TW201629334A - 具有改良的輸送性能的燃料泵 - Google Patents

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Abstract

本發明係有關於一種用於輸送燃料的燃料泵，包括活塞(2)及膜密封元件(3)，該膜密封元件在內環形密封座(4)及外環形密封座(5)上進行密封，其中滿足以下方程式：(Ra2-ra2)/(ri+L)2=ra/ri，其中ri為該內密封座(4)的內半徑，ra為該外密封座(5)的內半徑，Ra為該活塞(2)的外徑且L為該內密封座(4)的外半徑(Ria)與該內密封座(4)的內半徑(ri)之差。本發明亦有關於一種操作燃料泵的方法。

Description

具有改良的輸送性能的燃料泵
本發明係有關於一種用於輸送燃料的燃料泵，其具有改良的輸送性能，特別是就熱燃料而言。
先前技術揭露燃料泵之不同的技術方案。就燃料泵而言，特別是在使用熱燃料時，在以下情況下會產生一系列問題：在抽吸期間產生壓降，使得熱燃料釋放氣體，並且所釋放的氣體會進入燃料泵的輸送腔。此會導致燃料泵之輸送特性曲線明顯下降。此外，抽吸期間的不均勻壓降亦會增大摩擦損失，從而進一步加大壓降。
與此相對，根據本發明之具有申請專利範圍第1項之特徵的燃料泵具有以下優點：能夠實現改良的輸送特性，特別是就熱燃料而言。就此而言，根據本發明一方面能減小壓降，另一方面亦能在抽吸過程期間在活塞區域實現更均勻的壓降。因為可避免釋放氣體，由此使得燃料泵特別就熱燃料而言之特性得到顯著改良。因此，針對該燃料之不同溫度的輸送特性曲線亦可儘可能保持一致。根據本發明，其實現方式如下：該燃料泵包括活塞及膜密封元件。其中，該膜密封元件在內環形密封座及外環形密封座上進行密封。在此情況下滿足以下之方程式： Ra2-ra2/(ri+L)2=ra/ri。
其中ri為該內密封座之內半徑，ra為該外密封座之內半徑，Ra為該活塞之半徑且L為該內密封座之外半徑Ria與該內密封座之半徑ri之差。由此使得在該燃料湧入期間，在內密封座上的練習過程(Übungsvorgang)之速度與在外密封座上的練習過程之速度一樣大，從而避免內密封座及外密封座上形成不同的壓力條件，進而避免燃料釋放氣體。
各附屬項揭露本發明進一步的較佳方案。
為使得該燃料泵具有特別緊密的結構，該膜密封元件較佳地具有中心的圓形輸送開口。該輸送開口較佳地居中構建在該膜密封元件上。由此可實現無較大損耗之輸送。
該膜密封元件進一步較佳地包括外側保持區及中部密封區，二者透過連接臂相互連接，該等連接臂特別是彈性臂。其中，該膜密封元件在較佳地呈環形的外側保持區上得到固定。該密封區包括內密封座及外密封座。
根據本發明的另一較佳技術方案，一輸送通道沿輸送方向直接佈置在該膜密封元件後面且用於接收該燃料泵所輸送的燃料，該輸送通道之直徑大於中心輸送開口之直徑。其中，該內密封座的內半徑ri尤佳地與該輸送通道的半徑相同。換言之，該輸送通道之外周較佳地決定該內密封座的內半徑。
根據本發明的另一較佳技術方案，該燃料泵進一步包括具有環形橫截面之進入區。如此便可確保相對較大的進入區，使得該燃料泵之活塞用於完全填充的衝程在該抽吸過程期間可保持相對較小。
該進入區之環形橫截面的面積較佳地大於該內密封座及外密封座之面積的總和。由此便可確保在該抽吸過程期間，該燃料在其流過該內密封座及外密封座時的壓降儘可能在兩個密封座上保持一樣大或者減至最小。
本發明亦有關於一種操作燃料泵的方法，該燃料泵包括活塞及膜密封元件，該膜密封元件具有內環形密封座及外環形密封座。其中，該方法包括抽吸燃料之步驟，使得當膜密封元件處於開啟狀態時，該燃料在內密封座上的通流速度與該燃料在外密封座上的通流速度一樣大。由此，一方面減小壓降，另一方面在內密封座及外密封座之區域上不存在壓力差，從而不會產生熱燃料之氣體釋放問題。
此外，本發明之方法尤佳地採用某種技術方案，使得該膜密封元件適於在開啟過程期間保持黏附於該燃料泵的活塞上之狀態。由此實現最大的開口橫截面。
該膜密封元件進一步較佳地在開啟過程期間同時脫離內密封座及外密封座。
下面以所附圖式為參照對本發明之一種較佳實施例進行詳細說明。
1‧‧‧燃料泵
2‧‧‧活塞，活塞頭部
3‧‧‧膜密封元件
4‧‧‧密封座
5‧‧‧密封座
6‧‧‧輸送通道
7‧‧‧進入區
8‧‧‧氣缸
9‧‧‧復位元件，圓柱彈簧，彈性元件
10‧‧‧面積
11‧‧‧面積
12‧‧‧橫截面面積
13‧‧‧面積
14‧‧‧套筒
15‧‧‧套管
30‧‧‧輸送開口
31‧‧‧保持區
32‧‧‧密封區
33‧‧‧彈性臂，連接臂
A‧‧‧箭頭
B‧‧‧箭頭
C‧‧‧箭頭
ri‧‧‧半徑
ra‧‧‧半徑
Ra‧‧‧半徑
Ria‧‧‧半徑
RF‧‧‧半徑
L‧‧‧長度
圖1為依據本發明之一種較佳實施例之燃料泵的剖視示意圖；圖2為圖1之膜密封元件的透視示意圖；及圖3為如圖2所示之膜密封元件的俯視圖。
下面以圖1至圖3為參照對依據本發明之一種較佳實施例的之燃料泵1進行詳細說明。
燃料泵1包括活塞2，其可在氣缸8中往復運動。元件符號9係指復位元件，在本實施例中係指圓柱彈簧。
燃料泵1進一步包括膜密封元件3，其為片狀元件且在圖2及圖3中詳細顯示。膜密封元件3包括保持區31，其呈環形構建在該膜密封元件之外周上。此外，膜密封元件3包括密封區32，其為保持區31所環繞。三個彈性臂33構建在密封區32與保持區31之間，該等彈性臂將保持區31與密封區32彈性連接。此外，輸送開口30居中構建在在膜密封元件3中。
特別如圖1所示，燃料泵1進一步具有內環形密封座4及外環形密封座5。
內密封座4形成於膜密封元件3與套筒14之間。外密封座5形成於膜密封元件3與套管15之間。其中，套筒14佈置在套管15內部(參閱圖1)。由此在套筒14與套管15間產生環形進入區7，透過該進入區對燃料進行抽吸。
此外，在套筒14中設有輸送通道6，藉由該輸送通道輸送加壓燃料。
本發明之燃料泵1的功能如下。活塞2克服彈性元件9的彈力作用而沿箭頭A之方向運動，以便進行抽吸。藉此，由於在該活塞頭部之區域中產生負壓，膜密封元件3亦沿箭頭A之方向運動。由此，膜密封 元件3同時脫離內密封座4及外密封座5。
如圖1中藉由箭頭B所示，藉此將燃料透過進入區7吸入所形成的壓力腔。其中，該燃料流經內密封座4之速度與流經外密封座5之速度相同。由此在該抽吸過程期間在該二個密封座4、5之區域中保持相同的壓力條件。因此，即使該燃料具有預定的較高溫度，仍可避免燃料中蒸發出氣體。
在達到該上死點後，活塞2之運動方向反轉，使得該活塞重新朝套筒14的方向返回。由此，藉由設置在膜密封元件3中的輸送開口30將燃料輸送至形成於套筒14中的柱形通道6。此點係在圖1中藉由箭頭C標明。
根據本發明，藉此可減小該二個密封座4、5之區域中的壓降。
根據具有彈性臂33之膜密封元件3的技術方案，膜密封元件3自身具有彈簧應變率。如此這般選擇該彈簧應變率，使得該等液壓力能夠實現儘可能大的衝程。在該抽吸過程期間，膜密封元件3尤佳地黏附在活塞頭部2上。
此外，該燃料泵的組件滿足以下方程式：(Ra2-ra2)/(ri+L)2=ra/ri。
其中ri為內密封座4之內半徑，ra為外密封座5之內半徑，Ra為活塞2之半徑且L為內密封座4之外半徑Ria與內密封座4之內半徑ri之差。
其中，如此這般選擇膜密封元件3與套筒14間的內密封座4之長度L，使得該長度被實施得儘可能小，以便增大內密封座4的內半徑 ri(參閱圖2及圖3)。其中，將外密封座5的內半徑ra選擇得儘可能大。其中，外密封座5之面積11與內密封座4之面積10的總和大於環形進入區7之面積13。
此外，套筒14中的輸送通道6之半徑RF與內密封座4之內半徑ri相同。其中，輸送開口30之面積小於輸送通道6之橫截面面積12(參閱圖1)。
因此，本發明可實現顯著改良的輸送特性，特別是就熱燃料而言。此外，本發明能防止抽吸過程期間燃料中釋放出氣體且該等氣體以非期望的方式聚集於活塞2，以免大幅降低該燃料泵的輸送率。
1‧‧‧燃料泵
2‧‧‧活塞，活塞頭部
3‧‧‧膜密封元件
4‧‧‧密封座
5‧‧‧密封座
6‧‧‧輸送通道
7‧‧‧進入區
8‧‧‧氣缸
9‧‧‧復位元件，圓柱彈簧，彈性元件
14‧‧‧套筒
15‧‧‧套管
30‧‧‧輸送開口
31‧‧‧保持區
32‧‧‧密封區
A‧‧‧箭頭
B‧‧‧箭頭
C‧‧‧箭頭
ri‧‧‧半徑
ra‧‧‧半徑
Ra‧‧‧半徑
Ria‧‧‧半徑
RF‧‧‧半徑
L‧‧‧長度

Claims (10)

  1. 一種用於輸送燃料的燃料泵，包括活塞(2)及膜密封元件(3)，其在內環形密封座(4)及外環形密封座(5)上進行密封，其中滿足以下方程式：(Ra2-ra2)/(ri+L)2=ra/ri，其中ri為該內密封座(4)的內半徑，其中ra為該外密封座(5)的內半徑，其中Ra為該活塞(2)的半徑，並且其中L為該內密封座(4)的外半徑(Ria)與該內密封座(4)的內半徑(ri)之差。
  2. 如申請專利範圍第1項之泵，其特徵在於，該膜密封元件(3)具有中心的圓形輸送開口(30)。
  3. 如前述申請專利範圍中任一項之泵，其特徵在於，該膜密封元件(3)具有外側保持區(31)及內側密封區(32)，該保持區與該密封區透過連接臂(33)相互連接，該等連接臂特別是彈性臂。
  4. 如申請專利範圍第2或3項之泵，其特徵在於，用於接收該泵所輸送之燃料的輸送通道(6)之直徑大於該中心輸送開口(30)之直徑。
  5. 如申請專利範圍第4項之泵，其特徵在於，該內密封座(4)的內半徑(ri)與該輸送通道(6)的半徑相同。
  6. 如前述申請專利範圍中任一項之泵，進一步包括具有環形橫截面的進 入區(7)。
  7. 如申請專利範圍第6項之泵，其特徵在於，該進入區(7)之環形橫截面的面積大於該內密封座(4)之面積(10)與該外密封座(5)之面積(11)的總和。
  8. 一種操作活塞泵的方法，該活塞泵包括活塞(2)及膜密封元件(3)，該膜密封元件具有內環形密封座(4)及外環形密封座(5)，其中當該膜密封元件(3)處於開啟狀態時，該燃料在該內密封座(4)上的通流速度與該燃料在該外密封座(5)上的通流速度相同。
  9. 如申請專利範圍第8項之方法，其特徵在於，該膜密封元件(3)適於在開啟過程期間黏附在該活塞(2)上並隨該活塞一同運動。
  10. 如申請專利範圍第8或9項之方法，其特徵在於，該膜密封元件(3)在該抽吸過程期間同時脫離內密封座(4)及該外密封座(5)。
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