NO773161L - Anordning ved suge- og trykkpumpe. - Google Patents

Abstract

Anordning ved suge- og trykkpumpe

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en anordning ved suge-

og trykkpumpe, nærmere bestemt en brenselinnsprøytningspumpe. for en dieselmotor. Anordningen utgjør en forbedring som gjør det mulig å utelukke hurtig erosjon og skalldannelse for visse deler av pumpen. Disse fenomener er kjent for å bli frembragt ved kavitasjon og støt som skyldes meget sterke og hurtige trykksvingninger som finner sted ved slutten av hver effektiv leveringssyklus av pumpens plungerstempel i det øyeblikk tilførsels- og avløpskanalen eller-kanalene plutselig forbindes med pumpens leveringskammer.

Den pumpetype som forbedringen ifølge oppfinnelsen an-vendes for, er vel kjent. En slik pumpe omfatter et plungerstempel som med konstant slaglengde beveger seg frem og tilbake i lengderetningen inne i den sylindriske boring i en sylinder anordnet i pumpehuset. Fluidumet ledes inn i pumpens leveringskammer gjennom en eller flere på tvers forløpende kanaler som strekker seg gjennom sylinderen, -og hvis åpninger periodisk stenges ved hjelp av sideflaten av plungerstemplet for hele varigheten av dettes virksomme leveringsslag. Da det samlede slag for plungerstemplet er konstant, blir fluidum-mengden som leveres ved hver syklus, gjort variabel ved justering av det nevnte virksomme slag, dvs. ved å justere den tid under hvilken åpningene av de nevnte kanaler er stengt av plungerstemplets sidevegg. For dette formål er plungerstemplets sidevegg forsynt med et spor, hvorav i det minste en kant er hovedsakelig skruelinjeformet og som fører til den øvre del av stemplet for å skaffe en avløpsforbindelse i et bestemt øyeblikk av hver syklus, mellom pumpens leveringskammer og de nevnte kanaler. På grunn av at leveringstrykket er meget høyere enn tilførselstrykket vil fluidumet brått vende tilbake til de nevnte kanaler straks utløpsforbindelsen er opp- rettet, dvs. straks et punkt på den skruelinjeFormede kant når et sted overfor åpningen av en av de nevnte kanaler. Leveringen stoppes da nesten øyeblikkelig og tillater således den fluidummengde som leveres av pumpen for hver syklus, å

bli bestemt nøyaktig. Dessuten kan plungerstemplet selv-

sagt dreies omkring sin egen lengdeakse for å-forsinke eller fremskynde øyeblikket for passering av den skruelinjeformede kant forbi den nevnte åpning. Denne tilleggs justering som tillater en type forandring av det virksomme leveringsslag av plungerstemplet, tillater således justering av pumpens hovedleveringsmengde selv om dens plungerstempel har et konstant samlet slag. Denne justering av vinkelstillingen fåes ganske konvensjonelt ved hjelp av en glidekileanordning som foreligger ved den nedre del av plungerstemplet og tillater justering av den ønskede vinkelstilling av plungerstemplet og bibehold av denne uten å hindre stemplets frem- og tilbakegående bevegelse med konstant slag.

Det velkjente problem som oppstår i en pumpe av denne type, er kavitasjonsproblemet. Der er i virkeligheten en ganske stor trykkdifferanse under det virksomme slag av plungerstemplet, mellom leveringskammeret og tilførsels- og leveringssystemet for fluidumet. Som et eksempel kan nevnes at ikke sjelden går leveringstrykket tilnærmet opp til

1D0D kg/cm 2, mens fluidumtrykket i pumpens tilførselssystem bare er i størrelsesordenen 2 kg/cm . Under slike betingelser vil leveringen, dvs. den hurtige tilbakestrømning av det over-skytende fluidum i leveringskammeret ved slutten av en effektiv syklus for plungerstemplet til tilførsels- og avløps-kanalene finne sted med stor kraft som danner hvirvler og lokale områder med negativt trykk i de nevnte kanaler, i nærheten av deres indre åpninger. Slike fenomener vil sannsyn-ligvis bevirke hurtig erosjon og/eller skalldannelser både ved endene av tilførselen og avløpskanalene og på overflaten av selve plungerstemplet.

Det er kjent å eliminere slike hvirvler og områder med negativt trykk ved å dele hver felles tilførsels- og leverings-kanal i lengderetningen for å avgrense en tilførselsbane og en avløpsbane mens det samtidig sikres en forbindelse mellom de to baner ved den indre åpning av kanalen for å tillate fluidumet lett å passere fra tilførselsbanen til avløpsbanen (i avløpsøyeblikket ) for å hindre dannelsen av lokale områder med lavt trykk eller negativt trykk og hvirvler, hvorved det utelukkes slitasje som skyldes kavitasjon. Denne løsning som er beskrevet av søkerne og som danner gjenstanden for den eldre norske patentans. 752522 av 15.juli 1975, besto i at det i den felles kanal ble skutt inn en endedel som hadde den hovedsakelige form av en flat plate eller strimmel som var slik dimensjonert at den lot det stå igjen en gjennomgang i nærheten av åpningen for den felles kanal, hvilken tillot fluidumet å sirkulere mellom de to langsgående tilførsels-

og avløpskanaler avgrenset på denne måte. Denne løsning er

tilfredsstillende, men konstruksjonen og anbringelsen av endestykket i den felles kanal er vanskelig å utføre. Spesielt er orienteringen av den flate plate eller strimmel på endestykket i forhold til retningen av returstrålene av fluidum som frem-bringes i kanalene, av betydning. Den må omhyggelig justeres på tidspunktet for monteringen og man må være omhyggelig med å unngå eventuell etterfølgende feiljustering av den nevnte orientering. Dessuten kan endestykket i seg selv forholdsvis lett bli skadet og det er vanskelig å fremstille. InnsetninTgen av endestykket i den felles kanal kan videre bevirke ytterligere påkjenninger som er istand til senere å føre til at sylinderen sprekker.

Foreliggende oppfinnelse er av betydning hovedsakelig

av den grunn at den gjør det mulig å klare seg uten endestykket.

Oppfinnelsen angår således en suge- og trykkpumpe av

den type som omfatter et sylindrisk plungerstempel som beveger seg frem og tilbake i leengderetningen inne i boringen i en sylinder, hvilket plungerstempel er forsynt på sin ytre overflate med et spor, hvis ene kant i det minste er hovedsakelig skruelinjeformet for å definere det virksomme leveringsslag av plungerstemplet ved å justere dets vinkelstilling omkring dets egen lengdeakse, og oppfinnelsen er kjennetegnet ved at sylinderen dessuten er forsynt med minst én gruppe av flere innbyrdes tettliggende, hovedsakelig tverrgående og fortrinns-

vis parallelle kanaler for tilførsel og avløp av fluidumet for hver arbeidssyklus av pumpen og at det er anordnet en innretning med i det minste øyeblikkelig forbindelse mellom minst to av de tettliggende kanaler i nærheten av deres åpninger som munner ut i nevnte boring.

På denne måte er kanalene for tilførsel og avløp frembragt inne i selve massen som danner sylinderen som inneholder plungerstemplet. En slik konstruksjon er fordelaktig og økon-omisk på produksjonstrinnet. Den er dessuten mer solid og sterk overfor de trykkbølger som forplanter seg i nevnte kanaler fordi det forholdsvis lett ødelagte element, nærmere bestemt den flate plate eller strimmel -som tidligere ble an-vendt, er eliminert. I tillegg er en forbindelse anordnet mellom i det minste noen av de tett inntil hverandre forløp-ende kanaler for å få en kompenserende strømning av fluidum mellom de forskjellige avløps- og tilførselsbaner for å eliminere områdene med lokalt negativt trykk og hvirvlene som førte til kavitasjon. Den nevnte forbindelse kan oppnås ved å anordne et lite hulrom i sylinderveggen, fortrinnsvis mellom åpningene av kanalene, eller en sliss med en bestemt bredde laget i veggen av plungerstemplet over den i det vesentlige skrue1 injeformede kant og parallelt med samme. I det siste tilfelle er posisjonen og bredden av slissen eller sporet slik valgt at den gjør det mulig å opprette forbindelsen for bare et kort øyeblikk fra det tidspunkt nevnte kant begynner å avdekke åpningen av en av de tett forløpende kanaler.

Oppfinnelsen vil bedre forstås og ytterligere formål, detaljer og fordeler ved denne vil fremgå klarere av den føl-gende beskrivelse av to utførelser av oppfinnelsen i form av rene eksempler og med henvisning til tegningene, hvor fig. 1 er et delriss av en pumpe i samsvar med oppfinnelsen og med sylinderen inneholdende plungerstemplet vist i snitt etter linjen 111 — 111 på fig. 3 og med et utvendig riss av stemplet anbragt i sylinderen, fig. 2 er et riss i likhet med fig. 1 og viser en mulig modifikasjon av pumpen ifølge oppfinnelsen, fig. 3 er et delriss av den innvendige boring i sylinderen og viser spesielt åpningene tre tett inntil hverandre forløp-ende kanaler for tilførsel og avløp av fluidum som strømmer i pumpen, og fig. 4 viser skjematisk en fremgangsmåte ved maskinering av en forbindende hulning i veggen av sylinder-boringen.

På tegningene er vist en pumpe som omfatter en sylinder 11 med en sentral boring 12 med et plungerstempel 13 som beveger seg frem og tilbake i denne. Den nedre del (ikke vist) av plungerstemplet 13 er forsynt meden glidekileanordning som gjør det mulig for plungerstemplet å dreie seg om sin lengdeakse 14 uten å hindre dets frem- og tilbakegående bevegelse langs samme akse, mens det samtidig blir mulig for plungerstemplet å bli holdt i en bestemt vinkelstilling som bestemmer pumpens leveringsmengde. Plungerstemplet 13 er for dette formål forsynt med en siderettet fordypning eller spor 15 innrettet for å danne en forbindelse mellom leveringskammeret 18 (vist delvis og anbragt bak den tverrgående flate 17 av plungerstemplet) og de parallelle kanaler 20, 21 og 22 som strekker seg tett inntil hverandre og sikrer tilførsel og av-løp av fluidum som kommer inn i pumpen. En av kantene 16 av hulrommet 15 er skruelinjeformet, slik at ved justering av plungerstemplets 13 vinkelstilling i forhold til de respektive åpninger 20a, 21a og 22a av de nevnte kanaler som fører inn i boringen 12, kan plungerstemplets virksomme leveringsslag i hver syklus, dvs. den del av plungerstemplets samlede slag-bevegelse under hvilken der ikke er noen forbindelse mellom kammeret 18 og en av disse kanaler, justeres...

I samsvar med et bemerkelsesverdig trekk ved oppfinnelsen er faktisk noen tett inntil hverandre forløpende kanaler for tilførsel og avløp av fluidumet anordnet i stedet for den enkelte felles kanal med større tverrsnitt som vanligvis er anordnet i de fleste av de kjente innretninger. I stedet for boring av en enkelt felles kanal og deretter dele denne i lengderetningen for å danne minst en tilførselsbane og en av-løpsbane, har det vist seg gunstig å anordne tre kanaler tett inntil hverandre og parallele, men med mindre diameter enn den eneste kanal, slik at den ønskede langsgående adskillelse automatisk sikres ved hjelp av selve rnetallsylinderen som forblir mellom de innbyrdes tett liggende kanaler. Det kan være anordnet to eller flere kanaler (tre i det viste eksem- ror tilførselen (fylling au leveringskammeret ved plungerstemplets returslag), mens den eller de andre kanaler tjener nærmere bestemt til avløp av overskuddsf1uidum (returstrøm av fluidumet som trykkes ut fra leveringskammeret til disse kanaler ved begynnelsen av avdekningen av de tilsvarende åpninger, ved kanten av plungerstemplets spor) ved slutten av hvert virksomt leveringsslag av plungerstempl et. I de viste eksempler, hvor åpningene 20a, 21a, 22a har sirkulær form og deres senter er anordnet på hovedsakelig en og samme sirkel 25, er det klart at kanalene 20 og 21 benyttes nærmere bestemt for tilførsel mens kanalen 22 tjener nærmere bestemt til avløp av fluidumet, fordi dens åpning 22a er den første som blir åpnet av kanten 16 under bevegelsen oppover (se fig.

1 og 2) av plungerstemplet 13 ved slutten av dettes virksomme leveringsslag. Forskjellen mellom tilførselskanalene og a v - løpskanalene slik de er definert i det foregående, er imidlertid ikke det eneste spesielle trekk ved oppfinnelsen. Det må også sørges for en forbindelse mellom kanalene i nærheten av deres åpninger 20a, 21a og 22a, i det minste i det øyeblikk kanten 16 begynner å avdekke åpniingen 22a under de ovenfor angitte betingelser. I samsvar med fig. 1, oppnås den nevnte forbindelse på en meget enkel måte ved å anordne en hulning 27 (likeledes synlig på fig. 3) i veggen av sylinderen 11, inne i boringen 12 og nærmere bestemt i det område som skiller åpningene for i det minste to (og fortrinnsvis tre) innbyrdes tett liggende kanaler 20 21, 22. Denne nevnte hulning er

slik dimensjonert at den overlapper eller gjør inngrep i minst en del av kantene av åpningene 20a, 21a og 22a for å sikre en mulighet for effektiv forbindelse mellom kanalene selv hvis deres åpninger er dekket av sideveggene av plungerstemplet 13. Erfaringen har vist at dybden av hulningen fortrinnsvis skal være mellom 0,1 og 2 mm.

Fig. 4 viser en annen fremgangsmåte ved fremstilling av hulningen 27. Det er tilstrekkelig å føre inn en frss eller et verktøy 30 på skrå i boringen 12 før montering av stemplet og deretter drive verktøyet en liten dybde inn i veggen av sylinderen 11, hovedsakelig mellom nevnte kanalmunninger eller deres fremtidige posisjoner i tilfelle av at disse ennå i&ke er boret. En positiv føring av verktøyet 30 oppnås mest

I VGU\J J. Ill U I I tert v/ed den ene ende au boringen 12 og som på sin side er forsynt med en skråboring' 32 som tjener som en føring for akselen på verktøyet 30. Sistnevnte kan være erstattet av en slipeskive eller annet egnet verktøy.

Fig. 2 viser en annen utførelse, hvor det ikke er nødven-dig å anordne en hulning i likhet med 27. Forbindelsen som i dette tilfelle er momentan, fås ved hjelp av en sliss 33 som løper parallelt med kanten 16 og er anordnet i sideflaten av plungerstemplet i nærheten av sporet 14 men ikke direkte i forbindelse med sistnevnte. Bredden og posisjonen av slissen 33 er slik valgt at den danner en gjennomgang 34 i høyde med åpningene av kanalene under i det minste et kort øyeblikk? fra det tidspunkt kanten 16 begynner å avdekke en av åpningene (22a). Dette er nøyaktig situasjonen vist på fig. 2. Sagt på en annen måte opprettes denne forbindelse virksomt hovedsakelig under den tid med hurtige trykkvariasjoner i pumpen som

ville føre til kavitas jons f en omener. For å oppnå dette resul-tat er det tilstrekkelig for det første at avstanden d som befinner seg mellom slissens kant nærmest kanten 16 og denne kant selv må være hovedsakelig mindre enn diameteren av den første åpning 22a avdekket av nevnte kant under det virksomme leveringsslag av plungerstemplet og for det annet at bredden 1 av slissen 33 må være hovedsakelig større enn den avstand

som skiller delene nærmest åpningene av i det minste to tett inntil hverandre liggende kanaler.

Også i de11e.ti 1 fe11e har det vist seg at de beste resul-tater fAs med en slissdybde som ligger mellom 0,1 og 2 mm.

Operasjonen av pumpen er ganske enkel og kan selvsagt av-ledes"av den ovenstående beskrivelse. Oansett den valgte form for utførelsen skal bemerkes at i det øyeblikk åpningen 22a avdekkes av kanten 16 foreligger i virkeligheten en mulighet for passering av fluidumet mellom kanalene (gjennom gjennom-gangen 34 eller hulningen 27) i det minste i nøyaktig dette øyeblikk. Deretter opptrer et hurtig trykkfall fra omkring

. 1000 kg/cm (hvilket er trykket i leveringskammeret) til omkring 2 kg/cm^ (trykket i tilførselssystemet). Dette gir i kanalene 22, tilnærmet i retning av pilen F, en fluidumstråle

med meget stor hastighet som v/ille søke å frembringe hvirvler og områder med lokalt negativ/t trykk i den øvre del av denne kanal og som kunne føre til hurtig erosjon på grunn av kavitasjon og/eller skalldannelse på veggene av kanalen ogplunger-stemplet. Imidlertid, på grunn av konstruksjonen fremskaffet ved oppfinnelsen, blir slike områder med negativt trykk eller lavere trykk eliminert, i samme øyblikk som de dannes, ved hjelp av det fluidum som kommer fra de andre kanaler 2G, 21 gjennom den forbindende gjennomgang avgrenset av enten hulningen 27 eller slissen 3 3.

Claims (8)

1. Suge- og trykkpumpe av den type som omfatter et sylindrisk plungerstempel som beveger seg frem og tilbake i lengderetningen inne i boringen i en.sylinder, hvilket plungerstempel er forsynt på sin ytre overflate med et spor, hvis ene kant i det minste er hovedsakelig skruelinjeformet for å definere det virksomme leveringsslag av plungerstemplet ved å justere dets vinkelstilling omkring dets egen lengdeakse, karakterisert ved at sylinderen dessuten er forsynt med minst én gruppe av flere innbyrdes tettliggende, hovedsakelig tverrgående og fortrinnsvis parallelle kanaler for tilførsel og avløp av fluidumet for hver arbeidssyklus av pumpen og at det er anordnet en innretning med i det minste øyeblikkelig forbindelse mellom minst to av de , tettliggende kanaler i nærheten av deres åpninger som munner ut i nevnte boring.

2 . Pumpe ifølge krav 1, karakterisert ved at de forbindende organer er i det minste delvis dannet av en hulning anordnet i veggen av nevnte sylinder inne i boringen i det minste i området for nevnte vegg som skil1 er åpningene i minst to av de tett inntil hverandre forløpende kanaler.

3. Pumpe ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at de forbindende organer er i det minste delvis dannet av en skruelinjeformet sliss anordnet i sideveggen av plungerstemplet, i nærheten av nevnte spor og parallelt med kanten av det hovedsakelig skrue1 injeformede spor.

4. Pumpe ifølge krav 3, karakterisert ved at de nevnte åpninger av de innbyrdes tett forløpende kanaler har sirkulært tverrsnitt, idet avstanden avgrenset mellom slissekanten nærmest sporets kant og sistnevnte er i det vesentlige mindre enn diameteren av den første åpning som avdekkes av sporkanten under det effektive leveringsslag av plungerstemplet .

5. Pumpe ifølge krav 3 eller 4, karakterisert ved at bredden av nevnte sliss er hovedsakelig større enn avstanden som skiller de tetteste deler av åpningene av to av de innbyrdes tett forløpende kanaler.

6. Pumpe ifølge krav 2 eller 3, karakterisert ved at dybden av nevnte hulning og/eller sliss ligger mellom 0,1 og 2 mm.

7. Fremgangsmåte ved anordning av organer til forbindelse mellom de innbyrdes tett forløpende tilførsels- og avløps-kanaler i en pumpe i nærheten av åpningene for nevnte kanaler i boringen i en sylinder som inneholder pumpens plungerstempel, karakterisert ved at den består i innføring av en fres eller et verktøy, en slipeskive eller lignende i nevnte boring, på skrå i forhold til boringens akse, før monteringen av plungerstemplet, og fremstilling av en hulning ved hjelp av nevnte verktøy i sideveggene av boringen, hovedsakelig mellom de nevnte åpninger eller deres fremtidige posisjoner.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 7, karakterisert ved en positiv føring av spindelen eller akselen for fresen eller verktøyet i den nevnte skrå stilling f.eks. ved hjelp av en føringshette montert ved en ende av nevnte boring.