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Brennstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen
Die Erfindung betrifft eine fUr Brennkraftmaschinen bestimmte Brennstoffeinspritzpumpe mit selbsttätig erfolgender Regelung der Förderleistung, die ausser einem Hauptkolben, der mit der die Regelgrösse bildenden Geschwindigkeit angetrieben wird, einen Hilfskolben aufweist, der das eigentliche Regelglied bildet, und der bei seinem zugleich mit dem Hingang (Druckhub) des Hauptkolbens erfolgenden Hingang hydraulisch angetrieben wird, wogegen sein Rückhub durch eine beispielsweise von einer Feder erzeugte Rückstellkraft herbeigeführt wird, wobei der Hilfskolben bei seinem Rückhub die Flüssigkeit durch einen mit einer Drosselstelle versehenen und durch ein periodisch arbeitendes Absperrglied verschliessbaren Bremskanal hindurch fördert und dadurch gebremst wird.
Derartige Pumpen sind in der nicht vorveröffentlichten österr. Patentschrift Nr. 207621 beschrieben.
Bei den Pumpen nach diesem älteren Vorschlag hängt die Rückhubgeschwindigkeit des Hilfskolbens praktisch nur von der auf ihn wirkenden Rückstellkraft und von der auf einen bestimmten Wert eingestellten Drosselung ab. Solange die Einstellung dieser Drosselung nicht verändert wird, hat daher die Rückhubzeit T des Hilfskolbens einen festen, von der Antriebsgeschwindigkeit des Hauptkolbens der Pumpe unabhängigen Wert. Die Wirkung der Einstellung gemäss dem älteren Vorschlag hört dann auf, wenn die Zeit e des Druckhubes des Hauptkolbens der Pumpe (wobei e eine Funktion der Antriebsgeschwindigkeit der Pumpe ist) kleiner als die praktisch konstante, aber einstellbare RUckhubzeit T wird.
In diesem Augenblick bildet sich unter dem Hilfskolben ein Flüssigkeitsanschlag, der den Rückhubweg des Hilfskolbens verkürzt und umso wirksamer ist, je kleiner die Zeit e gegenüber der Zeit T wird.
Zur weiteren Verbesserung der Selbstregelung ist nun erfindungsgemäss eine Einspritzpumpe der eingangs erläuterten Art mit einer vorzugsweise ebenfalls hydraulisch arbeitenden Bremsvorrichtung ausgestattet, die auf das Absperrglied wenigstens während eines Teils des die Öffnung des Bremskanals herbeiführenden Rückhuues des Absperrgliedes wirkt, wobei vorzugsweise als Bremsvorrichtung in einem Kanal, durch den das Absperrglied bei seiner RUckhubbewegung Flüssigkeit hindurchfördert, eine zweckmässigerweise einstellbare Drosselvorrichtung zur Verlangsamung der Rückhubbewegung des Absperrgliedes angeordnet ist.
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Hingang des Hauptkolbens erfolgenden Hingang kann zweckmässig um eine zusätzliche Strecke Über die gerade die Schliessung des Bremskanals bewirkende Stellung hinaus verlängert sein, die unter BerUcksich-. tigung der auf den Schieber wirkenden Rückstellkraft der Feder und der Bremskraft der Drosselvorrichtung ab einer bestimmten Pumpengeschwindigkeit einen dauernden Verschluss des Bremskanals ergibt.
Zwischen dem Hauptzylinder und dem Zylinder des Absperrschiebers kann ein Verbindungskanal vorgesehen sein, der in zwei Parallelzweige gegabelt ist, wobei der eine Zweigkanal ein Rückschlagventil und der andere Kanal die einstellbare Drosselstelle enthält.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann im Absperrschieber ein Überströmkanal angeord-
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Hauptzylinder führenden Überströmkanal verbindet, wodurch der letzte Abschnitt des Rückhubes des Absperrschiebers schlagartig erfolgt.
Die Erfindung soll nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen an mehreren Ausführungsbei- spielen erläutert werden. Hiebei zeigen die Fig. 1 - 5 und 7 - 11 schematisch in einem Axialschnitt
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ebensoviel verschiedene Ausführungsformen von erfindungsgemässen Einspritzpumpen. Die Fig. 6 veranschaulicht verschiedene einander zugeordnete Formen des Kanals des Schiebers und der von diesem gesteuerten Leitung.
Die in den Zeichnungen veranschaulichte Brennstoffeinspritzpumpe hat einen Zylinder 1, in welchem ein Hauptkolben 2 arbeitet, welcher auf beliebige Weise angetrieben wird, z. B. durch einen Nocken, welcher nur in Fig. 11, wo er mit 70 bezeichnet ist, dargestellt ist. Dieser Kolben steuert einen Schlitz 3, durch welchen die Speiseleitung 4 in den Zylinder 1 der Pumpe mündet. Diese Leitung 4 wird durch eine nicht dargestellte Förderpumpe gespeist, welche den Brennstoff einem Vorratsbehälter entnimmt.
Zur Herstellung einer selbsttätigen Regelung der Fördermenge in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit oder genauer von einer bestimmten Geschwindigkeit an, derart, dass für den mit der betreffenden Pumpe versehenen Motor eine Höchstdrehzahl festgelegt wird, welche dieser nicht überschreiten kann, wird von wenigstens einem Teil des von dem Kolben 2 bei seinem Förderhub (Aufwärtshub) geförderten Brennstoffes und nach der Schliessung des Schlitzes 3 ein beweglicher Teil 5 gesteuert, welcher die Form eines Kolbens hat, der entgegen der Einwirkung einer Rückholfeder 6 in einem Zylinder 7 gleiten kann ;
der während des Ansaughubes (Abwärtshub) des Pumpenkolbens 2 erfolgende Rückhub des Hilfskolbens 5 wird mittels einer regelbaren Drosselstelle 8 gebremst, die in den Kanal 9 eingeschaltet ist, welchen der Brennstoff, der vorher die Verstellung des Hilfskolbens im Sinn des Hingangs bewirkt hatte, während des Rückhubes des Hilfskolbens 5 beim Verlassen des Zylinders 7 durchströmen muss. Infolge der so hergestellten regelbaren Stossdämpfung hängt die Rückhubgeschwindigkeit des Hilfskolbens 5 praktisch nur von der durch die Feder 6 ausgeübten Rtickholkraft und der Grösse der Drosselung 8 ab. Der Schlitz, durch welchen der Kanal 9 in die untere Kammer 7a des Zylinders 7 mündet, kann dauernd offen sein (Fig. 1 und 3 - 5) oder so liegen, dass der Hilfskolben 5 ihn in seiner untersten Stellung verschliesst (Fig. 2).
Das Innere des Zylinders 1 ist durch einen Kanal 10, der ein durch eine Feder lla belastetes Rückschlagventil 11 enthält, mit der unteren Kammer 7a des Zylinders 7 verbunden. Dieser Kanal gestattet die Überführung des von dem Kolben 2 während seines Aufwärtshubes geförderten Brennstoffes in die Kammer 7a. Diese letztere wird durch den die Drosselstelle 8 enthaltenden Kanal 9 entweder (Fig. l, 2 und 3) mit der über dem Hilfskolben 5 liegenden Kammer 7b des Zylinders 7, oder (Fig. 4) mit der sich im Zylinder 1 über dem Kolben 2 befindenden Kammer, oder (Fig. 5) mit einer Leitung 9a für den Rückfluss des Brennstoffes zu dem nicht dargestellten Vorratsbehälter verbunden.
In dem ersteren Fall (Fig. 1, 2 und 3) ist ausserdem ein Absperrglied 12 vorgesehen, welches den Kanal 9 während des Aufwärtshubes des Kolbens 2 schliesst und ihn nur während des Abwärtshubes desselben öffnet.
Zur Steuerung des Absperrgliedes 12 in der oben angegebenen Weise kann dieses die Form eines in einem. Zylinder 19 gleitenden Schiebers erhalten, auf dessen Unterseite tiber einen Kanal 13 der in dem Zylinder 1 herrschende Druck und auf dessen Oberseite eine Rückholfeder 14 wirkt. Ausserdem enthält der Schieber einen Kanal 12a (Fig. 1 und 2), welcher so angeordnet ist, dass er in der Verlängerung des Kanals 9 liegt, wenn die Feder 14 den Schieber in seine auf Fig. 1 und 2 dargestellte unterste Stellung und gegen einen Anschlag 20 gedrückt hat. Der Kanal 12a kann natürlich durch eine auf dem Umfang des Schiebers 12 angebrachte Nut 12b (Fig. 3) ersetzt werden, deren Querschnitt so klein sein kann, dass die oben erwähnte Drosselstelle entsteht.
Wenn infolge des Aufwärtshubes des Kolbens 2 ein Überdruck innerhalb des Zylinders 1 auftritt, verschiebt er den Schieber 12 nach oben und bewirkt so die Schliessung des Kanals 9.
In den beiden andern Fällen (Fig. 4 und 5) wird ein mit einer Drosselstelle 28 versehener Kanal 27 zur Verbindung der Druckkammer des Zylinders 1 mit der Kammer 7b vorgesehen.
Bei allen diesen Ausführungsformen (Fig. 1 - 5) sind an den Zylinder 7 noch die Förderleitung 15,
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16verbunden ist, welche von der betreffenden Pumpe gespeist werden, sowie ein Auslasskanal 17 angeschlossen, welcher vom Hilfskolben 5 geöffnet wird, wenn dieser einen gewissen Aufwärtshub innerhalb des Zylinders 7 ausgeführt hat..
Schliesslich enthält der Zylinder 7 in der Nähe seines unteren Endes eine Schulter 18, gegen welche der Hilfskolben 5 durch die Feder 6 gedrückt wird, wenn es sich in seiner Ruhestellung befindet.
Bekanntlich arbeiten die oben beschriebenen Vorrichtungen so, dass der Nutzrückhub des Hilfskolbens unterhalb der Mündung des Auslasskanals 17 in den Zylinder 7 nach Massgabe der Zunahme der Antriebsgeschwindigkeit der Pumpe abnimmt, wodurch bei der Purrpe nach dem älteren Vorschlag die Selbstregelungswirkung erzielt wird.
Solange nämlich die Rückgangszeit T des Hilfskolbens 5 kleiner als die Zeit e des Abwärtshubes des
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Pumpenkolbens 2 oder höchstens gleich dieser ist (wobei e eine Funktion der Drehzahl des Motors ist, an welchem die betreffende Einspritzpumpe angebracht ist), kann der Hilfskolben 5 seinen gesamten Rückhub ausführen, welcher somit keine Veränderung erleidet.
Wenn jedoch die Drehzahl des Motors so weit zunimmt, dass e kleiner als T wird, wird der Hilfskolben 5 vor Beendigung des gesamten RUckhubes von neuem von dem durch den aufwärtsgehenden Kolben 2 geförderten Brennstoffstrahl getroffen, so dass dieser vorzeitig die Wiederaufwärtsbewegung des Hilfskolbens 5 und somit eine VerkUrzung seines Hubes bewirkt, welche umso grösser ist, je grösser die Differenz T - e wird. Anders ausgedrückt, sobald e kleiner als T wird, bildet der von dem Kolben 2 geförderte Brennstoff eine Art Flüssigkeitsanschlag für den Hilfskolben 5, welcher hiedurch bei seinem Rückhub umso früher angehalten wird, je grösser die Geschwindigkeit des Kolbens der Pumpe und somit die Drehzahl des Motors selbst ist.
Diese Verkürzung des Hubes des Hilfskolbens 5 wird ausgenutzt, um eine Verringerung der von der Einspritzpumpe zu den zugeordneten Einspritzdüsen geförderten Brennstoffmenge herzustellen, wobei diese Verringerung ziemlich weit gehen kann, um den Motor zu verhindern, eine vorausbestimmte Grenzdrehzahl zu überschreiten.
Erfindungsgemäss wird nun die Wirksamkeit der so erzielten Regelwirkung dadurch beträchtlich verbessert, dass in dem Kanal 9, durch welchen die Flüssigkeit infolge der Bewegung des Hilfskolbens 5 während seines RUckhubes gedrückt wird, ein verengter, zyklisch veränderlicher Durchlass vorgesehen wird, dessen Querschnitt zeitlich während wenigstens eines wesentlichen Teiles der Dauer dieses Rückhubes zunimmt.
Dieser verengte Durchlass kann zwar mit der oben erwähnten Drosselstelle 8 kombiniert oder in Reihe mit dieser angeordnet werden, er darf jedoch nicht mit dieser zusammenfallen, da diese zwar beliebig regelbar ist, aber während eines Arbeitsspieles konstant bleibt, während sich der Querschnitt des verengten Durchlasses während eines jeden Arbeitsspieles verändert, indem er sich während des Hingangs des Hilfskolbens schliesst und während seines Rückhubes immer weiter öffnet.
Dieser verengte zyklisch veränderliche Durchlass wird zweckmässig mittels eines quer zu einem Teil des Kanals 9 gleitenden Schiebers 12 gebildet. Auf die Unterseite dieses Schiebers wirkt während des Arbeitshubes des Kolbens 2 der in dem Zylinder 1 herrschende Druck, und in entgegengesetzter Richtung wirkt auf den Schieber eine Rückholfeder 14. Der Schieber enthält einen Kanal 12a, der mit den beiden einander gegenüberliegenden Mündungen des Kanals 9 in den Zylinder 19 zusammenwirkt, in welchem der Schieber 12 gleitet.
Der Übergang der Flüssigkeit aus dem Zylinder 1 bis unterhalb des Schiebers 12 wird durch ein durch eine Feder 41 belastetes Rückschlagventil 42 ermöglicht, welches in einem den Zylinder 1 mit der Basis des Zylinders 19 verbindenden Kanal 43 vorgesehen ist, während ein Umgehungskanal 44, welcher mit einer verengten, zweckmässig durch eine Körnerschraube 22 regelbaren Öffnung 29 versehen ist, den Zylinder 1 mit einer zwischen dem Ventil 42 und dem Zylinder 19 liegenden Stelle des Kanals 43 verbindet.
Die Öffnungen des Schiebers 12 (Mündungen des Kanals 12a) bzw. des Zylinders 19 (Mündungen des Kanals 9) erhalten entsprechende Formen, derart, dass während der Abwärtsbewegung des Schiebers (welche durch die verengte regelbare Öffnung 29 gebremst wird) das Gesetz der Veränderung des Querschnitts des verengten, zyklisch veränderlichen Durchlasses eine solche Form hat, dass die für die Abwärtsbewegung des Hilfskolbens 5 gewünschte Gesetzmässigkeit erhalten wird.
Hiefür können die Formen und die Abmessungen dieser Öffnungen bzw. unter den in Fig. 6 dargestellten ausgewählt werden, in welcher a, b, c und d vier mögliche Anordnungen zeigen.
Es kann ein Anschlag 21 vorgesehen werden, welcher so angeordnet ist, dass die Öffnung. des Kanals 9 beginnt, sobald der Schieber 12 diesen Anschlag verlässt.
In gewissen Fällen wird jedoch zweckmässig, wie in den Zeichnungen dargestellt, die Lage des die höchste Stellung des Schiebers 12 bestimmenden Anschlags 21 so gewählt, dass der Schieber 12 von seiner höchsten Stellung aus bis zu Beginn der Öffnung des Kanals 9 durch den Kanal 12a eine gewisse durch die Punkte m und n (Fig. 1) angegebene Strecke durchlaufen muss, welche vorzugsweise ein Vielfaches der Höhe des Kanals 9 oder, wenn dieser kreisförmig ist, des Durchmessers desselben und des Kanals 12a, dessen Querschnitt dem des Kanals 9 entspricht, ist.
Ferner werden die Kraft der Feder 14 und der Querschnitt der Drosselstelle 29 so gewählt, dass, sobald der Hauptkolben 2 der Pumpe mit einer über der höchsten zulässigen Geschwindigkeit (Höchstgeschwindigkeit) liegenden Geschwindigkeit angetrieben wird, der Schieber 12 aus seiner höchsten Stellung nicht mehr so weit abwärtsgehen kann, dass er den Kanal 9 auch nur teilweise öffnet.
Die Pumpe arbeitet in der nachstehend beschriebenen Weise.
Es sei zunächst die Arbeitsweise der Vorrichtung für eine Antriebsgeschwindigkeit der Pumpe betrachtet, welche erheblich unter der Höchstgeschwindigkeit liegt, und bei welcher die Zeit e des Rück-
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werden. Hiefür kann der Querschnitt der Drosselstelle 29, z. B. mittels einer Körnerschraube 22 (s. Fig. l,
4 und 5), eingestellt werden, oder es kann die Kraft der Feder 14 verändert werden, z. B. mittels eines
Gewindestöpsels 14a (Fig. 3), wobei dann die Drosselstelle 26 einen unveränderlichen Querschnitt haben kann.
Die Feinheit der Regelung hängt von dem Verhältnis zwischen dem Hub m-n des Schiebers 12 und dem zur vollständigen Öffnung des Kanals 9 erforderlichen Hub desselben ab, welch letzterer der Höhe des Kanals an der Stelle des Schiebers entspricht. Diese Feinheit ist umso besser, je grösser dieses Ver- hältnis ist. Es wird zweckmässig grösser als 3 gewählt. Zur Veränderung der Feinheit kann die Länge der
Strecke m-n dadurch geregelt werden, dass die axiale Lage des Anschlags 21 mit Hilfe von auf der Zeich- nung nicht dargestellten Einrichtungen verändert wird.
Der allmählichen Öffnung des Kanals 9 kann man jede gewünschte Gesetzmässigkeit geben, indem man den Querschnitten der einander entsprechenden Öffnungen des Kanals 9 und des Kanals 12a eine be- liebige geeignete runde, dreieckige, ovale usw. Form (s. Fig. 6) gibt. Es ist zu bemerken, dass es im allgemeinen wichtig ist, dass die allmähliche Öffnung des Kanals 9 durch den Schieber 12 nach einer
Gesetzmässigkeit (Abhängigkeit von dem Hub des Schiebers) verläuft, deren Ableitung noch positiv ist.
Falls wenigstens eine der miteinander zusammenwirkenden Öffnungen einen teilweise kreisförmigen
Querschnitt hat, bedeutet dies, dass die. grösste Öffnung des Kanals erreicht wird und dass der Schieber 12 seine Abwärtsbewegung beendet, wenn der erhaltene freie Querschnitt die Form eines Halbkreises hat (Fall der beiden halbkreisförmigen Öffnungen der Fig. 6a).
Bei der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung ist in dem Kanal 9 hinter den von dem Schieber 12 ge- steuerten einander entsprechenden Öffnungen eine Drosselstelle 8 vorgesehen, welche von der durch den
Schieber 12 bewirkten Drosselung verschieden und vorzugsweise mittels einer Körnerschraube 25 regelbar ist. Normalerweise muss der freie Querschnitt an der Stelle der Drosselstelle 8 wenigstens gleich dem grössten freien Querschnitt des Kanals 9 an der Stelle der miteinander zusammenwirkenden Öffnungen sein, damit das Gesetz der durch das Zusammenwirken dieser Öffnungen erzielten allmählichen Öffnung nicht verändert wird.
In gewissen Fällen kann es wünschenswert sein, die allmähliche Öffnung des Kanals 9 am Ende der
Abwärtsbewegung des Schiebers 12 durch eine plötzliche Öffnung zu ersetzen und die zur Bremsung der
Abwärtsbewegung des Hilfskolbens 5 erforderliche Drosselung nicht durch die miteinander zusammenwir- kenden Öffnungen vorzunehmen, sondern durch die Drosselstelle 8, welche dann erforderlich ist, und deren freier Querschnitt vorzugsweise mittels einer Körnerschraube 25a einstellbar ist. Eine derartige
Ausführungsform ist in Fig. 2 dargestellt. Bei dieser ist zur Erzielung einer plötzlichen Öffnung des Ka- nals 9 in dem Schieber 12 ein Kanal 23 vorgesehen, welcher mit einem Kanal 24 zusammenwirkt, wel- cher im Pumpenkörper vorgesehen ist und unmittelbar in den Zylinder 1 mündet.
Diese beiden Kanäle 23 und 24 sind so angeordnet, dass sie in einem gewünschten Zeitpunkt, z. B. etwas vor dem Zeitpunkt, in welchem der Schieber 12 den Kanal 9 zu öffnen beginnt, die Drosselstelle 26 kurzschliessen, deren Ver- zögerungswirkung hiedurch aufgehoben wird. Der Schieber 12 öffnet daher plötzlich den Kanal 9, indem er unverzögert auf seinen Anschlag 20 zurückfällt, nachdem er den ersten Teil seines Abwärtshubes mit der gewünschten Verzögerung durchlaufen hat. Es ist zu bemerken, dass in diesem Fall die Drosselstelle 26 unveränderlich ausgebildet sein kann (wie aus Fig. 2 zu ersehen), oder dass sie ein für allemal vor der
Inbetriebsetzung des Motors eingestellt werden kann.
Die Öffnung, durch welche der Kanal 23 in die Seitenwand des Schiebers 12 mündet, hat vorzugs- weise eine solche axiale Länge, dass sich dieser Kanal nicht nur vor dem Kanal 9 öffnet, sondern dass er auch während der ganzen übrigen Abwärtsbewegung des Schiebers 12 offen gehalten wird.
Der Abstand al-bi (Fig. 2) ist grösser als der Hub a-b des Schiebers 12, damit in der obersten Stellung des Schiebers 12 der Kanal 23 nicht mehr mit dem Kanal 9 in Verbindung treten kann.
Die Arbeitsweise der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung ist folgende :
Der die Selbstregelung bewirkende Hauptflüssigkeitsanschlag bildet sich unter dem Hauptkolben 5.
Die anfängliche Bremsung der Abwärtsbewegung des Schiebers 12 bewirkt hier nur eine Begrenzung der
Höchstgeschwindigkeit durch eine einzige Höchstgrenze. Diese Höchstgrenze verhindert den Motor, eine
Höchstdrehzahl zu überschreiten, jenseits welcher er Schaden erleiden könnte.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung ist die für die Überführung der Flüssigkeit aus der Kam- mer 7a in die Kammer 7b verfügbare Zeit umso kürzer, je grösser die "Feinheit" der Regelung ist, wie dies aus den obigen Ausführungen hervorgeht. Bei der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung ist jedoch die für die Überführung der Flüssigkeit aus der Kammer 7a in die Kammer 7b verfügbare Zeit erheblich länger. Die Vorrichtung nach Fig. 2 ist daher insbesondere für Motore mit hoher Drehzahl oder mit einer
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grossen Zylinderzahl (sechs oder mehr) von Bedeutung, vorausgesetzt, dass nicht ein für alle Geschwindigkeiten wirksamer Regler erforderlich ist.
Die oben für selbstregelnde Pumpen, in welchen der Brennstoff durch den Hilfskolben 5 beim Rückhub desselben und den Einspritzdüsen gefördert wird (Fig. l, 2 und 3), beschriebene Arbeitsweise ist auch auf Pumpen der in den Fig. 4 und 5 dargestellten Art anwendbar, bei welcher der durch den Hilfskolben geförderte Brennstoff entweder in den Zylinder der Pumpe (Fig. 4) oder in den Vorratsbehälter (Fig. 5) zurückkehrt.
Bei den obigen Ausführungen war angenommen, dass-der Durchlass 44 in den Zylinder 1 mündet. Der Druck hinter der Drosselstelle 29 ist daher veränderlich, da er von dem durch den Kolben 2 während seines Rückhubes erzeugten Vakuum abhängt, welches mit der Antriebsgeschwindigkeit der Pumpe veränderlich ist, was die Gefahr einer Störung der Arbeitsweise der auf den Schieber wirkenden Stossdämpfung mit sich bringt.
Um diesem Nachteil abzuhelfen, kann man den Durchlass 44 durch einen Kanal 30 verlängern, welcher zu einer Kammer mit praktisch konstantem Druck führt, insbesondere dem oben erwähnten Vorratsbehälter, wie dies schematisch in den Fig. 7 und 8 dargestellt ist.
Das die Rückkehr des Schiebers 12 bremsende Arbeiten der mit der Drosselstelle 29 versehenen Dämpfereinrichtung wird hiedurch sicherer gemacht, da für eine gegebene Einstellung der Schraube 22 die Wirksamkeit der Bremsung nicht mehr von dem in dem Zylinder 1 herrschenden veränderlichen Vakuum abhängt.
Der Kanal 30 wird zweckmässig durch einen Schieber 31 gesteuert, welcher ihn während des Ansaugehubes des Kolbens 2 freigibt, aber während des Förderhubes verschliesst, um einen Störaustritt durch die Drosselstelle 29 zu verhindern, was die Gefahr einer Drucksenkung in dem Zylinder 1 und einer Störung der Einspritzung mit sich bringen würde. Hiefür arbeitet z. B. der Schieber 31 in einem Zylinder 32 und unterliegt auf einer seiner Seiten dem in dem Zylinder 1 herrschenden, durch einen Kanal 33 übertragenen Druck, wogegen auf die andere Seite des Schiebers 31 eine Feder 34 wirkt, welche ihn gegen einen Anschlag 35 drückt, wobei der den Schieber durchdringende Kanal 31a die Kontinuität des Kanals 30 aufrecht erhält, wenn der Schieber an dem Anschlag anliegt.
Der Hilfskolben 5 führt mit dem Kolben 2 eine Hin- und Herbewegung aus, wobei die Amplitude der Bewegung wenigstens in gewissen Betriebsbereichen in Abhängigkeit von der Antriebsgeschwindigkeit abnimmt. Der Hingang des Hilfskolbens 5 wird ausgenutzt, um den in die obere Kammer 7b des Zylinders eingeführten Brennstoff durch die Druckleitung 15 auszutreiben.
In den obigen Ausführungen waren zwei besondere Lösungen (Fig. 1 - 3 und Fig. 4 und 5) zur Speisung der Kammer 7b ins Auge gefasst worden, welche in den Fig. 7 bzw. 8 dargestellt sind.
Gemäss der ersten Lösung wird der Brennstoff von dem Hauptkolben 5 bei seinem Rückgang gefördert, wofür der Kanal 9 in die Kammer 7b mündet (Fig. 7). Bei der zweiten Lösung wird der Brennstoff durch den Kolben 2 gefördert, wofUr der Zylinder 1 mit der Kammer 7b durch einen mit einer Drosselstelle 28 versehenen Kanal 27 verbunden ist (Fig. 8), wogegen der Kanal 9 dann entweder zu dem Vorratsbehälter führt, wie in Fig. 8 angenommen, oder zu dem Zylinder 1.
Wie aus den obigen Ausführungen hervorgeht, muss die Steuerung des Schiebers 12 sein Anpressen gegen den Anschlag 21 zu Beginn der Aufwärtsbewegung des Kolbens 2 bewirken und diese Anpressung bis zum Beginn des Abwärtshubes des gleichen Kolbens aufrechterhalten. Diese Vorgänge sind nachstehend "Herstellung der Betriebsbereitschaft des Schiebers 12"genannt.
Gemäss den oben beschriebenen Ausführungsformen erfolgt die Herstellung der Betriebsbereitschaft durch einen Teil der durch den Hauptkolben 2 der Pumpe unter Druck gesetzten Flüssigkeit, wodurch der Schieber den sehr hohen Drücken der Pumpe ausgesetzt wird.
Um den Schieber von derartigen. DrUcken zu entlasten, kann es zweckmässig sein, zur Herstellung der Betriebsbereitschaft auf den Schieber ein Druckmittel einwirken zu lassen, das nicht durch den Kolben 2 der Pumpe, sondern während des Aufwärtshubes dieses Kolbens 2 der Pumpe durch einen Hilfsteil unter Druck gesetzt wird, der z. B. durch den Kolben einer Hilfspumpe gebildet wird, welcher so angetrieben wird, dass er mit dem Kolben der Pumpe 2 in Phase ist, d. h. dass seine Totpunkte mit denen des Pumpenkolbens zusammenfallen ; es kann auch die Wirkung des Druckmittels auf den Schieber durch den Hauptkolben gesteuert werden.
Das für die Herstellung der Betriebsbereitschaft benutzte Druckmittel kann mit dem durch den Kolben 2 der Pumpe unter Druck gesetzten gleichartig sein, d. h. es kann durch den gleichen Brennstoff gebildet werden, oder es kann verschiedenartig sein, d. h. es kann eine von dem durch den Kolben der Pumpe unter Druck gesetzten Brennstoff verschiedene Flüssigkeit oder auch ein Gas sein. Dieses Druckmittel kann entweder durch Druck oder durch Unterdruck wirken.
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Die in Fig. 9 dargestellte Vorrichtung entspricht der ersten oben erwähnten Möglichkeit, d. h. gemäss dieser Figur wird die Wirkung des zur Herstellung der Betriebsbereitschaft des Schiebers 12 dienenden Druckmittels durch einen Hilfskolben 45 hervorgerufen, welcher in einem Zylinder 46 arbeitet, in wel- chen das betreffende Druckmittel durch einen Kanal 47 eintritt, welcher in den Zylinder 46 durch eine Öffnung 48 mündet, welche unmittelbar über der Oberseite des Kolbens 45 liegt, wenn sich dieser in seiner untersten Stellung befindet. Wenn das den Zylinder 46 speisende Druckmittel durch den gleichen Brennstoff gebildet wird, wie der den Zylinder 1 speisende, kann die gleiche Zuftihrungspumpe gleichzeitig die Leitung 4 und den Kanal 47 speisen.
Der Zylinder 46 steht in der gleichen Weise wie der Zylinder 1 in Fig. 1 mit dem unteren Ende des Zylinders 19 in Verbindung. Ausserdem ist an dem Zylinder 46 eine Auslassleitung 50 vorgesehen, in welche ein Rückschlagventil 51 eingeschaltet ist, welches sich in Richtung vom Zylinder 46 nach aussen öffnet, wenn der Druck innerhalb des Zylinders 46 die eingestellte Kraft der Feder 52 übersteigt, welche das Ventil 51 auf seinem Sitz zu halten sucht.
Da die zum Zurückdrücken des Ventils 42 und zur Herstellung der Betriebsbereitschaft des Schiebers 12 erforderliche Kraft verhältnismässig klein sein kann, z. B. zwischen 1/2 kg und 12 kg, wird die Feder 52 auf eine etwas grössere Kraft eingestellt, z. B. zwischen 2 und 20 kg.
Der Hilfskolben 45 wird auf beliebige Weise derart gesteuert, dass eine Übereinstimmung zwischen den unteren und oberen Totpunkten der beiden Kolben 2 und 45 entsteht. Bei Benutzung eines Nockens zur Steuerung des Kolbens 45 kann dieser Nocken der gleiche wie der den Kolben 2 steuernde sein, ohne dass dies jedoch unbedingt erforderlich ist.
Sobald der Kolben 45 bei seiner Aufwärtsbewegung die Öffnung 48 verschliesst, wird der Schieber 12 nach oben gegen den Anschlag 21 gedrückt und schliesst den Kanal 9. Hierauf öffnet sich das Rückschlagventil 51 und lässt den Überschuss des von dem Kolben 45 geförderten Druckmittels austreten, wobei jedoch in dem Zylinder 46 und unter dem Schieber 12 ein Druck aufrechterhalten wird, welcher hinreicht, um den Schieber während des ganzen Aufwärtshubes des Kolbens 45 gegen den Anschlag 21 gedrückt zu halten. In dem Augenblick, in welchem der Kolben 45 seinen Rückgang beginnt, wobei dieser Augenblick mit dem Beginn des Rückgangs des Kolbens 2 zusammenfällt, wird der Schieber 12 durch die Feder 14 in Richtung auf den Anschlag 20 zurückgedrückt und öffnet so allmählich den Kanal 9.
Gemäss einer nicht dargestellten andern Ausführungsform der in Fig. 9 dargestellten Vorrichtung kann zur Bildung der Kolben 2 und 45 ein einziger Stufenkolben benutzt werden.
Bei der in Fig. 10 dargestellten Pumpe kommt das die Betriebsbereitschaft des Schiebers 12 bewirkende Druckmittel von einer Einrichtung, welche ein unter Druck stehendes nicht pulsierendes Mittel liefert und von dem Kolben 2 der Pumpe gesteuert wird. Die dieses Druckmittel liefernde Einrichtung kann die auch den Zylinder 1 der Pumpe speisende Zuführungspumpe selbst oder eine beliebige andere Pumpe, z. B. eine Zahnradpumpe oder eine andere Pumpe geeigneter Bauart, sein. Die das Druckmittel liefernde Einrichtung kann auch durch eine Membranpumpe oder eine Kolbenpumpe gebildet werden, welche einen Druckspeicher speist, welcher eine nicht pulsierende Druckmittellieferung herstellt. Für die Lieferung des betreffenden Druckmittels kann auch eine durch die Schwerkraft erfolgende Speisung verwendet werden.
Bei Benutzung der Zuführungspumpe als Einrichtung zur Lieferung des Druckmittels zur Herstellung der Betriebsbereitschaft des Schiebers 12 muss die Förderleistung derselben ausreichen, um gleichzeitig den Schieber betriebsbereit zu machen und die Kammer des Zylinders 1 zu füllen, wenn die Herstellung der Betriebsbereitschaft und die Füllung gleichzeitig erfolgen. Diese Bedingung hinsichtlich der Förderleistung braucht jedoch nicht erfüllt zu werden, wenn wie bei der in Fig. 10 dargestellten Pumpe die Öffnung 3 der Speiseleitung 4 vor der Schliessung des das Druckmittel zur Herstellung der Betriebsbereitschaft zuführenden Kanals geschlossen wird.
Die Kanäle zur Zufuhr und Abfuhr des Druckmittels zur Herstellung der Betriebsbereitschaft und ihre Steuerung können natürlich auf verschiedene Weise ausgebildet werden. Eine vorteilhafte Ausführungform ist in Fig. 10 dargestellt. Bei dieser wird das z. B. durch von der Zuführungspumpe geförderten Brennstoffmenge gebildete Druckmittel zur Herstellung der Betriebsbereitschaft durch einen Kanal 53 einer Öffnung 54 zugeführt, durch welche der Kanal 53 in den unteren Teil des Pumpenzylinders 1 mündet, in welchem der Kolben 2 arbeitet. Ein zweiter das Druckmittel zur Herstellung der Betriebsbereitschaft unter den Schieber 12 führender Kanal 55 mündet ebenfalls in diesen unteren Teil des Zylinders 1 durch eine Öffnung 56, welche etwas höher als die Öffnung 54 liegt.
Ferner ist eine Nut 57 in der Seitenwand des Kolbens 2 vorgesehen, welche so liegt, dass sie die Kanäle 53 und 55 miteinander in Verbindung setzt, wenn sich der Pumpenkolben 2 in seiher in Fig. 10 dargestellten untersten Stellung befindet.
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Die Höhe der Nut 57 wird zweckmässig so gewählt, dass diese Verbindung bei der Aufwärtsbewegung (Förderhub) des Kolbens 2 kurz vor der Schliessung des Schlitzes S durch den gleichen Kolben unterbrochen wird. Infolge der Herstellung dieser Verbindung zwischen den Kanälen 53 und 55 bringt das Druckmittel zur Herstellung der Betriebsbereitschaft den Schieber 12 in die Stellung, in welcher er gegen den Anschlag 21 gedrückt ist, d. h. in welcher er den Kanal 9 verschliesst.
Zur Bremsung des Rückgangs des Schiebers 12 wird eine der in Fig. 7 dargestellten Vorrichtung entsprechend Vorrichtung vorgesehen. Ferner ist an den zwischen der Öffnung 56 und dem Ventil 42 liegenden Abschnitt des Kanals 55 ein Auslasskanal 64 angeschlossen, welcher in den Zylinder 1 mündet und mit einem Auslasskanal 65 über eine Nut 66 in Verbindung gesetzt wird, welche in der Seitenwand des Kolbens 2 an einer solchen Stelle angebracht ist, dass diese Verbindung in dem Augenblick hergestellt wird, in welchem der Kolben 2 seinen oberen Totpunkt in dem Zylinder 1 erreicht.
Wie bereits ausgeführt, wird der Schieber 12. in seine Stellung der Betriebsbereitschaft gebracht, wenn die Nut 57 des Kolbens 2 in der untersten Stellung desselben die Kanäle 53 und 55 miteinander in Verbindung setzt. Vor der Herstellung der Betriebsbereitschaft des. Schiebers 12 ist der Schieber 31 in die Stellung gekommen, in welcher er den Auslasskanal 44 schliesst, wobei die Feder 34 auf einen etwas kleineren Druck eingestellt ist als die Feder 14, so dass das Druckmittel zur Herstellung der Betriebsbereitschaft nicht durch den Kanal 44 austreten konnte. Der Schieber 12 bleibt daher in seiner Stellung der Betriebsbereitschaft, solange der Schieber 31 den Kanal 44 schliesst.
In dem Augenblick, in welchem der Pumpenkolben 2 seinen oberen Totpunkt erreicht, entleert er den vor dem Ventil 42 liegenden Teil
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zurück, in welcher er den Auslasskanal 44 öffnet. Das zwischen dem Ventil 42 und dem Schieber 12 eingeschlossene Druckmittel zur Herstellung der Betriebsbereitschaft kann jetzt durch den Kanal 44 ausströmen. Dieses Ausströmen und somit der Rückgang des Kolbens 12 werden jedoch durch das Vorhandensein der Drosselstelle 29 im Kanal 44 gebremst.
Bei einer in der Zeichnung nicht dargestellten andern Ausführungsform wird das Druckmittel zur Herstellung der Betriebsbereitschaft des Schiebers 12 nicht durch den Kolben 2 der Pumpe gesteuert, son- dern durch ein von diesem getrenntes Steuerorgan, welches so angetrieben wird, dass seine Steuerwirkung auf dieses Druckmittel der entspricht, welche von dem Kolben in der oben beschriebenen Weise ausge- übt wird.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen erfolgt die Herstellung der Betriebsbereitschaft des Schiebers durch den Druck der von dem Pumpenkolben geförderten Flüssigkeit. Die für die Betriebsbereitschaft des Schiebers benutzte Flüssigkeit vermindert somit den volumetrischen Wirkungsgrad der Pumpe, was in gewissen Fällen (z. B. bei kleinen sehr schnell laufenden Pumpen) einen Nachteil darstellen kann.
Um diesem Nachteil abzuhelfen, kann es zweckmässig sein, die Herstellung der Betriebsbereitschaft des Schiebers 12 durch mechanische Einrichtungen zu steuern, welche im Synchronismus mit dem Kolben 2 der Pumpe angetrieben werden. Dieser wird z. B. durch einen auf einer sich drehenden Welle 71 sitzenden Nocken 70 betätigt, gegen welchen er durch eine Feder 72 gedrückt wird.
Bei der in Fig. 11 dargestellten Ausführungsform werden die mechanischen Einrichtungen durch einen Nocken 74 gebildet, welcher mit einer zu der Geschwindigkeit der Welle 71 proportionalen Geschwindigkeit angetrieben wird und auf die Basis des Schiebers 12 einwirkt, z. B. über eine mechanische Übertragung, welche z. B. durch einen unter der Einwirkung einer Rückholfeder 76 stehenden Stössel 75 gebildet wird. Der Nocken 74 kann entweder an der Welle 71 der Pumpe angebracht sein, wie dargestellt, oder an einer von dieser verschiedenen Welle, welche dann in der Nähe des Schiebers 12 angeordnet werden kann, so dass der Nocken 74 unmittelbar den Schieber 12 betätigen kann, d. h. ohne Zwischenschaltung einer mechanischen Übertragung.
Die Schulter 20 kann fortfallen, wenn der Nocken 74 die Aufgabe eines Anschlags für den Schieber 12 übernimmt, wobei dann der Stössel 75 mit dem Schieber starr verbunden sein kann.
Der Nocken 74 erhält ein solches Profil, dass der Schieber 12 den Kanal 9 vorzugsweise während der Öffnungsperiode des Schlitzes 3 durch den Kolben 2 verschliesst und ihn freigibt, nachdem er ihn während des ganzen Förderhubes des Kolbens verschlossen gehalten hat, wenn dieser etwa seinen oberen Totpunkt erreicht.
Hiefür werden zweckmässig zwei getrennte Nocken 70 und 74 benutzt, wobei das Profil des Nokkens 74 so ausgebildet ist, dass die Verstellung des Schiebers 12, welcher die Verschliessung des Kanals 9 bewirkt, schnell vor dem Ende der Ruheperiode des Kolbens 2 an seinem unteren Totpunkt erfolgt. Die Profile und die Winkelstellungen der Nocken 70 und 74 sind dann offenbar nicht identisch.
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Zur Bremsung des Rückgangs des Schiebers 12 erhält dieser einen Kopf 77, welcher in einem Zy- linder 78 liegt, an welchen der die Drosselstelle 29 enthaltende Auslasskanal 30 sowie ein mit einer ge- eigneten Einrichtung zur Lieferung der Verzögerungsflüssigkeit verbundener Speisekanal 79 angeschlossen sind. Diese Einrichtung kann durch einen hochliegenden Behälter (aus welchem die Flüssigkeit durch ihr
Eigengewicht ausfliessen kann) oder durch eine Pumpe gebildet werden. Als Flüssigkeit wird zweckmässig der zu fördernde Brennstoff und als diese Flüssigkeit liefernde Einrichtung die Zuführungspumpe der An- lage benutzt, wobei dann der Kanal 30 zu dem Brennstoffbehälter (oder auch zu dem Zylinder 1) führt.
Zur Herstellung einer Strömung in nur einer Richtung in dem Kanal 79 ist in diesem ein Rückschlagven- til 80 vorgesehen, und/oder dieser Kanal mündet in den Zylinder 78 an einer solchen Stelle, dass er von dem Kopf 77 erst freigelegt wird, wenn sich der Schieber an seinem oberen Totpunkt befindet.
Die Pumpe gemäss Fig. 11 arbeitet folgendermassen :
Während des Förderhubes des Kolbens 2 ist der Kanal 9 geschlossen, und die von dem Kolben 2 ge- förderte Flüssigkeit verschiebt den Hilfskolben 5, welcher die in der Kammer 7b enthaltene Flüssigkeit durch die Leitung 15 fördert. Während des Rückganges des Kolbens 2 wird der Kanal 9 zunächst ver- schlossen, worauf er allmählich durch die Nut 12b des Schiebers 12 geöffnet wird, und der Brennstoff wird durch den Kanal 9 aus der Kammer 7a in die Kammer 7b übergeführt.
Wenn der durch die Drosselstelle 29 gebremste Schieber 12 an seinem Anschlag 20 ankommt, ist der
Kanal 9 vollständig offen.
Die Bremsung des Rückgangs des Schiebers 12, welche die allmähliche Öffnung des Kanals 9 be- stimmt, wird folgendermassen erhalten. Wenn der Schieber in seiner obersten Stellung ankommt, legt sein Kopf 77 den Kanal 79 frei, so dass Verzögerungsflüssigkeit in den Zylinder 78 unter dem Kopf 77 eingelassen wird. Der durch die Feder 14 bestimmte Rückgang des Schiebers wird durch die Verzöge- rungsflüssigkeit gebremst, welche der Kopf 77 durch die Drosselstelle 29 des Kanals 30 hindurchdrücken muss.
Der Rest des Arbeitsspiels geht in der bereits beschriebenen Weise vor sich.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Brennstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen mit selbsttätig erfolgender Regelung der För- derleistung, welche ausser einem Hauptkolben, der mit der die Regelgrösse bildenden Geschwindigkeit angetrieben wird, einen Hilfskolben aufweist, der das eigentliche Regelglied bildet, und der bei seinem zugleich mit dem Hingang (Druckhub) des Hauptkolbens erfolgenden Hingang hydraulisch angetrieben wird, während sein Rückhub durch eine beispielsweise von einer Feder erzeugte Rückstellkraft herbeige- führt wird, wobei der Hilfskolben bei seinem Rückhub die Flüssigkeit durch einen mit einer Drosselstelle versehenen und durch ein periodisch arbeitendes Absperrglied verschliessbaren Bremskanal hindurch för- dert und dadurch gebremst wird,
gekennzeichnet durch eine vorzugsweise ebenfalls hydraulisch arbeitende
Bremsvorrichtung, welche auf das Absperrglied (12) wenigstens während eines Teils seines die Öffnung des Bremskanals herbeiftihrenden Rückhubes wirkt, wobei vorzugsweise als Bremsvorrichtung in einem Kanal (13 bzw. 30), durch den das Absperrglied (12) bei seiner Rückhubbewegung Flüssigkeit hindurchfördert, eine zweckmässigerweise einstellbare Drosselvorrichtung (29) zur Verlangsamung der Rückhubbewegung des Absperrgliedes angeordnet ist.
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Fuel injection pump for internal combustion engines
The invention relates to a fuel injection pump intended for internal combustion engines with automatic control of the delivery rate which, in addition to a main piston, which is driven at the speed that forms the controlled variable, has an auxiliary piston which forms the actual control element and which at the same time as the input (pressure stroke ) of the main piston is hydraulically driven, while its return stroke is brought about by a restoring force generated, for example, by a spring, with the auxiliary piston conveying the fluid through a brake channel provided with a throttle and closable by a periodically operating shut-off element and thereby braked it becomes.
Such pumps are described in the unpublished Austrian patent specification no. 207621.
In the pumps according to this older proposal, the return stroke speed of the auxiliary piston depends practically only on the restoring force acting on it and on the throttling set to a certain value. As long as the setting of this throttling is not changed, the return stroke time T of the auxiliary piston therefore has a fixed value that is independent of the drive speed of the main piston of the pump. The effect of the setting according to the older proposal ceases when the time e of the pressure stroke of the main piston of the pump (where e is a function of the drive speed of the pump) is less than the practically constant but adjustable return stroke time T.
At this moment, a liquid stop forms under the auxiliary piston, which shortens the return stroke of the auxiliary piston and becomes more effective the shorter the time e compared to the time T.
In order to further improve the self-regulation, an injection pump of the type explained at the beginning is now equipped according to the invention with a preferably also hydraulically operating braking device, which acts on the shut-off member at least during part of the return stroke of the shut-off member causing the opening of the brake channel, preferably as a braking device in a channel, through which the shut-off element conveys liquid during its return stroke movement, an expediently adjustable throttle device is arranged to slow down the return stroke movement of the shut-off element.
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The entrance of the main piston can expediently be extended by an additional distance beyond the position that just causes the closure of the brake channel, which is considered under consideration. Adjustment of the restoring force of the spring acting on the slide and the braking force of the throttle device results in a permanent closure of the brake channel from a certain pump speed.
A connecting channel can be provided between the master cylinder and the cylinder of the gate valve, which is forked into two parallel branches, one branch channel containing a check valve and the other channel containing the adjustable throttle point.
According to a further feature of the invention, an overflow channel can be arranged in the gate valve.
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Main cylinder leading overflow channel connects, whereby the last section of the return stroke of the gate valve takes place suddenly.
The invention is to be explained below with reference to the drawings of several exemplary embodiments. FIGS. 1-5 and 7-11 show schematically in an axial section
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just as many different embodiments of injection pumps according to the invention. FIG. 6 illustrates various associated shapes of the channel of the slide and the line controlled by it.
The fuel injection pump illustrated in the drawings has a cylinder 1 in which a master piston 2 operates, which is driven in any way, e.g. B. by a cam, which is shown only in FIG. 11, where it is designated by 70. This piston controls a slot 3 through which the feed line 4 opens into the cylinder 1 of the pump. This line 4 is fed by a feed pump, not shown, which takes the fuel from a storage container.
To produce an automatic control of the flow rate as a function of the speed or, more precisely, on a certain speed, in such a way that a maximum speed is set for the motor provided with the pump in question, which it cannot exceed, is controlled by at least part of the Piston 2 during its delivery stroke (upward stroke) of fuel delivered and after the slot 3 has closed, a movable part 5 is controlled, which has the shape of a piston which can slide in a cylinder 7 against the action of a return spring 6;
the return stroke of the auxiliary piston 5 taking place during the suction stroke (downward stroke) of the pump piston 2 is braked by means of a controllable throttle point 8, which is switched on in the channel 9, which the fuel, which had previously caused the auxiliary piston to be adjusted in the sense of the slope, during the Must flow through the return stroke of the auxiliary piston 5 when leaving the cylinder 7. As a result of the adjustable shock absorption produced in this way, the return stroke speed of the auxiliary piston 5 depends practically only on the return force exerted by the spring 6 and the size of the throttling 8. The slot through which the channel 9 opens into the lower chamber 7a of the cylinder 7 can be permanently open (Figs. 1 and 3 - 5) or can be located in such a way that the auxiliary piston 5 closes it in its lowest position (Fig. 2). .
The interior of the cylinder 1 is connected to the lower chamber 7a of the cylinder 7 by a channel 10 which contains a check valve 11 loaded by a spring 11a. This channel allows the fuel conveyed by the piston 2 during its upward stroke to be transferred into the chamber 7a. This latter is through the passage 9 containing the throttle point 8 either (Fig. 1, 2 and 3) with the chamber 7b of the cylinder 7 located above the auxiliary piston 5, or (Fig. 4) with the chamber 7b of the cylinder 7 located in the cylinder 1 above the piston 2 located chamber, or (Fig. 5) connected to a line 9a for the return flow of the fuel to the storage container, not shown.
In the first case (FIGS. 1, 2 and 3), a shut-off member 12 is also provided which closes the channel 9 during the upward stroke of the piston 2 and only opens it during the downward stroke of the same.
To control the shut-off member 12 in the manner indicated above, this can take the form of an in one. Cylinder 19 received sliding slide, on the underside of which the pressure prevailing in the cylinder 1 acts via a channel 13 and on the upper side of which a return spring 14 acts. In addition, the slide contains a channel 12a (FIGS. 1 and 2) which is arranged so that it lies in the extension of the channel 9 when the spring 14 moves the slide into its lowest position shown in FIGS. 1 and 2 and against a Has pressed stop 20. The channel 12a can of course be replaced by a groove 12b (FIG. 3) provided on the circumference of the slide 12, the cross section of which can be so small that the above-mentioned throttle point is created.
If an overpressure occurs within the cylinder 1 as a result of the upward stroke of the piston 2, it moves the slide 12 upwards and thus closes the channel 9.
In the other two cases (FIGS. 4 and 5), a channel 27 provided with a throttle point 28 is provided for connecting the pressure chamber of the cylinder 1 to the chamber 7b.
In all of these embodiments (FIGS. 1 - 5), the feed line 15,
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16 is connected, which are fed by the pump in question, and an outlet channel 17 is connected, which is opened by the auxiliary piston 5 when it has executed a certain upward stroke within the cylinder 7 ..
Finally, the cylinder 7 contains, in the vicinity of its lower end, a shoulder 18, against which the auxiliary piston 5 is pressed by the spring 6 when it is in its rest position.
As is known, the devices described above work in such a way that the useful return stroke of the auxiliary piston below the mouth of the outlet channel 17 in the cylinder 7 decreases in accordance with the increase in the drive speed of the pump, whereby the self-regulating effect is achieved in the Purrpe according to the older proposal.
As long as the fall time T of the auxiliary piston 5 is less than the time e of the downward stroke of the
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Pump piston 2 or at most equal to this (where e is a function of the speed of the engine to which the relevant injection pump is attached), the auxiliary piston 5 can perform its entire return stroke, which therefore does not suffer any change.
If, however, the speed of the engine increases so far that e is less than T, the auxiliary piston 5 is hit again by the fuel jet conveyed by the upward piston 2 before the end of the entire return stroke, so that this prematurely the upward movement of the auxiliary piston 5 and thus causes a shortening of its stroke, which is greater, the greater the difference T - e. In other words, as soon as e becomes less than T, the fuel delivered by piston 2 forms a kind of liquid stop for auxiliary piston 5, which is stopped earlier on its return stroke, the greater the speed of the piston of the pump and thus the speed of the motor itself is.
This shortening of the stroke of the auxiliary piston 5 is used to produce a reduction in the amount of fuel delivered by the injection pump to the associated injection nozzles, which reduction can go quite far in order to prevent the engine from exceeding a predetermined limit speed.
According to the invention, the effectiveness of the control effect achieved in this way is now considerably improved in that a narrowed, cyclically variable passage is provided in the channel 9, through which the liquid is pressed as a result of the movement of the auxiliary piston 5 during its return stroke, the cross section of which is temporally for at least one essential part of the duration of this return stroke increases.
This narrowed passage can be combined with the above-mentioned throttle point 8 or arranged in series with it, but it must not coincide with this, since it can be regulated as desired, but remains constant during a work cycle, while the cross-section of the narrowed passage during of each work cycle by closing while the auxiliary piston descends and opening further and further during its return stroke.
This narrowed, cyclically variable passage is expediently formed by means of a slide 12 sliding transversely to part of the channel 9. The pressure prevailing in the cylinder 1 acts on the underside of this slide during the working stroke of the piston 2, and a return spring 14 acts on the slide in the opposite direction. The slide contains a channel 12a, which with the two opposing mouths of the channel 9 in the cylinder 19 cooperates in which the slide 12 slides.
The passage of the liquid from the cylinder 1 to below the slide 12 is made possible by a check valve 42 which is loaded by a spring 41 and which is provided in a channel 43 connecting the cylinder 1 to the base of the cylinder 19, while a bypass channel 44, which is provided with a narrowed opening 29, which can be regulated by a center screw 22, connects the cylinder 1 to a point of the channel 43 lying between the valve 42 and the cylinder 19.
The openings of the slide 12 (mouths of the channel 12a) or of the cylinder 19 (mouths of the channel 9) are given corresponding shapes, so that during the downward movement of the slide (which is braked by the narrowed adjustable opening 29) the law of change of the The cross-section of the narrowed, cyclically variable passage has such a shape that the regularity desired for the downward movement of the auxiliary piston 5 is obtained.
For this purpose, the shapes and dimensions of these openings or among those shown in FIG. 6 can be selected, in which a, b, c and d show four possible arrangements.
A stop 21 can be provided which is arranged so that the opening. of the channel 9 begins as soon as the slide 12 leaves this stop.
In certain cases, however, as shown in the drawings, the position of the stop 21 determining the highest position of the slide 12 is expediently chosen so that the slide 12 from its highest position to the beginning of the opening of the channel 9 through the channel 12a must traverse certain distance indicated by the points m and n (Fig. 1), which is preferably a multiple of the height of the channel 9 or, if this is circular, the diameter of the same and of the channel 12a, the cross section of which corresponds to that of the channel 9 .
Furthermore, the force of the spring 14 and the cross section of the throttle point 29 are selected so that as soon as the main piston 2 of the pump is driven at a speed above the highest permissible speed (maximum speed), the slide 12 no longer moves so far from its highest position can go down that it opens the channel 9 only partially.
The pump operates as described below.
Let us first consider the mode of operation of the device for a drive speed of the pump which is considerably below the maximum speed and at which the time e of the return
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will. For this purpose, the cross section of the throttle point 29, for. B. by means of a center screw 22 (see Fig. 1,
4 and 5), or the force of the spring 14 can be changed, e.g. B. by means of a
Threaded plug 14a (Fig. 3), in which case the throttle point 26 can have an invariable cross section.
The fineness of the regulation depends on the ratio between the stroke m-n of the slide 12 and the stroke of the same required for the complete opening of the channel 9, the latter corresponding to the height of the channel at the position of the slide. This fineness is the better, the larger this ratio is. It is expedient to choose greater than 3. To change the fineness, the length of the
Distance m-n can be regulated by changing the axial position of the stop 21 with the aid of devices not shown in the drawing.
The gradual opening of the channel 9 can be given any desired regularity by giving the cross-sections of the corresponding openings of the channel 9 and the channel 12a any suitable round, triangular, oval, etc. shape (see FIG. 6). It should be noted that it is generally important that the gradual opening of the channel 9 by the slide 12 after a
Law (dependence on the stroke of the slide), the derivative of which is still positive.
If at least one of the cooperating openings is partially circular
Cross-section, it means that the. largest opening of the channel is reached and that the slide 12 ends its downward movement when the free cross section obtained has the shape of a semicircle (case of the two semicircular openings in FIG. 6a).
In the device shown in FIG. 1, a throttle point 8 is provided in the channel 9 behind the corresponding openings controlled by the slide 12, which throttle point 8 is controlled by the through the
Slider 12 caused throttling different and is preferably adjustable by means of a center screw 25. Normally, the free cross-section at the point of the throttle point 8 must be at least equal to the largest free cross-section of the channel 9 at the point of the interacting openings, so that the law of the gradual opening achieved by the interaction of these openings is not changed.
In certain cases it may be desirable to gradually open the channel 9 at the end of the
Replacing the downward movement of the slide 12 with a sudden opening and braking the
Downward movement of the auxiliary piston 5 not to carry out the necessary throttling through the interacting openings, but through the throttling point 8, which is then required and whose free cross-section is preferably adjustable by means of a center screw 25a. Such a one
Embodiment is shown in FIG. In this case, in order to achieve a sudden opening of the channel 9 in the slide 12, a channel 23 is provided which interacts with a channel 24 which is provided in the pump body and opens directly into the cylinder 1.
These two channels 23 and 24 are arranged so that they can be opened at a desired point in time, e.g. B. a little before the point in time at which the slide 12 begins to open the channel 9, short-circuit the throttle point 26, the delay effect of which is canceled. The slide 12 therefore suddenly opens the channel 9 by immediately falling back onto its stop 20 after it has passed through the first part of its downward stroke with the desired delay. It should be noted that in this case the throttle point 26 can be designed to be invariable (as can be seen from FIG. 2), or that it is once and for all before the
Commissioning of the motor can be set.
The opening through which the channel 23 opens into the side wall of the slide 12 preferably has an axial length such that this channel not only opens in front of the channel 9, but that it is also open during the entire remaining downward movement of the slide 12 is held.
The distance al-bi (FIG. 2) is greater than the stroke a-b of the slide 12, so that the channel 23 can no longer come into contact with the channel 9 in the uppermost position of the slide 12.
The operation of the device shown in Fig. 2 is as follows:
The main fluid stop causing the self-regulation is formed under the main piston 5.
The initial braking of the downward movement of the slide 12 here only limits the
Maximum speed through a single maximum limit. This maximum limit prevents the engine from making one
To exceed the maximum speed beyond which he could suffer damage.
In the device shown in FIG. 1, the time available for transferring the liquid from chamber 7a to chamber 7b is shorter, the greater the "fineness" of the control, as can be seen from the above explanations. In the device shown in Fig. 2, however, the time available for the transfer of the liquid from the chamber 7a to the chamber 7b is considerably longer. The device according to FIG. 2 is therefore particularly suitable for motors with high speed or with a
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large number of cylinders (six or more) is important, provided that a controller effective for all speeds is not required.
The mode of operation described above for self-regulating pumps, in which the fuel is conveyed through the auxiliary piston 5 during the return stroke of the same and the injection nozzles (FIGS. 1, 2 and 3), can also be used for pumps of the type shown in FIGS. 4 and 5, in which the fuel delivered by the auxiliary piston returns either to the cylinder of the pump (Fig. 4) or to the storage container (Fig. 5).
In the above explanations it was assumed that the passage 44 opens into the cylinder 1. The pressure behind the throttle point 29 is therefore variable, since it depends on the vacuum generated by the piston 2 during its return stroke, which is variable with the drive speed of the pump, which brings the risk of disturbing the operation of the shock absorption acting on the slide .
In order to remedy this disadvantage, the passage 44 can be extended by a channel 30 which leads to a chamber with practically constant pressure, in particular the above-mentioned storage container, as is shown schematically in FIGS. 7 and 8.
The work of the damper device provided with the throttle point 29, which brakes the return of the slide 12, is made safer because, for a given setting of the screw 22, the effectiveness of the braking no longer depends on the variable vacuum prevailing in the cylinder 1.
The channel 30 is expediently controlled by a slide 31 which releases it during the suction stroke of the piston 2, but closes it during the delivery stroke in order to prevent an outflow of interference through the throttle point 29, which increases the risk of a pressure drop in the cylinder 1 and a disruption of the Injection would involve. For this z. B. the slide 31 in a cylinder 32 and is subject on one of its sides to the pressure prevailing in the cylinder 1, transmitted through a channel 33, whereas a spring 34 acts on the other side of the slide 31, which presses it against a stop 35, the passage 31a penetrating the slider maintaining the continuity of the passage 30 when the slider abuts the stop.
The auxiliary piston 5 performs a reciprocating motion with the piston 2, the amplitude of the motion decreasing at least in certain operating ranges as a function of the drive speed. The inlet of the auxiliary piston 5 is used to expel the fuel introduced into the upper chamber 7b of the cylinder through the pressure line 15.
In the above explanations, two special solutions (FIGS. 1-3 and FIGS. 4 and 5) for feeding the chamber 7b were envisaged, which are shown in FIGS. 7 and 8, respectively.
According to the first solution, the fuel is conveyed by the main piston 5 as it falls, for which purpose the channel 9 opens into the chamber 7b (FIG. 7). In the second solution, the fuel is conveyed through the piston 2, for which the cylinder 1 is connected to the chamber 7b by a channel 27 provided with a throttle point 28 (FIG. 8), whereas the channel 9 then either leads to the storage container, as assumed in FIG. 8, or to cylinder 1.
As can be seen from the above, the control of the slide 12 must bring about its pressing against the stop 21 at the beginning of the upward movement of the piston 2 and maintain this pressing until the beginning of the downward stroke of the same piston. These processes are referred to below as "making the slide 12 ready for operation".
According to the embodiments described above, the operational readiness is established by a part of the liquid pressurized by the main piston 2 of the pump, whereby the slide is exposed to the very high pressures of the pump.
To the slide of such. To relieve pressure, it may be useful to have a pressure medium act on the slide in order to make it operational, which is not pressurized by the piston 2 of the pump, but rather during the upward stroke of this piston 2 of the pump by an auxiliary part, which z . B. formed by the piston of an auxiliary pump, which is driven so that it is in phase with the piston of the pump 2, d. H. that its dead centers coincide with those of the pump piston; the effect of the pressure medium on the slide can also be controlled by the main piston.
The pressure medium used to make it operational can be similar to that pressurized by the piston 2 of the pump, i.e. H. it can be constituted by the same fuel, or it can be different, i. H. it can be a liquid other than the fuel pressurized by the piston of the pump, or it can be a gas. This pressure medium can act either by pressure or by negative pressure.
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The device shown in Fig. 9 corresponds to the first possibility mentioned above, i.e. H. According to this figure, the effect of the pressure medium used to make the slide 12 operational is brought about by an auxiliary piston 45 which works in a cylinder 46, in which the pressure medium in question enters through a channel 47 which enters the cylinder 46 through an opening 48 opens, which lies directly above the top of the piston 45 when it is in its lowest position. If the pressure medium feeding the cylinder 46 is formed by the same fuel as that feeding the cylinder 1, the same feed pump can feed the line 4 and the channel 47 at the same time.
The cylinder 46 is connected to the lower end of the cylinder 19 in the same way as the cylinder 1 in FIG. In addition, an outlet line 50 is provided on the cylinder 46, in which a check valve 51 is switched on, which opens in the outward direction from the cylinder 46 when the pressure within the cylinder 46 exceeds the set force of the spring 52, which opens the valve 51 seeks to hold his seat.
Since the force required to push back the valve 42 and to make the slide 12 ready for operation can be relatively small, e.g. B. between 1/2 kg and 12 kg, the spring 52 is set to a slightly greater force, e.g. B. between 2 and 20 kg.
The auxiliary piston 45 is controlled in any manner such that a correspondence between the bottom and top dead centers of the two pistons 2 and 45 is produced. If a cam is used to control the piston 45, this cam can be the same as that which controls the piston 2, but this is not absolutely necessary.
As soon as the piston 45 closes the opening 48 during its upward movement, the slide 12 is pressed upwards against the stop 21 and closes the channel 9. Thereupon the check valve 51 opens and allows the excess of the pressure medium conveyed by the piston 45 to escape, however a pressure is maintained in the cylinder 46 and under the slide 12 which is sufficient to keep the slide pressed against the stop 21 during the entire upward stroke of the piston 45. At the moment at which the piston 45 begins to retreat, this moment coinciding with the beginning of the retraction of the piston 2, the slide 12 is pushed back by the spring 14 in the direction of the stop 20 and thus gradually opens the channel 9.
According to another embodiment, not shown, of the device shown in FIG. 9, a single stepped piston can be used to form the pistons 2 and 45.
In the pump shown in FIG. 10, the pressure medium causing the operational readiness of the slide 12 comes from a device which supplies a pressurized non-pulsating medium and is controlled by the piston 2 of the pump. The device supplying this pressure medium can be the feed pump itself, which also feeds the cylinder 1 of the pump, or any other pump, e.g. B. a gear pump or another pump of suitable design. The device supplying the pressure medium can also be formed by a diaphragm pump or a piston pump which feeds a pressure accumulator which produces a non-pulsating supply of pressure medium. A gravity feed can also be used to deliver the pressure medium in question.
When using the feed pump as a device for supplying the pressure medium to make the slide 12 operational, the delivery capacity of the same must be sufficient to simultaneously make the slide operational and fill the chamber of the cylinder 1 if the operational readiness and the filling take place at the same time. However, this condition with regard to the delivery capacity does not need to be fulfilled if, as in the case of the pump shown in FIG. 10, the opening 3 of the feed line 4 is closed before the channel supplying the pressure medium to establish operational readiness is closed.
The channels for the supply and discharge of the pressure medium to produce operational readiness and their control can of course be designed in various ways. An advantageous embodiment is shown in FIG. In this case the z. B. by means of pressure medium formed by the fuel supply pump to produce operational readiness through a channel 53 to an opening 54 through which the channel 53 opens into the lower part of the pump cylinder 1 in which the piston 2 operates. A second channel 55 guiding the pressure medium under the slide 12 to establish operational readiness also opens into this lower part of the cylinder 1 through an opening 56 which is slightly higher than the opening 54.
Furthermore, a groove 57 is provided in the side wall of the piston 2, which is located such that it connects the channels 53 and 55 with one another when the pump piston 2 is in its lowest position shown in FIG. 10.
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The height of the groove 57 is expediently selected so that this connection is interrupted by the same piston during the upward movement (delivery stroke) of the piston 2 shortly before the slot S closes. As a result of the establishment of this connection between the channels 53 and 55, the pressure medium brings the slide 12 into the position in which it is pressed against the stop 21, ie. H. in which it closes the channel 9.
To brake the return of the slide 12, a device corresponding to the device shown in FIG. 7 is provided. Furthermore, an outlet channel 64 is connected to the section of the channel 55 located between the opening 56 and the valve 42 and opens into the cylinder 1 and is connected to an outlet channel 65 via a groove 66 which is in the side wall of the piston 2 such a point is attached that this connection is made at the moment in which the piston 2 reaches its top dead center in the cylinder 1.
As already stated, the slide 12 is brought into its operational readiness position when the groove 57 of the piston 2 in its lowest position connects the channels 53 and 55 with one another. Before the slider 12 is ready for operation, the slider 31 has come to the position in which it closes the outlet channel 44, the spring 34 being set to a slightly lower pressure than the spring 14, so that the pressure medium for producing the operational readiness could not exit through channel 44. The slide 12 therefore remains in its operational readiness position as long as the slide 31 closes the channel 44.
At the moment at which the pump piston 2 reaches its top dead center, it empties the part located in front of the valve 42
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back, in which he opens the outlet channel 44. The pressure medium enclosed between the valve 42 and the slide 12 to establish operational readiness can now flow out through the channel 44. This outflow and thus the retraction of the piston 12 are slowed down by the presence of the throttle point 29 in the channel 44.
In another embodiment, not shown in the drawing, the pressure medium for making the slide 12 operational is not controlled by the piston 2 of the pump, but rather by a control element which is separate from this and which is driven so that its control effect on this pressure medium corresponds, which is exerted by the piston in the manner described above.
In the embodiments described above, the operational readiness of the slide takes place through the pressure of the liquid conveyed by the pump piston. The liquid used for the operational readiness of the slide thus reduces the volumetric efficiency of the pump, which can be a disadvantage in certain cases (e.g. small, very fast running pumps).
In order to remedy this disadvantage, it can be useful to control the establishment of operational readiness of the slide 12 by mechanical devices which are driven in synchronism with the piston 2 of the pump. This is z. B. actuated by a seated on a rotating shaft 71 cam 70 against which it is pressed by a spring 72.
In the embodiment shown in FIG. 11, the mechanical devices are formed by a cam 74 which is driven at a speed proportional to the speed of the shaft 71 and acts on the base of the slide 12, e.g. B. via a mechanical transmission, which z. B. is formed by a plunger 75 under the action of a return spring 76. The cam 74 can either be attached to the shaft 71 of the pump, as shown, or on a different shaft which can then be arranged in the vicinity of the slide 12 so that the cam 74 can directly actuate the slide 12, i.e. . H. without the interposition of a mechanical transmission.
The shoulder 20 can be omitted if the cam 74 takes on the task of a stop for the slide 12, in which case the plunger 75 can be rigidly connected to the slide.
The cam 74 has a profile such that the slide 12 closes the channel 9 preferably during the opening period of the slot 3 by the piston 2 and releases it after it has kept it closed during the entire delivery stroke of the piston, when it is about its top dead center reached.
Two separate cams 70 and 74 are expediently used for this, the profile of the cam 74 being designed so that the slide 12, which closes the channel 9, is moved quickly before the end of the rest period of the piston 2 at its bottom dead center . The profiles and the angular positions of the cams 70 and 74 are then obviously not identical.
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To brake the retraction of the slide 12, the slide 12 is provided with a head 77 which is located in a cylinder 78 to which the outlet channel 30 containing the throttle point 29 and a feed channel 79 connected to a suitable device for supplying the delay fluid are connected. This facility can be through a high container (from which the liquid flows through it
Own weight can flow out) or be formed by a pump. The fuel to be conveyed is expediently used as the liquid and the supply pump of the system is used as the device supplying this liquid, the channel 30 then leading to the fuel container (or also to the cylinder 1).
To produce a flow in only one direction in the channel 79, a non-return valve 80 is provided in this, and / or this channel opens into the cylinder 78 at such a point that it is only exposed by the head 77 when the Slide is at its top dead center.
The pump according to Fig. 11 works as follows:
During the delivery stroke of the piston 2, the channel 9 is closed and the liquid delivered by the piston 2 moves the auxiliary piston 5, which delivers the liquid contained in the chamber 7b through the line 15. During the retraction of the piston 2, the channel 9 is initially closed, whereupon it is gradually opened through the groove 12b of the slide 12, and the fuel is transferred through the channel 9 from the chamber 7a into the chamber 7b.
When the slide 12 braked by the throttle point 29 arrives at its stop 20, that is
Channel 9 completely open.
The braking of the return of the slide 12, which determines the gradual opening of the channel 9, is obtained as follows. When the slide arrives in its uppermost position, its head 77 exposes the channel 79 so that delay liquid is admitted into the cylinder 78 below the head 77. The retraction of the slide determined by the spring 14 is slowed down by the deceleration fluid which the head 77 has to push through the throttle point 29 of the channel 30.
The rest of the work cycle proceeds in the manner already described.
PATENT CLAIMS:
1. Fuel injection pump for internal combustion engines with automatic control of the delivery rate, which, in addition to a main piston, which is driven at the speed that forms the controlled variable, has an auxiliary piston which forms the actual control element and which at its same time as the inlet (pressure stroke) of the main piston is hydraulically driven, while its return stroke is brought about by a restoring force generated, for example, by a spring, with the auxiliary piston conveying the fluid through a brake channel provided with a throttle point and closable by a periodically operating shut-off element during its return stroke and is slowed down by it,
characterized by a preferably also hydraulically working
Braking device which acts on the shut-off element (12) at least during part of its return stroke which brings about the opening of the brake channel, preferably a braking device in a channel (13 or 30) through which the shut-off element (12) conveys liquid during its return stroke movement expediently adjustable throttle device (29) is arranged to slow down the return stroke movement of the shut-off element.