專利名稱：充液比例調(diào)解泵用的控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有至少一個位移空間的充液比例調(diào)解泵，它以具有容積強制變化的一或多個位移空間的吸入-節(jié)流原理進行工作，它利用一根導(dǎo)管(如果合適的話通過一個液壓系統(tǒng))從具有加載了通常為大氣壓的氣體壓力的自由表面的貯液箱獲得待輸送的液體，但并不能傳送氣體。
充液比例調(diào)解泵是具有利用行程活塞泵(如徑向活塞泵、軸向活塞泵、直列泵)或轉(zhuǎn)動活塞或樞軸活塞泵(如葉片-氣室泵、阻塞-葉片泵、滾柱-氣室泵)的位移效果的液壓泵。本發(fā)明只涉及以具有一個強制位移運動的吸入節(jié)流作用原理進行工作的那些充液比例調(diào)解泵。在這些泵中，由于壓縮液體中空穴形成受到控制，出現(xiàn)了位移空間的部分充液。具有擺動和轉(zhuǎn)動位移器的兩類活塞(葉片-氣室泵、阻塞-葉片泵等)都可以被看作是強制運動位移器。
為了提高液壓系統(tǒng)的能量效率，增加調(diào)解泵的使用已經(jīng)成為長期以來的愿望。但是，目前獲得的此類調(diào)解泵的設(shè)計大多按沖程調(diào)解原理進行，它們對許多用途仍然過于昂貴，或者是在部分輸送期間效率太低，也就是充液比例低。
同時，由于電子線路的增益/成本比不斷地提高，存在一種將電子和流體技術(shù)相互聯(lián)結(jié)的持續(xù)傾向，因此存在一種對成本效益好的調(diào)解泵進行直接電控制的不斷增長的要求。
為了結(jié)合進調(diào)節(jié)系統(tǒng)中(以驅(qū)動部件的形式)，未來的調(diào)解泵必須具有特定的輸送流量特性并必須準確地再生這些特性，具有低的滯后現(xiàn)象和足夠的快速性(也就是說，例如，沒有長的空轉(zhuǎn)時間)。如已經(jīng)知道的，對于控制回路中的驅(qū)動部件，這些性能一部分是不可缺少的，一部分至少有相當大的優(yōu)點。
其次，單個位移器很高的輸送均勻性彼此間是重要的，一方面是因為會產(chǎn)生噪聲、另一方面因為依賴均勻性的任何消耗裝置的需要，以便不給高壓系統(tǒng)帶入能夠激勵控制器的不同頻率的附加干擾。
這種類型的液壓充液比例調(diào)解泵可以用于許多應(yīng)用領(lǐng)域，如車輛、工業(yè)、航空和水壓裝置中，特別是通用馬達-車輛液壓裝置及所謂公用軌道柴油噴射系統(tǒng)。通過在此種充液比例調(diào)解泵中相位控制原理的利用(見說明書末的參考文獻)，即使在部分輸送期間也能夠達到非常高的效率，特別是，即使在低粘度介質(zhì)、極高壓力和盡可能低的轉(zhuǎn)動速度的情況下也能達到非常高的效率。特別是與這種沖程調(diào)解泵相反，在相位控制泵中，對于每個工作周期的減小的輸送量，也存在位移器主體充壓持續(xù)時間減少和與其有關(guān)的損失的功(例如活塞-間隙泄漏)。除了其它原因外(見說明書未參考文獻2和4)，這種泄漏不敏感性的性質(zhì)還使得這種泵特別適用于公共軌道柴油噴射技術(shù)。
調(diào)解能量或調(diào)節(jié)力的低消耗也是這樣一個原因，因為通過低壓部分中節(jié)流閥的調(diào)解這種情況會經(jīng)常發(fā)生(US 4,907,949)。此外，這也使手動調(diào)解成為可能。
在原理上，力的低消耗也使得極高的調(diào)解動態(tài)特性成為可能，使得不僅能夠通過電子方法的快速計算進行必要的調(diào)解，而且能夠?qū)⒏咚俨考糜谥苯与婒?qū)動而進行調(diào)解。由于力的低消耗，電驅(qū)動的大小和生產(chǎn)成本同樣很低。通常，低的力使得有可能調(diào)節(jié)液壓/機械系統(tǒng)而基本上不存在校正變量和測量信號之間的相互干擾。
所要求的高的調(diào)解動態(tài)特性的一個例子又一次是公共軌道柴油噴射系統(tǒng)；充高壓的分配管(＝公共軌道)和其它容積在響應(yīng)從引擎電子裝置來的信號時必須能夠非常快速地(在汽車中使用時為0.2秒的數(shù)量級)泵到相當高的壓力。為此，泵的輸送量必須能夠調(diào)解到更快一個數(shù)量級——一個泵工作周期能夠達到的最低值。這又一次可從參考文獻(4)中查到。同樣，甚至當壓力恒定時，這樣一種泵也必須在大約兩次噴射的數(shù)量級內(nèi)能夠提供其它輸送量。
其它早先的解決辦法(例如帶有單個控制閥的解決辦法)太復(fù)雜，特別對于具有相當多的位移空間的泵來說。對于許多氣缸來說，只用一個調(diào)解部件是一大優(yōu)點。
從PCT/EP89/01057已知充液比例調(diào)解泵用的一般控制裝置的一個例子，它對多重位移空間只用一個換能器元件并在入口側(cè)上具有縫隙控制，它對許多用途都是足夠的。偏心外殼中的特殊的流動引導(dǎo)件力圖產(chǎn)生所有位移空間的均勻充液，因此對于許多用途即使在部分輸送相當?shù)偷钠陂g也產(chǎn)生高的恒定輸送。但是，對于各種使用例子來說動態(tài)特性是不夠的，因為所有氣缸都是從中心偏心外殼充液的，而在瞬時過渡到完全輸送期間，后者首先必須由節(jié)流部件充液，在相反的操作中，在充液和在輸送流中重新建立穩(wěn)態(tài)之前必須排空。但是，表面和重力效應(yīng)甚至在此時仍然能夠產(chǎn)生分散的局部氣泡積聚，隨后(例如從壁處)成群地破裂，而這在泵的工作期間能夠?qū)е陆y(tǒng)計的輸送量離中趨勢和滯后效果。例如，可能造成在充液期間一些位移空間接受更多液體而其它位移空間接受更高的空腔的狀態(tài)，從而使輸送同樣不均勻。
Fassbender測量了以類似于上述專利的方式設(shè)計的一種泵的動態(tài)特性(見參考文獻6)。在這個特定的例子中，輸送流滯后于驅(qū)動部件的運動約7個工作周期的空轉(zhuǎn)時間。因此單獨一個高速驅(qū)動器是不夠的。在上述已經(jīng)取作例子的公共軌道柴油噴射技術(shù)中，由于其小的容積，在該時間間隔內(nèi)分配管中的壓力可能已升高到不能允許的程度，并只能困難地進行調(diào)節(jié)。
從專利CH674，243＝EP－A－299，337可知一種裝有作為止回閥生產(chǎn)的入口閥的泵用的一般控制裝置的另一例子。該已經(jīng)公布的現(xiàn)有技術(shù)并不指示有關(guān)所用壓力的任何細節(jié)。但是，在已經(jīng)試驗過的比類泵中，發(fā)現(xiàn)在吸入節(jié)流過程期間它們受到氣穴的損害，從而產(chǎn)生體積相當大的氣體，后者顯著地損害所需要的準確、精密而簡單的控制。
鑒于在帶有強制位移運動的吸入節(jié)流過程期間的氣穴現(xiàn)象，節(jié)流-調(diào)節(jié)部件緊挨位移空間安置，以便達到所需要的高的動態(tài)特性。因此，至少在徑向活塞設(shè)計中，從每一個位移空間或一個復(fù)雜的機械連桿來的換能器又一次變成必需。單氣缸設(shè)計是最佳的，提出一種多重凸輪或齒輪，以便獲得較高的容積流量和較高的泵頻率。除了構(gòu)造和(如果合適)與此相聯(lián)的與負載有關(guān)的限制外，這樣一種具有與帶有n個氣缸的泵有關(guān)的n個凸輪或n個驅(qū)動傳動比的解決方法確實形成高度的周期性，也就是非常類似于單個輸送趨勢，但也確實形成較高程度的間斷性。相當多的(n次)較高的驅(qū)動扭矩峰值，由于在氣缸中產(chǎn)生(n次)極度壓力升高并發(fā)出較大噪聲，和氣體分子從空穴重新返回液體的過程不再能夠與壓力升高的速度保持同步的危險(見參考文獻1)以及在這種狀態(tài)下能夠出現(xiàn)氣蝕破壞。
美國俄亥俄州Mt.Vernan市的Cooper Bessemer公司已經(jīng)多年建造一種公共軌道柴油噴射系統(tǒng)用的上述類型雙缸活塞泵。此種泵有兩個氣缸，調(diào)整節(jié)流部件配制在兩個氣缸之間，使得能夠被空穴填充有害空間達到最小。此處也是，擴展到多于兩個氣缸又困難又復(fù)雜。調(diào)整節(jié)流部件在兩個氣缸之間的位置限制位移器配置的自由度(徑向、軸向、直列)。該泵再次裝有入口槽，位移空間的令人滿意的氣密性明顯地通過長沖程設(shè)計獲得(也就是說，相應(yīng)的大的密封長度和較小的間隙長度)，但這需要一個帶吸收橫向力的杯形挺桿的合適的曲軸并相當大地增加總?cè)莘e。
總而言之，可以說(首先)缺點在于，即今天問題仍然是，需要最優(yōu)的動態(tài)特性、輸送特性的精確性和不存在滯后性，這些是當泵被用于調(diào)節(jié)系統(tǒng)時特別需要的性能，每個位移空間必須裝備其自己的帶驅(qū)動器的驅(qū)動部件或者驅(qū)動部件必須利用復(fù)雜機構(gòu)連接到中心驅(qū)動部件上，以及相應(yīng)的量平衡的問題。當單個位移空間如在徑向或直列配置中互相遠遠隔開地安置或當存在大量位移空間時，在簡單性(盡可能少的驅(qū)動部件或僅僅一個驅(qū)動部件)和高的動態(tài)特性、輸送特性的正確性及不存在滯后之間的這種目標的沖突更加明顯地顯示出來。如果位移空間互相緊靠地安置(如在軸向活塞泵中那樣)，一種調(diào)解部件的中心配置將基本上是可能的，但結(jié)構(gòu)空間常常太受限制或要設(shè)置其它部件。
在通過具有強制位移運動的吸入節(jié)流過程的充液控制的使用中這些各種限制的原因被發(fā)現(xiàn)在于氣穴現(xiàn)象，這種氣穴現(xiàn)象至今為止對于調(diào)整輸送量是必需的，因為有時對與粘性無關(guān)的目的是需要始終存在的擾動的緣故，這種氣穴現(xiàn)象通常不僅在位移空間中開始，而且在節(jié)流裝置中就已經(jīng)開始。
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種按照前序部分所述的控制裝置，它能夠成本效益很好地進行生產(chǎn)，并且能夠以低的費用至少相當大地包含這種阻止過早氣穴現(xiàn)象的效果，通常對不同位移方式的泵都有效，因而在實施這種實際上極端有利的而且有前途的輸送流控制過程中有助于提供不同的更大的自由度。從生產(chǎn)費用的觀點看，提供自由度意味著上述通常有效地應(yīng)用于不同類型的泵、總體積和作為整體的泵的設(shè)計，有可能將多個驅(qū)動部件組合起來并(例如)從一個電動機械換能器直接驅(qū)動它們，以及能夠?qū)⒖烧{(diào)部件配制在泵的任何位置，而不顯著地損害性能，或者甚至能夠?qū)⑺鼈儼仓迷陔x泵一定距離，從而提供遠距離控制的可能性。
過去反復(fù)研究過穩(wěn)態(tài)流動情況下液體的氣穴現(xiàn)象及有關(guān)氣蝕破壞。但是，至今還很少研究過泵氣缸中非穩(wěn)定的和實際上不流動的氣穴現(xiàn)象的情況。但是很顯然，對于泵構(gòu)造中慣用的材料，不希望有氣蝕損傷產(chǎn)生的破壞。若干原因之一可能是，時間太短以至不能溶解掉很大量的氣體或蒸氣。Schweitzer(見參考文獻5)研究過溶解氣體從液體中的逸出并發(fā)現(xiàn)擴散的時間常數(shù)，該時間遠大于液壓泵的典型工作周期時間。Fassbender(參考文獻6)測量過氣體排出壓力，這些壓力對許多有關(guān)液體實際上太低了。
本發(fā)明使用這些物理現(xiàn)象和其它本質(zhì)上熟知的事實，即有時間在大于壓力P1的氣體氛圍下成為飽和的液體(例如停留在與大氣相通的貯液箱中的液體)，在該壓力不足的情況下首先具有明顯的傾向，即液流通過或圍繞一個障礙物期間也附加地存在擾動以使液流排除過量氣體。就量來說這可能很小，但按照體積可以填充大部分導(dǎo)管或體積，因此，就動態(tài)特性而論，需要進行上述加注或排空操作，直到建立一種新的穩(wěn)定狀態(tài)。
為了達到上述目的，按照本發(fā)明提供一種根據(jù)權(quán)利要求1或根據(jù)權(quán)利要求15的控制裝置。本發(fā)明的主要特征是預(yù)先連接被動節(jié)流閥，節(jié)流閥根據(jù)權(quán)利要求的規(guī)定，在單個位移空間的上游，在多組位移器或整個泵的上游增壓，從而保證在節(jié)流-驅(qū)動部件下游至這些閥上游的一個點的壓力至少基本上不小于貯液箱的壓力P1，而最好是P1加上后面說明的△PTemp，并因而將一個顯著破壞性的氣穴現(xiàn)象限制到位于這些閥下游直至位移空間的比較小的體積中。這個步驟是異乎尋常的，因為泵中有壓力損失的節(jié)流作用盡可能用其它方式避免，例如采用根本不使入口閥增壓或僅使入口閥稍許增壓，以便獲得泵的某些自吸能力或減少入口導(dǎo)管中(例如轉(zhuǎn)折處)氣蝕的危險。為此，通常必須利用已知方式的壓力源稍許提高節(jié)流閥上游的壓力P3，也可以用貯液箱和閥入口之間的高度差作為壓力源。許多液壓系統(tǒng)特別是車輛中的液壓和燃料供應(yīng)系統(tǒng)，由于這些原因在任何情況下都用產(chǎn)生低的至極低的供油壓力進行操作，使得在實際中，作為此種狀態(tài)的結(jié)果，在本發(fā)明的使用或聯(lián)用中不存在顯著的限制。
作為本發(fā)明基礎(chǔ)的一個重要的認識是，在大氣壓下，1升燃料或液壓液體能夠吸收約10％體積的處于溶解狀態(tài)的空氣，這對車輛的燃料箱也是如此。因此，在大氣壓下，在1升燃料中包含約100cc體積的氣體。當壓力降低時，該溶解的空氣以氣體形式從溶液中逸出，而且按照體積，該氣體的體積由于占優(yōu)勢的負壓(例如0.1巴)而膨脹10倍達到1000cc。這樣體積的氣體可以非常迅速地充滿閥下游出現(xiàn)的容積直至位移空間，從而大大損害燃料泵的輸送過程和控制。這種同樣的考慮也適用于其它液體。由于本發(fā)明限制/△Pomin不小于0.9巴而且最好位于1.0至1.5巴的范圍內(nèi)，因此氣體體積的膨脹保持最小或完全避免，使得原系統(tǒng)的輸送和控制不會由此受到損害。
權(quán)利要求5和6中的規(guī)定考慮到液體和氣體的特殊性質(zhì)。根據(jù)權(quán)利要求5和6的公式使得有可能對具有入口槽的泵和對具有由位移器行程控制的自動彈簧加載的入口閥的泵兩者都確定最小的開啟壓力差/△Pmin，在該壓差下那個或每一個節(jié)流2/2-通閥由壓力差驅(qū)動而打開。如果不知道氣體排出壓力P氣體排出和蒸氣排出壓力P蒸氣排出，那么公式中這些壓力取0巴是安全的。
所謂溶解度系數(shù)特別對液體和氣體按照享利方程說明溶解性能cs=k*p]]>式中cs為液體中溶解氣體或氣體混合物的飽和濃度，p為飽和平衡時的壓力(P1)，k＝k(T)為液體中氣體或氣體混合物的溶解度系數(shù)。
在許多系統(tǒng)中，特別是(例如)在車輛使用中，例如在路上從一個仍然冷卻的油箱到一部已經(jīng)熱的發(fā)動機，一種待輸送的液體可以經(jīng)歷一種快速的溫度變化。
如果溶解度系數(shù)沿溫度變化方向比較低，就能夠出現(xiàn)一種液體的突然過飽和狀態(tài)，它能夠早在節(jié)流彈簧加載閥的上游就導(dǎo)致干擾氣體釋放。
為了可靠地阻止這種情況，也就是至少保持飽和濃度，在工作期間出現(xiàn)的溶解度系數(shù)K的與最大溫度有關(guān)的降低可以通過使最小開放壓力差增加一個量△Ptemp來預(yù)防。
如果CSx＝CS1，那么，根據(jù)享利方程，下列方程是正確的，K(Tx)Px＝K(T1)P1’Px/P1＝K(T1)/K(Tx)或者△Ptemp＝Px－P1＝(Px/P1－1)P1＝(K(T1)/K(Tx)－1)P1當K(Tx)＜K(T1)時，其中Tx和T1為在以幾小時的時間間隔工作期間在貯液箱和節(jié)流彈簧加載閥之間出現(xiàn)的液體的最大溫度差。
根據(jù)本發(fā)明選擇的控制裝置的最大優(yōu)點是輸送量對調(diào)節(jié)部件調(diào)解的所希望的快速、重復(fù)性、低滯后作用和低空轉(zhuǎn)時間反應(yīng)。這種集部件位置和泵通量的可以精確計算的規(guī)定是又一次將此種泵結(jié)合進液壓系統(tǒng)的控制環(huán)路的先決條件，特別是將此種泵結(jié)合進那些嚴格要求控制動態(tài)特性的液壓系統(tǒng)，例如尤其是公共軌道柴油噴射系統(tǒng)。鑒于理論上驅(qū)動器無限快速的調(diào)節(jié)工作，輸送量的相關(guān)完全響應(yīng)已經(jīng)隨第一次后續(xù)的完全吸入動作而出現(xiàn)(在原理上它完全不能夠更快地發(fā)生)。因此，在知道預(yù)期消耗中的突然變化的液壓系統(tǒng)中，泵的輸送流量也已經(jīng)能夠同時變化。
在直到靠近位移空間的節(jié)流閥中都明顯地不存在空穴(而在特定情況下，當節(jié)流閥被設(shè)計為入口閥時，直到位移空間的范圍都明顯地不存在空穴)，這一點允許將各種調(diào)解裝置使用于充液控制和許多有利的專門用途，因為在位移型的各種各樣泵中獲得了自由度。
本發(fā)明的充液比例調(diào)解泵用的控制裝置的尤其有利的實施形式可從其它的從屬權(quán)利要求中獲知。
下面參照附圖利用示范性的實施例更詳細地說明本發(fā)明，附圖中

圖1表示本發(fā)明的一種具有自動入口閥的泵所用的控制裝置的方案；圖2表示本發(fā)明的一種具有由位移器控制的入口槽的泵所用的控制裝置的另一種方案；圖3表示本發(fā)明對一種泵用的控制裝置的專門設(shè)計，入口閥被設(shè)計成具有特定的彈簧特性并具有一個阻尼器，而調(diào)解節(jié)流閥被結(jié)合在一個連續(xù)的方向閥中；圖4表示一個通過成品泵的截面，帶有一個安裝在泵內(nèi)的本發(fā)明的控制裝置；圖5表示帶有圖4的控制裝置的泵的輪廓圖，部分沿圖4中V-V線取縱向截面；圖6A和6B表示說明圖4和圖5中泵的入口閥的工作方式的圖解，圖6A表示開啟動作，圖6B表示關(guān)閉動作；圖7表示說明節(jié)流閥特性的設(shè)計的圖解；圖8表示根據(jù)圖3的一種泵的滿負載輸送工作周期的圖線；圖9和圖10表示與圖8相應(yīng)的圖線，但分別對應(yīng)于半負載輸送和零負載輸送；圖11表示根據(jù)圖3的一種泵的輸送流量特性；圖12表示類似于圖11的輸送流量特性，但對應(yīng)于一種縫式控制泵；圖13表示本發(fā)明的一種帶有一個開關(guān)閥作為調(diào)解裝置的控制裝置的方案；圖14表示本發(fā)明的一種充液比例調(diào)解泵用的控制裝置的設(shè)計，其中調(diào)解裝置是由一種位移可變化的機器形成的；圖15表示一種類似于圖14的實施例；圖16表示本發(fā)明的一種充液比例調(diào)解泵用的控制裝置的另一方案，其中一種可調(diào)壓力溢流閥用作調(diào)解裝置；圖17表示本發(fā)明的一種充液比例調(diào)解泵用的控制裝置的優(yōu)選方案，其中調(diào)解裝置用輔助介質(zhì)工作，也就是不用待泵液體工作；圖18表示本發(fā)明的另一種充液比例調(diào)解泵的輪廓圖。
圖1表示一種具有自動工作入口閥的泵用的控制裝置的第一種可能形式。
根據(jù)圖1圖解表示的泵有三個單獨的位移活塞9，圖1中只能見到其中一個。三個位移器通過各自的偏心輪11受一個旋轉(zhuǎn)軸12的驅(qū)動，每個偏心輪11被配置在一個位于相應(yīng)活塞9下端的提升部件10中。
這種情況下，偏心輪11的旋轉(zhuǎn)運動A造成擺動運動B，活塞9作為位移空間15中的位移器在兩個死點位置C(底部死點)和D(頂部死點)之間來回移動，并觸發(fā)周期性的抽吸運動。由于提升部件10的原故，活塞在其運動的任何相位中都不會上升離開偏心輪11(容積式運動)。每個位移空間以已知方式設(shè)置一個入口閥28和一個出口閥17，而在每種情況下入口閥28和出口閥17均可以由各自的彈簧(例如，入口閥28對應(yīng)的彈簧29)加壓到關(guān)閉位置。這意味著閥28被設(shè)計成一個入口止回閥。由于位移器9的運動，通過偏心輪11的轉(zhuǎn)動，入口止回閥因存在的壓力差P4-P5而以已知方式打開，從而觸發(fā)抽吸作用。在位移器9的向上沖程期間，收集在其中的液體量通過出口閥17排出位移空間15，也就是說，出口閥17克服加壓彈簧的作用升高離開其閥座，而現(xiàn)已處在高壓下的液體通過導(dǎo)管18與通過導(dǎo)管18a和18b的相應(yīng)液體量一起輸入壓力P6占優(yōu)勢的共用導(dǎo)管19，后者構(gòu)成(例如)所謂噴射系統(tǒng)的“共用軌道”(分配管道)。
通常在此種多活塞裝置中，單個的活塞或位移器9的運動帶一個相位移，以便達到進入共用導(dǎo)管的出口壓力P6的均等，并保證泵工作帶有的振動盡可能小。那就是說，如果如圖1例子中所示有3個位移器，那么單個位移活塞相對于相鄰的位移器在每一情況下以120°的相位移完成其上升運動。
通過每個位移器的過流量由安置在其上游的一個各自的裝彈簧的節(jié)流2/2通閥21和一個調(diào)解裝置27確定，后者在該例子中被設(shè)計成一個調(diào)解節(jié)流閥30。
調(diào)解裝置27像同樣設(shè)計的調(diào)解裝置27a和27b一樣從共用導(dǎo)管32送入壓力為P2的待輸送液體，此處為柴油。柴油2來自貯液箱1，在那里柴油在接觸面4處與壓力為P1的氣體3相接觸，此處為1個大氣壓的空氣。液體可以用氣體飽和。液體首先流經(jīng)系統(tǒng)7，在該系統(tǒng)中最好不再有氣體被引入液體。因為壓力有待于從P1增加到P2，一個增壓裝置(在該例子中是壓力源8)被結(jié)合在系統(tǒng)7中。
導(dǎo)管32中的柴油液體而后流經(jīng)三個調(diào)解節(jié)流閥30、30a、30b和分派給它們的節(jié)流2/2通閥21、21a、21b并受壓力差的驅(qū)動。由于對不可壓縮介質(zhì)的連續(xù)性方程(這只能在缺乏空穴的基礎(chǔ)上假定)，通過每個調(diào)解節(jié)流閥和分派給它的2/2通閥21、21a、21b的過流量是相同的。從這里建立起一種在一側(cè)上2/2通閥的有效面24處的壓力P3和2/2通閥的另一側(cè)上有效面23的接近P1的與貯液箱相似的壓力P12以及從取決于伸展行程的彈簧22的力產(chǎn)生的平衡狀態(tài)。調(diào)解節(jié)流閥30、30a、30b可以在理論上單個調(diào)解，以便互相配合。
圖1公開本發(fā)明的另一個重要優(yōu)點。與閥有效面24、24a、24b和相應(yīng)的節(jié)流閥30、30a、30b一起，系統(tǒng)具有一種增加更強的節(jié)流作用的固有的阻尼效果，它對于輸送特性的保持和再現(xiàn)性是重要的(見圖10和圖11)。阻尼的功能在于，在突然開始的開啟階段中，即使當節(jié)流2/2通閥21、21a、21b只存在小量過調(diào)解時，由面24、24a、24b和連接線31、31a、31b中沖程差異的乘積產(chǎn)生的體積增大導(dǎo)致壓力p3降低相當大的量△p3，后者抵消過調(diào)解，這是由于根據(jù)本發(fā)明不存在空穴所致！
節(jié)流閥設(shè)定得越低，直到介質(zhì)能夠繼續(xù)流動之前的時間就越長，而阻尼效果就越能維持。
在這個示范性的實施例中，由壓力差驅(qū)動的節(jié)流2/2通閥21、21a和21b每個在其有效面23處連接到返回線6上，結(jié)果是在有效面23處接近P1的與貯液箱相似的壓力P12占優(yōu)勢。
該裝置的優(yōu)點在于，取決于面23的大小的彈簧22可以選得非常弱，對于增壓的作用比對與另一有效面24上的開啟壓力P3相反的閥21的調(diào)節(jié)性重新設(shè)定的作用更小，因為對于有效面23處的壓力P12，已經(jīng)存在相當大部分的必需增壓，也許甚至是更大。
圖2例示一種與圖1相似的控制裝置，其差別在于泵具有入口槽35并只提供一種具有調(diào)解節(jié)流閥30的中心調(diào)解裝置27。具有入口槽的泵與具有入口閥的泵相比，通常其生產(chǎn)的成本效益更好，但是它們較少用于極高壓力，使用粘度低的壓力介質(zhì)。
在這個示范性的實施例中，低成本的目的是通過基本上允許簡單手動調(diào)解或電動調(diào)解的中心調(diào)解裝置27來達到的。調(diào)解裝置27中的單個調(diào)解節(jié)流閥30可以同樣以本質(zhì)上已經(jīng)的方式進行成本效益好的生產(chǎn)。在吸入相位中，利用平行連接的差壓閥40，可以使跨越調(diào)解節(jié)流閥的壓力差P2-P3保持近似恒定，而與過流量無關(guān)，結(jié)果是調(diào)解節(jié)流閥30和差壓閥40的結(jié)合給出流量調(diào)節(jié)閥的效果。對所有位移部件16、16a、16b的使用同一調(diào)解節(jié)流閥30的簡單動作在這種具有泵的入口側(cè)縫式控制的構(gòu)型中提供額外的優(yōu)點。
第一優(yōu)點在于，對于一個特定的轉(zhuǎn)動速度和一個特定的位移空間相對充液，按照所用的位移空間數(shù)目和各個吸入相位的短時間，節(jié)流閥30的控制截面顯著地大于(例如)按照圖1的構(gòu)型中的單個節(jié)流閥的控制截面(假定轉(zhuǎn)動速度相同和相對充液相同)。
這對價格和生產(chǎn)容差具有有利的影響。此外，控制截面的特殊輪廓比控制節(jié)流閥打開行程更容易達到，這一點是控制原理對極小泵的應(yīng)用。
第二個優(yōu)點在于，因為吸入相位短和位移運動的相位移動均勻(＝通過帶偏心輪的轉(zhuǎn)動軸控制位移)，所以吸入相位的重疊相當微小或甚至沒有(如果小孔35的高度、即被遮蓋區(qū)域保持很小，那么吸入相位甚至沒有重疊，也就是在活塞9打開小孔35期間，偏心輪11或旋轉(zhuǎn)軸12的角度范圍為360°/位移部件數(shù)目的最大值)。
這等價于一個和同一個節(jié)流閥對接續(xù)的各個位移部件的鎖定。這表明作為所有位移部件的相等充液或相等輸送的理想先決條件的每個位移部件的節(jié)流截面的相等性質(zhì)。
當上述開啟角度稍許小于360°/位移部件數(shù)時，獲得第三個優(yōu)點。而后得到或多或少的短的中間相位，在這些相位中沒有一個位移空間發(fā)生抽吸。
在各個2/2通閥21、21a、21b和各個入口截面35(35a、35b被擋住，在圖中不能被看到)之間通道部分36、36a、36b的充液可以在吸入相位之間基本上連續(xù)。這也有助于至少達到在通道部分36、36a、36b中沒有空穴，那就是說直至呈入口截面35形式的位移空間范圍沒有空穴。
在中間相位中，連接通道中的壓力P3甚至可以升至P2的最大值，因為沒有一個位移部件利用吸入動作從通道部分36、36a、36b吸取液體。這導(dǎo)致2/2通閥的開啟暫時較大和通道部分充液的加速。
圖3例示圖1控制裝置的一種特別有利的實施例。
這表明，由于不存在空穴，有可能將此處結(jié)合在泵中的節(jié)流2/2通閥21用的調(diào)解裝置配置在距這些或單個位移空間更遠的距離處。這使得有可能以只有一個驅(qū)動器的連續(xù)方向閥的形式將許多個或全部驅(qū)動部件結(jié)合進一個驅(qū)動器60，然后這又使得(例如)可以簡單地手動操作。在電動泵調(diào)解的情況下，從成本和構(gòu)造空間來看，對許多個或全部位移空間只需要一個換能器是一個很大的優(yōu)點。
將屬于位移部件的單個節(jié)流閥簡單地組合成連續(xù)的方向閥60也允許單個節(jié)流閥的優(yōu)選相等控制。如已經(jīng)知道的，此類閥的外殼和控制滑閥的控制小孔通常制在固定裝置中，這意味著這些小孔是彼此相對地差錯很低地不可活動地定位的。
本發(fā)明的一個重要性質(zhì)是，由于不存在空穴，在一個通道內(nèi)包圍在一個調(diào)解裝置27和單個節(jié)流2/2通閥21之間的液體容積幾乎不存在彈性，因此也幾乎沒有任何額外的液體量必須流入或流出，以便獲得一次充液動作或兩次充液動作之間時間間隔的穩(wěn)定狀態(tài)。因此，幾何通道容積允許互相明顯偏離，這就是為什么本發(fā)明適用于所有幾何位移器裝置的原因(例如，在活塞泵的情況下為軸向、徑向、直列式)。對所有這此位移器裝置可以找到按照構(gòu)造空間和外觀有利的調(diào)解裝置27的位置。
在這個例子中，調(diào)解裝置27甚至利用軟管導(dǎo)管41、41a、41b連接到泵上，從而可以在泵的特征尺寸(例如徑向活塞泵情況下的直徑)的幾倍的長度上對泵進行遙控。
圖3也表示本發(fā)明的另一種可能的和有利的形式，在于有一個附加的阻尼器補充上面圖1進一步說明的固有阻尼。圖示的阻尼器只是可能的設(shè)計的一個例子。在這個例子中，由壓力差驅(qū)動的各個節(jié)流2/2通閥21被連接到各個阻尼活塞73上，后者可以按照2/2通閥21的滑閥的運動在各個氣缸70中來回運動。由于不存在空穴，阻尼效果好而持續(xù)。同時，在相應(yīng)的氣缸70中在相應(yīng)的阻尼活塞73的相對兩側(cè)形成阻尼室71和72。在阻尼活塞73按照有關(guān)2/2通閥21的相應(yīng)滑閥的開啟或關(guān)閉的位移期間，液體從室71流過活塞進入室72或從室72流過活塞進入室71，并穿過桿74的導(dǎo)向間隙而阻尼活塞的運動并因此阻尼2/2通閥21的相應(yīng)滑閥的運動。這有助于避免閥運動的不能控制的過調(diào)解，因為這會對輸送流量的特性產(chǎn)生影響。
圖3同時表示本發(fā)明的一種有利的形式，在于由壓力差驅(qū)動的2/2通閥21同時被設(shè)計為入口閥，從而節(jié)省了費用。
圖4和5分別以橫截面和縱截面表示一種具有本發(fā)明的控制裝置的泵的特別有利的設(shè)計。根據(jù)圖4和5的泵裝備了4個位移空間129a－d，它們成對地配置在驅(qū)動軸110的上下。在圖中不能看到位移空間129b，因為在圖5中它被安置在圖上部的截面平面(圖4中V-V)的后面。
為每個位移空間各自提供一個活塞或位移器117。位移器117利用各自的彈簧135與兩個偏心地安裝在驅(qū)動軸110上的驅(qū)動環(huán)114保持接觸。驅(qū)動環(huán)114利用滾針軸承115可以轉(zhuǎn)動地安裝在偏心輪113上，后者以彼此相對偏移的方式與驅(qū)動軸110抗扭連接。
相應(yīng)位移活塞117用的彈簧135支承在每個單獨位移活塞端部處的盤狀的支座116上，而驅(qū)動環(huán)114壓在安置于位移活塞117對面的彈簧支座116的相應(yīng)側(cè)面上。因此驅(qū)動軸110的轉(zhuǎn)動通過抗扭連接在驅(qū)動軸上的偏心輪113并通動環(huán)114產(chǎn)生位移活塞117的往復(fù)運動，上位移活塞117的沖程運動對相應(yīng)的對面的下位移活塞117的沖程運動偏移180°。這意味著(例如)，位移空間129a具有最小的容積而位移空間129b具有最大的容積，反之亦然。兩個偏心輪113以彼此相對偏移90°的方式連接到轉(zhuǎn)動軸110上，使得兩個位移活塞117的沖程相位差互相鄰接地配置，也就是說，圖5中的下位移活塞117和上位移活塞同方向增加90°。這一方面有助于泵的平穩(wěn)運行，另一方面有助于液體的均勻輸送。
轉(zhuǎn)動軸110通過滾珠軸承13b和滾柱軸承137可以轉(zhuǎn)動地安裝在泵的主外殼138中。
對每個位移空間129a－d(其中位移空間129c未圖示)提供各自的入口閥134和各自的出口閥118。屬于各個位移空間129a－d的各個入口閥134和出口閥118安置在各自的外殼部件133a－133d中，其中也配置了形成位移空間129a－d并用于容納位移活塞117的氣缸。這些外殼部件133a－d每個有一圓筒形延伸部，它們與各自的氣缸也就是與各自的位移活塞117共軸地配置，該圓筒形延伸部插入主外殼部件138的相應(yīng)的氣缸孔中。一個相應(yīng)的環(huán)形密封圈安置在每個外殼部件133a－d的圓筒形延伸部和外殼138之間，使得主外殼138被封住而防漏。此外，每個外殼部件133a－d的圓筒形延伸部有一個環(huán)狀臺肩，上面支承背對盤狀支座116的相應(yīng)彈簧135的端部。也就是說，環(huán)狀臺肩形成彈簧135的另一個支座。
每個外殼部件133a－133d也裝有一個相應(yīng)的閥罩119a－d，各個閥罩119a－d都有一個圓筒形凹口121，該凹口同軸地配置到相應(yīng)的外殼部件133a－d的圓筒形延伸部上，它容納入口閥134的一個閥柄部件和與其配合的部件，它們放大圖示于圖6A和6B中。閥罩119a－d和外殼部件133a－d利用示于圖5的連續(xù)螺釘擰在曲軸箱138上。
在圖4的左側(cè)可以看到一個空心的轉(zhuǎn)動滑閥150，它可以被結(jié)合在構(gòu)造中并可以(例如)按照DE-PS3,714,691設(shè)計。對于本實施例，閥150構(gòu)成用于控制由壓力差驅(qū)動的節(jié)流2/2通閥的可調(diào)部件，它們在本實施例中是由各自的入口閥134與有關(guān)的零件一起形成的，下文將更詳細地予以說明。
從該轉(zhuǎn)動滑閥150開始，設(shè)置了4個分配孔或分配通道130a－d(130c未圖示)，它們通向各自的入口閥134，具體地說，在每一情況下都通入閥的閥柄側(cè)上的室134a－d中并緊靠相應(yīng)的閥座，室134c未圖示。從每個分配通道130a－d開始，在各自的氣缸頭119a－d中設(shè)置了向圓筒形空間121開放的各自的斜孔127a－d，圖中未示出斜孔127c和127d。
在入口側(cè)，在本例子中空心轉(zhuǎn)動滑閥150設(shè)計成可按簡單方式更換的插裝組件，它沿箭頭E方向經(jīng)過外殼孔132從壓力為P2的貯液箱1接受液體，如(例如)圖3所示。液體沒有任何顯著壓力損失地經(jīng)過一個恒定開啟的足夠大的入口截面156繼續(xù)流入空心轉(zhuǎn)動滑閥的內(nèi)部。由于能夠利用電驅(qū)動器158(圖5)或未圖示但接合于部件159上的氣壓活塞桿而發(fā)生的空心轉(zhuǎn)動滑閥的轉(zhuǎn)動的結(jié)果，通過空心轉(zhuǎn)動滑閥150中的細長線性控制縫隙155a-155d與分配孔130a－d(130c未圖示)的孔口邊緣的配合而得到一種可以調(diào)解的節(jié)流效果，使得可以利用驅(qū)動部件159精確而快速地調(diào)節(jié)在分配導(dǎo)管130a－d中占優(yōu)勢的壓力p3。
特別是，在后側(cè)上(未圖示)，閥插裝件可以在每個室中具有對稱地相對的相同小孔115a-115d和156，而可移動的滑閥可以制造得壁非常薄，使得閥具有德國專利說明書DE-PS3,714,691的閥的優(yōu)點。
如可以在DE-PS3,714,691中發(fā)現(xiàn)的，這種類型的轉(zhuǎn)動滑閥或軸向滑閥的優(yōu)點是，由于摩擦小、慣性小和流動力小，它們可以利用小驅(qū)動力非?？焖俣鴾蚀_地驅(qū)動，使得電驅(qū)動器(電驅(qū)動馬達)158制造得又小又省錢。在出口側(cè)如上面的實施例那樣從各個出口閥118向外延伸地設(shè)置了流出孔112a－d，其中流出孔112c和112d沒有圖示，它們匯入一個共用的流出導(dǎo)管111，后者通向(例如)共用軌道柴油噴射系統(tǒng)的“共用軌道”。
分配導(dǎo)管130a至130d中的壓力p3通過相應(yīng)氣缸空間121中的斜孔127a－d連通，在此處通過閥134的閥柄的橫截面沿開啟方向作用在閥134上。在閥134的關(guān)閉狀態(tài)，同一壓力P3也沿閥的開啟方向作用在閥頭部的面向室134的側(cè)面上。在這一階段，兩個彈簧125和126在閥124上作用一個關(guān)閉力。接合在閥柄端部處支座124上的較強的彈簧125對閥124永久性地施加一個閉合力，而較弱的彈簧126則支承在彈簧座126T上，后者可以移位地配置在室121中的閥124的對面。在閥的關(guān)閉狀態(tài)中，當彈簧座126T支承在支座124上時，彈簧126也對閥134施加關(guān)閉力。但是，帶彈簧126的彈簧座126T首先用于阻尼目的。當各個位移空間129a－d由于各個位移活塞離開頂部死點的運動而擴大時，閥的位移空間側(cè)上的壓力比圓筒形空間121中的壓力低；因此，同時，一個力作用在導(dǎo)向該閥開孔的閥部件134a上。與此同時，強彈簧125和弱彈簧126兩者都受壓縮。位于彈簧座126T下面的液體通過彈簧座126T中的阻尼小孔逸出并因此延緩閥部件134的開啟。
閥部件134的開啟沖程的量和通過閥部件134的頭流入位移空間129的液體量取決于分配導(dǎo)管130中的壓力P3。
在位移活塞117的位移運動期間，位移空間129的容積減小而該空間中的壓力升高，雖然由于逸出的小量氣體或液體分子起初僅有稍許升高。一方面，這種結(jié)果是，大于打開力的關(guān)閉力被作用在閥部件134上，從而閥134被關(guān)閉。在這一階段，彈簧座126T中的阻尼小孔起作用，以便阻尼彈簧盤的關(guān)閉運動，使得閥134相當溫和地對著閥座關(guān)閉而彈簧座126T在稍后時間同樣能夠溫和地承受支座124。這意味著，阻尼器被設(shè)計成僅僅在節(jié)流閥的開啟沖程期間才有效，也就是說，在最容易地引入振動的相位中才有效，而且有效的時間最長。按照圖6，在關(guān)閉相位中，阻尼活塞可能滯后于閥的運動。液體通過暴露于阻尼活塞下的阻尼空間小孔流動，并防止負壓和空穴形成。位移空間129a－d中的升壓也造成相應(yīng)的出口閥118提升，使得柴油按所需要的初始壓力通入導(dǎo)管112a－d或111。
這種裝置具有各種優(yōu)點。閥150可以以節(jié)省空間的方式結(jié)合進泵的構(gòu)造，因為具有不同長度的分配通道130a－d并非重要。具有細長線性槽155a－d的閥150的設(shè)計允許泵的特別好的可調(diào)節(jié)性，低至極小的輸送量。
使用座閥134a－d作為入口閥，該閥在此處同時用作本發(fā)明的由壓力差驅(qū)動的節(jié)流2/2通閥，它通常為比使用滑閥的成本效益更好的形式，最重要的是位移空間有一個較小的泄漏通道損失，這在泵中對于極高壓力、低轉(zhuǎn)動速度和極低粘度(這種情況在與公用軌道柴油噴射相結(jié)合時發(fā)生)是特別重要的，如果要獲得高效率的話。入口座閥134的氣密性也對從位移空間129a－d至位移空間129a－d的相等輸送具有積極作用，因為泄漏通常與零件公差密切相關(guān)。在帶座閥的構(gòu)造的批量生產(chǎn)中，泵的一般輸送特性也能夠更有效地保持。節(jié)流閥的振動(如一般的振動)可以導(dǎo)致彈簧斷裂，或是在座閥的情況下導(dǎo)致磨損增加或閥柄斷裂，最重要的是，此處這些振動對輸送特性也是有害的，輸送特性由此而變化。由于隨機波動阻尼效果或激勵，振動常常偶然地出現(xiàn)。在這樣一種情況下，泵中將增加輸送量的隨機波動或滯后效果，這兩者將使得難以把泵用于調(diào)節(jié)目的。因此，對于特定的閥阻尼的目的，提出把阻尼器用于節(jié)流閥。在已知類型的簡單活塞阻尼器中，阻尼力也產(chǎn)生負壓，負壓轉(zhuǎn)過來又產(chǎn)生對阻尼作用有害的空穴。當使用這樣一種阻尼器時，這種空穴可以通過較高的閥增壓作用來消除。如果阻尼活塞直徑保持較大，例如在閥直徑的尺寸下，負壓和閥的額外需要的增壓均可減小。這一點是希望達到的，因為泵的供油壓力通常應(yīng)保持盡可能低。
將調(diào)解部件配置在離節(jié)流閥或單個位移空間較遠的距離的可能性，使得有可能將許多個或所有的驅(qū)動部件都結(jié)合進一個僅帶一個驅(qū)動裝置的驅(qū)動器，這轉(zhuǎn)過來(例如)又使得可以進行簡單的手動驅(qū)動。在電動泵調(diào)解的情況下，按照費用和構(gòu)造空間的觀點看，對于多個或所有位移空間僅需一個換能器是一個很大的優(yōu)點。此外，由于不存在空穴，在調(diào)解部件和通道中節(jié)流閥之間包圍，的液體容積幾乎是沒有彈性的，使得也很少有任何額外的液體量必須流入或流出，以便在每種情況下獲得一次充液動作或兩次充液動作之間時間間隔的穩(wěn)定狀態(tài)。因此，通道的幾何容積被允許互相明顯地偏離，這就是本發(fā)明適用于一切幾何形狀的位移器配置(如活塞泵情況下軸向、徑向、直列式)的原因，而且對所有這些都可以找到一個調(diào)解裝置27適用的位置，該位置從構(gòu)造空間和外觀看都是有利的。
對于節(jié)流驅(qū)動部件，圖7表示節(jié)流閥(例如圖1中閥30或根據(jù)圖4至圖6的形式中的150)的設(shè)計的一些特性。
但是，對于圖1、3、4、5的實施例，每個實施例對每個位移空間有一個節(jié)流點，這涉及高的費用。
對于本發(fā)明的裝置，調(diào)解部件處的壓力差影響隨壓力差的方根而變的計量液體量。但是，在固定的輸入壓力下，該壓力差隨增大的節(jié)流閥開口而減小。圖2中差壓閥40的使用表明，這個壓力差是怎樣能夠保持基本恒定的，其中，通過使用差壓閥，供油壓力可以與節(jié)流閥上游的壓力一起平行地共同變化。
但是，同一目的至少可以基本上達到，即彈簧加載的節(jié)流2/2通閥具有陡的開啟特性曲線，這是利用一個軟彈簧或一個大的壓力負載閥面或兩者的結(jié)合而獲得的，而且輸入壓力P2足夠高，使得即使對泵的最大流量即大的閥門開口，壓力差也不會通過調(diào)解裝置顯著地減小。于是這些措施基本上保證節(jié)流部件處的流量僅僅受入口閥彈簧的彈簧剛度或彈簧預(yù)張力的變動或受有效閥面的差異的微小影響。因此該設(shè)計也不需要對彈簧精確分類或?qū)γ總€單獨的入口閥調(diào)置彈簧預(yù)張力。
圖8、9、10分別對根據(jù)圖3、4、5的形式用圖解表示同一轉(zhuǎn)動速度下不同的位移空間充液過程和一個工作周期的動態(tài)過程是怎樣隨上述彈簧設(shè)計而發(fā)生的。圖8表示位移空間15的完全充液或輸送狀態(tài)，圖9表示位移空間15的半充液或輸送狀態(tài)，而圖10表示位移空間15的非完全零的輸送，特別是作為與各個位移活塞9的上死點和下死點有關(guān)的驅(qū)動軸轉(zhuǎn)角的函數(shù)。在圖8或圖9中，在吸入沖程期間氣缸中的壓力P5和閥橫截面趨勢A閥對于完全位移空間充液V＝Vmax和對于半位移空間充液V＝0.5Vmax幾乎是矩形的，而且不管動態(tài)特性如何，在充液期間壓力差P輸入－P通道吸入＝P2－P3是穩(wěn)定的并且對所有輸送量都幾乎相等。
節(jié)流2/2通閥21的沖程和壓力P4能夠?qū)嶋H上立即建立并處于穩(wěn)定狀態(tài)的原因是本發(fā)明在通道孔31a、b、c或130a、b、c、d或調(diào)解部件27或150中避免了空穴現(xiàn)象。
如上面已經(jīng)進一步說明的，對于位移空間15中的壓力P4，在每種情況下建立一個恒定的低值(在接近零的例子中)，超越下死點而直到閥的關(guān)閉。
以此種方式，在整個吸入動作期間(閥開啟到關(guān)閉)，采取在一定程度上恒定的輸入壓力P2和位移空間壓力P5的在一定程度上恒定的邊界條件占優(yōu)勢。
鑒于本發(fā)明連接裝置41a、b、c或130a、b、c、d中不存在空穴，在壓力P2的入口流動和位移空間P5之間可以認為存在不可壓縮性。因此，由于單個節(jié)流截面30處的V30必然等于節(jié)流閥21處的通流V21的連續(xù)性條件，在節(jié)流閥21的上游建立壓力P3而不存在顯著的延遲 式中α21、α30、C1、C2為確定A21(P3)的常數(shù)，而ρ為液體密度。因此，在吸入相中，通過常數(shù)C1和C2，對特定的A30固定地確定一個特定的A21(P3)和一個特定的P3。
保持強行的規(guī)定(例如在開啟期間作為相對閥21的過分調(diào)解的安全性)是由上面已經(jīng)進一步說明的本發(fā)明裝置的固有阻尼和附加阻尼70或圖6A中說明的閥的阻尼保證的。
參看圖7，由于特定的閥的設(shè)計，各種充液狀態(tài)的壓力P3與P2和P5比較是互相接近的。上述等式由此簡化為A21=α30α21A30]]>
在按照圖8的位移空間15的完全充液中，通過入口閥28的自由流動截面A閥取最大值。在按照圖9的位移空間15的半充液中，閥28僅僅部分開啟。輸送體積V對應(yīng)于體積-流量函數(shù)下的面積。圖10表示輸送剛巧為零而充液因此同樣趨向零的情景。在圖10中，作為極限狀態(tài)，液體在上死點仍然處于P5＝P6，也就是說被壓縮到系統(tǒng)的高壓并再一次被釋壓縮，但同時沒有排出什么。盡管輸送為零，但能夠出現(xiàn)位移器的稍許充液，以便蓋住作為壓縮/釋壓結(jié)果的任何活塞泄漏。因此在圖10中標記一個最小的開口A吸入(V→0)。這個開口的延續(xù)時間大約延伸整個一圈，僅僅被相當短促的壓縮/釋壓相位中斷。對按照圖2、3和4至6以及圖13、14、15、16和17的其它實施例也出現(xiàn)同樣的趨勢。
圖11表示作為該控制裝置的調(diào)解節(jié)流閥30的節(jié)流橫截面A節(jié)流閥1至A節(jié)流閥4的函數(shù)的輸送流量特性曲線，體積流量V＝dV/dt。該特性曲線從各自的極限轉(zhuǎn)動速度Cm極限1至Cm極限4向極限轉(zhuǎn)動速度兩倍的體積流量成漸近線地增加，因為除了吸入橫截面以外吸入時間也是有影響的，而且同樣從圖8、9、10可以明顯看出，隨著每個趨向零的沖程的輸送量，吸入時間從初始的半圈增加到幾乎一個整圈，也就是加倍。
圖12表示如根據(jù)圖2的形式中的縫式控制泵的相應(yīng)的輸送流量特性曲線。
圖13表示類似于圖3的一個實施例，但是具有由壓力差驅(qū)動的節(jié)流2/2通閥的不同設(shè)計并具有調(diào)解節(jié)流閥的不同驅(qū)動類型。根據(jù)圖13的實施例的2/2通閥每個包括一個利用彈簧53推壓在閥座上的球54。與閥的開啟狀態(tài)中的閥座有關(guān)的球54的運動取決于在各個導(dǎo)管31、31a和31b中占優(yōu)勢的壓力P3，其結(jié)果是位移空間的充液取決于P3而受到控制。雖然按照圖1的驅(qū)動調(diào)解節(jié)流閥用的轉(zhuǎn)換器27特別適用于結(jié)合進模擬控制回路，但按照圖13的開關(guān)閥50有一個轉(zhuǎn)換器，其優(yōu)點是與數(shù)字電子裝置相聯(lián)用。
圖13表示如圖2中的這樣一種裝置，具有縫式控制的泵并具有適應(yīng)氣缸數(shù)目的開啟角度，一個開關(guān)閥50足以用于許多個位移部件9。
圖14表示僅僅一個2/2通閥81在該例子中用于3個位移空間的實施例，該2/2通閥81被配置在泵的外部并通過導(dǎo)管36、36a和36b輸入各個位移空間15。
在該例子中，調(diào)解裝置包括一個接過流-限制作用的可調(diào)容積式機械84。但是，容積式機械84最好由可變轉(zhuǎn)速的電機驅(qū)動。容積式機械被設(shè)計成定量容積式機械并獲得直接從導(dǎo)管33出來或經(jīng)過系統(tǒng)7間接地從貯液箱出來的待輸送液體。在該情況下，壓力溢流閥具有安全閥或放氣閥的功能。這阻止了輸送前級泵處壓力差的不能允許的增長，如果輸送前級泵被調(diào)整到一個位置，在該位置上它輸送的量大于主泵的最大吸收量。
在這個例子中，如果節(jié)流2/2通閥并不代表彈簧加截的止回閥81，而是相同于圖2中的閥21，也就是代表一個滑閥而在閥開口上沒有預(yù)定的壓力P4的反應(yīng)，甚至在這種情況下，如果單個位移部件的吸入相位之間出現(xiàn)中斷的話，特定的閥的開口仍會保持下來。在這樣的中斷相位中，壓力P4迅速提高到壓力P3，結(jié)果是通道7、7a、7b中空穴的比例在每種情況下都減少。這樣的中斷相位是通過下述方法達到的，即這樣選擇小孔35的高度，使得小孔在每種情況下只有滿足小于360°/位移空間數(shù)目才由活塞9打開。
圖15非常相似于圖14的實施例并同樣利用可調(diào)的輸送前級泵，此處取可調(diào)的容積式機械86的形式，它是在泵轉(zhuǎn)動速度或在與其正比的轉(zhuǎn)動速度下受驅(qū)動的。在原則上，例如，容積式機械84的驅(qū)動可以通過泵的驅(qū)動軸12來實現(xiàn)。
圖16表示一個類似于圖3實施例，其中輸送前級泵34以恒定速度運行，但是其中入口壓力的控制是通過控制壓力溢流閥90的彈簧預(yù)張力而產(chǎn)生的，也就是可變的壓力溢流閥組成調(diào)解裝置。
圖17表示一種允許輸送液體與貯液箱和驅(qū)動介質(zhì)隔開的解決方案(但同一種液體也是可能的)。
當待輸送液體粘度極高或包含可能損傷功能執(zhí)行(例如重油發(fā)動機的公用軌道噴射系統(tǒng))的雜質(zhì)，或者當調(diào)解泵預(yù)定自我起動或者預(yù)定僅在極低的供油壓力下操作時，這種構(gòu)型具有優(yōu)點。此時僅需要壓力源100時驅(qū)動液體存在相當?shù)偷墓β剩@樣一種壓力源已經(jīng)可以經(jīng)常得到(例如壓縮空氣網(wǎng))。
驅(qū)動液體是在可控壓力P10下通過導(dǎo)管101傳送到各個2/2通閥103上的。在這種情況下，壓力P10在2/2通閥103的一個滑動側(cè)面上作用于有效面102上，而彈簧104和2/2通閥的出口壓力通過導(dǎo)管106作用在另一滑動側(cè)面102的有效面105上。
圖18表示一種有三個位移活塞9的徑向式泵，僅示出圍繞驅(qū)動軸12的泵殼的中央部分，而且只完全示出上位移活塞9。
可以清楚地看到，所有三個位移活塞9都用一個公共偏心凸輪11操作，后者與軸12一起轉(zhuǎn)動。
如從上位移活塞的圖示可以明顯看到的，該活塞像另兩個位移活塞一樣，始終通過彈簧200與偏心凸輪11保持接觸。雖然在目前的附圖中所有三個位移活塞是通過公共偏心凸輪11驅(qū)動的，但也可沿驅(qū)動軸的軸向偏移位移活塞并通過獨立的偏心凸輪驅(qū)動它們。也可以選擇任何其它數(shù)目的位移活塞。
圖18的充液比例調(diào)解泵的基本特點是待位移的液體通過泵外殼的內(nèi)腔和202通向各個位移活塞9。
至今為止，通向貯液箱的連接導(dǎo)管采用參照號33。參考號30表示一個通過導(dǎo)管31通向內(nèi)腔202的可調(diào)的節(jié)流部件。圖18的泵為縫式控制型并為此目的而具有入口槽35(只圖示上位移活塞)，在每種情況下，入口槽35通過由壓力差驅(qū)動的節(jié)流2/2通閥51(如圖13所示)和泵外殼中相應(yīng)的導(dǎo)管部分204、206而與內(nèi)腔202連通。至今為止，參照號17表示出口閥，它通過導(dǎo)管18與另一個位移活塞9的相應(yīng)導(dǎo)管(未圖示)接通，而且最終導(dǎo)向連接到那里的內(nèi)燃機的“公共軌道”。
為了保證對偏心凸輪11的相應(yīng)轉(zhuǎn)動角范圍的縫式控制，位移活塞9中設(shè)置了與入口槽35連通并以所要求的角度范圍與入口槽配合的小孔208。
當泵工作時，單個位移活塞9在相應(yīng)的氣缸210中通過與相應(yīng)彈簧200配合的偏心凸輪11作往復(fù)運動。燃料由此通過導(dǎo)管33、節(jié)流閥30、導(dǎo)管31、內(nèi)腔202、導(dǎo)管206、2/2通閥51、導(dǎo)管204、入口槽35、位移活塞9的小孔208抽吸入位移空間，隨后在位移活塞9的作用下通過出口閥17流出。
由于內(nèi)腔202的體積相當大，有可能利用本發(fā)明將該內(nèi)腔中氣體的逸出限制到能使泵完善地起作用的程度。也應(yīng)當指出，在該實施例中，同樣可以將2/2通閥插入(未圖示)相應(yīng)的位移活塞9中。
權(quán)利要求
1.一種至少具有一個位移空間的充液比例調(diào)解泵用的控制裝置，它以具有容積可強制變化的一或多個位移空間(15；129a-d)的吸入-節(jié)流閥原理進行工作，它利用一根導(dǎo)管(33)，如果合適的話通過一個液壓系統(tǒng)(7)，從具有加載了通常為大氣壓的氣體壓力(P1)的自由表面的貯液箱(1)獲得待輸送的液體(2)，其特征在于，在泵的上游或在泵的一個或多個位移空間的上游或在泵的一組或多組位移空間的上游，在低壓側(cè)上配置了至少一個由壓力差驅(qū)動的節(jié)流2/2通閥(21，21a，21b；134a-d；51-54；81；103)，其開口橫截面可以通過一個有效表面上承受的壓力(p3，p3a，p3b；p10)受到控制，以便調(diào)節(jié)充液比例。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的控制裝置，其特征在于，在具有1巴絕對壓力的壓力(p1)的貯液箱的情況下，在節(jié)流2/2通閥上游由使該閥打開的壓力差驅(qū)動的壓力也就是有效表面上承受的壓力(p3，p3a，p3b})至少有大約0.9巴絕對壓力并最好為處于1.0至1.5巴絕對壓力范圍內(nèi)，也可允許更高的壓力，或者，在較高貯液箱壓力(p1)的情況下，上述壓力被選定得相應(yīng)比較高，也就是說等于貯液箱壓力(p1)的至少90％和最好100至150％，也可允許大于P1的150％的最小壓力差。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的充液比例調(diào)解泵用的控制裝置，其特征在于，該或每個由壓力差驅(qū)動的節(jié)流2/2通閥(21，21a，21b；134；51，52，53，54；81)隨流入側(cè)的增大的壓力(p3)而開啟，該壓力施加在2/2通閥的第一有效表面(24)上，而在相反的方向上，用建立在位移空間側(cè)的壓力(p4)或(p5)或建立在回流管路(6)中的接近貯液箱壓力的壓力(p12)加載在第二有效表面(23)上，而該2/2通閥還受一個與開啟方向相反的彈簧(22；125；53；82)力的作用，閥的開啟特性是按已知的方式通過彈簧預(yù)加載和有效壓力表面設(shè)計的，使得閥僅僅從或大于有效表面(24)和流出側(cè)也就是建立的壓力(p4)或(p5)之間的最小開啟壓力差△Pomin而開啟，還在于一個調(diào)解裝置(27；150)被配置在每個2/2通閥的上游并與2/2通閥連接，該調(diào)解裝置被設(shè)計成節(jié)流閥(30)，或者被設(shè)計成流量調(diào)節(jié)閥。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3的一種充液比例調(diào)解泵用的控制裝置，其特征在于，調(diào)解裝置的前面有一個已知類型的壓力源(8；34)，用于輸入足夠高的壓力(p2)，它從導(dǎo)管(33)直接獲得液體或經(jīng)過液壓系統(tǒng)從貯液箱間接地獲得液體。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中一項的控制裝置，其特征在于，與有效表面((23和24)＝(p3－p4))有關(guān)的使一或多個2/2通閥開啟的最小開啟壓力差△Pmin按下列值取值△Pmin＝p1－max[p氣體排出；P蒸氣排出]，其中P氣體排出是最低氣體排出壓力，它是在保持密閉的位移空間中隨著位移器在最重要工作范圍內(nèi)以最大平均速度進行擴張運動而產(chǎn)生的直接壓力降低對待輸送液體和與其接觸的氣體介質(zhì)而特別測量的，P蒸氣排出是在工作期間在預(yù)期的液體溫度范圍內(nèi)液體蒸氣壓力的最低值，在液體混合物的情況下，選擇蒸發(fā)10％質(zhì)量的壓力。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的控制裝置，其特征在于，對于具有額外安置在2/2通閥下游的彈簧加載的入口止回閥(28)的泵，與有效表面((23和24)＝(p3－p4))有關(guān)的最小開啟壓力差△Pmin減少進口止回閥開啟壓力差的數(shù)值△POEV，也就是△Pmin＝p1－max[p氣體排出；P蒸氣排出]，－△POEV
7.根據(jù)權(quán)利要求2、5、6中一項的控制裝置，其特征在于，使閥開啟的最小開啟壓力差△Pomin對具有入口槽(35)和入口閥的兩種泵都額外地增加一個代表附加安全壓力差的值△Potemp，以便記錄溶解度系數(shù)對溫度依賴關(guān)系的影響，這種溶解度系數(shù)以特定液體種類選定并依賴于工作條件。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的控制裝置，其特征在于，至少一個由壓力差驅(qū)動的節(jié)流2/2通閥(21，21a，21b；134；51，52，55，59；81；103)被配置在幾組位移空間(15；129a－d)或位移空間部件(16，16a，16b)的上游或單個位移空間(15；129a－d)的上游。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的控制裝置，其特征在于，上述或每個2/2通閥(21，21a，21b；51，52，53，54；81；103)被非常接近地配置在入口槽(35)或入口閥(28)的上游。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的控制裝置，其特征在于，一個可調(diào)解部件(27)配置在每個2/2通閥(21，21a，21b；134；81)或每組2/2通閥(51、52、53、54；103)的上游或在所有這些閥的上游，并具有一個通向2/2通閥的接頭(31，31a，31b；32；41，41a，41b；101)，該可調(diào)整部件構(gòu)成調(diào)解裝置。
11.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的控制裝置，其特征在于，節(jié)流閥結(jié)構(gòu)的調(diào)解裝置(27)是一個電的、機械的、液壓的或氣動的可調(diào)解的節(jié)流閥(30；150)。
12.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的控制裝置，其特征在于，結(jié)構(gòu)為流量調(diào)節(jié)閥的調(diào)解裝置(27)是通過節(jié)流閥(30)與差壓閥(40)的結(jié)合而產(chǎn)生的。
13.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的控制裝置，其特征在于，該調(diào)解裝置(27)是一個電動的脈沖寬度可調(diào)制的2/2通開關(guān)閥(60)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的控制裝置，其特征在于，一個可調(diào)解裝置(27)配置在每個2/2通閥(81)或每組這些閥的上游或所有這些閥的上游，并具有一個通向閥的接頭(41)，該調(diào)解裝置(27)是一個可調(diào)解的容積式機械(86)或一個定量容積式機械(84)，前者(86)具有通流限制功能并以(例如)泵轉(zhuǎn)動速度或正比轉(zhuǎn)動速度驅(qū)動，后者(84)利用可變速電機(35)操作，并從導(dǎo)管(33)直接獲得液體或通過系統(tǒng)(7)從貯液箱獲得液體。
15.根據(jù)權(quán)利要求1的控制裝置，其特征在于，每個2/2通閥(21，21a，21b)或每組這些閥的上游或所有這些閥的上游壓力都可利用電、機械或氣動調(diào)解的可變供給壓力源進行控制，例如用一個與作為可調(diào)解部件的可調(diào)壓力溢流閥(90)相結(jié)合的定量泵(34)進行控制，上述供給壓力源從導(dǎo)管(33)直接獲得液體或通過系統(tǒng)(7)從貯液箱(1)間接地獲得液體。
16.根據(jù)權(quán)利要求1的一種充液比例調(diào)解泵用的控制裝置，其特征在于，在多個位移器(9)的上游或單個位移器(9)的上游，最好非常接近位移器，該或每個彈簧加載的節(jié)流2/2通閥(103)的開口橫截面ADr可以通過一個從第二液體回流路的壓力源(100)來的作用在2/2通閥的有效表面(102)上的壓力(p10)進行控制，如果合適的話，該壓力源也包括另一種壓力介質(zhì)如空氣，或者用貯液箱中同一液體充液。
17.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的泵，其特征在于，該節(jié)流彈簧加載的2/2通閥被設(shè)計成泵的入口閥(124；51，52，53，54)，最好是座閥。
18.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的泵，其特征在于，阻尼器(7)作用在節(jié)流彈簧加載2/2通閥(21，21a，21b)上。
19.根據(jù)權(quán)利要求17的泵，其特征在于，阻尼器(70)有一個阻尼活塞，并在于，壓力差△Pomin增加到工作期間在阻尼器室(71)和(72)之間出現(xiàn)的整個最大壓差的一半。
20.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的泵，其特征在于，可調(diào)解的節(jié)流閥(30，30a，30b；60；150)總是互相機械地連接成組或組成一整體，或者以互相同步地驅(qū)動的方式結(jié)合在一個只有一個手動、機械、電動或氣動驅(qū)動器的驅(qū)動裝置中。
21.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的泵，其特征在于，這些彈簧加載的節(jié)流2/2通閥(21，21a，21b；124；51，52，53，54；81；103)有一個陡的開啟特性曲線，這是利用一個軟彈簧(22；52；82；104)或大的壓力加載的閥表面或兩者結(jié)合而獲得的，還在于輸入壓力(p2)足夠高，使得即使對最大的泵體積流量(即大的閥開口)，通過調(diào)解裝置的壓力差也不會顯著地減小。
22.根據(jù)權(quán)利要求3的泵，其特征在于，可調(diào)節(jié)流閥(30；155a－d)的節(jié)流橫截面在驅(qū)動行程上呈近似線性的函數(shù)，也就是說節(jié)流橫截面是狹縫。
23.根據(jù)權(quán)利要求20的泵，其特征在于，可調(diào)節(jié)流閥(例如)按照專利說明書DE3,714,691 C2結(jié)合進一個空心滑閥(150)形式的驅(qū)動裝置，其中，一個可以轉(zhuǎn)動或可以沿軸向位移的空心滑動閥體被配置在設(shè)有許多個腔室的外殼(138)中，彼此成對地相對設(shè)置于閥體(150)和外殼(138)中的穿孔(155a－d；130a，130b；130c，130d)存在于每個腔室中，最好取這樣一種方式，即它們彼此同步地開啟或關(guān)閉。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的泵，其特征在于，在閥體和/或外殼(138)中彼此對立地設(shè)置的穿孔(155a－d；130a，130b；130c，130d)是利用金屬線腐蝕法制成的，那里設(shè)置了一個旋入孔，當泵工作時，該孔或是根本不打開，或是僅僅為提供特別大的輸送量而打開，特別是在極高的轉(zhuǎn)動速度下打開。
25.根據(jù)權(quán)利要求1的控制裝置，其特征在于，液體對充液比例調(diào)解泵的提供是通過包括驅(qū)動位移活塞(9)的偏心凸輪(11)的泵的內(nèi)腔(202)進行的，該內(nèi)腔通過泵外殼中的相應(yīng)的孔和入口槽(35)與位移空間連通，由壓力差驅(qū)動的節(jié)流2/2通閥(51)或是被配置在入口槽(35)前面的泵外殼中，或是被配置在相應(yīng)的位移活塞(9)中。
26.根據(jù)權(quán)利要求25的控制裝置，其特征在于，該調(diào)解裝置是一種對多個位移活塞共用的調(diào)解裝置，而且它被配置在一個位于貯液箱和泵外殼的內(nèi)腔(202)之間的導(dǎo)管(33，31)中。
27.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的一種具有許多個氣缸和入口槽(35)的充液比例調(diào)解泵用的控制裝置，其特征在于，入口槽(35)和與其配合的位移活塞(9)是這樣設(shè)計的，使得入口槽的開口相位大約為360°除以位移活塞的數(shù)目，最好稍許小于該值，結(jié)果僅利用一個調(diào)解部件就可實現(xiàn)控制。
全文摘要
一種具有至少一個位移空間的充液比例調(diào)解泵用的控制裝置，它以具有容積可強制變化的一或多個位移空間的吸入一節(jié)流原理進行工作，尤其預(yù)定用于共軌柴油噴射系統(tǒng)。它能準確精密、高度動態(tài)地控制充液比例調(diào)解泵，而且費用低，不希望的空穴形成不會損害該系統(tǒng)。泵的吸入側(cè)安置至少一個由壓力差驅(qū)動的節(jié)流2/2通閥?；蚴谴碎y能用于一組位移空間或整個泵，或是此類的相應(yīng)閥能安裝在每一單個位移空間前面。每一2/2通閥的壓差控制通過配置在其流入側(cè)的調(diào)解裝置進行，后者設(shè)計成節(jié)流閥或流量調(diào)節(jié)閥。
文檔編號F02M47/00GK1116441SQ94190910
公開日1996年2月7日 申請日期1994年11月7日 優(yōu)先權(quán)日1993年11月8日
發(fā)明者W·施奈德 申請人:高等院校實驗室內(nèi)燃機燃燒技術(shù)盟員