KR102175776B1 - 고압 연료 펌프 - Google Patents

Abstract

고압 연료 펌프(10)는 터릿(16)을 연장시키는 펌프 헤드(12)와, 메인 축(A)을 따라 펌핑 챔버(22)로부터 터릿(16)을 통해 개방 단부까지 연장되는 블라인드 보어(20)를 포함한다. 피스톤(32)은 보어(20) 내에 배치되어 펌프 터릿외부로 돌출하며, 외측 말단(36)은 캠 팔로어를 구비한다. 스프링(40)은 피스톤(32) 둘레에 배치되며 터릿(16) 위로 미끄러지며, 상기 스프링(40)은 상기 펌프 헤드의 메인부(14)와 상기 캠 팔로어 사이에서 압축된다. 상기 펌프(10)는 터릿(16) 둘레에 배치된 컵 형상의 슬리브(42)를 더 구비하여 터릿(16)과 주변 벽(46) 사이의 얇은 용적(54)을 보유한다. 상기 슬리브의 하부면(44)은 피스톤(32)을 연장시키는 구멍(50)을 구비한다. 작동시에 상기 펌핑 챔버(32) 내에서 가압되는 연료의 일부가 피스톤(32)과 보어(20) 사이에서 누설하여 터릿(16) 외부로 나와서 슬리브(42)에서 배출되기 전에 얇은 용적(54)을 충전한다.

Description

고압 연료 펌프{HIGH PRESSURE FUEL PUMP}

본 발명은 고압 연료 펌프, 더욱 상세하게 펌프의 열적 포획(thermal seizure)을 회피가능하게 하는 수단에 관한 것이다.

일반적으로 고압 연료 펌프는 페드의 보어 내에서 왕복 운동하는 피스톤을 축방향으로 돌출시키는 터릿을 갖는 헤드를 갖는다. 가압된 연료는 고온이고, 그 중 일부는 피스톤을 따라 누설하고, 터릿의 말단에서 배출된다. 유체 전단 손실(fluid shear losses)이 피스톤과 보어 사이의 간극 내에서 연료를 더욱 가열하므로, 배출 온도는 극히 높다. 중요한 열구배가 터릿을 가로질러 존재하고, 그 결과 피스톤 열팽창이 터릿 열팽창을 초과하여, 간극을 줄이고 펌프를 잠재적으로 손상시킨다. 이러한 문제점을 회피하기 위해, 보어-피스톤 간극은 일반적으로 이러한 차이를 수용하도록 크기설정되지만, 이는 더욱 많은 연료가 누설되게 하므로 펌프 효율을 낮춘다.

따라서, 본 발명의 목적은 펌프 헤드, 피스톤 및 스프링을 포함하는 고압 연료 펌프를 제공함으로써 전술한 문제점을 해결하는 것이다.

상기 펌프 헤드는 메인부와, 상기 메인부로부터 이격된 디스크면으로 메인 축을 따라 돌출하는 원통형 터릿을 가지며, 상기 메인 축을 따라 펌핑 챔버로부터 상기 펌프 헤드 내로, 상기 터릿을 통해 상기 디스크면 내의 개방 단부까지 연장되는 블라인드 보어를 갖는다. 또한, 상기 펌프 헤드는 상기 블라인드 보어 근방에서 개방하여 상기 보어 내외부로 연료를 흘리는 저압 입구와 고압 출구를 갖는다.

상기 피스톤은 상기 보어 내에서 슬라이딩 가능하게 안내되도록 배치되며, 상기 보어의 펌핑 챔버 내의 압축 말단으로부터 상기 펌프 헤드 외부의 외측 말단으로 연장되고, 상기 외측 말단은 캠 팔로어를 구비한다.

상기 스프링은 상기 피스톤 둘레에 배치되며 상기 터릿 위로 슬립되며, 상기 캠 팔로어와 상기 펌프 헤드의 메인부 사이에서 압축된다.

상기 펌프는 하부면과 주변 벽을 갖는 컵 형상의 슬리브를 더 구비한다. 상기 슬리브는 상기 터릿 둘레에 배치되어 상기 터릿과 상기 주변 벽 사이의 얇은 용적을 보유한다. 상기 슬리브의 하부면은 상기 피스톤을 연장시키는 구멍을 구비함으로써 작동시에 상기 펌핑 챔버 내에서 가압되는 연료의 일부가 상기 피스톤과 상기 보어 사이에서 누설하여 상기 터릿 외부로 나와서 상기 슬리브에서 배출되기 전에 상기 얇은 용적을 충전한다.

또한, 상기 슬리브는 상기 주변 벽 내에 배치된 적어도 하나의 개구를 구비할 수 있으며, 상기 개구는 상기 얇은 용적에서 연료가 배출되게 한다.

상기 슬리브는 상기 하부면로부터 이격된 상기 주변 벽의 에지로부터 반경방향으로 연장되는 디스크면을 더 가질 수 있다. 상기 반경방향 디스크면은 상기 펌프 헤드에 대해 인접하게 배치되고, 상기 스프링은 상기 슬리브의 상기 반경방향 디스크면에 대해 압축되는 상기 슬리브 위로 미끄러진다.

또 다른 실시예에서, 상기 터릿은 말단의 디스크면 근방에 배치된 반경방향 구멍을 구비함으로써, 상기 슬리브 내로 가기 전에 상기 반경방향 구멍을 통해 누설 연료가 포획된다.

첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 예로서 기술한다.
도 1은 본 발명에 따른 고압 펌프의 축방향 단면도,
도 2는 도 1의 펌프에 대한 상세도,
도 3은 도 2와 유사한 상세도로서, 본 발명의 또 다른 실시예에 관한 도면,
도 4는 도 1의 펌프 상에 배치된 슬리브에 대한 개략도.

하기의 설명에서, 유사한 요소는 동일한 참조부호로 지칭될 것이다. 또한, 설명의 용이성과 명확성을 위해, 도면의 배향을 참조하여 하향식 배향이 따를 것이다. 따라서, "상부", "상측", "하측", "위로", "아래로"와 같은 용어 및 표현이 본 발명의 범위를 제한할 어떠한 의도 없이 이용될 수 있다.

도면을 참조하여 본 발명을 기술한다. 도 1은 메인부(14)를 갖는 펌프 헤드(12)를 포함하는 고압 연료 펌프(10)의 단면도로서, 상기 메인부(14)의 하면으로부터, 헤드(12)는 메인 축(A)을 따라 메인부(14)로부터 디스크면(18)까지 하측방향으로 연장되는 돌출 터릿(16)을 구비한다. 펌프 헤드(12)는 펌프 헤드(12) 내의 펌핑 챔버(22)로부터 터릿(16)의 디스크면(18) 내의 중앙에 배치된 하측방향 개구(24)까지 하측방향으로 축(A)방향 연장되는 보어(20)를 더 구비한다.

헤드(12)는 보어(20)의 최상부에 배치된 연료 입구(26)를 더 구비한다. 포펫 밸브(28)는 입구(26)의 개폐를 제어한다. 시트에 대해 가압되는 볼에 의해 개폐가 제어되는 연료 출구(30)는 헤드(12) 내에 측방향으로 배치되어 펌핑 챔버(22) 내에서 개방한다. 입구 밸브와 출구에 대한 다수의 변형이 당해기술에 존재하며, 그 설명은 특정 실시예에 본 발명을 제한하지 않는다.

보어(20) 내에서 피스톤(32)이 슬라이딩 가능하게 배치되며, 상기 피스톤(32)은 보어(20) 내의 내측 단부(34) 또는 상측 단부로부터 헤드(12) 외측의 외측 단부(36) 또는 하측 단부까지 연장된다. 하측 단부(36)에는 스프링 시트(38)가 배치되어, 상기 시트(38)와 펌프 헤드(12)의 메인부(14) 사이에서 압축되는 스프링(40)을 보유한다. 스프링(40)은 피스톤(32) 둘레에 배치되어 터릿(16) 둘레에서 미끄러진다. 피스톤의 최하측 단부에는 캠 팔로어(미도시)가 배치되어 회전 캠과 작동시에 연동한다.

도면에서 알 수 있는 바와 같이, 슬리브(42)는 터릿(16) 둘레에 배치된다. 슬리브(42)는 빈 것으로서, 얇은 금속 시트로부터 딥 드로잉되며, 실질적으로 원통형의 주변 벽(46)과, 상기 주변 벽(46)의 상측 에지로부터 반경방향으로 연장되는 상측 디스크면(48)이 연장되는 횡방향 하부면(44)을 갖는 컵 형상을 구비한다. 슬리브(42)는 피스톤(32)이 연장가능하기 위해 하부면(44) 내의 중앙에 배치된 구멍(50)과, 주변 벽(46) 내의 적어도 하나의 개구(52)를 더 구비한다. 도면에서, 개구(52)는 하부면(44)과 상측 디스크면(48) 사이의 대략 중간 거리에 나타내어 있지만, 횡방향 면 중 하나에 더욱 근접할 수 있다.

소정 위치에서, 슬리브(42)는 스프링(40)이 슬리브(42) 둘레에서 미끄러져서 디스크면(48)의 하면에 대해 인접함에 따라 소정 위치에 유지된다. 터릿(16)을 둘러싸는 얇은 상호 용적(54)은 터릿(16)과 슬리브(42) 사이에 유지된다.

작동시에, 캠(미도시)은 캠 팔로어와 피스톤(32)을 상하 왕복 운동으로 작동시킨다. 펌핑 챔버(22) 내에서 흐른 연료는 출구(30)를 통해 배출되기 전에 가압된다. 이러한 작동 동안에, 펌핑 챔버(20) 내의 연료가 가열되어 모든 부품이 열적으로 쓴다. 적은 양의 가압 연료가, L로 나타낸 바와 같이 보어(20)와 피스톤(32) 사이의 간극을 통해 누설하여, 표면을 윤활한다. 누설 연료에 대한 또 다른 실질적인 가열은 간극 내의 유체 전단으로 인해 발생한다. 마지막으로, 누설 연료는 터릿(16)의 하부에서 상기 간극을 나와서, 하측방향으로 계속하여 흐르는 대신에, 누설 연료는 얇은 용적(54)을 충전하는 슬리브(42) 내에 포획되어, 터릿(16)의 외부면을 고온 연료와 함께 적신다. 연료는 개구(52)를 거쳐 배출될 때까지 슬리브 내에서 흐른다. 이로 인해, 터릿(16)을 가로지르는 온도 구배가 최소화되므로, 시차 열팽창(differential thermal expansions)으로 인해 보어(20) 내에서의 피스톤(32)의 그립핑 위험이 있다.

도 3에 도시된 또 다른 실시예에서, 터릿(16)은, 터릿의 디스크면(18)에 근접하게 배치된 반경방향 구멍(56)을 구비한다. 본 실시예에서, 연료는 이러한 반경방향 구멍(56)을 거쳐 누설한 다음, 얇은 용적(54)을 충전한다.

10: 펌프
12: 펌프 헤드
14: 펌프 헤드의 메인부
16: 터릿
18: 디스크면
20: 보어
22: 보어의 상측 단부
24: 보어의 개구
26: 연료 입구
28: 포펫 밸브
30: 연료 출구
32: 피스톤
34: 피스톤의 상측 단부
36: 피스톤의 외측 단부
38: 스프링 시트
40: 스프링
42: 슬리브
44: 하부면
46: 주변 벽
48: 상측 디스크면
50: 슬리브 내의 구멍
52: 슬리브 내의 개구
54: 얇은 용적
56: 반경방향 구멍
A: 메인 축
L: 연료 누설

Claims (3)

1. 고압 연료 펌프(10)에 있어서,
   - 메인부(14)와, 상기 메인부(14)로부터 이격된 디스크면(18)으로 메인 축(A)을 따라 돌출하는 원통형 터릿(16)을 갖는 펌프 헤드(12)로서, 상기 메인 축(A)을 따라 펌핑 챔버(22)로부터 상기 펌프 헤드(12) 내로, 상기 터릿(16)을 통해 상기 디스크면(18) 내의 개방 단부까지 연장되는 블라인드 보어(20), 상기 블라인드 보어 근방에서 개방하여 상기 보어(20) 내외부로 연료를 흘리는 저압 입구(26)와 고압 출구(30)를 갖는, 상기 펌프 헤드(12);
   - 상기 보어(20) 내에서 슬라이딩 가능하게 안내되도록 배치되는 피스톤(32)으로서, 상기 피스톤(32)은 상기 보어의 펌핑 챔버(22) 내의 압축 말단(34)으로부터 상기 펌프 헤드(12) 외부의 외측 말단(36)으로 연장되고, 상기 외측 말단은 캠 팔로어를 구비하는, 상기 피스톤(32);
   - 상기 피스톤(32) 둘레에 배치되며 상기 터릿(16) 위로 미끄러지는 스프링(40)으로서, 상기 스프링(40)은 상기 펌프 헤드의 메인부(14)와 상기 캠 팔로어 사이에서 압축되는, 상기 스프링(40)
   을 포함하며,
   상기 펌프(10)는 하부면(44)과 주변 벽(46)을 갖는 컵 형상의 슬리브(42)를 더 구비하며, 상기 슬리브(42)는 상기 터릿(16) 둘레에 배치되어 상기 터릿(16)과 상기 주변 벽(46) 사이의 얇은 용적(54)을 보유하고, 상기 슬리브의 하부면(44)은 상기 피스톤(32)을 연장시키는 구멍(50)을 구비함으로써 작동시에 상기 펌핑 챔버(32) 내에서 가압되는 연료의 일부가 상기 피스톤(32)과 상기 보어(20) 사이에서 누설하여 상기 터릿(16) 외부로 나와서 상기 슬리브(42)에서 배출되기 전에 상기 얇은 용적(54)을 충전하고, 상기 슬리브(42)는 상기 주변 벽(46) 내에 배치된 적어도 하나의 개구(52)를 구비하며, 상기 개구(52)는 상기 얇은 용적(54)에서 연료가 배출되게 하는
   것을 특징으로 하는,
   고압 연료 펌프.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 슬리브(42)는 상기 하부면(44)으로부터 이격된 상기 주변 벽(46)의 에지로부터 반경방향으로 연장되는 디스크면(48)을 더 구비하며, 상기 반경방향 디스크면(48)은 상기 펌프 헤드(12)에 대해 인접하게 배치되고, 상기 슬리브(42) 위로 미끄러진 상기 스프링(40)은 상기 슬리브(42)의 상기 반경방향 디스크면(48)에 대해 압축되는,
   고압 연료 펌프.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 터릿(16)은 말단의 디스크면(18) 근방에 배치된 반경방향 구멍(56)을 구비하는,
   고압 연료 펌프.
   
   

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