RU218359U1

RU218359U1 - FUEL PUMP HIGH PRESSURE

Info

Publication number: RU218359U1
Application number: RU2023104799U
Authority: RU
Inventors: Владимир Николаевич Журавлев; Алексей Викторович Шолохов; Сергей Петрович Бобров
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью Управляющая компания "Алтайский завод прецизионных изделий"
Filing date: 2023-03-01
Publication date: 2023-05-23

Abstract

Полезная модель относится к дизельному двигателестроению, а именно к топливным насосам высокого давления аккумуляторных топливных систем двигателей (Common Rail). Топливный насос высокого давления включает корпус 1, по меньшей мере, одну втулку плунжера с установленным в ней нагнетательным клапаном 3 и уплотнительное кольцо, установленное в расточку корпуса. Дополнительно содержит составное уплотнительное кольцо 4, выполненное в виде сочетания двух круглых в плане колец прямоугольного поперечного сечения, из которых внутреннее кольцо изготовлено из упругого эластичного материала, а наружное кольцо изготовлено из термопласта. Наружное кольцо соединено с внутренним кольцом по переходной посадке и установлено в расточку в корпусе насоса в зоне сообщения каналов высокого давления по переходной посадке. Внутреннее кольцо составного уплотнительного кольца может быть выполнено из фторсиликонового каучука, а наружное кольцо составного уплотнительного кольца может быть выполнено из полиэфирэфиркетона.

The utility model relates to diesel engine building, namely to high-pressure fuel pumps for common rail engine fuel systems. The high-pressure fuel pump includes a housing 1, at least one plunger sleeve with an injection valve 3 installed in it, and a sealing ring installed in the housing bore. It additionally contains a composite sealing ring 4, made in the form of a combination of two round rings of rectangular cross section, of which the inner ring is made of an elastic elastic material, and the outer ring is made of a thermoplastic. The outer ring is connected to the inner ring by a transitional fit and is installed in a bore in the pump housing in the zone of communication of the high-pressure channels by a transitional fit. The inner ring of the compound sealing ring may be made of fluorosilicone rubber, and the outer ring of the compound sealing ring may be made of polyetheretherketone.

Description

Полезная модель относится к дизельному двигателестроению, а именно к топливным насосам высокого давления топливных систем типа Common Rail (далее - ТНВД).The utility model relates to diesel engine building, namely to high-pressure fuel pumps of common rail fuel systems (hereinafter referred to as high-pressure fuel pumps).

На практике часто возникает задача уплотнения гидравлических контуров высокого давления.In practice, the problem often arises of sealing high-pressure hydraulic circuits.

Патент RU 88096 раскрывает конструкцию разъемного соединения, где применено составное уплотнительное кольцо, наружная часть которого изготовлена из полиамидных материалов, например, из капролона, а внутренняя часть - из стали, причем части кольца установлены соосно друг другу с натягом (пат. RU 88096, 27.10.2009. Бюл. №30). По известному решению, внутренняя часть составного уплотнительного кольца имеет в поперечном сечении ребро жесткости и снабжено кольцевыми упругими губками и коническими уплотнительными поверхностями. Ограничение деформации наружной части составного уплотнительного кольца обеспечивается за счет использования специальной детали - упора, с внутренней поверхностью которого ребро жесткости составного уплотнительного кольца сопрягается по скользящей посадке.Patent RU 88096 discloses the design of a detachable joint, where a composite sealing ring is used, the outer part of which is made of polyamide materials, for example, caprolon, and the inner part is made of steel, and the parts of the ring are installed coaxially to each other with an interference fit (US Pat. RU 88096, 27.10 .2009. Bull. No. 30). According to a well-known solution, the inner part of the composite sealing ring has a stiffening rib in cross section and is provided with annular elastic lips and conical sealing surfaces. Limiting the deformation of the outer part of the composite sealing ring is provided by using a special part - a stop, with the inner surface of which the stiffener of the composite sealing ring is mated in a sliding fit.

К недостаткам известного решения относится наличие ребра жесткости, являющегося кольцевым выступом на наружной поверхности составного уплотнительного кольца, который легко повредить как перед, так и во время установки. В этом случае обеспечить скользящую посадку составного уплотнительного кольца в упоре будет сложно и, в некоторых случаях, невозможно. Кроме того, к недостаткам известного решения относится использование для уплотнения дополнительного элемента - упора, который должен быть выполнен с точностью, достаточной для обеспечения, во-первых, скользящей посадки по составному уплотнительному кольцу и, во-вторых, необходимого усилия прижатия конических поверхностей в ниппелях к коническим уплотнительным поверхностям составного уплотнительного кольца.The disadvantages of the known solutions include the presence of a stiffener, which is an annular protrusion on the outer surface of the composite sealing ring, which is easily damaged both before and during installation. In this case, it will be difficult and, in some cases, impossible to ensure a sliding fit of the composite sealing ring in the abutment. In addition, the disadvantages of the known solution include the use of an additional element for sealing - a stop, which must be made with an accuracy sufficient to ensure, firstly, a sliding fit on a composite sealing ring and, secondly, the necessary pressing force of the conical surfaces in the nipples to the tapered sealing surfaces of the composite sealing ring.

Авторское свидетельство SU 1810689 раскрывает конструкцию составного уплотнительного кольца Гамаюнова, содержащего прокладку круглого сечения и охватывающую его наружные поверхности две металлических шайбы Г-образного поперечного сечения (Авт.св. SU 1810689, 23.04.1993. Бюл. №15). По известному решению, с наружной стороны прокладки круглого сечения выполнено углубление для установки металлических шайб. Упомянутые шайбы имеют прорези и устанавливаются в прокладку симметрично относительно средней плоскости углубления.Author's certificate SU 1810689 discloses the design of a Gamayunov composite sealing ring containing an O-ring and two L-shaped metal washers covering its outer surfaces (Ed. St. SU 1810689, 23.04.1993. Bull. No. 15). According to a well-known solution, a recess is made on the outer side of the O-ring for installing metal washers. Said washers have slots and are installed in the gasket symmetrically with respect to the middle plane of the recess.

К недостаткам известного решения относится сложность конструкции, приводящая к усложнению технологии изготовления составного уплотнительного кольца: пресс-форма для прокладки должна иметь соответствующий выступ, а для изготовления металлических шайб, очевидно, требуется два штампа - вырубной и гибочный либо совмещение двух штамповочных операций в одном штампе, что также представляет определенные трудности.The disadvantages of the known solution include the complexity of the design, which complicates the technology for manufacturing a composite sealing ring: the mold for the gasket must have an appropriate protrusion, and for the manufacture of metal washers, obviously, two dies are required - punching and bending, or a combination of two stamping operations in one die , which also presents certain difficulties.

Патент DE 102014225794 раскрывает конструкцию ТНВД, включающую корпус, втулку плунжера, называемую авторами известного решения головкой цилиндра, нагнетательный клапан и уплотнение стыка между корпусом насоса и втулкой плунжера (пат. DE 102014225, 16.06.2016). Втулка плунжера («головка цилиндра») и корпус насоса имеют сопряжение по плоским поверхностям, прилегающим друг к другу при сборке. На привалочной плоскости корпусе насоса выполнена кольцевая канавка, куда при сборке устанавливают уплотнение стыка между корпусом насоса и втулкой плунжера. Уплотнение стыка выполнено в виде кольца круглого сечения.Patent DE 102014225794 discloses the design of the injection pump, including a housing, a plunger sleeve, called the cylinder head by the authors of the well-known solution, a discharge valve and a joint seal between the pump housing and the plunger sleeve (US Pat. DE 102014225, 06/16/2016). The plunger sleeve (“cylinder head”) and the pump housing are mated along flat surfaces adjacent to each other during assembly. An annular groove is made on the mating plane of the pump housing, where, during assembly, a joint seal is installed between the pump housing and the plunger bushing. Joint sealing is made in the form of an o-ring.

К недостаткам известного решения относится риск возникновения течи по стыку корпуса насоса и втулки плунжера, поскольку известно, что для давлений жидкости свыше 20 МПа вместе с кольцами круглого сечения рекомендуется устанавливать защитные шайбы (Уплотнения и уплотнительная техника: Справочник / Л.А. Кондаков, А.И. Голубев, В.Б. Овандер и др.; Под общей ред. А.И. Голубева, Л.А. Кондакова. - М: Машиностроение, 1986. - 464 с. С. 127). Известно, что защитные шайбы устанавливаются в дополнение к упругим уплотнительным кольцам в виде отдельных деталей. Из иллюстрации к известному решению видно, что кольца круглого сечения установлены без защитных шайб.The disadvantages of the known solution include the risk of leakage at the junction of the pump housing and the plunger bushing, since it is known that for fluid pressures over 20 MPa, it is recommended to install protective washers together with O-rings (Seals and sealing technology: Handbook / L.A. Kondakov, A I. Golubev, V. B. Ovander, etc.; Under the general editorship of A. I. Golubev, L. A. Kondakov. - M: Mashinostroyeniye, 1986. - 464 pp. P. 127). It is known that protective washers are installed in addition to the elastic sealing rings as separate parts. From the illustration to the well-known solution, it can be seen that the O-rings are installed without protective washers.

Наиболее близким, по совокупности существенных признаков - прототипом заявляемой полезной модели - является уплотнительный узел, включающий уплотнительное кольцо и охватывающее его снаружи и соединенное с ним кольцо прямоугольной формы (пат. DE 8513179, 25.07.1985). По известному решению, наружное кольцо имеет кольцевой выступ на внутреннем диаметре, предназначенный для размещения внутреннего кольца. Высота наружного кольца близка к высоте внутреннего кольца так, что при сборке внутреннее кольцо деформируется до высоты наружного кольца.The closest, according to the totality of essential features - the prototype of the claimed utility model - is a sealing assembly, including a sealing ring and covering it from the outside and a rectangular ring connected to it (US Pat. DE 8513179, 25.07.1985). According to the known solution, the outer ring has an annular protrusion on the inner diameter, designed to accommodate the inner ring. The height of the outer ring is close to the height of the inner ring, so that during assembly the inner ring is deformed to the height of the outer ring.

К недостаткам известного решения относится необходимость выполнения кольцевого выступа на внутреннем диаметре наружного кольца, что усложняет технологию изготовления.The disadvantages of the known solution include the need to perform an annular protrusion on the inner diameter of the outer ring, which complicates the manufacturing technology.

Технической задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является создание конструкции ТНВД, имеющего технологичное в изготовлении и надежное в эксплуатации уплотнение по стыку между корпусом насоса и втулкой плунжера.The technical problem, which the proposed utility model is aimed at, is the creation of a high-pressure fuel pump design that has a manufacturable and reliable seal at the junction between the pump housing and the plunger bushing.

Техническим результатом осуществления предлагаемой полезной модели является упрощение конструкции уплотнения места пересечения каналов высокого давления, проходящих в корпусе насоса и во втулке плунжера.The technical result of the implementation of the proposed utility model is the simplification of the design of the seal at the intersection of the high-pressure channels passing in the pump housing and in the plunger bushing.

Поставленная задача решается за счет применения для уплотнения стыка между корпусом насоса и втулкой плунжера в зоне каналов высокого давления составного уплотнительного кольца, внутренняя часть которого изготовлена из эластомера, наружная часть - из термопласта, обе части образуют соединение с натягом.The problem is solved by using to seal the joint between the pump housing and the plunger bushing in the area of the high-pressure channels of a composite sealing ring, the inner part of which is made of elastomer, the outer part is made of thermoplastic, both parts form an interference connection.

Новизной в ТНВД, предлагаемом в качестве настоящей полезной модели, является применение для уплотнения стыка между корпусом насоса и втулкой плунжера в зоне каналов высокого давления составного уплотнительного кольца, внутренняя часть которого изготовлена из эластомера, наружная часть - из термопласта, обе части образуют соединение по переходной посадке.A novelty in the high-pressure fuel pump proposed as this utility model is the use of a composite sealing ring to seal the joint between the pump casing and the plunger bushing in the area of the high-pressure channels, the inner part of which is made of elastomer, the outer part is made of thermoplastic, both parts form a connection along the transition landing.

Указанный признак является новым, существенным, промышленно выполнимым и направлен на решение поставленной полезной моделью технической задачи.This feature is new, significant, industrially feasible and is aimed at solving the technical problem set by the utility model.

Согласно полезной модели предложен топливный насос высокого давления системы Common Rail, включающий корпус, по меньшей мере, одну втулку плунжера с установленным в ней нагнетательным клапаном и уплотнительное кольцо, установленное в расточку корпуса. Насос дополнительно содержит составное уплотнительное кольцо, выполненное в виде сочетания двух круглых в плане колец прямоугольного поперечного сечения, из которых внутреннее кольцо изготовлено из упругого эластичного материала, а наружное кольцо изготовлено из термопласта, причем наружное кольцо соединено с внутренним кольцом по переходной посадке и установлено в расточку в корпусе насоса в зоне сообщения каналов высокого давления по переходной посадке.According to the utility model, a high-pressure fuel pump of the Common Rail system is proposed, including a housing, at least one plunger bushing with an injection valve installed in it, and a sealing ring installed in the housing bore. The pump additionally contains a composite sealing ring made in the form of a combination of two rings, round in plan, of rectangular cross section, of which the inner ring is made of an elastic elastic material, and the outer ring is made of thermoplastic, the outer ring is connected to the inner ring by a transitional fit and is installed in boring in the pump housing in the zone of communication of the high-pressure channels along the transition fit.

Внутреннее кольцо составного уплотнительного кольца выполняется из фторсиликонового каучука, а наружное кольцо составного уплотнительного кольца выполняется из полиэфирэфиркетона.The inner ring of the compound sealing ring is made of fluorosilicone rubber, and the outer ring of the compound sealing ring is made of PEEK.

Конструкция ТНВД, предлагаемая в соответствии с заявляемой полезной моделью, поясняется чертежами (фиг. 1-3). На чертежах обозначено:The design of the injection pump, proposed in accordance with the claimed utility model, is illustrated by drawings (Fig. 1-3). The drawings indicate:

1 - корпус насоса;1 - pump casing;

11 - канал высокого давления;11 - high pressure channel;

2 - втулка плунжера;2 - plunger bushing;

21 - канал высокого давления;21 - high pressure channel;

3 - нагнетательный клапан;3 - discharge valve;

4 - составное уплотнительное кольцо;4 - composite sealing ring;

41 - внутреннее кольцо составного уплотнительного кольца;41 - the inner ring of the composite sealing ring;

42 - наружное кольцо составного уплотнительного кольца;42 - the outer ring of the composite sealing ring;

5 - уплотнительное кольцо;5 - sealing ring;

6 - штуцер;6 - fitting;

7 - заглушка.7 - plug.

На фиг. 1 показан разрез ТНВД, иллюстрирующий отвод топлива после нагнетательного клапана 3 через штуцер 5.In FIG. 1 shows a section of the injection pump, illustrating the removal of fuel after the delivery valve 3 through the fitting 5.

В корпус 1 насоса установлена втулка 2 плунжера. Втулка 2 плунжера вместе с плунжером (на фигуре позицией не обозначен) образует узел, который в литературе и на практике иногда называют насосной секцией.A plunger sleeve 2 is installed in the pump housing 1. Sleeve 2 of the plunger together with the plunger (not marked in the figure) forms a unit, which in the literature and in practice is sometimes called the pump section.

Во втулке 2 плунжера установлен нагнетательный клапан 3. Количество нагнетательных клапанов 3 соответствует количеству насосных секций, которое, в свою очередь, определяется особенностями конструкции конкретного насоса.A discharge valve 3 is installed in the sleeve 2 of the plunger. The number of discharge valves 3 corresponds to the number of pump sections, which, in turn, is determined by the design features of a particular pump.

На фигуре в качестве примера, не исключающего другие варианты исполнения, показан нагнетательный клапан 3 шарикового типа. После нагнетательного клапана 3, в зависимости от особенностей конструкции ТНВД может быть установлен штуцер 5 или пробка 6. В ряде существующих на практике конструкций, отвод топлива от ТНВД происходит через единственный - имеющийся на одной втулке 2 плунжера - штуцер 5. При этом топливо от остальных насосных секций подводится к штуцеру 5 через сообщающиеся каналы высокого давления 11 и 21, выполненные после нагнетательного клапана 3, смотря по ходу топлива в процессе нагнетания, в корпусе насоса и втулках плунжера, соответственно. Вариант насосной секции без штуцера 5 показан на фиг. 2.The figure shows, by way of example, not excluding other embodiments, a pressure valve 3 of a ball type. After the delivery valve 3, depending on the design features of the injection pump, a fitting 5 or a plug 6 can be installed. of the pumping sections is supplied to the fitting 5 through the communicating high-pressure channels 11 and 21, made after the injection valve 3, depending on the fuel flow during the injection process, in the pump housing and plunger bushings, respectively. A variant of the pump section without fitting 5 is shown in Fig. 2.

На привалочной плоскости корпуса 1 насоса выполнена расточка для установки уплотнения 5.On the mating plane of the pump housing 1, a bore is made to install the seal 5.

В зоне выхода канала 11 высокого давления на привалочную плоскость в корпусе 1 насоса выполнена, расточка, где установлено составное уплотнительное кольцо 4. Составное уплотнительное кольцо 4 выполнено в виде двух колец, установленных одно в другое по переходной посадке. Внутреннее кольцо 41 выполнено из эластичного упругого материала.In the exit zone of the high-pressure channel 11 to the mating plane in the pump housing 1, a bore is made where a composite sealing ring 4 is installed. The composite sealing ring 4 is made in the form of two rings installed one into the other along a transitional fit. The inner ring 41 is made of elastic elastic material.

Предпочтительным является выполнение внутреннего кольца 41 из фторсиликоновых каучуков.It is preferred that the inner ring 41 be made of fluorosilicone rubbers.

Наружное кольцо 42 выполнено из термопластичного полимера.The outer ring 42 is made of a thermoplastic polymer.

Предпочтительным является выполнение наружного кольца 42 из полиэфирэфиркетона.It is preferred that the outer ring 42 be made of polyetheretherketone.

Оба кольца - 41 и 42 - имеют прямоугольное поперечное сечение.Both rings - 41 and 42 - have a rectangular cross section.

Высота наружного кольца 42 близка к высоте внутреннего кольца 41. После сборки втулка 2 плунжера деформирует оба кольца - 41 и 42 - с различной степенью деформации, будучи притянута к корпусу 1 насоса до соприкосновения с его привалочной плоскостью.The height of the outer ring 42 is close to the height of the inner ring 41. After assembly, the plunger sleeve 2 deforms both rings - 41 and 42 - with varying degrees of deformation, being attracted to the pump housing 1 until it comes into contact with its mating plane.

Топливный насос высокого давления системы Common Rail, предлагаемый в качестве настоящей полезной модели, работает следующим образом.The high-pressure fuel pump of the Common Rail system, offered as the present utility model, operates as follows.

В процессе нагнетания топливо открывает нагнетательный клапан 3. Если в ТНВД есть насосные секции с установленными пробками 6, топливо после нагнетательных клапанов 3 в этих секциях по каналам 21 и 11 поступает к насосной секции со штуцером 5. По каналу 21 во втулке 2 плунжера насосной секции с установленным штуцером 5 топливо поступает к штуцеру 5. В насосной секции, где имеется штуцер 5, топливо после нагнетательного клапана 3 сразу поступает к штуцеру 5. Направление движения топлива на фиг. показано стрелкой.In the process of injection, the fuel opens the discharge valve 3. If the high-pressure fuel pump has pump sections with plugs 6 installed, the fuel after the injection valves 3 in these sections through channels 21 and 11 enters the pump section with a fitting 5. Through channel 21 in the sleeve 2 of the plunger of the pump section with fitting 5 installed, fuel flows to fitting 5. In the pump section, where there is fitting 5, the fuel after the delivery valve 3 immediately flows to fitting 5. The direction of fuel movement in Fig. shown by arrow.

Благодаря наличию составного уплотнительного кольца 4 обеспечивается герметичность стыка между корпусом 1 насоса и втулкой 2 плунжера в зоне сообщения каналов высокого давления 11 и 21.Due to the presence of a composite sealing ring 4, the tightness of the joint between the pump housing 1 and the plunger sleeve 2 in the communication zone of the high pressure channels 11 and 21 is ensured.

Пример осуществления полезной модели.An example of the implementation of the utility model.

Изготавливали опытный радиально-плунжерный ТНВД с тремя насосными секциями. Отводящий штуцер был установлен только на одной секции, на двух других установили заглушки. Внутреннее кольцо составного уплотнительного кольца изготовили из фторсиликонового каучука, наружное кольцо составного уплотнительного кольца изготовили из полиэфирэфиркетона. Максимальное давление топлива на испытаниях составляло 2150 кг/см². Течь не обнаружена.An experimental radial-plunger injection pump with three pump sections was manufactured. The outlet fitting was installed on only one section, plugs were installed on the other two. The inner ring of the compound sealing ring was made of fluorosilicone rubber, the outer ring of the compound sealing ring was made of polyetheretherketone. The maximum fuel pressure in the tests was 2150 kg/cm ² . The leak was not found.

Предлагаемая конструкция топливного насоса высокого давления готовится к внедрению на Алтайском заводе прецизионных изделий.The proposed design of the high-pressure fuel pump is being prepared for implementation at the Altai Precision Products Plant.

Claims

1. A high-pressure fuel pump, including a housing, at least one plunger sleeve with a discharge valve installed in it, and a sealing ring installed in the bore of the housing, characterized in that it additionally contains a composite sealing ring made in the form of a combination of two round in terms of rings of rectangular cross section, of which the inner ring is made of resilient elastic material, and the outer ring is made of thermoplastic, and the outer ring is connected to the inner ring by a transitional fit and is installed in a bore in the pump housing in the zone of high-pressure channels communication by a transitional fit.

2. High pressure fuel pump according to claim 1, characterized in that the inner ring of the compound sealing ring is made of fluorosilicone rubber.

3. High pressure fuel pump according to claim. 1, characterized in that the outer ring of the composite sealing ring is made of polyetheretherketone.