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Brennstoffpumpe für Verbrennungsmotoren
Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennstoffpumpe für Verbrennungsmotoren, mit einem in einem Zylinder laufenden Kolben, einer in den Lauf des Zylinders mündenden iBrennstoffzuIet- tung und einem an dem Zylinderende angeordneten, von Hand regulierbare Rückschlagventil für den Brennstoffablass.
Die Verwendung von Pumpen als Brennstoffspeiser bei Explosionsmotoren bietet mehrere Vor- teile. Eine solche Pumpe ist insbesondere bei motorangetriebenen Handwerkzeugen vorteilhaft, bei denen erforderlich ist, dass der Motor bei stark variierender Belastung und in verschiedenen Lagen tadellos läuft, was dadurch bewirkt wird, dass die zwangsläufig, beispielsweise von der Kurbelwelle des Motors angetriebene Pumpe eine gewisse, bestimmte Brennstoffmenge für jede Umdrehung der Motorwelle dosiert.
Eine Brennstoffpumpe üblicher Art gibt annä- hernd dieselbe Brennstoffmenge je Kolbenhub an den Motor ab, und zwar auch bei grossen An, de- rungen der Drehzahl. Dies ist indessen ein grosser Nachteil, da der Motor, um gut arbeiten zu kön-
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bei niedriger Drehzahl weniger BrennstoffArbeitshub haben soll als bei höherer. Aus diesem Grunde sind bereits früher Kraftstoffpumpen für Verbrennungsmotoren vorgeschlagen worden, bei denen der Kolben an seinem Arbeitsende einen ge. gen die Kraftstoffzufuihröffnung im Zylinder gerichteten Drosselspalt zwecks Rückspeisung eines gewissen Teils des Kraftstoffes zur ! Zufuhröffnung während der Kolbenbewegung aufweist.
Hiedurch fasst sich ein Pumpcharakteristikum erhalten, das bei erhöhter Kolbengeschwindigkeit eine verstärkte Brennstoffabgabe pro Kolbenhub ergibt. Bei den bekannten Konstruktionen ist jedoch dieser Drosselspalt auf die zur Zufuhröffnung zeigende Seite des Kolbens begrenzt, wodurch sich beim Drosseln eine Reaktionskraft ergibt, die das Kolbenende gegen die entgegengesetzte Zylinderwand zu drük- ken sucht. Der Kolben neigt hiedurch an dieser Stelle zu einem verstärkten Verschleiss.
Angesichts der geringen lichten Weite des normalen Drosselspaltes bringt jedoch auch ein ganz unbedeutender Verschleiss eine wesentliche Verände-
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auch die Tatsache bei, dass bei den bekannten Konstruktionen der Drosselspalt nur so lang ist, dass er lediglich bei Beginn des Kolbenhubes wirksam ist, d. h. er erstreckt sich am Ende des Kolbenhubes nicht bis zur Zufuhröffnung hinunter. Infolge der vorerwähnten Verschleisstendenz wird hiedurch der normale Drosselspalt nach unten verlängert und es entsteht ein neuer dünnerer Drosselspalt, der über die Zufuhröffnung hinausreicht und selbstverständlich auch die Pumpcharakteristik beeinflusst. Die bekannten Pumpenvorrichtungen müssen sehr präzis gebaut sein und sind daher nur sehr teuer herzustellen.
Noch hoher werden die Herstellungskosten dadurch, dass eine grösste Sorgfalt auf die Dichtung zwischen Kolben und Zylinder verwendet werden muss, um ein Lecken zu verhindern, das bei diesen, geringe Brennstoffmengen je Hub fördernden Pumpen sehr nachteilig ist.
Die vorliegende Erfindung bezweckt eine einfache und stabile Pumpenkonstruktion, bei der der
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verringert und ein konstantes Beibehalten der Pumpcharakteristik möglich ist. Infolge der ring- förmigen Ausbildung des Drosselspalts am Kolben wird der Reaktionsdruck vor der Kraftstoffzufuhr- öffnung im wesentlichen ausgeglichen und um die Peripherie des Kolbenendes verteilt, so dass der aus dem Seitenreaktionsdruck herrührende Verschleiss unbeachtlich ist. Ausserdem erstreckt sich dieser ringförmige Drosselspalt auch in der obersten Lage des Kolbens, zumindest bis zur Zufikbröffhung hinunter, so dass sich aus dem im Laufe der Zeit eintretenden Verschleiss des Kolbens kein nennens- werte-Einfluss auf die Pumpcharakteristik ergibt, da der Drosselspalt im wesentlichen unverändert bleibt.
Die Pumpe gemäss der Erfindung hat somit eine lange Lebensdauer im Einsatz, ohne dass der unabwendbare, nach und nach eintretende Verschleiss der gleitenden Teile, nämlich der nicht abgestuften Partie des Kolbens und der Zylinderwand, sich nennenswert auf die Pumpcharaktenstik auswirkt.
Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass die einfache Konstruktion keine besondere Präzision bei
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Diese Vorteile werden erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass der im Zylinder der Pumpe laufende Kolben mit einem gewissen radialen und im wesentlichen gleichmässigen Spiel ausgeführt ist, dessen axiale Länge sich vom Oberteil des Kolbens um ein Stück erstreckt, das der Hublänge des Kolbens gleich oder grösser als dieses ist, und dass die Brennstoffzuleitung in den Lauf des Zy- linders an einem Punkte nahe der Ebene des Kolbenoberteiles in der am meisten zurückgezogenen Lage des Kolbens mündet. Nach einem weiteren Kennzeichen der Erfindung ist das Rückschlagventil mit einem Kopf aus elastischem Material versehen und mittels eines drehbaren Bedienunggriffes regulierbar.
Ferner kann ein Dichtungselement zur Verhinderung jeden Leckens angeordnet sein.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher beschrieben, die in vergrössertem Massstabe einen Längsschnitt durch die Pumpe nach der Erfindung in vertikaler Lage zeigt.
Die Brennstoffpumpe umfasst einen Zylinder 1, in dem ein Kolben 2 unter leichter Passung läuft. Der Brennstoff wird aus einem Behälter dem Zylinder 1 über eine Zuleitung 3 zugeführt und zum Motor (Vergaser) durch eine Auslassleitung 4 gepumpt. Der Kolben 2, der in der Zeichnung in seiner tiefsten Lage gezeigt ist, weist. an seinem oberen Ende ein gewisses Spiel auf. Die Pumpkammer 5 steht mit der Zulassleitung 3 über einen
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von Hand einstellbares zylindrisches Rückschlagventil 7 mit Kopf-8 aus elastischem Material ist mit gewissem radialem Spiel in einem Gehäuse 9 angeordnet und wirkt hiebei mit dem oberen offenen Ende der Pumpkammer 5 zusammen.
Das Rückschlagventil 7 wird von einer mit Schraubengewinde versehenen Betätigungswelle 10 getragen, die in entsprechendem Gewinde eines, das Ventilgehäuse 9 oben begrenzenden, mit der oberen Verlängerung des Zylinders 1 verbundenen Teiles 11 läuft. Am oberen Ende der Welle 10 ist ein Betätigungsgriff 12 befestigt, durch den die axiale
Lage des Ventils 7 und damit das Anliegen des Kopfes 8 gegen die Zylinderöffnung durch Drehen reguliert werden kann.
Der Kolben 2 trägt an seinem unteren Ende einen Antriebstcil 13, der in dem unteren Teil eines den Zylinder 1 umgebenden Mantels 14 verschiebbar gelagert ist und von einer mit der Drehzahl des Motors synchron pulsierenden Kraft, beispielsweise mittels einer von der Motorwelle angetriebenen Nockenscheibe zur Bewirkung der Pumpbewegung betätigt wird. Innerhalb des Mantels 14 ist eine aus elastischem Material, beispielsweise Gummi, bestehende zylindrische Hülse 15 vorgesehen, die das aus dem unteren Ende des Zylinders 1 herausragende Ende des Kolbens 2 umgibt und an ihren Enden mit dem unteren Teil des Zylinders 1 bzw. mit der Endpartie des Kolbens fest und dichtend verbunden ist.
Hiedurch wird eine elastische dichtende Verbindung zwischen dem Zylinder 1 und dem Auslass des Kolbens 2 von diesem erhalten und damit erfindunggemäss jedes Brennstortlecken des Zylinders 1 verhindert.
Die Brennstoffpumpe wirkt auf folgende Weise : Bei Verwendung eines bestimmten Brennstoffes
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ganze Kammer 5 einschliesslich des Spielraumes um das obere Ende des Kolbens 2 mit Brennstoff gefüllt. Dieser Spielraum erstreckt sich vorzugsweise in der axialen Richtung um ein Stück a, das der Hublänge des Kolbens 2 mindestens gleich ist, aber sich nur ganz unbedeutend in der radialen Richtung erstreckt (in der Zeichnung nicht merkbar). Zufolge der Laufpassung des Kolbens 2 im Zylinder 1 sickert etwas Brennstoff auch zwischen . die Lagerflächen. des Kolbens und des Zylinders hinunter, insbesondere nachdem der Motor einige Zeit im Gebrauch gewesen ist, da ein Verschleiss zwischen Kolben und Zylinder unvermeidlich ist.
Der Brennstoff wird in dem elastischen Behälter gesammelt, der von der Hülse 15 gebildet wird.
Es sei angenommen, dass der Zustand stationär geworden ist, d. h. dass die Hülse 15 mit Brennstoff ganz gefüllt ist. Wenn dies einmal geschehen ist, wird offenbar die die Hülse ausfüllende Brennstoff-
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len Kolbenbewegung auf die eingeschlossene Flüs- sigkeitsmenge ausgeübt wird, von den elastischen Wänden der Hülse 15 nachgiebig aufgenommen wird, wobei die axiale Zusammenpressung der Hülse durch die radialen Druckkomponenten der Flüssigkeit erleichtert wird. Beim Rückgang des Kolbens 2 wirkt die elastische Hülse 15 als Zu- rückführungsfeder. Somit wird bei gleichbleibender Motordrehzahl eine leckfreie, genaue Dosie- Tun. des Brennstoffes über den elastisch nachgiebigen Ventilkopf 8 zum Motor bzw. Vergaser erhalten.
Der Kanal 6 mündet in den Zylinder 1 in der Nähe des Bodens der Pumpkammer 5. Dieser Umstand in Verbindung mit dem Spiel des Kolbens 2 an seinem oberen Ende bewirkt, dass eine gewisse Rückleitung des die Pumpkammer 5 füllenden Brennstoffs in den Kanal 6 und die Zuleitung 3 immer beim Aufwärtshub des Kolbens über sein Spiel a erfolgt. Da ein gewisser Flüssigkeitsdruck erforderlich ist, damit der elastische Ventilkopf 8 rBrennstoff von der Pumpkammer 5 zu der Aus- lassleitung 4 hindurchlässt, ist die Verteilung zwischen der zurückgeleiteten und der weitergeleite-
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ten Brennstoffmenge von der Kolbengesehwindigkeit und damit von der Motordrehzahl abhängig.
Bei niederer Motordrehzahl, d. h. wenn der Kolben 2 langsam durch den Zylinder läuft, kann beim Aufwärtshub des Kolbens so viel Brennstoff über den Kolbenspielraum und den Kanal 6 gegen den unter verhältnismässig niedrigem Druck stehenden Brennstoffbehälter zurückgeleitet werden oder "lecken", dass der Flüssigkeitsdruck in der Pumpkammer 5 verhältnismässig niedrig und'damit der Durchlass des Ventilkopfes verhältnismässig gering wird. Bei hoher Motordrehzahl dagegen kann nicht eine so grosse Brennstoffmenge zurückgeleitet werden, weshalb ein grösserer Teil des die Pumpkammer 5 füllenden Brennstoffs nach der Auslassleitung 4 geführt wird. Somit wird eine grössere Menge Brennstoff je Hub bei höherer Motordrehzahl weitergeleitet werden als bei niederer, wodurch die angestrebte Funktion erreicht ist.
Die erwünschte Charakteristik der Pumpe wird durch entsprechende Bemessung der Pumpkammer 5, des Kolbenspiels und des Kanals 6 sowie durch geeignet Wahl des Ventildruckes erhalten.
Die Grösse dieser Zurückleitung in den Kanal 6 ist von der Viskosität und der Massenträgheit des Brennstoffs und damit auch vom Brennstoff typus und der Temperatur derart abhängig, dass eine Verminderung der erstgenannten Faktoren, d. h. erhöhte Leichtflüssigkeit und niedereres spezifisches Gewicht die Zurückleitung erhöht und somit die Weiterleitung durch die Auslassleitung bei ein und derselben Drehzahl vermindert, wodurch eine Anderung der Pumpcharakteristik entsteht. Zur Kompensierung dieser Änderung dient das regulierbare Rückschlagventil 7.
Wird beispielsweise die Temperatur erhöht oder ein Brennstoff mit niederer Viskosität undoder niederem spezifischen
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12 des Ventils 7 derart gedreht, dass der Ventildruok geringer wird, wobei die Verteilung zwischen der je Hub zurückgeleiteten und weitergeleiteten Brennstoffmenge derart geändert wird, dass ein verhältnismässig grösserer Teil des Brennstoffs der Pumpkammer 5 in die Auslassleitung 4 zur Wiederherstellung der ursprünglichen Charakteri- stik weitergeleitet wird.
Das Rückschlagventil 7 kann auch als Absperrorgan für den Motor dienen, in welchem Falle der Griff 12 so weit gedreht wird, dass der elastische Ventilkopf 8 gegen das obere Ende der Pumpkammer 5 ganz abdichtet und dadurch die Brennstoffzufuhr zum Motor ganz gesperrt wird.
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Die erfindungsgemässe Pumpe hat somit im Gegensatz zu früheren Pumpenkonstruktionen vor allem die Vorteile, dass eine genaue Regelung der Btennstoffmenge je Hub nach der Drehzahl des Motors bewirkt und der lebenswichtige Teil des Pumpenkolbens keinem Verschleiss ausgesetzt wird und dass ausserdem die Herstellungskosten niedrig werden können, da bei der Herstellung keine besondere Präzision erforderlich ist.
PATENTANSPRÜCHE : l. Brennstoffpumpe für Verbrennungsmotoren mit einem in einem Zylinder laufenden Kolben, einer in den Lauf des Zylinders mündenden Brennstoffzuleitung und einem an dem Zylinderende angeordneten von Hand regulierbare Rück-
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Spiel ausgeführt ist, dessen axiale Länge sich vom Oberteil des Kolbens (2) um ein Stück (a) erstreckt, das der Hublänge des Kolbens
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b) dass die Brennstoffzuleitung (3) in den Lauf des Zylinders (1) an einem Punkte nahe der
Ebene des Ko1ÏenoberteÏ'les in der am meisten zurückgezogenen Lage des Kolbens (2) mündet.