの断面の少なくとも一部にわたって延在する第２開口部を備える。この第２開口部は、非常に好ましくはハウジングの外面上の凹部によって放射状に包囲されている。

ハウジングの中心軸線が、整合された入口及び出口の長手軸線に対して垂直であり、特別な例ではチェンバーの中心軸線と整合された入口及び出口の長手軸線とが交差するように、このチェンバーは、ハウジング内に好ましく配置されている。ポンプ区間及び貫通区間を有するスリーブが、チェンバー内に適切に形成されている。本発明の範囲内では、スリーブは、中心合せ要素を備える。この中心合せ要素は、チェンバーの第２開口部に係合する。中心合せ要素は、好ましくは貫通区間側のスリーブの外側に配置されかつこのスリーブの表面上で中心合せされたシリンダ状の肩部である。スリーブは、好ましくは締め付けられた状態でチェンバーに密着する。好適な実施の形態では、スリーブが、外周を包囲する少なくとも１つの収容溝を備える。密閉要素が、この収容溝内に収容されている。さらに好適な実施の形態では、ポンプ区間及び貫通区間の双方が、密閉要素を収容する少なくとも１つの円周収容溝を備える。Ｏリングとして設計されている密閉要素が、非常に好ましい。収容溝は、好ましくは中心合せ要素内にも設けられている。本発明の範囲内では、スリーブが、中心合せ要素の収容溝内に設けられた止め金具によってチェンバー内に保持される。この場合、この留め金具は、好ましくは第２開口部を包囲するハウジングの外面上の凹部内で支持されている。

スリーブは、チェンバー内に好ましくは回転可能に嵌合されている。運転状態からポンピング状態に切り替えるためには、好ましくはスリーブがチェンバー内で90°回転する。90°の角度を超えた回転を阻止するため、非常に好ましくはアーチ形に延在する溝が、チェンバー内に設けられている。スリーブに固定されたピンが、この溝に係合する。この溝は、好ましくは第２開口部から半径方向の或る距離に配置されている。このときピンは、好ましくは貫通区間側のスリーブの表面の外側に配置されている。

スリーブは、１つの貫通ダクト、好ましくは２つの貫通ダクト、すなわち第１貫通ダクト及び第２貫通ダクトを好ましく備える。

入口を出口に連結するため、スリーブは、その貫通区間内に少なくとも１つの第１貫通ダクトを有する。この第１貫通ダクトは、好適な実施の形態ではシリンダ構造を有する。第１貫通ダクトの長手軸線が、スリーブの長手軸線に対して垂直に指向されているように、この第１貫通ダクトは適切に配置されている。第１貫通ダクトの長手軸線は、非常に好ましくはスリーブの長手軸線に交差する。本発明の範囲内では、この第１貫通ダクトの直径は、入口及び出口の直径に少なくとも等しい。また本発明の範囲内では、第２貫通ダクトが、貫通区間内で第１貫通ダクトに隣接して配置されている。この第２貫通ダクトは、第１貫通ダクト及びスリーブの長手軸線に対して垂直に適切に配置されている。第１貫通ダクト及び第２貫通ダクトは、好ましくは一平面内に存在し、これらの貫通ダクトの領域内に１つの共通の交差チェンバーを形成する。この交差チェンバーは、連結ダクトによってスリーブのポンプ区間の内部に適切に連結されている。好適な実施の形態によれば、第１貫通ダクトの直径は、第２貫通ダクトからずれている。

好適な実施の形態は、運転状態からポンピング状態に切り替えることがスリーブを動かすことによって可能であること、及び、スリーブが運転状態及びポンピング状態の双方に適切に合うことを特徴とする。

本発明の範囲内では、ハウジングのチェンバーが、固定装置に適合する。この固定装置は、スリーブを中央の位置に固定する。テーパー付けされたエッジを有する凹部が、この目的のためのチェンバー内に好ましく配置されている。ばね要素及びボールが、この凹部内に適切に収容されている。ボールの直径は、凹部の直径より大きい。ばね要素によって凹部のテーパー付けされたエッジに対して押圧されるボールの一部が、この凹部から突出して圧力をスリーブにかける。この固定装置は、全く特別な例では第２開口部が配置されているチェンバーの端部に位置決めされている。このときスリーブは、貫通区間側の表面の外面上に窪みを有する。この凹部から突出しているボールの一部が、固定位置でこの窪みに締め付けられた状態で係合する。複数のフローダクトが、スリーブを固定位置に回転させることによって流体媒質に対して適切に形成される。入口，第１貫通ダクト及び出口から構成される第１フローダクトが、第１固定位置で好ましく形成される。入口，第２貫通ダクト及び出口から構成される第２フローダクトが、第２固定位置で形成される。非常に好適な実施の形態によれば、第１フローダクトは、運転状態に割り当てられている。第２フローダクトは、ポンピング状態に割り当てられている。本発明の範囲内では、スリーブの第１貫通ダクトが、運転状態に開閉要素なしに入口を出口に連結する。第１フローダクトは、スリーブを第１固定位置に回転させることによって適切に形成される。本発明の範囲内では、第１フローダクトには、開閉要素がない。それ故に開閉コック，スロットルバルブ又はバルブのような開閉要素が、第１フローダクト内に配置されていない。

スリーブの第２貫通ダクトが、ポンピング状態に入口を出口に適切に連結する。少なくとも１つの開閉要素、好ましくは２つの開閉要素が、ポンピング状態に割り当てられた流体媒質に対する第２フローダクト内に配置されている。

スリーブが、運転状態に割り当てられた第１固定位置からポンピング状態に割り当てられた第２固定位置に回転する時に、流体媒質が、第２フローダクトを貫流する。この場合、第２スルーダクトは、好ましくは少なくとも１つの開閉要素を有する。特別な例では、２つの開閉要素が、第２フローダクト内に設置されている。非常に好適な実施の形態では、交差容量とスリーブのポンプ区間の内部との間の連結ダクトが、これらの開閉要素間に配置されている。これらの開閉要素は、全く特別な例では入口から出口にかけた流れ地点の方向にだけ貫流可能であるように設置されている。

スリーブは、好ましくはポンプ装置を形成するポンプ区間を有する。この場合、支持板を備えた移動ピストンが、ポンプ区間内に収容されている。この場合、スリーブは、貫通区間を有する。少なくとも１つの貫通ダクトが、この貫通区間内に配置されている。

スリーブのポンプ区間の一部が、好ましくは貫通区間に連結されている。ピストンが、好ましくは可動にポンプ区間内に嵌合されている。このピストンは、好ましくは動作要素，ピストンロッド，保護板及び密閉要素から構成されている。この密閉要素は、ポンプ区間の内壁に対して水密に密閉する。この密閉要素は、好ましくはピストンロッドの肉厚部分に向かってプレスされかつ支持板によって支持されている。特別な例では、密閉要素が、支持板に向かってプレスされている。

カバーが、ポンプ区間の上に適切に設置されている。このカバーは、このポンプ区間にネジ止めされているか溶接されているか又はこのネジ止め区間に向かってプレスされている。このカバーは、中心合せ開口部を有する。ピストンロッドが、この中心合せ開口部を通じて誘導されている。カバーから突出しているピストンロッドは、動作要素を適切に備える。この動作要素は、ポンプの少なくとも運転状態でカバーに好ましく固定され得る。この固定は、この場合はねじによって連結され得る。又は動作要素が、固定装置でカバーに固定されてもよい。別の設計では、ポンプ区間が、エア抜き用のモーター駆動のポンプで置換されてもよい。

非常に低い流れ抵抗が運転状態中にポンプを貫流する流体媒質にかかる条件で、本発明のポンプが設置され得るという認識に、本発明は基づく。その結果、発生する圧力損失が極めて小さい。本発明によれば、運転状態に割り当てられた第１フローダクト内に圧力損失を引き起こす開閉要素がない。燃料配管をエア抜きすることが必要である時に、開閉要素のない第１貫通ダクトが、流れ方向から回転されて第２フローダクトに置換される。開閉要素が、ポンプの入口と出口との間の連結部としてこの第２フローダクト内に配置される。次いで燃料が、ポンプ装置及び開閉要素によって燃料供給ポンプに注入され得る。少なくとも一部が透明である材料がポンプに対して選択される場合、燃料配管の再充填が視覚的にも監視され得る。さらに本発明のポンプは、いろいろな機能低下なしに燃料供給系内に任意の整合で有益に組み込まれ得る。

以下に、本発明を唯一の実施の形態を示す図を参照してより詳しく説明する：

図は、ディーゼル燃料で動作される内燃機関内の特に手動で使用するための流体媒質用のポンプを示す。ポンプは、ハウジング１を有する。このハウジング１は、流体媒質用の入口３及び出口４を備える。流体媒質用のポンプ装置が、ハウジング１に連結されている。この場合、少なくとも１つのポンピング状態及び少なくとも１つの運転状態が設定され得る。ポンピング状態では、流体媒質が、ポンプ装置によって供給され得る。運転状態では、流体媒質が、入口３から出口４に流れる。運転状態では、開閉要素が、入口３と出口４との間に連結されていない。好ましくは雌ねじ５が、入口３及び出口４内にある。燃料配管側の供給部材が、これらの雌ねじ５内にねじ止めされ得る。

燃料供給ポンプのブラケットにポンプを固定するため、例えば図１，２及び３中に見える孔２が設けられている。

チェンバー６が、ハウジング１内に設けられている。このチェンバー６は、例示的な実施の形態ではシリンダ構造である。ここでは、第１開口部７が、チェンバーの全断面にわたって延在する。円形の第２開口部８が、第１開口部７に対向して存在する。この第２開口部は、チェンバー６の断面領域の少なくとも一部を収容する。第２開口部８は、ハウジング１の外側で凹部２３によって半径方向の或る距離内で包囲されている。図２，３及び４は、チェンバー６が入口３及び出口４に連結されていることを示す。図２，３及び４は、この場合にシリンダ状の入口３及びシリンダ状の出口４の長手軸線Ｌがこの入口３からこの出口４にかけて延在することも示す。

スリーブ１４が、チェンバー６内に可動に嵌合されている。シリンダ状のスリーブ１４が、ポンプ区間１５及び貫通区間１６から構成される。シリンダ状の中心合せ要素１８が、貫通区間１６を密閉する。収容溝２４が、この中心合せ要素を包囲する。スリーブ１４の中心合せ要素１８が、ハウジング１のチェンバー６の第２開口部８を貫通して延在し、チェンバーからの滑り出しが、留め金具２５によって阻止されている。この例示的な実施の形態では、留め金具２５は、ハウジングの凹部２３内に存在する。図１，２及び３中に示された例示的な実施の形態のスリーブ１４は、チェンバー６の開口部７から突出し、特に締め付ける方式でチェンバー６の内壁に密着する。スリーブ１４の外面が、密閉要素用の少なくとも１つの収容溝を備える。図２及び３では、収容溝２０がポンプ区間１５内に設けられていて、収容溝２０が貫通区間１６内に設けられている。密閉要素が、これらの収容溝の各々の中に収容されている。入口３と出口４とが、スリーブ１４によって開閉要素なしに連結できる。

スリーブ１４の貫通区間１６は、例示的な実施の形態では貫通ダクト３４，３５を有する。貫通ダクト３４，３５は、ここでは一平面内で互いに垂直に存在する。これらの２つの貫通ダクト３４及び３５は、これらの交差領域内に交差チェンバー３７を形成する。この交差チェンバー３７は、連結ダクト１７によってスリーブ１４のポンプ区間１５に連結される。運転状態では、第１貫通ダクト３４が、入口３及び出口４と共に第１フローダクト３８を形成する。図２は、ポンプの運転状態を示す。第１フローダクト３８が、この運転状態で動作される。バルブのような開閉要素が、この第１フローダクト３８内に配置されない。第１貫通ダクト３４が、90°の回転によって流体媒質の流れ方向から旋回され、次いで第２貫通ダクト３５に置換される。この例示的な実施の形態では、２つの開閉要素３６が、第２貫通ダクト３５内にある。これらの開閉要素３６は、好ましくはノンリターンバルブとして設計される。図３は、ポンピング状態を示す。このポンピング状態では、入口３が、第２貫通ダクト３５及び出口４と共に第２フローダクト３９を形成する。開閉要素３６が、流体媒質を入口３から出口４の方向に供給可能であり、反対方向の体積流を阻止するだけなので、流体媒質が、第２フローダクト３９を通じてまだ供給され得る。それ故に180°による第２貫通ダクト３５の回転は、さらなる燃料が燃料供給ポンプに輸送され得ないことを意味する。このため、チェンバー６及びスリーブ１４は、角度を制限する装置を備える。スリーブ１４は、チェンバー６内で90°まで回転され得る。図４は、四分円を表すアーチ形の溝１０を示す。この溝は、半径方向の或る距離で第２開口部８に隣接して配置されている。スリーブ１４の中心合せ要素１８に隣接して配置されているピン２６が、この溝１０に係合する。それ故にこの溝１０は、スリーブ１４の不慮の正しくない調整を回避する。

一方のフローダクト３８，３９が常に設定されていることを保証するため、ポンプは、固定装置を備える。スリーブ１４が、この固定装置によってポンピング状態か又は運転状態に保持される。図１及び４は、凹部１１がチェンバー６の第２開口部８に隣接して配置されていることを示す。この凹部１１のエッジは、テーパー付けされている。ばね要素１３が、凹部１１内でボール１２を凹部１１のテーパー付けされたエッジに対して押す。凹部１１の直径は、ボール１２の直径より小さい。ボールの一部が、凹部１１のエッジから突出し、スリーブ１４の窪み２７に係合する。ポンピング状態又は運転状態が設定される時に、ボールの一部が、締め付ける方式で窪み２７に係合する。

運転状態に設定される場合（図２）、第１貫通ダクト３４に係合するスリーブが、入口３を出口４に連結する。したがって第１フローダクト３８が、圧力の望まない損失を引き起こす流れ抵抗なしに形成される。第１貫通ダクト３４は、第１フローダクト３８を90°回転させることによって第２貫通ダクト３５に置換される。それ故に２つの開閉要素３６が、第２フローダクト３９内にある。図３は、関連するポンピング状態を示す。この場合、ポンプ装置が動作され得る。このポンプ装置は、スリーブ１４のポンプ区間１５，カバー３２及びピストン２８、さらに保護板３０，密閉要素３１，ピストンロッド２９及び動作要素３３から形成されている。ピストンロッド２９の端部が、肉厚部分を備える。この肉厚部分は、保護板３０に隣接する。この肉厚部分は、密閉要素３１を安定化する。この密閉要素３１は、保護板３０に向かって押され、密閉要素３１がポンプ区間１５の内壁に水密に密着するようにこの保護板３０を包囲する。真空が、ピストン２８の上方への移動中にポンプ区間１５内で生成される。入口３を通じ、そして入口側の開閉要素を通じて第２貫通ダクト３５に流れ、そこから交差チェンバー３７に隣接した連結ダクト１７を通じてポンプ区間１５に流れる燃料の流れを補うため、一方では出口側の開閉要素が、出口の方向の第２貫通ダクトを閉鎖する。ピストン２８の下方への移動の結果として、過剰な圧力が、ポンプ区間１５内で発生する。この圧力は、連結ダクト１７によって交差チェンバー３７及び開閉要素３６に伝達される。その結果、入口側の開閉要素が、入口３の方向の第２貫通ダクト３５を閉鎖する一方で、他方の開閉要素は、流体媒質が出口４に流れ続けることを許可する。このポンピング過程は、ポンプ区間の透き通るようにされた好ましい設計によって視覚的に追跡され得る。

本発明のポンプの投影図である。 動作位置での本発明のポンプの断面図である。 ポンピング位置での本発明のポンプの断面図である。 本発明のポンプのハウジングの正面図である。 本発明のポンプのスリーブの貫通区間の領域の投影図である。

符号の説明

１ ハウジング
２ 孔
３ 入口
４ 出口
５ 雌ねじ
６ チェンバー
７ 第１開口部
８ 第２開口部
１０ 溝
１１ 凹部
１２ ボール
１３ ばね要素
１４ スリーブ
１５ ポンプ区間
１６ 貫通区間
１７ 連結ダクト
１８ 中心合せ要素
２０ 収容溝
２２ 収容溝
２３ 凹部
２４ 収容溝
２５ 留め金具
２６ ピン
２７ 窪み
２８ ピストン
２９ ピストンロッド
３０ 保護板
３１ 密閉要素
３２ カバー
３３ 動作要素
３４ 第１貫通ダクト
３５ 第２貫通ダクト
３６ 開閉要素
３７ 交差チェンバー
３８ フローダクト
３９ フローダクト

Claims (8)

1. ディーゼル燃料で動作される内燃機関の特に手動で使用するための流体媒質用のポンプにおいて、ハウジング（１）が、流体媒質用の少なくとも１つの入口（３）及び少なくとも１つの出口（４）を備え、流体媒質用のポンプ装置が、ハウジング（１）に連結されていて、少なくとも１つのポンピング状態及び少なくとも１つの運転状態が設定され、ポンピング状態では、流体媒質が、ポンプ装置によって供給され、運転状態では、流体媒質が、入口（３）から出口（４）に流れ、そして、運転状態では、入口（３）と出口（４）とが、開閉要素なしに連結されるポンプ。
2. ハウジング（１）は、チェンバー（６）を備え、このチェンバー（６）は、入口（３）及び出口（４）に連結され、スリーブ（４）は、チェンバー（６）内に可動に嵌合されていて、そして、入口（３）と出口（４）とが、スリーブ（１４）によって開閉要素なしに連結されている請求項１に記載のポンプ。
3. スリーブ（１４）は、チェンバー（６）内に回転可能に嵌合されている請求項２に記載のポンプ。
4. スリーブ（４）は、少なくとも１つの貫通ダクト、特に好ましくは２つの貫通ダクト、すなわち第１貫通ダクト（３４）及び第２貫通ダクト（３５）を備える請求項１〜３のいずれか１項に記載のポンプ。
5. 切り替えが、スリーブ（１４）を運転状態からポンピング状態に及びポンピング状態から運転状態に移動させることによって可能であり、この場合、スリーブ（１４）は、運転状態及びポンピング状態の双方で位置決めされる請求項１〜４のいずれか１項に記載のポンプ。
6. スリーブ（１４）の第１貫通ダクト（３４）は、運転状態で開閉要素なしに入口（３）を出口（４）に連結する請求項１〜５のいずれか１項に記載のポンプ。
7. スリーブ（１４）の第２貫通ダクト（３５）は、ポンピング状態で入口（３）を出口（４）に連結し、この場合、少なくとも１つの開閉要素（３６）、好ましくは２つの開閉要素が、ポンピング状態に割り当てられた流体媒質用のフローダクト内に配置されている請求項１〜６のいずれか１項に記載のポンプ。
8. スリーブ（１４）は、ポンプ装置を形成するポンプ区間を有し、移動ピストン（２８）は、その支持板（３０）が適合するように、スリーブのポンプ区間内に収容され、そしてスリーブ（１４）は、さらに貫通区間を有し、少なくとも１つの貫通ダクト（３４）が、この貫通区間内に配置されている請求項１〜７のいずれか１項に記載のポンプ。

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