<Desc/Clms Page number 1>
Vorrichtung zum Einspritzen flÜssigen Brennstoffes unter Druck in Brennkraft- maschinen.
Die Erfindung betrifft Brennkraftmaschinen, bei denen flÜssiger Brennstoff ohne Mitwirkung von Druckluft mit Hilfe eines Ventils eingespritzt wird, das sich selbsttätig durch den Druck des zugeführten Brennstoffes öffnet. Es wurde bereits vorgeschlagen, die Brennstoffventile in der Weise zu steuern, dass eine einzige Membran Verwendung findet, die unter dem Druck des Brennstoffes steht und die gegebenenfalls durch eine Feder beeinflusst werden kann.
Infolge des sehr hohen Einspritzdruckes des Brennstoffes sind die Bewegungen der Membran und auch der Ventilhub ausserordentlich klein. Dies ist selbst dann der Fall, wenn das Material der Membran sehr hohen Beanspruchungen unterworfen wird, wenn also Material bester Qualität verwendet wird. Die Grösse solcher Bewegungen ist nur in der Grössenordnung von etwa einem oder mehreren Hundertsteln Millimeter. Es ergibt sich hieraus, dass die Arbeit des Nadelventils und der Druck bei Eröffnung des Ventils in hohem Masse selbst durch eine ganz geringe Abnutzung des Ventilsitzes beeinflusst wird. Alle diese Umstände treten ganz besonders bei modernen Anlagen hervor, bei denen sehr hohe Drucke für das Einspritzen des Brennstoffes verwendet werden, die das Brennstoffventil eröffnen.
Gegenstand der Erfindung ist ein mittels einer Membran gesteuertes Ventil der obgenannten Type,
EMI1.1
Merkmal der Erfindung ist hervorzuheben, dass der eigentliche Ventilsitz und die Kontaktflächen zum Aufnehmen und zum Festklemmen der Membran alle in derselben Ebene liegen. Hiebei wird der Flüssigkeitsdruek auf die Membran durch eine Feder ausgeglichen. Der Durchmesser des Ventilsitzes ist im Vergleich zum äusseren Durchmesser des federnden Membranteiles verhältnismässig gross.
In den Zeichnungen sind mehrere beispielsweise Ausfiihrungsformen der Erfindung dargestellt, u. zw. zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine vollständige Einspritzvorrichtung ; die Fig. 2, 3,4 stellen Längsschnitte durch Teile der Vorrichtung dar, u. zw. sind verschiedene Ausfiihrungsformen dieser Teile dargestellt. Fig. 5 zeigt eine Einzelheit der in Fig. 1 dargestellten Gesamtanordnung.
In Fig. 1 bezeichnet 1 das Ventilgehäuse, das in die Wand der Verbrennungskammer einer Verbrennungskraftmasehine eingesetzt wird. Das Ventilgehäuse ist mit einem Kanal 2 für die Zufuhr des flüssigen Brennstoffes unter Druck versehen und einem Abflusskanal. 3, der an demjenigen Ende, das zur Verbrennungskraftmaschine führt, mit der Düse 4 versehen ist. In das Ventilgehäuse ist der Ventilsitz 5 aus einem geeigneten harten Material eingesetzt. Der eigentliche Ventilsitz besteht aus dem flach gegeschliffenen oberen Rande eines ringförmigen Steges oder Bundes 6, der die obere Öffnung des Kanals 3 umgibt. Das Ventilgehäuse 1 weist ferner einen sich nach aufwärts erstreckenden Fortsatz in Form eines Steges oder Bundes 7 auf, der konzentrisch mit dem Bund 6 ist und dessen oberster Rand in derselben Ebene liegt wie der obere Rand des Bundes 6.
Der Brennstoffzufuhrkanal 2 führt in die Ringkammer 8, die zwischen den beiden Stegen oder Bunden 6 und 7 entstanden ist. Auf dem oberen Rande der Bunde 6 und 7 ruht die Membran. Diese besteht aus einem einzigen Stück Stahl, wobei vorteilhaft bester Qualitäts-
EMI1.2
<Desc/Clms Page number 2>
gemäss Fig. 1 angewandten Membran ist in Fig. 5 dargestellt, welche Figur die Membran im einzelnen zeigt.
Die Membran besteht aus einer inneren, verhältnismässig dicken Scheibe 9, die den Ventilsitz bedeckt, und aus einem starken Ring 10, der zu der Scheibe 9 konzentrisch angeordnet ist und an dem oberen Rande des Bundes 7 festgeklemmt wird. Sie weist ferner eine verhältnismässig dünne ringförmige Scheibe 11 auf, die über den Raum liegt ; den die beiden erstgenannten Teile einnehmen. Die Scheibe 11 wird mit dem Mittelteil 9 und dem eingespannten Ringteil 10 der Membran durch dünne zylindrische Wände 12 und 13 verbunden. Die Scheibe 11 bildet den eigentlichen elastiseh-nachgiebigen Teil der Membran. Die Wände 12, 13 sind so dünn gehalten, dass die Gesamtmembran nicht als fest am Rand eingespanntes starres Gebilde anzusehen ist, sondern dass sie eine verhältnismässig freie Bewegung infolge ihrer Elastizität gestattet.
Um die Membran in bezug auf den Bund 7 beim Einsetzen zu führen, ist ein Ring 14 vorgesehen, der rund um die Membran und um den oberen Teil des Bundes 7, der den gleichen Durchmesser wie die Membran aufweist, herumgelegt ist. Die Membran wird in ihrer Lage auf dem Bunde ? mit Hilfe der Kappe. M gehalten, die in das Ventilgehäuse eingeschraubt ist und eine starke Kompressionsfeder 16 umschliesst, die auf die Membran wirkt. Eine Einstellschraube 17 dient zur Einstellung der Federspannung.
EMI2.1
Bolzens 19, der in den mittleren vertieften Teil der Membran hineinreicht, so dass er sich auf den mittleren scheibenförmigen Teil 9 derselben aufstützt.
Mit Hilfe der Schraube 17 kann der auf die Membran ausgeübte Druck und infolgedessen auch der auf das Ventil ausgeübte Druck eingestellt werden, Um einen übermässigen Anstieg des Brennstoffdruckes zu verhindern, wie er etwa beim Verstopfen der Öffnung der Düse 4 vorkommen kann, was ein viel zu starkes Ausschwingen der Membran und damit eine Überbeanspruchung des Materials hervorrufen könnte, wird ein einstellbarer Anschlag 80 in einer geeigneten Entfernung über dem Teile 11 der Membran angebracht.
In den ringförmigen Raum zwischen den beiden zylindrischen Wänden 12 und 13 der Membran
EMI2.2
Dadurch wird eine Ansammlung von Luft unter der Scheibe 11 der Membran verhindert. Die unter Druck befindliche Flüssigkeit, die durch diesen Kanal eintritt, wird bei genügend hohem Drucke die Scheibe 11 du Membran anheben, die ihrerseits den mittleren Teil der Membran 9 anhebt, so dass der Brennstoff in den Auslasskanal 3 eintreten kann. Wenn das Ventil sich öffnet, wird ein über dem atmo- sphärischen Druck liegender Druck in dem Kanal 3 und in der Düse 4 entstehen. Dieser Druck erzeugt eine nach oben gerichtete Kraft-auf der unteren Fläche des Ventils, d. 11. auf derjenigen Fläche, die innerhalb der inneren Ränder des Bundes 6 liegt und diese Kraft wird mit zunehmendem Druck zunehmen.
Es ist im wesentlichen diese Kraft, die den Hub des Ventils bestimmt. Damit der Querschnitt des Kanals des Ventils ein genügender ist, muss der Durchmesser des Ventils verhältnismässig gross im Vergleich zu dem äusseren Durchmesser des elastisch-nachgiebigen Teiles der Membran gewählt werden. Ein Ventildurchmesser, der ungefähr einem Drittel des äusseren Durchmessers des nachgiebigen Teiles der Membran beträgt, dürfte den meisten Verhältnissen entsprechen,
Es ist von Wichtigkeit, dass ein relativ starker Ring 10 auf der Membran angebracht ist.
Es hängt dies mit der Tatsache zusammen, dass eine gleichmässig dicke Membran, die zwischen zwei Ringen eingespannt ist, wie im vorliegenden Fall zwischen dem Ventilgehäuse 1 und der Kappe 15, eine ausserordentlich verschiedene Biegsamkeit aufweist, je nachdem ob der Einspanndruck hoch oder niedrig ist und je nachdem, welcher Art die Flächen sind, zwischen denen der Rand der Membran eingespannt wird.
Wird jedoch ein starker Ring 10 vorgesehen, so ist die Biegsamkeit der Membran im allgemeinen unab- hängig von dem Einspanndruek und der Art der Einspannfläche.
Zufolge des Umstandes, dass die oberen Ränder der Bunde 6 und 7, d. i. demnach der Ventilsitz und die Klemmfläche des Bundes 7, genau in der gleichen Ebene liegen, während die unteren Flächen der Membranteile 9 und 10 gleicherweise in derselben Ebene liegen, kann die erforderliche, fast mathe- matisch genaue Auflage leicht erhalten werden und überdies ist es möglich, die notwendigen Einstellungen, wie sie sich durch die Abnutzung oder die Beschädigung der Flächen ergeben, leicht durchzuführen, u. zw. mit Hilfe einer Platte und irgendeiner geeigneten Sehleifvorrichtung.
Fig. 2 zeigt eine vereinfachte Form der Membran. Die Membran besteht in diesem Falle aus einer Scheibe 22b, 22e, die auf ihrer unteren Fläche vollkommen eben ist und die an ihrer oberen Fläche eine ringförmige Eindrehung 22 aufweist, um einen elastischen Teil 23 zu bilden. Es ist ferner noch eine zentrale Vertiefung vorhanden, die den Bolzen 19 aufnimmt, der den Druck der Feder 16 auf die Membran
EMI2.3
Fig. 3 zeigt eine Membran 30 mit einem abnehmbaren Mittelteil 31, der mit dem Sitz 6 zusammenwirkt für den Fall, dass es als erforderlich erachtet wird, diesen Teil aus einem andern Material zu machen, als die übrigen Teile der Membran. Der zentrale Teil 31, dessen Unterseite in derselben Ebene mit der
<Desc/Clms Page number 3>
Unterseite der Klemmfläche 32 der Membran liegt, greift durch einen mit Schraubengewinde versehenen Fortsatz in eine Öffnung der Membran ein und wird mit Hilfe einer ebenfalls mit Gewinde versehenen Kappe 13 gehalten. Auf diese Kappe wirkt der Bolzen 19 der Feder 16.
In manchen Fällen kann es erforderlich sein, eine besonders dünne und biegsame Membran zu verwenden. Fig. 4 zeigt eine Membranform, die speziell dieser Bedingung angepasst ist. Die dünne ring- förmige Membranscheibe 40 ist in diesem Falle mit dem Mittelteil 41 und dem dickeren äusseren Klemmring 4'2 aus einem Stücke hergestellt. Auf den Mittelteil 41 der Membran wirkt eine verhältnismässig
EMI3.1
scheibe 40 einwirkt. Der Druck des Brennstoffes auf die Unterseite der Scheibe 40 wirkt mittels der Nuten 46, die in der oberen Fläche des Ventilgehäuses J ! vorgesehen sind.
Wenn das Ventil offen ist, wirkt ein Teil des Fede : dn : ckes, nämlich der Druck der Feder 44, unmittelbar auf den biegsamen Teil der Membran, während bei geschlossenem Ventile dieser Teil des Fcdeidruckes durch den Bund 47 aufgenommen wird, der zwischen den Nuten 46 liegt und sich bis in die Ebene des Ventilsitzes erstreckt.
In allen Ausführungsformen kann erforderlichenfalls die Führung 14 mit der Kappe 15 aus einem Stück hergestellt werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zum Einspritzen flüssigen Brennstoffes unter Druck in Brennkraftmaschinen, mit einer unter der Einwirkung des Flüssigkeitsdruekes öffnenden und unter der Einwirkung eines Gegendruckes schliessenden Ventilsteuerung mittels einer Membran, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitz (6) und die Einspann-oder Klemmfläche. für die Membran in der gleichen Ebene liegen.