專利名稱：用于輸送液體的活塞泵裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及如權(quán)利要求1的前序部分所述的用于輸送液體，具體為輸送燃油特別是輸送重油的活塞泵裝置，和涉及如權(quán)利要求11的前序部分所述的設(shè)置有該種活塞泵裝置的往復(fù)式活塞內(nèi)燃機(jī)。
活塞泵裝置通常按照這樣的原理運(yùn)行，即泵殼體中的工作空間通過活塞的線性振蕩運(yùn)動(dòng)而經(jīng)歷著容積的周期性的變化?；钊梢曰蛘咴谥锌盏母淄仓衼砘孛芊獾鼗瑒?dòng)，或者在泵殼體的內(nèi)壁與活塞之間設(shè)置一個(gè)引導(dǎo)套筒。在下面的描述中，使工作空間容積減小的活塞運(yùn)動(dòng)稱為壓縮運(yùn)動(dòng)，而使工作空間容積擴(kuò)大的活塞運(yùn)動(dòng)稱為膨脹運(yùn)動(dòng)。
已知以這樣的方式設(shè)計(jì)壓縮裝置，即活塞在膨脹運(yùn)動(dòng)期間打開吸管，使得被輸送的液體可以進(jìn)入工作空間。在隨后的壓縮運(yùn)動(dòng)期間，活塞關(guān)閉吸管，因此使存在于工作空間中的液體的壓力增加。然后液體例如通過一個(gè)自動(dòng)控制的單向閥進(jìn)入高壓側(cè)的壓力管。這樣的活塞泵裝置用作，例如往復(fù)式活塞內(nèi)燃機(jī)的，特別是柴油機(jī)的噴射裝置的噴射泵。它們的任務(wù)是將燃油壓入噴油管，所獲得的壓力高達(dá)大約2000巴。此外，每個(gè)工作循環(huán)由噴射泵輸送的燃油量應(yīng)當(dāng)可以在大約0-全負(fù)荷燃油量之間予以調(diào)節(jié)，以便實(shí)現(xiàn)機(jī)器的相應(yīng)所需要的功率輸出。
已知的常常采用的一種被輸送燃油量的調(diào)節(jié)是所謂的斜棱調(diào)節(jié)，其中，活塞的沖程運(yùn)動(dòng)的幅度大體上是恒定的，但是活塞可以圍繞其縱向軸線轉(zhuǎn)動(dòng)?；钊刂渫鈭A周具有一個(gè)通過一個(gè)流出通道與工作空間連通的溝槽。該溝槽由與活塞的縱向軸線成傾斜并在其外表面上延伸的棱邊限界。這樣，在活塞的靠近工作空間的端面與溝槽的起始處之間的距離將不是恒定的量。因此，根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)活塞的角位置，傾斜棱邊將在壓縮運(yùn)動(dòng)期間在較早的時(shí)間或者較晚的時(shí)間打開進(jìn)入孔或者特定的溢流孔，借此，工作空間與吸入側(cè)相通，存在于工作空間的高壓側(cè)的燃油將流動(dòng)到低壓側(cè)，隨之，該輸送工作停止。因此，通過活塞圍繞其縱向軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)，活塞的靠近工作空間的棱邊與傾斜棱邊之間的距離在進(jìn)入孔或者在特定的溢流孔處是各自不同的。當(dāng)在壓縮運(yùn)動(dòng)期間首先提到的棱邊分別關(guān)閉進(jìn)入孔或者特定的溢流孔時(shí)輸送工作便開始，而在進(jìn)一步的壓縮運(yùn)動(dòng)過程中當(dāng)傾斜棱邊一打開進(jìn)入孔或者溢流孔時(shí)，輸送工作便結(jié)束。這樣，通過在高壓側(cè)流走過剩的燃油，有效的燃油輸送量便可予以改變。
然而，這種已知類型的根據(jù)傾斜棱邊調(diào)節(jié)的原理來運(yùn)行的活塞泵裝置具有幾個(gè)缺點(diǎn)。例如，從能量方面來看由于在高壓側(cè)液體流走，則這種調(diào)節(jié)是不利的。由于基本上所有的燃油量，即與全負(fù)荷運(yùn)行所需要的基本上相同的燃油量，在活塞的膨脹運(yùn)動(dòng)期間在每個(gè)工作循環(huán)中，都流入工作空間，所以較大部分的燃油，在壓縮運(yùn)動(dòng)期間特別是在局部負(fù)荷或者在怠速運(yùn)行時(shí)，將從高壓側(cè)流回到吸入側(cè)，沒有被利用。對(duì)此是需要能量的，因?yàn)?，一方面，活塞必須首先使存在于工作空間中的全部液體處于壓力之下，另一方面，還必須有對(duì)此工作循環(huán)不需要的液體的回流。對(duì)于回流液體的運(yùn)動(dòng)和壓縮所需要的該能量表示一種不經(jīng)濟(jì)的因而是不希望的損失，因?yàn)樗亲詫?shí)際工作過程的損失。該損失對(duì)于泵裝置的效率有不利的作用。因此非常需要改進(jìn)，特別是對(duì)于諸如船用內(nèi)燃機(jī)的噴射泵所輸送的液體是重油的應(yīng)用場(chǎng)合。
此外，根據(jù)活塞相對(duì)于吸入孔的角位置，也就是根據(jù)泵裝置是否運(yùn)行在怠速模式，局部負(fù)荷或者全負(fù)荷，在活塞的外壁分別與引導(dǎo)套筒或者泵殼體之間的密封表面是較短的。因此產(chǎn)生并非不重要的泄漏量，其對(duì)于泵效率也有不利的影響。
另一方面，還已知這樣的活塞泵裝置，其中，輸送液體量的調(diào)節(jié)通過放置在泵裝置前方的單獨(dú)的限制器裝置來進(jìn)行。在這種泵裝置中，活塞通常設(shè)計(jì)成為基本上是光滑的壁，而放置在其前方的限制器裝置根據(jù)負(fù)荷來調(diào)節(jié)在工作循環(huán)中流入工作空間的液體量。然而，如果這樣的話，在限制器裝置與泵的工作空間之間的死容積是不利的，因?yàn)榇嬖谟谄鋬?nèi)的液體將在每個(gè)工作循環(huán)期間處于壓力之下。此外，慣用限制器裝置至少不太適于輸送重油，因?yàn)橹赜陀谢瘜W(xué)腐蝕性，并且在例如限制器裝置的閥上形成非常堅(jiān)硬的沉積，由其將導(dǎo)致很高的磨損和很高的保養(yǎng)費(fèi)用。雖然對(duì)于重油已經(jīng)研制了特殊的閥，但是，這將使結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜，制造成本較高。
因此，從該現(xiàn)有技術(shù)的情況出發(fā)，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于輸送液體的活塞泵裝置，其中，輸送液體的量可以以一種簡(jiǎn)單的形式予以調(diào)節(jié)，并且它沒有上述的缺點(diǎn)。特別是，該活塞泵裝置應(yīng)當(dāng)適于輸送燃油，特別是重油。與已知的裝置，例如利用傾斜棱邊調(diào)節(jié)來運(yùn)行的那些裝置相比，其應(yīng)當(dāng)更加有效地使用所消耗的能量，并且效率有重大的改進(jìn)。另外，應(yīng)當(dāng)盡可能地避免死容積?；钊醚b置應(yīng)當(dāng)有簡(jiǎn)單而堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)，并且是經(jīng)濟(jì)的。特別是，本發(fā)明的目的是提供一種活塞泵裝置，它適用于按照迪賽爾原理運(yùn)行因而能夠產(chǎn)生為此所要求的高壓的往復(fù)式活塞內(nèi)燃機(jī)中的噴射系統(tǒng)。
滿足這些目的的用于輸送液體，特別是燃油尤其是重油的活塞泵裝置的特征由獨(dú)立權(quán)利要求1的特征給出。即它包括一個(gè)泵殼體，該泵殼體具有一個(gè)工作空間以及一個(gè)用于減小和擴(kuò)大工作空間尺寸的可移動(dòng)的活塞。此外，本發(fā)明的活塞泵裝置具有至少一個(gè)通過其液體可以被引入工作空間的進(jìn)入孔，和一個(gè)液體通過其可以從工作空間被引導(dǎo)出來的出口孔，其特征在于，用于調(diào)節(jié)進(jìn)入工作空間的液體量的裝置設(shè)置在泵殼體的內(nèi)部空間中。
由于進(jìn)入工作空間的液體量在本發(fā)明的活塞泵裝置中可以調(diào)節(jié)，則可以避免工作空間的液體的回流，借此輸入能量可以予以有效地利用，因而效率可以提高?？梢栽诤艽蟪潭壬媳苊獠幌Ｍ乃廊莘e，因?yàn)檎{(diào)節(jié)液體量的裝置設(shè)置在泵殼體的內(nèi)部空間中。此外，不需要在活塞泵裝置之前設(shè)置外部計(jì)量裝置來調(diào)節(jié)被輸送的液體量。借此可以使裝置簡(jiǎn)單，堅(jiān)固和經(jīng)濟(jì)。特別是在吸入側(cè)不需要外部的重油阻尼限制器裝置。
在本發(fā)明的活塞泵裝置的最佳實(shí)施例中，用于調(diào)節(jié)進(jìn)入工作空間的液體量的裝置設(shè)置在活塞上。例如，活塞相對(duì)于其縱向軸線可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承著并且調(diào)節(jié)裝置考慮使活塞圍繞其縱向軸線轉(zhuǎn)動(dòng)而設(shè)置?；钊O(shè)計(jì)成基本上為圓柱形，而用于調(diào)節(jié)進(jìn)入工作空間的液體量的裝置包括至少一個(gè)設(shè)置在活塞裙部表面并延伸到活塞的靠近工作空間的端面的切口。該切口以幾何圖形這樣設(shè)計(jì)，使得它可以在活塞膨脹運(yùn)動(dòng)的終端，即活塞處于其時(shí)工作空間具有最大容積的換向點(diǎn)時(shí)，根據(jù)活塞相對(duì)于泵殼體的角位置使較大或者較小部分的進(jìn)入孔與工作空間相連通。這樣，在本實(shí)施例中，進(jìn)入工作空間的液體量因而可以以一種簡(jiǎn)單的方式，即通過使活塞圍繞其縱向軸線轉(zhuǎn)動(dòng)來予以調(diào)節(jié)。關(guān)于切口的幾何形狀，下面將詳細(xì)介紹幾種可行的變型。
出于壓力分布盡可能對(duì)稱的理由，用于調(diào)節(jié)進(jìn)入工作空間的液體量的裝置最好包括至少兩個(gè)在活塞外表面上的基本相似的切口，這些切口最好布置成彼此徑向?qū)χ玫?，并且每個(gè)都延伸到活塞的靠近工作空間的端面。
在本發(fā)明的活塞泵裝置的又一個(gè)示范性實(shí)施例中，一個(gè)用于引導(dǎo)活塞的引導(dǎo)套筒設(shè)置在泵殼體的內(nèi)部空間中，并具有至少一個(gè)用于被輸送液體的通孔。引導(dǎo)套筒相對(duì)于泵殼體的位置可以通過一個(gè)控制裝置來改變。在該示范性實(shí)施例中，進(jìn)入工作空間的液體量的調(diào)節(jié)通過引導(dǎo)套筒圍繞活塞的縱向軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)或者通過引導(dǎo)套筒沿著活塞的縱向軸線的方向的位移來完成。通過這些措施，引導(dǎo)套筒的通孔相對(duì)于泵殼體進(jìn)入孔的位置可以變化。這樣，當(dāng)活塞處于其時(shí)工作空間的容積為最大時(shí)的其換向點(diǎn)時(shí)，通過其液體可以進(jìn)入工作空間的那個(gè)表面的橫截面積也可以變化。根據(jù)引導(dǎo)套筒的位置，較大或者較小部分的進(jìn)入孔則可以關(guān)閉。進(jìn)入工作空間的液體量也可以以這種方式簡(jiǎn)單地予以調(diào)節(jié)。
本發(fā)明的活塞泵裝置特別適于用作往復(fù)式活塞內(nèi)燃機(jī)的噴射系統(tǒng)的噴射泵，因?yàn)槿Q于負(fù)荷的燃油量而特別是重油量可以以一種簡(jiǎn)單的方式由它來調(diào)節(jié)。此外，可以產(chǎn)生柴油機(jī)中所需要的高壓。這里特別有利的是，本發(fā)明的活塞泵裝置的效率提高了，這就使它能夠經(jīng)濟(jì)的低成本的運(yùn)行，并且能夠不用外部的重油阻尼限制器裝置來調(diào)節(jié)進(jìn)入工作空間的液體量。
本發(fā)明的其它有利的措施和較佳的實(shí)施例可以從從屬權(quán)利要求中得到。
現(xiàn)在參照幾個(gè)示范性的實(shí)施例和附圖進(jìn)一步解釋本發(fā)明。在簡(jiǎn)圖中所示的不是按比例的。其中

圖1是帶有主要部件的本發(fā)明的活塞泵裝置的第一示范性實(shí)施例的縱向剖視簡(jiǎn)圖；圖2a-2d是在第一凸面上切制出的豎向突體的不同變型；圖3a-3d是在第二凸面上切制出的豎向突體的不同變型；圖4a-4d是切口的不同橫截面區(qū)域的活塞端面的視圖；圖5是帶有主要部件的本發(fā)明的活塞泵裝置的第二示范性實(shí)施例的縱向剖視簡(jiǎn)圖；在下面的參照附圖對(duì)示范性實(shí)施例的描述中，相同的部件或者具有相同功能的部件提供有相同的標(biāo)號(hào)。用于輸送液體，具體為燃油，特別是重油的本發(fā)明的活塞泵裝置包括一個(gè)泵殼體2(圖1)，該泵殼體2具有一個(gè)工作空間3和一個(gè)用于減小和擴(kuò)大工作空間3的活動(dòng)活塞4，至少一個(gè)通過其可以使液體進(jìn)入工作空間3的進(jìn)入孔21和一個(gè)通過其可以將液體從工作空間3導(dǎo)出的出口孔22。根據(jù)本發(fā)明，用于調(diào)節(jié)進(jìn)入工作空間3的液體量的裝置設(shè)置在泵殼體2的內(nèi)部空間中。
現(xiàn)在對(duì)于涉及活塞泵裝置的特殊情況的實(shí)施例以示范性質(zhì)給出下面的說明，而該裝置適用于重油并作為用于按照迪賽爾原理運(yùn)行的大型往復(fù)式活塞內(nèi)燃機(jī)，例如船用內(nèi)燃機(jī)的噴射泵。還將提及其中輸送的液體是重油的該類裝置的使用情況。顯然，本發(fā)明不限于這種用途。被輸送的介質(zhì)也可以是不同的燃油，或者相當(dāng)一般的液體。此外，本發(fā)明的活塞泵裝置不限于用于噴射系統(tǒng)，而還可以適用于其中被輸送的液體量是可調(diào)節(jié)的其它應(yīng)用場(chǎng)合。
本發(fā)明的活塞泵裝置按照已知的原理運(yùn)行，即泵殼體2中的工作空間3通過活塞4的線性振蕩運(yùn)動(dòng)經(jīng)歷著容積的周期性的變化。在下面的說明中，使工作空間3的容積減小的活塞4的運(yùn)動(dòng)稱為壓縮運(yùn)動(dòng)，而使工作空間3擴(kuò)大的運(yùn)動(dòng)稱為膨脹運(yùn)動(dòng)。此外，當(dāng)工作空間3的容積最大時(shí)活塞4所處的死點(diǎn)或者換向點(diǎn)稱為第一死點(diǎn)，而當(dāng)工作空間3的容積最小時(shí)活塞4所處的死點(diǎn)或者換向點(diǎn)稱為第二死點(diǎn)。因此，按照?qǐng)D1所示，壓縮運(yùn)動(dòng)是活塞4的向上的運(yùn)動(dòng)，而膨脹運(yùn)動(dòng)是活塞4的向下的運(yùn)動(dòng)，活塞4的第一死點(diǎn)是下死點(diǎn)，而第二死點(diǎn)是上死點(diǎn)。
在圖1中，其整體以標(biāo)號(hào)1示出并且對(duì)于理解本發(fā)明是重要的那些本發(fā)明的活塞泵裝置的第一示范性實(shí)施例的部件以縱向剖面示意性地示出，而局部以符號(hào)的方式示出。為了更好理解的原因，從泵技術(shù)本身足以了解的許多細(xì)節(jié)未予示出。這類細(xì)節(jié)，例如管路，用于阻擋油的進(jìn)口和出口，活塞彈簧，密封，調(diào)節(jié)螺釘?shù)瓤梢园凑绽鐑A斜棱邊調(diào)節(jié)的原理運(yùn)行的商用噴射泵中的已知方式設(shè)計(jì)，在這里不再詳細(xì)解釋。
在圖1所示的示范性實(shí)施例中，活塞4具有基本上是圓柱形的結(jié)構(gòu)并且圍繞其縱向軸線A可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承著?；钊?可以借助一個(gè)包括控制桿6的控制裝置圍繞其縱向軸線A轉(zhuǎn)動(dòng)，如帶有標(biāo)號(hào)C的雙箭頭所示，控制桿6在其面朝活塞4的側(cè)面上設(shè)置有齒，這些齒與設(shè)置在活塞4的外表面上的齒結(jié)構(gòu)7相嚙合。因此，活塞4可以通過控制桿6沿著雙箭頭B的方向的相應(yīng)移動(dòng)而圍繞其縱向軸線A沿著兩個(gè)方向C轉(zhuǎn)動(dòng)。用于轉(zhuǎn)動(dòng)活塞4的這種控制裝置本身是已知的，因此不需要進(jìn)一步解釋。用于減小和/或擴(kuò)大工作空間3的活塞4的沖程運(yùn)動(dòng)同樣以已知的方式實(shí)施。從動(dòng)凸輪軸10可以轉(zhuǎn)動(dòng)，通過它的轉(zhuǎn)動(dòng)，凸輪11可以將傳動(dòng)裝置12按照?qǐng)D1所示向上運(yùn)動(dòng)。因此，活塞4對(duì)抗未示出的彈簧的彈力向上運(yùn)動(dòng)(如圖1所示)，因而壓縮工作空間3。在凸輪11移過傳動(dòng)裝置12以后，活塞4將向下運(yùn)動(dòng)，因此工作空間3將擴(kuò)大。
在第一示范性實(shí)施例中(圖1)，用于調(diào)節(jié)進(jìn)入工作空間3的液體量(重油量)的裝置包括至少一個(gè)設(shè)置在活塞4的外表面上，且向上延伸到活塞4的靠近工作空間3的端面49處的切口5。為使壓力盡可能對(duì)稱分布，最好是在活塞4的外表面上設(shè)置至少兩個(gè)基本上相似的切口，這兩個(gè)切口最好是徑向?qū)χ玫夭贾?，而且其中每個(gè)都延伸到活塞4的靠近工作空間3的端面49處。當(dāng)然，也可以設(shè)置兩個(gè)以上的這樣的切口5，而這些切口最好是均勻地分布在活塞4的外表面上。顯然，在活塞的外表面上設(shè)置幾個(gè)切口5的這種情況下，可以在泵殼體上設(shè)置一個(gè)以上的進(jìn)入孔21。因?yàn)槠渥阋粤私獗景l(fā)明的教義，所以下面僅考慮可能的多個(gè)切口5中的一個(gè)。
在運(yùn)行狀態(tài)下，切口5用于調(diào)節(jié)進(jìn)入工作空間3的重油的輸入量。量。如圖1所示，活塞大致處于其第一換向點(diǎn)(最大的工作空間3的容積)處。在該狀態(tài)下，切口5形成一個(gè)在進(jìn)入孔21與工作空間3之間的連接。為燃燒準(zhǔn)備的重油通過與進(jìn)入孔21連接的吸管13達(dá)到進(jìn)入孔21，如以帶有標(biāo)號(hào)BE的箭頭象征性地所示，從那里通過切口5進(jìn)入工作空間3。在隨后的壓縮運(yùn)動(dòng)中，活塞關(guān)閉進(jìn)入孔21并壓縮工作空間3，借此存在于其中的重油處于壓力之下。該重油通過出口孔22和單向閥14進(jìn)入壓力管15，該壓力管15通至例如與噴油嘴連接的未示出的壓力容器。在隨后的活塞4的膨脹運(yùn)動(dòng)中，通過切口5在進(jìn)入孔21與工作空間3之間再次形成連接，因此，重油可以進(jìn)入工作空間3，以便進(jìn)行下一個(gè)工作循環(huán)。因此，在活塞4的膨脹運(yùn)動(dòng)期間，也就是當(dāng)活塞處于其第一換向點(diǎn)的區(qū)域時(shí)，重油可以進(jìn)入工作空間3。
在本發(fā)明的活塞泵裝置中，根據(jù)負(fù)荷對(duì)輸送重油量的調(diào)節(jié)通過調(diào)節(jié)進(jìn)入工作空間3的重油量來完成，與在通常已知的泵中，例如帶有傾斜棱邊調(diào)節(jié)的泵中的不同，在這樣的泵中，每工作循環(huán)中重油輸入量基本上是不變的，調(diào)節(jié)通過高壓側(cè)的回流來實(shí)現(xiàn)。
在圖1所示的示范性實(shí)施例中，進(jìn)入工作空間3的重油量的調(diào)節(jié)通過活塞4圍繞其縱向軸線轉(zhuǎn)動(dòng)(雙箭頭C)來實(shí)施。在活塞4的外表面上的切口5按照這樣的方式作幾何設(shè)計(jì)，即根據(jù)活塞4相對(duì)于泵殼體2的角位置，當(dāng)活塞4處于其第一換向點(diǎn)的區(qū)域時(shí)，或多或少的重油可以進(jìn)入工作空間3。術(shù)語“角位置”在這里可以理解為是指活塞圍繞其縱向軸線相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的位置，如同例如在圓柱坐標(biāo)系統(tǒng)中通過方位角所述的。
圖2a-2d示出了切口5結(jié)構(gòu)的幾個(gè)變型，每個(gè)以垂直投影投射在第一投射面上。該第一投射面平行于活塞4的縱向軸線A。該投影部分由標(biāo)號(hào)51a-51d表示。該投影圖形基本上相當(dāng)于從垂直于活塞4的縱向軸線A的方向投影在活塞4的外表面上的視圖。為便于理解，在圖2a-2d中也劃出了帶有其縱向軸線A的活塞4；泵殼體2被示出并以虛線示出了進(jìn)入孔21的位置。圖2a-2d示出了在每個(gè)情況下近似處于其第一換向點(diǎn)(或者第一死點(diǎn)，工作空間3的最大容積)并且處在相當(dāng)于被輸送重油的平均量的角位置處的活塞4。
在圖2a所示的投影51a中，切口5首先以溝槽511a的形式從活塞4的靠近工作空間3的端面49并且沿著平行于縱向軸線A的外表面延伸，然后改變?yōu)橐粋€(gè)基本上為V形的部分512a，該V形部分512a的敞開側(cè)基本上平行于活塞4的縱向軸線A。因此切口5沿著活塞4周向收縮，即切口5向著右側(cè)變窄，如同2a所示。
如果現(xiàn)在每個(gè)工作循環(huán)要輸送大量的重油，例如由于相連接的往復(fù)式活塞內(nèi)燃機(jī)要發(fā)出較大的功率(負(fù)荷增加)，則借助控制桿6(圖1)使活塞4圍繞其縱向軸線A確實(shí)按照箭頭C1的方向向右轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖2a所示。因此當(dāng)活塞4處于其第一死點(diǎn)區(qū)域時(shí)，V形部分512a便可以打開較大部分的進(jìn)入孔21。結(jié)果，較大量的重油便可以通過切口5進(jìn)入工作空間3。如果，相反，每個(gè)工作循環(huán)要輸送的重油量要減少，那么活塞4借助控制桿6的相應(yīng)的移動(dòng)沿著箭頭C2的方向(圖2a)圍繞其縱向軸線A轉(zhuǎn)動(dòng)。因此當(dāng)活塞4處于其第一死點(diǎn)區(qū)域時(shí)，進(jìn)入孔21的由切口5打開的部分被減小。結(jié)果，每個(gè)工作循環(huán)進(jìn)入工作空間3的重油量被減少。如果活塞泵裝置1設(shè)置在最大的輸送量，那么如果活塞4處于其第一死點(diǎn)區(qū)域，則切口5將基本上完全打開進(jìn)入孔21，按照?qǐng)D2a所示，這意味著，表示進(jìn)入孔21相對(duì)于切口5的位置的以虛線劃出的圓圈將基本上完全落在投影51a的范圍內(nèi)。如果，相反，根本不要輸送重油，例如由于連接的往復(fù)式活塞內(nèi)燃機(jī)關(guān)車時(shí)，那么將使活塞4通過圍繞其縱向軸線A以箭頭C2(圖2a)的方向轉(zhuǎn)動(dòng)至這樣的角位置，使得表示進(jìn)入孔21相對(duì)于切口5的位置的以虛線劃出的圓圈將基本上完全落在投影51a的范圍之外。因此，即使活塞4處于第一死點(diǎn)區(qū)域，進(jìn)入孔21仍然保持關(guān)閉，重油不能流入工作空間3中。以這種簡(jiǎn)單的方式，即通過轉(zhuǎn)動(dòng)活塞4，被輸送的重油量可以在最小和最大值之間予以調(diào)節(jié)，因此，本發(fā)明重要的是，進(jìn)入工作空間3的重油量可以調(diào)節(jié)。
在與圖2a相似的附圖中，圖2b-2d示出了實(shí)施切口5的其它變型的投影51b-51d。它們的作用原理與結(jié)合附圖2a所作的說明是相同的，因此，涉及它的解釋也以相同的含義適用于附圖2b-2d所示的變型。
在圖2b和2c的變型中，在平行于活塞4的縱向軸線A的第一投影面上的切口5的相應(yīng)的正投影51b或者51c基本上是三角形的。圖2b示出一個(gè)變型，其中，切口5的投影51b是三角形，它的一個(gè)邊處于活塞4的端面49上。該三角形具體來說是一個(gè)直角三角形，形成直角的兩個(gè)側(cè)邊至少如此之長，使得至少對(duì)于活塞4的一個(gè)角位置，切口5可以基本上完全打開進(jìn)入孔21。在圖2c所示的切口5的變型中，投影51c同樣基本上是一個(gè)三角形，然而該三角形的一個(gè)邊被活塞4的端面49切斷。該三角形的尺寸這樣設(shè)定，使得至少對(duì)于活塞4的一個(gè)角位置，切口5可以基本上完全打開進(jìn)入孔21。
在圖2d所示的變型中，在平行于活塞4的縱向軸線A的第一投影面上的切口5的正投影基本上是一個(gè)四邊形，特別是一個(gè)矩形，該四邊形的尺寸這樣設(shè)定，使得至少對(duì)于活塞4的一個(gè)角位置，切口5可以完全打開進(jìn)入孔21。
就實(shí)施切口5來說，可以在徑向上，即在活塞4的縱向軸線A上，有幾種變型。圖3a-3d示出了切口5如何在徑向上實(shí)施的幾個(gè)實(shí)例。圖3a-3d也示出了切口5的各種實(shí)施例的正投影，但是是在一個(gè)第二投影面上，該第二投影面同樣平行于活塞4的縱向軸線A，但是它垂直于第一投影面。作為投影的該圖形基本上相當(dāng)于從垂直于活塞4的縱向軸線A的方向投影在活塞4的外表面上的視圖。相對(duì)于圖2a-2d中所示的圖形，在圖3a-3d中視圖的方向圍繞活塞4的縱向軸線A轉(zhuǎn)動(dòng)了90°。標(biāo)號(hào)52a-52d表示在每種情況下在這些第二投影面上的正投影。為便于理解，活塞4的一部分和其縱向軸線A也劃出在圖3a-3d中了；同時(shí)示出了泵殼體2和進(jìn)入孔21。圖3a-3d表示，在每種情況下，活塞4大致處于其第一死點(diǎn)(最大的工作空間3容積)處。
如由投影52a示于圖3a的徑向?qū)嵤┑那锌?特別適用于示于圖2a的切口5的變型，但是并不限于它。在圖3a中以虛線劃出的周向上的V形部分512a在徑向上也呈錐形，因此它在圖3a中呈現(xiàn)為一個(gè)三角形。連接V形部分512a與活塞4的端面49的溝槽511a在該投影52a中是矩形。
如圖3b-3d所示，切口5也可以在徑向上這樣實(shí)施，使得在第二投影面上的正投影52b-52d基本上是一個(gè)矩形(圖3b的投影52b)，一個(gè)三角形(圖3c的投影52c)，或者至少是一個(gè)部分曲線的邊界區(qū)域，例如一個(gè)圓扇形(圖3d的投影52d)。
另外，可以這樣實(shí)施切口5，使得其徑向深度T(圖4a)，即指其延伸是在朝著活塞4的縱向軸線A的方向，沿著活塞4的周邊方向變化。這意味著，當(dāng)油流入時(shí)切口的與進(jìn)入孔21對(duì)置的那部分的徑向深度T當(dāng)活塞4圍繞著其縱向軸線A轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)是變化的。這已經(jīng)由圖4a-4d示出，它們每個(gè)示出了從其縱向軸線A方向看去的活塞4的端面49的平面圖，因此，在每種情況下，都可以見到垂直于活塞4的縱向軸線A的切口5的橫截面。切口5的橫截面以標(biāo)號(hào)53a-53d表示。此外，在每個(gè)附圖4a-4d中示出了兩個(gè)切口5，以便使上面進(jìn)一步說明的最佳實(shí)施例更加清楚，即其在活塞4的外表面上帶有至少兩個(gè)徑向上彼此對(duì)置布置的基本相似的切口5。
按照?qǐng)D4a和4b所示，切口5在每種情況下都有一個(gè)分別垂直于縱向軸線A的基本上是三角形的橫截面53a或者53b，同時(shí)三角形的一個(gè)側(cè)邊在每種情況下都處于活塞4的外表面上。三角形的靠近活塞4的縱向軸線A的那個(gè)側(cè)邊可以是直線的，如圖4a所示，或者是彎曲的，如圖4b所示。因此，基本上為三角形的橫截面53b的至少兩個(gè)側(cè)邊是彎曲的，所以橫截面53b與活塞4的周邊一致。
另外，可以這樣實(shí)施切口5(見圖4c)，使得垂直于活塞4的縱向軸線A的切口5的橫截面53c具有基本上是圓扇形的形式，其一個(gè)邊界線處于活塞4的外表面上。
圖4d還示出了另外一種可能性，其特別是可以與示于圖2a的投影51a相結(jié)合。這里，基本上是三角形的橫截面53d處于圖面之下(如虛線所示)并且通過一個(gè)溝槽與活塞4的端面49相連接。
對(duì)于示于附圖4a-4d中的所有橫截面53a-53d相同的是，處于與進(jìn)入孔21對(duì)置的區(qū)域處的切口5的深度T當(dāng)活塞4圍繞其縱向軸線A轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)是變化的。例如，在示于附圖4b的橫截面中，切口5的徑向深度T沿著活塞的周向減小。徑向深度T變化的結(jié)果是，根據(jù)活塞的角位置，在徑向上有或大或小深度的切口部分至少可局部打開進(jìn)入孔。進(jìn)入工作空間3的重油量，也可以借助該措施，即切口的徑向深度T沿著周向變化，而通過活塞4圍繞其縱向軸線A轉(zhuǎn)動(dòng)來調(diào)節(jié)。
對(duì)于三維實(shí)施切口5是可以有許多可能性的。例如取在示于附圖2a-2d中的第一投影面上的投影51a-51d之一與在示于附圖3a-3d中的第二投影面上的投影52a-52d之一以及與在示于附圖4a-4d中的橫截面53a-53d之一相組合，便可以得到它們。因此，諸如每個(gè)工作循環(huán)進(jìn)入工作空間的重油量可以，或者僅僅通過沿著活塞周向的切口的幾何形狀(見圖2a-2d)，或者僅僅通過切口5的徑向深度T的變化(見圖4a-4d)，或者通過周向的幾何形狀與徑向深度T的變化的組合，來控制。
顯然，示于附圖2a-2d，3a-3d，4a-4d的切口5的角落或者邊緣，例如V形部分512a的頂部(附圖2a)，也可以予以稍稍倒圓，其對(duì)于制造來說是特別有利的。
對(duì)于切口5的實(shí)施有許多可能性是特別有利的，因?yàn)樗鼈儗⑷菰S在活塞4的轉(zhuǎn)動(dòng)(其由控制桿6按照雙箭頭B的移動(dòng)來確定)與進(jìn)入工作空間3的重油量之間的不同的作用關(guān)系的實(shí)現(xiàn)。因此，切口5可以例如這樣予以實(shí)施，使得進(jìn)入工作空間3的重油量隨著控制桿6的位移基本上呈線性地變化。例如，如果切口5有這樣的一種形式，使得其投影相當(dāng)于附圖2a和3a所示，而其橫截面相當(dāng)于附圖4d所示，那么進(jìn)入工作空間3的重油量的變化將按照近似平方的關(guān)系取決于控制桿6的位移。通過切口5的幾何形狀可以實(shí)現(xiàn)許多這種作用關(guān)系，因此，本發(fā)明的活塞泵裝置對(duì)于所希望的調(diào)節(jié)特性(在控制桿的位移與液體量的變化之間的關(guān)系)適應(yīng)性很強(qiáng)，因而可以適應(yīng)于許多不同用途的需要，例如用于發(fā)動(dòng)機(jī)，推進(jìn)器裝置或者車輛驅(qū)動(dòng)裝置的運(yùn)行。
特殊的優(yōu)點(diǎn)是本發(fā)明的活塞泵裝置的高效率。效率是有用功率與輸入功率之比。在本發(fā)明的活塞泵裝置中，在高壓側(cè)的液體的回流是不必要的，因?yàn)閮H僅實(shí)際上必須予以輸送的液體量在每種情況下才被輸入工作空間3中，即每個(gè)循環(huán)進(jìn)入工作空間3的液體量是可變化的或者說是可調(diào)節(jié)的。這就在很大程度上避免了不需要予以輸送的液體處于被輸送和/或壓力之下。因此那些不得不用于這種過程的能量可以被節(jié)省下來，借此效率得以提高，運(yùn)行成本可以降低。
本發(fā)明的活塞泵裝置的另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，在活塞壁與進(jìn)入孔21之間的密封表面大于例如以傾斜棱邊調(diào)節(jié)運(yùn)行的已知泵的。由此泄漏量將大大降低，其同樣對(duì)效率有好的影響，因而有利于能量的有效利用。
本發(fā)明的活塞泵裝置的第一示范性實(shí)施例還可以這樣予以實(shí)施，使得切口5，或者在活塞4上設(shè)置有多個(gè)切口5的情況下至少其中一個(gè)切口5與在泵殼體上的一個(gè)以上的進(jìn)入孔21相配合，以便調(diào)節(jié)進(jìn)入工作空間3的液體量。
在簡(jiǎn)圖中的進(jìn)入孔21的基本上是圓的圖形當(dāng)然僅僅具有示范性質(zhì)，并且不必作進(jìn)一步的努力即可以有不同的實(shí)施方案。因此，例如給予進(jìn)入孔21或者多個(gè)進(jìn)入孔以長孔形狀或者橢圓形狀，對(duì)于實(shí)現(xiàn)希望的調(diào)節(jié)特性可能是有利的。
顯然，在上述的第一實(shí)施例中，一個(gè)引導(dǎo)套筒自然也可以設(shè)置在活塞4的外壁與泵殼體之間并且至少有一個(gè)用于被輸送液體的通孔。那么液體量的調(diào)節(jié)也可以以與上述方式相似的方式來進(jìn)行，例如當(dāng)活塞4位于其第一死點(diǎn)區(qū)域時(shí)，使切口5可以打開較大部分的或者較小部分的通孔。
在其主要部分由附圖5示于縱向剖視簡(jiǎn)圖的本發(fā)明的活塞泵裝置的第二示范性實(shí)施例中，有至少一個(gè)用于輸送液體的通孔81的引導(dǎo)套筒8被設(shè)置來引導(dǎo)在泵殼體2內(nèi)部的活塞4。另外，設(shè)置一個(gè)控制裝置9，以便改變引導(dǎo)套筒8相對(duì)于泵殼體2的位置。如上結(jié)合第一示范性實(shí)施例所述的，出于對(duì)稱壓力分布的原因，在第二示范性實(shí)施例中也最好是，在引導(dǎo)套筒8上圍繞其圓周至少設(shè)置兩個(gè)均勻分布的通孔81。在附圖5中，用于活塞4的壓縮和膨脹運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置未予示出。它可以以上述已知的方式予以實(shí)現(xiàn)。
在附圖5所示的第二示范性實(shí)施例中，活塞4加工有基本上光滑的壁并且不圍繞其縱向軸線A轉(zhuǎn)動(dòng)。進(jìn)入工作空間3的重油量的調(diào)節(jié)這樣來進(jìn)行，即借助控制裝置9使引導(dǎo)套筒8沿著活塞4的縱向軸線A的方向移動(dòng)，如帶有標(biāo)號(hào)D的雙箭頭所示。該移動(dòng)可以通過例如一個(gè)傳動(dòng)桿來實(shí)現(xiàn)。通過該措施，當(dāng)活塞4位于其第一死點(diǎn)區(qū)域時(shí)，通孔81可以打開較大或者較小部分的進(jìn)入孔21。附圖5表示，活塞4大致處于其第一死點(diǎn)處。在所示的引導(dǎo)套筒8的位置，平均數(shù)量的燃油可以進(jìn)入工作空間3中。如果進(jìn)入工作空間的液體量要予以增加，則按照附圖5所示，引導(dǎo)套筒8向上移動(dòng)；如果，相反，液體量要減少，則引導(dǎo)套筒8向下移動(dòng)。當(dāng)液體量為最大時(shí)，引導(dǎo)套筒8的位置應(yīng)當(dāng)是這樣的，使得當(dāng)活塞4處于其第一死點(diǎn)區(qū)域時(shí)，通孔81可以基本上完全打開進(jìn)入孔21。如果不要輸送任何液體，則引導(dǎo)套筒8向下移動(dòng)(按照附圖5所示)到這樣的程度，使得它可以基本上完全關(guān)閉進(jìn)入孔。這樣，進(jìn)入工作空間的液體量可以以一種簡(jiǎn)單的方式予以調(diào)節(jié)。
該第二示范性實(shí)施例的一種變型包括引導(dǎo)套筒8不沿著活塞的縱向軸線A的方向移動(dòng)而是可圍繞其轉(zhuǎn)動(dòng)。那么控制裝置9可以以與第一示范性實(shí)施例中用于轉(zhuǎn)動(dòng)活塞4的控制裝置相似的方式予以實(shí)現(xiàn)。在該變型中，還可以通過通孔81的幾何形狀來實(shí)現(xiàn)所希望的調(diào)節(jié)特性，即通孔81可以按照結(jié)合關(guān)于活塞4的外表面上的切口5的第一示范性實(shí)施例已經(jīng)說明的相同的方式予以實(shí)施。
另外，在第二示范性實(shí)施例中還有在活塞4的外表面上設(shè)置切口的可能性，以便通過引導(dǎo)套筒8上的通孔81與這種切口相配合來調(diào)節(jié)進(jìn)入工作空間3的液體量。
本發(fā)明的活塞泵裝置特別適于用作往復(fù)式活塞內(nèi)燃機(jī)的，特別是諸如按照迪賽爾原理運(yùn)行并且使用重油作為燃料的內(nèi)燃機(jī)的噴射裝置的噴射泵。這類機(jī)械用作例如船用內(nèi)燃機(jī)。利用本發(fā)明的活塞泵裝置可以在高壓側(cè)產(chǎn)生大約1000-2000巴的所需要的重油壓力而沒有任何問題。由于其高效率的結(jié)果，本發(fā)明的活塞泵裝置能夠有效地利用能量，因而能夠?qū)ν鶑?fù)式活塞內(nèi)燃機(jī)的經(jīng)濟(jì)的低費(fèi)用的運(yùn)行作出巨大的貢獻(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種用于輸送液體，特別是燃油尤其是重油的活塞泵裝置，包括一個(gè)泵殼體(2)，該泵殼體(2)具有一個(gè)工作空間(3)以及一個(gè)用于減小和擴(kuò)大工作空間(3)的可移動(dòng)的活塞(4)，至少一個(gè)通過其液體可以被引入工作空間(3)的進(jìn)入孔(21)，和一個(gè)液體通過其可以從工作空間(3)被引導(dǎo)出來的出口孔(22)，其特征在于，用于調(diào)節(jié)進(jìn)入工作空間(3)的液體量的裝置設(shè)置在泵殼體(2)的內(nèi)部空間中。
2.如權(quán)利要求1所述的活塞泵裝置，其特征在于，用于調(diào)節(jié)進(jìn)入工作空間(3)的液體量的裝置設(shè)置在活塞(4)上。
3.如權(quán)利要求2所述的活塞泵裝置，其特征在于，活塞(4)被加工成基本上為圓柱形，并且被圍繞其縱向軸線(A)可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承著；在其中，設(shè)置一個(gè)調(diào)節(jié)裝置，以便使活塞(4)圍繞其縱向軸線A轉(zhuǎn)動(dòng)，并且在其中，用于調(diào)節(jié)進(jìn)入工作空間(3)的液體量的裝置包括至少一個(gè)切口(5)，而切口(5)設(shè)置在活塞(4)的外表面上并且延伸到活塞的靠近工作空間(3)的端面(49)。
4.如權(quán)利要求3所述的活塞泵裝置，其特征在于，在平行于活塞(4)的縱向軸線(A)的一個(gè)第一投影面上的切口(5)的正投影(51a；51b；51c；51d)基本上是三角形，或者四邊形，特別是矩形。
5.如權(quán)利要求4所述的活塞泵裝置，其特征在于，在平行于活塞(4)的縱向軸線(A)并且垂直于第一投影面的一個(gè)第二投影面上的切口(5)的垂直投影(52a；52b；52c；52d)基本上是四邊形，三角形或者圓弧形。
6.如權(quán)利要求3-5中任何一項(xiàng)所述的活塞泵裝置，其特征在于，垂直于活塞(4)的縱向軸線(A)的切口的橫截面(53a；53b；53d)基本上是三角形，該三角形的一個(gè)側(cè)邊處于活塞(4)的外表面上。
7.如權(quán)利要求6所述的活塞泵裝置，其特征在于，基本上三角形的橫截面的至少兩個(gè)側(cè)邊是曲線形的；并且所述的橫截面(53b；53d)與活塞(4)的周邊一致。
8.如權(quán)利要求3所述的活塞泵裝置，其特征在于，切口(5)以一個(gè)溝槽(511a)的形式從活塞(4)的靠近工作空間(3)的端面(49)延伸并且匯合入一個(gè)基本上為V形的部分(512a)。
9.如權(quán)利要求3-8中任何一項(xiàng)所述的活塞泵裝置，其特征在于，切口(5)的徑向深度(T)沿著活塞(4)的周向減小。
10.如前述權(quán)利要求中的任何一項(xiàng)所述的活塞泵裝置，其特征在于，用于調(diào)節(jié)進(jìn)入工作空間(3)的液體量的裝置包括在活塞(4)的外表面上的至少兩個(gè)基本相似的切口(5)，這些切口最好布置得在徑向上是對(duì)置的并且每個(gè)都延伸到活塞(4)的靠近工作空間(3)的端面(49)處。
11.一種帶有噴射燃油的噴射裝置的往復(fù)式活塞內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，該噴射裝置包括如前述權(quán)利要求中的任何一項(xiàng)所述的至少一個(gè)活塞泵裝置(1)。
全文摘要
一種用于輸送液體,特別是燃油尤其是重油的活塞泵裝置,包括一個(gè)泵殼體(2),該泵殼體(2)具有一個(gè)工作空間(3)以及一個(gè)用于減小和擴(kuò)大工作空間(3)的可移動(dòng)的活塞(4)。它還有至少一個(gè)通過其液體可以被引入工作空間(3)的進(jìn)入孔(21),和一個(gè)液體通過其可以從工作空間(3)被引導(dǎo)出來的出口孔(22),其特征在于,用于調(diào)節(jié)進(jìn)入工作空間(3)的液體量的裝置設(shè)置在泵殼體(2)的內(nèi)部空間中。
文檔編號(hào)F02M59/24GK1192507SQ9810606
公開日1998年9月9日 申請(qǐng)日期1998年3月2日 優(yōu)先權(quán)日1997年3月5日
發(fā)明者K·黑姆, R·霍菲爾 申請(qǐng)人:瓦特西拉Nsd施韋茲公司