用于高压流体系统的低泄漏柱塞组件技术方案

一种用于高压流体系统的流体控制装置，该装置包括：具有空腔和高压回路的装置本体，定位成能够在空腔中进行往复运动的柱塞，以及安装于柱塞上以减少流体泄流的减漏帽。在一个实施例中，减漏帽包括位于装置本体与柱塞之间的弹性部，并在减漏帽与装置本体之间形成环形间隙。减漏帽的弹性部响应流体压力而径向向外弹性弯曲，以减小环形间隙，从而使通过环形间隙的流体泄流最小化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于流体系统的柱塞和套筒组件，其有效地4吏 通过柱塞和套筒组件之间的间隙的泄漏最小化。
技术介绍
发动机设计师们一直在寻求提高发动机效率的发动机设计的 改进措施。提高发动机效率的方式之一是提高燃料系统的运行效 率。特别地，任何在燃料系统内部的高压燃料的泄漏均意味着能量 的损耗，这会降低发动机效率。由于提高了注入压力水平以致力于 如近期及即爿寻生效(upcoming)的立法所要求的才是高燃坤+经济性和 降低排放量，最近，高压燃料的损失已经成为更加严重的问题。燃料的不良泄漏通常发生在燃料系统的构件中，该构件具有诸 如阀件或燃料柱塞的元件，其可往复运动地安装在形成于本体内的 孔(bore)中，并且尺寸适于与本体内表面形成紧密的滑动配合以 在相邻表面之间形成局部流体密^h随着燃冲+压力的增加，沿着元 件与形成孔的相对壁之间的密封带(即间隙)的长度产生压力梯度。 流过间隙的泄漏的程度主要取决于压力梯度的大小、配合长度、操作间隙的尺寸以及流体粘度。才喿作间隙的尺寸受燃料压力所导致的 形成孔的本体的膨胀或变形的量的影响。减少泄漏的方式之一是i殳 计构件以获得柱塞与套筒之间的更小的间隙。然而，要求更紧密公差(clsoer tolerance )的实践增力o 了制造成本。减少泄漏的另 一方法 是通过增加形成孔的本体或壳体的尺寸和/或强度来设计本体以才氐 抗由压力导致的膨力长。然而，这种方法不利地增加了构件的尺寸和 重量，并且因此增加了燃冲+系统的尺寸和重量。许多用于现代发动才几的燃料系统包括可往复运动的安装的燃 料增压柱塞，其^皮应用于，例如，如在美国第5072709号专利所7> 开的组合燃泮牛注入器(unit fuel injector),或是如在美国第4530335 号专利所公开的燃料泵组件。通常，每个柱塞或是以机械方式或是 以液压方式运行以给压力室中的燃料加压，使其注入发动机汽缸。 例如，美国第5096121号和5441027号专利中7>开的液压驱动加强 柱塞组件(hydraulically actuated intensification plunger assemblies )。 然而，这些参考资料都不能减少柱塞与相邻的孔壁之间的泄漏，并 且因此，仍存在上面提到的缺点。授予Loegel, Sr等人的美国第4991495号专利公开了一种抽吸 机构，其包括安装在孔中的柱塞，以及沿着柱塞连续地i殳置以便 密封柱塞与其壳体之间的间隙的多个插入件。这些插入件包括插件 (thrust)和密封环，其响应由相邻插入件施加的轴向流体压力而变 形和径向i也扩张。授予Kabai等人的美国第5038826号专利公开了一种三通阀， 其包括可滑动地i殳置在阀体内的活塞。通过形成在阀体和活塞内的 对准的口部将高压燃料输送至阀。对活塞或阀体的整体部分 (integral portion)施力口供应燃泮牛压力以减小活塞与阀体之间的间 隙，乂人而减少构〗牛之间的泄漏。虽然整体部分的变形趋向于减小间 隙以减少泄漏，^旦由jt匕产生的紧密y〉差可能导致阀体或活塞增加的磨损(或者可能导致划伤)，从而随着时间的推移导致过大的间隙。对于Kabai等人的设计，过度磨损将最终导致需要更换整个活塞和/或阀体，从而导致不必要地增加成本。而且，整体部分不利地仅在密封带长度上一段有限的局部提供了压力梯度的减少，并因而不能以最佳方式将泄漏最小化。另外，整体部分是通过在阀体或活塞内制作内部通道而形成的，这不利i也增加了制造时间和成本。授予Houser的美国第3954048号专利公开了 一种高压自密封和自润滑的循环泵，其具有一3于汽缸(cylinder),该7十汽缸具有均一的薄壁、径向有弹性、平行延伸入泵壳体的相邻空腔中。活塞可在汽缸中滑动。汽缸的外表面形成空腔内的环形空间，空腔与可梯:作地连接至泵壳体的总管内的压力室连通。因泵内的压缩和抽吸导致的压力变化使薄壁汽缸关于其各自的活塞收缩(colllapse)和膨胀，因此形成压缩期间的高压密封、以及抽吸期间自润滑汽缸。最后，授予Tarr等人的美国第5899136号专利(其也属于本专利技术的受让人，并且其内容结合于此作为参考)公开了一种柱塞，其可往复运动地安装在形成于套筒内的空腔中；并且一种泄流减少装置安装于空腔内以减少柱塞周围的流体泄流，因此增加了系统效率。该泄流减少装置包括密封套，其可拆除地安装在空腔内位于柱塞与套筒之间。密封套包括孔，其用于可滑动地容納柱塞以在柱塞与孔之间形成环形间隙。密封套^:计为响应流体压力而弹性弯曲(flex)以减小环形间隙，从而使通过环形间隙的流体泄漏最小化。密封套形成为独立于套筒的单个零件，因此可以简单、经济地更换。但是，Houser与Tarr的参考资料都公开了 一种密封套，其在压力作用下向内偏斜(deflect)以减小柱塞与套筒之间的环形间隙，因此使得在柱塞的压缩沖程期间经过环形间隙的流体泄漏最小化。虽然使用这种向内偏斜的密封套可以提供多种益处，但是仍存在进一步改进流体控制装置的需求，该流体控制装置高效地并最佳地佳_通过柱塞与套筒之间的间隙的流体泄漏最小化，同时4吏装置的成本和尺寸最小化。
技术实现思路
因此，本专利技术的 一个优点在于提出 一种改进的流体控制装置，其能够最优化地使柱塞与套筒之间的燃料泄漏最小化，从而"t是高效率。本专利技术的另 一优点在于提出 一种改进的流体控制装置，其能够适用于阀或泵，以便有效地降低泵或阀件与其形成孔的本体之间的流体泄漏。本专利技术的再一优点在于提出 一种改进的流体控制装置，其能够适用于燃料泵，包括组合燃料注入器和位于高压燃料系统中的燃料注入器上游的往复柱塞式泵。本专利技术的另 一优点在于提出这样一种改进的流体控制装置，其不需要增加其内设有该流体控制装置的装置的封装尺寸。本专利技术的又一优点在于提出 一种改进的流体控制装置，其使得柱塞与套筒之间的才乘作间隙随着燃压力的增加而减小。本专利技术的另 一优点在于提出 一种改进的流体控制装置，其包括减漏帽，该减漏帽允许独立于套筒选4奪帽的材料，以更好地满足对构件的润滑和结构要求。本专利技术的再一优点在于提出 一种改进的流体控制装置，其包括易于替换的弹性密封帽。本专利技术的再 一优点在于提出 一种用于燃料泵的改进的流体控制装置，其提高了燃料系统的效率并使所需的抽吸容量最小化。本专利技术的另一方面在于提出一种用于高压燃料系统的燃料泵。本专利技术的再 一 方面在于4是出 一 种用于减少高压流体系统的流体控制装置内的燃^f牛泄漏的方法。通过提出 一 种用于高压流体系统的流体控制装置而获得本专利技术的这些及其他优点，该流体控制装置包括具有空腔和高压回路的装置本体，定位成能够在空腔内往复运动的柱塞，以及安装于柱塞用于减少流体泄流的减漏帽。才艮据一个实施例，减漏帽包括位于装置本体与柱塞之间的弹性部，并在减漏帽与装置本体之间限定环形间隙。减漏帽的弹性部响应流体压力径向向外弹性弯曲，以减小环形间隙，乂人而<吏通过环形间隙的泄流最小4匕。就此而言，减漏帽可由具有比制成装置本体的材料弹性更高的材料制成。才艮据另一实施例，减漏帽的弹性部包括内环形表面，流体压力直接作用于该内环形表面以使弹性部径向向外弯曲。可将减漏帽实现为在弹性部与柱塞之间限定环本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于高压流体系统的流体控制装置，包括：　装置本体，具有空腔和高压回路；　柱塞，定位成能够在所述空腔中进行往复运动；　减漏帽，安装于所述柱塞上以减少流体泄流，所述减漏帽包括位于所述装置本体与所述柱塞之间的弹性部，并在所述减漏帽与所述 装置本体之间限定出环形间隙，其中，所述减漏帽的所述弹性部响应流体压力而径向向外弹性弯曲，以减小所述环形间隙，从而使通过所述环形间隙的流体泄流最小化。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐纳德J本森，戴维L巴克哈南，斯科特R西蒙斯，
申请(专利权)人：康明斯有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]