ES2233236T3 - Bomba de alimentacion para altas presiones. - Google Patents

Bomba de alimentacion para altas presiones.

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ES2233236T3 ES00109323T ES00109323T ES2233236T3 ES 2233236 T3 ES2233236 T3 ES 2233236T3 ES 00109323 T ES00109323 T ES 00109323T ES 00109323 T ES00109323 T ES 00109323T ES 2233236 T3 ES2233236 T3 ES 2233236T3
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Abstract

Bomba de alimentación para altas presiones con un cilindro (8) de alta presión, un émbolo (9) de alimentación desplazable dentro del mismo, y una excéntrica (6) colocada sobre un árbol (3) de accionamiento, sobre la que está alojado, de forma giratoria, un anillo 7¿ de deslizamiento, el cual presenta una escotadura o entalladura circular (20, 22) en su perímetro exterior, y sobre el cual se apoya, a través de una superficie de contacto (16), el émbolo (9) de alimentación, o bien una pieza unida al mismo, caracterizada porque el anillo (7¿) de deslizamiento presenta dos escotaduras o entalladuras (20, 22), estando colocada cada escotadura, o bien cada entalladura (20, 22) en un borde exterior del anillo (7¿) de deslizamiento, axialmente por fuera de la zona de la superficie (16) de contacto, y limitando las dos escotaduras o entalladuras (20, 22) lateralmente entre sí a la superficie de contacto (16).

Description

Bomba de alimentación para altas presiones.
La presente invención se refiere a una bomba de alimentación para altas presiones, y especialmente al accionamiento de bombas de alimentación que trabajan según el principio del émbolo de presión. Las bombas de alimentación para altas presiones tienen una carrera del pistón relativamente larga respecto al diámetro del pistón, y por ello son adecuados para generar altas presiones. Este tipo de bombas de alimentación para altas presiones son utilizadas por ejemplo para la generación de la presión de inyección en sistemas de inyección de combustible (por ejemplo Common-Rail) para motores de combustión. Una bomba de alimentación para altas presiones está publicada, por ejemplo, en el documento EP-A-881 380 A1.
Bombas de alimentación para altas presiones de ese tipo presentan un cilindro de alta presión, o bien un cilindro buzo, y un émbolo de alimentación, o bien un émbolo buzo, que se mueven a un lado y otro dentro de los mismos, siendo modificado el volumen del recinto de alimentación, dentro del cilindro de alta presión, a través de la carrera de desplazamiento del émbolo buzo. En una carrera de llenado del émbolo buzo, el recinto de alimentación puede unirse, a través de una válvula de llenado, con un recinto de almacenamiento para el medio de alimentación, a fin de llenar con el medio de alimentación el recinto de alimentación, cuyo volumen va aumentando en el volumen de la carrera. Durante la siguiente carrera de alimentación, con la válvula de alimentación cerrada, la presión sube en el recinto de alimentación hasta que se abre una válvula de presión, y con ello se une el recinto de alimentación con un recinto de alta presión. La configuración exacta de la bomba de alimentación para altas presiones está descrita en el documento EP-A-881 380 A1 citado, cuya publicación es tomada explícitamente, a través de esa referencia, como contenido de la presente solicitud.
El accionamiento del émbolo buzo tiene lugar a través de un accionamiento excéntrico, que comprende a una excéntrica apoyada sobre un árbol de excéntrica, y en la cual está alojado de forma giratoria un anillo de rodadura. Durante el giro de la excéntrica, el émbolo pretensado se apoya sobre el anillo de rodadura con un ensanche a modo de platillo previsto en uno de sus extremos. Debido a las relaciones de fuerzas al pasar por los puntos muertos superior e inferior, el anillo de rodadura gira a un lado y otro, y cambia dos veces su sentido de giro por cada giro del árbol de la excéntrica. Esto puede conducir, en el caso de un número elevado de revoluciones del árbol de la excéntrica, a daños en las piezas constructivas del accionamiento excéntrico.
Por ello, un objetivo de la presente invención es conseguir una bomba de alimentación para altas presiones que trabaje sin interrupciones, aún a altas revoluciones.
Este objetivo se alcanza con una bomba de alimentación para altas presiones que presenta las características de la reivindicación 1.
Según la invención, el anillo de rodadura presenta al menos una escotadura o entalladura, de forma que el momento de inercia del anillo de rodadura respecto a su eje de giro está reducido. A través de esta reducción del momento de inercia se reduce también el momento de aceleración del anillo de rodadura en una modificación de la dirección del giro, a través de lo cual se evitan daños del accionamiento de excéntrica, especialmente en la zona de una superficie de contacto entre el anillo de rodadura y el émbolo de alimentación.
A través de esto es posible accionar una bomba de alimentación para altas presiones del género expuesto con revoluciones más elevadas que anteriormente, sin que aparezca el efecto perjudicial de un movimiento de deslizamiento entre el anillo de rodadura y el pie del émbolo. Además, la disminución del momento de inercia, y con ello del conjunto de la masa del anillo de rodadura, trae consigo una descarga del diseño del accionamiento de excéntrica, ya que también los rodamientos del árbol de la excéntrica están sometidos a cargas menores.
Otras formas ventajosas de ejecución de la invención están descritas en la descripción, los dibujos y las reivindicaciones subordinadas.
Según una primera forma de ejecución, la escotadura o entalladura puede estar configurada en el perímetro exterior del anillo de rodadura. A través de ello no se disminuye la estabilidad del anillo de rodadura, pudiéndose no obstante reducir al mismo tiempo el momento de inercia.
Según otra configuración de la invención, el anillo de rodadura presenta en su perímetro exterior, y axialmente por fuera de la zona de la superficie de contacto, al menos una escotadura circular. En esa forma de ejecución el anillo de rodadura está rebajado simétricamente por fuera de la zona de la superficie de contacto, a través de lo cual tampoco está disminuida la estabilidad, y no obstante el momento de inercia, y con ello también el momento de aceleración en el caso de modificaciones de la dirección del giro, están reducidos.
Especialmente ventajoso es cuando el anillo de rodadura presenta dos escotaduras circulares que limitan lateralmente a la superficie de contacto, y que están previstas respectivamente en el borde exterior del anillo de rodadura. A través de esto se consigue una disposición simétrica que está optimizada desde el punto de vista de la disminución del momento de inercia. Por último, en esta forma de ejecución está disponible el diámetro exterior necesario del anillo de rodadura en la zona de la superficie de contacto.
A continuación se describe más detalladamente la invención según una forma ventajosa de ejecución, y tomando como referencia los dibujos adjuntos. Se muestran:
Fig. 1 una vista de un corte de una bomba de alimentación para altas presiones con un accionamiento excéntrico;
Fig. 2 una vista de un corte a lo largo del plano II-II mostrado en la figura 1, la cual representa la superficie de contacto entre el anillo de rodadura y el émbolo de alimentación;
Fig. 3 una vista de un corte de un accionamiento excéntrico en la posición de punto muerto superior del émbolo de alimentación;
Fig. 4 una vista de un corte de un accionamiento excéntrico en la posición de punto muerto inferior del émbolo de alimentación; y
Fig. 5 una vista de un corte de un anillo de rodadura según la presente invención.
La figura 1 muestra un corte longitudinal a través de una bomba de alimentación para altas presiones, con una carcasa 4 en la que se ha introducido un cilindro 8 de alta presión, en el cual puede moverse un émbolo de alimentación de un lado a otro. El cilindro 8 de alta presión está aprisionado en la carcasa 4 por un cuerpo base 11, el cual está atornillado en la carcasa 4 mediante pernos roscados 18 y 18'. En el cuerpo base 11 están previstos además una válvula de admisión 12, así como una válvula de descarga 13, donde la válvula de descarga 13 abre y cierra el paso hacia un recipiente 14 de alta presión.
En la carcasa 4 de la bomba de alimentación para altas presiones está previsto además un accionamiento de excéntrica, el cual presenta un árbol de excéntrica 3, el cual está apoyado en rodamientos 5 y 5' de forma libremente giratoria alrededor de un eje 1 de rotación. El árbol 3 de accionamiento soporta, entre los puntos de apoyo 5, 5', una mangueta 6 excéntrica dispuesta excéntricamente respecto al eje 1 de rotación del árbol 3 de accionamiento, cuyo eje central 2 transcurre paralelamente al eje 1 de rotación del árbol 3 de accionamiento. Sobre la mangueta excéntrica 6 está apoyado, de forma giratoria respecto a la mangueta 6 excéntrica, un anillo 7 de rodadura abombado en su perímetro exterior.
En un orificio 10 del cilindro 8 de alta presión, fundamentalmente con forma de círculo, está guiado el émbolo 9 de alimentación de forma desplazable por deslizamiento. El émbolo 9 de alimentación presenta, en su extremo orientado hacia el árbol 3 de accionamiento, un ensanche 15 a modo de platillo, el cual se apoya sobre el anillo 7 de rodadura. El número de referencia 16 designa el punto de contacto entre el anillo 7 de rodadura y el extremo ensanchado 15 del émbolo 9 de alimentación. Mediante un muelle 17, el cual se apoya por un lado sobre el cilindro 8 de alta presión, y por otro lado sobre el platillo 15, se realiza un pretensado del émbolo 9 de alimentación contra el anillo 7 de rodadura.
Para la compresión y alimentación de un medio de alimentación, el émbolo 9 de alimentación es desplazado hacia arriba y hacia abajo a través del accionamiento de excéntrica 3, 6, 7. Cuando el émbolo 9 de alimentación de desplaza hacia abajo en una carrera de llenado, el recinto de alimentación del cilindro 8 de alta presión se llena del medio de alimentación a través de la válvula 12 de admisión. Cuando el émbolo 9 de alimentación de desplaza hacia arriba en la siguiente carrera de alimentación, la presión en el recinto de alimentación sube, con la válvula 12 de admisión cerrada, hasta que la válvula 13 de descarga se abre y une con ello el recinto de alimentación con el recipiente 14 de alta presión. Entonces es alimentado el medio de alimentación al recipiente 14 de alta presión.
La figura 2 muestra un corte a lo largo de la línea II-II de la figura 1, estando representada con rayado la superficie de contacto 16 a lo largo de ese plano de corte. Como puede observarse, la superficie de contacto 16 que aparece con las altas cargas de presión del émbolo 9 de alimentación sobre el anillo 7 de rodadura tiene forma de elipse, ya que el anillo 7 de rodadura está ligeramente abombado.
Las figuras 3 y 4 representan la forma de funcionamiento del accionamiento de excéntrica, así como el movimiento del anillo 7 de rodadura al pasar por su posición de punto muerto superior e inferior. La figura 3 muestra al émbolo de alimentación 9 en la posición del punto muerto superior. En un avance del movimiento de giro del bulón excéntrico 6, o bien del árbol excéntrico 3 en el sentido representado, contrario al de las agujas del reloj, la superficie de contacto 16 de la figura 3 se desplaza hacia la izquierda, con lo que el anillo 7 de rodadura gira en el sentido de las agujas del reloj. Esto se debe a que la tensión previa del muelle 17, y la presión en la cámara de alimentación en la zona del punto muerto superior es la máxima, de forma que la fuerza ejercida por el muelle 17 es mayor que la fuerza de rozamiento por deslizamiento entre el platillo 15 y el anillo 7 de desliza-
miento.
La figura 4 muestra la posición de punto muerto inferior del émbolo 9 de alimentación. Si el bulón 6 de la excéntrica se desplaza en la dirección de esa posición de punto muerto inferior, la superficie de contacto 16 se desplaza en la figura hacia la derecha, por lo que el anillo 7 de deslizamiento ejecuta un movimiento de rotación en el sentido contrario al de las agujas del reloj. Esto se debe también a que la fuerza ejercida por el muelle 17 es, también en la zona del punto muerto inferior, es mayor que la fuerza de rozamiento por deslizamiento entre el platillo 15 y el anillo 7 de deslizamiento.
El anillo 7 de deslizamiento se desplaza con ello relativamente respecto al platillo 15 de un lado a otro durante el movimiento de la excéntrica 6, y modifica su sentido de giro dos veces por cada giro del árbol 3 de la excéntrica. Esto conduce a problemas en el caso de un número elevado de revoluciones del árbol de accionamiento, ya que aumenta la frecuencia de modificación del sentido del giro del anillo 7 de deslizamiento, y con ello también su momento de aceleración. En el caso más desfavorable tiene lugar un deslizamiento entre el platillo 15 y el anillo 7 de deslizamiento en las puntas de máxima aceleración del giro, lo cual puede conducir a desperfectos.
A fin de evitar los desperfecto que aparecen con las revoluciones elevadas, esté previsto según la invención, en la zona de la superficie 16 de contacto, un anillo 7' de deslizamiento como el que se representa en corte transversal en la figura 5. El anillo 7' de deslizamiento se corresponde fundamentalmente con el anillo 7 de deslizamiento de las figuras 1 a 4, estando previstas, no obstante dos escotaduras, o bien entalladuras 20, 22, en el perímetro exterior del anillo 7' de deslizamiento. Las escotaduras 20, 22 se encuentran axialmente por fuera de la zona de la superficie de contacto 16, y están previstas respectivamente en el borde exterior del anillo 7' de deslizamiento. La superficie de contacto existente entre las dos escotaduras 20, 22 circulares, es decir, la parte sobresaliente del perímetro exterior del anillo 7' de deslizamiento, está a su vez ligeramente bombeada. Las escotaduras 20, 22 del anillo 7' de deslizamiento son aproximadamente de forma rectangular, vistas en su sección transversal.
El anillo de deslizamiento según la invención posee un menor momento de inercia, y un correspondiente menor momento de aceleración, lo cual posibilita una mayor frecuencia de variación del sentido del giro del anillo de deslizamiento, un mayor número de revoluciones del árbol de la excéntrica, y con ello una mayor capacidad de alimentación de la bomba de alimentación para altas presiones, sin que el anillo 7' de deslizamiento deslice sobre el platillo 15 en las puntas de aceleración del giro. Debido a ello, una bomba de alimentación para altas presiones con un accionamiento excéntrico según la invención puede ser accionada con revoluciones más elevadas, sin que aparezcan desperfectos o un desgaste excesivo en las piezas constructivas del accionamiento de la excéntrica.

Claims (6)

1. Bomba de alimentación para altas presiones con un cilindro (8) de alta presión, un émbolo (9) de alimentación desplazable dentro del mismo, y una excéntrica (6) colocada sobre un árbol (3) de accionamiento, sobre la que está alojado, de forma giratoria, un anillo 7' de deslizamiento, el cual presenta una escotadura o entalladura circular (20, 22) en su perímetro exterior, y sobre el cual se apoya, a través de una superficie de contacto (16), el émbolo (9) de alimentación, o bien una pieza unida al mismo, caracterizada porque el anillo (7') de deslizamiento presenta dos escotaduras o entalladuras (20, 22), estando colocada cada escotadura, o bien cada entalladura (20, 22) en un borde exterior del anillo (7') de deslizamiento, axialmente por fuera de la zona de la superficie (16) de contacto, y limitando las dos escotaduras o entalladuras (20, 22) lateralmente entre sí a la superficie de contacto (16).
2. Bomba de alimentación para altas presiones según la reivindicación 1, caracterizada porque las entalladuras (20, 22) del anillo (7') de deslizamiento son aproximadamente rectangulares, vistas en sección transversal.
3. Bomba de alimentación para altas presiones según la reivindicación 1 o 2, caracterizada porque la superficie del perímetro del anillo (7') de deslizamiento está abombada (curvada).
4. Anillo (7') de deslizamiento para una bomba de alimentación para altas presiones según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por dos escotaduras o entalladuras (20, 22), estando colocada cada escotadura, o bien cada entalladura (20, 22) en un borde exterior del anillo (7') de deslizamiento, axialmente por fuera de la zona de la superficie (16) de contacto, y limitando las dos escotaduras o entalladuras (20, 22) lateralmente entre sí a la superficie de contacto (16).
5. Anillo de deslizamiento según la reivindicación 4, caracterizado porque las escotaduras (20, 22) son aproximadamente rectangulares, vistas en una sección transversal.
6. Anillo de deslizamiento según la reivindicación 4 o 5, caracterizado porque la superficie del perímetro del anillo (7') de deslizamiento está abombada (curvada).
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