AT 394 891BAT 394 891B
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kolbenpumpe zur dosierten Flüssigkeitsförderung unter hohen Förderdrücken, insbesondere Kraftstoff-Einspritzpumpe für Brennkraftmaschinen, mit einem Steuerkanten aufweisenden Pumpenkolben und einem eine den Steuerkanten zugeordnete Absteuerbohrung aufweisenden Pumpen-zylinder, wobei die Absteuerbohrung für eine Überströmregelung der Fördermenge durch die mit axialem Abstand voneinander verlaufenden Steuerkanten nach einem Schließen durch die obere Steuerkante zu Beginn des Förderhubes am Ende des Förderhubes durch die untere Steuerkante wieder ffeigebbar ist und im ausströmseitigen Endbereich der Absteuerbohrung, durch die die Flüssigkeit aus dem Pumpenraum ausströmt, als Kavitationsschutz eine zu dieser koaxiale Drosselstelle vorgesehen istThe invention relates to a piston pump for metered liquid delivery at high delivery pressures, in particular a fuel injection pump for internal combustion engines, with a pump piston having control edges and a pump cylinder with a control bore assigned to the control edges, the control bore for overflow control of the delivery rate by the axial Distance between control edges after closing by the upper control edge at the beginning of the delivery stroke at the end of the delivery stroke can be cleared again by the lower control edge and in the outflow-side end region of the control bore through which the liquid flows out of the pump chamber, a coaxial throttle point is provided as cavitation protection is
Bei diesen Kolbenpumpen kommt es auf Grund des starken Druckaufbaues im Pumpenraum zu sehr hohen Strömungsgeschwindigkeiten der abgesteuerten überschüssigen Flüssigkeitsmenge, die vor allem zu Beginn des Absteuervorganges, solange nur ein kleinerer Teil des Einströmquerschnittes der Absteuerbohrung von der zugehörigen Steuerkante des Pumpenkolbens freigegeben ist, in scharfem Strahl in diese Absteuerbohrung eindringt und diese durchströmt. Dieser scharfe Absteuerstrahl greift das Zylindermaterial und vor allem das weichere, den Zylinder aufnehmende Gehäuse an und führt zu beträchtlichen Erosions- und Kavitationsschäden. Um diesen Schäden vorzubeugen, ist es bekannt, Prallbleche aus härterem Werkstoff zum Schutz der Gehäusewandung den Absteuerbohrungen nachzuordnen und gemäß der DE-OS 19 47 763 wurde auch schon vorgeschlagen, die Absteuerbohrung versetzt auszubilden und dadurch zu versuchen, den Flüssigkeitsstrahl zu verwirbeln, um seine Gefährlichkeit zu mildem. Diese bekannten Maßnahmen eignen sich allerdings trotz ihres Aufwandes und ihrer teuren Herstellung, was insbesondere auf die versetzte Anordnung der Absteuerbohrungen zutrifft, nur für geringere Förderdrücke, bis etwa 500 und 600 bar, da sie vor allem Kavitationserscheinungen im Bereich der Absteuerbohrung bei hohen Förderdrücken von 1000 bar und mehr nicht entgegenwirken können. Bedingt durch diese hohen Förderdrücke und die bei Absteuerbeginn noch sehr kleinen Überströmquerschnitte zwischen Steuerkante und Absteuerbohrung, in der noch dazu ein sehr geringer Druck herrscht, entwickeln sich extreme Strömungsgeschwindigkeiten. Die abströmende Flüssigkeit nimmt nur einen kleinen Teil des Volumens der Absteuerbohrung ein und reißt die ruhende Flüssigkeit in der Absteuerbohrung mit, so daß es vor allem im Überströmbeieich an den Steuerkanten und Rändern der Absteuerbohrung zu Unterdrücken, Gasentwicklungen und damit zu Kavitationsbildungen mit entsprechenden Folgeschäden kommtWith these piston pumps, due to the strong build-up of pressure in the pump chamber, very high flow velocities of the excess liquid being discharged occur, which, especially at the beginning of the shutdown process, as long as only a smaller part of the inflow cross-section of the discharge bore is released by the associated control edge of the pump piston, in a sharp jet penetrates into this pilot hole and flows through it. This sharp diverter jet attacks the cylinder material and above all the softer housing that holds the cylinder and leads to considerable erosion and cavitation damage. To prevent this damage, it is known to arrange baffle plates made of harder material to protect the housing wall of the pilot bores and according to DE-OS 19 47 763 it has already been proposed to design the pilot bore offset and thereby try to swirl the liquid jet to its Dangerous to mild. However, despite their complexity and expensive manufacture, which applies in particular to the staggered arrangement of the pilot bores, these known measures are only suitable for lower delivery pressures, up to about 500 and 600 bar, since they mainly cause cavitation in the area of the pilot bore at high delivery pressures of 1000 cannot counteract cash and more. As a result of these high delivery pressures and the very small overflow cross-sections between the control edge and the control bore at the beginning of the discharge, in which there is also a very low pressure, extreme flow velocities develop. The outflowing liquid takes up only a small part of the volume of the pilot hole and entrains the still liquid in the pilot hole, so that above all in the overflow area at the control edges and edges of the pilot hole there are negative pressures, gas developments and thus cavitation with corresponding consequential damage
Zum Schutz vor solchen Kavitationsschäden wurde, wie aus der DE-OS 31 36 751 oder der DD-PS 205 961 hervorgeht, auch schon vorgeschlagen, die Absteuerbohrung ausgangsseitig durch eine Drosselstelle einzuengen, wobei diese Drosselstellen durch einen gelochten Prallschutzring, der den Pumpenzylinder mit Abstand umgibt oder durch einen in die Absteuerbohrung vorragenden kegeligen Prallkörper, der einen zur Absteuerbohrung koaxialen Ringspalt begrenzt, entstehen. Diese Drosselstellen bringen aber beim Absteuervorgang nur einen recht geringen Druckanstieg in der Absteuerbohrung mit sich und lenken den Absteuerstrahl nach außen ab, was für einen echten Kavitationsschutz ungenügend ist.To protect against such cavitation damage, as is apparent from DE-OS 31 36 751 or DD-PS 205 961, it has also been proposed to narrow the discharge bore on the output side by means of a throttle point, these throttle points being provided with a perforated impact protection ring which keeps the pump cylinder at a distance surrounds or by a conical baffle protruding into the pilot bore, which delimits an annular gap coaxial to the pilot bore. However, these throttling points bring with them only a very slight increase in pressure in the control bore during the control process and deflect the control jet outwards, which is insufficient for real cavitation protection.
Gemäß der DE-OS 25 32 205 gibt es auch schon Kolbenpumpen, die zur Vermeidung von Kavitation am Eingang der vom Sammelraum in den Versorgungsbehälter zurückführenden Überströmleitung eine Drossel-vorrichtung mit einer Serienschaltung wenigstens zweier Drosselstellen aufweisen, doch kann diese Drosselvorrichtung wegen des zwischenliegenden Sammelraumes weder die Druck- noch die Strömungsverhältnisse direkt in der Absteuerbohrung in ausreichendem Maße beeinflussen, so daß trotz des beträchtlichen Aufwandes der Erfolg gering bleibt.According to DE-OS 25 32 205 there are already piston pumps which have a throttle device with a series connection of at least two throttle points to avoid cavitation at the entrance of the overflow line returning from the collecting space into the supply container, but this throttling device can neither because of the intermediate collecting space influence the pressure and flow conditions directly in the pilot hole to a sufficient extent, so that success remains low despite the considerable effort.
Darüber hinaus gibt es auch Absteuerbohrungen zur Druckbegrenzung bei Einspritzpumpen, wodurch allerdings von vornherein ganz andere Verhältnisse auftreten als bei Überströmregelungen der Fördermenge. Wie die CH-PS 269 597 zeigt, dient beispielsweise die Absteuerbohrung, die eine Lochscheibe aufweisen kann, als Leckstelle im Pumpendruckraum und sorgt dafür, daß der Förderdruck während des Druckhubes ungleichmäßig schnell ansteigt. Im Bereich der Absteuerbohrung entsteht dadurch nie ein gefährlich scharfer Absteuerstrahl und die gegebenenfalls vorhandene Lochscheibe erlaubt nur eine Bemessung des Leckstellenquerschnittes, hat aber mit einem Kavitationsschutz nichts zu tun. Ähnliches gilt für die Einspritzpumpe nach der US-PS 2 590 575, bei der ein Kugelventil als Druckreduzierventil in einer Absteuerbohrung eine Begrenzung des Förderdruckes auf ein bestimmtes Höchstmaß gewährleisten soll. Die Absteuerbohrung bleibt während des Druckhubes vom Pumpenkolben immer freigegeben, so daß es auch hier zu keinen plötzlich auftretenden, scharfen Absteuerstrahlen und damit zu keinen größeren Erosions- und Kavitationsgefahren kommen kann.In addition, there are also pilot bores to limit the pressure in injection pumps, which means that conditions are completely different from those in the case of overflow control of the delivery rate. As the CH-PS 269 597 shows, for example, the pilot hole, which may have a perforated disc, serves as a leak in the pump pressure chamber and ensures that the delivery pressure increases unevenly quickly during the pressure stroke. This means that there is never a dangerously sharp exhaust jet in the area of the drainage hole and the perforated disc, if present, only allows the leakage cross-section to be dimensioned, but has nothing to do with cavitation protection. The same applies to the injection pump according to US Pat. No. 2,590,575, in which a ball valve as a pressure reducing valve in a control bore is intended to ensure that the delivery pressure is limited to a specific maximum. The diverter hole is always released by the pump piston during the pressure stroke, so that here too there are no suddenly occurring, sharp diverter jets and thus no greater risks of erosion and cavitation.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diese Mängel zu beseitigen und eine Kolbenpumpe der eingangs geschilderten Art so zu verbessern, daß mit verhältnismäßig aufwandsarmen konstruktiven Maßnahmen ein sicherer Schutz nicht nur vor Erosionsschäden, sondern vor allem auch vor Kavitationsschäden gewährleistet ist.The invention is therefore based on the object to remedy these deficiencies and to improve a piston pump of the type described in such a way that reliable protection not only against erosion damage, but above all also against cavitation damage is ensured with relatively inexpensive structural measures.
Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß eine in an sich bekannter Weise die Absteuerbohrung abdeckende Lochblende die Drosselstelle bildet, wobei vorzugsweise das Querschnittsverhältnis von Drosselquerschnitt der Lochblende und Einströmquerschnitt der Absteuerbohrung im Größenbereich zwischen 1:2 bis 1:10 liegt Durch diese besonders einfache und fationell.herstellbare Drosselstelle ergibt sich ein bereichsweiser Abschluß der Absteuerbohrung, so daß der einschießende Absteuerstrahl durch Aufprall auf die Blende umgelenkt und zum Teil in die Absteuerbohrung zurückgeleitet wird. Außerdem baut sich in der Absteuerbohrung ein verhältnismäßig starker Gegendruck auf, so daß die kavitationsgefährdeten Bereiche im Einströmbereich mit -2-The invention solves this problem in that a perforated orifice covering the pilot bore forms the throttle point in a manner known per se, the cross-sectional ratio of throttle cross section of the apertured diaphragm and inflow cross section of the pilot bore preferably ranging from 1: 2 to 1:10 Fationally producible throttle point results in a region-wise closure of the control bore, so that the incoming control jet is deflected by impact on the orifice and is partly returned to the control bore. In addition, a comparatively strong back pressure builds up in the pilot bore, so that the cavitation-prone areas in the inflow area with