FI122869B

FI122869B - Polttoainehuuhdeltu mäntäpumppu ja polttomoottorikone

Info

Publication number: FI122869B
Application number: FI20070172A
Authority: FI
Inventors: Holger Schaar; Thomas Hamann; Torsten Gritzko; Ludwig Maier; Wilfried Kaufmann; Stephen Haas
Original assignee: Man Diesel Se
Priority date: 2006-04-08
Filing date: 2007-02-28
Publication date: 2012-08-15
Also published as: JP4991359B2; JP2007278282A; DE102006016702A1; FI20070172A; CN101050746A; KR20070100632A; CN101050746B; FI20070172A0

Description

Polttoainehuuhdeltu mäntäpumppu ja polttomoottorikone

Esillä oleva keksintö koskee polttoainehuuhdeltua mäntäpumppua, erityisesti laivanmoottoreita varten olevan polttomoottorikoneen Common-Rail-5 polttoainesuihkutusjärjestelmissä.

Tekniikan tasosta ovat tunnettuja suurpainepumput Common-Rail-jär-jestelmissä käyttämistä varten. Näissä pumpuissa kysymys on yleensä mäntä-pumpuista tai iskurekuperaattorimäntäkoneista, joille on leimallista varsinkin alhaiset vuotohäviöt pumpunsylinterin ja pumpunmännän välisen uratiivistyksen 10 seurauksena. Pumpunmännän liike tuotetaan käyräkoneistolla, esimerkiksi nok-kakäytöllä, pumpunmännässä tai männäntangossa.

Käytettäessä tekniikan tasosta tunnettuja pumppuja maa-ajoneuvoissa vähäiset vuotohäviöt pumpunsylinterin ja pumpunmännän välillä on arvioitava kauttaaltaan myönteisiksi. Jos tosin polttomoottoria käytetään raskasöljyllä (HFO), 15 kuten esimerkiksi on asianlaita laivanmoottorirakenteessa, niin pumpunsylinterin ja pumpunmännän väliselle ohjauspinnalle tulee kerrostumia pumpattavan polttoaineen vuoksi, jota vuotaa vuotopolttoaineena pumpunsylinterin ja pumpunmännän väliin. Kerrostumien muodostumista raskasöljyn vuoksi ohjauspinnalle kutsutaan lakkaantumiseksi.

20 Esillä olevan keksinnön tehtävänä on tämän mukaisesti valmistaa mäntäpumppu, joka estää käytetyn polttoaineen aiheuttaman lakkaantumisen pumpunsylinterin ja pumpunmännän välillä.

Esillä oleva tehtävä ratkaistaan patenttivaatimuksella 1. Epäitsenäiset patenttivaatimukset ovat keksinnön edullisia kehitysmuotoja.

25 Keksinnön mukaisesti valmistetaan mäntäpumppu, jossa on pumpun- pesä, johon on muodostettu ainakin yksi pumpunsylinteri. Pumpunsylinterissä joh-detaan pumpunmäntää aksiaalisessa suunnassa edestakaisin. Pumpunmäntää ^ käytetään käyräkoneistolla tai käyräohjauskiekolla, kuten esimerkiksi epäkes-

LO

9 kisesti laakeroidulla levyllä tai nokalla. Pumpunmännän ja pumpunsylinterin väliin n 30 muodostetaan tila, niin kutsuttu työtila tai iskutilavuus. Keksinnön mukaisessa £ pumpussa kysymyksessä voi olla säteismäntäpumppu tai aksiaalimäntäpumppu,

CL

jossa on useampi kuin yksi mäntä. Pumpunsylinterin ja pumpunmännän väliin on sovitettu ainakin yksi syvennys, jossa polttoainetta syötetään aksiaalisessa

O

^ suunnassa.

O

cm 35 Syvennyksen sovittamisella pumpunsylinterin ja pumpunmännän vä liin, joka syvennys pystyy johtamaan polttoainetta pumpunsylinterin seinän ja 2 pumpunmännän välisessä välitilassa aksiaalisessa suunnassa, ts. pumpunmän-nän liikesuunnassa, huuhdellaan ohjauspintaa tai ohjausaluetta pumpunsylinte-rin ja pumpunmännän välissä polttoaineella. Ohjauspinnan huuhtelemisella polttoaineella kuten raskasöljyllä ei voi syntyä kerrostumia ohjauspinnan alueella 5 ja lakkaantuminen estetään tehokkaasti. Edullisesti syöttösuunta polttoaineella, jota käytetään huuhtelemiseen, on poispäin mäntäpumpun iskutilavuudesta pumpun männäntankoon päin. Keksinnön mukaan mäntäpumppu on sopiva kaikille polttoaineille, joilla on taipumus kerrostumiin pumpunmännän ja pumpunsylinterin väliseen rakoon.

10 Keksinnön edullisen kehitysmuodon mukaan mäntäpumpusta syötet tävää polttoainetta ei käytetä ohjauspinnan huuhteluun tai pumpunmännän ym-pärihuuhteluun, vaan asetetaan käytettäväksi syöttöaukon kautta erillinen polttoaine huuhtelua varten, joka sitten jälleen voi virrata pois poistoaukon kautta pumpunsylinterin ja pumpunmännän väliseltä alueelta. Tulo-ja poistoaukko muo-15 dostuvat kulloinkin pumpunsylinterissä olevasta rengasurasta ja pumpunpesäs-sä olevasta porauksesta. Polttoaine, joka ei ole virrannut pois laskuaukon kautta, voidaan lisäksi johtaa pois kokoamisaukon kautta. Kokoamisaukko on edullisesti huuhtelua varten käytetyn polttoaineen virtaussuunnassa sovitettu laskuaukon taakse, ja se muodostuu samoin pumpunsylinterissä olevasta rengas-20 urasta ja pumpunpesässä olevasta porauksesta.

Keksinnön toisen kehitysmuodon mukaan pumpunmäntään on sovitettu syvennys mahdollisimman alhaisten valmistuskustannusten toteuttamiseksi. Vaikka tämän kehitysmuodon mukaan on sovitettu syvennys pumpunmäntään, keksinnön mukaan voidaan toteuttaa myös yhdistelmä, jossa on syvennyksiä 25 pumpunmännässä ja pumpunsylinterissä. Syvennykset voi olla toteutettu män-^ tään eri muodoissa, joita voidaan myös yhdistellä. Esimerkiksi voi olla sovitettu o pitkittäisuria, poikittaisuria ja myös spiraalimaisia uria pumpunmännän pituus- iö suunnassa. Lisäksi on mahdollista pumpunmännälle muodostettujen syvennys-

O

^ ten avulla muodostaa syöttökuppeja, jotka syöttävä polttoainetta ohjauspintaa ” 30 pitkin.

£ Esillä olevaa keksintöä selostetaan lisää piirustusten avulla.

Piirustuksissa esittää

Is" δ kuvio 1 keksinnön ensimmäisen suoritusmuodon mukaisen mäntä in § pumpun kaavamaista kuvausta,

(M

35 kuvio 2 keksinnön toisen suoritusmuodon mukaisen mäntäpumpun kaavamaista kuvausta, 3 kuvio 3 keksinnön kolmannen suoritusmuodon mukaisen mäntäpum-pun kaavamaista kuvausta, kuvio 4 keksinnön neljännen suoritusmuodon mukaisen mäntäpumpun kaavamaista kuvausta.

5 Kuvio 1 esittää keksinnön mukaisen mäntäpumpun ensimmäistä suo ritusmuotoa, jolloin tässä suoritusmuodossa on muodostettu pitkittäisuria pum-punmännän vaippapinnalle. Nokkamaisella käyräkoneistolla, tässä elliptisellä nokalla, pumpunmäntää 2 liikutetaan pumpunpesässä 1, ts. pumpunsylinterissä 12, ylös ja alas. Tällöin pumpunsylinteri 12 ja pumpunmäntä 2 muodostavat iskutila-10 vuuden 13 pumpunpesään 1. Syöttöporauksen 4 kautta syötetään pumpunsylin-teriin rengasmaisesti muodostettuun syöttöuraan 3 polttoainetta. Syvennysten 5a kautta syötetty polttoaine pääsee poistorengasuraan 6, jonka kautta polttoaine sitten pääsee pumpunpesään 1 muodostettuun poistoporaukseen 8. Tuloja paluuliikkeellä on edullisesti paine-ero. Poistoporauksen 8 kautta polttoainet-15 ta voidaan johtaa sitten säiliöön edelleen käyttämistä varten polttoaineena tai pumpunmännän ympärihuuhteluun. Lisäksi on ajateltavissa myös suora edelleen käyttö ilman kokoamista erilliseen säiliöön. Viitattakoon siihen, että pumpunmännän ympärihuuhtelemiseksi pumpattavan polttoaineen kuten esim. ras-kasöljyn sijasta voidaan käyttää myös mitä tahansa muuta sopivaa nestettä, 20 mikäli on taattu, että neste estää lakkaantumisen pumpunmännän ja pumpun-sylinterin väliin.

Poistorengasuran 6 alapuolelle on muodostettu kokoamisrengasura 7, joka on virtausyhteydessä kokoamisporauksen 9 kanssa. Ylimääräinen polttoaine, joka ei ole virrannut pois poistoaukon 6, 8 kautta, voidaan koota tämän 25 kokoamisaukon 7, 9 kautta, eikä se näin pääse voiteluöljyalueelle.

^ Kuvio 2 esittää esillä olevan keksinnön toista suoritusmuotoa, joka δ vastaa olennaisesti kuvion 1 suoritusmuotoa. Seuraavassa esitetään vain erot.

Cvl ώ Keksinnön toisessa suoritusmuodossa on suurennettu välimatkaa syöttören- o ^ gasuran 3 ja poistorengasuran 6 välillä, niin että ohjauspinnan suurempi alue 00 30 läpi huuhdellaan pumpunmännän 2 ja pumpunsylinterin 12 välillä. Lisäksi on

X

£ muodostettu syvennys kierukkamaisen rengasuran 5b muodossa pumpunmän- cv nän 2 ympärille. Myös kierukkamaisesti muodostetun rengasuran 5b kautta syö- δ tetään polttoainetta säteittäiseen suuntaan, sillä nousu- ja laskuliikkeen takia § itse polttoainetta syötettäisiin poikittain kulkevan rengasuran yhteydessä aksiaa- ^ 35 liseen suuntaan.

4

Esillä olevan keksinnön kolmas suoritusmuoto on esitetty kuviossa 3. Kolmas suoritusmuoto esittää leveää rengasuraa 5c pumpunmännässä syvennyksenä. Lisäksi poistoporaus 8 ja poistoporaus 9 on yhdistetty keskenään pum-punsylinterissä 12 olevan poistorengasuran 7 kautta, täten tarvitaan vain enää 5 yksi poraus, joka johtaa ulos sylinterilohkosta. Viitemerkki 14 esittää etäisyyttä syöttörengasuran alareunasta leveän rengasuran 5c yläreunaan. Etäisyys on tiivistyspinta, joka muodostetaan syöttörengasuran 3 suhteen, kun leveä rengas-ura 5c on virtausyhteydessä poistoaukon 6, 8, 7, 9 kanssa.

Keksinnön neljäs suoritusmuoto on esitetty kuviossa 4. Kuvio 4 eroaa 10 kolmannesta suoritusmuodosta siihen suuntaan, että syvennys muodostuu pit-kittäisuran 5a ja poikittaisuran 5c yhdistellystä muodosta. Lisäksi neljännessä suoritusmuodossa on kuten toisessa suoritusmuodossa kokooma-aukko 7, 9. Kokooma-aukko 7, 9 muodostuu kokoomarengasurasta 7 ja kokoomaporauk-sesta 9.

15

CM

δ

(M

in o i cö

X

en

CL

(M

Is- δ

Is- o o

(M

Claims

1. Mäntäpumppu polttomoottorikoneen polttoaineruiskutusyksikköä varten polttoaineen syöttämiseksi järjestelmässä yhteisellä painejohdolla, joka 5 mäntäpumppu on varustettu pumpunpesällä (1), johon on muodostettu ainakin yksi pumpunsylinteri (12), johon on sovitettu pumpunmäntä (2), joka on liikkuva aksiaalisessa suunnassa ohjausaluetta pitkin, ja pumpunmännän (2) sylinterin puoleiseen päähän on muodostettu pumpunsylinterillä (12) iskutilavuus (13), jolloin ohjausalueelle pumpunsylinterin (12) ja pumpunmännän (2) väliin on sovi-10 tettu ainakin yksi syvennys (5a, 5b, 5c), johon syötetään polttoainetta aksiaaliseen suuntaan, tunnettu siitä, että pumpunsylinterissä (12) olevan syöttö-aukon (4) kautta asetetaan käytettäväksi erillistä polttoainetta huuhtelua varten pumpunsylinteriin (12) rengasmaisesti muodostettuun syöttörengasuraan (3), joka sitten syvennyksen (5a, 5b) kautta pääsee pumpunsylinterissä (12) ole-15 vaan poistorengasuraan (6), ja voi virrata pois pumpunsylinterin ja pumpunmännän väliseltä alueelta pumpunpesään (1) muodostetun poistoporauksen (8) kautta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen mäntäpumppu polttoaineruiskutusyksikköä varten, tunnettu siitä, että polttoainetta syötetään olennaises- 20 ti aksiaalisesti iskutilavuudesta (13) pois johtavaan suuntaan.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen mäntäpumppu polttoaineruiskutusyksikköä varten, tunnettu siitä, että iskutilavuudesta (13) poispäin käännetylle pumpunsylinterin (12) sivulle on sovitettu kokooma-aukko (7, 9), joka johtaa pois ylimääräisen polttoaineen.

4. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen mäntäpumppu o polttoaineruiskutusyksikköä varten, tunnettu siitä, että syvennys (5a, 5b, ^ 5c) on sovitettu pumpunmäntään (2) ja/tai pumpunsylinteriin (12).

° 5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen mäntäpumppu polttoaineruisku- 00 tusyksikköä varten, tunnettu siitä, että syvennys (5a) on sovitettu ainakin £ 30 jaksoittain pitkittäisuran (5a) muotoon. <m

6. Patenttivaatimuksen 4 tai 5 mukainen mäntäpumppu polttoaine in o ruiskutusyksikköä varten, tunnettu siitä, että syvennys (5b) on sovitettu § ainakin jaksoittain kehän suunnassa olevan uran (5b) muotoon.

^ 7. Patenttivaatimuksen 4, 5 tai 6 mukainen mäntäpumppu polttoaine- 35 ruiskutusyksikköä varten, tunnettu siitä, että syvennys (5c) on sovitettu ainakin jaksoittain kierukkamaisen uran (5c) muotoon.

8. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen mäntäpumppu polttoaineruiskutusyksikköä varten, tunnettu siitä, että mäntäpumpun yhteydessä kysymyksessä on säteis- tai aksiaalimäntäpumppu suurpaine-alueella käyttämistä varten.

9. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen mäntäpumppu polttoaineruiskutusyksikköä varten, tunnettu siitä, että polttomoottoriko-neen yhteydessä kysymyksessä on raskasöljyllä käytetty laivanmoottori.

10. Polttomoottorikone, jossa on jonkin patenttivaatimuksista 1-9 mukainen mäntäpumppu. (M δ (M tn o i δ X en CL (M h-· δ h-· o o (M