專利名稱：具有防氣蝕損傷部件的進(jìn)口節(jié)流控制的液泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及一種液泵，該液泵帶有經(jīng)由進(jìn)口節(jié)流閥的輸出控制，更具體地，涉及一種進(jìn)口止回閥，其包括空穴流調(diào)節(jié)器以減輕在泵中的氣蝕損傷。
背景技術(shù)：
在一類高壓液泵中，通過使用電控的計量閥對進(jìn)口進(jìn)行節(jié)流，由此來控制泵的輸出。因此，當(dāng)泵的輸出被控制在低于泵柱塞每次往復(fù)運動所排出的體積時，就會產(chǎn)生空泡。這樣的泵的一種應(yīng)用是在燃料系統(tǒng)中使用，該燃料系統(tǒng)利用共同的導(dǎo)軌和高壓燃料泵對導(dǎo)軌加壓。在該具體的例子中，泵直接通過發(fā)動機驅(qū)動，并且通過進(jìn)口節(jié)流閥改變進(jìn)口流通面積，由此控制泵的l斬出。
當(dāng)進(jìn)口節(jié)流閥的流通面積減小至柱塞室的流通面積時，在節(jié)流閥附近就會產(chǎn)生空泡，這些空泡行進(jìn)到柱塞室，占據(jù)通過回縮泵的柱塞產(chǎn)生的部分容積。當(dāng)空泡在表面附近破裂時，就可能發(fā)生氣蝕。在一些情況下，氣蝕能夠在不期望的位置發(fā)生，例如在進(jìn)口通道處發(fā)生。根據(jù)氣蝕損傷發(fā)生的位置和損傷的量，泵的性能會受到損害，可能更重要的是，侵蝕顆?？梢哉业竭M(jìn)入燃料噴射器的途徑，這極可能引起更加嚴(yán)重的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述問題中的一個和多個。在一個方面中，液泵包括泵殼，泵殼限定了柱塞室，柱塞在柱塞室中往復(fù)運動。進(jìn)口止回閥連接到泵殼并且包括底座部件和閥構(gòu)件。閥構(gòu)件能在與底座部件的底座接觸的第 一位置和不與底座接觸的第二位置之間運動。底座通過進(jìn)口通道與柱塞室分開。閥構(gòu)件包括空穴流調(diào)節(jié)器，該調(diào)節(jié)器延伸到進(jìn)口通道內(nèi)。
在另一個方面中，操作液泵的方法包括在流向柱塞室的液體中產(chǎn)生空泡。通過在進(jìn)口通道中設(shè)置空穴流調(diào)節(jié)器來形成穿過進(jìn)口通
道的流型。
在又一個方面中，閥包括底座部件，該底座部件帶有環(huán)形閥座并且限定了流通通道。包括閥部件和空穴流調(diào)節(jié)器的閥構(gòu)件通過底座部件引導(dǎo)，以在第一位置和第二位置之間運動。閥部件包括導(dǎo)向延伸部，該延伸部與底座部件形成導(dǎo)向4妾觸，閥部件還包括環(huán)形閥表面，該環(huán)形閥表面在第一位置處與閥座接觸以關(guān)閉流通通道，并且在第二位置處脫離與閥座的接觸以打開流通通道?？昭髡{(diào)節(jié)器遠(yuǎn)離閥部件延伸。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的液泵的示意圖2是圖1的泵的進(jìn)口部分的局部側(cè)剖視示意圖3是沿著圖2中的進(jìn)口通道的視圖4是根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)口止回閥構(gòu)件的等軸測圖5是根據(jù)本發(fā)明的另一種實施方式的沿著進(jìn)口通道的視圖6是根據(jù)本發(fā)明的另一種實施方式的沿著進(jìn)口通道的視圖7是根據(jù)本發(fā)明的又一種實施方式的沿著進(jìn)口通道的視圖8是根據(jù)本發(fā)明的又一種實施方式的沿著進(jìn)口通道的視圖9是根據(jù)本發(fā)明的又一種實施方式的沿著進(jìn)口通道的視圖。
具體實施例方式
在一些流體系統(tǒng)中，例如在圖1的共導(dǎo)軌高壓燃料系統(tǒng)中，高壓容器或者共軌10經(jīng)由輸出流通道12接收來自液泵20的高壓液體燃料。泵20以常規(guī)的方式經(jīng)由進(jìn)口供應(yīng)通道16將燃料從低壓容器14抽出。泵20包括泵體21，驅(qū)動軸22通過被常^見驅(qū)動，例如通過連接到內(nèi)燃機的常規(guī)傳動機構(gòu)的驅(qū)動在該泵體21內(nèi)轉(zhuǎn)動。驅(qū)動軸22每轉(zhuǎn)一周，具有一個和多個凸耳的凸輪23轉(zhuǎn)動。像很多類似的泵一樣，泵體21包括泵殼25,該泵殼25限定了柱塞室24，柱塞26隨著凸輪23的旋轉(zhuǎn)在柱塞室中往復(fù)運動。復(fù)位彈簧28以常規(guī)方式將柱塞26保持在隨著凸輪23變化的位置上。因此，凸輪23每轉(zhuǎn)一周，柱塞26相應(yīng)地往復(fù)運動一次，柱塞往復(fù)運動通過固定的行進(jìn)距離，該行進(jìn)距離限定了 一部分工作容量。
泵20的輸出經(jīng)由電控進(jìn)口節(jié)流閥50予以控制。節(jié)流閥50包括電致動器51，例如比例電磁閥、壓電致動器、導(dǎo)向控制的液壓表面等等，電致動器可操作地聯(lián)接到節(jié)流或計量閥51，該節(jié)流或計量閥可以具有任何適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)，例如滑閥或者本領(lǐng)域技術(shù)人員知道的任何其它結(jié)構(gòu)(見圖2)。單獨的進(jìn)口止回閥30防止了流體從柱塞室24回流，而出口止回閥29將柱塞室24從高壓共軌IO分開。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到，當(dāng)所需的液體的輸出低于通過柱塞26的往復(fù)運動距離限定的工作容量時，電控進(jìn)口節(jié)流閥50被致動，以減小進(jìn)口流通面積，阻止進(jìn)入柱塞室24的液體量。因此，在流向柱塞室24的液體中產(chǎn)生空泡，以填滿不足的工作容量。由此，產(chǎn)生空泡是液泵20的固有特性。雖然空泡的產(chǎn)生是可以接受的，但是本發(fā)明的目的在于通過影響空泡破裂所處的位置來避免氣蝕。在本發(fā)明的范圍中，該目的通過以下方式實現(xiàn)，即適當(dāng)?shù)卦O(shè)計進(jìn)口止回閥30的結(jié)構(gòu)，以便促進(jìn)空泡在遠(yuǎn)離過流表面的地方破裂。
現(xiàn)另外參照圖2、 3和4,進(jìn)口止回閥30包括底座部件32、閥構(gòu)件33和空穴流調(diào)節(jié)器39,該調(diào)節(jié)器遠(yuǎn)離閥構(gòu)件33延伸。底座部件32以常規(guī)方式連接到閥殼25,例如通過外螺紋和螺紋連接件34。當(dāng)?shù)鬃考?2如圖所示被連接到閥殼25時，包括環(huán)形閥表面38的閥構(gòu)件33被限制在由底座部件32限定的環(huán)形閥座35和止擋面36之間運動。在所示的實施方式中，止擋面36通過底座部件32限定，但是也可以通過另一部件(可包括泵殼25)限定。閥構(gòu)件33包括與底座部件32導(dǎo)向地接觸的導(dǎo)向延伸部31。當(dāng)閥構(gòu)件33在與底座35接觸的第一位置時，在進(jìn)口節(jié)流閥50和柱塞室24之間延伸的進(jìn)口
通道48關(guān)閉。當(dāng)閥構(gòu)件33在與底座35脫離接觸的第二位置時，進(jìn)口通道48打開。在所示的實施方式中，未示出且也是非必需的彈簧偏壓閥構(gòu)件33使之與底座35接觸。根據(jù)閥構(gòu)件33選用的具體結(jié)構(gòu)，可以限定或者不限定流通通道段37,流通通道段37是進(jìn)口通道48的一部分。在圖l和4所示的優(yōu)選變型中，閥構(gòu)件33可以是從單塊金屬材料加工成的一體部件，而不脫離本發(fā)明。在圖2和3所示中，閥構(gòu)件33包括至少兩個分開的部件，即閥部件41和空穴流調(diào)節(jié)器39?？昭髡{(diào)節(jié)器39通過壓配合孔40處的壓配合連接件以常規(guī)方式(其可以包括附加焊縫)連接到閥部件41。
空穴流調(diào)節(jié)器39可以采用均一的圓柱10,當(dāng)閥構(gòu)件33與止擋面36接觸時，該圓柱一直延伸到柱塞室24內(nèi)。因此，在所示的實施方式中，空穴流調(diào)節(jié)器39包括多個對稱軸線，其垂直于沿著閥構(gòu)件33的長度延伸的行進(jìn)軸線。實際上，在所示的實施方式中，閥部件41和空穴流調(diào)節(jié)器39包括共同的線性對稱軸線，如圖4所示?？昭髡{(diào)節(jié)器39的具體尺寸和形狀取決于至少兩種根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)。第一，空穴流調(diào)節(jié)器39應(yīng)當(dāng)形成能影響空泡破裂的位置的流型。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到，如果空泡在遠(yuǎn)離過流表面(例如那些限定了進(jìn)口通道的表面)處破裂，氣蝕就可以減少或避免。第二方面與第一方面緊密相關(guān)，即適當(dāng)設(shè)計空穴流調(diào)節(jié)器的尺寸來填滿進(jìn)口通道中的空間，以^更減小穿過進(jìn)口通道的流通面積，由此減少空穴流調(diào)節(jié)器附近的靜壓，以促使空泡在其它位置破裂。但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到，在本發(fā)明的一些變型中，空穴流調(diào)節(jié)器的尺寸和形狀例如可以促使空泡在空穴流調(diào)節(jié)器39附近破裂，甚至在空穴流調(diào)節(jié)器39內(nèi)破裂，但是應(yīng)當(dāng)遠(yuǎn)離限定進(jìn)口通道48的壁。雖然所示的空穴流調(diào)節(jié)器3 9具有對稱的圓形橫截面，本發(fā)明能夠想到不太對稱的空穴流調(diào)節(jié)器，甚至不對稱的空穴流調(diào)節(jié)器。例如，空穴流調(diào)節(jié)器可以具有能促進(jìn)流入和向下流入柱塞室24的形狀。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，根據(jù)泵20的特定過流內(nèi)表面形狀以及來自泵20的流型，空穴流調(diào)節(jié)器39的尺寸和形狀的選取應(yīng)當(dāng)考慮到在各種具體應(yīng)用中內(nèi)濕表面如何影響流動。
參照圖5至9，示出了空穴流調(diào)節(jié)器的其它示例的尺寸和形狀。例如，圖5示出了圓形進(jìn)口通道148,其包括類似于空穴流調(diào)節(jié)器39的空穴流調(diào)節(jié)器139。該例子的不同之處在于進(jìn)口通道48具有圓形橫截面，而在如圖3最佳所示的實施方式中，進(jìn)口通道在止擋面36附近具有橢圓形狀。圖6示出了另一種示例，其中空穴流調(diào)節(jié)器39包括橢圓形狀，其與同樣具有橢圓形狀的進(jìn)口通道48結(jié)合。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到，空穴流調(diào)節(jié)器239可以填滿進(jìn)口通道248內(nèi)的基本的空間量，使得流動通過進(jìn)口通道48的靜壓保持低于空穴流調(diào)節(jié)器附近的靜壓，因此促進(jìn)空泡在其它地方(例如在柱塞室中)破裂。應(yīng)當(dāng)注意到，相對于進(jìn)口節(jié)流閥50可能選用的任何流通面積，空穴流調(diào)節(jié)器不應(yīng)當(dāng)在進(jìn)口通道48內(nèi)引入流通限制。圖7示出了又一例子，其中圓形橫截面的進(jìn)口通道348如所示與多角形空穴流調(diào)節(jié)器339結(jié)合。圖8示出了又一種實施方式，其中圓形橫截面的進(jìn)口通道448被空穴流調(diào)節(jié)器439部分地占據(jù)，該空穴流調(diào)節(jié)器439包括槽，該槽促使進(jìn)入空穴流調(diào)節(jié)器439的流通和遠(yuǎn)離限定了進(jìn)口通道448的壁的流通。圖9示出了又一種實施方式，其中，圓形橫截面進(jìn)口通道548被中空的空穴流調(diào)節(jié)器539局部地占據(jù)，該空穴流調(diào)節(jié)器539包括側(cè)口和中央開口，以促使進(jìn)入和離開空穴流調(diào)節(jié)器一端的流通。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，通過采納本發(fā)明的教導(dǎo)，尺寸和形狀適當(dāng)?shù)目昭髡{(diào)節(jié)器可以裝備用于實際上任何電控進(jìn)口節(jié)流閥液泵，以促進(jìn)避免氣蝕損傷，尤其在進(jìn)口通道中和不期望出現(xiàn)氣穴損傷的鄰接其它表面的氣蝕損傷。
工業(yè)實用性
本發(fā)明可以用于任何進(jìn)口節(jié)流控制的液泵，這些液泵在正常工作中會固有地在流到柱塞室的液體中產(chǎn)生空泡。本發(fā)明的目的在于調(diào)節(jié)進(jìn)口通道內(nèi)的流動，以促進(jìn)空泡在遠(yuǎn)離不期望出現(xiàn)氣蝕的表面處破裂。本發(fā)明尤其用于一些高壓共軌燃料系統(tǒng)的高壓泵，該燃料 系統(tǒng)通常在壓燃式發(fā)動機中采用。進(jìn)口節(jié)流控制的泵在這些應(yīng)用中 尤其需要，因為其操作和結(jié)構(gòu)都很簡單。然而，過多的氣蝕損傷可 以減少這些泵的吸引力。本發(fā)明解決了這一難題，通過適當(dāng)?shù)匦纬?進(jìn)口通道中的流型以影響空泡破裂的位置，使得在泵內(nèi)形成可接受 的氣蝕，以便使泵具有長的使用壽命。如前所述，該目的可以通過 利用空穴流調(diào)節(jié)器來實現(xiàn)，該空穴流調(diào)節(jié)器構(gòu)成進(jìn)口止回閥構(gòu)件的 一部分或者連接到其上，以減小進(jìn)口通道中的流通面積，促使空泡 在其它位置破裂，并且設(shè)計空穴流調(diào)節(jié)器的形狀，以便進(jìn)一步影響 下游或者空穴流調(diào)節(jié)器附近的流型，促使空泡在對所述泵的使用壽 命無害的位置破裂。
應(yīng)當(dāng)理解，以上說明僅僅旨在用于示例性的目的，而絕對不用 于限制本發(fā)明的范圍。例如，可能期望的是，使空穴流調(diào)節(jié)器的尺 寸和形狀適當(dāng)，以促使空泡在空穴流調(diào)節(jié)器上破裂。在這樣一些情 況下，包括空穴流調(diào)節(jié)器的閥構(gòu)件可以是泵的耐用部件。因此，本 領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，從對附圖、說明書和所附權(quán)利要求書的研究 可以獲得本發(fā)明的其它方面。
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權(quán)利要求
1. 一種液泵(20)，包括泵殼(25)，其限定了柱塞室(24)；柱塞(26)，其能夠在所述柱塞室(24)中往復(fù)運動；進(jìn)口止回閥(30)，其連接到所述泵殼(25)，并且包括底座部件(32)和閥構(gòu)件(33)；所述閥構(gòu)件(33)能在與所述底座部件(32)的底座(35)接觸的第一位置和與所述底座(35)脫離接觸的第二位置之間運動；所述底座(35)通過進(jìn)口通道(48、148、248、348、448、548)與所述柱塞室(24)分開；和所述閥構(gòu)件(33)包括延伸進(jìn)入所述進(jìn)口通道(48、148、248、348、448、548)的空穴流調(diào)節(jié)器(39、139、239、339、439、539)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的泵，其包括止擋面(36);并且 所述閥構(gòu)件(33)在所述第二位置時與所述止擋面(36)接觸，但是在所述第一位置時與所述止擋面(36)脫離接觸。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的泵，其中，所述空穴流調(diào)節(jié)閥(39、 139、 239、 339、 439、 539 )延伸進(jìn)入所述柱塞室(24)中。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的泵，其中，所述閥構(gòu)件(33)包括遠(yuǎn) 離閥部件(41)延伸的一體加工的銷。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的泵，其中，所述閥部件(41)限定了 從其穿過的流通通道段(37)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的泵，其中，所述閥構(gòu)件(33)包括導(dǎo) 向延伸部(31),在所述第一位置和所述第二位置之間的整個運動 過程中，該導(dǎo)向延伸部與所述底座部件(32)導(dǎo)向接觸。
7. —種用于操作液泵(20)的方法，包括以下步驟 在流向柱塞室(24)的液體中產(chǎn)生空泡；和 通過在進(jìn)口通道(48、 148、 248、 348、 448、 548 )中設(shè)置空穴流調(diào)節(jié)器(39、 139、 239、 339、 439、 539 )，形成通過進(jìn)口通道(48、(148、 248、 348、 448、 548 )的流型。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述形成步驟包括減小 所述進(jìn)口通道(48、 148、 248、 348、 448、 548 )中的流通面積。
9. 一種閥(30)，包括底座部件(32)，其帶有環(huán)形閥座(35)并且限定了流通通道 (37);閥構(gòu)件(33),其包括閥部件(41 )和空穴流調(diào)節(jié)器(39、 139、 239、 339、 439、 539 ),該閥構(gòu)件(33)受所述底座部件(32)的 引導(dǎo)在第一位置和第二位置之間運動；所述閥部件(41)包括與所述底座部件(32)導(dǎo)向接觸的導(dǎo)向 延伸部(31)，還包括環(huán)形閥表面(38)，該環(huán)形閥表面在所述第 一位置與所述閥座(35)接觸以關(guān)閉所述流通通道，在所述第二位 置與所述閥座(35)脫離接觸以打開所述流通通道；且所述空穴流調(diào)節(jié)器(39、 139、 239、 339、 439、 539 )遠(yuǎn)離所述 閥部件(41 )延伸開。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的閥，其中，所述底座部件(32)包 括一組外螺紋(34)，用于將所述閥(30)安裝在主體(21)中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種液泵(20)，其包括用于控制泵的輸出的電控進(jìn)口節(jié)流閥(50)。每個往復(fù)運動循環(huán)，柱塞(26)排出固定體積的流體。當(dāng)需要的泵輸出少于該固定體積時，電控進(jìn)口節(jié)流閥(50)對流過無源的進(jìn)口止回閥(30)的流進(jìn)行節(jié)流，以減少輸出。因此，在吸入沖程期間會產(chǎn)生空泡。通過具有特定形狀和尺寸的空穴流調(diào)節(jié)器(39、139、239、339、439、539)避免了限定進(jìn)口通道(48、148、248、348、448、548)的表面受到氣蝕損傷，所述空穴流調(diào)節(jié)器從無源的進(jìn)口止回閥(30)的閥構(gòu)件(33)延伸。通過將空穴流調(diào)節(jié)器(39、139、239、339、439、539)設(shè)置在進(jìn)口通道(48、148、248、348、448、548)中，可以形成流型，以促使空泡在遠(yuǎn)離對泵產(chǎn)生不可接受的氣蝕損傷的表面處破裂。
文檔編號F04B11/00GK101479473SQ200780024217
公開日2009年7月8日 申請日期2007年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月29日
發(fā)明者A·R·斯托克納, D·C·麥克, 野 田 申請人:卡特彼勒公司