Радиально-поршневой топливный насос
Использование: системы подачи топлива низкого давления в двигателях внутренf 5 2 У него сгорания. Сущность изобретения: топливный насос содержит корпус 1, в котором двумя рядами А и Б расположено одинаковое число секций 2 с поршнями 3. Секции 2 с поршнями 3 и блоком клапанов 4 приводятся в работу валом 8 с неподвижным эксцентриком 9 и с винтовой поверхностью В, на которой установлен подвижный эксцентрик 11 со ступицей 12, имеющей внутреннюю винтовую поверхность. Пружиной 13 эксцентрик 11 поджимается к опорной поверхности эксцентрика 9. На валу 8 установлен механизм изменения углового положения подвижного эксцентрика 11 в виде ступицы 14 с чувствительным элементом 15. Чувствительный элемент 15 может быть выполнен в виде поршня, охватывающего вал 8 с образованием гидравлической полости Г, которая каналами а, б, в, г, д соединена с секциями 2, 2 з.п. ф-лы, 2 ил. кэ УЛ V Ч Фиг. 7
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я)5 F 02 М 37/00
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4751474/06 (22) 23.10.89 (46) 30.06.92, Бюл. № 24 (71) Научно-производственное объединение топливной аппаратуры двигателей "ЦНИТА" (72) И.Б. Черенцов, В.А. Соловьев, В,Г, Аляпышев, В.Б, Солтицкий, Э.В. Витоженц и
А,Г. Лаптик (53) 621.043.038.5(088.8) (56) Башта Т,M. Гидравлические приводы летательных аппаратов, М,: Машиностроение, 1967, с. 118, р. 54.
Авторское свидетельство СССР
¹ 395611, кл, F 04 В 1/04, 1971, (54) РАДИАЛЬНО-ПОРШНЕВОЙ ТОПЛИВНЫЙ НАСОС (57) Использование: системы подачи топлива низкого давления в двигателях внутренl
„„ Ы„, 1744298 А1 него сгорания. Сущность изобретения: топливный насос содержит корпус 1, в котором двумя рядами А и Б расположено одинаковое число секций 2 с поршнями 3. Секции 2 с поршнями 3 и блоком клапанов 4 приводятся в работу валом 8 с неподвижным эксцентриком 9 и с винтовой поверхностью В, на которой установлен подвижный эксцентрик 11 со ступицей 12, имеющей внутреннюю винтовую поверхность. Пружиной 13 эксцентрик 11 поджимается к опорной поверхности эксцентрика 9. На валу 8 установлен механизм изменения углового положения подвижного эксцентрика 11 в виде ступицы 14 с чувствительным элементом 15, Чувствительный элемент 15 может быть выполнен в виде поршня, охватывающего вал 8 с образованием гидравлической полости Г, которая каналами а, б, в, г, „„" соединена с секциями 2, 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
1744298
Изобретение относится к системе подачи топлива низкого давления в двигателях внутреннего сгорания и предназначено для использования преимущественно в двигателях внутреннего сгорания — дизелях, топ- 5 ливные баки которых расположены значительно ниже насосов высокого давления, В первую очередь это относится к зерновым комбайнам, лесовозным машинам и другой подобной самоходной технике. 10
Известны две разновидности радиально-поршневых насосов с приводом от кулачков, -разделяющиеся принципиально на центронаправленную подачу жидкости и на периферийную. Обе разновидности ширс- 15 кс применяются в технике.
Изьестна конструкция радиально-порLLIH8BofG насоса одноразового действия с однорядным и звездообразным расположением nopLL!HBA. Насос содерн<ит корпус с 20 одним рядом равномерно располо>кенных неподви>кных цилиндров, в которых перемещаются поршни под действием общего эксцентрика, обьединенного с центральным валом. Такая конструкция радиально- 25 поршневого насоса. имея периферийное нагнетание жидкости, обладает преимуществом перед другими схемами, гак как у нее неограничена величина активного хода, а значит цикловая подача. Однако указанная 30 конструкция обладает существеHHымл недостатками, За прототиn np t sT pap BriBHo-nopLLIневой топливный насос, который содер>кит корпус с двумя рядами насосных секций, 35 равномерно расположенных по окрун<ности. центральный приводной вал с кулачковыми элементами, взаимодействующими с поршнями насосных секций. Такое конструктивное исполнение насоса позволяет со- 40 здавать типоразмерныл ряд с широким диапазоном производительнотси на базе применения идентичных прецизионных секций ограниченного размера, компактно
-расположив их относительно друг друга, 45
Имеется также перспектива увеличения числа рядов с высокой степенью использования стандартных решений, Однако конструктивное исполнение прототипа обладает рядом недостатков, к 50 главно .у из которых необходимо отнести ограниченную надежнос.гь за счет постоянной равномерности подачи вне зависимости от скоростного режима работы.
Жесткое, фиксированное положение экс- 55 центриков о носительно вала, а значит и друг друга, в сочетании с попарно-диаметральным размещением секций в обоих рядах корпуса насоса искл ючаго i возможность применения какого-либо регулирующего устройства — механического и гидравлического для управления равномерностью подачи. В то же время имеются различные режимы эксплуатации, требующие управления равномерностью подачи для обеспечения более надежной работьь Например, при пусковых оборотах требуется наибольшая неравномерность с целью увеличения степени разрежения во всасывающем канале, а на частотах вращения, близких к номинальному значению, требуется наилучшая равномерность с наименьшей пульсацией давления в нагнетающем ка нале.
Цель изобретения — повышение надежности путем изменения равномерности подачи.
Сущность изобретенля сводится к тому, ч. о в консгрукцию топливного насоса, имеющего <орпус с двумя рядамл насосных секций, равнсмерно располо>кенных по окруж,ости, центральный приводной вал с кулачковыми элементами. взаимодействующими с поршнями, вводится ряд изменений.
Насосные секции первого ряда смещены по окружности относительно насосных секций второго ряда на половину центрального угла между его насосными секциями, Приводной вал в зоне одного из рядов насосных секций имеет участок с винтовой поверхностью, Кулачковый элемент данного ряда насосных секций установлен í- участке с в1нтовой псверхностью с возможностью изменения углового положения относительно приводного вала и снабжен механлзмом измененля углового положения с датчиком частоты вращения прлводнсго вала.
По своей сути предлагаемое конструктивное решением насоса прим больших частотах вращения прлводного вала обеспечивает наилучII.:óþ раBíîìåphoñòü подачи, так как оба кулачка раздвинуты на приводном валу под углом 180, взаимодействуя с соответствующими рядами насосных секций, Г1ри таком взаимодействии кулачков и насосных секций подача осуществляется в строгой очередности с временным промежутком, который необходим для поворота приводного вала на половину центрального угла между насосными секциями ряда, Механизм изменения углового положения кулачков между собой предлагается выполниIB в виде центробежн"л муфты. установленной hB гpABQ„" Iio÷ валу. :, рименение центробежной мудилы в мех HI;;.:.ìå измененля yl.;,oвогo поло>кения ку1744298 55 лачков позволяет при минимальной частоте вращения устанавливать кулачки между собой в двух плоскостях, которые смещены на половину центрального угла между насосными секциями, Смещение насосных секций одного ряда относительно другого в сочетании с расположением кулачков между собой под одинаковым углом обеспечивает одновременную работу пары насосных секций, а значит требуемую максимальную неравномерность подач с удвоением объема разрежения на линии всасывания, что повышает надежность работы на пусковом режиме. Механизм изменения углового положения кулачков также может быть выполнен в виде исполнительного гидроцилиндра, охватывающего приводной вал и вращающегося синхронно с ним, Такое выполнение насоса позволяет повысить надежность за счет изменения равномерности подачи, оптимизированной для каждого скоростного режима — при номинальной частоте вращения получать наилучшую равномерность подач, а при минимальных (пусковых) оборотах создавать наибольшую неравномерность подач, обеспечивая удвоение объемов всасывания и увеличение разрежения на наполнительной линии. На фиг, 1 показана схема двухрядного радиально-поршневого топливного насоса с механизмом изменения углового положения кулачков в виде центробежной муфты; на фиг. 2 — выполнение механизма углового положения кулачков в виде исполнительного гидроцилиндра. В радиальных выточках корпуса 1 в двух рядах А и Б звездообразно и равномерно расположено по одинаковому числу насосных секций 2, в которых размещены поршни 3. В каждой насосной секции 2 установлен блок нагнетательных и всасывающих клапанов 4, который закрыт колпаком 5. Между седлом 6 и поршнем 3 блока клапанов 4 установлена возвратная пружина 7. В осевой расточке корпуса 1 установлен центральный приводной вал 8, который выполнен за одно целое с кулачковыми элементом в виде эксцентрика 9, взаимодействующим с рядом А насосных секций. На валу 8 в плоскости насосных секций ряда Б имеется наружный участок В с винтовой поверхностью Г, на которую надет подвижный эксцентрик 11 со ступицей 12, Последняя имеет внутренний участок с винтовой поверхностью. Пружиной 13 подвижный кулачковый элемент в виде эксцентрика 11 прижат к опорной поверхности неподвижного эксцентрика 9. На валу 8 неподвижно установлен механизм изменения углового положения в виде центробежной муфты со ступицей 14 и чувствительным элементом 15 в виде грузов, которые взаимодействуют, вращаясь в ступице 12, на подвижный эксцентрик 11. Радиально-поршневой насос работает следующим образом, При вращении в корпусе 1 вала 8 оба его эксцентрика 9 и 11 последовательно заставляют перемещаться поршни 3 в насосных секциях 2, расположенных в обоих рядах А и Б. При этом происходит подача топлива через блок 4 всасывающих и нагнетательных клапанов в седле 6 под колпачком 5, Если установленная частота вращения приводного вала 8 меньше минимальных оборотов холостого хода, то силы центробежных грузов 15 недостаточно для сжатия пружины 13. При этом ступицы 12 с подвижным эксцентриком 11 будут прижиматься к опорной поверхности неподвижного эксцентрика 9, В этих условиях эксцентрик 11 развернут относительно эксцентрика 9 на половину центрального угла между его насосными секциями. Соответственно всасывание и нагнетание в седле 6 через блок клапанов 4 с пружиной 7 топлива будет происходить одновременно у пары насосных секций, каждая из которых находится в разных рядах А и Б. При частоте вращения приводного вала 8 выше минимальных оборотов холостого хода усилие центробежных грузов преодолевает сопротивление пружины 13, разворачивая эксцентрик 11 в плоскость эскцентрика 9. В этих условиях обеспечивается равномерная и попеременно-последовательная работа насосных секций из каждого ряда. При выполнении механизма изменения углового положения эксцентриков 9 и 11 между собой на центральном валу 8 в виде исполнительного гидроцилиндра 15 (фиг. 2), охватывающего вал 8 за счет двух уплотнений 16 и 17, образуется гидравлическая полость Г. Гидравлическая полость Г по радиалным каналам а и 6 через осевой канал в в валу 8 и соответствующие каналы г и д в корпусе L соединена с блоком клапанов 4 в каждом ряду насосных секций А и Б. Припцип работы такого устройства заключаются в том, что увеличение частоты нагнетания топливе приводит к nponopqvlo= нальному возрастанию величины давления. используемого для изменения положения исполнительного гидроцилиндра. Гидравлический механизм изменения углового положения кулачкового элемента работает следующим образом (фиг. 2). 1744298 --4Й 1 « ««, С увеличением числа оборотов приводного вала 8 пропорционально возрастает давление жидкости, нагнетаемой поршнями 3 через блок клапанов 4 в седле б под колпаком 5, которое через каналы г, д и в корпуса 1 передается по каналам а, б и в приводного вала 8 в гидравлическую полость Г, С повышением давления в полости Г наступает момент, кoãäà сила, действующая на гидроцилиндр 15, превышаетсопротивление пружины 13, При этом гидроцилиндр 15 с эксцентриком 11 и ступицей 12 начинают перемещаться вдоль оси вала 8 в сторону пружины 13. Наличие участка В на ваró 8 с винтовой поверхностью. Взаимодейс Bolo его со ступицей 12, обеспечивает Одновременно разворот эксентрика 1;!B за, «ВнHый угол. Эффекти В ность испОП ьзова ния Г! редла гаемого ради;ль-,о-гopB!HeBoro топливного насocа обеспечивается надежной работой г«ри «различн ы х э1:спл Бт а ц lo Hl! Ых Оежимах, Ссобень!о важно Обеспечивать эффективность пускового режима с максимальной Величиной разрежения В линии всасыв"-ния, Но менее Важно обеспечивать раBHQMp., ".:I óo псдачу топлива в линии нагнетания при рабочих частотах ВОЯ щен ия. В Озможн«э 3 !<0 HG" мия топлива за счет сокращения времени пуска и снижения степени обога1дения единичной подачи, Формула изобретения 1. Радиально-поршневой топливный насос системы низкого давления для двигателя внутреннего сгорания, содержащий 5 корпус с двумя рядами насосных секций, равномерно расположенных по окружности, центральный приводной вал с кулачковыми элементами, Взаимодействующими с поршнями насосных секций. о т л и ч а ю— 10 шийся тем, что, с цыелью повышения надежности путем изменения равномерности подачи, насосные секции первого ряда смещены по окружности относительно насосных секций второго ряда HB половину 15 центрального угла между его насосными секциями. приводной вал в зоне одного из рядoB насосных секций имеет участок с винтОВОй ПОВЕРХНОСТЬЮ. КУЛачКОВЫй ЭЛЕМЕНТ данно! о ряда насосных секций установлен 20 на,"Зс гке с Винтовой пОВерхнс«стью с Возможностью изменения углового положения относ:, гельно приводного вала и снабжен мехаHHçìîì изменения углового положения с датчиком частоты вращения привод25 !o!.o вала. 2, Насос по и. 1, отличающийся тем, что ме:<анизм изменения углового положения выполне:-: в виде центробежной муфты. установлен1.ой На приводном валу, 303.Насос поп,1,ог:1ичающиися ;ем, что механизм изменения углового положения выполнен В виде исполнительного гидроцилиндра, Охватывающего приводной вал.
